MỤC LỤC

Lời nói đầu.

Chương 1. Khảo sát máy tương tự.

 I. Đối với máy phay P623 .

II. Tính năng kỹ thuật của một số máy tương tự.

III. Phương án không gian, phương án thứ tự.

1. Hộp tốc độ. 

2. Hộp chạy dao. 

Chương 2. Thiết kế máy mới. 

I.Hộp tốc độ.

1. Lập chuỗi số vòng quay.

2. Xác định số nhóm truyền tối thiểu.

3. Phương án không gian.

4. Phương án thứ tự.

5. Lưới vòng quay.

6. Tính số răng.

II. Hộp chạy dao.

1. Lập chuỗi số vòng quay và số nhóm truyền tối thiểu.

2. Phương án không gian.

3. Phương án thứ tự.

4. Tính số răng nhóm truyền.

Chương 3. Tính toán sức bền chi tiết máy.

I. Hộp tốc độ.

1. Công suất động cơ chính.

2. Tính sơ bộ trục.

3. Tính toán nối trục đàn hồi.

4. Tính toán bánh răng. 

5. Tính toán trục chính.

Chương 4. Cơ cấu điều khiển. 

1. Tính toán hành trình gạt.

2. Chiều dài các chốt.

3. Các bánh răng của cơ cấu điều khiển.

4. Rãnh trên chốt.

Bảng thống kê chi tiết.

Kết luận.

Tài liệu tham khảo.

Mục lục.

LỜI NÓI ĐẦU

     Góp phần cho sự phát triển nền công nghiệp nói chung và sự tiến bộ của nền cơ khí nói  riêng, máy cắt kim loại không ngừng được nghiên cứu và nâng cao chất lượng để khi sản xuất chúng được tối ưu trong quá trình cắt gọt để tạo ra được chất lượng sản phẩm  tốt phục vụ cho sản xuất .

      Máy cắt kim loại đóng vai trò rất quan trọng trong các phân xưởng cơ khí. Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học kĩ thuật, máy công cụ cũng được tự động điều khiển. Chính nhờ sự phát triển của tin học đã hình thành khái niệm phần mêm gia công, đem lại năng suất lao động, giảm giá thành sản phẩm  giả phóng sức lao động cho con người.

     Xu hướng phát triển trên thế giới hiện nay là năng cao độ chính xác gia công và hoàn thiện máy tự động điều khiển.

      Tuy vậy máy công cụ vạn năng vẫn là kiến thức cơ sở của sinh viên nghành cơ khí, là cơ sở để nghiên cứu để phát triển các máy  CN, NC, nếu không nắm vững kiến thức cơ bản này sinh viên sẽ không hoàn thành được nhiệm vụ của mình.

       Phần đồ án thiết kế gồm 4 chương :

                    Chương 1   Khảo sát máy tương tự.

                    Chương 2   Thiết kế máy mới .

                    Chương 3   Tính toán sức bền chi tiết máy

                    Chương 4   Cơ cấu điều khiển.

        Trong quá trình tính toán và thiết kế không thể tránh được những sai sót do chưa hiểu hết được về máy. Vậy em mong được các thầy chỉ bảo để em hoàn thiện được nhiệm vụ của mình một cách tốt nhất và giúp em làm tốt hơn trong việc thiết kế sau này.

        Em rất biết ơn sự hướng dẫn tận tính của thầy:……........…. và các thầy giáo bộ môn cơ sở thiết kế máy đã giúp em hoàn thiện đồ án môn học này.

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

                                                                            Sinh viên thực hiện

                                                                                                   ………….......…                         

CHƯƠNG 1

KHẢO SÁT MÁY TƯƠNG TỰ

Ta phải khảo sát tất cả các máy công cụ của tất cả các nước để từ đó ta có thể rút ra được kinh nghiệm và đem so sánh giữa các máy và xác định  máy tốt nhất để khảo sát và thiết kế.

 Trước hết ta phải tham khảo một số máy cũ mà nhà máy cơ khí Hà Nội đã chạy thử và nghiên cứu nó .

 Ta có các chế độ thử máy của nhà máy cơ khí Hà Nội

I. Đối với máy phay P623

1. Thử cắt nhanh : dao P18 ; D = 90 ; Z = 8 chi tiết gang HRB = 180

Chế độ gia công : n=47,5 (v/p) ; B = 100(mm) ; t=12(mm)

V= 13,5(v/p) ; s = 118 (mm/p) ; N = 6,3 (KW)

2. Cắt nhanh:  Dao T15k6 ;  D = 100 (mm) ; Z = 4 ; chi tiết thép 45 HRB = 195

Chế độ gia công n = 750 ; B =- 50 ; t=3 ; v= 235

S= 750 ; N = 8,5 (kw) dao phay đầu

3. Thử ly hợp an toàn:

Dao D = 110 (mm) ; z = 8 thép gió , gia công thép 45 ; B = 100 ; t= 10 ; n = 47,5 ; s = 118 ; Mx = 20000 (Ncm). Chạy nhanh 870 (v/p) kiểm tra sự trượt n = 20 (v/p)

II. Tính năng kỹ thuật của một số máy tương tự.

          Sau khi nghiên cứu các chế độ chạy và cắt thử của một số máy ta sẽ nghiên cứu các thông số tính năng kĩ thuật của một số máy tương tự , các máy đó là các máy 6H82(P623) , 6H12 , 6M82

          Trong thực tế trước khi thiết kế máy công cụ ta phải nghiên cứu và khảo sát để tìm hiểu về tính năng kĩ thuật , phương án không gian ,phương án thứ tự của các máy đó để từ đó rút ra được những đặc tính tốt của máy , lấy đó làm cơ sở cho việc thiết kế máy mới cũng như để thừa kế những gì máy cũ đã có để tịên cho việc thiết kế , và nâng cao tính naeng của máy. Nhưng do điều kiện hạn hẹp ta chỉ khảo sát được ba loại máy : 6H82 ; 6H12  ; 6M82;

          Nhưng ta lấy máy 6H82 làm chuẩn để khảo sát.

· Đồ thị vòng quay máy 6H82.

 I

                                                                                                                                                                                                                              26/54  

II

                                                                        16/39                                                                                                                 22/33          

III

                                                       18/47                         39/26                

IV

                       19/71                                                                                                                                                                                                                                   82/38               

V

                        30   37,5   47,5    60    75     95   118   160   190   235  300   375   475   600   750    950  1130   1500

                                                                                                                                                                                                (v/ph)             

Từ đồ thị vòng quay kết hợp với sơ đồ động ta xác định được các phương trình xích động.

a)    Xích động học nối từ trục động cơ đến trục chính qua hộp tốc độ.

        n_đc  ® 1440 x 26/54 x  x   x      ® n_tc

      b) Xích chạy dao.

          + Chạy dao ngang.

n_đc (1420) x 26/44 x 24/64 x  x  x  x 28/35 x 18/33 x 33/37 x 37/33 x t_v   ® S_ng

          + Chạy dao đứng.

n_đc (1420) x 26/44 x 24/64 x  x  x  x 28/35 x 18/33 x 22/33 x 22/44 x t_v   ® S_đ

                   + Chạy dao dọc.

 n_đc (1420) x 26/44 x 24/64 x  x  x  x 28/35 x 18/33 x 33/37 x 18/16 x 18/18 x t_v   ® S_d

                   + Phương trình chạy dao nhanh.

 n_đc (1420) x 26/44 x 44/57 x 57/43 x 28/35 x 18/33 x 33/37 18/16 x 18/18 xt_v ® S_n

III.    Phương án không gian, phương án thứ tự.

1.     Hộp tốc độ:

       a) Bố cục máy:

         Từ máy mẫu ta có nhận xét sau:

          + Hộp tốc độ được đặt dưới hộp trục chính , như vậy giảm được cụm dẫn động giữa hộp tốc độ và hộp trục chính ® kích thước của bộ truyền nhỏ gọn và cứng vững.

          + Hộp tốc độ phải đạt hiệu suất cao , tiết kiệm nguyên liệu , có tính công nghệ cao, làmviệc chính xác, sử dụng và bảo quản một các dễ dàng.

          + Hộp tốc độ có một cặp bánh răng dùng chung về kết cấu không có gì đặc biệt nhưng:

- Giảm chiều dài, tăng độ cứng vững cho trục và tiết kiệm nguyên liệu.

- Giảm được khoảng cách giữa 2 bánh răng truyền mô men xoắn của hai nhóm lân cận

                   b) Phương án không gian.

          Xuất phát từ đồ thị vòng quay ta có phương án không gian (3x3x2), với cấp tốc độ vòng quay trục chính là:

                    Z = 1x3 x 3 x 3 x 2 = 18 (tốc độ)

          Hộp có 4 nhóm truyền

          Nhóm 1: có một tỉ số truyền P_a = 1 để truyền từ trục I đến trục II

                             i₁ = Z₁ / Z₁^’ = 26/54

          Nhón 2: có 3 tỉ số truyền P_b = 3 để truyền mô men xoắn từ trục II đến trục III

           i₂ = Z₂ / Z₂^’ = 19/36  ; i₃ = Z₃ / Z₃^’ = 22/33   ; i₄ = Z₄ / Z₄^’ = 16/39

          Nhóm 3: có 3 tỉ số truyền P_C = 3 để truyền mô men xoắn từ trục III đến trục IV

          i₅ = Z₅ / Z₅^’ = 28/37  ;     i₆  = Z₆ / Z₆^’ = 39/26   ;    i₇ = Z₇ / Z₇^’  = 18/47

          Nhóm 4: có hai tỉ số truyền P_d = 2

           i₈ = Z₈ / Z₈^’ = 19/71  ;        i₉ = Z₉ / Z₉^’  = 82/38

             Z = P_a  x P_b x P_c x P_d = 1 x 3 x 3 x 2 = 18

· Phạm vi điều chỉnh tốc độ R_n của hộp tốc độ là

       R_n = n_max / n_min = 1500/30 = 50

· Trị số vòng quay của trục chính là : xác định được từ đồ thị vòng quay.

- 18 cấp độ này lần lượt đổi vị trí ăn khớp của các nhóm bánh răng .Cách thay đổi thứ tự ăn khớp của các bánh răng theo thứ tự nhóm gọi là phương án thay đổi thứ tự

  Từ đồ thị vòng quay ta xác định được đặc tính nhóm.

  - Nhóm I : có tỉ số truyền cố định i = 17/34

  - Nhóm II : có 3 tỉ số truyền

       n₁  :  n₂  :  n₃   = 1: j : j³                       ® i₁    :  i₂     :  i₃   =   1: j : j³  

          i₁    :  i₂     :  i₃      = n₁  :  n₂  :  n₃         

            Vậy công bội của nhóm truyền này là j¹ ® nhóm II là nhóm cở sở

  - Nhóm III : có 3 tỉ số truyền

     n₄  :  n₅  :  n₆   = 1: j³ : j⁶                       ® i₄    :  i₅     :  i₆   =   1: j ³: j⁶  

          i₄    :  i₅     :  i₆     = n₄  :  n₅  :  n₆         

          Vậy công bội của nhóm truyền này là j³ ® nhóm III là nhóm khuếch đại thứ nhất, với lượng mở là 3

  - Nhóm IV : có 2 tỉ số truyền

      n₁  :  n₁₀     = 1: j⁹                                        ® i₇    :  i₈   =   1 : j⁹  

          i₇    :  i₈            = n₁  :  n₁₀         

            Vậy công bội của nhóm truyền này là j⁹ ® nhóm IV là nhóm khuếch đại thứ 2, với lượng mở lớn nhất là9

  Phương án thứ tự của nhóm máy là:

                                      1  x  3  x 3 x  2

            Xuất phát từ công thức j  =  tính cho hệ thống truyền động cấp nhân không có cấp độ trùng. Đối với máy phay thì trên đồ thị vòng quay của máy P623 thì không có cấp độ nào trùng nên ta có thể dùng được công thức trên, nhưng ngoài ra ta có thể dùng công thức sau j = (số tốc độ trước /số tốc độ sau).

            Ta thử vài trường hợp sau:

   j₁ = 37,5 / 37 = 1,01  ;   j₂ = 47,5 / 37,5 = 1,265  ; j₃ = 60 / 47,5 = 1,263

như vậy ta lấy j = 1,26 (theo tiêu chuẩn)

+ Tính các giá trị x₁ ; x₂  ;  x₃  ;  x₄..

       i₁ = Z₁ /Z₁^’ = 26/54 = 1,26^X1  Þ x₁ = -3,126 lấy x₁ = -3

       i₂ = Z₂ /Z₂^’ = 16/39 = 1,26^X  Þ x₂ = -3,885 lấy x₂ = -4

          Xác định tương tự cho các giá trị khác  x₃  ,  x₄ . từ đó ta xác định được một  lượng mở lân cận x_i từ các giá trị x₁ , x₂ ,x₃.

                   Ta tính được lượng mở bằng các hiệu x₂  -  x₁ ; x₃ - x₂ ...

          ® Biết được khoảng cách giữa các tia trên lưới vòng quay ® chính là khoảng cách lgj .

Sơ đồ lưới kết cấu hộp trục chính

  I                                                            n₀      

II

                                                 n_II1             n_II2          n_II3

        III

 IV

V

    n₁     n₂    n₃   n₄   n₅   n₆   n₇   n₈    n₉  n₁₀  n₁₁  n₁₂  n₁₃  n₁₄  n₁₅  n₁₆  n₁₇  n₁₈ (lgj)                                                       

        2. Hộp chạy dao

       a) Bố cục hộp chạy dao.

          Hộp chạy dao đặt ngang dưới bàn máy để giảm khoảng không kích thước của máy ® không cồng kềnh , tiết kiệm kim loại , kiểu dáng hài hoà

     Cơ cấu đặc biệt:

              · Trong hộp chạy dao có dùng cơ cấu phản hồi

                        + Tiết kiệm được số trục, giảm kích thước hộp chạy dao

          + Tận dụng được khoảng trống không gian dưới ly hợp ma sát mặc dù vẫn phải chấp nhận có bánh răng bị cắt chân răng (Z<17)  nhưng nó đảm bảo được khoảng cách trục.

              · Có một bánh răng dùng chung.

          + Giảm được số răng trên trục, giảm chiều dài trục, tiết kiệm vật liệu.

          + Giảm được khoảng cách giữa truyền môm men xoắn nối tiếp của hai nhóm truyền lân cận .

Đồ thị vòng quay của hộp chạy dao.

    I           II     III      IV        V         VI         VII    VIII       IX       X         XI                                                                                                                      

1450

Từ đồ thị vòng quay ta xác định được phương án không gian (3 x 3 x 2)

Vậy số cấp tốc độ vòng quay của lượng chạy dao là :

                                                 Z = 3 x 3  x 2 = 18

Hộp chạy dao có 8 nhóm truyền.

    Nhóm I :      i₁ = 18/32    ;         i₂ =  27/27   ;         i₃ = 36/18    

    Nhóm II :    i₄ = 18 / 40  ;         i₅ = 21 / 37           ;        i₆ = 24 / 34

    Nhóm IV :             i₇ = 13 / 45 x 18 / 40 x 40 / 40          ;         i₈ =  40 / 40  

Ngoài ra còn có cơ cấu chạy dao nhanh không thông qua hộp chạy dao

Từ đồ thị vòng quay ta xác định được phương án thứ tự của hộp chạy dao

1  x 1  x   3  x  3  x  2  x 1  x 1  x 1   x 1  x  1

* Từ phương án thứ tự ta xác định được lưới kết cấu:

Nhận xét:

            Từ quá trình khảo sát máy P623 ta rút ra được máy mới cần thiết kế sẽ gần giống với máy cũ chỉ khác ở chuỗi lượng chạy dao.

            Máy P623 có cơ cấu phản hồi làm giảm kích thước của hộp tốc độ mà vẫn đảm bảo được tỉ số truyền lớn nhất  2 nên ta chọn máy 6H82 (P623) làm máy cơ sở để thiết kế.

CHƯƠNG 2

THIẾT KẾ MÁY MỚI

I. Hộp tốc độ.

1.     Lập chuỗi vòng quay:

           Với Z_n = 18 ; n_min = 26,5 (v/ph)

Ta có công bội được tính theo công thức:

             ® n_Max = j¹⁷. n_min = 1,26¹⁷ . 26,5 = 1347,55 (v/ph)

Chọn theo máy mẫu để phù hợp với tiêu chuẩn n_max   = 1500 (v/p)

Theo máy mẫu ta đã khảo sát thì đối với máy mới này ta sẽ thừa kế số liệu về công suất động của động cơ chính  : N_đc = 7 (KW), số vòng làm việc n = 1440 (v/ph)

2. Xác định số nhóm truyền tối thiểu:

          m :  số nhóm truyền tối thiểu

    Áp dụng công thức n_min / n_đc = 1/4^m  

    ®  m = lg(n_đc / n_min) / lg4 = 1,6 . lg(n_đc / n_min) = 1,6 . lg(1440/26,5) = 2,776

    ® số nhóm truyền tối thiểu là 3

     3. Phương án không gian:

          Để mang tính thừa kế ta chọn số cấp tốc độ Z = 18 và số nhóm truyền là 3 ® số phương án không gian như sau:

                               Z  = 3 x 3 x 2  = 2 x 3 x 3 = 3 x 2 x 3 =18

          Trong 3 phương án trên ta chọn phương án 3 x 3 x 2 có số bánh răng trên trục chính là nhỏ nhất

          · Xác định tổng số trục cần dùng.

                          S_tr = m + 1 = 3 + 1 = 4

          · Số bánh răng:

                          S_br = 2 x (p₁ + p₂ + p₃ ) = 2 x (3 + 3 + 2)  = 16

                   p₁  , p₂ , p₃  :  số tỉ số truyền của nhóm 1 , 2 , 3

          · Số cấp tốc độ :

                       Z = 3 x 3 x 2 = 18 tốc độ

a)    Phương án 3 x 3 x 2 và 2 x 3 x 3 có sơ đồ như hình vẽ:      

                   L = 7B + 6f + 6B + 6f + 4B + 4f = 17B + 16f

                   L : Chiều dài sơ bộ của hộp tốc độ.

                   B : Chiều rộng bánh răng.

f : Khoảng hở để gạt miếng gạt , để thoát dao xọc răng , để bảo vệ (yêu cầu khối bánh răng di trượt phải ra khớp hoàn toàn mới được phép gạt)

f  : Thường lấy (2 ¸ 3) ; (4 ¸ 6) ; (8 ¸ 12) tương ứng với để bảo vệ , để thoát dao xọc , dùng lắp miếng gạt (tr195 : sách Tính toán thiết kế máy cắt kim loại)

                             Phương án trên có : L = 18B  + 17f

         b) Lập bảng so sánh giữa 3 phương án.

® Vì vậy ta chọn phương án không gian 3 x 3 x 2 để cho số bánh răng trên trục chính là ít nhất . Trên trục chính bánh răng chịu mô men xoắn là lớn nhất nên càng giảm được số bánh răng càng ít càng tốt.

4. Phương án thứ tự:

     Một phương án không gian có m! phương án thứ tự 

     Phương án không gian Z = 3 x 3 x 2 = 3 x 2 x 3 = 2 x 3 x 3

   ® có : m! = 1 x 2 x 3 = 6 phương án thứ tự

Để xác định phương án thứ tự thì theo phương pháp khảo sát máy cũ ta có các phương án thứ tự như sau :

            -  Phương án 1 :  3  x 3   x  2

            -  Phương án2  : 3  x  3  x  2

            -  Phương án 3: 3  x 3   x  2

            -  Phương án 4 : 3  x 3  x  2

            -  Phương án 5 : 3  x 3   x  2

            -  Phương án 6 : 3  x 3   x  2

   +) Lượng mở.

            Phương án 1 , 2 lượng mở lớn nhất x_max = 9 đảm bảo j_max^(p-1)x  8

          Từ 1 phương án không gian ta so sánh các phương án thứ tự.  6 phương án thứ tự khác nhau có những phương án trùng nhau vì p_i bằng nhau vì vậy ta phải so sánh để tìm ra một phương án hợp lí nhất.

            Các bước so sánh phương án thứ tự như sau:

a)    Chọn lưới kết cấu:

          Dùng bảng để loại trừ những phương án không đạt yêu cầu

          Kí hiệu:  

                   I : Là nhóm thay đổi thứ nhất 

                   II : Là nhóm khuếch đại thứ nhất

                   III : Là nhóm khuếch đại thứ hai

          Từ một phương án không gian 3 x 3 x 2 ta có các phương án thứ tự như sau:

          *Lập bảng so sánh:

ới điều kiện j^x < 8 ® theo bảng trên ta có hai giá trị j^x = 8

·        Nhận xét:

     Các phương án 1 và phương án 2 ta có thể sử dụng được nhưng ta sẽ sử dụng phương án1 vì phương án 1 có lượng mở và tỷ số truyền thay đổi từ từ ,đều đặn tức phương án có lưới kết cấu hình rẻ quạt đều đặn hơn ® làm cho kích thước của hộp nhỏ gọn , bố trí các cơ cấu truyền động trong hộp tốc độ chặt chẽ nhất.

     Phương án 2 có tỷ số truyền tăng giảm lớn  nênkích thước của bộ truyền lớn ® vì vậy ta không sử dụng phương án 2.

     Các phương án 3 , 4 , 5 ,6 không sử dụng được do j^x_max >8

5. Lưới vòng quay:

+ Hộp tốc độ : 1/4  i_v  2

+ Hộp chạy dao : 1/5   i_s  2,8

Để giảm tốc độ có thể lấy : i_v = 1/4 ¸ 1/5

Để tăng tốc độ có thể lấy : i_v = 2/1 ¸ 2,5 /1

         *Sơ đồ lưới kết kết cấu của hộp trục chímh.

 I                                                          n₀

II

3

III

3

IV

2

V   n₁    n₂   n₃   n₄   n₅   n₆   n₇    n₈   n₉   n₁₀  n₁₁  n₁₂  n₁₃  n₁₄  n₁₅  n₁₆ n₁₇  n₁₈                                               

                                                                                                          (lgj) 

6. Tính số răng:  

+ Số răng nhóm 1:

Xác định số răng của cặp bánh răng nối từ trục động cơ sang trục II                       

i₁ = 1/j³  = 1/2 = f₁ / g₁         

f₁ + g₁ = 1 + 2 = 3

Bội số trung nhỏ nhất của (f₁ + g₁ ) là 3 ® k = 3

Vì là hộp giảm tốc nên bánh răng nhỏ là bánh chủ động ® Ta có :

Z_min : số răng tối thiểu dùng trong hộp tốc độ thường lấy bằng 17 (răng)

            . Chọn E_min = 17

Tổng số răng å Z = E_min x k = 17 x 3 = 51

                    (răng)

                             (răng)

+ Tính số răng nhóm 1 :

i₃ = 1/j⁴ = 1/1,26⁴ = 1/ 2,52 = 2/5 = f₂ / g₂

i₃ = 1/j³ = 1/1,26³ = 1/ 2,001 = 1/2 = f₃ / g₃

i₃ = 1/j² = 1/1,26²  = 1/1,5876 = f₄ / g₄  = 8/13

® Bội số trung nhỏ nhất của (f_­x + g_x) là k = 21

Hộp là hộp giảm tốc nên bánh răng nhỏ là bánh răng chủ động

                   ®. Chọn E = 3

Tổng số răng  å Z = E x k = 3 x 21 = 63

Số răng của các bánh răng trong nhóm 1

          + Số răng nhóm 2:

 i₅ = 1/j⁴ = 1/1,26⁴ = 1/ 2,52 = 21/53= f₅ / g₅

i₆ = 1/j = 1/1,26 = 33/ 41  = f₆ / g₆

          i₇ = 1/j² = 1/1,26²  = 45/29 = f₇ / g₇ 

                Bội số trung nhỏ nhất của (f_x + g_x) là k  = 74

        ®. Lấy E = 1

       Vậy số răng nhỏ nhất của nhóm III là:

         å Z₅ = E x k = 1 x 74 = 74

         Số răng nhóm III là :

     I₈ = 1/j⁶ = 1/1,26⁶ = 1/ 4,0034  = 1/4 =  f₈ / g₈

            I₉ = j³ = 1,26 ³= 2/ 1  = f₉ / g₉

                    Bội số trung nhỏ nhất của (f_x + g_x) là k = 15

                  ®

                  ® E_min =  6

               Vậy số răng nhỏ nhất của nhóm III là:

                   å Z = E x k = 6  x 15 = 90

·        Xác định đồ thị vòng quay của máy thiết kế.

Từ ta xác định được đồ thị vòng quay thông qua tỉ số truyền .

i₁ = 17/34 = j^x Þ x= lg(17/34) / lg1,26 = -2,999 lấy bằng –3 Þ i₁ <1 vậy từ trục I kẻ nghiêng trái 3 ô xuống trục II

Nhận xét: Ta đã khảo sát máy cũ rất kĩ càng , vì vậy đối với máy cũ ta sẽ chọn điểm n₀ của động cơ trên trục I  của đồ thị vòng quay tại tốc độ Max 1500 (v/ph), thì ứng với tỉ số truyền i₁ = 17/34 thì tốc độ thứ 2 đã trùng với một tốc độ của máy trên trục II trục chứa nhóm sơ sở . Vậy ta chọn điểm n₀ giống với máy cũ đã chọn.

 Đối với i_{1 ,} i₂ , i₃ ,…xác định tương tự

       i₂ = 18/45 = j^x Þ x= -4

       i₃ = 21/43 = j^x Þ x= -3

       i₄ = 24/39 = j^x Þ x= -2

       i₅ = 21/53 = j^x Þ x= -4

       i₆ = 33/41 = j^x Þ x= -1

       i₇ = 60/30 = j^x Þ x= 3

       i₈ = 18/72 = j^x Þ x= 6

       i₉ = 45/29= j^x Þ x= 2

* Đồ thị vòng quay(hộp tốc độ).

                                                                                                                        n₀              I

                                                                                                 17/34

  II

                                                                      18/45             24/39    

  III

                                                      21/5                           45/29

  IV

                  18/72                                                                                              60/30

  V    30  37,5   47,5   60    75,5   90    118  150  190   235   300   375  475   600   750  950  1180  1500

·        Số vòng quay tính toán thực.

          Xác định vùng vòng quay n₀ để : 1/4  i₀  2

          Để mang tính kế thừa ta chọn n₀ = 1500 (v/ph).

+Tra bảng (1.2) sách tính toán thiết kế máy cắt kim loại Dn_tc

    Dn = ( n_tc - n_tt ) /n_tc x 100⁰/₀

   đk :  = ⁺_- 10 (j - 1 ) ⁰/₀  = ₊^- 2,6⁰/₀

® Lập bảng tính toán thực.

·        Bảng số vòng quay tính toán thực.

      Đồ thị sai số tiêu chuẩn .                                                                                                                             

II. Hộp chạy dao.

     1. Lập chuỗi số vòng quay và số nhóm truyền tối thiểu .

                Theo đề bài ta có:

                  S_nhanh = 3400 (mm/ph)  ; S_dmin = S_đmin  = S_{ng min} = 20 (mm/ph)

                  n_đc = 1440 (v/ph)

                  n_min = S_min  / t  = 20/6 = 3,333

                  n_min / n_đc  = 1/4^m ® m = lg(n_đc/n_min )  / lg4  = 4,377. Chọn  m = 5  

2.     Phương án không gian: 3 x 3 x 2 ® số trục S_tr = 5 + 1 = 6

Số bánh răng S_br= 2 x (p₁ + p₂ + p₃ + p₄) = 2 x (1 + 3 + 3 + 2) = 18

Chọn phương án 3 x 3 x 2: vì trong thực tế ta có thể chọn phương án 2 x 3 x 3 và 3 x 2 x 3 nhưng do đặc điểm của máy phay là : Trong quá trình cắt dao có thể bị vướng vào vật cản hoặc là dao cắt với lực cắt quá tải , dao không thể quay được. Vì vậy để an toàn trên trục chính  người ta lắp 1 ly hợp phòng quá tải và một ly hợp ma sát,  như vậy để tiết kiệm khoảng không gian trong buồng máy người ta phải bố trí bánh răng trong hộp chạy dao một cách hợp lý .Ta lắp ly hợp ma sát trên trục IV, còn giữa trục III và IV người ta dùng cơ cấu phản hồi. Vì vậy ta có sơ đồ bố trí như hình vẽ của máy phay 6H82 phương án (3 x 3 x 2) hay chính là phương án :

                             (3 x 3 x 1)  + (3 x 3 x 1 x 1 x 1)   

      3. Phương án thứ tự:

Chọn phương án thứ tự như là phương án thứ tự của máy mẫu :

                                     1  x 1  x   3  x  3  x  2

Không giống như hộp trục chính , ở đây ta không dùng phương án hình rẻ quạt 3  x  3  x  2  vì trong hộp chạy dao sẽ dùng cơ cấu phản hồi nên ta phải dùng phương án  3  x  3  x  2 . Trong hộp chạy dao sẽ dùng một môđun nên việc giảm thấp số vòng quay trung gian sẽ không làm tăng kích thước bộ truyền do đó việc dùng phương án thay đổi thứ tự này hoặc khác sẽ không ản hưởng nhiều đến kích thước của hộp .

Vậy máy thiết kế có sơ đồ động giống máy mẫu (6H82)

4.Tính số răng nhóm truyền:

·        Nhóm I:

               i₁ =  1/j³ = 1/1,26³ = 1/2 = f₁ / g₁

 i₂ =  j⁰ = 1,26⁰  = 1 = f₂ / g₂

               i₃ =  j³ = 1,26³  = 2 = f₃ / g₃

Bộị số chung nhỏ nhất của (f_x + g_x ) là k = 6

. Chọn E = 6.

åZ = E  x k = 6 x 6  = 36

®

®

®

·        Nhóm II:

i₄ =  1/j³ = 1/1,26³ = 24/49 = f₄ / g₄

i₅ = 1/ j² = 1/1,26² = 28 / 45 = f₅ / g₅

i₆ = 1/ j = 1/1,26 = 32/41 = f₃ / g₃

              Bội số chung nhỏ nhất là k =73

®. Chọn E = 1.

åZ = E  x k = 1 x 73  = 73

®

®

 ®

·        Nhóm III:

 Tính tương tự ta có :

i₇ = i/j³  ;  i₈ = j⁶

® Số răng nhóm III là ®

Tính số răng của hai cặp bánh răng truyền từ động cơ vào trục I của nhóm I.

Vị trí thiết kế máy phay với các số liệu và tính năng tương tự như máy 6H82 mà ta đã khảo sát ta thấy hai cặp bánh răng truyền dẫn từ trục động cơ đến trục của nhóm I là tương đối hiệu qủa, vì qua hai nhóm truyền đó số vòng quay của động cơ đã trùng với một tốc độ trên trục III của nhóm I. Để mang tính kế thừa ta chọn luôn hai cặp bánh răng đó làm hai cặp bánh răng truyền dẫn cho máy thiết kế:

Lập bảng chuỗi vòng quay(hộp chạy dao)

Ta được số răng của các bánh răng ®  các tỉ số truyền.

Với sự khảo sát máy cũ  ta có được j = 1,26 cùng với chuỗi vòng quay ® ta lập được đồ thị vòng quay của máy mới. Để tiện cho vẽ ta chọn số vòng quay của đọng cơ n₀ tại thời điểm Max , tức là trên trục I n₀ nằm ở vị trí tốc độ lớn nhất.

Từ số răng , bảng thông số các tốc độ vòng quay ta vẽ được đồ thị vòng quay của máy chính xác

Từ bảng thông số các vòng quay ta tính được sai số vòng quay.

 = (n_tc - n_tt)/n_tc x 100⁰/₀

CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN SỨC BỀN CHI TIẾT MÁY

I. Hộp tốc độ.

Xuất phát từ chế độ cắt thử của nhà máy cơ khí Hà Nội như ta đã nói phần khảo sát máy cũ ta căn cứ vào đó đối với máy ta vừa thiết kế ta có các chế độ cắt thử như sau

+) Chế độ cắt thử mạnh

      Dao thép gió P18   :  D = 90 ( mm)  ; Z = 8 ;   

      Chi tiết vật liệu  :  gang HB = 180

      Chế độ gia công n = 47,5 (v/p) ; t = 12 (mm) ; s = 118 (mm/p) ;

  B =  100 (mm) ; v = 13,5  (m/p) ; N= 6,3 kW

          +) Chế độ cắt nhanh :

               Dao thép hợp kim T15K6 ;   D = 100 mm  ;  Z = 4

     Chi tiết vật liệu   HB = 195

     Chế độ gia công  n = 750 (v/p) ;   t= 3mm S = 750 (v/p)

                                         B = 50  (mm)  ;   v = 235  (m/p) ; N = 8,5 KW

                      Trong đó B : chiều rộng phay

          +) Thử li hợp an toàn :

    Dao phay gió P18   D = 110 mm  Z =8

    Chi tiết vật liệu thép C45   M_x = 20000 (N/cm)

    Chế độ gia công n= 47,5 (v/p) ;  t= 10 mm ;  s = 118 m/p ;   B= 100 mm

    1. Công suất động cơ chính:

N_đc = N_c  + N₀  +N_P

N_c  : Công suất cắt

N₀ : Công suất chạy không

N_p : công suất phụ tiêu hao do hiệu suất và các nguyên nhân ngẫu nhiên ảnh hưởng đến sự làm việc của máy

  a) Tính công suất cắt N_c

                   Công thức II.18 trang 93 Sách Thiết kế tính toán Dụng cụ cắt kim loại

+ Tính P_z theo bảng II.1 trang 90 sách thiế kế máy cắt kim loại

                                            P_z = (0,55 ¸ 0,6) x P₀

  Với P₀ = C . B . S_z^y . (t/D)^k trong đó S_Z = S/ Z_n

+ Chế độ cắt mạnh

                                     C = 682   ;   y = 0,72  ;  k= 0,86    ;  S_Z = 0,31

®P_Z =(0,55 ¸ 0 ,6) x 682 x 1000 x 8 x 0,31^0,12 x (12 / 90)^0,86

                  = (0,55 ¸ 0 ,6) x 41055 = 228288N

          Ta có N_c = 22828 x 13,5 / 60 x 102 x9,81= 5,13 KW

(m = 0,75 hiệu suất bộ truyền)

+ Chế độ cắt nhanh :

P_Z = (0,55 ¸ 0,6) x 682 x 50 x 4 x(0,25)^0,72 x (3/100)^0,86 = 1355 N

®

® Chọn động cơ DK.52_4 có công suất N   =7 kw

                                                                                            n = 1440 (v/p)

b) Công suất chạy dao

     V_s : Vận tốc chạy dao

     h_cd = 0,15 : Hiệu suất của cơ cấu chạy dao

     Q : Lực kéo

          Q= k x P_x + f(P_Z + 2P_Y + G)           

                     k= 1,4   ;    f = 0,2

     F: Hệ số ma sát thu gọn trên sống trượt

     G: Khối lượng bàn dao

P_x = 0,3 x P₀ x tgb = 0,3 x 29928 x tg20 = 3267,87 (N)

P_Y = 0,2 x P₀ = 0,2 x 29928 = 5985,6(N)

® Q = 1,4 x 3267,87 + 0,2(16460 + 2x 5985,6 + 45000) = 19261,2 (N)

Vậy ta chọn động cơ có công suất N= 1,7 kw ;   n = 1440 (v/p)

          2. Tính sơ bộ trục.

Số vòng quay tính toán trên các trục

 TrụcII:    n_min  = 1440 x 17/34 = 720 (v/ph) = n_max = n₁

 Trục III : 

 n₃ = n_max x = 288 x  = 320,75(v/ph)

Trục IV: 

                                  n₄ = 114,1 x = 178,8(v/ph)

Trục V: n_min = 26,5  ; n_max = 1500 ®  n₅  = 26,5 x  = 72,7(v/ph)

* X ác định mô men xoắn trên động cơ

* Mô men xoắn trên các trục .

* Từ các mô men xoắn trên các trục ta xác định được đường kính sơ bộ của trục 

Theo công thức (7.1) trang114 (sách tính toán thiết kế hệ dẫn động chi tiết máy Nguyễn Trọng Hiệp )

. Lấy t_x= 20

                             . Lấy d₁ =25 (mm)

. Lấy d₂ = 30 (mm)

. Lấy d₃ = 40 (mm)

. Lấy d₄ = 45 (mm)

. Lấy d₅ = 60 (mm)

3. Tính toán nối trục đàn hồi.

Theo bảng (9.11) sách tính toán thiết kế chi tiết máy trang 233

Ta có d₀ = 20 mm  ;  D = 90 mm  ;   l_c = 19 mm ;   d = 35 mm ; 

          l_v  = 15mm   ;   số chốt z = 6  ;    c = 1 ¸ 5

* Hình vẽ :

Ta có M_X = 43,1.10³(Nmm)                 
  Vật liệu làm khớp nối GX21- 40 , vật liệu làm chốt thép 45

·        Kiểm nghiệm trục

a)    Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi:

s_d : Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi

K: Hệ số tải trọng động lấy bằng 1,3

D₀ = D – d₀­ – (10¸ 20) = 60 mm

   s_d <  = 2¸3 (N/mm)

b)    Kiểm nghiệm sức bền uốn lớn nhất của chốt:

    s_u <  = 60 ¸ 80 (N/mm)

Vậy sức bền uốn và sức bền dập thoả mãn điều kiện cho phép

4. Tính toán bánh răng.

Tính toán cho cặp bánh răng , cặp bánh răng này này nằm trong nhóm III.

 Tính cặp bánh này vì nó nằm trong nhóm truyền trực tiếp ra trục chính , vì vậy chúng chịu tải trọng va đập lớn nhất , ứng suất lớn nhất nên ta kiểm tra bánh răng này đầu tiên.

a)    Chọn vật liệu chế tạo bánh răng.

Bánh răng lớn thép 45 , độ cứng sau thường hoá 260 ¸ 300 HB,

Bánh răng nhỏ thép 40 X độ cứng sau nhiệt luyện HRC = 45 ¸ 60

b)    Tính ứng suất cho phép .

                                = .k’_N

Trong đó :

 ứng suất tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu dai  lấy theo bảng 3-9 trang 43

      Bánh lớn txl = 2,5 HB = 2,3 (260 ¸300) = 650 ¸750(N\ mm²)

      Bánh nhỏ  _txn = 17 HRC  = 17 (45 ¸ 60)   = 765 ¸ 1020 (N/mm²)

                 s_-1 =  (0,4 ¸ 0,45)s_bk   : giới hạn mỏi uốn

s_bk : giới hạn bền kéo  theo bảng 3-8 trang 40, 41 đối với thép 45 có

s_bk = 600 ;  thép 40X = 780

  ® s_-1 = (240¸270) N/mm²  ;  s_-1n = (312 ¸ 351) N/mm²

n = 1,5 hệ số an toàn

K_s = 1,8 : Hệ số tập trung ứng suất chân răng

 : Hệ số chu kì ứng suất

N₀ = 10⁶ số chu kì của đường cong mỏi uốn

N_td = 60.u.å()^m n_i.T_i  : số chu kì tương đương

           m  = 9 : bậc đường cong mỏi

    n = 187 v/ph với thời gian làm việc 10 năm mỗi năm 300 ngày, mỗi ngày 2 ca cộng 8 giờ

®T = 10 x 300 x 2 x 8 = 48000 giờ

      ® Tính ra được N_tđ > N₀ ® lấy  = 1.   

 =  = 96,3 (N/mm²)

 = = 128 (N/mm²)

c) Tính mô đun bánh răng theo sứ bền tiếp xúc.

Trong đó j₀ = 0,7 ¸ 1,5 lấy j₀ = 1,4

N= N_đc . h - công suất truyền bánh răng

h = 0,79 - hiệu suất tính từ động cơ đến bánh răng truyền mà ta tính

K= 1,3 : hệ số tải trọng

- Đối với thép thấm các bon hoặc là thép hợp kim đã tôi,

lấy _tx = (1750 ¸ 2100). Chọn

®

Chọn theo tiêu chuẩn m = 4

d) Kiểm nghiệm theo sức bền uốn.

Với y = 0,26 : hệ số dạng răng , lấy m=4

Vậy chọn m = 4 cho tất cả bánh răng trong các nhóm truyền

e) Thông số hình học của bánh răng.

D_i - Đường kính chia

 D_i = m . Z_i

          D₁ = m . Z₁ = 4 x 17 = 68 mm

          D₁’ = m . Z₁’ = 4 x 34  =136 mm

D_e : Đường kính đỉnh răng

D_e = d_i + 2 (1+x₁ - Dy). m

x₁ : hệ số dịch chỉnh bánh răng 1 (bánh chủ động)

x₂ : hệ số dịch chỉnh bánh răng 2 (bánh bị động)

x₁ = 0,5 [x_t - ( Z₂ - Z₁) .y/Z_t]

y = a_w/m

x_t­ : hệ số dịch chỉnh bánh răng : x_t = y + Dy

Theo tính toán của đồ án chi tiết máy ta có được

x₁ = 0,1445

Dy = k_x x z_t /1000 : theo công thức 6-24 sách tính toán thiết kế hệ dẫn động chi tiết máy (Nguyễn Trọng Hiệp )

Dy = 0,0389

x_t =0,8389

® x₁ =0,1445

® D_C = D_i +8,8. Làm tròn

® D_C = D_i +9

 *Lập bảng các thông số

5. Tính trục chính.

a)    Các lực tác dụng lên trục chính:

   + Lực vòng bánh răng

   + Lực hướng tâm.

P_r1 = P₁ . tg20⁰ = 5080,5 x tg20⁰ = 1849 N

   + Lực vòng của dao.

P₂ = P₀ = 41505 N

   + Lực dọc trục của dao.

P_a2 = 0,3 . P₂ . tga = 0,3 x 41505 x tg15⁰ = 3336,4 N

   + Lực hương tâm.

P_r2 = 0,6. P₂ = 0,6 x 41505 = 24903 N

b) Tính toán sức bền:

·        Xét nhịp BC:

Thay gối tựa cho các ổ B và C ta chọn được hệ cơ bản bằng cách đặt vào B và C các quay. Dầm liên tục trở thành dầm đơn mà tải trọng trên các dầm đơn không ảnh hưởng đến dầm bên cạnh.

Viết PT 3 mô men cho nút B:

M_Al₀ + 2(l₀ + l₁)M_n + l₁M_c = -6(W₀ + W₁)      (1)

M_Bl₁ + 2(l₁ + l₂)M_c + l₂M_D = -6(W₀ + W₂)     (2)

Trong đó:   l₀ = AB = 242 mm

l₁ = BC = 285 mm

l₂ = CD = 400 mm

W₁,W₂,W₃: Diện tích biểu đồ mô men ngoại gây trên nhịp đó

Ta có: W₀ = 0

M_A = M_D = 0

Từ (1) và (2) ta có:

2(l₀ + l₁)M_B + l₁M_C = -6W₁             (1’)

M_Bl₁ + 2(l₁ + l₂)M_C = -6(W₁ + W₂)       (2’)

+) Xét mặt phẳng yOz:

- Phương trình cân bằng cho nhịp BC

Ta có:

Từ hệ trên ta có:

- Phương trình nội lực:

+ Xét tại mặt cắt 1-1:

M_x1= y_C . z₁ Với 0  z₁  EC

Tại z₁= EC = 88 ® M_x1=1278,1 . 88 = 112472,8 (N.m)

+ Xét tại mặt cắt 2-2:

M_x2 = -y_C . z₂+P_r1(z₂-EC).Với EB  z₂  BC

Tại z₂ = BC = 285 ® M_x2 = 1278,2 . 285 - 1849 . 197 = 0

·        Xét nhịp CD:

- Phương trình cân bằng:

Trong đó:

M₂=P_a2 . D_đ= . 3336,4.100 = 166820 (N.m)

Từ (3) và (4) :

- Phương trình nội lực:

+) Xét mặt cắt 3-3:

Ta có: M_x3 = -y_D .z₃ .Với 0  z₃  GD

Khi z₃= GD = 200

® M_x3 = -12034,5.200 = -2406900  N.m

+) Xét tại mặt cắt 4-4:

Ta có: M_x4 = -y_D . z₄ + P_r2(z₄+GD) - M₂

Với GD  z₂  CD

+ Khi z₄= GD = 200

® M_x4=12034,5 . 200 + 24903 . (200-200) = 2573720 N.m

+Khi  z₄=CD=400

®M_x4 =120345 . 400 + 25903 . (400-200) = -166820 = -10  0

(Do có sai số làm tròn)

Vậy ta có: W₁=W₁₁+W₂₂

+ W₁₁=.112473,8 . 197 = 11078570,8 (N)

+ W₁₂=.112473,8 . 88 = 4948803,2 (N)

+)

Với: b₁₁= 88 +  . 197 = 153,6

        b₁₂ = . 88 = 38,66

®

+)

Với: a₁₁ = .197 = 131,3

        a₁₂ = 197 +  . 88 = 226,3

®

          +)

Với:   +

+

+

+

®

Thay vào hệ phương trình (1’) & (2’) ta có:

·        Xét trong mặt phẳng xOz:

- Phương trình cân bằng lực:

- Viết phương trình nội lực:

+) Xét mặt cắt 1-1:

Ta có:              M_Y1 = - X_C . Z₁ .Với

Khi z₂= 88 ® M_Y1= -3511,78.88 = -309036,64

+) Xét nhịp l₂

+ Từ phương trìmh cân bằng ta có:

       Với  M_Y(c)=0

+) Phương trình nội lực:

+ Tại mặt cắt 3- 3:

M_Y3 = X_D .z₃          .Với

Khi z₃ = GD = 200 ® M_Y3 = 20752,5 . 200 = 4150500 N.mm

+ Tại mặt cắt 4- 4:

M_Y4 = X_D . z­₄ - P₂(z₄-GD).         Với

Tại giá trị z₄ = 200 thì

M_Y4=20752,5 . 200 – 41505.(200 - 200) = 4150500 Nmm

Tại z₄ = 400 ®M_Y4 = 20752,5 . 400 – 41505 . (400-200) = 0

Xét biểu đồ nội lực trên các nhịp 1 (nhịp AB) & nhịp 2 (nhịp CD) ta xác định được các đại lượng trong phương trình (1’) & (2’).

+

Trong đó:

Vậy: 

+

Trong đó:

Vậy: 

          +

Trong đó:   

Vậy: 

Thay các giá trị trên vào hệ PT (1’) & (2’) ta có:

·        Vẽ biểu đồ nội lực:

+) Trong mặt toạ độ yOz:

- Xác định phản lực tại A & D:

Ta có:  º 0        

 (N)

- PT trình nội lực trong mặt yoz:

+ Mặt cắt 1-1;

M_x1=-y_D.z₁  Khi z₁=0  M_x1=0

                                      Khi z₁=200  M_x1=-19236,5.200=3847300  Nmm

+ Mặt cắt 2-2:

M_x2 = - y_D . z₂ - M_a2+P_r2(z₂-GD) .        Với

Khi z₂ = GD = 200

® M_x2 = -19236,5 . 200 – 166820 = - 4014120 N.mm 

Khi z₂= CD = 400

® M_x2 = -19236,5 . 400 –166820 + 24903.(400 - 200)

 = -2880802 N.mm

+ Mặt cắt 3-3:

M_x3 = - y_D . z₃ - M_a2 + P_r2(z₃ - CD) - M_C        .Với

Khi z₃ = CD = 400

® M_x3= -19236,5 . 400 – 166820 + 24903 . 200 -  1202530,5 = - 4083350,58 N.mm        

Khi z₃= ED = 488

® M_x3 = -19236,5 . 488 - 166820 + 24903.(488-200) - 1202530,5 = -3584698,5 N.mm                             

+ Mặt cắt 4- 4:

M_x4 = -y_D . z₄ - M_a2 + P_r2(z₄-GD) - M_C + P_r1(z₄-ED).

Với

Khi z₄= ED

® M_x4= -19236,5 . 488 - 166820 + 24903.(488-200) - 202530,5 = 3584698,5  N.mm         

Khi z₄ = BD

® M_x4= -19236,5.685 - 166820 + 24903.(685-200) - 203530,5 +1849.197 = -2104145   N.mm

+ Mặt cắt 5 - 5:

M_x5 = -y_D.z₅ - M_a2 + P_r2(z5-GD) - M_C + P_r1(z5-ED) + M_B.

Với

Khi z₅ = BD

® M_x5 = -19236,5 . 685 - 166820 + 24903.(685-200) - 202530,5+ 849.197 + 285374,86  = -1818770,14  N.mm         

Khi z₅=AD

® M_x5= -19236,5.927 - 166820 + 24903.(927-200) - 202530,5+1849.439 + 285374,86 =  0   N.mm

+) Trong mặt phẳng xOz:

- Xác định phản lực tại A & B:

Xét hệ lực bao gồm:  º 0

- PT nội lực cho dầm trong mặt phẳng xoz:

+ Mặt cắt 1- 1;

M_y1=X_D . z₁ . Với 0  z₁  GD

Khi z₁= 0 ® M_y1=0

Khi z₁ = GD = 200 ® M_Y1 = -27550,4 . 200 = 5510080  N.mm

+ Mặt cắt 2- 2:

M_Y2=X_D.z₂+P₂(z₂- GD) .Với

Khi z₂ = GD = 200 ® M_Y2 = 27550,4 . 200 - 0 = 5510080 N.mm    Khi z₂ = CD = 400 ® M_Y2 = 27550,4 . 400 - 41505 . 200

= 2719160   N.mm

+ Mặt cắt 3- 3:

M_Y3 = X_D . z₃ - P₂(z₃- CD) + M_C  . Với

Khi z₃ = CD

® M_Y3 = 27550,4 . 400 - 41505 . 2002008402,96

  = 4727562,96  N.mm 

Khi z₃ = ED

® M_Y3 = 27550,4 . 488 - 41505 .288 + 2008402,96

  =3499558,16   N.mm                                                                                                                                                                                                             

+ Mặt cắt 4- 4:

M_Y4=X_D . z₄ - P₂(z₄- GD) + M_C + P₁(z₄-ED) .Với

Khi z₄ = ED

® M_Y4 = 27550,4 . 488 - 41505 . 288 + 2008402,96

  =3499558,16  N.mm  

Khi z₄ = BD

® M_Y4=27550,4 . 685 - 41505 . 485 + 2008402,96

+ 5080,5.197=1751360,46   N.mm

+ Mặt cắt 5- 5:

M_Y5=X_A.z₅ .Với

Khi z₅ = AB ® M_Y5 = 2874,1 . 242 = 2147532   Nmm

Biểu đồ mô men trục chính

5. Tính toán trục chính:

·        Tính chính xác trục:

Trong đó : Vật liệu làm bằng thép 45

                    - giới hạn bền mỏi

          Với :

Tỷ số đường kính trong và ngoài của trục :

Hệ số an toàn : n = 3

c₁, c₂ : những trị số phụ thuộc quá trình cắt, phay : c₁ = c₂ = 0,3

 : Hệ số kể đến ảnh hưởng tập trung ứng suất.

+) Mô men nội lực tại tiết diện B, C, E :

                   Tại B :

Tại E :

          Tại C :

+)

+)

+)

Chọn :         d_B = 80 (mm)

                   d_E = 95 (mm);       (côn 1/10)

                   d_C = 100 (mm)

                   d_A = 70 (mm)

·        Kiểm nghiệm độ cứng vững:

+) Tính độ võng y :

Ta có sơ đồ tính sau :

Do tỷ số B/d nhỏ nên coi ổ như gối tựa hình cầu (B - chiều rộng của ổ;  d - đường kính trục) ® M = 0.

Nên ta có :

Ta thấy đường kính trung bình của trục là 85 (mm)

E - môđuyn đàn hồi của vật liệu E = 2,15.10⁶ (N/mm²)

                    Vậy độ võng :

          Độ võng cho phép :

                   Vậy y < [y] trục đảm bảo độ cứng vững

+) Kiểm nghiệm góc xoay :

                   Vậy góc xoay đảm bảo yêu cầu

+) Kiểm nghiệm góc xoắn ;

          l : chiều dài chịu tác dụng xoắn

                   G : mômen đàn hồi chống trượt;                

Đối với thép G = 8,4.10⁶ (N/cm²)

          j_p : mômen quán tính độc cực (cm⁴)

          h : chiều cao rãnh then

                   Thay vào ta có :

                                    Thoả mãn

+) Kiểm nghiệm về độ chấn động

Trục chính của máy có n_Max = 1347,5 (v/ph). Khi làm việc sinh ra chấn động và xảy ra dao động cộng hưởng, ảnh hưởng đến độ chính xác gia công chi tiết và có thể làm gãy trục, mòn ổ.

                   Vận tốc tới hạn

          g : gia tốc trọng trường (cm/s²)

                   y : độ võng lớn nhất của trục

          Vậy n_Max = 1347,5 (v/ph) < n_th = 2090 (v/ph)

CHƯƠNG 4

CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN

I. Yêu cầu đối với cơ cấu điều khiển

- Dễ dàng điều khiển

- Nhẹ nhàng , dễ nhớ

- Đảm bảo độ an toàn của kết cấu điều khiển

- Phải đảm bảo độ chính xác , độ tin cậy của hệ thống điều khiển .

Ta chọn kiểu điều khiển tay gạt, và đĩa lỗ với cách xác định hành trình như sau:

Đối với bánh răng hai bậc thì vị trí giữa không làm việc . Khi gạt để ăn khớp trái là:                             L_T = B + f

Với B :   chiều rộng vành răng

      f : khoảng cách giữa hai bánh răng

                        f =  (2 ¸ 3) mm

Khi gạt ăn khớp phải :

                         L_T = B + f_p

Vậy hành trình gạt là : L = L_T + L_P

- Giữa hai bánh răng ở khối di trượt f = ( 2 ¸ 3 )  mm để lắp miếng gạtvới khối bánh răng 3 bậc cũng gạt tương tự chỉ khác là ở vị trí giữa cũng có sự ăn khớp của bánh răng thứ 3 nên khi gạt sang trái thì :

                          L_T = B_T + B₃ + 2f

Với  :  B_T  - chiều rộng bánh răng bên trái.

           B₃  - chiều rộng bánh răng ở giữa.

                               f  - khoảng cách an toàn.       

     + Khi gạt sang phải thì :

                                                 L_P = B_P  + B₃ + 2f

Hành trình gạt của khối bánh răng 3 bậc là:

                                                 L  =  L_T  +  L_P  =  B + 2B₃ + B₁ + 4f

Thay đổi  tốc độ bảng đĩa lỗ , trên mặt đĩa có khoan những lỗ nằm trên các đường tròn đồng tâm. Hai đĩa này đồng trục và đặt song song với nhau theo nguyên lý : Kéo tay gạt có tác dụng đẩy 2 đĩa lỗ kia ra khỏi các chốt, rồi quay đĩa lỗ đi một góc cần thiết ứng với tốc độ đã chọn rồi đẩy đĩa vào. Tuỳ vị trí đĩa có lỗ hay không có lỗ nó sẽ đẩy trốt 1 hoặc 2 , làm  bánh răng 3 quay theo và làm cho thanh răng 5 chuyển động tịnh tiến . Thanh răng 5 có ngắn càng gạt , gạt khối bánh răng di trượt tới vị trí ăn khớp .

Máy phay có Z_n =18 , phương án không gian 3 x 3 x2

II. Tính toán hành trình tay gạt.

1. Khái quát.

- Khối bánh răng 3 bậc trên trục 4 được tách làm 2(Khối bánh răng 2 bậc B và khối bánh răng 1 bậc C) để thuận tiện cho việc bố trí tay gạt

- Với khối bánh 3 bậc có 3 vị trí ăn khớp phải - giữa - trái và có L_A = 128  mm mỗi lần gạt 64 mm

- Càng gạt B có 3 vị trí trái - giữa - phải và có L_B = 64 mỗi lần gạt là 32mm

- Càng C có hai vị trí phải (ăn khớp) , trái (không ăn khớp) có L_C = 32mm

- Càng D có 2 vị trí trái - phải L_D = 48 + 48 + 2 = 98 mm

- Hai khối B và C có ràng buộc với nhau : khi khối B ăn khớp thì khối C không ăn khớp và ngược lại . Ta thấy bội số của 2 khối bánh răng  có ước số chung là 32 do đó ta chọn khoảng cách a = 32mm (khoảng cách giữa 2 đĩa lỗ) cũng là hành trình của trục thanh răng 1- 2

 + Càng gạt A mỗi lần gạt 64 mm do đó phải khuếch đại lên 64/32 = 2 lần

 + Càng gạt D mỗi lần gạt 64 mm do đó phải khuếch đại lên 98 / 64 = 3/2 lần

 + Số càng gạt là 4

- Số thanh răng mang chốt 8

- Số hàng lỗ trên đĩa là 4 x 2 = 8 hàng nhưng để kết cấu nhỏ gọn ta bố trí 6 hàng lỗ

2. Chiều dài các chốt.

- Khối C khối cơ sở hành trình gạt là 32 nên ta lấy chiều dài chốt là 32 (về kết cấu  khôi C có chốt tỳ vào mặt đầu  chốt lên đĩa 2 , khống chế hành trình bằng vai chốt )

     3. Các bánh răng của cơ cấu điều khiển.

  + Chọn bánh răng điều khiển khối C= 16 răng

  + Chọn bánh răng điều khiển khối B= 16 răng

Þ Bánh răng điều khiển khối A = 32 răng

Þ Bánh răng điều khiển khối D  = 24 răng

+ Hành trình gạt khối B và C được xác định ở chiều dài chốt  nên ta bố trí cần gạt gần với bánh răng cơ sở

+ Hành trình gạt của khối bánh răng A và D sau khi được khuếch đại tới bánh răng khuếch đại nên ta bố trí càng gạt gần với thanh răng khuếch đại

- Số răng của các bánh răng mang càng gạt:

   Z_TR = L_h / (P x m) + Z_thừa      : lấy Z_thừa = 4 răng

   Z_TR = L_C / (P x m) + Z_thừa  = 32 / (3,14 x 2) + 4 = 10 (răng)

Z_TR = L_B / (P x m) + Z_thừa     = 64 / (3,14 x 2) + 4 = 14 (răng)

Z_TR = L_A / (P x m) + Z_thừa    = 128 / (3,14 x 2) + 4 = 24 (răng)

Z_TR = L_D / (P x m) + Z_thừa    = 98 / (3,14 x 2) + 4  = 18 (răng)

       + Thanh răng điều khiển đĩa lỗ với hành trình đĩa:

      l_đk = l_{chốt max} + l_rãnh = 32 + 12 = 44 mm

      Chọn mô đun bánh răng m = 2

  Vậy Z = 44 / (3,14 x2) + 4 = 11 răng

                  + Bánh răng quạt dùng để điều chỉnh hành trình đĩa:

    Z_quạt = Z_lv + 4 = 15 răng

        + Góc làm việc của bánh răng quạt :  b = (360 / 36)x15 = 150⁰

            + Góc làm việc của thanh răng điều khiển là : b₁ = (360 / 36)x11 = 110⁰

         4. Rãnh trên chốt.

Để các chốt tiến hàmh gạt các bánh răng vào ăn khớp lần lượt theo thứ rự.  Ta làm các rãnh trên các chốt. Chiều dài các chốt khác nhau nên ta chọn các rãnh khác nhau . Chốt nào có rẵnh dài sẽ vào trước .

  L_rãnh  + L_{cần thiết} +L_{chốt ngang} + 0,5

  Khối :          A = 9 + 2,5 + 0,5 = 12 mm

                         B = C =  6 + 2.5 + 0.5  = 9 mm

                          D = 3 + 2,5  +  0,5  = 6 mm

Bảng vị trí bánh răng tương ứng với vị trí tay gạt

Bảng thống kê chi tiết

KẾT LUẬN

     Sau một thời gian tương đối dài được sự tận tình hướng dẫn của thầy:………...…, và các thầy trong bộ môn, cùng với sự nỗ lực cố gắng của bản thân, đồ án của em đến nay đã hoàn thành. Trong quá trình thiết kế mặc dù đã cố gắng, tuy nhiên do kinh nghiệm thiết kế thực tế còn nhiều hạn chế do vậy khi thiết kế chắc chắn không thể tránh được những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo tận tình của các thầy giáo cùng các bạn đồng nghiệp để đồ an của em được hoàn thiện hơn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Tính toán thiết kế máy cắt kim loại

Phạm Đắp - Nguyễn Đức Lộc - Phạm Thế Trường - Nguyễn Tiến Lưỡng

2. Giáo trình máy cắt kim loại - Phạm Đắp

3. Tập bản vẽ thiết kế máy tiện - Phay - Bào

Bộ môn Chế tạo máy khoa Cơ khí

4. Tập bản vẽ cơ khí

Khoa Cơ học máy - ĐHBK - Hà Nội

5. Thiết kế Chi tiết máy

Nguyễn Trọng Hiệp - Nguyễn Văn Lẫm

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"