MỤC LỤC

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU.. 5

CHƯƠNG I: KHẢO SÁT MÁY TƯƠNG TỰ... 6

1.1.  Những tính năng kĩ thuật của máy tiện cùng cỡ. 6

1.2.  Phân tích máy tiện ren vít vạn năng 1K62. 7

1.2.1. Hộp tốc độ máy. 9

1.2.2. Hộp chạy dao của máy. 20

1.2.3.  Các  cơ cấu đặc biệt của máy 1K62. 26

1.3. Nhận xét về máy 1K62. 30

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CHO MÁY.. 31

2.1. Thiết kế truyền dẫn tốc độ. 31

2.1.1. Thiết kế chuỗi vòng quay tiêu chuẩn. 31

2.1.2. Lưới kết cấu. 35

2.1.3. Tính số răng các bánh răng của từng nhóm truyền. 40

2.1.4. Tính sai số, vẽ đồ thị sai số vòng quay. 46

2.2. Thiết kế hộp chạy dao. 49

2.2.1. Sắp xếp các bước ren. 49

2.2.2. Thiết kế nhóm cơ sở. 51

2.2.3. Thiết kế nhóm gấp bội 52

2.2.4. Tính các tỷ số truyền còn lại (i_bù). 56

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CHO MÁY CẮT KIM LOẠI. 62

3.1. Lực tác dụng trong hệ truyền dẫn. 62

3.1.1. Xác định chế độ làm việc giới hạn của máy. 62

3.1.2. Chế độ cắt gọt thử máy. 63

3.1.3. Tính công suất của động cơ điện. 66

3.1.4. Tính sơ bộ dường kính trục. 68

3.2. Tính bền chi tiết máy. 71

3.2.1. Tính bền trục chính. 71

3.2.2. Tính bền một cặp bánh răng (cặp bánh răng 27/54 giữa trục V/VI). 84

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN.. 87

4.1. Bảng điều khiển các bộ phận của hộp tốc độ. 87

4.1.1. Xác định chế độ làm việc giới hạn của máy. 87

4.2. Tính toán cơ cấu điều khiển khối bánh răng hai bậc A.. 89

4.2.1. Bảng khai triển rãnh cam điều khiển. 89

4.2.2. Trích sơ đồ động. 90

4.2.3. Tính lượng nâng của cam 4. 90

4.3. Tính toán cơ cấu điều khiển khối bánh răng ba bậc B.. 92

4.3.1. Bảng khai triển rãnh cam điều khiển. 92

4.3.2. Nguyên lý hoạt động của cơ cấu điều khiển. 93

4.3.3.  Tính toán bánh răng lắp chốt lệch tâm.. 93

4.4. Tính toán cơ cấu điều khiển hai khối bánh răng hai bậc C và D.. 95

4.4.1. Bảng khai triển rãnh cam điều khiển. 95

4.4.2. Trích sơ đồ động. 97

4.4.3. Nguyên lý hoạt động của cơ cấu điều khiển. 97

4.4.4. Tính toán chiều dài hành trình gạt điều khiển. 98

4.5. Tính toán cơ cấu điều khiển khối bánh răng hai bậc E.. 99

4.5.1. Bảng khai triển rãnh cam điều khiển. 99

4.5.2. Trích sơ đồ động. 100

4.5.3. Nguyên lý hoạt động của cơ cấu điều khiển. 100

4.5.4.  Tính toán khoảng cách giữa tâm chốt và tâm trục điền khiển. 101

KẾT LUẬN.. 102

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 103

LỜI MỞ ĐẦU

Đồ án thiết kế máy là một trong những môn học chuyên ngành sâu của sinh viên ngành chế tạo máy trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Đồ án này giúp trang bị thêm những hiểu biết nhất định về kết cấu, nguyên lý hoạt động cũng như công dụng của một số máy cắt kim loại thường dùng.

Qua sự phân công của thầy hướng dẫn em được giao nhiệm vụ tính toán, thiết kế "Máy tiện ren vít vạn năng", dựa trên cơ sở máy 1K62 (T620), một loại máy rất phổ biến trong các phân xưởng cũng như nhà máy cơ khí.

Bước đầu em còn gặp nhiều khó khăn trong việc tìm kiếm tài liệu, thiếu hụt về kiến thức chuyên  môn, nhưng được sự hướng dẫn nhiệt tình của các thầy cô cũng như sự cố gắng của bản thân, em đã cơ bản hoàn thành nhiệm vụ được giao. Tuy nhiên trong quá trình thực hiện, do năng lực bản thân còn hạn chế nên có thể còn nhiều sai sót. Do vậy, em rất mong được sự chỉ bảo thêm của thầy cô để có thể hoàn thiện bài làm của mình hơn nữa.

Cũng thông qua đồ án môn học này, cùng với sự giảng dạy nhiệt tình của : TS………….. đã giúp em phần nào có cái nhìn tổng quát hơn về cách tính toán thiết kế máy cắt kim loại, tích lũy thêm những kiến thức về chuyên môn và khả năng tổ chức hoạt động theo nhóm. Bước đầu đặt nền móng cơ bản về kiến thức cũng như kỹ năng của người kỹ sư chế tạo máy trong tương lai.

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong bộ môn, đặc biệt của : TS…………..đã giúp em hoàn thành tốt đồ án môn học này.

                                                                         Hà nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                                    Sinh viên thực hiện

                                                                    ……………….

CHƯƠNG I: KHẢO SÁT MÁY TƯƠNG TỰ

1.1. Những tính năng kĩ thuật của máy tiện cùng cỡ

Máy tiện là máy công cụ phổ thông, chiếm 40 – 50% số lượng máy công cụ trong các nhà máy, phân xưởng cơ khí. Dùng để tiện các mặt tròn xoay ngoài và trong (mặt trụ, mặt côn, mặt định hình, mặt ren) xén mặt đầu, cắt đứt. Có thể khoan, khoét, doa trên máy tiện.

* Nhận xét: trên đây chưa phải là tất cả các loại máy trong nước ta có nhưng do hạn chế về tài liệu và kinh nghiệm nên ta mới chỉ phân tích được 4 loại máy trên.

Nhận thấy đề tài thiết kế với các loại máy trên ta thấy máy tiện ren vít vạn năng 1K62 có đặc tính tướng tự và có tài liệu tham khảo đầy đủ nhất à ta lấy máy 1K62 để khảo sát cho việc thiết kế máy mới.

1.2. Phân tích máy tiện ren vít vạn năng 1K62

 Đặc tính kĩ thuật của máy tiện ren vít vạn năng 1K62:

Đường kính lớn nhất của phôi gia công: 400[mm] trên băng máy, 200[mm] trên bàn máy.

Số cấp tốc độ trục chính : Z = 23 (cấp)

Giới hạn vòng quay trục chính: n_tc = 12,5 ¸ 2000[vg/ph]

Tiện trơn:

+ Lượng chạy dao dọc S_d : 0,07 ¸ 4,16[mm/vg]

+ Lượng chạy dao ngang S_ng: 0,035 ¸ 2,08 [mm/vg]

 Tiện ren:

+ Ren Hệ mét: t_p = 1 ¸ 192[mm]

+ Ren Anh: n=25,4/ t_p = 24 ¸ 2 Þ t_p = 25,4/ n[mm]

+ Ren Module:  m=t_p/ p= 0,5¸ 48 Þ t_p =  p.m[mm]

+ Ren Pitch hướng kính: D_p=25,4p/ t_p = 96 ¸1 Þ t_p = 25,4.p/ D_p[mm]

 Động cơ điện:

+ Công suất động cơ chính : N_đc1 = 10[kW]

+ Số vòng quay động cơ chính: n_đc1 = 1450[vg/ph]

+ Công suất động cơ chạy nhanh : N_đc2 = 1[kW]

+ Số vòng quay động cơ chạy nhanh: n_đc2 = 1410[vg/ph]

1.2.1. Hộp tốc độ máy

Thông số hộp tốc độ:

Số cấp tốc độ trục chính : Z = 23 (cấp)

Giới hạn vòng quay trục chính: n_tc = 12,5 ¸ 2000[vg/ph]

Công suất động cơ chính : N_đc1 = 10[kW]

Số vòng quay động cơ chính: n_đc1 = 1450[vg/ph]

* Nhận xét:

- Có 2 đường truyền

- Từ trục (IV) sang (V) có sự thu hẹp lượng mở do trùng tốc độ.

1.2.2. Hộp chạy dao của máy

Thông số hộp chạy dao:

Cắt ren:

Cắt ren hệ mét: t_p = 1÷192 [mm]

Cắt ren anh: n = 24÷2

Cắt ren modul: m = 0,5÷48 [mm]

Cắt ren Picth hướng kính: p = 96÷1

Căt trụ trơn:

Chạy dao dọc: s_d  = 0,07÷4,16 [mm/vg]

Chạy dao dọc: s_n = 0,035÷2,08 [mm/vg]

+ Cắt ren mặt đầu:

Ren mặt đầu được sử dụng để gia công đường xoắn Acsimet trên mâm cặp 3 vấu… Khi đó dao tiện chạy hướng kính nên không dùng trục vít me dọc, không qua li hợp siêu việt, vào trục trơn, vào hộp xe dao rồi tới trục vít me ngang có =5mm.

1.2.2.2. Xác định phương trình cắt trụ trơn

Đây là nguyên công chiếm nhiều thời gian nhất trong thời gian phục vụ của máy tiện. Phương trình xích động của nó như xích cắt ren nhưng không qua trục vít me mà đi qua li hợp siêu việt rồi đến hộp xe dao.Lượng chạy dao dọc bằng 0,7÷4,16 [mm/v]

1.2.3. Các  cơ cấu đặc biệt của máy 1K62

1.2.3.1. Cơ cấu Norton

- Cơ cấu Norton bao gồm một số bánh răng kế tiếp nhau theo dạng hình tháp trên trục (I).Truyền động được đua tới trục (II) qua bánh răng đệm Z36. Bánh răng trung gian Z25 ăn khớp với bánh răng di trượt Z28 được lắp trên khung một. khung này có thể dịch chuyển quanh trục và dọc trục (II)

- Khối bánh răng hình tháp gồm 7 bánh răng:

Z₁ = 26, Z₂ = 28, Z₃ = 32, Z₄ = 36,

Z₅ = 40, Z₆ = 44, Z₇ = 48.

1.2.3.2. Cơ cấu đai ốc bổ đôi

- Để đảm bảo độ chính xác khi cắt ren , xích truyền động không đi qua trục trơn mà dùng trục vít me có bước ren chính xác.

- Khi chạy dao bằng vít me, phần (1) và (2) của đai ốc bổ đôi được ăn khớp vào vít nhờ tay quay (3) xoay đĩa (4) nhờ 2 chốt (5) mang hai nửa đai ốc di động trong 2 rãnh định hình (6) tiến gần nhau. Khi tay quay (3) quay theo chiều ngực lại, đai ốc mở ra giải phóng hộp xe dao khỏi trục vít me.

1.2.3.3.  Ly hợp siêu việt

- Chuyển động chạy dao nhanh được thực hiện bằng động cơ riêng. Để trục trơn có thể chuyển động chạy dao nhanh đồng thời với chuyển động chạy dao dọc và chạy dao ngang mà không gãy trục do có tốc độ khác nhau trên máy có dùng ly hợp siêu việt lắp trên trục (XV).

- Cấu tạo: gồm vỏ (1) được chế tạo liền với bánh răng Z56 để nhận truyền động từ hộp chạy dao. Lõi (2) quay bên trong vỏ (1) có sẻ 4 rãnh và trong từng rãnh có đặt con lăn hình trụ (3). Mỗi con lăn đều có lò xo (4) và chốt (5) đẩy nó luôn tiếp xúc với vỏ (1) và lõi (2). Lõi (2) lắp trên trục XV bằng then.

1.2.3.4. Cơ cấu an toàn bàn xe dao

- Khi tiên trơn để đảm bảo an toàn cho máy có lắp cơ cấu an toàn trong bàn xe dao. Cơ cấu này đặt trong xích chạy dao tiện trơn, nó sẽ tự động ngắt xích truyền động khi máy làm việc qua tải hoặc bị sự cố kỹ thuật khi làm việc.

- Khi máy quá tải làm cho là xo bị nén lại ly hợp M1 bị tách ra và ngắt đường xích chạy ra .

1.3. Nhận xét về máy 1K62

Máy có 23 tốc độ khác nhau của trục chính, có tính vạn năng cao, tiện được nhiều kiểu ren khác nhau. Đồng thời phương án không gian và phương án thứ tự đã được sắp xếp một cách hợp lý để có được một bộ truyền không bị cồng kềnh.

Bộ ly hợp ma sát ở trục I được làm việc ở vận tốc  800 [v/ph]  một tốc độ hợp lý, đồng thời bộ ly hợp ma sát còn tận dụng được bánh răng trên trục I nên tăng được độ cứng vững.

Máy có bộ ly hợp siêu việt, thuận tiện cho quá trình chạy dao nhanh.

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CHO MÁY

Z = 23

φ = 1,26

n_min = 13,2 [vg/ph]

n_{động cơ} = 1440 [vg/ph]

2.1. Thiết kế truyền dẫn tốc độ

2.1.1. Thiết kế chuỗi vòng quay tiêu chuẩn

Ta có φ = 1,26 = 1,06⁴    ta có E=4

Với việc thiết kế máy có Z=23, dựa vào bảng tiêu chuẩn chuỗi vòng quay từ sách Tính toán thiết kế máy cắt kim loại (TTTKMCKL) - trang 14 ta có dãy tốc độ quy chuẩn của máy như bảng.

2.1.1.1. Phương án không gian

 Xác định các PAKG:

Ta có số cấp tốc độ của máy cần thiết kế là: Z = 23.

Đây là một số nguyên tố, ta không thể phân tích được nên ta chọn Z_ảo = 24. Sau khi tính toán, ta cho trùng một tốc độ để còn lại đúng: Z=23.

Với Z = 24, ta có nhiều phương án không gian (PAKG) khác nhau:

Z  = 12x2 = 24x1 = 8x3 = 6x4 = 6x2x2 = 4x3x2 = 2x3x2x2

Kết luận:

Với x =4, ta chọn các PAKG sau:

Z = 3 x 2 x 2 x 2 ;

    = 2 x 3 x 2 x 2 ;

    = 2 x 2 x 3 x 2 ;

   = 2 x 2 x 2 x 3.

2.1.1.2. Phương án thứ tự (PATT), lưới kết cấu và đặc trưng của các các nhóm truyền

Xác định PATT, lập bảng so sánh và chọn PATT

Ta có:

Phương án không gian Z = 2x3x2x2

Ta có số PATT là: 4! =1x2x3x4= 24

2.1.2. Lưới kết cấu

Lưới kết cấu mang tính định tính nên ta xác định được vị trí n₀ tại chính giữa

Mỗi đường thẳng nằm ngang biểu diễn một trục của hộp tốc độ. Các điểm trên đường thẳng nằm ngang biểu diễn số cấp tốc độ của trục đó.

Các đoạn thẳng nối các điểm tương ứng trên trục tượng trưng cho các tỉ số truyền giữa các trục đó.

Lượng mở, tỷ số truyền của các nhóm thay đổi thay đổi từ từ, đều đặn và trong giới hạn cho phép. Lưới kết cấu nên sít đặc, theo dạng mái nhà để đảm bảo tuổi thọ và kích thước của hộp tốc độ.

Như vậy đường truyền gián tiếp nhóm cuối sẽ có lượng mở là

[X] = 12 – 6 = 6 tốc độ

Số tốc độ danh nghĩa của đường truyền gián tiếp là: Z₁ = 2x3x2x2 – 6 = 18

Số tốc độ danh nghĩa của đường truyền trực tiếp là : Z₂ = 2x3x1 = 6

Số tốc độ của máy là Z = Z₁ + Z₂ = 18 + 6 = 24 tốc độ

Vì yêu cầu Z = 23 tốc độ => Ta xử lý bằng cách cho tốc độ thứ 18 (cao nhất) của đường truyền gián tiếp trùng với tốc độ thứ nhất (thấp nhất) của đường truyền trực tiếp, khi đó máy chỉ còn 23 tốc độ. Nghĩa là tốc độ số 18 có thể truyền theo 2 đường truyền trực tiếp và gián tiếp.

* Nhận xét:

Lưới kết cấu trên hợp lí hơn do lưới có dạng rẻ quạt, phân bố đều nên sẽ cho phép hộp nhỏ gọn.

2.1.2.1. Xác định giá trị n₀ trên trục 1 và tỷ số truyền cụ thể của các nhóm truyền, vẽ đồ thị vòng quay

Đồ thị vòng quay mang tính định lượng. Nó thể hiện được tỉ số truyền cụ thể, các trị số vòng quay cụ thể của các trục nên từ đó tính toán số răng bánh răng trong các nhóm truyền dẫn trong hộp tốc độ. Cũng dựa vào nó, ta có thể đánh giá được toàn diện chất lượng của phương án thực hiện.

2.1.4. Tính sai số, vẽ đồ thị sai số vòng quay

Với yêu cầu thiết kế có j=1,26 dựa vào công thức [Dn] = ±10.(j - 1)%  ta có [Dn] = 2,6%  là sai số lớn nhất có thể chấp nhận được trong quá trình thiết kế nhằm đảm bảo khả năng làm việc ổn định hiệu quả cảu máy công cụ. Từ sơ đồ sai số vòng quay của máy mới ở trên ta thấy tất cả các giá trị đều trong giới hạn sai số cho phép.

2.2. Thiết kế hộp chạy dao

Máy ta cần thiết kế là máy tiện ren vít vạn năng hạng trung, hộp chạy dao có 2 công dụng là tiện trơn và tiện ren, tuy nhiên ta cần chú ý đến khâu tiện ren là chủ yếu, sau khi thiết kế xong ta có thể kiểm tra lại các bước tiện trơn, có thể bị trùng nhau, sát nhau hoặc cách quãng.

Có 2 dạng hộp chạy dao cơ bản là hộp chạy dao dùng cơ cấu noocton và hộp chạy dao dùng bánh răng di trượt. Để thuận tiện cho quá trình thiết kế ta sẽ chọn kiểu hộp chạy dao dùng cơ cấu noocton tương tự như máy tham khảo 1K62.

Máy yêu cầu cần tiện được các ren: Với

Máy yêu cầu cần tiện được các ren:

Ren hệ mét : t_p = 1 ÷ 14

Ren Anh :     n = 24 ÷ 2

Ren mo đun : m = 0.5 ÷ 6

2.2.1. Sắp xếp các bước ren

Đầu tiên cần xếp bước ren được cắt thành nhóm cơ sở và những nhóm khuếch đại với tỷ số truyền nhóm khuếch đại là 1; 2 ; 4 ; 8 hoặc , nghĩa là các tỷ số khuếch đại hợp thành cấp số nhân có công bội là φ = 2. Khi sắp xếp cần chú ý những điểm sau:

Số hàng ngang phải ít nhất để cho số bánh răng của nhóm cơ sở Norton là ít nhất. Nếu số bánh răng của nhóm này nhiều thì khoảng cách giữa 2 gối tựa của bộ Norton càng xa, độ cứng vững càng kém.

2.2.2. Thiết kế nhóm cơ sở

Nhóm cơ sở noocton là 1 nhóm bánh răng có hình tháp, tương tự khi ta khảo sát máy 1K62, cơ cấu noocton ăn khớp với một bánh răng, để cắt các bước ren khác nhau thì ta thay đổi ăn khớp giữa bánh răng đó với các bánh răng khác nhau trên cơ cấu noocton.

Nếu gọi số răng của các bánh răng trên cơ cấu Noocton lần lượt là Z₁, Z₂, Z₃… thì các bánh răng này là để cắt ra các ren thuộc nhóm cơ sở, các trị số z_i này cần là số nguyên và có tỷ lệ đúng như tỉ lệ của các bước ren trong 1 cột trên bảng xếp ren.

Khi cắt ren Anh cần có 7 bánh răng:

Z₁ : Z₂ : Z₃ : Z₄ : Z₅ : Z₆ : Z₇ =  2 : 2,25  : 2,5 : 2,75 : 3 : 3,25 : 3,5.

Do đó số răng:

Z₁ : Z₂ : Z₃ : Z₄ : Z₅ : Z₆ : Z₇ = 32 : 36 : 40 : 44 : 48 : 52 : 56

Nhận thấy bao trùm nhất là bộ 7:

Z₁ : Z₂ : Z₃ : Z₄ : Z₅ : Z₆ : Z₇ = 32 : 36 : 40 : 44 : 48 : 52 : 56

2.2.3. Thiết kế nhóm gấp bội

Nhóm gấp bội phải tạo ra 4 tỷ số truyền với công bội j = 2. Chọn cột có các tỷ số truyền   8 ; 9 ; 10 ; 11 ;12 ; 14 làm nhóm cơ sở thì muốn tiện ra toàn bộ số ren có tỷ số truyền nhóm gấp bội bằng: 1/8 ; 1/4 ; 1/2 ; 1

Hộp chạy dao có công suất bé, hiệu suất thấp, các bánh răng có cùng môdul nên việc chọn phương án thứ tự M_x trên các trục trung gian tăng dần không còn quan trọng nữa. Mặt khác bánh răng có cùng môdul nên việc chọn PAKG để giảm cấp số vòng quay không làm tăng kích thước bộ truyền.

Do đó để đơn giản ta tham khảo máy chuẩn chọn ra PAKG & PATT

PAKG có thể chọn:

Z = 4 = 2 x 2 = 4 x 1.

Từ bảng so sánh ta chọn PAKG Z = 2 x 2 là hợp lý (PAKG 4x1 có số báng răng trên một trục nhiều, gây cồng kềnh cho hộp chạy dao).

2.2.4. Tính các tỷ số truyền còn lại (i_bù)

Tỷ số truyền còn lại bao gồm các bánh răng phụ, bánh răng thay thế của hộp chạy dao.

Ta có phương trình cân bằng xích chạy dao:

1 vòng tc. i_bù . i_cs .i_gb .t_v = t_p

Trong đó i_bù = i_thaythế .i_cốđịnh

Nên phương trình có dạng như sau:

1 vòng tc.i_tt .i_cd . i_cs .i_gb .t_v = t_p

Tính sai số bước ren

Do sai số trong các bước tính toán, cần tiến hành kiểm tra sai số bước ren về mặt thiết kế. Ta tiến hành kiểm tra cho từng loại ren riêng biệt, mỗi laoij ren chỉ cần kiểm tra một bước. Nếu sai số một bước ren trong loạt ren đó đạt yêu cầu thì các bước ren còn lại cũng sẽ đạt.

Sai số bước ren ∆_tp= |t’_p-t_p | ≤  [∆t_p]

Với [∆t_p] là sai số cho phép của bước ren, có thể lấy [∆t_p] =0,1 ∆d₀ (dung sai đường kính trung bình của ren). Thông thường có thể so sánh với sai số bước ren máy tham khảo để đánh giá kết quả tính toán.

- Xích cắt ren khuếch đại:

Phương trình xích cắt ren khuếch đại

1 vòng tc. i_kđ .i_cđ .i_tt .i_cs . i_gb .t_x = t_p

Có 3 tỷ số truyền khuếch đại là 2; 8 ; 32

Mà theo yêu cầu bài toán phải thiết kế i_kđ =  2 ; 4 ; 8 ; 16

Tham khảo máy tham khảo 1K62 trên 2 trục VII-VIII, ta cần thiết kế thêm một cặp bánh răng có tỷ số truyền i = với số răng tương ứng là Z₁=28; Z_1’= 56

Bánh răng Z_1’ được lắp trên bánh răng di trượt, để cắt ren khuếch đại ta chỉ cần gạt sang bánh răng đó và tiến hành cắt ren.

Xác định thông số tiện trơn

S_dọcmin = 0,08[mm/vg]; S_ngangmin = ½ S_dọcmin = ½ .0,08 = 0,04 [mm/vg]

Tiện trơn theo con đường cắt ren hệ mét, ta có thể viết lại phương trình cân bằng như sau:

S_dọc =1_vt/c. i_gb. = 0,0217.Z_n.i_gb

S_ngang=1_vt/c. i_gb. = 0,0108.Z_n.i_gb

Từ các phương trình trên ta thấy khi cơ cấu Noorton chủ động có Z_n=28¸56 và i_gb=1/8 đều cho giá trị khác yêu cầu. Vậy ta phải điều chỉnh một số cặp bánh răng trong hộp xe dao để đảm bảo yêu cầu .Tuy nhiên để dảm bảo khoảng cách trục như máy chuẩn ta phải giữ nguyên åZ=const.

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CHO MÁY CẮT KIM LOẠI

3.1. Lực tác dụng trong hệ truyền dẫn

3.1.1. Xác định chế độ làm việc giới hạn của máy

Chế độ làm việc của máy bao gồm chế độ cắt gọt, chế độ bôi trơn làm lạnh, an toàn… Một máy mới đã thiết kế, chế tạo xong phải quy định rõ ràng về chế độ làm việc của máy trước khi đưa vào sản xuất. Trong mục này chỉ xác định chế độ cắt gọt giới hạn của máy làm cơ sở tính toán động lực học máy cắt kim loại. 

3.1.2. Chế độ cắt gọt thử máy

Chế độ thử máy là do người thiết kế hoặc nhà máy sản xuất quy định. Trước khi đưa máy mới vào sản xuất, nhà máy chế tạo phải nghiệm thu máy theo một chế độ  kiểm nghiệm nhất định. Thử máy có tải với các chế độ cắt nhanh, cắt mạnh mục đích để kiểm tra các cơ cấu và chi tiết máy làm việc ổn định.

Công thức tính lực cắt:

P_X = C. t^X.s^Y

P_Y = C. t^X.s^Y

P_Z = C. t^X.s^Y

Thử có tải

Tham khảo Chế độ thử máy ở nhà máy Cơ khí Hà Nội (TTTKMCKL-trang 219) với máy T620 ta chọn chế độ thử có tải sau:

Thông số chế độ cắt:

Đường kính phôi:

Chiều dài chi tiết: l = 2000 [mm].

Vật liệu phôi là thép 45.

Độ cứng bề mặt phôi HRB=207

Vật liệu dao cắt là thép gió P18.

Tốc độ trục chính n = 40 [vg/ph].

Bước tiến dao s = 1,4 [mm/vg].

Chiều sâu cắt t = 6 [mm].

Thử công suất:

Dao tiện T15K6 Thông số chế độ cắt:

Đường kính phôi Ø 70 [mm]

Chiều dài chi tiết l = 350 [mm]

Vật liệu phôi: thép 45

Tốc độ trục chính n = 400 [vg/ph].

Bước tiến dao s = 0,39 [mm/vg]

Chiều sâu cắt t = 5 [mm].

3.1.4. Tính sơ bộ dường kính trục

Trục động cơ :

n_{max đc} =1440 [vg/ph].

n_{min đc} =1440 [vg/ph].

N_đc =10 [kW].

Trục I:

n_{max I} = 1050 [vg/ph].

n_{min I} = 1050 [vg/ph].

N_I = 10 . 0,96 . 0,99 = 9,50 [kW].

Trục II:

n_maxII = 1312,5 [vg/ph].

n_minII= 1050 [vg/ph].

N_II = 9,50 . 0,98 . 0,99 = 9,22 [kW].

Trục VI:

n_maxVI= 1312,5 . = 2062,5  [vg/ph].

n_minVI= 26,42. = 13,21 [vg/ph].

N_VI = 8,42 . 0,98 . 0,99 = 8,17 [kW].

* Kết luận: Các đường kính được chọn nên chọn theo đường kính tiêu chuẩn tại các tiết diện lắp bánh răng và ổ bi. Tại các tiết khác, ta có thể lấy tăng hay giảm tuỳ thuộc vào kết cấu và lực tác dụng.

3.2. Tính bền chi tiết máy

3.2.1. Tính bền trục chính

3.2.1.1. Yêu cầu tính trục chính

Trục chính là chi tiết quan trọng hệ thống truyền động để truyền chuyển động quay cho quá trình cắt gọt của máy tiện. Do vậy trục chính cần phải đạt được các yêu cầu sau:

Bảo đảm độ cứng vững.

Độ chịu mòn cao.

Chuyển động êm và chính xác.

3.2.1.2. Vật liệu và cách nhiệt luyện

Đối với trục quay trong ổ lâu, cổ trục chính không cần phải có độ cứng vững đặc biệt. Trong máy thiết kế ta chọn thép 40X, thấm Cacbon, nhiệt luyện đạt đến HRC=35-42, có

Xác định ngoại lực tác dụng lên trục chính.

Các thành phần tác dụng ngoại lực lên trục chính như hình vẽ:

Ta tính lực ở chế độ cắt cực đại.

Đường kính phôi D = 115 [mm]

Lượng chạy dao s = 1,56 [mm/vg]

Chiều sâu cắt t = 5 (mm)

Số vòng quay trục chính n = 40 [vg/ph]

Xác định sơ đồ tính và tính các phản lực tại các gối tựa.

Ta có đường kính sơ bộ của trục là .

Để tính toán trục ta có thể coi trục chính như một dầm đặt trên hai gối tựa trong đó có một gối tựa di động và một gối tựa cố định.

* Kết luận: Trục chính thỏa mãn yêu cầu độ cứng vững và truyền động chính xác

Kiểm nghiệm then và rãnh then.

Tại vị trí lắp bánh răng Z₆₀ cố định có dùng then bán nguyệt để truyền chuyển động xuống hộp chay dao.

⇒Ta cần kiểm tra áp suất của bề mặt rãnh then.

3.2.2. Tính bền một cặp bánh răng (cặp bánh răng 27/54 giữa trục V/VI)

Trong máy công cụ, vì đã xác định được số răng của các bánh răng ở trên, do vậy công việc thiết kế còn lại là tính module của bánh răng, từ đó nó quyết định đến khả năng tải của bánh răng.

Ta chọn vật liệu làm bánh răng là thép 45.

Việc tính toán module và kiểm nghiệm bền của bánh răng ta chỉ cần tiến hành tính toán cho bánh chủ động (Z = 27) vì bánh chủ động có đường kính nhỏ hơn và chịu tải lớn hơn so với bánh bị động.

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

4.1. Bảng điều khiển các bộ phận của hộp tốc độ

4.1.1. Xác định chế độ làm việc giới hạn của máy

Dựa vào sơ đồ động hộp tốc độ hình 4.1 ta nhận thấy rằng muốn điều khiển để tạo ra lần lượt 24 cấp tốc độ thì ta phải điều khiển thông qua 5 khối bánh răng di trượt. Trong máy tương tự 1K62 thì các khối bánh răng này được điều khiển bởi cơ cấu đĩa có chốt lệch tâm và cam mặt đầu. Do vậy ở đây ta cũng chọn cơ cấu điều khiển các khối bánh răng như máy tương tự. Vấn đề quan trọng là ta phải vẽ được đường khai triển của các rãnh cam và cách thực hiện điều khiển đối với từng khối bánh răng để tạo ra các tốc độ cần thiết.

Các cơ cấu điều khiển sẽ được tính toán thiết kế dựa trên đường khai triển rãnh cam như bảng trên hình 4.2.

4.2. Tính toán cơ cấu điều khiển khối bánh răng hai bậc A

4.2.1. Bảng khai triển rãnh cam điều khiển

Bảng khai triển điều khiển rãnh cam khối A như hình 4.3.

4.2.2. Trích sơ đồ động

Bánh răng 1 được lắp trên trục 2. Khi ta quay tay quay điều khiển thì làm trục 2 quay và bánh răng 1 quay theo. Bánh răng 1 quay làm bánh răng 3 ăn khớp với nó và đồng thời làm cho cam đĩa 5 lắp đồng trục với bánh răng 3 trên trục 5 quay. Cam 4 quay sẽ làm cho càng 8 quay quanh chốt gắn với giá 6 và đầu càng gạt 8 đẩy các bánh răng di trượt. Do đó ta có thể tạo ra các hai tỷ số truyền i₁ và i₂ nhờ hai cung tròn trên cam 4.

4.3. Tính toán cơ cấu điều khiển khối bánh răng ba bậc B

4.3.1. Bảng khai triển rãnh cam điều khiển

Bảng khai triển điều khiển rãnh cam khối B như hình 4.5.

4.3.3. Tính toán bánh răng lắp chốt lệch tâm

Để tính được đường kính bánh răng cần thiết để lắp chốt lệch tâm ta phải đi tính toán hành trình gạt sao cho ứng với các vị trí của chốt tạo ra những tỷ số truyền tương ứng.

Do đó ta chọn cặp bánh răng có số răng là Z = 54 và môđuyn m = 2. Khi đó ta có:

Đường kính vòng chia của bánh răng được tính là :

D_w = m.z = 2. 54 = 108 [mm]

Đường kính vòng đỉnh của bánh răng được tính là :

D_e = m.z  + 2.m = 2. 54 + 2.2 = 112 [mm]

Đường kính vòng chân của bánh răng được tính là :

D_i = m.z – 2,5.m = 2. 54 – 2,5.2 = 103 [mm]

4.4. Tính toán cơ cấu điều khiển hai khối bánh răng hai bậc C và D

4.4.1. Bảng khai triển rãnh cam điều khiển

Bảng khai triển điều khiển rãnh cam khối C như hình 4.7.

4.4.3. Nguyên lý hoạt động của cơ cấu điều khiển

Việc điều khiển như vậy sẽ tạo ra ba dải tốc độ thấp tương ứng như sau :

Dải thứ nhất từ n₁ = 10 đến n₆ = 31,5 [vg/ph]

Dải thứ hai từ n₇ = 40 đến n₁₂ = 125  [vg/ph]

Dải thứ ba từ n₁₃ = 160 đến n₁₈ = 500 [vg/ph]

4.5. Tính toán cơ cấu điều khiển khối bánh răng hai bậc E

4.5.1. Bảng khai triển rãnh cam điều khiển

Bảng khai triển điều khiển rãnh cam khối E như hình 4.11.

4.5.3. Nguyên lý hoạt động của cơ cấu điều khiển

Khối bánh răng di trượt E có hai bánh răng Z = 42x3 và Z = 54x4 để tạo ra 2 tỷ số truyền i₁₀ cho 18 cấp tốc độ thấp và i₁₁ cho 6 cấp tốc độ cao.

4.5.4. Tính toán khoảng cách giữa tâm chốt và tâm trục điền khiển

Để tính toán được khoảng cách giữa tâm chốt và tâm trục điều khiển ta phải đi xác định chiều dài hành trình gạt L.

Ta có: L = 2.B + f

Với: B = 30 [mm] :là bề rộng của bánh răng

f = 10 [mm] :là độ rộng khe hở trong quá trình gạt.

Vậy: L = 2.30 + 10 = 70 [mm]

Do đó ta phải có khoảng cách giữa tâm chốt và tâm trục điều khiển là :

A = L/2 = 70 / 2 = 35 [mm]

KẾT LUẬN

Nhiệm vụ: thiết kế máy tiện ren vít vạn năng. Đồ án được trình bày trong 4 chương:

Chương I đưa ra cái nhìn khái quát về đặc tính kĩ thuật của các loại máy tiện. Đồng thời khảo sát, tìm hiểu chi tiết về hộp tốc độ, hộp chạy dao và các cơ cấu đặc biệt của máy 1K62.

Chương II trình bày về tính toán thiết kế động học cho máy mới. Trong đó bao gồm tính toán thiết kế chuỗi số vòng quay tiêu chuẩn, xác định phương án không gian, phương án thứ tự, lưới kết cấu, đồ thị vòng quay, tính toán bánh răng trong hộp tốc độ và sắp xếp bảng ren, thiết kế nhóm cơ sở, nhóm gấp bội, xác định các đường truyền tiện ren trong hộp chạy dao.

Chương III trình bày về tính toán bền các chi tiết máy: xác định chế độ làm việc của máy, các lực tác dụng trong truyền dẫn, tính toán công suất động cơ điện và lập bảng tính toán động lực học. Cuối cùng là tính bền cho các chi tiết máy như 1 trục trung gian và trục vít me.

 Chương IV đã tính toán thiết kế kết cấu hệ thống điều khiển hộp chạy dao. Hệ thống điều khiển hộp chạy dao có nhiệm vụ thay đổi cơ cấu truyền động trong hộp chạy dao để cắt được các loại ren khác nhau và các bước ren khác nhau. Quá trình thay đổi các đường truyền được thông qua việc đóng mở các ly hợp.

Em xin chân thành cảm ơn thầy: TS…………… đã nhiệt tình hướng dẫn em haofn thành đồ án môn học này.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Anh Tuấn - Phạm Đắp -Thiết kế máy công cụ - NXB Khoa học và Kỹ Thuật - tập 1 - 1983

2. Nguyễn Anh Tuấn - Phạm Đắp - Thiết kế máy công cụ - NXB Khoa học và Kỹ Thuật- tập 2 - 1983

3. Phạm Đắp - Nguyễn Hoa Đăng - Máy công cụ - NXB Đại học Bách - 1985

4. Trịnh Chất – Lê Văn Uyển -Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – tập 1 – NXB Giáo dục 

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"