đồ án kỹ thuật cơ khí Tính toán thiết kế trục chính máy tiện 1K62 theo quan điểm độ cứng.

Trường ĐH KTCN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIẾT NAM
Khoa Cơ Khí Độc lập –Tự do-Hạnh phúc
Bộ Môn:KỸ THUẬT CƠ KHÍ

ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN CƠ KHÍ
Giáo viên hướng dẫn : KS-Lê Xuân Hưng
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Vượng
: Phan Đình Xuân
: Mai Tiến Vượng
Chuyên Ngành : Cơ khí chế tạo máy
Ngày giao đề tài :
Ngày hoàn thành :
Nội dung đề tài:
Tính toán thiết kế trục chính máy tiện 1K62 theo quan điểm độ cứng.
(có thể ứng dụng các phầm mềm hỗ trợ thiết kế)

Trưởng bộ môn Giáo viên hướng dẫn
(kí tên) (kí tên)_

1
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn đề tài
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
2
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, với sự phát một cách nhanh chóng của khoa học khoa học kỹ thuật và công
nghệ thông tin( CNTT) đã kéo theo sự phát triển của các nghành nghề liên quan. Đặc biệt với
sự ứng dụng các thành tựu đạt được trong lĩnh vực CNTT đã giúp cho quá trình tự động hóa
sản xuất trở lên ngày càng phổ biến, làm cho năng suất lao động được nâng cao gấp nhiều lần.
Đối với chuyên ngành cơ khí thì viêc áp dụng CNTT ngày càng cấp thiết và diễn ra
liên tục trong quá trình sản xuất nhằm nâng cao sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.
Một số các phầm mềm mà các kỹ sư, các nhà thiết kế thường sử dụng trong lĩnh vực cơ
khí hiện nay như: Autodesk Autocad, Autodesk Inventor, Soliwords, Top Solid, Catia,
ProEngineer, Mastercam… Các phần mềm này hỗ trợ việc thiết kế hết sức thiết thực, các loại
trục đều được mô phỏng và tính toán các thông số một cách chi tiết cụ thể.
Tính toán thiết kế trục chính máy tiện 1K62 đòi hỏi phải có kiến thức vững về vật liệu, độ
bền… Việc nghiên cứu, tìm hiểu, sử dụng thành thạo INVENTER là công viêc hết sức cần
thiết nó hỗ trợ việc tình toán nhanh chóng và đơn giản. Đồng thời nó cũng là phần mềm quan
trọng của những sinh viên chuyên nghành cơ khí Chế tạo máy như chúng em.

Nhận thức rõ được tầm quan trọng đó, em đã quyết định tìm hiểu, nghiên cứu và chọn đề
tài ''Tính toán thiết kế trục chính máy tiện 1K62 theo quan điểm độ cứng. (có thể ứng
dụng các phầm mềm hỗ trợ thiết kế) " làm đề tài môn học Tiểu luận kỹ thuật cơ khí của
mình.
Với sự hướng dẫn tận tình của Ks. Lê Xuân Hưng em đã hoàn thành bài tiểu luận của mình.
Nhưng do thời gian có hạn cùng với sự hiểu biết còn hạn chế của bản thân nên trong bài Tiểu
luận của em chắc còn nhiều sai sót. Rất mong được sự hướng dẫn và góp ý của các Thầy cô
trong bộ môn cũng như các bạn sinh viên để bài tiểu luận thêm hoàn thiên.

Thái Nguyên, ngày 05 tháng 03 năm 2011
Sinh viên thực hiện

3
TÓM TẮT BÀI TIỂU LUẬN CƠ KHÍ
Nội dung chính của đề tài “ Tính toán thiết kế trục chính máy tiện 1K62 theo quan điểm
độ cứng. (có thể ứng dụng các phầm mềm hỗ trợ thiết kế)”
Công việc được chia ra làm phần:
- Phần I: Giới thiệu chung về máy tiện và tìm hiểu chi tiết máy tiện 1K62
-Phần II: Tính toán thiết kế chi tiết,sử dụng phần mền RDM-FLEXION để xác định
mômen và tìm đường kính của các đoạn trục bậc của trục chính.
-Phần III:Kiểm tra độ cứng nhân biểu đồ venesagin và sử dụng phần mềm INVENTER để
kiểm nghiệm lại độ cứng.
-Phần IV:Kết quả thu được (tổng hợp các kết quả , thảo luận và phân tích đưa ra nhận
xét.
-Phần V :Kết luận về đề tài nghiên cứu
Phần “Tính toán thiết kế chi tiết”gồm các công việc sau:
+Tìm hiểu về máy 1K62 để nắm vững thông tin cơ bản về máy về chi tiết cần vẽ , tìm hiểu
đôi nét về các loại máy tiện CNC.
+Từ những thông tin cơ bản của máy ta bắt đầu đi tính toán sơ bộ và thiết kế trục
Phần III: Sử dụng phần mềm AUTODESK INVENTER để hổ trợ cho việc vẽ biểu đồ giúp

rút ngắn thời gian thiết kế giảm khối lượng công việc.
4
Phần I:GIỚI THIỆU
CHƯƠNG I . Khái quát máy tiện ,sơ đồ động học
1.1 Khái quát máy tiện
*Máy tiện là loại máy cắt gọt kim loại phổ biến trong các cơ sở sản xuất cơ khí ,máy tiện
chiếm một tỷ lệ lớn số lượng trong máy công cụ nó chiến tới 35% tổng số máy các loại.
Tiện là một trong những phương pháp gia công phổ biến nhất tao ra hình dạng của
chi tiết gia công bằng các chuyển động quay của trục chính và chuyển động tịnh tiến của
dao.Hai chuyển động trên được gọi chung là chuyển động tạo hình .
Máy tiện ren vít vạn năng 1K62 là loại máy tiện cỡ trung bình được sử dụng rất
rộng rãi .Với khoảng tốc độ rộng (Zn=23) do vậy khả năng công nghệ của máy phù hợp
với nhiều loại dụng cụ cắt cũng như nhiều chủng loại chi tiết gia công khác nhau.


Trong tình hình sản xuất cơ khí nước ta hiện nay còn lạc hậu so với thế giới ,loại hình
sản xuất chủ yếu là loại vừa và nhỏ thì việc sử dụng những máy vạn năng như máy 1K62
là phù hợp với điều kiện thực tế .Ngoài ra khi cần mở rộng khả năng công nghệ của máy
để sử dụng cho gia công những chi tiết đặc chủng thì máy có thể đáp ứng được nhu cầu
khi sử dụng các đồ gá chuyên dùng.
*Đặc điểm kĩ thuật
-đường kính lớn nhất của vật gia công :
φ
max=400 (mm)
-Khoảng cách giữa hai mũi tâm : 1000 (mm)
-Số cấp tốc độ quay: Zn=23{n=12.5~2000(v/p)}
-Giới hạn bước tiến: +Dọc Sd=0,07~4,16
+Ngang Sn=0,035~2,08
-Bước ren cắt được trên máy :
+Hệ anh (vòng ren/1” ) : 24~2

+Hệ mét (mm) : 1~192
+Hệ modul : 0,5~4,8
+Hệ pitch : 96~1
5
-Công suất của động cơ : 10Kw
-Kích thước phủ bì của máy (mm)
+Dài :2812
+Rộng :1166
+Cao :1324
1.2 Sơ đồ động học
Trục một của hộp tốc độ nhận chuyển động quay từ động cơ có công suất
N=10KW,n=1450(v/p)bằng đai truyền với tỉ số truyền

I
đai
=(
d
d
2
1
).0,96=
254
142
.0.96
Với
η
=0.96 là hiệu suất của bộ truyền đai
-Trên trục I của hộp tốc độ lắp các bánh răng lồng không Z=56 và Z=51 để truyền
chuyển động cho các trục tiếp theo .Ngoài ra còn có bánh răng Z=50 và ly hợp ma sát đảo
chiều

M
1
-Trên trục II của khối bánh răng di trượt Z=34 và Z=39 và bộ bánh răn cố định có
Z=29,Z=21,Z=38.Nhờ khối bánh răng di trượt (Z=34,Z=39) mà trục II có 2 tốc độ quay
với tỉ số truyền
39
51
,
34
56
.
-Trên trục III có khối bánh răng di trượt (Z=47,Z=55.Z=38) ăn khớp với bánh răng
trên trục II ,có 3 tỉ số truyền (
55
21
,
47
29
,
38
38
)
-Trên trục IV có 2 tỉ số được truyền từ trục II là
45
45
28
28
và
.
-Trên trục V có 2 tỉ số được truyền từ trục IV là

45
45
28
28
và
,vậy các cặp bánh răng
Z88,Z45,Z22 và Z45 trên trục IV ; cặp Z22,Z45 trên trục III ,cặp Z88,Z45 trên trục V tạo
ra 3 tỉ số truyền (gọi là hộp biến tốc).
1
45
45
.
45
45
1
==
I
;
4
1
88
22
.
45
45
2
==
I
;
16

1
88
22
.
88
22
3
==
I
Trục chính nhận chuyển động quay từ trục V qua bộ truyền đơn
54
27
Z
Z
(khi khối
Z34,Z54 gạt sang phải ),hoặc nhận trực tiếp từ trục III qua tỉ số truyền
43
65
(khối Z43,Z54
gạt trái ) ở đường truyền chậm(qua hộp biến tốc) tớ trục chính ,tốc độ quay của trục chính
sẽ giảm so với trục II .Số tốc độ quay là 2.3.3=18 tốc độ khác nhau.
Ở đường truyền nhanh có 2.3=6 cấp tốc độ khác nhau .Như vậy trục chính có
18+6=24 tốc độ khác nhau .Tuy nhiên ,do có một cấp độ bị trùng nên số cấp tốc độ của
trục chính là 24-1=23 cấp.
6
*** MỘT SỐ HÌNH ẢNH VÀ CÁC LOẠI MÁY CÔNG CỤ HIỆN NAY
**HÌNH ẢNH MÁY TIỆN VẠN NĂNG


Có thể xem thêm một số hình ảnh của máy tiện :Web:

Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học – kĩ thuật đã cho ra đời các lại máy
công cụ hoàn toàn thay thế sức lao động của con người và có năng suất và hiệu quả kinh thế
rất cao.

7
Các máy CNC này có những ưu điểm của điều khiển số so với các máy tiện truyền thống.
Thêm vào đó, máy có thể được thiết kế với hai trục chính và/hoặc hai đầu rơ-vôn-ve để có thể
thực hiện gia công đồng thời 2 dao hoặc sau khi gia công xong một đầu thì mâm cặp của trục
thứ 2 thực hiện việc kẹp chặt chi tiết để gia công tiếp (giống nhưtrở đầu) hoặc có thể gia công
cùng lúc hai chi tiết với 2 chương trình gia công khác nhau. Trên máy còn có hệ thống tự
động cấp và tháo chi tiết. Các sự tích hợp này càng làm cho các trung tâm tiện CNC trở nên
rất linh hoạt. Các trung tâm tiện CNC cũng có thể được trang bị trong hệ thống sản xuất linh
hoạt FMS.
Bảng 1. Một số đặc điểm tiêu biểu của máy tiện CNC
Cỡ Đường
kính lớn
nhất(mm)
Chiều dài
tiện lớn
nhất(mm)
Lỗ trục
chính(mm)
Công suất
động cơ
trục
chính(mm)
Số
trục
Số dao

lớn nhất
Hệ thống
vận
chuyển
phôi
Nhỏ 200 300 30 7 2 8 Cách tay
rô bốt nhỏ
Trung
bình
600 700 90 25 3 12 Cánh tay
robot
Lớn 1.200 10.000 120 50 4 24(2 đầu
rovonve)
Magazine,
robot cỡ
lớn

Cấu hình máy
Các máy tiện CNC có nhiều cỡ khác nhau. Có loại nhỏ để bàn dùng để giảng dạy trong trường
học nhưng cũng có những máy tiện có chiều dài rất lớn dùng trong công nghiệp nặng. Đặc
điểm của máy cũng thay đổi đáng kể theo quy mô của máy. Số lượng trục chính và số đầu rơ-
vôn-ve cũng như cỡ kích thước phủ bì của khu vực gia công được kết hợp để cho các máy
được thiết kế có thể gia công một loại chi tiết, cấp độ chất lượng và năng suất gia công cụ thể.
Trên bảng 1 trình bày một số thông số tiêu biểu của máy tiện CNC. Trên hình 1 là hình dáng
bên ngoài của một máy tiện CNC kiểu để bàn và hình 2 là một máy cỡ lớn.
Kết cấu máy tiện CNC thay đổi đáng kể tùy thuộc vào lực cắt, lượng chạy dao và tốc độ cắt.
Loại máy với kiểu thiết kế có bệ máy phẳng (flat-bed) truyền thống đã được thay thế bởi loại
bẹ máynghiêng (slant-bed) và thẳng đứng (vertical-bed). Các loại này đạt độ cứng vững cao
hơn và cũng cho phép một thể tích lớn phoi cắt đổ xuống bên dưới khu vực gia công tại hệ
thống thu gom phoi.

Số lượng trục trên các máy tiện CNC từ 2-6. Theo quy ước thông thường cho máy tiện CNC
thì:Trục Z: trùng với trục chính và chiều dương của nó hướng ra xa khỏi ụ trục chính
8

Hình 3. Các trục X,Z và C

Hình 1. Trung tâm tiện Meteor (kiểu để bàn) của hãng Denford
9

Hình 2. Máy tiện CNC TUR1550 cỡ lớn của hãng TOOLMEX.
Một số hình ảnh máy tiện CNC khác: www.hiendaihoa.com
Một số video về máy tiện CNC: /> />PHẦN II :TÍNH TOÁN TRỤC CHÍNH MÁY
2.1.Tính toán sơ bộ đường kính các trục liên quan và xác định kích thước chiều dài trục
chính :
2.1.1.Xác định công suất của các trục và đường kính sơ bộ
Công suất của các trục :Tính dựa trên công thức :

NN
ii
=
+1
.(η
đai
.η
ổ
.η
br
)
-Trục I. NI=Nđc. ηđai.ηổ=10.0,96.0,99=9,504(kw)
-Trục II.

II
N
=
I
N
. η
ổ
.η
br
=9,504.0,98.0,99=9,221(kw)

-Trục III.
III
N
=
II
N
.η
ổ
.η
br
=9,211.0,98.0,99=8,946(kw)
-Trục IV.
IV
N
=
III
N
. η
ổ

.η
br
=8,946.0,98.0,99=8,679(kw)
-Trục V.
V
N
=
IV
N
. η
ổ
.η
br
=8,679.098.0,99=8,421(kw)
-Trục VI=
V
N
. η
ổ
.η
br
=8,421.0,98.0,99=8,169(kw)
Trục
VI
N
*=
III
N
.0,98.0,99=8,679(kw)
Trong đó:

η
ổ
:hiệu suất của ổ lăn ,ta có η
ổ
=0,99
η
br
:hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ ,ta có η
br
=0,98
η
đai
:hiệu suất bộ truyền đai,ta có η
đai
=0,96
*Xác định mô mem soắn lớn nhất tại các trục .
Hệ thức liên hệ giữa M và n là :M=9,55.
6
10
n
N
(N.mm) (I)
Từ I ta thấy để xác định M
max
ta phải tính toán nmin
Theo sơ đồ động học ta xác định được nmin của các trục.
10
+Trục I

min

n
=
dc
n
.
254
142
.0.96=1450. .
254
142
.0.96=778,2(v/p)
+TrụcII

min
n
=
dc
n
.
254
142
.0.96.
39
51
= 1017,652(v/p)
+Trục III


min
n

=
dc
n
.
254
142
.0.96.
39
51
.
55
21
=388,56(v/p)
+Trục IV

min
n
=
dc
n
.
254
142
.0.96.
39
51
.
88
22
=97,14(v/p)

+Trục V

min
n
=
dc
n
.
254
142
.0.96.
39
51
.
88
22
.
88
22
=24.285(v/p)
+Trục VI

min
n
=
dc
n
.
254
142

.0.96.
39
51
.
88
22
.
88
22
.
54
27
=12,142(v/p)
Mô men xoắn lớn nhất tái các trục ta có:
-Trục I:
I
M
=9,55.
6
10

n
N
in
I
Im
= 9,55.
6
10
.







2,778
504,9
=116632,23(N.mm)
-Trục II
II
M
=9,55.
6
10
n
N
II
II
min
= 9,55.
6
10
.
).(22,86439
652,1017
211,9
mmN=







-Trục II
III
M
=9,55.
6
10
n
N
III
II
min
= 9,55.
6
10
.






56,388
946,8
=219874,15(N.mm)
-Trục IV
IV

M
=9,55.
6
10
n
N
IV
IV
min
= 9,55.
6
10
.
=






56,388
679,8
853247,375(N.mm)
-Trục V
V
M
=9,55.
6
10
n

N
V
V
min
= 9,55.
6
10
.






285,24
421,8
=3311531,81(N.mm)
-Trục VI
VI
M
=9,55.
6
10
n
N
VI
VI
min
=9,55.
6

10
.






142,12
169.8
=6425131,77(N.mm)
*Xác định sơ bộ đường kính trên các trục.
Đường kính sơ bộ của các trục được xác định theo mô mem xoắn.Từ điều kiện:

11
d
[ ]
3
.2,0
τ
M
≥
(mm)
Trong đó:M là mômen xoắn

[ ]
τ
là ứng suất xoắn cho phép .Với vật liệu là thép C45 thì
[ ]
( )

Mpa3015
÷=
τ
Chọn
[ ]
τ
=20 Mpa
-Trục I
I
d
78.30
20.2,0
23,116632
3
=≥
(mm)
-Trục II
II
d
85,27
20.2,0
22,86439
3
=≥
(mm)
-Trục III
III
d
02,38
20.2,0

15,219874
3
=≥
(mm)
-Trục IV
IV
d
75,59
20.2,0
375,853247
3
=≥
(mm)
-TrụcV
V
d
897,93
20.2,0
81,3311531
3
=≥
(mm)
-Trục VI
VI
d
114,117
20.2,0
77,6423131
3
=≥

(mm)
Vậy ta có đường kính sơ bộ các trục là
I
d
=35(mm)
II
d
=30(mm)
III
d
=40(mm)
IV
d
=60(mm)
V
d
=94(mm)
VI
d
=220(mm)
2.1.2 Xác định chiều dài chính và dựng kết cấu của hộp tốc máy 1K62:
Khoảng cách từ mặt cạnh chi tiết quay tớ thành trong hộp hoặc khoảng giữa các chi tiết
quay.
1
K
=8
÷
15 lấy
1
K

=10(mm)
Khoảng cách từ mặt cạnh ổ tới thành trong hộp
2
K
=5
÷
15 lấy
2
K
=5(mm)
Khoảng cách từ mặt cạnh chi tiết quay tới nắp ổ
3
K
=10
÷
20 lấy
3
K
=20(mm)
Chiều cao của nắp ổ và đầu bu long
n
h
=15
÷
20 lấy
n
h
=20(mm)
Bề rộng các bánh răng truyền động b=20(mm)
Khoảng cách bề rộng an toàn khi trượt f=4(mm)

Khoảng cách giữa mặt đầu khối răng nhiều bậc lấy tối thiểu=10(mm) (khoảng thoát dao thi
chế tao dao bánh răng bậc) Bề rộng các vách đỡ ổ bi bên trong hộp
,lấydmin=30(mm);d2=dmin
12
1
L
= b+b+b+r+b+2f=4b+r+2f=4.20=10+4+4=98(mm)
b
z
39
z
51
z
56
z
34
L
1
r
Hinh 2.1
Hinh 2.2
13
-Xét khối bánh răng di trượt 3 bậc :Hình (2.3)
2
L
=5b+2r+2f+b+b+2f
=7b+2r+4f
=140+20+16=176(mm)
Tương tự xét cac khối bánh răng di trượt 2 bậc
3

L
(hình 2.4)và (hình 2.5)Lưu ý ở khối
z
47
z
55
z
38
z
38
z
21
z
29
Hinh 2.3
r
r
14
Các giá trị xác định tương tự như -
1
L
Bề rộng của bánh răng có dây phanh hãm quàng qua
1
B
=27(mm)
z
45
z
88
b

z
45
z
22
L
3
Hinh 2.4
r
z
22
z
45
z
88
L
4
z
45
r
Hinh 2.5
15
-Bề rộng của vách ổ đỡ của trục IV và V
1
D
=62(mm)
-Bề rộng của phần có rãnh của cặp bánh răng di trượt(phần lắp càng di trượt )hai bậc Z39-
Z34 chọn
2
B
=21(mm)

-Khoảng chiều trục của các cạnh bánh răng trên trục II để ngăn cách 2 khối (Z39-Z34 và
Z29-Z24-Z38)lấy
∆
=5(mm)
-Từ trên ta có khoảng cách sơ bộ giữa các gối của trục chính là:
L=
1
K
+
1
L
+
∆
+
2
L
+
2
B
+
1
K
+
1
D
+
1
K
+
3

L
+
1
B
+b+
1
K
+
1
D
++B+
4
L
+
1
K
=
=10+98+21+5+176_+10+30+10+85+27+20+10+62+10+20+98+10=705(mm)
Chiều dài phần công xôn (đầu trục chính)

cx
L
=
0 3
1
(*)
2
q n
b L h K
+ + +

Trong đó :
q
L
là chiều dài phần quay lắp trên trục chính ở đây để xác định sức bền cho trục vì vậy cần
xác định các điều kiện nặng nề nhất ,tức là trên trục chính có lắp mân cặp và các chi tiết lắp
ghép .
q
L
=115(mm)kích thước mân cặp và kích thước đĩa
Từ(*) ta có :
cx
L
= 80+115+20+20=195(mm)
0
b
là chiều dài ổ chọn theo đường kính sơ bộ của trục VI chọn
0
b
=80(mm)
*Xác định vị trí ăn khớp của các bánh răng
+Vị trí ăn khớp của Z60-Z60 (truyền chuyển động chạy dao)
cd
L
=
1
K
+
1
L
+

∆
+
2
L
+
2
B
+
1
K
=10+98+5+176+10=320(mm)
+Vị trí ăn khớp Z27-Z45
L’=
4
L
+
1
K
+b/2=10+98+10=120(mm)
+Vị trí ăn khớp Z43-Z65
L’=
4
L
+
1
K
+b+
1
K
+

1
D
+
1
K
+b=10+98+20+10+62+10+20=230(mm)
Xác định phương chiều các lực phát sinh từ các bộ truyền
16
Do yêu cầu về độ võng của đầu trục chính phải nhỏ (vì máy vừa là gia công thô ,gia công bán
tinh và gia công tinh ) .Và bài toán về tối ưu không gian thì tao có chác bố trí bánh răng ăn
khớp và các lực tác dụng như hình vẽ .Từ đó ta có sơ đồ hóa trục chính như sau:
z
60
z
64
z
27
z
60
n
F
t2
F
r2
F
t'2
F
r'2
F
r'1

F
r1
F
t'1
F
t1
p
p
y
p
x
17
2.2 Tính toán đường kính trục chính :
2.2.1 .Khái quát về trục chính máy tiện
Điều kiện làm việc của trục chính
Trục chính máy tiện là chi tiết quan trọng trong máy tiện nói riêng và trong máy công cụ nói
chung .Nó có nhiệm vụ truyền mô men xoắn và chuyển động quay cho chi tiết gia công .Vì
vậy yêu cầu đòi hỏi đối với trục chính là rất khe hơn so với những trục truyền động thông
thường khác .Sai sô về hình dánh hình học ,vị trí tương quan và độ chính xác của trục chính
không những ảnh hưởng tới chi tiết gia công mà còn ảnh hưởng tới bản thân khi nó làm việc.
2.2 Tính toán trục chính máy tiện
2.2.1 Xác định các lực tác dụng
Để tính toán bằng phần mền AUTODESK INVENTER ta phải tính các thông số đầu vào
bài toán.Đó chính là các giá trị lực –mô men tác dụng lên trục chính.
Khi gia công kim loại trên máy tiện thì ngoài công xuất để cắt kim loại ra công có 2%-5%
công suất truyền cho cơ cấu chay dao để thực hiện chuyển động tính tiến.Để đảm bảo khả
18
120
HÌNH 2.8
195

705
320
p
x
p
y
Mc
Fr
1
Ft
1
Fr
1
Ft
1
Ft
2
Fr
2
20°
VỊ TRÍ ĂN KHỚP Z65-Z43
15°
195
705
320
p
x
p
y
Mc

Fr1
Ft
1
Fr1
Ft
1
Ft2
Fr2
20°
15°
năng làm việc của trục chính ta tính toán cho điều kiện làm việc thường gặp nhất của trục
chính dựa trên những quan điểm về thiết kế máy công cụ đã có.Tính như vậy sẽ đảm bảo độ
bền cho cơ cấu chạy dao ,độ bền của dao cũng như khả năng sử dụng lâu dài của máy .
Tốc độ n=160(v/p) là cấp tốc độ được sử dụng nhiều nhất dung trong nhóm tiện ren
Đc
Dai
→
III
38
38
→
IIIIV
22
88
→
VVI
VI
M
=9,55.
6

10
.
8,16
160
=487587,2(N.mm)
Tại vị trí ăn khớp Z27-Z54:
+Lực vòng
1t
F
=
w
2
z
M
d
=
2.487587,2
162
=6019,59(N)
trong đó:
Mz
=487587,2(N.mm)

w
d
=m.z=3.54=162(mm)
Lực hướng tâm
1r
F
=

1t
F
.tg
0
20
=6019,59.tg
0
20
=2190,95(N)
Tại vị trí bánh răng Z60
cd
M
=5%.
z
M
=5%.487587,2=24379,36(N.mm)
+Lực vòng
2t
F
=
w
2
z
M
d
=
2.24379,26
150
=325,1(N)

w
d
=m.z=2,5.60=150(mm)
Lực hướng tâm
2r
F
=
2t
F
.tg
0
20
=325,1.tg
0
20
=118,31(N)
Chọn sơ đồ cắt thử với
scth
M
=95%.
z
M
=95%.487587,2=463207,83(N.mm)
Vậy
y
P
=
2
c
M

d
=
2.463207,83
100
=9264,16(N)
P
z
P
y
P
x
S
n
z
P
==
9264,16
3
=3088,05(N)
x
P
==
9264,16
2
=4632,08(N)
Đường kính chi tiết gia công d=100(mm)
1x
F
=
1r

F
.cos
0
20
-
1t
F
.sin
0
20
=2190,95. cos
0
20
-6019,59. sin
0
20
=0(N)
1y
F
=
1t
F
.cos
0
20
+
1r
F
.sin
0

20
=6019,59.cos
0
20
+2190,95. sin
0
20
=6405,91(N)
2x
F
=
2t
F
.cos
0
15
+
2r
F
.sin
0
15
=325,1 cos
0
15
+118,31. sin=344,6(N)
19
2y
F
=

2r
F
.cos-
2t
F
.sin
0
15
=118,31.cos
0
15
-325,1. sin
0
15
=30,14(N)
Công suất truyền tới trục chính :
tc
n
=1450.
142
254
.0,96
65 24 65
. .
43 55 43
=668.508(v/p)
Chọn
tc
n
=800(v/p) nhóm thường được sử dụng nhiều trong tiện trơn máy tiện 1K62

Như vậy momen xoắn trên trục chính trong trường hợp này là:
VI
M
=9,55.
6
10
.
8,169
800
=103605,56(N.mm)
Tại vị trí bánh răng Z43 ăn khớp
+Lực vòng
1
w
2.103605,56
2
800
z
t
M
F
d
= =
=1606,29(N)
trong đó:
z
M
=103605,56(N.mm)

w

d
=m.z=3.43=129(mm)
Lực hướng tâm
1r
F
=
1t
F
.tg
0
20
=1606,29.tg
0
20
=584,64(N)
Tại vị trí bánh răng Z60-Z60
cd
M
=5%.
z
M
=5%.103605,56=5180,28(N.mm)
+Lực vòng
2t
F
=
w
2
cd
M

d
=
2.5180,28
150
=69,07(N)

w
d
=m.z=2,5.60=150(mm)
Lực hướng tâm
2r
F
=
2t
F
.tg
0
20
=69,07.tg
0
20
=25,14(N)
Chọn sơ đồ cắt thử với
zcth
M
=95%.
z
M
=95%.103605,56=98425,28(N.mm)
2

100
c
y
M
P
=
=2.984,2528=1968,51(N)
1968,51
3 3
y
z
P
P = =
=565,17(N)
1968,51
2 2
y
x
P
P = =
=984,25(N)
Tại bánh răng ăn khớp Z43_Z65
1x
F
=
1r
F
.cos
0
20

-
1t
F
.sin
0
20
=584,64. cos
0
20
-1606,29. Sin
0
20
=0(N)
1y
F
=
1t
F
.cos
0
20
+
1r
F
.sin
0
20
=1606,29.cos
0
20

+584,64. sin
0
20
=1709,38(N)
Tại bánh răng Z60-Z60
2x
F
=
2t
F
.cos
0
15
+
2r
F
.sin
0
15
=69,07. cos
0
15
+25,14. sin
0
15
=73,22(N)
2y
F
=
2r

F
.cos-
2t
F
.sin
0
15
=25,14.cos
0
15
-69,07. sin
0
15
=6,41(N)
2.2.2 Xác định đường kính trục bậc trục chính của máy.
Sử dụng phần mền RGD-FlEXION
FLEXION là mô đun tính toán dầm phẳng chịu uốn theo phương pháp phần tử hữa hạn
Cụ thể chương trình cho phép kể đến:
-Tải trọng tập trung.
-Tải Trọng phân bố đều và tuyến tính.
-Tải trọng bản thân của dầm,trục.
-Gối tựa có di chuyển cho trước .
-Gối tựa đàn hồi
*Đặt các điểm lên trục bằng các thông số sau:
FLEXIOM→NEW→NODE chọn 05(5 điểm đặt lực)
+Khi bánh răng Z27 ăn khớp
Điểm Tọa độ x Tọa độ y
20
1 0 0
2 320 0

3 585 0
4 705 0
5 900 0
+Khi bánh răng Z43 ăn khớp
Điểm Tọa độ x Tọa độ y
1 0 0
2 320 0
3 475 0
4 705 0
5 900 0
Nhập các lực và mô men vào theo bảng sau(Nhập theo hệ trục tọa độ phần mền RDM-
FLEXION)
*Khi bánh răng Z27 ăn khớp:
Stt Fx Fy Fz Mx My Mz
1
2 0 30,14 -344,6 -24379,36 0 0
3 0
4 9264,16 -4632,08 -463207,83 0 0
5 -3088,05
*Khi Z43 ăn khớp:
Stt Fx Fy Fz Mx My Mz
1
2 0 6,41 73,22 -5180,28 0 0
3 0 1709,38 0 103605,56 0 0
4
5 -656,17 1968,51 -984,25 -98425,28 0 0
21
-Từ các thuyết bền ta có biểu thức
2 2
0,75.

TD j Z
M M M
= +
trong đó
2 2
j X Y
M M M= +
2 2 2
TD X Y Z
M M M M= + +
các giá trị
, ,
X Y Z
M M M
trong biểu thức của thuyết bền này lần lượt
tương đương với các giá trị
, ,
X Y Z
M M M
trong các kết quả của phần mềm GDM.
a, Xét trong trường hợp ăn khớp tại Z27-Z54
+Tại điểm 1:
1
0
TD
M
=
+Tại điểm 2:
465790( . )
X

M N mm
=
349770( . )
Y
M N mm
=
24379( . )
Z
M N mm
=
⇒
2 2 2
2
465790 349770 0,75.24379
TD
M
= + +
=582876,6(N.mm)
+ Tại điểm 3: :
859510( . )
X
M N mm
=
730740( . )
Y
M N mm
=
463210( . )
Z
M N mm

=
⇒
2 2 2
3
859510 730740 0,75.463210
TD
M
= + +
=1197355,83(N.mm)
+ Tại điểm 4: :
1806500( . )
X
M N mm
=
903260( . )
Y
M N mm
=
463210( . )
Z
M N mm
=
22
⇒
2 2 2
4
1806500 903260 0,75.463210
TD
M
= + +

=2059185,2(N.mm)
+ Tại điểm 5: :
0( . )
X
M N mm
=
0( . )
Y
M N mm
=
463210( . )
Z
M N mm
=
⇒
2 2 2
5
0 0 0,75.463210
TD
M = + +
=401151,63(N.mm)
b,Trường hợp ăn khớp tại Z43-Z65
+Tại điểm 1:
1
0
TD
M
=
+Tại điểm 2:
5340,5( . )

X
M N mm
=
99912( . )
Y
M N mm
=
5180,3( . )
Z
M N mm
=
⇒
2 2 2
2
5340,5 99912 0,75.5180,3
TD
M
= + +
=100155,16(N.mm)
+Tại điểm 3:
6933,8( . )
X
M N mm
=
136960( . )
Y
M N mm
=
98425( . )
Z

M N mm
=
⇒
2 2 2
3
6933,8 136960 0,75.98425
TD
M
= + +
=161467,43(N.mm)
+Tại điểm 4:
383860( . )
X
M N mm
=
191930( . )
Y
M N mm
=
98425( . )
Z
M N mm
=
⇒
2 2 2
4
6933,8 136960 0,75.98425
TD
M
= + +

=437551,4(N.mm)
+Tại điểm 5:
0( . )
X
M N mm
=
0( . )
Y
M N mm
=
98425( . )
Z
M N mm
=
⇒
2 2 2
4
0 0 0,75.98425
TD
M
= + +
=85238,6(N.mm)
Vị trí ăn khớp và các mặt cắt Z27-Z54

( . )
TD
M N mm

Z43-Z65

( . )
TD
M N mm

1 0 0
2 582876,6 100155,16
3 1197355,83 161467,43
4 2059185,2 437551,4
5 401151,63 85238,6
23
Xác định đường kính trục (bước xác định gần đúng trục )vị trí trục chịu trạng thái ứng suất
phức tạp,nên áp dụng thuyết bền thứ 4,Và bằng các biến đổi rút ra
4
( )
0,1.[ ].(1- )
tdj
J
M
D mm
σ β
=
Trong đó
[ ]
σ
là ứng suất cho thép C45 chế tạo trục .Ta chọn
[ ]
σ
=55MPa
0 j
j

D
D
β
=
với
0
47( )
j
D mm=
là đường kính rỗng tại tiết diện j
j
D
chọn theo giá trị sơ bộ =115
⇒
47
0,4
115
β
= ≈
đường kính trục được xác định trong điều
kiện nặng nề nhất (tính theo các tiết diện nguy hiểm)
2
4
582876,6
47,73( )
0,1.(1 0,4 ).55
D mm
≥ =
−
3

4
1197355,83
60,68( )
0,1.(1 0,4 ).55
D mm
≥ =
−
4
4
2059185,2
72,7( )
0,1.(1 0,4 ).55
D mm
≥ =
−
5
4
401151,63
42,4( )
0,1.(1 0,4 ).55
D mm
≥ =
−
Do đây là bước tính toán gần đúng trục ,ngoài kết cấu có xét đến vấn đề tháo,lắp,cố định .định
vị các chi tiết máy và tính công nghệ trong kết cấu …Vậy ta chọn gần đúng đường kính các
bậc trục của trục chính máy.
1
D
=70(mm)
2D

=82(mm)
3
D
=92(mm)
4
D
=100(mm)
24
PHẦN III:
KIỂM TRA ĐỘ CỨNG NHÂN BIỂU ĐỒ VENESAGIN VÀ KIỂM NGHIỆM LẠI
DƯỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM ATODES INVENTER
3.1.KIỂM TRA ĐỘ CỨNG NHÂN BIỂU ĐỒ VENESAGIN
Nếu không đủ độ cứng uốn, trục bị biến dạng uốn lớn sẽ ảnh hưởng đến sự làm việc của trục
và của chi tiết máy lắp trên trục, ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác gia công. Góc xoay của
trục tại chỗ lắp ổ trục quá lớn làm ngõng trục và ổ mòn không đều sinh nhiệt, tiếng ồn….
Ở đây điều kiện để trục đảm bảo cứng uốn là: f ≤ [f]; θ ≤ [θ]
Trong đó: [f]: độ võng cho phép.
[θ]: góc xoay cho phép.
Để xác định độ võng ta sử dụng phương pháp nhân biểu đồ Vê-Rê-sa-Ghin.
3.1.1 Kiểm tra về độ võng:
Tại vị trí ăn khớp Z27-Z54 thì là đường truyền tốc độ chậm do vậy điều kiện làm việc nặng
nề hơn (biểu đồ Mx và My có giá trị lớn hơn) nên ta tính độ võng cho vị trí này.
Đầu trục chính là vị trí quan trọng nhất về độ võng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính
xác gia công cũng như độ chính xác làm việc của trục cũng như các chi tiết nắp trên nó.
Theo phương pháp này ta có hệ cơ bản bằng cách đặt lực P
k
= 1 lên hệ, chuyển vị được xác
định theo biểu thức
(ΣΩ
i

. η
i
)
Trong đó: Ω
i
là diện tích của biểu đồ nội lực.
η
i
tung độ ứng với trọng tâm cảu diện tích Ω
i
và lấy trên biểu đồ M
k
do lực
tập trung đơn vị gây ra.

độ võng theo phương x
độ võng theo phương y
Mômen quán tính trung bình của mặt cắt ngang.
 Tính chuyển vị theo phương y (Hình 2.10)
Ω
1
= .320.465790= 74526400
η
1
= .320. = 59(mm)
Ω
2
=265.465790= 123434350
25