Đồ án môn học thiết kế máy công cụ

Đồ án môn học thiết kế máy công cụ 1 2.2.4 vẽ một vài lưới kết cấu đặc trưng. 2.2.5 Vẽ đồ thị vòng quay và chọn tỉ số truyền các nhóm . Xác định n0. n0min= max max i n = 32 475 =59,375(v/ph) Đồ án môn học thiết kế máy công cụ 2 n0max= min min i n = ( )34/1 5,9 =608(v/ph) chọn n0=n17=750(v/ph) tỉ số truyền các nhóm ta có. với nhóm 1: chọn i1=1/ϕ3 vì i1: i2: i3=1:ϕ3:ϕ6 ta có : i2=1 i3=ϕ3 với nhóm 2: chọn i4=1/ϕ3 vì i4: i5: i6=1:ϕ:ϕ2 ta có: i5=1/ϕ2 i6=1/ϕ với nhóm 3: chọn i7=1/ϕ6 vì i1: i7: i8=1:ϕ9 ta có : i8=ϕ3 vì trong hộp chạy dao thường người ta dùng một loại modun nên việc giảm thấp số vòng quay trung gian không làm tăng kích thước bộ truyền do đó ta dùng cơ cấu phản hồi cho nên đồ thị vòng quay có biến hình. từ đó ta vẽ được đồ thị vòng quay Đồ án môn học thiết kế máy công cụ 3 2.2.6 Tính số răng của các bánh răng theo từng nhóm . Nhóm 1: i1=1/ϕ3=1/2 →f1+g1=3. i2=1/1 →f2+g2=2 i3=ϕ3=2/1 →f3+g3=3 Bội số chung nhỏ nhất của các f+g là K=6. với Zmin=17để tính Eminta chọn cặp ăn khớp có lượng mở lớn nhất Emin= ( ) kf gfZ .1 )11min + = 6.1 3.17 =8,5 từ đó ta có E=9 ∑Z =E.K=9.6=54. Z1= ∑+ Zgf f .11 1 = 31 .54=18 ⇒ i1=18/36 Z’1= ∑+ Zgf g .11 1 = 32 .54=36 Z2= ∑+ Zgf f .22 2 = 21 .54=27 ⇒ i2=27/27 Z’2= ∑+ Zgf g .22 2 = 21 .54=27 Z3= ∑+ Zgf f .33 3 = 32 .54=36 ⇒ i3=36/18 Z’3= ∑+ Zgf g .33 3 = 31 .54=18 nhóm 2 i4=1/ϕ3 ta có f4+g4=28 i5=1/ϕ2 ta có f5+g5=56 i6=1/ϕ ta có f6+g6=7 bội số chung nhỏ nhất là K=56 với Zmin=17để tính Eminta chọn cặp ăn khớp có lượng mở lớn nhất Emin= ( ) kf gfZ .4 )44min + = 56.9 28.17 =0,94 từ đó ta có E=1 ∑Z =E.K=1.56=56. Đồ án môn học thiết kế máy công cụ 4 Z4= ∑+ Zgf f .44 4 = 289 .56=18 ⇒ i4=18/38 Z’4= ∑+ Zgf g .44 4 = 2819 .56=38 Z5= ∑+ Zgf f .55 5 = 5621 .56=21 ⇒ i5=21/35 Z’5= ∑+ Zgf g .55 5 = 5635 .56=35 Z6= ∑+ Zgf f .66 6 = 73 .56=24 ⇒ i6=24/32 Z’6= ∑+ Zgf g .66 6 = 47 .56=32 nhóm 3 Do đây là cặp bánh răng trong cơ cấu phản hồi nên nó phải đảm bảo khoảng cách trục A đã được xác định trước A= [ ] mmZZ 28.21 '44 =+ Vậy ta có . ( )⎪⎪⎩ ⎪⎪⎨ ⎧ ==+ = mAm ZZ Z Z 562 4 1 ' 77 ' 7 7 45/1145,11 4 56 7 ' 77 7 ' 7 ' 77 =→==⇒ ⎪⎩ ⎪⎨ ⎧ = =+ iZZ ZZ ZZ 2.2.7 Tính sai số vòng quay. Theo máy chuẩn ta lấy i0=26/54 khi đó ta có bảng tính sai số vòng quay n Phương trình xích n=nc/xác ntt Δn% n1 1440.24/64.i1. i4. i7.i8 9,5 9,49 0,14 n2 1440.24/64.i1. i5. i7.i8 11,97 12,02 0,39 n3 1440.24/64.i1. i6. i7.i8 15,08 15,02 0,40 n4 1440.24/64.i2. i4. i7.i8 19 18,97 0,14 Đồ án môn học thiết kế máy công cụ 5 n5 1440.24/64.i2. i5. i7.i8 23,94 24,03 0,39 n6 1440.24/64.i1. i6. i7.i8 30,17 30,04 0,43 n7 1440.24/64.i3. i4. i7.i8 38,01 37,95 0,17 n8 1440.24/64.i3. i5. i7.i8 47,90 48,06 0,34 n9 1440.24/64.i3. i6. i7.i8 60,35 60,08 0,45 n10 1440.24/64.i1. i4. 76,04 75,57 0,61 n11 1440.24/64.i1. i5. 95,81 95,73 0,09 n12 1440.24/64.i1. i6. 120,73 119,66 0,89 n13 1440.24/64.i2. i4. 152,11 151,15 0,63 n14 1440.24/64.i2. i5. 191,66 191,45 0,11 n15 1440.24/64.i2. i6. 241,50 239,32 0,90 n16 1440.24/64.i3. i4. 304,29 302,30 0,66 n17 1440.24/64.i3. i5. 383,40 382,91 0,13 n18 1440.24/64.i3. i6. 483,08 478,64 0,92 Ta có đồ thị sai số vòng quay. 2.3 Thiết kế các truyền dẫn còn lại. đường truyền chạy dao dọc:Dựa vào máy tương tự ta có các cặp bánh răng ăn khớp như sau: các cặp bánh răng ăn khớp từ trục V-VI là :40/40 VI-VII là 28/35 VII-VIII là 18/33 VIII-IX là 53/37 IX-X là 18/16 X-XI là 18/18 n1 Δn n2 n3 n4 n18 Đồ án môn học thiết kế máy công cụ 6 Đường chạy dao ngang các cặp bánh răng ăn khớp từ trục V-VI là :40/40 VI-VII là 28/35 VII-VIII là 18/33 VIII-IX là 33/37 IX-Vít ngang là 37/33 Đường chạy dao thẳng đứng ta chọn cặp bánh răng ăn khớp như chạy dao ngang các cặp bánh răng ăn khớp từ trục V-VI là :40/40 VI-VII là 28/35 VII-VIII là 33/37 sau đó đến cặp bánh răng 33/37 và cặp bánh răng côn 18/16. Xích chạy dao nhanh. Theo yêu cầu của đề bài Snhanh=2500 mặt khác máy chuẩn Snhanh=2300 do đó để kế thừa các cặp ăn khớp khác của máy chuẩn ta chỉ cần thay đổi cặp bánh răng từ trục V→ trục VI khi đó ta có 25006. 18 18. 16 18. 37 33. 33 18. 35 28..44 44 26.1440 ' =z z z x x v .39 2500.16.37.33.35.44 6.18.33.18.28.44.26.1440' ==Z x ZuZZ xVIVxx '' . == − .ϕ=39.1,26=49 Khi đó ta có Snhanh= 49 44 44 26.1440 25226. 18 18. 16 18. 37 33. 33 18. 35 28. 39 49. = Δζ%= 100. 2500 25002522 −=− S SS nhanhyc nhanhycnhanhtt .%=0,88%<2,6% vậy đạt yêu cầu Chương 3: Tính toán sức bền và chi tiết máy . 3.1 Tính toán công suất chạy dao. Tính lực cắt Ta thấy rằng khi phay nghịch thì lực cắt sẽ lớn nhất do đó ta chỉ cần tính lực cắt trong trường hợp phay nghịch Theo bảng ta có Đồ án môn học thiết kế máy công cụ 7 ( ) ( )N D tZBC K y Zo SP 4150590 12.31,0.8.100.682.... 82,0 72,0 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= với PZ=(0,5 ÷ 0,6)P0=(0,5 ÷ 0,6).41505=(20753 ÷ 24903) N lấy PZ=24903 N PS=(1 ÷ 1,2)P0= (1 ÷ 1,2)41505=(41505÷ 49806) N P0=±P0=±0,245105=±8301 N Px=0,3.P0.tg(β)=0,3 41505 tg(30)=7189 N Tính lực chạy dao Q ( )GK PPfP yzx +++= '. Q = 1,17189+0,15(24903+49806+2000)=19414 N NC= KW VPz 6,5 81,9.102.60 5,13.24903 81,9.102.60 . == Nđc= KWN C 47,775,0 6,5 ==η Công suất động cơ hộp chạy dao. Nđcs=K.Nđc=0,15.7,47=1,12 KW Bảng tính toán động lực học. ntrục nmin ntính Ntrục Mx tính dsb dchọn I 851 851 1,08 123 17 20 II 319 319 1,03 314 22 25 III 160 226 0,99 427 25 25 IV 76 120 0,95 771 30 30 V 10 20 0,91 4432 54 55 Với Ntính=nmin. 4 min max n n ; NTrục=Nđc.ηi Với ηi :là hiệu suất từ động cơ tới trục thứ i Mx tính=7162.104 n N [Nm]. 3.2 tính bánh răng . Tính mô đun Trong hộp chạy dao ta chỉ dùng một loại mô đun do đó ta chỉ cần tính mô đun trong một cặp bánh răng còn các bánh răng khác có mô đun tương tự .Giả sử ta tính mô đun cho cặp bánh răng 24/26. Đồ án môn học thiết kế máy công cụ 8 [ ] nm NK yZ u n min 3 .. .... 1950.10 σϕ= N: công suất trên trục N =1,08 KN nmin số vòng quay nhỏ nhất trên trục nmin=851 y: hệ số dạng răng chọn y=0,25 ϕ=6÷10 z1=24. σn= 35000 N/cm2 K hệ số tải trọng K=Kđ.Ktt.KN Kđ: hệ số tải trọng động Kđ=1,3 Ktt: Hệ số tập trung tải trọng lấy Ktt=2 KN: chu kỳ tải trọng KN=1 45,1 851 08,61,2. 35000.25,0.10.24 1950.10 3 ==mn theo sức bền tiếp xúc. [ ]3 0 2 .. . 1.6800..100 n NK i i Z txtx m ϕσ ±⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡= i: tỉ số truyền i=0,375. ϕ0=0,7÷1,6 lấy ϕ0=1. [ ] 2/260203 cmNtx ÷=σ chọn [ ] 2/250 cmNtx =σ 3 2 16,2. 851.1.375,0 08,1.6,2.375,1. 2000 6800.. 100 100 =⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡=mtx từ mu và mtx ta chọn m=2,5. Các thông số chủ yếu đường kính vòng chia dc=m.z=2,5.24=60mm đường kính vòng cơ sở d0= dc.cos(20)=56mm đường kính vòng đỉnh De=dc+2m = 65 mm đường kính vòng chân dc=60mm b:chiều rộng bánh răng b=ϕ.m=2,5.10=25mm khoảng cách trục A=1/2.m(Z1+Z2)=1/2.2,5(24+65)=110 mm Đồ án môn học thiết kế máy công cụ 9 3.1.3 Tính trục trung gian Giả sử trên trục 2 : như ta đã tính ở phần trước ta có trên trục 2 N = 1,03 (KW) Tốc độ tính toán: n = 319 (v/ phút) Mômen xoắn tính toán Mx = 314 (Nm) Đường kính sơ bộ trục 2: d2 = 25 (mm) Ta tính trục 2 như sau: Đường kính trục tại chỗ lắp bánh răng d=25(mm) Đường kính trục tại chỗ lắp ổ là d=20(mm) Ta thấy rằng trục nuy hiểm nhất khi bánh răng z = 64 và z = 18 cùng làm việc Lực tác dụng lên bánh răng Với bánh răng z = 64 ; m = 2,5 Đường kính vòng lăn d1 = z.m = 64.2,5 = 160 (mm) Ta có Ft2 = 2M/d1 = 2. 314000/160 = 3925 (N) Lực hướng tâm Fr2 = Ft tgα = Ft tg 200 = 3925 tg200 = 1429(N) Với bánh răng z = 18 ; m = 2,5 Đường kính vòng lăn d1 = z.m = 18.2,5 = 45 (mm) Ta có Ft2 = 2M/d1 = 2. 314000/90 = 13956 (N) Lực hướng tâm Fr2 = Ft tgα = Ft tg 200 = 5080(N) Sơ đồ ăn khớp Đồ án môn học thiết kế máy công cụ 10 Tính phản lực ở ổ và vẽ biểu đồ mômen uốn , xoắn Phản lực ở ổ sinh ra bởi Fr1 , Fr2 Giả sử phản lực đó là RA, RB va có chiều như hình vẽ. Xét trong mặt phẳng yoz Các lực tác dụng lên trục Fr1 , Fr2 , RAY, RBY Với Fr1Y = Fr1 cos 300 = 4399(N) Ta có phương trình cân bằng Fr1 - (RAY + RBY + Fr2) = 0 (1) Fr1 . l1 - RBY.l2 - Fr2 . l3 = 0 (2) Từ (1)(2) ta có : RAY = 2400(N) RBY = 570(N) Xét trong mặt phẳng xoz .Các phản lực là RAX , RBX l1 l2 l3 Ft2 Fr2 Ft2Fr2 0 Y Z X l2 l3 0 X Y Fr2 l1 Z Ft2 Ft2 Fr2 RbyRay Đồ án môn học thiết kế máy công cụ 11 Với Fr1X = Fr1 cos600 = 5080.cos60 = 2540 (N) Ta có phương trình Fr1X - RAX - RBX = 0 (1) Fr1X . l1 - RBX.l2 = 0 (2) Từ (1)(2) ta có : RAX = 1270(N) RBX = 1270(N) Tính chính xác trục : Ta dễ thấy rằng có 2 tiết diện cần phải kiểm tra đó là tiét diện lắp bánh răng z = 18 và tiết diện chỗ lắp ổ B. Vẽ biểu đồ mô men uốn xoắn . Biểu đồ mô men uốn trong mặt phẳng xoz Mô men uốn tại chỗ lắp bánh răng Z=18. Mu1x=Ray.l1=1270.160=203200 N.mm Mô men uốn tại ổ B: Mu2x=0 Xét trong mặt phẳng yoz. Mô men uốn tại chổ lắp bánh răng Z=18 Mu1y=Ray.l1=2400.160=384000 N.mm Mô men uốn tại ổ B: Mu2y=Fr2.(l3-l2)=1429.45=64305 N.mm Biểu đồ mô men xoắn : Mô men xoắn tại chỗ lắp bánh răng Z=18 Mx1=Ft1.d1/2=314000 N.mm l2 l3 0 X Y Fr2 l1 Z Ft2 Ft2 Fr2 Rax Rbx Đồ án môn học thiết kế máy công cụ 12 Mô men xoắn tại chỗ lắp bánh răng Z=64 Mx2=Ft2.d2/2=314000 N.mm Từ đó ta có biểu đồ mô men. Fr2 Rby RbxFr1 Ray Rax Muy Mux Mx 203200 N.mm 384000 N.mm 64350 N.mm 314000 N.mm Ft2 Ft1 Đồ án môn học thiết kế máy công cụ 13 Xét tại tiết diện I - I Mômen uốn tại I - I: Với Mux = RAX . l1 = 1270 .160 = 203200(Nmm) Muy = RAY . l2 = 2400 .160 = 384000(Nmm) Mu = 434449 (Nmm) Mômen xoắn: MX = 314000(Nmm) Ưng suất uốn: Xét tại tiết diện II-II chổ lắp ổ B. MMM UIIYUIIXuII 22 += Mu2x=Fr2. Mu2x=Fr2.(l3-l2)1429.45=64305 (N.mm) MUII=Mu2 y=64305 (N.mm) Mô men xoắn tại II-II. MX=314000 (N.mm) Tính chính xác đường kính trục. 3 14 2 2 12 1 ).1( )..(]).1.([ .17,2 n MCKMCK d C T UC − − − +++ = σξ σ σ τσ với ξ là tỉ số giữa 2 đường kính ngoài và trong của trục .Do trục đặc nên ξ =0 n:hệ số an toàn n=1,5÷3 C1 C2 giá trị phụ thuộc quá trình cắt . C1≈C2=0,25÷0,3 chọn C1≈C2=0,3 2 uY 2 uxu MMM += Đồ án môn học thiết kế máy công cụ 14 1−σ :ứng suất mỏi 1−σ =(0,4÷0,5) 0σ . Với vật liệu làm trục là thép C45 ứng suất chảy Cσ =400 N/mm giới hạn bền 0σ =800 MPa 1−σ =0,45.800=340 MPa Kσ ,Kτ hệ số kể đến ảnh hưởng của tập trung ứng suất uốn và xoắn Kσ =Kτ =1,7÷ 2chọn Kσ ,Kτ =1,8 Từ đó tính được đường kính chính xác của trục tại chỗ lắp bánh răng Z=18 và chỗ lắp ổ Tại tiết diện I-I 3 22 1 5,1 340 ]314000).3,0.8,1 400 340[()434449.8,1( ++ =d = 62,85 mm tại tiết diện II-II 3 22 2 5,1 340 ]314000).8,1 400 340[()4305.8,1( ++ =d =60,88 mm Chương 4 Tính toán và chọn kết cấu hệ thống điều khiển 4.1 Chọn kiểu và kết cấu tay gạt điều khiển Ta chọn loại vòng gạt 4.2 Lập bảng tính vị trí bánh răng tương ứng với tay gạt ta có: Số lượng tốc độ z = 18 Phương án không gian 3×3×2 Phương án thay đổi thứ tự I-II-III Sơ đồ động: C B M1 III i4 i5 i2 II i 1 Đồ án môn học thiết kế máy công cụ 15 i1 i2 I Lưới kết cấu Trên trục 1 có khối bánh răng 3 bậc A có 3 vị trí ăn khớp Trên trục 3 có khối bánh răng 3 bậc B có 3 vị trí ăn khớp Trên trục 3 có càng gạt C dùng để đóng mở ly hợp M1 có hai vị trí ăn khớp Viết lại hệ phương trình n1 = nđc. i0 . i1 ( A : trái ) . i4( B : giữa) . i 7 . i 8 ( C : trái ) n2 = nđc. i0 . i1 ( A : trái ) . i5( B : giữa) . i 7 . i 8 ( C : trái ) n3 = nđc. i0 . i1 ( A : trái ) . i6( B : giữa) . i 7 . i 8 ( C : trái ) n4 = nđc. i0 . i2 ( A : trái ) . i4( B : giữa) . i 7 . i 8 ( C : trái ) n5 = nđc. i0 . i2 ( A : trái ) . i5( B : giữa) . i 7 . i 8 ( C : trái ) n6 = nđc. i0 . i2 ( A : trái ) . i6( B : giữa) . i 7 . i 8 ( C : trái ) n7 = nđc. i0 . i3 ( A : trái ) . i4( B : giữa) . i 7 . i 8 ( C : trái ) n8 = nđc. i0 . i3 ( A : trái ) . i5( B : giữa) . i 7 . i 8 ( C : trái ) n9 = nđc. i0 . i3 ( A : trái ) . i6( B : giữa) . i 7 . i 8 ( C : trái ) n10 = nđc. i0 . i4 ( A : trái ) . i4( B : giữa) . i 7 . i 8 ( C : trái ) n11 = nđc. i0 . i4 ( A : trái ) . i5( B : giữa) . i 7 . i 8 ( C : trái ) n12 = nđc. i0 . i4 ( A : trái ) . i6( B : giữa) . i 7 . i 8 ( C : trái ) n13 = nđc. i0 . i5 ( A : trái ) . i4( B : giữa) . i 7 . i 8 ( C : trái ) n14 = nđc. i0 . i5 ( A : trái ) . i5( B : giữa) . i 7 . i 8 ( C : trái ) n15 = nđc. i0 . i5 ( A : trái ) . i6( B : giữa) . i 7 . i 8 ( C : trái ) Đồ án môn học thiết kế máy công cụ 16 n16 = nđc. i0 . i6 ( A : trái ) . i4( B : giữa) . i 7 . i 8 ( C : trái ) n17 = nđc. i0 . i6 ( A : trái ) . i5( B : giữa) . i 7 . i 8 ( C : trái ) n18 = nđc. i0 . i6 ( A : trái ) . i6( B : giữa) . i 7 . i 8 ( C : trái ) Vậy ta có vị trí bánh răng tương ứng với vị trí tay gạt. n 1 T 0 0 + + G 0 + 0 + T 0 0 + + n 2 T 0 0 + + P + + 0 0 T 0 0 + + n 3 T 0 0 + + T 0 0 + + T 0 0 + + n 4 P + + 0 0 G 0 + 0 + T 0 0 + + n 5 P + + 0 0 P + + 0 0 T 0 0 + + n 6 P + + 0 0 T 0 0 + + T 0 0 + + n 7 G 0 + 0 + G 0 + 0 + T 0 0 + + n 8 G 0 + 0 + P + + 0 0 T 0 0 + + n9 G 0 + 0 + T 0 0 + + T 0 0 + + n 10 T 0 0 + + G 0 + 0 + P + + 0 0 n 11 T 0 0 + + P + + 0 0 P + + 0 0 n 12 T 0 0 + + T 0 0 + + P + + 0 0 n 13 P + + 0 0 G 0 + 0 + P + + 0 0 n 14 P + + 0 0 P + + 0 0 P + + 0 0 n 15 P + + 0 0 T 0 0 + + P + + 0 0 n 16 G 0 + 0 + G 0 + 0 + P + + 0 0 Đồ án môn học thiết kế máy công cụ 17 n 17 G 0 + 0 + P + + 0 0 P + + 0 0 n 18 G 0 + 0 + T 0 0 + + P + + 0 0 4.3 Tính toán các hành trình gạt Càng gạt A có 3 vị trí Trái - Giữa - Phải có hành trình phạt La = 4.B + 4f = 4.25 + 42,5 = 110 (mm) Càng gạt B có 3 vị trí Trái - Giữa - Phải có hành trình phạt La = 4.B + 4f = 110 (mm) Mỗi lần gạt 55mm B B 2B + 2f 2B + 2f Càng gạt C có 3 vị trí Trái - Giữa - Phải có hành trình gạt La = 4.B + 4f = 55 (mm) Ta thấy các vị trí trên có chung ước số là 55mm .Do đó chọn a = 55 là khoảng cách giữa 2 đĩa có lỗ và cùng là hành trình chung của các trục thanh răng Càng gạt A mỗi lần gạt 55mm nên không có khuếch đại X/ L = 1 Càng gạt B mỗi lần gạt 55mm nên không có khuếch đại X/ L = L Số càng gạt 3 Số các chốt thanh răng đẩy kéo là : 6 Số hàng lỗ trên đĩa là 6 .Nhưng để kết cấu nhỏ gọn bố trí Đồ án môn học thiết kế máy công cụ 18 Vì hành tình càng gạt của A,B,C không cần khuyếch đại nên ta có bố trí ngay trên trục thanh răng. Tài liệu tham khảo 1.tính toán thiết kế máy cắt kim loại : Tác giả Phạm Đắp-Nguyễn Đức Lộc –Phạm Thế Trường-Nguyễn Tiến Lưỡng. 2.Máy công cụ(2 tập) Tác giả Phạm Đắp-Nguyễn Hoa Đăng 3.Tính toán thiết kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí. Tác giả Trịnh Chất –Lê Văn Uyển. Đồ án môn học thiết kế máy công cụ 19 Mục lục Lời nói đầu Chương I Nghiên cứu máy đã có 1.1 tính năng kỹ thuật của máy cùng cỡ 1.2 phân tích máy tham khảo Chương II Thiết kế máy mới 2.1 thiết kế truyền dẫn hộp tốc độ 2.2 thiết kế truyền dẫn hộp chạy dao 2.3 thiết kế các truyền dẫn còn lại Chương III Tính toán sức bền và chi tiết máy 3.1 Hộp chạy dao 3.1.1 tính công suất chạy dao 3.1.2 tính bánh răng 3.1.3 tính trục trung gian Chương IV Tính toán và chọn kết cấu hệ thống điều khiển 4.1 Chọn kiểu và kết cấu tay gạt điều khiển 4.2 Lập bảng các vị bánh răng tương ứng với các vị trí tay gạt 4.3 Tính toán các hành trình gạt 4.4 Các hình vẽ Đồ án môn học thiết kế máy công cụ 20