MỤC LỤC
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
CHƯƠNG 1. XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA MÁY
1. Xác định sai số thực tế so với tiêu chuẩn
2. Chọn công suất động cơ
3. Xác định các đặc tính kĩ thuật của máy
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CỦA MÁY
1. Xác định phương án thiết kế
2. Vẽ lưới kết cấu và đồ thị số vòng quay
3. Tính các tỉ số truyền trong hộp tốc độ
4. Tính số răng cho các bánh răng trong từng nhóm truyền
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC HỘP TỐC ĐỘ
1. Xác định xích tính toán
2. Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các trục
3. Chọn môđun cho các bánh răng
4. Tính khoảng cách thực tế giữa các trục trong hộp tốc độ
5. Tính toán các bánh răng trong hộp tốc độ
6. Kiểm nghiệm bền cho một cặp bánh răng
7. Thiết kế bộ truyền đai
8. Tính sơ bộ đường kính trục
9. Tính sơ bộ chiều dài các trục
10. Tính bền cho 1 trục chịu tải lớn nhất trong xích truyền
11. Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi
12. Tính toán chọn ổ lăn cho các trục
13. Tính chọn then lắp ghép
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN
1. Xác định hành trình gạt
2. Lập chu kì gạt và vẽ đường khai triển của cam
3. Tính toán cam gạt
CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ VỎ HỘP-BÔI TRƠN ĐIỀU CHỈNH
1. Thiết kế thân hộp tốc độ
2. Dung sai, lắp ghép
3. Bôi trơn và điều chỉnh
4. Đánh giá chỉ tiêu kinh tế
5. Một số yêu cầu khi sử dụng
TÀI LIỆU THAM KHẢO
LỜI NÓI ĐẦU
Một trong những nội dung đặc biệt quan trọng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trên toàn cầu nói chung và với sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước ta nói riêng hiện nay đó là việc cơ khí hoá và tự động hoá quá trình sản xuất. Nó nhằm tăng năng xuất lao động và phát triển nền kinh tế quốc dân. Trong đó công nghiệp chế tạo máy công cụ và thiết bị đóng vai trò then chốt . Để đáp ứng nhu cầu này, đi đôi với công việc nghiên cứu, thiết kế nâng cấp máy công cụ là trang bị đầy đủ những kiến thức sâu rộng về máy công cụ và trang thiết bị cơ khí cũng như khả năng áp dụng lý luận khoa học thực tiễn sản xuất cho đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật là không thể thiếu được. Với những kiến thức đã được trang bị, sự hướng dẫn nhiệt tình của các thầy giáo cũng như sự cố gắng cuả bản thân. Đến nay nhiệm vụ đồ án máy công cụ được giao cơ bản em đã hoàn thành. Trong toàn bộ quá trình tính toán thiết kế máy mới "Máy tiện ren vít vạn năng" có thể nhiều hạn chế. Rất mong được sự chỉ bảo của các thầy giáo và cộng sự.
Phần tính toán thiết kế máy mới gồm các nội dung sau:
Chương I : Nghiên cứu máy tương tự - chọn máy chuẩn
Chương II : Thiết kế máy mới
Chương III : Tính toán sức bền chi tiết máy
Chương IV : Thiết kế hệ thống điều khiển
Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn: TS………………, đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án môn này.
..., ngày ... tháng ... năm 20...
Học viên thực hiện
...................
CHƯƠNG 1. XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA MÁY
Căn cứ vào các số liệu ban đầu ta xác định chuỗi số vòng quay của trục chính. Chuỗi số vòng quay của trục chính tuân theo quy luật cấp số nhân với công bội 
:
Thay các giá trị vao công thức tính, cho z=2,3,....,24 ta có số vòng quay thực tế của trục chính.
Tra bảng (sách thiết kế máy cắt) xác định giá tri số vòng quay tiêu chuẩn của máy:
1. Xác định sai số thực tế so với tiêu chuẩn
Thay số: n=-1,74%
Sai số cho phép:10(1,26-1)=2,6%
Như vậy, chuỗi số vòng quay thực tế thoả mãn điều kiện thiết kế.
Phạm vi điều chỉnh số vòng quay: Rn=203
2. Chọn công suất động cơ
Đối với hộp tốc độ máy cắt kim loại, thông thường hiệu suất đạt 70%-80%. Do đó ta tính sơ bộ công suất động cơ như sau: Ndc=5 (kw)
Từ công suất động cơ tính được và các loại động cơ thường được sử dụng phổ biến hiện nay ta chọn loại động cơ kiểu: 4A112M4Y3 có các thông số như bảng.
3. Xác định các đặc tính kĩ thuật của máy
Tra bảng 9-4 sổ tay CNCTM tập 3 (tr17-18) ta xác định được các đặc tính kĩ thuật của máy tiện van năng 1K62 như bảng.
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CỦA MÁY
1. Xác định phương án thiết kế
Căn cứ vào chuỗi số vòng quay trục chính(đã xác định ở phần 1),tham khảo máy tiện van năng 1K62 ta lựa chọn phương án thiết kế .
Do yêu câu đề bài chi thiết kế 24 cấp tốc độ, măt khác để đảm bảo có thể kết hợp cắt được các loại ren khác nhau, yêu cầu điều chỉnh máy dễ dàng, nên ta làm trùng 6 cấp tốc độ ở đường truyền 2.
Cụm bánh răng thay thế a,b, và li hợp kết hợp dùng để đổi chiều chuyển động.
Chọn phương án động học:
Căn cứ vào sơ đồ kết cấu của hộp tốc độ đã lựa chọn (hình vẽ),ta lựa chọn phương án động hoc của hộp tốc độ như sau: I II III
Đường truyền 1: I II III IV V
Đường truyền 2:
Tính lượng mở :ta chọn nhóm I làm nhóm cơ sở nên ta lượng mở các nhóm truyền như sau:
Tuy nhiên do đường truyền 2 được làm trùng 6 cấp tốc độ nên thu hẹp lượng mở nhóm truyềnIV còn. Ta có phương án thiết kế hộp tốc độ như sau:
I II III
Đường truyền 1:
(2) (0)
I II III IV V
Đường truyền 2:
(2) (6) (6) (0)
2. Vẽ lưới kết cấu và đồ thị số vòng quay
Với i=1,2,3 ,....,11.
Căn cứ vào phương án thiết kế ta vẽ được lưới kết cấu (hình2),đồ thị vòng quay (hình 3).
3. Tính các tỉ số truyền trong hộp tốc độ
Như vậy các tỷ số truyền đã chọn thoả mãn điều kiện, đối với hộp tốc độ 0.25
Do đó các tỷ số truyền đã chọn hợp lí.
4. Tính số răng cho các bánh răng trong từng nhóm truyền
Dựa vào các tỷ số truyền đã tính cho từng nhóm truyền ở phần 3 ta xác định số răng cho từng bánh răng trong từng nhóm truyền như sau:
Do thiết kế hộp tốc độ mới nên chưa biết khoảng cách giữa các trục .Thông thường trong các máy cắt kim loại môđun của các bánh răng trong từng nhóm truyền bằng nhau,do đó ta chọn môđun của các bánh răng bằng nhau.
Ta áp dụng phương pháp trên để tính số răng cho các bánh răng trong từng nhóm truyền.
a. Tính số răng cho các bánh răng nhóm I
Thay số chọn: k=18
b. Tính số răng cho các bánh răng nhóm II
Suy ra: k=26
c. Tính số răng cho các bánh răng nhóm III
Suy ra: k=9
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC HỘP TỐC ĐỘ
Căn cứ vào tính toán ở phần 1,2 và các số liệu ban đầu, ta phân tích tính toán động lực học hộp tốc độ như sau:
1. Xác định xích tính toán
Ta chọn: n=50 (v/p).
Xích được tô đậm trên đồ thị số vòng quay.
2. Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các trục
Thay các giá trị vào công thức ta có: aw =125 mm
3. Chọn môđun cho các bánh răng
Từ kết quả tính được ở trên ta thấy trục V, VI có mổmen lớn do đó cặp bánh răng truyền mômen giữa hai trục này cũng chụi lực lớn nhất. Vậy ta tính môđun cho cặp banh răng này đồng thời dùng cho cả hộp tốc độ.
Môđun bánh răng đã được tiêu chuẩn hoá nên ta chọn m=3
5. Tính toán các bánh răng trong hộp tốc độ
Các công thức tính kích thước bánh răng như sau:
Chiều rộng vành răng (sách TKMCKL) B=(6-10)m
a. Các bánh răng trên trục I
Bánh răng : Z1=30
Bánh răng : Z2=27
b. Các bánh răng trên trục II
Bánh răng : Z1=24
Bánh răng : Z2=27
Bánh răng : Z3=32
Bánh răng : Z3=20
Bánh răng : Z5=26
f. Các bánh răng trên trụcVI
Bánh răng : Z6=20
Bánh răng : Z11=66
Theo tài liệu TKMCKL, căn cứ vào sơ đồ kết cấu của hộp giảm tốc, để thống nhất và thuận tiện trong tính toán, chế tạo lắp ráp ta chọn sơ bộ chiều rộng vành răng các bánh răng, chọn sơ bộ: B=20 (mm)
Bảng thống kê các thông số của các bánh răng:
6. Kiểm nghiệm bền cho một cặp bánh răng
Căn cứ vào lực tác dụng lên các bánh răng ta thấy cặp bánh răng Z11/Z11 là cặp bánh răng chịu lực lớn nhất,do đó ta tính toán thiết kế và kiểm nghiệm bền cho cặp bánh răng này.
- Kiểm nghiệm bền cho bánh răng, các thông số đã có: Z11 = 21; m=3; ...
Khoảng cách trục:aw=130,5 mm
7. Thiết kế bộ truyền đai
Để đảm bảo truyền chuyển động từ động cơ đến hộp tốc độ,đảm bảo an toàn cho hộp tốc độ khi làm việc quá tải,ta phải thiết kế bộ truyền đai :
- Chọn tỉ số truyền: id=0,7
- Chọn loại đai: Ta chọn loại đai thang có các thông số sau:
- Đường kính bánh đai chủ động: d1
Thay số được: d1=190-234 mm
Chọn theo tiêu chuẩn(sáchHTDDCK) tập d1=200(mm)
- Chiều rộng bánh đai :
Với t, e tra bảng 4.21: t=25.5: e=17
Bd=(2-1)25.5+2*17=59.5(mm)
Ta chọn Bd=60mm.
9. Tính sơ bộ chiều dài các trục
Như đã tính ở phần trên ta có:
- Chiều rộng vành răng của các bánh răng là: B=20 (mm)
- Khoảng cách tối thiểu giữa 2 bánh răng khi di chuyển là: f=5 (mm)
- Khoảng cách giữa 2 bánh răng trong cụm bánh răng di trượt là:f0=15 (mm)
- Khoảng cách từ cạnh chi tiết đến thành trong vỏ hộp là k1=10 (mm)
- Chiều cao nắp ổ và đầu bu lông là k3=20 (mm)
- Chiều rộng ổ (chọn sơ bộ) là B0=25(mm)
10. Tính bền cho 1 trục chịu tải lớn nhất trong xích truyền
Căn cứ vào đồ thị số vòng quay,mômen xoắn tác dụng lên các trục ta thấy trục IV là trục chịu tải lớn ,kém cứng vững hơn các trục khác nên ta tính bền cho trục IV.
Sơ đồ tải trọng như trên hình vẽ.
- Dựa theo tiêu chuẩn ổ lăn và tiêu chí thiết kế đồng bộ,dễ thay thế ta chọn ổ lăn có đường kính trong d=40(mm) do đó đường kính 2 ngõng trục cũng là d=40mm.
Ta chọn tiết diện O3; O4 là d03=d04=43 mm
- Xác định kết cấu trục: Trên trục có lắp 2 khối bánh răng di trượt B3; B4 nên thân trục ta chọn kết cấu trục trơn(hình vẽ).
12. Tính toán chọn ổ lăn cho các trục
a. Chon ổ lăn cho trục IV
- Chọn loai ổ lăn: Do truc được lắp bánh răng trụ răng thẳng nên trục không chịu lực dọc trục,do đó các ổ lăn lắp trên trrục ta chọn loại ổ đỡ.Loai ổ này có đặc điểm khả năng chịu tải trung bình,khả năng quay nhanh đảm bảo,giá thành rẻ,có khả năng chịu lực dọc trục nhỏ.
- Chọn cấp chính xác ổ lăn: Theo tiêu chuẩn GOST520-71 đối với hộp tốc độ máy cắt kim loại thường dùng loại ổ lăn có cấp chính xác cao cấp 5: độ đảo hướng tâm 5um, giá thành vừa phải.
- Chọn kích thước ổ lăn: Căn cứ vào đường kính ngõng trục d=40mm ,tra bảngp2.7 ta chọn ổ bi đỡ 1 dãy loại nhẹcó các thông số bảng sau
b. Chọn ổ cho các trục khác.
Căn cứ vào đường kính ngõng trục đã tính sơ bộ ở phần trước và khả năng tải của các trục ta chọn loai ổ và kích thước ổ như sau:
- Trục I : dI >=18 mm , Ta chọn d=20mm
Chọn ổ bi đỡ 1dãy loại nhẹ cho 2 đầu trục:2 ổ
- Trục III : dIII >=22 mm , Ta chọn d=25mm
- Trục IV Như đã chọn ở phần trên (12a)
- Trục V: dv >=22 mm , Ta chọn d=30mm
13. Tính chọn then lắp ghép
Căn cứ vào các chi tiết lắp trên trục là các bánh răng cố định ,các bánh răng di trượt,li hợp phanh ta chọn các loại then và kích thước hợp lí đẻ lắp ghép:
a. Tính và kiểm nghiệm then lắp trên trục VI vì truc này chịu mômen xoắn lớn nhất.
- Chọn then bằng đẻ lắp bánh răng cố định với trục.
- Chọn then hoa để lắp bánh răng di trượt với trục.
b. Chọn các loại then cho các truc khác.
Đối với các trục I, II, III, IV, V mômen xoắn tác dụng lên trục nhỏ hơn nhiều so với trục chính nên ta chọn các loại then bằng đẻ lắp bánh răng cố định với trục,then hoa để lắp bánh răng di trượt.
- Trục I: Các bánh răng Z1; Z2 lắp lồng không với trục nên không dùng then.
- Trục II: Cụm bánh răng di trượt B1 lắp với trục bằng mối ghép then hoa:
- Trục V: Ba bánh răng Z11; Z9; Z10lắp với trục bằng mối ghép then bằng:
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN
Thiết kế cơ cấu điều khiển cho hộp tốc độ là nhiệm vụ rất quan trọng,cơ cấu điều khiển trong hộp tốc độ có chức năng đóng ngắt truyền động chính, thực hiện đóng mở các bánh răng di trượt để thay đổi tỉ số truyền dẫn đến thay đổi tốc độ trục chính,đóng mở li hợp để đảo chiều chuyển động,đóng mở các bộ phận bôi trơn ,làm lạnh...do đó yêu cầu làm việc của cơ cấu điều khiển phải đảm bảo:độ an toàn cao, điều khiển phải nhanh, điều khiển bằng tay phải nhẹ nhàng thuận tiện,dễ nhớ khi điều khiển,tính chính xác , tin cậy của hệ thống điều khiển cao. Từ các nhiệm vụ và yêu cầu đó ta phân tích kết cấu của hộp tốc độ máy cắt 1K62 để thiết kế hệ thống điều khiển.
Hộp tốc độ máy cắt 1K62 yêu cầu 24 cấp tốc độ, có 5 cụm bánh răng di trượt, 1 li hợp,do đó ta dùng hệ thống điều khiển 1 tay gạt, trong đó chỉ có 1 cơ cấu điều khiển đẻ điều khiển liên kết các mạch điều khiển khác.
1. Xác định hành trình gạt
Căn cứ vào kết cấu của hộp tốc độ, sơ đồ động (trên hình vẽ) kích thước các chi tiết đã xác định ở các phần trên ta xác định hành trình gạt cho các cụm bánh răng di trượt.
a. Cụm bánh răng di trượt : Có 2 bậc,2 vị trí gạt:
Gạt qua trái : 2B+f=40+5=45 (mm)
Gạt qua phải: 2B+f=40+5=45 (mm)
Trong đó: B: chiều rộng vành răng B=20(mm)
f: khoảng cách cần thiết giữa 2 bánh răng để tránh va đập: f=5(mm)
b. Cụm bánh răng di trượt : Có 3 bậc,3 vị trí gạt: trái-giữa-phải
Gạt qua trái: 2B+f=40+5=45 (mm)
Gạt qua phải: 2B+f=40+5=45 (mm)
c. Cụm bánh răng di trượt : Có 2 bậc, 2 vị trí gạt tương tự như trên ta có: 45 (mm)
d. Cụm bánh răng di trượt : Có 2 bậc 2, vị trí gạt, tương tự ta có:45 (mm)
2. Lập chu kì gạt và vẽ đường khai triển của cam
Căn cứ vào đồ thị số vòng quay, sơ đồ kết cấu ta xác định các xích truyền động như hình sau.
3. Tính toán cam gạt
a. Thiết kế càng gạt
Căn cứ vào kết cấu các cụm bánh răng di trượt,kích thước hộp tốc độ,ta thiết kế kích thước và kết cấu càng gạt điều khiển các cụm bánh răng di trượt như sau.
L: hành trình gạt
R:bán kính càng gạt
Đối với các cụm bánh răng di trượt B1; B3; B4 có 2 bậc, 2 vị trí gạt, có cùng hành trình gạt nên ta có: R=90 mm
Đối với cụm bánh răng di trượt B5 có 2 bậc, 2 vị trí gạt nhưng có hành trình gạt lớn hơn do đó ta có: R-222 mm
b. Thiết kế cam gạt.
Ta xác định kết cấu và kích thước cam gạt như sau:
Ta thiết kế cam đĩa điêu khiển các cụm bánh răng di trượt vì cam đĩa có độ cứng vững tốt hơn, chiều dày cam mỏng, có thể đặt các rãnh điều khiển ở cả 2 mặt đĩa, do đó kết cấu gọn hơn.
b. Vẽ biên dạng cam.
Căn cứ vào biên dạng khai triển của các cam và các tính toán ở trên ta vẽ đươc biên dạng của cam như hình sau:
CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ VỎ HỘP-BÔI TRƠN ĐIỀU CHỈNH
1. Thiết kế thân hộp tốc độ
Công dụng: Để gá chặt hầu hết các chi tiết của hộp tốc độ, định vị trí tương đối của các chi tiết và bộ phận máy, trực tiếp tiếp nhận tải trọng do các chi tiết truyền đến, chứa dầu bôi trơn và các bộ truyền trong hộp giảm tốc, bảo vệ các chi tiết máy…
- Chỉ tiêu cơ bản đặt ra khi chế tạo hộp giảm tốc là khối lượng nhỏ độ cứng cao và giá thành hạ.
- Vật liệu chế tạo hộp giảm tốc: GX 15 - 32.
- Phương pháp chế tạo: Chọn phương pháp đúc.
- Thành phần của hộp tốc độ : thành hộp, gân chịu lực, mặt bích, gối đỡ, các loại vít và bulông lắp ghép...
- Kích thước của các phần tử cấu tạo nên hộp tốc độ trong bảng sau.
2. Dung sai, lắp ghép
Theo yêu cầu của từng bộ phận ta chọn các loại mối ghép sau:
1./ Lắp ghép giữa trục với ổ lăn: Lắp theo hệ thống lỗ: H7/k6.
2./ Lắp ghép giữa ổ lăn với vỏ hộp: H7/js6.
3./ Lắp ghép giữa nắp ổ và thân hộp: H7/h6.
4./ Lắp ghép giữa bánh răng cố định với trục: H7/s6 (Lắp có đô dôi).
5./ Lắp ghép giữa li hợp với trục: H9/h9.
6./ Mối ghép then: Then cố định trên trục theo kiểu lắp có độ dôi.
3. Bôi trơn và điều chỉnh
a. Bôi trơn.
Để giảm sự tổn hao vì ma sát, tăng độ bền mòn của các bề mặt công tác, đảm bảo nhiệt độ làm việc bình thường cho phép ta phải tiến hành bôi trơn cho hộp chạy dao để bảo vệ lâu dài độ chính xác ban đầu của máy trong toàn bộ thời gian sử dụng.
Khi thay dầu ta tháo dầu qua nút tháo dầu để cho dầu mới vào. Mức dầu trong thùng được quan sát qua mắt thăm dầu.
b. Điều chỉnh.
Trong chế tạo không thể không gây ra những sai số vì vậy khi lắp ghép thường có những sai lệch. Nhất là bộ truyền bánh răng, ở đây là bộ truyền bánh răng trụ, thường xẩy ra sự không ăn khớp đúng. Vì vậy khi lắp bộ truyền phải kiểm tra sự ăn khớp đúng. Để kiểm tra sự ăn khớp ngưới ta bôi một lớp sơn trên bề mặt làm việc của bánh răng, sau đó quay bánh răng và quan sát vết sơn trên phần răng ăn khớp, nếu ăn khớp đúng thì các vết tiếp xúc rải đều theo mặt phẳng làm việc của răng. Để đảm bảo độ chính xác về ăn khớp ta dùng phương pháp dịch chuyển trục trên đó đã gá chắc các bánh răng và các ổ.
4. Đánh giá chỉ tiêu kinh tế
Từ nhiệm vụ và yêu cầu làm việc của hộp tốc độ máy tiện trong quá trình tính toán thiết tôi đã rất chú trọng tới tính kinh tế theo quan điểm đảm bảo hệ thống làm việc đúng yêu cầu nhiêm vụ đặt ra với những chi tiết phần nhiều đã được tiêu chuẩn hoá hoặc những chi tiết đảm bảo có thể chế tạo được trong điều kiện thực tại của nền kinh tế và công nghiệp trong nước hiện nay, vật liệu chế tạo ra chi tiết đều có sẵn các cơ tính phù hợp, giá thành rẻ, có bán rộng rãi trên thị trường mà vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.
5. Một số yêu cầu khi sử dụng
- Trước khi vận hành máy phải kiểm tra bộ phận bôi trơn của hộp chạy dao, chế độ bôi trơn ở các ổ.
- Kiểm tra sự chắc chắn của các mối ghép như bắt chặc các bulông …
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. “Tính toán thiết kế máy cắt kim loại” - NXB đại học Bách Khoa Hà Nội.
2. Nguyễn Trờng Sinh - Sổ tay vẽ kĩ thuật cơ khí- NXB Quân đội nhân dân, HN - 2001.
3. “Sơ đồ động máy cắt gọt kim loại”- Trờng Đại học kĩ thuật quân sự, 1974.
4. “Sổ tay dung sai”- Trờng Đại học kĩ thuật quân sự , 1968.
5. Trịnh Chất - Lê Văn Uyển - “ Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí ”, 2 tập NXB Giáo Dục.
6. Đỗ Quyết Thắng -“Chi Tiết Máy”, 2 tập - Học viện kỹ thuật quân sự, 1994.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"