Tài liệu Đồ án môn học thiết kế máy, chương 2 ppt

Đồ án môn học thiết kế máy

Nguyễn Đức Dũng CTM5-K45
1
Ch-ơng II:
Tính toán thiết kế động học của máy
2.1. Tính toán thiết kế động học hộp tốc độ
2.1.1. Tính toán thông số thứ t- và lập chuỗi số vòng quay:
Với ba thông số cho tr-ớc:
Z = 18 ,
= 1.26 Và n
min
= 30
vòng
/
phút
Ta có :
n
1
= n
min
= 30
vòng
/
phút

n
2
= . n
1
= 1,26 . 30 = 37,8

vòng
/
phút

n
3
= . n
2
=
2
. n
1

n
z
= . n
z-1
= n
1
.
z-1
( 1 )
Từ công thức (1) ta xác định đ-ợc chuỗi số vòng quay trục chính
n
1
= n
min
= 30
vòng
/

phút

n
2
= n
1
. = 37,8
n
3
= n
2
. = 47,63
n
4
= n
3
. = 60,01
n
5
= n
4
. = 75,61
n
6
= n
5
. = 95,27
n
7
= n

6
. = 120,05
n
8
= n
7
. = 151,26
n
9
= n
8
. = 190,58
n
10
= n
9
. = 240,14
vòng
/
phút

n
11
= n
10
. = 302,57
n
12
= n
11

. = 381,24
n
13
= n
12
. = 480,36
n
14
= n
13
. = 605,25
n
15
= n
14
. = 762,62
n
16
= n
15
. = 960,90
n
17
= n
16
. = 1210,74
n
18
= n
17

. =1525,53
Vậy n
max
= n
18
= 1525.,53
2.1.2. Ph-ơng án không gian, lập bảng so sánh ph-ơng án KG,
vẽ sơ đồ động
a. Ph-ơng 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 đ-ợc PAKG ta đi tính số nhóm truyền tối thiểu:
Số nhóm truyền tối thiểu(i) đ-ợc xác định từ U
min gh
=1/4
i
= n
min
/n
đc
Đồ án môn học thiết kế máy

Nguyễn Đức Dũng CTM5-K45
2

dc
n

n
min
=
i
4
1
i
min
= lg
min
n
n
dc
/lg4 = lg
30
1440
/lg4 =2,79
Số nhóm truyền tối thiểulà i

3
Do i

3 cho nên hai ph-ơng án (1) và (2) bị loại.
Vậy ta chỉ cần so sánh các ph-ơng án KG còn lại.
Lập bảng so sánh ph-ơng án KG

Ph-ơng 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 17b +16f 17b +16f 17b +16f
+ Cơ cấu đặc biệt
Ta thấy rằng trục cuối cùng th-ờng 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
n

max
nên khi tính toán sức bền dựa vào vị trí số n
min
ta có
M
xmax
.
Do đó kích th-ớc trục lớn suy ra các bánh răng lắp trên trục có kích
th-ớc 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 ph-ơng án (1) đó là ph-ơng án 3x3x2.
2.1.3. Chọn ph-ơng án thứ tự ứng với PAKG 3x3x2 .
Theo công thức chung ta có số ph-ơng án thứ tự đ-ợc xác đinhlà K!
Với K là số nhóm truyền, K=i = 3 => ta có 3! = 6 PATT.
Bảng l-ới kết cấu nhóm nh- sau:
§å ¸n m«n häc thiÕt kÕ m¸y

NguyÔn §øc Dòng CTM5-K45
3
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]
1 1 3 3 9 3 3 1 1 9 6 6 2 2 1
6 6 1 1 32 2 6 6 11 1 6 6 3
3 x 3 x 2 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2
I III II II III I III II I
[1] [6] [3] [2] [6] [1] [6] [1] [3]
Đồ án môn học thiết kế máy

Nguyễn Đức Dũng CTM5-K45
4
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
L-ợng 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
L-ợng 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 l-ới kết
cấu ta chọn PATT là PATT đầu tiên : [1] [3] [9]
Vì với PATT này thì l-ới kết cấu phân bố theo hình rẽ quạt đều đặn
và chặt chẽ nhất.
2.1.4. Qua bảng so sánh l-ới kết cấu nhóm ta chọn 4 ph-ơng án
điển hình để vẽ l-ới kết cấu đặc tr-ng.
xmax= 9 =8
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
PATT 2
2(3)
IV
III
3(1)
3(6)
II
I
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

PATT 1
II
IV
2(9)
III
3(3)
3(1)
I
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
PATT 3
2(9)
IV
III
3(3)
3(1)
II
I
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
PATT 4
II
IV
2(1)
III
3(6)
3(2)
I
xmax= 9 =8
Rõ ràng ta thấy PATT 1 có l-ới kết cấu phân bố theo hình rẽ quạt
đều đặn và chặt chẽ nhất
§å ¸n m«n häc thiÕt kÕ m¸y

NguyÔn §øc Dòng CTM5-K45
5
Đồ án môn học thiết kế máy

Nguyễn Đức Dũng CTM5-K45
6
2.1.5 Vẽ đồ thị vòng quay và chọn tỉ số truyền các nhóm .
L-ới kết cấu chỉ thể hiện đ-ợc tính định tính để xác định đ-ợc 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
= 1440
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

= 1440 * 26 / 54 = 693.33
v
/
ph
Để dễ vẽ ta chọn trong chuỗi vòng quay và lấy n
o
= n
15
= 762,62
v
/
ph
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
Từ đó ta vẽ đ-ợc đồ thị vòng quay:
n đc =1440v/ph
io
i1
i4
i8
i5
i7
i6
i3
i2
no
I
II
III
IV

3(1)
3(3)
2(9)
Đồ án môn học thiết kế máy

Nguyễn Đức Dũng CTM5-K45
7
2.1.6 Tính số răng của các bánh răng theo từng nhóm truyền
Ta tính số răng của các bánh răng theo ph-ơng pháp bội số chung
nhỏ nhất :
Với nhóm 1:
i
1
=1/
4
= 1/ 1.26
4
= 16/ 39 = f
1
/ g
1
ta có f
1
+g
1
= 55
i
2
=1/
3

= 1/ 1.26
3
= 19/ 36 = f
2
/ g
2
ta có f
2
+g
2
= 55
i
3
=1/
2
= 1/ 1.26
2
= 22/ 33 = f
3
/ g
3
ta có f
3
+g
3
= 55
bội số chung nhỏ nhất là K=55
với Z
min
=17 để tính E

min
ta chọn cặp ăn khớp có l-ợng mở lớn nhất
Do giảm tốc cho nên ta tính :
E
min
= Z
min C
=


kf
gfZ
.
)min
1
11

=
55
.
16
55.17
= 1,1 từ đó ta có E=1

Z = E.K = 1.55 = 55.
Z
1
=

Z
gf
f
.
11
1
=
55
16
.55 =16
Z

1
=


Z
gf
g
.
11
1
=
55
39
.55 = 39

i
1
=16/ 39

Z
2
=


Z
gf
f
.
22
2
=
55
19
.55 = 19
Z

2
=


Z
gf
g
.
22
2
=
55
36

.55 = 36

i
2
= 19/ 36
Z
3
=


Z
gf
f
.
33
3
=
55
22
.55 = 22
Z

3
=


Z
gf
g
.

33
3
=
55
33
.55 = 33

i
3
=22/ 33
nhóm 2
i
4
= 1/
4
= 1/ 1.26
4
= 18/ 47 ta có f
4
+g
4
= 65
i
5
= 1/ = 1/ 1.26

= 28/37 ta có f
5
+g
5

= 65
i
6
=
2
= 1.26
2
= 39/ 26 ta có f
6
+g
6
= 65
bội số chung nhỏ nhất là K= 65
với Z
min
=17để tính E
min
ta chọn cặp ăn khớp có l-ợng mở lớn nhất
Do giảm tốc cho nên ta tính :
E
min
= Z
min C
=


kf
gfZ
.
)

4
44min

=
65
.
18
65.17
<1 , ta chọn E=1

Z = E.K = 1.65 = 65.
Z
4
=


Z
gf
f
.
44
4
=
65
18
.65 =18
Đồ án môn học thiết kế máy

Nguyễn Đức Dũng CTM5-K45
8

Z

4
=


Z
gf
g
.
44
4
=
65
47
.65 = 47

i
4
=18/47
Z
5
=


Z
gf
f
.
55

5
=
65
28
.65 = 28
Z

5
=


Z
gf
g
.
55
5
=
65
37
.65 = 37

i
5
=28/37
Z
6
=

Z
gf
f
.
66
6
=
65
39
.65 = 39
Z

6
=


Z
gf
g
.
66
6
=
65
26
.65 = 26

i
6
= 39/26

nhóm 3
i
7
= 1 /
6
= 1/ 1.26
6
=
71
19

ta có f
7
+g
7
=90
i
8
=
3
= 1.26
2
=
38
82
ta có f
8
+g
8
= 120

Trong máy phay ở nhóm truyền này có điều đặc biệt là dùng 2 loại
modul khác nhau là m
7
& m
8
cho nên điều kiện làm việc của nhóm
này là :
2A= m
7
(Z
7
+ Z

7
) = m
8
(Z
8
+ Z

8
)
Với A là khoảng cách trục.
Từ đó ta có
Z
7
/ Z
8
= m
8

/ m
7
Do 2 cặp bánh răng có modul khác nhau cho nên ta tính riêng cho
từng cặp :
E
minC
=


kf
gfZ
.
min
7
77

=
90
.
19
)7119(17

< 1 từ đó ta có E = 1
Z
7
=


Z
gf

f
.
77
7
=
90
90.19
= 19
Z

7
=


Z
gf
g
.
77
7
=
90
90.71
=71

i
7
=19/71
E
minB

=


kg
gfZ
.
min
8
88

=
120
.
38
)8238.(17

< 1 từ đó ta có E = 1
Z
8
=


Z
gf
f
.
88
8
=
120

120.82
= 182
Z

8
=


Z
gf
g
.
88
8
=
120
120.38
= 38

i
8
=82/ 38
2.1.7 Tính sai số vòng quay.
§å ¸n m«n häc thiÕt kÕ m¸y

NguyÔn §øc Dòng CTM5-K45
9
Theo m¸y chuÈn ta lÊy i
0
=26/54 khi ®ã ta cã b¶ng tÝnh sai sè vßng

quay
TÝnh to¸n l¹i sè vßng quay thùc tÕ :
n
min
= n
1
= n
®c
. i
o
.i
1
. i
4
. i
7
= n
®c
.
54
26
.
'
1
1
Z
Z
.
'
4

4
Z
Z
.
'
7
7
Z
Z
= 29.15
n
2
= n
®c
. i
o
.i
2
. i
4
. i
7
= n
®c
.
54
26
.
'
2

2
Z
Z
.
'
4
4
Z
Z
.
'
7
7
Z
Z
= 37.5
n
3
= n
®c
. i
o
.i
3
. i
4
. i
7
= n
®c

.
54
26
.
'
3
3
Z
Z
.
'
4
4
Z
Z
.
'
7
7
Z
Z
= 47.37
n
4
= n
®c
. i
o
.i
1

. i
5
. i
7
= n
®c
.
54
26
.
'
1
1
Z
Z
.
'
5
5
Z
Z
.
'
7
7
Z
Z
= 57.6
n
5

= n
®c
. i
o
.i
2
. i
5
. i
7
= n
®c
.
54
26
.
'
2
2
Z
Z
.
'
5
5
Z
Z
.
'
7

7
Z
Z
= 74.1
n
6
= n
®c
. i
o
.i
3
. i
5
. i
7
= n
®c
.
54
26
.
'
3
3
Z
Z
.
'
5

5
Z
Z
.
'
7
7
Z
Z
= 93.61
n
7
= n
®c
. i
o
.i
1
. i
6
. i
7
= n
®c
.
54
26
.
'
1

1
Z
Z
.
'
6
6
Z
Z
.
'
7
7
Z
Z
= 114.18
n
8
= n
®c
. i
o
.i
2
. i
6
. i
7
= n
®c

.
54
26
.
'
2
2
Z
Z
.
'
6
6
Z
Z
.
'
7
7
Z
Z
= 146.89
n
9
= n
®c
. i
o
.i
3

. i
6
. i
7
= n
®c
.
54
26
.
'
3
3
Z
Z
.
'
6
6
Z
Z
.
'
7
7
Z
Z
= 185.54
n
10

= n
®c
. i
o
.i
1
. i
4
. i
8
= n
®c
.
54
26
.
'
1
1
Z
Z
.
'
4
4
Z
Z
.
'
8

8
Z
Z
= 235.07
n
11
= n
®c
. i
o
.i
2
. i
4
. i
8
= n
®c
.
54
26
.
'
2
2
Z
Z
.
'
4

4
Z
Z
.
'
8
8
Z
Z
= 302.41
n
12
= n
®c
. i
o
.i
3
. i
4
. i
8
= n
®c
.
54
26
.
'
3

3
Z
Z
.
'
4
4
Z
Z
.
'
8
8
Z
Z
= 381.99
n
13
= n
®c
. i
o
.i
1
. i
5
. i
8
= n
®c

.
54
26
.
'
1
1
Z
Z
.
'
5
5
Z
Z
.
'
8
8
Z
Z
= 464.5
n
14
= n
®c
. i
o
.i
2

. i
5
. i
8
= n
®c
.
54
26
.
'
2
2
Z
Z
.
'
5
5
Z
Z
.
'
8
8
Z
Z
= 597.56
n
15

= n
®c
. i
o
.i
3
. i
5
. i
8
= n
®c
.
54
26
.
'
3
3
Z
Z
.
'
5
5
Z
Z
.
'
8

8
Z
Z
= 754.81
n
16
= n
®c
. i
o
.i
1
. i
6
. i
8
= n
®c
.
54
26
.
'
1
1
Z
Z
.
'
6

6
Z
Z
.
'
8
8
Z
Z
= 920.7
n
17
= n
®c
. i
o
.i
2
. i
6
. i
8
= n
®c
.
54
26
.
'
2

2
Z
Z
.
'
6
6
Z
Z
.
'
8
8
Z
Z
= 1184.44
n
18
= n
®c
. i
o
.i
3
. i
6
. i
8
= n
®c

.
54
26
.
'
3
3
Z
Z
.
'
6
6
Z
Z
.
'
8
8
Z
Z
= 1469.14
Đồ án môn học thiết kế máy

Nguyễn Đức Dũng CTM5-K45
10
Bảng kết quả số vòng quay của hộp tốc độ:
n
Ph-ơng trình
xích

n = n
lt
n
t.toán
n%
n
1
= n
đc
. i
o
.i
1
. i
4
. i
7
30 29.15 2.83
n
2
= n
đc
. i
o
.i
2
. i
4
. i
7

37,8 37.5 0.79
n
3
= n
đc
. i
o
.i
3
. i
4
. i
7
47,63 47.37 0.55
n
4
= n
đc
. i
o
.i
1
. i
5
. i
7
60,01 57.6 4.02
n
5
= n

đc
. i
o
.i
2
. i
5
. i
7
75,61 74.1 2
n
6
= n
đc
. i
o
.i
3
. i
5
. i
7
952,7 93.61 1.74
n
7
= n
đc
. i
o
.i

1
. i
6
. i
7
120,04 115.18 4.05
n
8
= n
đc
. i
o
.i
2
. i
6
. i
7
151,26 146.89 2.89
n
9
= n
đc
. i
o
.i
3
. i
6
. i

7
190,58 185.54 2.64
n
10
= n
đc
. i
o
.i
1
. i
4
. i
8
240,14 235.07 2.11
n
11
= n
đc
. i
o
.i
2
. i
4
. i
8
302,57 302.41 0.05
n
12

= n
đc
. i
o
.i
3
. i
4
. i
8
381,24 381.99 -0.2
n
13
= n
đc
. i
o
.i
1
. i
5
. i
8
480,36 464.5 3.3
n
14
= n
đc
. i
o

.i
2
. i
5
. i
8
605,25 597.56 1.27
n
15
= n
đc
. i
o
.i
3
. i
5
. i
8
762,67 754.81 1.02
n
16
= n
đc
. i
o
.i
1
. i
6

. i
8
960,90 920.7 4.18
n
17
= n
đc
. i
o
.i
2
. i
6
. i
8
1210,74 1184.44 2.17
n
18
= n
đc
. i
o
.i
3
. i
6
. i
8
1525,53 1496.14 1.93
Ta có đồ thị sai số vòng quay.

Sai số
n <5% nằm trong giới hạn cho phép
n1 n18
Đồ án môn học thiết kế máy

Nguyễn Đức Dũng CTM5-K45
11
Sơ đồ động và đồ thị số vòng quay:
N =7 (KW)
n =1440
vòng /phút
IV
iiI
iI
I
26
54
39
28
16
22
19
18
33
36
47
37
26
38
71

19
82
i7
i4
II
i3
i5
i6
2(9)
i8
IV
III
3(3)
i1
i2
no
io
3(1)
I
n đc =1440 v/ph
Đồ án môn học thiết kế máy

Nguyễn Đức Dũng CTM5-K45
12
2.2 Tính toán thiết kế động học hộp chạy dao.
2.2.1 Tính thông số thứ t- và lập chuỗi số l-ợng chạy dao.
Với : S
đứng min
= S
ngang min

= S
dọc min
= 23.5
mm
/
phút
=1,26.
Dựa vào máy t-ơng tự (6H82) ta thấy cơ cấu tạo ra chuyển động
chạy dao dọc, chạy dao ngang và chạy dao đứng là cơ cấu vít đai ốc
với b-ớc vít
t
x
= 6 mm .
Mặt khác, do S
đứng min
= S
ngang min
= S
dọc min
= 23.5
mm
/
phút
cho nên ta chỉ
cần tính toán với 1 đ-ờng truyền còn các đ-ờng truyền khác là tính
t-ơng tự
Giả sử ta tính với đ-ờng chạy dao dọc .
Theo máy t-ơng tự thì ta dùng hộp chạy dao có chuỗi l-ợng chạy
dao theo cấp số nhân:
S

1
= S
dọc min
= 23.5
mm
/
phút
S
2
= S
1
. =
S
3
= S
2
. = S
1
.
2


S
18
= S
17
. = S
1
.
17

(*)
Từ công thức (*) ta xác định đ-ợc chuỗi l-ợng chạy dao nh- sau :
S
1
= S
min
= 23.5
mm
/
phút

S
2
= S
1
. = 29.61
S
3
= S
2
. = S
1
.
2
=
37.31
S
4
= S
3

. = S
1
.
3
=
47.01
S
5
= S
4
. = S
1
.
4
=
59.23
S
6
= S
5
. = S
1
.
5
=
74.63
S
7
= S
6

. = S
1
.
6
=
94.04
S
8
= S
7
. = S
1
.
7
=
118.48
S
9
= S
8
. = S
1
.
8
=
149.29
§å ¸n m«n häc thiÕt kÕ m¸y

NguyÔn §øc Dòng CTM5-
K45

13
S
10
= S
9
.  = S
1
. 
9
= 188.11
mm
/
phót
S
11
= S
10
.  = S
1
. 
10
= 237.01
S
12
= S
11
.  = S
1
. 
11

= 298.64
S
13
= S
12
.  = S
1
. 
12
= 376.28
S
14
= S
13
.  = S
1
. 
13
= 474.12
S
15
= S
14
.  = S
1
. 
14
= 597.39
S
16

= S
15
.  = S
1
. 
15
= 752.71
S
17
= S
16
.  = S
1
. 
16
= 948.41
S
18
= S
17
. = S
1
. 
17
= 1195
§å ¸n m«n häc thiÕt kÕ m¸y

NguyÔn §øc Dòng CTM5-
K45
14

VËy ta cã : S
max
= S
18
= 1195
mm
/
phót