Đồ án môn học thiết kế máy Lời nói đầu Để xây dựng đất nớc Việt Nam trở thành một quốc gia giàu mạnh, văn minh và công bằng, cần phải giải quyết một nhiệm vụ rất quan trọng là thúc đẩy nền kinh tế phát triển. Giải quyết nhiệm vụ này đòi hỏi nền sản xuất công nghiệp phải phát triển với nhịp độ cao, mà trong đó phần lớn sản phẩm công nghiệp đợc tạo ra thông qua các máy công cụ và dụng cụ công nghiệp. Chất l- ợng của các loại máy công cụ ảnh hởng rất nhiều đến chất lợng sản phẩm, năng suất, tính đa dạng và trình độ kỹ thuật của ngành cơ khí nói riêng và của ngành công nghiệp nói chung. Vì vậy vai trò của máy công cụ là hết sức quan trọng nhất là đối với một nền kinh tế đang phát triển nh ở nớc ta hiện nay. Nó đợc dùng để sản xuất ra các chi tiết máy khác, nghĩa là chế tạo ra t liệu sản xuất nhằm thúc đẩy cơ khí hoá và tự động hoá nền kinh tế quốc dân. Với vai trò quan trọng nh vậy thì việc nắm bắt phơng thức sử dụng cũng nh khả năng tính toán thiết kế, chế tạo và tối u hoá các máy cắt kim loại là một yêu cầu cấp thiết đối với ngời làm công tác kỹ thuật trong lĩnh vực cơ khí. Có nh vậy chúng ta mới đạt đợc các yêu cầu kỹ thuật, năng suất trong quá trình chế tạo các sản phẩm cơ khí nói riêng và các sản phẩm công nghiệp nói chung. Vì lý do trên việc hoàn thành đồ án môn học Thiết kế máy cắt kim loại là hết sức quan trọng đối với mỗi sinh viên ngành cơ khí. Qua đó nó sẽ giúp cho sinh viên nắm bắt đợc những bớc tính toán thiết kế các máy cắt kim loại cơ bản, đồng thời phục vụ cho việc tiếp cận thực tế một cách dễ dàng khi ra công tác, ngoài ra nó còn tạo điều kiện cho việc nghiên cứu cải tiến và hiện đại hoá các máy cắt kim loại. Để hoàn thành đồ án môn học này, ngoài sự cố gắng học hỏi và làm việc nghiêm túc của em còn có sự hớng dẫn tận tình của PGS TS Nguyễn Phơng và một số thầy cô trong bộ môn Máy và ma sát học trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội. Qua đây em xin cảm ơn các thầy cô đã có những ý kiến đóng góp giúp em hoàn thành đồ án môn học này. Tuy em đã có sự cố gắng rất nhiều trong việc tham khảo học hỏi để thực hiện đồ án này nhng do thời gian thực hiện có hạn và tài liệu tham khảo còn hạn chế do vậy khó tránh khỏi thiếu sót. Em mong muốn đợc sự chỉ bảo của các thầy cô để em có thể thực hiện tốt hơn trong các lĩnh vực có liên quan sau này. Em xin chân thành cảm ơn. Hà Nội tháng 5 năm 2003 Sinh viên thực hiện Kiều Văn Thành Kiều Văn Thành Lớp : CTM3-K501 Đồ án môn học thiết kế máy Chơng 1 : NGhIÊN CứU MáY Đã Có . 1.1Tính năng kỹ thuật của máy cùng cỡ. Tính Năng Kỹ thuật. P82 P81 P79 P83 Công suất động cơ(kw) 7,5/2,2 4,5/1,7 2,8 10/2,8 Phạm vi điều chỉnh tốc độ N min - n max 30ữ1500 65ữ1800 110ữ1230 30ữ1500 Số cấp tốc độ z n 18 16 8 18 Phạm vi điều chỉnh lợng chạy dao s min ữ s max 23,5ữ1180 35ữ980 25ữ285 23,5ữ1180 Số lợng chạy dao z s 18 16 8 18 Với số liệu máy ta cần thiết kế mới là: Phạm vi điều chỉnh tốc độ : 31,5ữ1450 Số cấp tốc độ Z n =18 Phạm vi điều chỉnh lợng chạy dao: 20ữ2858 Số lợng chạy dao:Z s =18 ta thấy rằng số liệu của máy cần thiết kế mới gần giống với tính năng kỹ thuật của máy P82(6H82) do đó ta lấy máy 6H82 làm máy chuẩn. 1.2 Phân tích phơng án máy tham khảo (6H82) 1.2.0 Phân tích bố cục máy6H82 Có: 18 cấp tốc độ trục chính 30-1500v/p 18 cấp tốc độ chạy dao S dọc -S ngang :23,5-1800 mm/p Bàn máy 320x1250 (mm) Phạm vi dịch chuyển : Dọc:700mm Ngang:260mm Đứng :380mm Bàn máy có thể quay 0 45 Sử dụng 2 động cơ : Động cơ chính N = 7 kw , n = 1440 v/p Động cơ chạy dao N = 17 kw , 1420 v/p Chọn phơng án bố trí HTD liền hộp trục chính: +Ưu điểm của cách bố trí này là kích thớc hộp nhỏ gọn , dễ bôi trơn , truyền động giữa hộp trục chính và động cơ là trực tiếp không qua cơ cấu trung gian nên tăng độ chính xác gia công chi tiết +Nhợc điểm là khó lắp ráp kiểm tra khi gặp sự cố. Cấu trúc HTĐ HTĐ của máy phay P82 là HTĐ đơn giản có 1 xích truyền động , phanh đ- ợc đặt trên trục I , li hợp đợc đặt trên trục VI.Điều khiển tốc độ bằng hệ thống đĩa lỗ,dung 2 đĩa lỗ 1.2.1 Phân tích động học a) Xích tốc độ : Kiều Văn Thành Lớp : CTM3-K502 §å ¸n m«n häc thiÕt kÕ m¸y 16 18 19 39 47 26 19 28 71 (1330 / )( ). ( ). ( ). ( ). .( ) ( / ). 82 54 36 37 22 39 38 33 26 dc tc n v p I II III IV V n v p                     =                             b) XÝch ch¹y dao 1 2 3 1 2 3 7 27 21 40 13 18 27 37 . . . . . 26 26 36 18 40 45 40 (1420 / )( ). ( ). ( ). ( ). ( ). ( ) 40 44 64 18 40 . . . 18 24 40 40 34 18 33 18 18 . ( ). . ( ).6 33 37 16 18 28 ( ) 35 dc do M M M n v p I II III IV V VI M M M IX M X s VII                                                 = → 6 5 ( / ). 22 22 ( ) . .6 ( / ). 33 44 18 33 37 . ( ). .( )( ).6 ( / ). 33 37 33 c dung ngang MM p M VIII s mm p IX M X s MM p     =    =   c) XÝch ch¹y dao nhanh. 3 4 7 3 6 26 44 57 28 (1420 / )( ). ( ). . .( ). ( ). . 44 57 49 35 18 18 . . ( ).6 ( / ) 18 33 16 18 . ( ) . 37 33 37 . ( ).6 ( / ) 33 22 22 ( ). . .6 ( / ) 33 44 dc doc ngang dung n v p I II M phai M VII M X s mm p IX M X s mm p M VIII s m p →     =             =           =     trôc chÝnh cã 3x3x2=18 tèc ®é kh¸c nhau tõ (30÷1500)v/ph. KiÒu V¨n Thµnh Líp : CTM3-K503 Đồ án môn học thiết kế máy 1.2.2 Phơng án không gian ,phơng án thứ tự của hộp tốc độ. Phơng án không gian Z=3.3.2=18 Phơng án thứ tự Z=3. 3. 2 [ ] 1 [ ] 3 [ ] 9 đồ thị luới kết cấu của hộp tốc độ 1.2.3 Đồ thị vòng quay của hộp tốc độ. ta có n 0 = n đc .i 0 =1450. 54 26 = 698,15 để dễ vẽ ta lấy n 0 = n 15 =800 v / ph với nhóm 1: i 1 =1/ 4 i 2 =1/ 3 i 3 =1/ 2 nhóm 2 i 4 =1/ 4 i 5 =1/ i 6 = 2 nhóm 3 i 7 =1/ 6 i 8 = 3 từ đó ta vẽ đợc đồ thị vòng quay của hộp tốc độ. Kiều Văn Thành Lớp : CTM3-K504 I II III IV 3(1) 3(3) 2(9) xmax= 9 =8 31,5 50 80 125 200 315 600 800 1250 40 63,5 100 160 250 400 630 1000 1600 i 7 i 4 II i 3 i 5 i 6 2(9) i 8 IV III 3(3) i 1 i 2 n o i o 3(1) I n dc =1450v/ph Đồ án môn học thiết kế máy 1.2.4 Nhận xét: Từ đồ thị vòng quay ta có nhận xét Với phơng án này thì lợng mở ,tỉ số truyền của các nhóm thay đổi từ từ đều đặn tức là có dạng rẻ quạt do đó làm cho kích thớc của hộp nhỏ gọn ,bố trí các cơ cấu truyền động trong hộp chặt chẽ nhất . 1.2.5 Phơng án không gian, phơng án thứ tự của hộp chạy dao Phơng án không gian: Z=3.3.2=18 Phơng án thứ tự Do có cơ cấu phản hồi nên có biến hình dẫn đến phơng án thứ tự của hộp chạy dao thay đổi với Z=3.3.2 đợc tách làm 2 Với Z 1 = 3. 3 [ ] 3 [ ] 1 còn Z 2 = 2 [ ] 9 gồm 2 đờng truyền trực tiếp và phản hồi ngoài ra còn có đờng chạy dao nhanh: Đồ thị lới kết cấu: Do dùng cơ cấu phản hồi nên ta chọn phơng án này 1.2.6 Đồ thị vòng quay của hộp chạy dao . với đờng chạy dao thấp và trung bình. n 0 = n đc . i 1. i 2 = 1440. 44 26 68 20 . = 250,05 Chọn n 0 Nhóm 1: i 1 = 1/ 3 i 2 = 1 i 3 = 3 Nhóm 2: i 4 = 1/ 4 i 5 = 1/ 3 i 6 = 1/ 2 Nhóm 3: i 7 = 1/ 6 i 8 = 3 Với đờng chạy dao nhanh. n 0 = n đc .i 1 = 1440. 44 26 = 850,91 ta có đồ thị vòng quay. Kiều Văn Thành Lớp : CTM3-K505 Đồ án môn học thiết kế máy 1.2.7 Nhận xét: Từ đồ thị vòng quay ta thấy ngời ta không dùng phơng án hình rẽ quạt vì trong hộp chạy dao thờng ngời ta dùng một loại modun nên việc giảm thấp số vòng quay trung gian không làm tăng kích thớc bộ truyền nên việc dùng phơng án thay đổi thứ tự này hoặc khác không ảnh hởng nhiều đến kích thớc của hộp. Kiều Văn Thành Lớp : CTM3-K506 Đồ án môn học thiết kế máy Chơng II: thiết kế máy mới 2.1. Thiết kế truyền dẫn hộp tốc độ 2.1.1. Tính toán thông số thứ t và lập chuỗi số vòng quay Với ba thông số cho trớc: Z = 18 = 1.26 n min = 31,5 vòng / phút Ta có : Từ bng [1-2] T14 ta xác định đợc chuỗi số vòng quay trục chính n 1 = n min = 31,5 vòng / phút n 2 =40 n 3 = 50 n 4 = 63,5 n 5 = 80 n 6 = 100 n 7 = 125 n 8 = 160 n 9 = 200 n 10 =250 vòng / phút n 11 = 315 n 12 = 400 n 13 = 500 n 14 = 630 n 15 = 800 n 16 = 1000 n 17 = 1250 n 18 = 1600 Vậy n max = n 18 = 1600 2.1.2. Phơng án không gian, lập bảng so sánh phơng án KG, vẽ sơ đồ động a. Phơng án không gian có thể bố trí Z=18 = 9 . 2 (1) Z=18 = 6. 3 (2) Z=18 = 3. 3. 2 (3) Z=18 = 2. 3. 3 (4) Z=18 = 3. 2. 3 (5) Để chọn đợc PAKG ta đi tính số nhóm truyền tối thiểu: Số nhóm truyền tối thiểu(i) đợc xác định từ U min gh =1/4 i = n min /n đc => dc n n min = i 4 1 i min = lg min n n dc /lg4 = lg 1450 31,5 /lg4 =2,76 Số nhóm truyền tối thiểulà i 3 Do i 3 cho nên hai phơng án (1) và (2) bị loại. Vậy ta chỉ cần so sánh các phơng án KG còn lại. Kiều Văn Thành Lớp : CTM3-K507 Đồ án môn học thiết kế máy Lập bảng so sánh phơng án KG Phơng án Yếu tố so sánh 3. 3. 2 2.3.3 3.2.3 + Tổng số bánh răng S br =2(P 1 +P 2 + +P i ) 2(3+3+2)=16 2(2+3+3)=16 2(3+2+3)=16 + Tổng số trục(không kể trục chính) S = i+1 4 4 4 +Số bánh răng chịu M xmax 2 3 3 +Chiều dài L 18b +17f 18b +17f 18b +17f + Cơ cấu đặc biệt Ta thấy rằng trục cuối cùng thờng là trục chính hay trục kế tiếp với trục chính vì trục này có thể thực hiện chuyển động quay với số vòng quay từ n min ữ n max nên khi tính toán sức bền dựa vào vị trí số n min ta có M xmax . Do đó kích thớc trục lớn suy ra các bánh răng lắp trên trục có kích thớc lớn. Vì vậy, ta tránh bố trí nhiều chi tiết trên trục cuối cùng, do đó 2 PAKG cuối có số bánh răng chịu M xmax lớn hơn cho nên ta chọn phơng án (1) đó là phơng án 3x3x2. b. Vẽ sơ đồ động: 2.1.3. Chọn phơng án thứ tự ứng với PAKG 3x3x2 . Theo công thức chung ta có số phơng án thứ tự đợc xác đinhlà K! Với K là số nhóm truyền, K=i = 3 => ta có 3! = 6 PATT. Bảng lới kết cấu nhóm nh sau: Kiều Văn Thành Lớp : CTM3-K508 Đồ án môn học thiết kế máy 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2 I II III II I III III II I [1] [3] [9] [3] [1] [9] [6] [2] [1] I III II II III I III I II [1] [6] [3] [2] [6] [1] [6] [1] [3] Ta có bảng so sánh các PATT nh sau : PAKG 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2 PATT I II III II I III III II I Lợng mở (X) [1] [3] [9] [3] [1] [9] [6] [2] [1] x max 9 = 8 9 = 8 2*6 = 16 Kết quả Đạt Đạt Không đạt PATT I III II II III I III I II Lợng mở (X) [1] [6] [3] [2] [6] [1] [6] [1] [3] x max 2*6 = 16 2*6 = 16 2*6 = 16 Kết quả Không đạt Không đạt Không đạt Theo điều kiện (P-1)Xmax 8 có 2 PATT đạt, kết hợp với lới kết cấu ta chọn PATT là PATT đầu tiên : [1] [3] [9] Vì với PATT này thì lới kết cấu phân bố theo hình rẽ quạt đều đặn và chặt chẽ nhất. Kiều Văn Thành Lớp : CTM3-K509 1 1 3 3 9 3 3 1 1 9 6 6 2 2 1 6 6 1 1 3 2 2 6 6 1 1 1 6 6 3 Đồ án môn học thiết kế máy 2.1.4. Vẽ một vài lới kết cấu đặc trng Rõ ràng ta thấy PATT 1 có lới kết cấu phân bố theo hình rẽ quạt đều đặn và chặt chẽ nhất 2.1.5 Vẽ đồ thị vòng quay và chọn tỉ số truyền các nhóm . Lới kết cấu chỉ thể hiện đợc tính định tính để xác định đợc hộp tốc độ có phân bố theo hình rẽ quạt chặt chẽ hay không ? Còn đồ thị vòng quay cho ta tính đ- ợc cụ thể tỷ số truyền , số vòng quay và số răng của các bánh răng trong hộp tốc độ. Động cơ đã chọn theo máy chuẩn có P = 7 (KW) và n đc = 1450 v / ph Ta chọn số vòng quay trên trục I qua bộ truyền bánh răng theo máy chuẩn có tỷ số truyền i o = 26 / 54 là n 0 . Với i o = 26 / 54 => ta có n o = n đc * i o = 1450 * 26 / 54 = 698.15 v / ph Để dễ vẽ ta chọn trong chuỗi vòng quay và lấy n o = n 15 = 800 v / ph Tính lại chính xác i o = n o / n đc =800 / 1450 0.5517 * Tính tỷ số truyền các nhóm : với nhóm 1: chọn i 1 =1/ 4 vì i 1 : i 2 : i 3 =1:: 2 ta có : i 2 =1/ 3 i 3 =1/ 2 với nhóm 2: chọn i 4 =1/ 4 vì i 4 : i 5 : i 6 =1: 3 : 6 ta có: i 5 =1/ i 6 = 2 với nhóm 3: chọn i 7 =1/ 6 vì i 7 : i 8 =1: 9 ta có : i 8 = 3 2.1.6 Tính số răng của các bánh răng theo từng nhóm truyền Ta tính số răng của các bánh răng theo phơng pháp bội số chung nhỏ nhất : Với nhóm 1: Kiều Văn Thành Lớp : CTM3-K5010 I II III IV 3(1) 3(3) 2(9) II 2(3) IV III 3(6) 3(1) I II 2(1) IV III 3(6) 3(2) I II 2(9) IV III 3(1) 3(3) I PATT 1 PATT 2 PATT 4 PATT 6 xmax= 9 =8 . đờng chạy dao nhanh: Đồ thị lới kết cấu: Do dùng cơ cấu phản hồi nên ta chọn phơng án này 1.2.6 Đồ thị vòng quay của hộp chạy dao . với đờng chạy dao thấp. Dựa vào máy tơng tự (6H82) ta thấy cơ cấu tạo ra chuyển động chạy dao dọc , dao ngang và dao đứng là cơ cấu vít đai ốc với bớc vít t x = 6 mm . Do S ngang