Nghiên cứu, tính toán thiết kế máy cắt chìa khóa

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
……………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………….
Hà Nội, ngày ………tháng………năm 2017

1
KHOA CƠ KHÍ

LỚP CK CLC2 – K8
1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
……………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………….
Hà Nội, ngày ………tháng………năm 2017

2
KHOA CƠ KHÍ

LỚP CK CLC2 – K8
2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ
……………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………….
Hà Nội, ngày ………tháng………năm 2017

3
KHOA CƠ KHÍ

LỚP CK CLC2 – K8
3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

MỤC LỤC
Mục
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn.
Nhận xét của giáo viên phản biện.
Nhận xét của hôi đồng.
Mục lục.
Lời nói đầu.
CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯONG ÁN THIẾT KẾ.
I. Phân tích đặc điểm của sản phẩm.
1. Vật liệu chế tạo.
2. Tính chất cơ lý hoá của vật liệu chế tạo chìa khoá.
II. Tìm hiểu một số chung loại chìa khoá trên thị trường.
III. Các phương pháp gia công chìa khoá.
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY.
I. Chọn động cơ và tính toán tỷ số truyền.
1. Sơ đồ động học.
2. Thông số đầu vào của máy cắt chìa khoá.
3. Xác định chế độ làm việc của máy.

4. Phân tích và tính lực tác dụng.
5. Xác định công suất động cơ và tỷ số truyền.
II. Thiết kế chi tiết, các bộ truyền.
1. Thiết kế bộ truyền trục vít bánh vít số 1
2. Thiết kế bộ truyền trục vít bánh vít số 2.
3. Thiết kế trục động cơ trục 1.
4. Thiết kế trục 2.
5. Thiết kế trục 3.
6. Tính toán ổ lăn.
7. Thiết kế dao cắt răng chìa khoá
CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT ĐIỂN
HÌNH
PHẦN A. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG BÁNH RĂNG

I. Tính năng năng điều kiện làm việc
1. Phân tích yêu cầu kỹ thuật chi tiết bánh răng
2. Các phươg pháp gia công lần cuối các bề mặt quan trọng
3. Phân tích và đánh giá tính công nghệ trong kết cấu
II. Tính và tra lượng dư gia công
1. Tính lượng dư gia công cho mặt trụ ngoài
2. Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi

Trang
1
2
3
4
8
9
9

9
11
11
11
12
12
12
12
13
14
14
18
18
20
23
30
36
40
41
52
52
52
53
54
54
57
58
62
4

KHOA CƠ KHÍ

LỚP CK CLC2 – K8
4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

III. Thiết kế quy trình công nghệ
1. Chọn chuẩn
2. Quy trình công nghệ gia công chi tiết bánh răng
Nguyên công I: Tạo phôi
Nguyên công II: Tiện mặt A,B và khoan dao lỗ Ø12
Nguyên công III: Tiện thô mặt C,D

63
63
68
68
69
77

Nguyên công IV: Tiện tinh mặt A,B
Nguyên công V: Tiện tinh mặt đầu C,D
Nguyên công VI: Tiện thô mặt E, vát mép mặt trụ ngoài
Nguyên công VII: Tiện tinh mặt E
Nguyên công VIII: Khoan lỗ Ø20
Nguyên công IX: Xọc rãnh then

Nguyên công X: Phay lăn răng
Nguyên công XI: Nhiệt luyện
Nguyên công XII: Kiểm tra tổng hợp
IV. Thiết kế đồ gá nguyên công khoan 4 lỗ Ø20
PHẦN B. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT ĐẾ

85
91
96
101
106
112
115
119
121
124

MÁY
I. Chức năng và điều kiện làm việc
II. Quy trình gia công chi tiết đế máy
1. Nguyên công I. Đúc phôi.
2. Nguyen công II. Phay mặt đáy.
3. Nguyên công III. Phay mặt trên.
4. Nguyên công VI. Phay hai mặt bên
5. Nguyên công V. Khoan doa lỗ Ø25,Ø8
6. Nguyên công VI. Khoan ta rô M4x0,7
7. Nguyên công VII. Khoan lỗ Ø8
8. Nguyên công VIII. Khoan ta rô M10, M6, M5
9. Nguyên công IX. Kiểm tra.
KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

130
130
131
131
132
139
141
147
155
159
163
178
180
181

5
KHOA CƠ KHÍ

LỚP CK CLC2 – K8
5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

LỜI NÓI ĐẦU
Qua đợt làm đồ án vừa qua, chúng em thấy được những kiến thức đã được học

ở trường là rất bổ ích cho việc sản xuất thực tế. Kiến thức lý thuyết đã được học
trang bị cho ta cơ sở để đi vào sản suất thực tế được chính xác và thuận tiện. Dựa
trên những yêu cầu thực tiễn về việc đổi mới của ngành cơ khí luận văn đã nghiên
cứu phương pháp gia công răng chìa khóa bằng phương pháp tiện chép hình nhằm
đạt hiệu quả kinh tế cao.
Mặc dù đã có cố gắng nhiều trong việc tính toán, thiết kế nhưng nội dung của
luận văn còn nhiều thiếu sót còn nhiều điểm mới cần được đề xuất và trao đổi,
thảo luận thêm. Chúng em rất mong và trân trọng mọi sự đóng góp phê bình của
các thầy giáo và các bạn đối với đề tài tốt nghiệp.
Chúng em xin trân trọng cảm ơn Khoa Cơ Khí Trường Đại Học Công
Nghiệp Hà Nội, Ban Giám hiệu đã hết sức tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em
trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đề tài này
Chúng em xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo trong hội đồng bảo vệ đồ án tốt
nghiệp đã góp ý, chỉnh sửa và phê duyệt đề cương để luận văn của chúng em được
hoàn thành với nội dung tốt nhất.
Đặc biệt, chúng em xin trân trọng cảm ơn thầy giáo Dương Văn Đức đã tận
tình hướng dẫn chúng em hoàn thành đề tài này.
Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, các cộng tác viên đã giúp đỡ, thảo
luận và đề xuất những giải pháp tốt nhất trong quá trình làm đồ án, nghiên cứu và
thiết kế máy.
6
KHOA CƠ KHÍ

LỚP CK CLC2 – K8
6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, cổ vũ về tinh thần và
vật chất cho chúng em trong suốt quá trình học tập và làm Đồ án tốt nghiệp.
Hà Nội, Ngày tháng 05 năm 2017

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
I.

PHÂN TÍCH ĐẶC TÍNH CỦA SẢN PHẨM
Ngành chế tạo chìa khóa là một ngành có lịch sử hình thành và phát triển rất
lâu đời ở nước ta cũng như ở các nước trên thế giới .Nó ra đời và phát triển song
song với nhu cầu của con người cũng như xã hội , trong việc đảm bảo cất giấu của
cải là thành quả lao động của mỗi con người trong quá sản xuất ,lao dộng ... Từ
những chiếc khóa đơn giản, cồng kềnh thiếu an toàn ngày nay công nghệ chế tạo
khóa và chìa khóa đã có một bước phát triển vượt bậc về mọi mặt chế tạo những
chiếc khóa ngày càng nhỏ gọn, đa dạng về hình dạng, kích thước và đảm bảo an
toàn .Thông qua đó mà nghề sửa khóa và làm chìa mới có cơ hội để phát triển, từ
những phương pháp gia công chìa khóa thủ công năng suất thấp, độ chính xác
không cao dần dần được thay thế bằng máy cắt chuyên dùng có năng suất và độ
chính xác cao hơn rất nhiều lần mà phần lớn dựa trên sự phát triển tiên tiến của
khoa học kỹ thuật mà đăc trưng là ngành công nghệ gia công cơ khí.
1. Vật liệu chế tạo chìa khóa
Để chế tạo ra một phôi chìa khóa cần qua rất nhiều các nguyên công khác nhau
như cắt phôi tấm > cắt biên dạng chìa > chuốt các rãnh > mạ > tạo thành phôi chìa
> cắt răng chìa
Chìa khóa được chế tạo chủ yếu bằng hợp kim của đồng. Sự đa dạng của hợp
kim đồng do sự có mặt của nhiều kim loại và á kim đã cho ta một tổng hợp đa
7

KHOA CƠ KHÍ

LỚP CK CLC2 – K8
7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

dạng về sự phân loại chúng, đồng thau, đồng thiếc, đồng niken, đồng-nikenkẽm, đồng-chì, và hợp kim đồng đặc biệt hiện nay người ta dùng hợp kim đồngCoban để chế tạo vật liệu GMR. Được ứng dụng sớm nhất là đồng thiếc. Thiếc có
các ảnh hưởng tương tự như kẽm lên các tính chất cơ khí của đồng, nó tăng cao độ
bền và độ dẻo. Hợp kim đồng với thiếc đạt được độ bền chống ăn mòn cao và các
tính chất chịu mài mòn tốt. Các tính chất này giúp cho đồng thiếc có ứng dụng
trong công nghiệp hóa chất để chế tạo các dụng cụ đúc, cũng như trong vai trò của
vật liệu chịu mài mòn trong các lĩnh vực khác.
Hợp kim đồng thiếc được gia công khá tốt bằng áp lực và cắt gọt. Độ co ngót
của nó rất nhỏ khi đúc, dưới 1 %, trong khi độ co ngót của đồng thau và gang là
khoảng 1,5 % và thép là trên 2 %. Vì thế, cho dù có xu hướng về phía thiên
tích (sự không đồng nhất khi kết tinh) và độ chảy loãng tương đối không cao, đồng
thiếc vẫn được ứng dụng thành công để nhận được các vật đúc có hình thể phức
tạp, kể cả các đồ đúc nghệ thuật. Hợp kim đồng thiếc được biết đến và sử dụng từ
thời cổ đại. Phần lớn các sản phẩm cổ đại từ đồng điếu chứa 75—90 % đồng và
khoảng 25—10 % thiếc, làm cho bề ngoài của chúng khi mới đúc trông giống
như vàng, nhưng chúng khó nóng chảy hơn. Các sản phẩm đồng thiếc cũng không
đánh mất vai trò trong thế giới ngày nay.
Các dạng đồng thiếc hợp kim hóa được với kẽm, niken và phốt pho. Kẽm có
thể cho vào tới 10 %, với mức độ như thế nó gần như không thay đổi các tính chất
của đồng thiếc, nhưng làm cho đồng thiếc trở nên rẻ tiền hơn. Chì và phốt pho làm
tăng khả năng chịu mài mòn của đồng điếu và khả năng gia công bằng cắt gọt.
Ngày nay do giá thành cao của thiếc nên người ta đã tìm các chất thay thế cho

đồng thiếc. Các loại hợp kim đồng mới này chứa ít thiếc hơn so với đồng thiếc
trước kia đã sử dụng hoặc hoàn toàn không chứa thiếc.
8
KHOA CƠ KHÍ

LỚP CK CLC2 – K8
8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Ngày nay, tồn tại một loạt các loại hợp kim đồng không chứa thiếc, thậm chí
cả kẽm.

Chúng

là hợp

kim

kép hay

nhiều

thành

phần

của

đồng

với nhôm, mangan, sắt, chì, niken, berili, silic v.v. Độ co ngót của các loại hợp kim
này đều cao hơn của đồng thiếc. Tuy nhiên, theo một vài tính chất khác thì hợp
kim mới lại ưu việt hơn đồng thiếc. Đồng nhôm, silic và đặc biệt là đồng berili có
tính chất cơ khí tốt hơn, đồng nhôm tốt hơn theo độ chống ăn mòn, còn đồng
silic tốt hơn về độ chảy loãng. Ngoài ra, độ bền của đồng nhôm và đồng berili có
thể gia tăng bằng gia công nhiệt.
2. Tính chất cơ lý hóa của vật liệu làm chìa khóa
- Gia công tốt bằng phương pháp gia công cắt gọt
- Độ chống mài mòn cao và các tính chất chịu mài mòn tốt
- Độ bền và độ dẻo dai tốt
- Tính dẫn nhiệt và đẫn điện cao
- Độ cứng HB = 100 ÷ 140
II.

Tìm hiểu một số loại chìa khóa có trên thị trường
Ngày nay công nghệ cắt chìa khóa rất phát triển. Trên thị trường cũng xuất hiện

nhiều mẫu mã và hình dáng khác nhau như
1. Chìa khóa dẹt
2. Chìa khóa khoan
III.

Các phương pháp gia công chìa khóa
9

KHOA CƠ KHÍ

LỚP CK CLC2 – K8
9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Để gia công được chìa khóa dẹt với các răng chìa khác nhau ta có các phương
án sau
- Phương án 1. Gia công bằng phương pháp thủ công dùng dũa để dũa các răng
chìa (nguội chế tạo)
• Ưu điểm: Tiết kiệm năng lượng
• Nhược điểm: Mất nhiều thời gian, tốn công sức khi gia công, năng suất
không cao. Đòi hỏi người thợ có tay nghề cao
- Phương án 2. Gia công trên máy cắt chuyên dùng
• Ưu điểm: Gia công đạt năng suất cao, giảm giá thành sản phẩm, mất ít thời
gian gia công. Không cần người thợ có tay nghề cao, gia công chìa khóa 1
cách chính xác
• Nhược điểm: Tốn điện năng khi cắt bằng máy
Từ những phương pháp gia công đã nêu ở trên .Ta nhận thấy rằng phương
pháp gia công bằng máy chép răng bán tự động là phù hợp nhất theo nguyên tắc.
Máy cắt răng chìa khóa là 1 máy phay chép hình thu nhỏ thông qua 1 chìa khóa có
sẵn và được cơ cấu tạo ra các răng theo biên dạng chìa mẫu
Với những lý do trên, chúng em đã chọn đề tài: Nghiên cứu, tính toán thiết kế
máy cắt chìa khóa. Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo gia công chi tiết

10
KHOA CƠ KHÍ

LỚP CK CLC2 – K8
10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY CẮT RĂNG CHÌA KHÓA
I.

CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

1.Sơ đồ động học của máy cắt răng chìa khóa

2.Thông số đầu vào của máy cắt răng chìa khóa
- Chiều dày chìa khóa mà máy gia công được : a = 2 (mm)
- Số vòng quay trục chính là : n = 2760 ( v/ph)
- Số vòng quay trục tang là

:

n tan g = 2,7

(v/ph)

- Thời gian làm việc của máy : T= 5 năm
- Số ca làm việc trong ngày

: C = 2 ca

- Tính chất tải trọng

: ổn định quay 2 chiều

- Bước tiến của bàn máy

: S = 0.05 mm/răng

- Chiều sâu cắt

:

t max = 5

mm

3. Xác định chế độ làm việc tới hạn của máy
11
KHOA CƠ KHÍ

LỚP CK CLC2 – K8
11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Một máy mới trước khi đua vào sản xuất phải quy định rõ ràng chế độ làm việc
của máy. Chế độ làm việc của máy bao gồm chế độ làm việc cắt gọt, chế độ bôi
trơn làm lạnh, an toàn lao động vv...
Khi thiết kế, ta chọn một trong các chế độ cắt gọt được tính theo các công thức
kinh nghiệm. Chế độ cắt gọt thử máy do người thiết kế hoặc nhà sản xuất quy
định theo tưng gam máy, loại máy. Chế độ cắt gọt thử máy dùng để kiểm nghiệm,
nghiệm thu kiểm tra mức độ làm việc ổn định của máy khi chế tạo .Chế độ cắt gọt
thử máy có nhiều loại như thử cắt mạnh, thử cắt nhanh, chế độ cắt gọt tính toán,
chế độ thử về độ chính xác gia công thử chạy không, thử ly hợp...
Trong các chế độ cắt gọt thử máy, chế độ cắt nhanh và chế độ cắt mạnh thường
được sủ dụng để thiết kế tính toán động lực học của máy. Trong một số trường
hợp người ta còn dùng chế độ cắt thử ly hợp để tính toán một số máy
Qua các chế độ cắt gọt giới hạn trên ta nhận thấy:
- Nếu sử dụng chế độ cắt gọt cực đại sẽ dẫn đến toàn bộ các chi tiết máy làm
việc với tải trọng cựu đại, làm tăng kích thước và tải trọng của máy. Thực tiễn
chứng tỏ rằng người công nhân không cho máy làm việc hết tải trọng. Có
nhiều nguyên nhân gây ra sự hạn chế khả năng sủ dụng của máy. Do đó khi
tính toán thiết kế máy mới ta không sử dụng
- Chế độ cắt gọt tính toán hợp lý hơn trong việc tính toán thiết kế. Người ta sử
dụng chế đôn này để tính toán thiết kế máy mới khi không chọn được máy
chuẩn có chế độ thử máy tương tự
- Đối với các quá trình thiết kế máy mới, việc chọn chế độ cắt gọt thử máy
tương tự để tính toán dộng lực học là hợp lý nhất.
Để xác định được tốc độ cắt hợp lý cho máy ta cần phải xét đến các yêu cầu kỹ
thuật khác nhau về điều kiện chế tạo khác nhau của các chi tiết gia công trên máy.
Để xác định giới hạn tốc độ cắt cho máy thiết kế phải dựa vào lý thuyết về cắt gọt
kim loại và lý thuyết về năng suất.
12
KHOA CƠ KHÍ

LỚP CK CLC2 – K8
12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

4. Phân tích và tính lực cắt tác dụng lên khi tiện chép hình
- Lực cắt là thông số quan trọng của quá trình công nghệ, nó ảnh hưởng trực
tiếp đến các thông số đầu vào: vật liệu và hình học của phôi, vật liệu và hình
học của dao, chế độ cắt và môi trường xung quanh vùng cắt... Gía trị của lực
cắt và tỷ lẹ giữa các thành phần của nó được dùng làm chỉ tiêu đánh giá tình
trạng của hệ thống công nghệ. Lực cắt cũng lại là yếu tố ảnh hưởng nhiều
nhất và trực tiếp đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của quá trình công nghệ: độ
chính xác kích thước chất lượng bề mặt gia công, cơ tính bề mặt sau gia
công, độ mòn dao, mức độ tiêu hao năng lượng, tính an toàn của quá trình...
- Do vai trò quan trọng của lực cắt mà trong công nghệ người ta luôn tìm cách
kiểm soát lực cắt bằng các biện pháp trực tiếp hoặc gián tiếp. Trong các mô
hình tối ưu hóa chế độ công nghệ và trong các hệ thống điều khiển thích nghi
luôn luôn có mắt lực cắt hoặc các đại lượng dẫn xuất của nó. Nếu mô hình
điều khiển nào chỉ khống chế một đại lượng đó là lực cắt
5. Xác định công suất động cơ và phân phối tỷ số truyền
a. Chọn công xuất động cơ
Hiện nay việc tính toán chính xác công suất của động cơ điện là một vấn đề
khó khăn, vì khó xác định đúng điều kiện làm việc và hiệu xuất của máy, điều kiện
chế tạo cũng như các nhân tố ảnh hưởng khác
- Khó xác định chính xác được lực cắt và lực chạy dao của quá trình cắt gọt
khác khi gia công trên máy
- Khó xác định được chính xác các tổn thất về ma sát trong các khâu chuyền

động nhất là khi làm việc ở tốc độ cao
- Vì vậy trong thực tế việc xác định công suất động cơ phải dựa vào kinh
nghiệm hoặc so sánh với công suất máy hiện có nên ta có
Công suất cần thiết cho động cơ gồm:

N đc = N c + N 0 + N p

13
KHOA CƠ KHÍ

LỚP CK CLC2 – K8
13


N TT NGHIP

TRNG I HC CễNG NGHIP H NI

Trong ú Nc: l cụng sut ct gt kim loi
No: l cụng sut chy khụng
Np: l cụng sut tiờu hao do hiu sut v do nhng nguyờn nhõn
ngu nhiờn nh hng n s lm vic ca mỏy.
- Cụng thc tớnh cụng sut ng c theo cụng sut ct gt theo :
Nc =

Trong ú

Pz .v
60.102.9,81

Nc l cụng sut ct gt (KW)
Pz l lc ct ti hn (N)
V l vn tc ct ti hn (m/phỳt)

Chi tit cú chiu dy a =2 mm; L=40; hợp kim đồng có HB=120; n= 2760
v/ph; S= 0.05mm/v; t= 5 mm
Có Pz = 467,2(N)
Khi dao quay tròn tốc độ cắt V đợc xác định theo công thức
V =

.d .n
1000

=

3,14.3.2760
= 17,3
1000

(m/ph)

Vậy công suất cắt gọt là:
Nc =

Pz .v
476, 2.17,3
=
= 0.134(kw)
60.102.9,81 60.102.9,81

Công suất chuyển động cho bàn máy theo sách thiết kế máy cắt kim loại
Trang 26 _ Trần Quốc Hùng ta có:
N P = N bm = K .N C

Trong đó

Nc là công suất cắt gọt của máy
K là hiệu suất làm việc của bộ truyền
Nbm Công suất cần cho bàn máy

Chọn K = 0.08 dùng cho máy tiện nhiều dao, nửa tự động
14
KHOA C KH

LP CK CLC2 K8
14


N TT NGHIP

TRNG I HC CễNG NGHIP H NI

Vậy

N P = Nbm = K .N C = 0,134.0.08 = 0,011(kw)
Cụng sut cn thit cho ng c l :
N c = N c + N 0 + N p

= 0,134 + 0 + 0,01 = 0,145 (kw)

Chn cụng sut ng cơ điện ta cần chọn cho hệ thống cần đảm
bảo công suất động cơ

c cct

= 0,145 kw

Theo bảng P1.1 trang 235 "Tính toán thiết kế hệ dẫn động"
tập 1 ta chọn động cơ điện có các thông số nh sau:
Kiểu động cơ: 4AA56A2Y3
Công suất

:

Tốc độ n

Cos

= 0,76

0,18 Kw
:

,

2760 vòng/phút

% = 66

,

Tmax
= 2,2
Tn

,

Tk
= 2,2
Tn

b. Phõn phi t s truyn
Theo s ng ca mỏy c chn ca mỏy thit k ta nhn thy c cu t
ng ca b phn chộp hỡnh c chuyn t ng c thụng qua b hp gim tc
trc vớt bỏnh vớt 2 cp vi u im ca b truyn l cú th truyn c t s truyn
ln vi u = (70



2500 )

Theo ú ta cú th tớnh toỏn v phõn phi t s truyn s b nh sau.
Ta cú s vũng quay trờn trc tang l n = 2.7 vũng /phỳt
itụng =

M

n c
2760
=

= 1022.5
ntan g
2.7
itụng = itv1 itv 2

15
KHOA C KH

LP CK CLC2 K8
15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Trong đó
itv1
itv 2

là tỷ số truyền của bộ truyền trục vít bánh vít 1
là tỷ số truyền của bộ truyền trục vít bánh vít 2

Do là hộp giảm tốc 2 cấp nên ta chọn
itv 2 =

itv1

=32 nên ta có

itông 1022,5
=
= 32
itv1
32

Vậy ta chọn sơ bộ cho tỷ số truyền của hộ là

itv1

=32

,

itv 2

=32

c. Xác định thông số trên các trục
ηi

Công suất trên các trục : Ntrục = Nđc .
Với

ηi

là hiệu suất truyền dẫn tới trục tang lấy theo chi tiết máy có

η ô = 0,99

,

ηtv = 0,75

•C«ng suÊt t¹i trôc ®éng c¬ :
Ν dc

= 0,15(kw)

C«ng suÊt t¹i trôc I (
ΝI

=

ΝI

Ν dc .ηôt .ηtv = 0,15.0,9.0,75

C«ng suÊt t¹i trôc II (
Ν II

=

):

Ν II

= 0,10(kw)

):

Ν I ηôt ηtv

.

. = 0,10.0,9.0,75 = 0.067(kw)

•Sè vßng quay cña c¸c trôc :
Sè vßng quay cña trôc ®éng c¬:

ndc

=
16

KHOA CƠ KHÍ

LỚP CK CLC2 – K8
16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

2760(v/phót)
Sè vßng quay cña trôc I (n II):

nI =

ndc
itv1

=

2760
32

= 86,25

(v/phót)

Sè vßng quay cña trôc II (n III):

n II =

nI 86,25
=
itv 2
32

= 2,7

(v/phót)
•M« men xo¾n t¹i c¸c trôc :
Trôc ®éng c¬:
Μx =

9,55.106.Ν dc 9,55.106.0,15
=

ndc
2760

= 519,02 (N.mm)

Trôc I:
II
x

M =

9,55.106.N II 9,55.106.0,10
=
nII
86.25

= 11072,46(N.mm )

Trôc II:

MxIII =

9,55.106.N III 9,55.106.0,067
=
nIII
2.7

= 236981,48 (N.mm )

•B¶ng thèng kª c¸c sè liÖu tÝnh ®îc nh sau:

Trôc I
Th«ng sè

(trôc

Trôc II

Trôc III

®éng c¬)
Tû

sè

i
Sè

vßng

truyÒn
quay

n(v/p)
C«ng suÊt N(kw)
M« men xo¾n
KHOA CƠ KHÍ
Mx(N.mm)

32
2760

0,15
519,25
17

32
86.2
5
0,1
11072,
46

2.7
0.067
17
236981,4
LỚP CK CLC2 – K8
8


N TT NGHIP

I.

TRNG I HC CễNG NGHIP H NI

THIT K CHI TIT CC B TRUYN
1. Thit k b truyn trc vớt bỏnh vớt s 1
Cỏc s liu ban u Nc = 0,15 kw , n = 2760 v/ph , i = 32 , quay 1 chiu , ti
II
x

trng n nh , mụ men xon trờn trc bỏnh vớt M = 11072,46 (Nmm)
a. Chn vt liu.

- Tớnh s b vn tc trt theo cụng thc 7.1 Sỏch TK H thng dn ng c
khớ T1 ta cú :
vsb = 4,5.10 5.n.3 M xIII

Trong ú n

l s vũng quay trc vớt

Mx l mụ men xon trờn trc bỏnh vớt
Vy

vsb = 4,5.10 5.n.3 M x = 4,5.10 5.86,4.3 236981,48 = 2,4

Với vận tốc trợt

vsb

(m/s)

= 2,4<4 m/s, ta chọn vật liệu làm bánh vít là

đồng thanh nhôm sắt pA 10 - 4, đúc bằng khuôn cát.
Chọn vật liệu làm trục vít là thép 45 tôi bề mặt có độ rắn
ữ

HRC= 45 50. Sau khi nhiệt luyện xong cần đợc mài và đánh

bóng.
b. Tính ứng suất cho phép
Vi bỏnh vớt
18
KHOA C KH

LP CK CLC2 K8
18


N TT NGHIP

TRNG I HC CễNG NGHIP H NI

- ng sut tip xỳc cho phộp
Theo bng 7.1 Sỏch TK H thng dn ng c khớ T [I]/146 với
bánh vít làm bằng vật liệu nh trên đúc trong khuôn cát có
b =600(MPa), ch = 220 (MPa).
Theo bảng 7.2 Sỏch TK H thng dn ng c khớ T [I]/146 với
cặp vật liệu pA 10 - 4 và thép tôi cứng

[

h

]

= 220 (MPa).

Với bộ truyền làm việc 1 chiều [FO] tính theo công thức 7-7

Sỏch TK H thng dn ng c khớ T [I]:
[FO] = 0,25b

+

0,08 ch = 0,25.600 + 0,08.200 = 166 (MPa).

Trong đó [FO] là ứng suất cho phép ứng với 106 chu kỳ
ữ

Vì trục vít làm bằng thép C45 , có độ rắn HRC = 45 50 nên
ta chọn hệ số 0,9 Vậy :
[HO] = 0,9 b = 0,9.600 = 540 (MPa)
N

(T
NFE = 60.

i =1

2i

/ T2 ) 4 ni t i

Với NHE là số chu kỳ thay đổi ứng suất tơng đơng
Trong đó: ni, T2i, số vòng quay trong 1 phút và mô men xoắn
trên bánh vít trong chế độ thứ i ,i = 1,2 ,..N, N số thứ tự chế độ
làm việc, ti số giờ làm việc trong chế độ thứ i, T2i là trị số đợc
dùng để tính toán , T2 là mô men xoắn lớn nhất trong các trị số
Thay số ta có

NHE = 60.

86,25
32
9

Suy ra hệ số tuổi thọ: KFE =

. 10000 = 1,6.10

6

chu kỳ

10 6 / 1,6.106 = 0,94

19
KHOA C KH

LP CK CLC2 K8
19


N TT NGHIP

TRNG I HC CễNG NGHIP H NI

Do đó ta có [F] ứng suất cho phép đợc xác định theo công
thức:

[F] = [ FO]. KFE = 166.0,94 = 156,04 (MPa)
ứng suất cho phép khi quá tải theo công thức 7.14 Sỏch TK H
thng dn ng c khớ T [I]
Với bánh vít bằng đồng thanh thiếc
[H]max = 2.ch = 4.600 = 1200 (MPa);
[F]max = 0,8.ch= 0,8.220 = 480 (MPa);
c. Tính thiết kế
- Xác định khoảng cách trục sơ bộ a: Chọn sơ bộ KH = 1,2 .
Với i = 32 chọn z1 = 1 do đó z2 = z1 .u = 1 .32 = 36 răng
Mô men xoắn trên trục 3 là Mx = 236976 (Nmm)
Chọn hệ số đờng kính trục vít q = 12,5
Vì tải trọng thay đổi không đáng kể do đó chọn hệ số tập
trung tải trọng là
KH = KF = 1.
Theo bảng 11.5 [CTMT1] với vận tốc trợt là v = 2,85 (m/s) ta
chọn cấp chính xác chế tạo là cấp 8 do đó hệ số tải trọng động
KHv = KFv = 1,1
2

170 T3 .K H .K Hv

( z 2 + q )
q
z 2 .[ H ]
3

a =

2

170 236976 .1.1,1
(32 + 12,5)

= 27,07(mm)
12,5
32.220]
3

a =

Mô đun m = 2.a/(z2 + q) = 2.25/44,5 = 1,22 (mm)
20
KHOA C KH

LP CK CLC2 K8
20


N TT NGHIP

TRNG I HC CễNG NGHIP H NI

Lấy theo tiêu chuẩn chọn mô đun m = 1 (mm)
a =

m
1.44,5
( z2 + q ) =
= 22,25(mm)
2

2

Vận tốc trợt vt =

m.n1
1.86,25 2
. z12 + q =
1 + 12,52 = 0,05(m / s )
19100
19100

tính góc vít
tg = z1/q = 1/10 = 0,1 = 6002
Từ bảng 11.3 [CTMTI] /198 với góc vít trên ta chọn đợc hệ số
ma sát
f = 0,026 và góc ma sát = 1030
0,95.

Hiệu suất bộ truyền =

tg ( )
= 0,82
tg

d. Kiểm nghiệm ứng suất uốn

Tính số răng tơng đơng
ztđ = z2/cos3() = 32/ cos3(6002) = 34 răng
Tra bảng 11.6 [CTMT1]/203 ta có hệ số dạng răng YF = 1,6
Đờng kính vòng chia bánh vít:

Đờng kính vòng chia trục vít:

d2 = m.z2 = 1.32 = 32 (mm)
d 1 = m.q = 1. 12,5 = 12,5

(mm)
Đờng kính vòng đỉnh trục vít:

d a1 = d1 + 2.m = 12,5 + 2.1

= 14,5 (mm)
Chiều rộng b2 của bánh vít:

b2 = 0,75.da1= 0,75.14,5 =

10,87 ( mm )
ứng suất uốn trong răng bánh vít

21
KHOA C KH

LP CK CLC2 K8
21


N TT NGHIP

TRNG I HC CễNG NGHIP H NI

1,4.T2 .YF 2 .K F K Fv

F =

b2 .d 2 .mn

= 1,4.236976 .1,6.1.1,1 = 78,43( MPa )
10,87.32.1

< [F]

mn = m cos () = 1 . cos (11018) = 1,0 (mm)
Vậy bộ truyền đảm bảo độ bền uốn
e. Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc

Hệ số

Kt =

T2i .t i

5
3
= 1. + 0,5. = 0,8125
8
8
22 max t i

T

KH = 1 + (z2 /)3(1 Kt)

Chọn theo bảng 7.5 [I]/153 ta có : = 86
KH = 1 + (36/86)3(1-0,8125) = 1,01
Ta có KHv = 1,3 ứng suất tiếp xúc
H =
=

(170 / z 2 ) [( z 2 + q) / a ]3 T3 K H / q

(170 / 32) [(32 + 12,5) / 22,5]3 236976 .1,2 / 12,5 = 482,3

(MPa) < [H]

Vậy bộ truyền đảm bảo độ bền tiếp xúc
f. Các thông số bộ truyền
Khoảng cách trục:

a = 22,5 (mm)

Mô đun:

m = 1 (mm)

Hệ số đờng kính:

q = 12,5

Tỷ số truyền:

u = 32

Số ren trục vít và số răng bánh vít:
Hệ số dịch chỉnh bánh vít:

z1 = 1; z2 = 32
x2 = 0
= 6001

Góc vít:
Chiều dài phần cắt ren của trục vít:

b1 = 35 mm
22

KHOA C KH

LP CK CLC2 K8
22


N TT NGHIP

TRNG I HC CễNG NGHIP H NI

Chiều rộng bánh vít:

b 2 = 0,75.da1 =

0,75.14,5 = 10,87 (mm)
Đờng kính vòng đỉnh bánh vít:

da2 = m(z2 +2+2.x) =

1.(32+2 ) = 34 (mm)
Đờng kính ngoài bánh vít:

d aM2 = da2+1,5.m =

34+1,5.1= 35,5(mm);
Đờng kính chia:

d 1 = 12,5 (mm); d2 =

32(mm)
Đờng kính đỉnh:

d a1= 14,5 (mm); da2 = 34,5

(mm)
Đờng kính đáy:

d f1= 10,1 (mm); df2 = 29,1

(mm)
g. Tính nhiệt truyền động trục vít
Diện tích thoát nhiệt cần thiết của hộp giảm tốc
A=

1000(1 ) P1
[0,7 K t (1 + ) + 0,3Ktq ]. (t d t 0 )

=

t ck /( Pi t i / t ck ) =

8/(5 + 0,5.3) = 1,23

Chọn Kt = 8 W/(m2 0C ) ; = 0,25 ; to = 250 ;Kt q= 29;
A =

1000(1 0,82).2,7
= 0,38(m 2 )
[0,7.8.(1 + 0,25) + 0,3.29].1,23.65

h. Tính lực tác dụng lên bộ truyền

23
KHOA C KH

LP CK CLC2 K8
23


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Ft3 = Fa4 =

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

2.M 2
2.11072,46

=
= 1771,5 ( N )
d2
12,5

2. 236981
  = 14811 ( N )
32
Fr3 = Fr4 =Fa1.tgα / cosγ   = 4299 ( N )
Fa3 = Ft3 = 2.M3 / d3 =

3 . Thiết kế trục động cơ trục I
a. Các thông số đầu vào
Ddao = 60 (mm)
Ft1 =

2.T1
2.519, 25
=
= 82.08 ( N )
d1
12, 5

2. 11072, 46
  = 770 ( N )
32
770.tg ( 20 )
Fr1 = Fa1.tga / cosg  =
= 281, 2 ( N )
cos ( 6 0 01’ )

Fa1 = 2.T2 / d 2 =

b. Tính sơ bộ trục :
Ta sẽ tính sơ bộ đường kính tại các đoạn trục của trục chính và kiểm nghiệm nó
để đảm bảo nó đủ bền cho điều kiện làm việc.
 Chọn vật liệu chế tạo :thép

C 45

tôi cải thiện

Theo bảng 45 với vật liệu thép C45 có

σ b = 600

σ −1 = (0, 4 → 0,5).σ b = (240 → 300)( N / mm 2 )
τ −1 = (0, 2 → 0,3).σ b = (120 → 180)( N / mm2 )

Ứng suất xoắn cho phép:

chọn

chọn

(N/mm2)
σ −1 = 280

τ −1 = 150

(N/mm2)

(N/mm2)

[ τ ] = 10...30MPa

Xác định sơ bộ đường kính trục
Trục nằm động cơ
24
KHOA CƠ KHÍ

LỚP CK CLC2 – K8
24


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

d≥

3

M1
519
=3
= 6, 7
0, 2.[ τ ]
0, 2.10

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

mm

Ta chọn: d = 12 mm
 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực:

Trị số các khoảng cách:
Tra bảng 59 ta có BỔ1=d/1.3 = 12/1.3 = 9,2 (mm) Chọn Bổbi = 9 mm
Khoảng cách từ ổ bi đến điểm gá dao chọn l1 = 35 mm
Chiều dài của động cơ điện lấy l2 = 112 mm
Chiều dài ren trục vít là l3 = 34 mm
Khoảng cách từ ổ bi đến chỗ cắt ren trục vít là l4=25 mm
Khoảng cách từ trục vít đến thanh răng Z10 là l5 =20 mm
Chiều dày của thanh răng Z10 là lbr= 15 mm
Vậy chiều dài của trục là :
Ltr = l1 +12+l3+l4+l5+lbr = 260 mm
- Khoảng cách đoạn CA = l1+Bôbi/2 =35+9/2 =39,5

mm

- Khoảng cách giữa 2 ổ bi là đoạn :AB =l2+ Bôbi = 112+9 = 121 mm
- Khoảng cách đoạn BD là : BD = l4+l3/2 +Bobi/2 = 25 +34/2 +9/2 = 46,5 mm
Các thành phần lực tác dụng được phân tích như hình vẽ
c. Xác định các phản lực liên kết
Trong mặt phẳng Oyz ta có :
Ddao
14,5
− Pz .39,5 − YB .121 + Fr1.167,5 + Fa1.
=0
2
2
60

14,5
467. − 467.39,5 + 281.167,5 + 770.
2
2 = 398 N
YB =
121

∑M

∑F

Y

A

= Px .

= YA + YB − Fr1 − Pz = 0

⇒ YA = Fr1 + Pz − YB = 350 N

25
KHOA CƠ KHÍ

LỚP CK CLC2 – K8
25