MỤC LỤC

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

PHẦN I. TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG RĂNG

I. TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG

II. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO BÁNH RĂNG

1. Phương pháp phay lăn răng

2. Phương pháp xoọc răng

III. MÁY VÀ DỤNG GIA CÔNG RĂNG

1. Máy gia công phay lăn răng

2. May gia công bánh răng côn

3. Máy xoọc răng

4. Máy bào răng

5. Máy mài răng

6. Máy cà răng

PHẦN II. TỔNG HỢP CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY

I. XÁC ĐỊNH CÔNG DỤNG CỦA MÁY - CHỌN CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU

II. PHƯƠNG PHÁP TẠO HÌNH BỀ MẶT CHI TIẾT GIA CÔNG 

1. Phương pháp phân tích chuyển động tạo ra đường sinh Fs , và chuyển động phân độ F_a.

2. Phân tích tạo ra đường chuẩn Fc.

III. THÀNH LẬP SƠ ĐỒ CẤU TRÚC MÁY

1. Chuyển động quay của dao Q₁ (Xích tốc độ)

2. Xích bao hình (Xích tạo đường thân khai)

3. Xích ăn dao

4. Xích vi sai (xích tạo thành đường xoắn vít)

IV. KẾT LUẬN

PHẦN III. XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN MÁY

I. ĐẶC TRƯNG VỀ CÔNG NGHỆ

II. ĐẶC TRƯNG VỀ KÍCH THƯỚC

III. ĐẶC TRƯNG VỀ ĐỘNG HỌC

1. Xích tốc độ

2. Xích chạy dao

IV. ĐẶC TRƯNG VỀ ĐỘNG LỰC HỌC MÁY

1. Theo nguyên lý cắt

2. Theo nguyên lý đàn hồi

V. KẾT LUẬN

PHẦN IV. TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC MÁY

I. HỘP TỐC ĐỘ

1. Chọn dạng kết cấu

2. Chọn phương án kết cấu

3. Tính toán bộ truyền

4. Kiểm tra sai số vòng quay

II. THIẾT KẾ XÍCH CHẠY DAO

1. Xích chạy dao dọc

2. Xích chạy dao hướng kính

III. THIẾT KẾ XÍCH BAO HÌNH (XÍCH PHÂN ĐỘ)

IV. THIẾT KẾ XÍCH VI SAI

V. THIẾT KẾ XÍCH CHẠY DAO TIẾP TUYẾN

VI. THIẾT KẾ XÍCH CHẠY DAO NHANH

VII. KẾT LUẬN

PHẦN V. TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC MÁY

I. XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN LỰC

II. TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC TRONG THỜI KỲ ỔN ĐỊNH

III. TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CHO THỜI KỲ ỔN ĐỊNH XÍCH CHẠY DAO

A. Xích chạy dao đứng

1. Tính công suất và mô men trên các trục của xích chạy dao đứng

2. Xác định đường kính và modul các bộ truyền trong xích chạy dao đứng.

B. Xích chạy dao hướng kính

1. Xác định lực kéo chạy dao

2. Xác định mô men xoắn trên trục. 

C. Xích chạy dao tiếp tuyến

1. Xác định lực kéo của cơ cấu chạy dao.

2. Tính mô men xoắn trên các trục thuộc xích.

3. Modul của bộ truyền trong xích.

D. Xích bao hình

E. Bảng động lực học đối với các xích

1. Xích tốc độ.

2. Xích chạy  dao hướng kính

3. Xích chạy dao dọc

4. Xích chạy dao tiếp tuyến

5. Xích bao hình

PHẦN VI. TÍNH TOÁN CHI TIẾT MÁY

I. TÍNH SỨC BỀN CHO TRỤC CHÍNH

1. Biểu đồ mô men xoắn

2. Biểu đồ mô men uốn theo phương y

3. Xác định biểu đồ và chuyển vị theo phương x

4. Kiểm nghiệm độ cứng xoắn

II. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CÔN

1. Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép

2. Ứng suất uốn cho phép

3. Chọn sơ bộ hệ số tải trọng K

4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng y_L

5. Xác định chiều dài nón

6. Xác định vận tốc vòng quay của bánh răng

7. Định hệ số tải trọng K và chiều dài nón L

III. TÍNH BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG Z17/Z68

1. Ứng suất tiếp xúc

2. Ứng suất uốn cho phép

3. Chọn sơ bộ hệ số tải trọng K

4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng

5. Xác định khoảng cách trục A

6. Xác định vận tốc vòng của bánh răng

7. Định hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A

IV.  BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT (1/96)

1. Chọn vật liệu

2. Xác định ứng suất cho phép

3. Sơ bộ định hiệu suất và các hệ số tải trọng

4. Xác định modul m và hệ số đường kính q

5. Kiểm nghiệm vận tốc trượt, hiệu suất và hệ số tải trọng

6. Kiểm nghiệm theo sức bền uốn

7. Xác định kích thước chủ yếu của bộ truyền

8. Lực tác dụng lên trục

V. TÍNH BỘ TRUYỀN VÍT ME ĐỨNG

1. Chọn vật liệu và kết cấu

2. Lực tác dụng

3. Tính mòn

4. Tính sức bền

5. Tính theo độ cứng

6. Tính theo độ ổn định

PHẦN VII. BÔI TRƠN VÀ LÀM MÁT

I. HỆ THỐNG BÔI TRƠN

II. HỆ THỐNG LÀM MÁT

PHẦN VIII. ĐIỀU CHỈNH VÀ VẬN HÀNH

I. GÁ ĐẶT VÀ KẸP CHẶT PHÔI

II. GIÁ ĐẶT DỤNG CỤ CẮT

III. LỰA CHỌN TỐC ĐỘ CẮT

IV. ĐIỀU CHỈNH XÍCH CHẠY DAO

1. Xích chạy dao đứng

2. Xích chạy dao hướng kính

3. Xích chạy dao tiếp tuyến

4. Xích chạy dao đường chéo

5. Điều chỉnh chạc phân độ

6. Điều chỉnh chạc vi sai

7. Cắt bánh vít bằng chạy dao tiếp tuyến

8. Cắt bánh răng nghiêng bằng phương pháp chạy dao đường chéo

V. VÍ DỤ

1. Tính toán điều chỉnh máy để gia công cặp bánh răng trụ răng nghiêng 18/50, có góc nghiêng b = 12⁰22, có modul m = 2mm.

2. Tính toán điều chỉnh máy gia công bánh vít modul mặt đầu m_s = 6 (mm), tỉ số truyền i =2/73.

VI. SỬ DỤNG VÀ BẢO QUẢN MÁY

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI NÓI ĐẦU

   Trong giai đoạn phát triển của xã hội hiện nay, việc xây dựng một nền công nghiệp hiện đại là một nhiệm vụ trọng tâm trong thời kỳ phát triển nền kinh tế thị trường. Nhận rõ được nhiệm vụ quan trọng đó Đảng và Nhà nước ta đã rất chú trọng đến việc phát triển nền công nghiệp nặng trong đó mũi nhọn là cơ khí chế tạo máy.

   Trình độ kỹ thuật của một đất nước trước hết được đánh giá bởi sự phát triển của ngành cơ khí chế tạo máy - một trong những ngành chủ đạo của nền công nghiệp, trong đó, Máy cắt kim loại là một thiết bị chủ yếu của ngành, chúng dùng để bóc đi một lượng dư nào đó từ phôi để biến thành các chi tiết máy theo ý muốn. Ngày nay công nghệ sản xuất phôi đã đạt được những thành tựu to lớn trong việc tạo ra những phôi có hình dạng gần giống với chi tiết và lượng dư cần bóc đi rất nhỏ. Song không vì thế mà ý nghĩa của máy cắt kim loại trong ngành cơ khí lại giảm mà còn tăng lên bởi quá trình gia công trên máy rất phức tạp và yêu cầu độ chính xác rất cao mà các dạng gia công khác không thể đạt được.

   Nhiệm vụ đặt ra cho những nhà thiết kế máy Việt Nam là phải trang bị cho đất nước một hệ thống những máy cắt kim loại có đủ chỉ tiêu kinh kỹ thuật phù hợp với yêu cầu sử dụng nhằm mục đích đưa nền công nghiệp đi lên.

   Sau thời gian học tập tại Trường Đại học kỹ thuật Công nghiệp đến nay em đã hoàn thành chương trình đại học ngành Cơ khí chế tạo máy. Để có được sự tổng hợp các kiến thức đã học trong các môn học của ngành và có được sự khái quát chung về nhiệm vụ của một người thiết kế em được nhận đề tài "THIẾT KẾ MÁY PHAY LĂN RĂNG TRÊN CƠ SỞ DỰA THEO MÁY CHUẨN 5K32". Được sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo: TS.…..….…  và tập thể các thầy giáo trong bộ môn Máy và tự động hoá cùng với sự cố gắng của bản thân, đến nay em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Trong quá trình làm đồ án, chắc chắn sẽ không tránh khỏi nhưng thiếu sót. Em rất mong đựơc sự chỉ bảo của các thầy để em có điều kiện học hỏi thêm.

   Em xin chân thành cảm ơn!

                                             ..., ngày…tháng ….năm 20…

                                           Sinh viên thiết kế 

                                       ……………

PHẦN I

TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG RĂNG

I. TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG

- Cơ cấu bánh răng có hai khâu động đươc nối với nhau bằng khớp cao dùng để truyền chuyển động giữa hai trục với một tỉ số truyền xác định , thông thường bằng hằng số .

-Truyền động bánh răng được phân loại theo các đặc điểm về hình học và về chức năng :

Theo vị trí tương đối giữa các trục với nhau , có các loại truyền động , bánh răng trụ , bánh răng côn, truyền động bánh răng hypecbôlôit.

Theo tính chất di động của tâm bộ truyền , truyền động bình thường và truyền động hành tinh

- Bánh răng trụ răng nghiêng có các ưu nhược điểm hơn với bánh răng trụ răng thẳng :

1. Khác với banh răng trụ răng thẳng bánh răng trụ răng nghiêng không vào tiếp xúc nhau trên toàn bộ chiều dài răng  mà vào khớp dần dần .Nhờ vậy mà bánh răng trụ răng nghiêng chuyền động êm hơn và va đập giảm hơn

 2. Chiều dài tiếp xúc tăng , vì vậy mà tải trọng riêng sẽ giảm do đó khả năng tải của bánh răng nghiêng cao hơn

II. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO BÁNH RĂNG

- Bánh răng cần có độ bền và tuổi thọ, trong qua trình làm việc không gây tiếng ồn và hiệu suất thấp .Điều đó đòi hỏi một sự chú ý thích đáng vào sự gia công răng của bánh răng .

- Chúng ta phân chia các quan điểm chế tạo bánh răng từ một số quan điểm :

+ Về việc nguyên lý tạo tạo răng có thể phân hai phương pháp gia công là phương pháp định hình và phương pháp bao hình

1. Phương pháp phay lăn răng

- Gia công trên các máy phay lăn răng đây la phương pháp sẳn xuẩt phổ biến nhất , cho năng suất và độ chính xác tốt . Dụng cụ cắt là dao phay lăn răng , nó có dạng trục vít thân khai. Loại này có thể gia công bánh răng và bánh vít .

- Khi gia công chuyển động bao hình dựa trên nguyên lý ăn khớp giữa dao và phôi, đồng thơi dao phay còn có chuyển động tịnh tiến dọc trục  nhằm cắt hết chiều rộng  của  răng.

- Khi cắt bánh răng tru răng thẳng còn có chuyển động định vị , nằm đạt chiều sâu của rẵnh răng

2. Phương pháp xoọc răng

a) Xoọc răng bằng dao dạng bánh răng :

 Với phương pháp này có thể chế tạo bánh răng thẳng , bánh rưng nghiêng , bánh răng nhiều bậc mà khoảng cách giũa các bậc nhổ mà đặc biệt để sản xuất  bánh răng trong . Về bản chất dụng cụ là một bánh răng  mà mặt đầu được tạo thành các mặt trước còn mặt bên tạo thành các mặt sau của lưoữi căt của dụng cụ cắt  .

 - Trong quá trình gia công dụng cụ cắt  chuyển động theo phương dọc trục chảu bánh răng và cùng với chi tiết có chuyển đông cưỡng bức

b) Xoọc răng bằng dao lược răng :

-  Một trong những phương pháp chính xác của gia cộng bánh răng thẳng , răng nghiêng , răng chư U là phương pháp xoọc bằng dao răng lược trên máy xoọc bao hình giữa dụng cụ trên nguyên tắc ăn khớp của thanh răng với bánh răng gia công . Dụng cụ có dạng thanh răng với profin hình thang thực hiên chuyển động cắt trong hướng vuông góc với mặt đầu của bánh răng gia công. 

III. MÁY VÀ DỤNG GIA CÔNG RĂNG

Các máy gia công hiên nay thì máy gia công răng được sư dụng rất nhiều,vì chi tiêt bánh răng la chi tiết phổ biến nhất trong nghành chúng ta. Điều đó đòi hỏi phải có những máy gia công răng chuyen dùng đẻ đảm bảo năng suất và độ chính xác của bánh răng .ứng với một phương pháp gia công bánh rang có tương ứng các dụng cụ cắt 

1. Máy gia công phay lăn răng

Máy phay lăn răng là loại máy chuyên dung dùng để gia công bánh răng trụ răng thẳng , răng nghiêng và bánh vít .

Máy phay lăn răng có một số loại như : 5K32,5K32A,.. Đây la những máy gia công bánh răng trụ cho năng suất cao nhất

3. Máy xoọc răng

Máy xoọc răng dùng để gia công bánh răng trụ răng thẳng, răng nghiêng , gia công bánh răng từng , răng trong , răng chư U và khớp nối răng

4. Máy bào răng

 Máy bào răng được sử dụng để gia công những bánh răng có đường kính lớn độ chính xác thấp

5. Máy mài răng

Là loại máy dùng để gia công tinh bánh răng sau nhiệt luyện .

PHẦN II

TỔNG HỢP CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY

I. XÁC ĐỊNH CÔNG DỤNG CỦA MÁY - CHỌN CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU

Máy phay lăn răng là loại máy chuyên dùng, nó được chế tạo để gia công bánh răng trụ răng thẳng, răng nghiêng và bánh vít (bằng phương pháp chạy dao hướng kính hay tiếp tuyến).

Việc cắt bánh răng được thực hiện bằng cách lăn bao hình giữa dao phay trục vít và phôi, gia công bằng phương pháp phay thuận hay phay nghịch với chạy dao thông thường hay chạy dao đường chéo.

Máy phay lăn răng làm việc theo chu kỳ bán tự động. Đường kính lớn nhất của bánh vít được gia công : D_max=800mm.

Modul lớn nhất của bánh được gia công:   m_max=10mm

II. PHƯƠNG PHÁP TẠO HÌNH BỀ MẶT CHI TIẾT GIA CÔNG

Máy phay lăn răng làm việc theo phương pháp bao hình, tạo hình bề mặt bằng phương pháp lăn và tiếp xúc.

-) Trên máy có các chuyển động sau :

+) Chuyển động tạo ra đường chuẩn Fc .

+) Chuyển động tạo ra đường sinh Fs

+) Chuyển động phân độ Fa .

-) Đường sinh công nghệ là đường thân khai, còn đường chuẩn là đường răng.

1. Phương pháp phân tích chuyển động tạo ra đường sinh Fs , và chuyển động phân độ F_a.

Theo phương pháp bao hình, đường thân khai (1) được tạo thành là đường bao của các vị trí liên tiếp của lưỡi cắt thực (2). Quá trình hình thành biên dạng răng là quá trình ăn khớp cưỡng bức giữa bánh răng cần gia công và dao phay trục vít (nhắc lại sự ăn khớp của trục vít và bánh răng). Do đó dao và phôi có chuyển động quay phù hợp với nhau. 

Nếu bánh răng được cắt có Z răng dao phay trục vít có K đầu mối  tốc độ quay của dao là n_d thì tốc độ quay của phôi là: n_f sao cho

n_f/n_d = k/z.

Gọi i _x là chạc phân độ ta có :

n_d.i₁₂.i_x.i₃₄ = n_f

i _x = n_f/n_d ´ 1/i ₁₂´i ₃₄ = k/z ´ 1/i ₁₂´i ₃₄

2. Phân tích tạo ra đường chuẩn Fc.

Khi cắt bánh răng trụ răng thẳng, đường chuẩn là đường song song với trục phôi. Để tạo ra đường chuẩn này dao phay dịch chuyển dọc trục phôi với lượng chạy dao S_d xác định trên một vòng quay của phôi. 

Giả sử phôi quay thêm (n_t) một góc a_i nào đó thì dao sẽ dịch chuyển một lượng là S_d.

Nếu phôi quay thêm một lượng (n_t) = 1 vòng phôi thì lúc đó dao tịnh tiến một lượng là T (T :là bước xoắn vít trụ).

+) Xích tốc độ:

M - 1 - 2 - i_v - 3 - 4 - dao phay.

Þi_v =C_v.n

+) Xích phân độ :

Dao phay - 4- 5 -  i_x - 6 - 7 - phôi

1 vòng dao ® k/z vòng phôi .

i_x = k/z . i₄₅ . i₆₇ .1.

+) Xích chạy dao :

Phôi - 7 - 8 - i_S - 9 -10 - Vít me chạy hướng kính.

1 vòng phôi ® bàn máy tịnh tiến hướng kính S _Kmm.

i_S = S_k / 1 . i₇₈ . i ₉₁₀ . i_vm

Cắt bằng phương pháp chạy dao tiếp tuyến. Dao phay có dạng đầu côn hoặc dao bay áp dụng cho cắt bánh vít với sơ đồ đầu mối lớn hơn hai.

+) Xích tốc độ: Giống trường hợp cắt bánh vít bằng chạy dao hướng kính.

+) Xích phân độ : (nt).

+) Xích chạy dao dọc trục (tiếp tuyến).

Phôi - 9 -10- i_S -11- 12 -vít me tiếp tuyến

Þi_s = S_t / t_vm.i₉₁₀.i_1112.

III. THÀNH LẬP SƠ ĐỒ CẤU TRÚC MÁY

Từ phân tích phương pháp tạo hình trên ta thấy máy phay lăn răng có các chuyển động tạo hình sau:

Khi cắt bánh răng trụ răng thẳng cần có chuyển động quay chính của dao là Q₁ để tạo ra tốc độ cắt, chuyển động quay phôi Q₂ phù hợp với Q₁ . Do vậy giữa dao và phôi phải có liên kết nội với chạc điều chỉnh i_x, đó là nhóm tạo hình đường sinh Fs (Q₁,Q₂) .

Để tạo thành các chuyển động trên ta thấy có rất nhiều phương án thành lập sơ đồ cấu trúc.

Cơ sở cho việc thành lập sơ đồ cấu trúc: Trước hết phải viết được liên kết nội và chuyển động của các nhóm hình thành. Từ đó ta có 4 phương án thành lập sơ đồ cấu trúc a,b,c,d. (Các hình vẽ trang sau)

Trong 4 phương án trên ta thấy phương án c, d có việc điều chỉnh vi sai không phụ thuộc vào răng của số răng bị cắt, do đó khi cắt răng với số răng khác nhau ta chỉ cần điều chỉnh chạc i_x sẽ rút ngắn được thời gian điều chỉnh máy đảm bảo cặp bánh răng làm việc tốt vì chúng có cùng góc nghiêng. Còn phương án a, b thì không có ưu điểm nào.

Phương án c, có nhược điểm là khi cắt bánh răng nghiêng lượng chạy dao thẳng đứng phụ thuộc vào tốc độ quay của dao. Do đó năng xuất không cao vì không thể tăng tốc độ quay của dao lên liên tục được.

Mặt khác khi cắt bánh vít trên máy phay, cần có các chuyển động sau:

n_d - tạo tốc độ cắt

n_f - chuyển động của phôi phù hợp với chuyển động của dao

S_k - là chuyển động chạy dao hướng kính để cắt hết chiều sâu cắt khi cắt bánh bằng phương pháp chạy dao hướng kính.(hình e)

1. Chuyển động quay của dao Q₁ (Xích tốc độ)

Chuyển động của những khâu cuối cùng là trục động cơ quay và dao quay. Lượng di động tính toán :

n_đc ( vg/ph )  ->  n_d ( vg/ph ).

Phương trình cân bằng :

n_đc . i₁₂ . i_v . i₂₃ = n_d.

Công thức điều chỉnh :

i_v = n_d .1 / n_đc . i₁₂ . i₂₃ = C_y.n_d / n_đc

2. Xích bao hình (Xích tạo đường thân khai)

Xích này liên hệ giữa chuyển động quay của phôi và dao (Q₁,Q₂ ).

+) Lượng di động tính toán:

1 vòng phôi ®  Z/K vòng dao.

+) Phương trình cân bằng:

1.i₇₆.i_x.i₆₄.i_cm.i­₄₂.i₂₃ = Z/K.

+) Công thức điều chỉnh:

i_x = Z/K . C_x.

1. Chuyển động quay của dao Q₁ (Xích tốc độ)

Chuyển động của những khâu cuối cùng là trục động cơ quay và dao quay. Lượng di động tính toán :

n_đc ( vg/ph )  ->  n_d ( vg/ph ).

Phương trình cân bằng :

n_đc . i₁₂ . i_v . i₂₃ = n_d.

Công thức điều chỉnh :

i_v = n_d .1 / n_đc . i₁₂ . i₂₃ = C_y.n_d / n_đc

2. Xích bao hình (Xích tạo đường thân khai)

Xích này liên hệ giữa chuyển động quay của phôi và dao (Q₁,Q₂ ).

+) Lượng di động tính toán:

1 vòng phôi  ->  Z/K vòng dao.

+) Phương trình cân bằng:

1.i₇₆.i_x.i₆₄.i_cm.i­₄₂.i₂₃ = Z/K.

+) Công thức điều chỉnh: i_x = Z/K . C_x.

4. Xích vi sai (xích tạo thành đường xoắn vít)

a. Khi cắt bánh răng nghiêng

Lượng di động tính toán:

1 vòng phôi  = Z/K ´S_đ/T

1´i_9-10´i_s´i_11-12´i_12-13´i_y´i_å =  Z/K ´S_đ/T

=>  i_y= C_y. Sinb/K.m_n.p        

b. Khi có chuyển động chạy dao tiếp tuyến để cắt bánh vít

Lượng di động tính toán:

Dao dịch chuyển một lượng p.m_d dọc trục thì phôi quay 1/Z_phôi (vòng phôi).

Trong đó A - là hệ số phụ thuộc vào các tỷ số truyền của máy (sơ đồ động máy).

IV. KẾT LUẬN

Dưa trên cơ sỡ lựa chọn và phân tích một sơ đồ gia công đặc trưng nhất (cụ thể là sơ đồ gia công của bánh răng trụ răng thẳng), phân tích các chuyển động cần thiết, lập sơ bộ cấu trúc động học máy. Sau đó bổ sung các chuyển đồng cần thiết khác của các sơ đồ gia công khác mà yêu cầu công nghệ đặt ra cho máy (gia công bánh răng tru răng nghiêng , bánh vít). 

PHẦN III

XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN MÁY

I. ĐẶC TRƯNG VỀ CÔNG NGHỆ

Máy phay lăn răng là loại máy chuyên dùng để gia công bánh vít, bánh răng trụ răng thẳng, răng nghiêng.

Phôi gia công là phôi trụ có đường kính lớn nhất:

D_max = 800mm.

Vật liệu gia công trên máy: Thép, gang, đồng và chất dẻo. Dao được sử dụng là dao phay trục vít, dao bay.

II. ĐẶC TRƯNG VỀ KÍCH THƯỚC

+) Đường kính lớn nhất của bánh răng gia công:

D_max = 800mm.

+) Modul lớn nhất của bánh răng được cắt:

m_max = 10mm.

+) Góc nghiêng lớn nhất của bánh răng gia công: l = ± 60⁰

Từ các thông số trên tra bảng - 50 /[I] -120

+) Modul nhỏ nhất của bánh răng gia công:

m_min = m_max/R_m

R_m = 3,5 ¸ 5

Chọn R_m =5 nên m_min = 2 mm.

III. ĐẶC TRƯNG VỀ ĐỘNG HỌC

1. Xích tốc độ

Tốc độ cắt giới hạn được chọn căn cứ vào các tài liệu thống kê. Tham khảo tài liệu đã cho đối với máy chuẩn khi phay lăn răng, tốc độ cắt có thể sử dụng theo bảng 68 - Sổ tay CNCTM. Đối với vật liệu dao là thép gió:

Vận tốc lớn nhất :    

V_max = 50 m/f

V_min = 16 m/f

Vậy phạm vi điều chỉnh số vòng quay trục chính của dao là :

R_n = R_v.R_d = 3,125.4 = 12,5.

Số vòng quay nhỏ nhất của trục dao là : 25,5 (v/phút)     

Trong thực tế, số vòng quay nhỏ nhất ít được sử dụng. Nếu dao phay trục vít làm bằng thép gió Coban thì có thể tăng tốc độ cắt 1 đến 2 lần, vậy :  n_min = (1¸2) . 25,5 = 25,5¸51 v/p

Lấy theo bảng 5 - TKMCKL - Mai Trọng Nhân. Ta có chuỗi số vòng quay tiêu chuẩn sau:

50  ;   63  ;  80  ;  100   ;  125  ;       160   ;  200  ; 250 ;   315 (v/f).

2. Xích chạy dao

Máy bố trí 3 xích chạy dao. Xích chạy dao thẳng đứng, xích chạy dao tiếp tuyến và xích chạy dao hướng kính. Với lượng chạy dao S_đ , S_v , S_t , được xác lập theo yêu cầu độ bóng và độ chính xác của chi tiết gia công.

a. Xích chạy dao thẳng đứng

Theo nguyên lý cắt, khi cắt thô lượng chạy dao từ 2 đến 3mm/v (vật liệu phôi, gang, thep, đồng). Khi cắt tinh lượng chạy dao từ 0,8 đến 1,5 mm/v. Lượng chạy dao này quá bé nên dễ xẩy ra hiện tượng trượt dao.

Lượng chạy dao đứng:

0,8 ; 1  ;      1,26 ; 1,58 ; 2 ;    2,5 ; 1  ;  3,2 ; 4 ;   5 (mm/v)

b. Xích chạy dao hướng kính

Để gia công bánh vít bằng chạy dao hướng kính, trong máy bố trí xích chạy dao hướng kính được nối từ xích chạy dao dọc. Theo máy chuẩn ta chọn lượng chạy dao hướng kính của máy là 1/3 lượng chạy dao dọc. Khi đó ta có lượng chạy dao hướng kính là:

 0,27  ;  0,34 ;       0,43 ; 0,54  ;         0,68 ; 0,85 ; 1,08 ; 1,36 ; 1,7(mm/v).

d. Xích chạy dao nhanh

Để giảm thời gian phụ ở các hành trình chạy không, trên máy bố trí xích chạy dao nhanh cho chạy dao hướng kính và chạy dao thẳng đứng lượng dịch chuyển có thể lấy bằng 0,1 ¸ 0,6m/ph. Theo máy chuẩn chọn lượng dịch chuyển nhanh của bàn máy là 0,17m/ph. Dịch chuyển nhanh của bàn trượt dao là 0,55m/ph. Dịch chuyển nhanh của trục gá dao dọc theo trục dao là 0,13 m/ph.

V. KẾT LUẬN

Vậy dựa vào việc phân tích, tính toán và lựa chọn trên cơ sơ thoã mãn những yêu cầu thực tế đưa ra đầu phần này, ta đã đưa ra được đặc tính kỹ thuật của máy. Phần này là cơ sơ cho các phần tính toán động học và động lự học cho máy

PHẦN IV

 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC MÁY

I. HỘP TỐC ĐỘ

Vì máy thiết kế là máy chuyên dùng, chi tiết được gia công hàng loạt. Do đó ta sử dụng hộp tốc độ dùng bánh răng thay thế.

Hộp tốc độ dùng bánh răng thay thế có ưu , nhược điểm sau:

+) Kích thước chiều trục nhỏ.

+) Số cặp bánh răng thay thế không hạn chế, nó chỉ bị giới hạn bởi tỷ số truyền.

+) Phạm vi điều chỉnh của nhóm là: R_p = i_max/i_min = 16¸20:

-) Nếu phạm vi truyền dẫn không vượt quá R_p thì việc điều chỉnh số vòng quay chỉ còn tiến hành với một nhóm truyền. Như thế kết cấu truyền dẫn sẽ đơn giản.

+) Khả năng đóng cần tốc độ làm gãy bánh răng không có do đó không phải dùng cơ cấu hãm nào cả.

1. Chọn dạng kết cấu

Ta có : R_i / j = 8/1,26 = 50,8

Phạm vi điều chỉnh R_n = 6,25 < 50,8. Do đó ta sử dụng kết cấu truyền dẫn đơn giản.

2. Chọn phương án kết cấu

Vì sử dụng bánh răng thay thế nên ta sử dụng phương án cấu trúc Z = 1 ´ 9 ´ 1

Đồ thi vòng quay : Khi ta vẽ đồ thị số vòng quay ta phải chú ý đến chiều ngang của hộp không được quá lớn, ta hạn chế tỉ số truyền trong các nhóm:

i_min = 1/4 < i < 4 = i_max

Ta xây dựng đồ thị số vòng quay như hình vẽ trên: Từ đồ thị số vòng quay ta xác định được tỷ số truyền.

i₁ = 1/4 = i_min = 1/j⁶

Dựa vào chuỗi số vòng quay ta chọn là:

50  ; 63 ; 80 ; 100    ; 125  ; 160  ;  200  ;  250  ;   315  (v/ph).

Ta gọi:

i₁ = i_đai = i_bù

Đối với lượng bù thì ta chưa xét đến.

Lấy i₁₀  =  1/j⁵

Tốc độ là 635 v/p

3. Tính toán bộ truyền

Tính bộ truyền bánh răng thay thế:

i₂ = 2 = 58/29       -> a₂ +b₂ =87 = 29.3

i₃ = 1,58 » 53/34   ->  a₃ + b₃ =87 = 29.3

i₄ = 1,26  » 49/38  -> a₄ + b₄ = 87 =29.3

i₅ = 1 » 44/43       -> a₅ + b₅ =87 =29.3

i₉ = 0,39 » 23/64 ->  a­₉+b₉ = 87 = 29.3

i₁₀ = 0,315 » 21/66 -> a₁₀+ b₁₀ = 87 = 29.3

Vậy ta có bội số chung nhỏ nhất của : aj + bj = 87.

Ta thấy bánh răng nhỏ nhất trong nhóm bánh răng chủ động là: Z_min = 18

=> Z₁₀ =a₁₀.E_min.K/ (a₁₀+b₁₀) > 18 Þ chọn E_min = 1. 

4. Kiểm tra sai số vòng quay

Trong quá trình tính toán số răng do phân tích tỷ số truyền có sai số để làm tròn số răng Z đã được tính.

Tần số quay của trục chính có thể sai lệch so với tần số quay tiêu chuẩn. Vì vậy ta phải kiểm tra sai số vòng quay rồi so sánh với số vòng quay cho phép:

Sai số cho phép xác định theo công thức:

[ s_n ] = 10( j - 1) % = 10( 1,26 - 1) % = 2,6%

II. THIẾT KẾ XÍCH CHẠY DAO

1. Xích chạy dao dọc

Để biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến dọc của bàn dao, ta sử dụng cơ cấu vít me đai ốc có bước t = 10 mm.

Như phân tích chọn phương án thay đổi tốc độ của xích tốc độ, xích chạy dao ta cũng sở dụng bánh răng thay thế. Ta cũng có :

R_s = 6,25 nên hộp chạy dao ta sử dụng cặp bánh răng thay thế (R_s<16).

Ta có chuỗi vòng quay của trục vít me như sau:

n = S/T   (v/1vph)              n₅ = 0,2 (v/vphôi)

n₁ = 0,08 (v/1vph)                   n₆ = 0,25(v/1vph)

n₂ = 0,1       (v/1vph)               n₇= 0,32(v/1vph)

n₃ = 0,126(v/1vph)                  n₈ = 0,4(v/1vph)

n₄ = 0,158(v/1vph)                  n₉ = 0,5(v/1vph)

2. Xích chạy dao hướng kính

Như ta đã biết ở xích chạy dao đứng ta sử dụng các cặp bánh răng thay thế của xích chạy dao đứng cho xích chạy dao hướng kính này:

Tra bảng 70 - X - STCNCTM : Ta có.

S_kmax = 1,7 mm/v  ;         S_kmin = 1,7/6,25 = 0,27 mm/v.

Dựa vào chuỗi vòng quay tiêu chuẩn ta chọn chuỗi vòng quay :

S _k1 = 0,27    mm/v                           S _k6 = 0,85 mm/v

S _k2 = 0,34  mm/v                             S _k7 = 1,08 mm/v

S _k3 = 0,43  mm/v                             S _k8 = 1,36 mm/v

S _k4 = 0,54  mm/v                             S _k9 = 1,7   mm/v

S _k5 = 0,68  mm/v

Lượng chạy dao:

S_d = 3,2 mm/v

S_k = 0,1 mm/v

Có thể bỏ qua không cần dùng. Mặt khác phân tích lại tỷ số truyền ta có sự sai số quá lớn do đó ta có thể bỏ qua cặp bánh răng có tỷ số truyền i = 1,58.

Khi đó : K =3.8.4 = 96

Chọn   : Z  = 18

III. THIẾT KẾ XÍCH BAO HÌNH (XÍCH PHÂN ĐỘ)

Gọi:  

Z - là số răng của bánh răng cần cắt .

K - là số đầu mối của dao phay trục vít.

Xích bao hình thiết kế phải đảm bảo lượng di động tính toán:

Z/K (vòng dao)  => 1 (vòng phôi).

Vì K và Z đều có thể thay đổi được, do đó trên xích bao hình cần phải bố trí cặp bánh răng thay thế. Để dễ dàng tính toán bánh răng thay thế trong xích ta bố trí hai cặp bánh răng thay thế a_x/b_x và c_x/d_x.

IV. THIẾT KẾ XÍCH VI SAI

Từ công thức đã tính ở phần trước (phần cấu trúc động học máy) ta có: i_y = C_y.Sinb/3,14.K.m_n

Để tính C_y ta tính cho trường hợp gia công bánh răng nghiêng có góc nghiêng b = 30⁰.  Modul trung bình m_n = 5,5,  K = 1:

Tỷ số truyền 1/24 là bộ truyền trục vít bánh vít có Z = 24.

V. THIẾT KẾ XÍCH CHẠY DAO TIẾP TUYẾN
Xích chạy dao tiếp tuyến được sử dụng để gia công bánh vít và bánh răng bằng chạy dao đường chéo.

Tra bảng (X- 70) STCNCTM ta có lượng chạy dao tiếp tuyến: 1,1 < S_t < 1,6

Lượng chạy dao này được sử dụng để cắt bánh vít. Nhưng khi cắt bánh răng bằng phương pháp chạy dao đường chéo, lượng chạy dao này có thể lớn hơn hoặc bé hơn tuỳ thuộc vào góc nghiêng b. Và độ bóng bề mặt gia công yêu cầu dựa theo máy chuẩn 5K32. Ta chọn:

0,17 < S_t < 0,37 (mm/vg)

Mở rộng phạm vi chạy dao tiếp tuyến ta chọn i₀ có 3 tỷ số truyền là:

i₀₁ = 46/20  ;  i₀₂ = 24/48   ;   i₀₃ = 36/36

Khi đó ta có i_k có 3 tỷ số truyền:

i_k1 =  0,021   ;  i_k2 = 0,006  ;  i_k3 = 0,012.

VI. THIẾT KẾ XÍCH CHẠY DAO NHANH

Theo máy 5K32 ta dùng động cơ M₂ có:   

n₂ = 1420 v/ph      ;    N = 3KW

Động cơ được nối với trục XVIII của xích chạy dao, qua bộ truyền xích và bộ truyền bánh răng  Z39/Z38 = 42/52

VII. KẾT LUẬN

Vậy ta đã có được phần động học máy. Với các yêu câu đưa ra trong đầu phần này đã được tính toán. Với các giá trị tính toán được kiểm tra thoã mãn nằm trong giá trị cho phép. Đặc điểm của máy này là loại máy chuyên dùng nên ta chon phương án thay đổi tốc độ là dùng bánh răng thay thế nên phần tính toán động hoc có phần đơn giản hơn so với loại thông thường (không phải lựa chọn nhiều phương án kết cấu , không cần phải kiểm tra điêu kiên di trươt...)

PHẦN V

 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC MÁY

I. XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN LỰC

Việc xác định tải trọng tính toán truyền dẫn máy rất quan trọng.Nếu tải trọng tính toán quá thấp so với tải trọng sư dụng thì các chi tiết máy của truyền dẩn bị gãy , néu tải trọng tính toán cao hơn nhiều so với tải trọng sử dụng thìkích thước truyền dẫn quá lớn so với yêu cầu do quá thừa sức bền.

Đây là máy chuyên dùng nên tải trọng tính toán sẻ tương ứng với chi tiết có chế độ gia công năng nhất.

Theo phần đặc trưng về động lực học máy ta có.

Lực cắt Pz của dao được tính theo công thức:

P_Z = K(a + 0,4c).b = 18120N

Lực pháp tuyến P_y:

P_y=P_N= K(0,4a + c).b =1800.(0,4.0.04 + 0,6).15,6 =17397N.

Lực kéo cơ cấu chạy dao: Theo công thức Rêxetop với:

Q = K_n.P_x + F 

Hệ số ảnh hưởng đến mô men lật, phát sinh do phân bố lực chạy dao không đối xứng. Với máy phay có sống trượt hình chữ nhật:

K_n = 1,1

F = P_c .f + G  ; G = (0,1¸0,2).P_z

Vậy G = (1812 ¸ 3624) N

Hệ số ma sát : f = 0,15

+) Đối với phay thuận

P_c =(0,75 ¸ 0,8)P_z.  Lấy P_c = 14496 N

+) Đối với phay nghịch.

P_c = (0,2¸ 0,3 ).P_z . Lấy P_c = 5436 N

Thay vào trên ta có:

Phay thuận : F = 14496.0,15 + 3624 = 5798,4 N

Phay nghịch : F = 5436.0,15 - 1812 = - 996,6 N

II. TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC TRONG THỜI KỲ ỔN ĐỊNH

Trong thời kì ổn định không có lực quán tính , vì vậy hệ lực gồm dộng lực, trơ lực ma sát và lực cắt là một hệ lực cân bằng. Để tính toán mo men xoắn trên một trục bật kì ta sữ dụng nguyên lý di chuyển khã dĩ.

Xích tốc độ:

Ta có N_C = 0,64 KW

Mô men xoắn trên trục chính:

M_xtc = 1,75. 16 Nmm

Trục chính trên bản vẽ được khí hiệu là trục VII. Trục chính là trục mang dao do yêu cầu kết cấu của trục chính ta chế tạo trục là trục rỗng.

Ta có x là tỷ số truyền giữa đường kính ngoài và đường kính trong của trục. Chọn x = 0,5.

+) Trên trục V có : N_v = 6,47 KW ; M_V^x = 0,316.10⁶ Nmm 

Tương tự như trên ta tính được : d_V  = 52 mm. Chọn d_V  =  60 mm

+) Trục IV chịu tác dụng của ba đường truyền là xích tốc độ, xích bao hình và xích chạy dao, vì vậy ta phải tính riêng mô men xoắn và công suất cho từng xích rồi cộng lại.

Đối với xích tốc độ:

M_lV^x  = M_IV^x/h = 0,332.10⁶  N.mm

N_lV = N_V/ h = 6,6 KW

III. TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CHO THỜI KỲ ỔN ĐỊNH XÍCH CHẠY DAO

A. Xích chạy dao đứng

1. Tính công suất và mô men trên các trục của xích chạy dao đứng

Từ lực kéo cơ cấu chạy dao là: Q = 23737,2 N

Có thể xác định được mô men xoắn trên trục vít me đứng theo công thức.

M_vm^x = 36,5 .10³ (N.mm)

Trong đó : t - Là bước vít me t = 10mm ; h_vm = 0,5

Công suất tính toán trên trục vít me chạy dao đứng là:

N = M_vm.n_vm/9,55.10⁶    (KW).

+) Công suất trên trục XX:

N_XX = N_vm/h = 0,006/0,93 = 0,0064 KW

M_XX^x = M_vm^x .i/h = 24.36,5.10³/0,93.1 = 1,64.10³ Nmm.

n_XX = 1,64.24 = 35 v/ph

+) Trên trục XIX:

N_XIX = N_XX/h = 0,0064/0,93 = 0,0068 KW

M_(XIX)^x = M_(XX)^x / h = 1,64.10³/0,93 = 1,74.10³ Nmm.

n_XIX = n_XX.i  =  35.1 = 35 v/ph.

Trục XII:

n_XII = n_XIII . 2/26 = 400,3.(2/26) = 30,8 v/ph.

M_x(XII) = M_x(XVI)/h.64/32 = 3.10³ Nmm

N_XII = N_XII.h = 0,009 KW.

Trục XI chịu tác dụng của hai đường truyền là xích chạy dao và xích bao hình. Do đó mô men và công suất là tổng hai xích trên. Xích chạy dao:

N_XI = N_XII/h = 0,01  KW.

M_x(XI) = M_x(XII)/h.(2/26) = 0,26.10³  Nmm.

n_XI = 400,3 v/ph.

2. Xác định đường kính và modul các bộ truyền trong xích chạy dao đứng.

+) Modul sơ bộ của bộ truyền XVIII đến XIX :

i = 45/50 = 0,9 ; M = 2,05.10³ N.mm

m_sb³ 0,2. = 2,00 mm . Chọn m_sb = 2,5mm.

+) Modul bộ truyền trục vít bánh vít, giữa trục XI và trục XII. Chọn vật liệu trục vít là thép 45 ta có:

[s_tx] = 180.0,8 = 144 N/mm².

Z =26 ;        M_x(XI) = 0,26.10³ Nmm

+) Đường kính trục vít me XXI:

M_x = 36,5.10³ Nmm

=> d_XXI³  = 20,9 mm

+) Đường kính trục XVI:        

M_x = 1,36.10³ N mm                                                     

Þd_XVI =  7 mm

Chọn  d_XVI = 40 mm.     Chiều dài l = 450 mm

B. Xích chạy dao hướng kính

1. Xác định lực kéo chạy dao

Như trên đã phân tích, thành phần lực cắt tác dụng theo phương hướng kính là P_c.

-) Khi phay nghịch: P_c = 5436 N

-) Khi phay thuận : P_c = 14496 N

Theo Rexetop lực kéo chạy dao với bàn máy sống trượt đuôi én được xác định:

Q_k = K.P_c +f(P_x + G)  (**)

Thay tất cả trị số trên vào công thức (**). Ta được:

Phay thuận : Q_k =1,4.14496+0,15(16308 + 3624) =23284,2 N

Phay nghịch:Q_k = 1,4.5436 + 0,15(21744 + 3624) = 11415,6 N

2. Xác định mô men xoắn trên trục. 

+) Trên trục XXIII:

M_x(XXIII) = 74,15.10³Nmm.

Đường kính sơ bộ trục:

d_XXIII ³   = 26,5 mm.

Đây là trục vít me, có độ dài l = 500 mm. Để đảm bảo độ cứng vững ta chọn d_XXIII = 50 mm.

+) Trên trục XXII:

M^x_XXII  = 2,29 . 10³ Nmm

=> d_XXII  = 8,3 mm.

+) Modul sơ bộ của bộ truyền trục vít.

K = 1,2  ;  M_x =74,15.10³ Nmm   ;    Z = 36 (răng) 

Chọn vật liệu bánh vít là BPM 9-4. Đúc trong khuôn cát có: s_bk= 480  N/mm²   mà:

s_tx = 0,8.s_bk  =  0,8.480 = 384 N/mm²

Thay vào ta có : 6,9 (mm)

Tra bảng 4-6-STKCTM : m = 3 (mm) q = 12. Modul các bộ truyền bánh răng thuộc xích, ta thấy mô men xoắn trên các trục XVIII do xích chạy.

C. Xích chạy dao tiếp tuyến

1. Xác định lực kéo của cơ cấu chạy dao.

 Theo nguyên lý cắt ta có:

P_t = 0,9.P_z = 0,9.18120 = 16308 N.

P_V = 0,4.P_z = 0,4.18120 = 7248 N.

Khi chạy dao tiếp tuyến dao dịch chuyển dọc trục nhờ cơ cấu vít me - đai ốc. Do đó lực kéo của cơ cấu chạy dao là:

Q = P_T = 16308 N

3. Modul của bộ truyền trong xích.

+) Modul bộ truyền trục vít bánh vít giữa hai trục XXX và XXVIII.

Chọn vật liệu bánh vít : Bp0F10 - 1 có :

s_bk = 260 N/mm²

s_tx = 0,8.s_bk = 208 N/mm².

Chọn m_sb = 2 mm.

Đối với cụm bánh răng từ 74-86 với các tỷ số truyền tương ứng ta thấy:

Trên trục XXIV và trục XXV gồm các cặp bánh răng di trượt  tạo thành các cặp tỷ số truyền:

 Z38/Z86 ;  Z82/Z85 ; Z81/Z84;   Z80/Z78  ;  Z76/Z77.

Hai cụm này là các bánh răng tầng nên theo nguyên tắc ăn khớp và gia công thì modul của chúng giống nhau. Nên cụm chuyển động này ta chọn modul sơ bộ các bánh răng m_sb = 2 mm.

D. Xích bao hình

Để xác định công xuất bao hình ta xét trường hợp đặc trưng là khi cắt bánh răng nghiêng. Có m = 10 (mm) ;  b = 45⁰ ; Z_f = 12 răng.

Dao phay có góc xoắn vít w = 2⁰. Vậy w + b = 47⁰.

PHẦN VI

 VI TÍNH TOÁN CHI TIẾT MÁY

Theo chế độ cắt ở n = 50 v/ph ta có:

P_z = 18120 N  - Lực cắt.

P_N = 17397 N - Lực pháp tuyến.

M_z=  1150 . 10³ Nmm - Momen xoắn .

Khi đó:

P_V1 = 2M_z/D₁ - Lực vòng.

Đối với bánh răng Z53 là bánh rănh nghiêng có:

Z = 68 (răng)        ;      m = 4 (mm)

D₁ = Z.m = 4.68 = 272 mm

Lực hướng tâm:

P_r1 = P_v1 . tga = 8455,88 . 0,384 = 3247,058 N

Lực dọc trục:

P_a= P_v1.0,13 = 8455,88 . 0,13 =1099,26  N

Ta đưa P_a về tâm trục sẽ được một lực và một mô men:

M_a = P_a.P/2 = 149,99.10³  Nmm

1. Biểu đồ mô men xoắn

Thể hiện  như hình vẽ   

2. Biểu đồ mô men uốn theo phương y

Sơ đồ hoá lực: (Hình vẽ)

Ta thấy trục là một dạng bài toán siêu tĩnh, ta đưa về dạng sơ đồ hoá như sau: (Hình vẽ)

Ta giải theo phương pháp phương trình 3 mô men cho trục:

Khi đó ta thay các khớp là các khớp cầu và có các mô men liên kết là: M_o , M₁ , M₂.

Phương trình mô men liên kết như sau:

M₀.l₁ + 2M₁(l₁+l₂)+ l₂ M₂ + D_P = 0.

Ta xác định biểu đồ siêu tĩnh: Cộng hai biểu đồ ta được:

M_st = M_P + M₁(-M₁­). (Hình vẽ)

Ta xét chuyển vị theo phương  y.

Ta vẽ biểu đồ với lực đơn vị   P­_k=1 đặt tại vị trí bánh răng. Khi đó ta có biểu đồ: (Hìnhvẽ)

Đây cũng là bài toán siêu tĩnh, do đó ta phải đi xác định M^’₁   

Ta có phương trình:

M^’₀.l_1­­+2(l₁+l₂).M^’₁+l₂.M^’₂= 0

3. Xác định biểu đồ và chuyển vị theo phương x

Sơ đồ hoá lực: (Hình vẽ)

Đây là bài toán siêu tĩnh, ta sử dụng phương trình 3 mô men:

Ta có : M_o.l₁+2(l­₁+l₂).M₁+ M₂.l₂+D_P = 0

M₂= 0 = M₀

Vẽ biểu đồ M₁: (Hình vẽ)

M_st = M_P+ M₁

Xác định chuyển vị tại điểm D.

Ta sử dụng phép phân biểu đồ Vêrêxaghin. Trước hết ta xác định biểu đồ M_k bằng cách đặt lực P_k = 1 lên trục tại điểm D.

 -> W₂ = 44,79976.0,022.1/2

W₃ = 259,11438.0,1278.1/2

W₄ = 259,11438.200.1/2

h₁ = 1,6297.2/3

4. Kiểm nghiệm độ cứng xoắn

Ta có biểu đồ mô men xoắn đối với trục chính như sau: (Hình vẽ).

Trục đã đảm bảo độ bền nhưng chưa chắc đã đảm bảo độ cứng xoắn. Nếu trục không đảm bảo độ cứng xoắn thì xẽ bị biến dạng trục  gây ra kẹt ổ, phá hỏng bánh răng giảm độ chính xác, do đó ta phải kiểm tra độ cứng xoắn.

II. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CÔN

Bộ truyền bánh răng côn xoắn trên trục IV, là bộ truyền làm việc với tải trọng lớn. Theo phần thiết kế bộ truyền với trục này Z=29  tỷ số truyền i = 1. Để bộ truyền lâu mòn và làm việc lâu dài ta chọn vật liệu chế tạo trục là thép 40X.

1. Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép

+) Ứng xuất tiếp xúc cho phép được xác định theo công thức:

 [s_tx] = [s]._Notx .K_N

Thay tất cả các trị số trên vào ta được K_N = 0,55

Vậy [s_tx] = 0,55.756 = 415 N/mm².

2. Ứng suất uốn cho phép

Ta thấy N_{tđ ­} > N₀ nên K^* = 1

Vậy [s_u] = 1,5 .450.1/ 1,5.1,8 = 225 N/mm²

3. Chọn sơ bộ hệ số tải trọng K

K = 1,3 đến 1,5 . Sơ bộ chọn K = 1,4

4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng y_L

y_L = b/L   Chọn y_L = 0,33

III. TÍNH BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG Z17/Z68

Ở bộ truyền này bánh răng làm việc với vận tốc nhỏ, chỉ giới hạn trong chuỗi tốc độ 50¸315 (v/f), nhưng lại chịu tải trọng lớn do lực cắt dao sinh ra, do đó để đảm bảo độ bền lâu ta chọn vật liệu là thép 40X.

1. Ứng suất tiếp xúc

Được xác định theo công thức:

[s_tx] = [s] _Notx.K_N^’

Trong đó :

[s] _Notx - Ứng suất tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu dài, phụ thuộc vào độ rắn của vật liệu. Bảng 5-10 TKCTM, ta có: [s] _Notx = 765 N/mm². Số chu kỳ cơ sở N_o=15.10⁷.

=> [s_tx] = 756 ´ 0,55 = 415 N/mm²

2. Ứng suất uốn cho phép

=> N_tđ > N_o . Chọn K_N^’’= 1

3. Chọn sơ bộ hệ số tải trọng K

Có thể chọn K = (1,3¸1,5) . Chọn K= 1,4

4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng

Y_A= b/A . Chọn Y_A = 0,4

5. Xác định khoảng cách trục A

Theo công thức: A = 200 (mm).

7. Định hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A

K = K_tt.K_d

Với K_tt = 1,15, K_d = 1,2   => K = 1,15.1,2 = 1,38                                                             

Ở phần động lực học ta đã tính được modul bộ truyền Z17/Z68 là m_n = 4.

Các thông số hình học của bộ truyền:

D₁= m.Z₁ = 4.17 = 68 (mm)

D₂ = m. Z₂ = 4.68 =272 (mm)

Chiều rộng bánh răng : b = Y_A. A = 4. 196 = 78,4 (mm).

IV.  BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT (1/96)

Các thông số đã biết:                     

M₁=7,3.10³(N.mm); n₁=400,3(v/p);  N₁= 0,308(KW)

M₂=124.10³(N.mm); n₂=4,17(v/p);   N₂ = 0,324(KW)

Z₁=1; Z₂=96.

Bộ truyền làm việc một chiều tải trọng tương đối ổn định ổn định, thời gian làm việc T=14400(h).

V. TÍNH BỘ TRUYỀN VÍT ME ĐỨNG

1. Chọn vật liệu và kết cấu

Chọn vật liệu vít me là thép 50.

Đai ốc là đồng thanh Bp0F10 - 0,5.

Vít me phải đạt độ chính xác cấp 3.

Dạng ren vít là ren thang có góc prophin a = 30⁰, đảm bảo dễ đóng mở đai ốc và độ chính xác đủ dùng: t_vm = 10mm.

2. Lực tác dụng

Lực kéo P cần để khắc phục trở lực có ích và tổn thất ma sát được xác định:  P = 23737,2 (N)

V. TÍNH BỘ TRUYỀN VÍT ME ĐỨNG

1. Chọn vật liệu và kết cấu

Chọn vật liệu vít me là thép 50.

Đai ốc là đồng thanh Bp0F10 - 0,5.

Vít me phải đạt độ chính xác cấp 3.

Dạng ren vít là ren thang có góc prophin a = 30⁰, đảm bảo dễ đóng mở đai ốc và độ chính xác đủ dùng.

t_vm = 10mm.

2. Lực tác dụng

Lực kéo P cần để khắc phục trở lực có ích và tổn thất ma sát được xác định:  P = 23737,2 (N)

PHẦN VII

 BÔI TRƠN VÀ LÀM MÁT

I. HỆ THỐNG BÔI TRƠN

Hệ thống bôi trơn là không thể thiếu được đối với máy cắt kim loại. Giải quyết vấn đề bôi trơn cho máy sẽ giảm được ma sát, giảm tổn thất nămg lượng, đảm bảo máy làm việc chính xác lâu dài.

Yêu cầu đối với bôi trơn là phải làm việc tin cậy, phải có bộ phận để kiểm tra sự làm việc của toàn hệ thống bôi trơn.

Đặc điểm của máy phay lăn răng là làm việc trong một phạm vi tốc độ rộng nên khó áp dụng biện pháp bôi vung té và nhúng. Do đó bôi trơn các bộ truyền bánh răng, ổ bi ly hợp ta dùng phương pháp bôi trơn lưu thông.

Sơ đồ hệ thống bôi trơn gồm: bơm, phin lọc dầu, ống dẫn, buồng phân phối, bể thu hồi, bể chứa. Để bơm dầu cho hệ thống ta dùng bơm cánh gạt. Dầu để bôi trơn là dầu công nghiệp. Để tính toán năng suất bơm ta dùng phương pháp cân bằng nhiệt giữa nhiệt lượng phát sinh do ma sát và nhiệt lượng hấp thụ do dầu. Nhiệt lượng toả ra ở các cặp ma sát được xác định theo công thức sau:

W = 800.(1 - h) . N   (Kcal / h)

Trong đó:

N: Công suất máy (KW).

h : Hiệu suất máy = 0,8

Khi cho dầu chảy với lưu lượng (Q = lít/phút ) thì nhiệt lượng mà nó hấp thụ là:          

W = 60.Q.C.D_t.g.   ( Kcal / h )

Vây Q = 3.7,5.( 1 - 0,8 ) = 4,5 lít / phút .

 Kích thước của thùng dầu trong hệ thống bôi trơn phải đảm bảo sao cho dầu phải được chứa đầy và được làm sạch.

Thể tích bể chứa là:

V = 6 . Q = 6 . 4,5  = 27 dm³

 II. HỆ THỐNG LÀM MÁT

Việc dùng chất lỏng trơn nguội tưới vào vùng cắt làm tăng độ bền của dụng cụ cắt, tăng chất lượng bề mặt của chi tiết gia công, tăng năng suất cắt gọt. Dung dịch trơn nguội có tác dụng tốt đế quá trình cắt vì nó tách phoi và làm sạch chi tiết.

Giả thiết toàn bộ công suất khi cắt được biến thành nhiệt, nhiệt này do nước làm sạch hấp thụ, ta có phương trình cân bằng nhiệt sau:

Q = C . g . DT  = 120 . 60 / 427   (Kcal / h)

Chọn dung dịch trơn nguội là Emuxi g = 1 Kg / l ; C = 1 (Kcal/KgC).

DT : Độ tăng nhiệt độ nước làm sạch phụ thuộc vào quá trình cắt, phương pháp dẫn nước làm sạch, sự nguội lạnh của nó trong hệ thống. Thường lấy bằng 15 đến 20^oC, chọn = 20^oC .

Vậy Q = 14 . 7,5 / 20 = 5,25 lít / phút

PHẦN VIII

ĐIỀU CHỈNH VÀ VẬN HÀNH

Điều chỉnh máy để gia công bánh răng trụ răng thẳng bằng phương pháp phay thuận, trong chu kỳ bán tự động với chạy dao đường chéo gồm các việc sau :

- Gá đặt kẹp phôi

- Gá dặt dụng cụ cắt

- Chọn vận tốc cắt

- Xác định chạy dao dọc và chạy dao hướng kính

- Điều chỉnh chạc phân độ

- Điều chỉnh chạc vi sai

- Điều chỉnh cữ chặn để đảm bảo chiều sâu, chiều dài cắt răng và cũng đảm bảo chu kỳ làm việc của máy.

I. GÁ ĐẶT VÀ KẸP CHẶT PHÔI

Độ chính xác chế tạo và gá đặt phôi là những điều kiện đầu tiên của độ chính xác bánh răng được cắt. Phôi cần được kẹp chặt và không rung động khi gia công.

Khi kẹp chặt phôi có đường kính ngoài lớn hơn 400mm thì kẹp chặt trên các đế chuyên dùng bằng các bu lông.

II. GIÁ ĐẶT DỤNG CỤ CẮT

Để tránh sai số trong các răng được gia công cần định tâm chính xác dao phay khi gá đặt nó. Muốn vậy phải tránh bụi bẩn hoặc dầu mỡ thừa bám vào dầu dao phay hoặc các vòng đệm trung gian. Cũng cần phải làm sạch phần đuôi của trục gá dao. Tuỳ theo quan hệ với sản phẩm gia công mà dao được gá đặt vào dưới một góc độ nào đó.

Khi cắt bánh răng trụ răng  thẳng cần quay trục  gá dao đi một  góc a.

Khi cắt bánh răng trụ răng nghiêng với góc nghiêng với góc nghiêng đường xoắn là b , ta phải quay dao đi một góc l = b ± a .

III. LỰA CHỌN TỐC ĐỘ CẮT

Tốc độ cắt được lựa chọn theo vật liệu gia công, vật liệu dao, cắt thô cắt tinh độ bóng độ chính xác.Từ đó xác định số vòng quay của dao chọn bánh răng thay thế.

IV. ĐIỀU CHỈNH XÍCH CHẠY DAO

1. Xích chạy dao đứng

Sau khi chọn lượng chạy dao S_d ta sẽ chọn được cặp bánh răng thay thế theo bảng.

2. Xích chạy dao hướng kính

Tương ứng với các cặp bánh răng thay thế của bảng trên ta có lượng chạy dao hướng kính là : 0,27 ; 0,33 ; 0,43 ; 0,56 ; 0,67 ; 0,83 ; 1,88 ; 1,7.

Sau khi đã xác định lượng chạy dao S_k dựa vào bảng trên ta chọn được cặp bánh răng thay thế.

3. Xích chạy dao tiếp tuyến

Từ phương trình cân bằng ta có công thức điều chỉnh xích chạy dao tiếp tuyến.

 7. Cắt bánh vít bằng chạy dao tiếp tuyến

Các xích tốc độ, xích bao hình vẫn sử dụng như phần trên.

Dấu (+) ứng với khi dao xoắn phải

Dấu (-) ứng với khi dao xoắn trái

8. Cắt bánh răng nghiêng bằng phương pháp chạy dao đường chéo

Vì nó đã được bù với chạy dao đường chéo sở dĩ có góc a là khi gá dao nghiêng đi một góc ( a+b) thì lượng chạy dao tiếp tuyến sẽ là :

S_tc = S_t.Cosa.

Vậy công thức điều chỉnh chạc vi sai sẽ là:

i_y = 7,95775.Sinb/m_n.K  ± [ (2,705634.Cosa/m_n.K)] ± 0,00307).i_o

Việc thay đổi của số hạng ±[ (2,705634.Cosa/m_n.K)] 0,00307).i_o Sẽ dẫn đến phải thay đổi hướng chuyển động chạy dao tiếp tuyến.

VI. SỬ DỤNG VÀ BẢO QUẢN MÁY

Máy phay lăn răng là loại máy chuyên dùng trong bước chuẩn bị gia công có nhiều công việc quyết định đến công việc gia công năng suất máy . Vì vậy bước chuẩn bị gia công gồm có :

+ Thay đổi bánh răng thay thế xích tốc độ theo tốc độ đã chọn

+ Chọn bánh răng thay thế xích bao hình và xích vi sai:

+ Chọn bánh răng thay thế cho hộp chạy dao

KẾT LUẬN

   Sau một thời gian làm việc tập trung, khẩn trương dưới sự hướng dẫn chỉ bảo của các thầy giáo trong bộ mơn, đặc biệt là thầy giáo: TS ………... đến nay đồ án của em đã hoàn thành đúng thời hạn đảm bảo các nhiệm vụ được giao.

   Qua quá trình làm đồ án đã giúp em làm quen với những công việc cụ thể của người kỹ sư cơ khí tương lai, phương pháp làm việc độc lập, sáng tạo, khoa học, kỷ luật, đồng thời đồ án đã giúp bản thân em củng cố thêm các kiến thức đã được học cũng như học hỏi được nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu.

   Cuối cùng em xin cám ơn thầy giáo: TS ………...  cùng các thầy trong bộ mơn đã tận tình hướng dẫn cho em hoàn thành đồ án này.                                                                                

   Em xin chn thành cảm ơn !

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Thiết kế máy cắt kim loại - Mai Trọng Nhân            

2. Tập bản vẽ kết cấu và hướng dẫn sử dụng máy phay lăn răng 5K32 - Hoàng Duy Khản         

3. Sổ tay công nghệ chế tạo máy Tập -2, 3, 4.

4. Thiết kế chi tiết máy - Nguyễn Trọng Hiệp.

5. Thiết kế dụng cụ cắt.

6. Dung sai và đo lường kỹ thuật - Người dịch Hà Văn Vui

7. Giáo trình máy cắt kim loại - Hoàng Duy Khản

8. Giáo trình máy tự động - Trần Vệ Quốc

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"