Tài liệu Thuyết minh đồ án tốt nghiệp - Máy và Tự Động Hoá pptx

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Máy và Tự Động Hoá









Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Bộ Môn :

Máy và Tự Động Hoá

Trường ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002- Trang
1




PHẦN THỨ NHẤT
THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY
Phần I:

TỔNG HỢP CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC
N
ội dung của phần này là xuất phát từ đối tượng gia công, phương pháp gia
công, dụng cụ gia công để xây dựng trên sơ đồ nguyên tắc làm việc- sơ đồ cấu trúc
động học máy.
Máy tiện ren vít vạn năng là loại máy công cụ được sử dụng rộng rãi để gia công
các bề mặt tròn xoay. Máy này phù hợp với các loại hình sản xuất, vì vậy nó chiếm một
vị trí quan trọng trong ngành cơ khí chế tạo. Ngày nay với sự tiế
n bộ của khoa học kỹ
thuật nó không ngừng được cải tiến để phù hợp với khả năng ngày càng phát triển của
khoa học kỹ thuật. Ngoài việc gia công các bề mặt tròn xoay nó còn gia công được các
bề mặt phức tạp như: mặt định hình, khoan, khoét, doa đạt độ chính xác cao, độ
bóng∇
6
÷∇
7
nếu có cơ cấu đặc biệt thì đạt được∇
7

÷∇
9
Chủ yếu tiện trơn, ren (Quốc tế,
Mođul, Anh, Pít). Cắt được các loại ren một đầu mối, ren trái, phải, ren tiêu chuẩn,
không tiêu chuẩn.
I- Tạo hình bề mặt:







Q
1
T
2




Máy tiện ren vít vạn năng chủ yếu gia công các mặt trụ tròn xoay, mặt ren

2
1


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá
Trường ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002- Trang 2
Các bề mặt này được tạo thành nhờ 2 chuyển động:

- Chuyển động quay tròn của trục chính mang phôi Q
1
.
- Chuyển động tịnh tiến của bàn dao T
2
.
Như vậy chuyển động tạo hìnhφ
v
gồm 2 thành phần φ
v
(Q
1
;T
2
)
1- Có một chuyển động tạo hình Φ
v
.
2-Chuyển động tạo hình thành phần
Thực chất của bề mặt gia công là bề mặt xoắn vít, bề mặt này được tạo thành từ
phương pháp vết- vết.
Đường chuẩn (1) được tạo thành từ phương pháp vết do chuyển động tịnh tiến
của dao T
2
.
Đường sinh (2) được tạo thành do chuyển động quay Q
1
.
II- Chuyển động trong máy

1- Chuyển động tạo hình :

Là chuyển động cần thiết để tạo ra đường sinh công nghệ và dịch chuyển nó theo
đường chuẩn. Số lượng chuyển động tạo hình là:
N
Φ
= N
Φs
+N
Φc
- 1/2N
ΦT.

Với N
Φs
là số thành phần tạo nên đường sinh, ở đây là chuyển động tịnh tiến của dao.
m
q1
t2
t3
1
2
34
5
6
7
8
9
tvm2
m, z

tvm1
iv
is
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá
Trường ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002- Trang 3
N
Φc
là số chuyển động thành phần tạo nên đường chuẩn với máy đó là chuyển động
quay Q
1
của phôi.
N
ΦT
là số chuyển động trùng. N
ΦT
= 0. Vậy N
Φ
=1+1=2 gồm hai thành phần Φ
v
(Q
1
; T
2
). Phân tích chuyển động tạo hình của máy đó là chuyển động xoắn xích bởi các
liên kết động học.
Ta có phương trình điều chỉnh:
- Xích Tốc độ: n
đcơ
. i
12

. i
v
.i
34
.k = n
TC

- Xích tạo hình : 1
vòng TC
. i
45
. i
s
.i
67
.T
mdoc
= t
p

- Xích chạy dao ngang: 1
vòng TC
.i
45
. i
s
. i
67
. i
89

T
mngang
=s
n

2- Chuyển động cắt gọt.

Chuyển động cắt gọt là chuyển động cần thiết để thực hiện và tiếp tục quá trình
cắt gọt, ở máy này chuyển động cất trùng với chuyển động tạo hình. Điều này làm cho
kết cấu máy đơn giản xong hạ thấp năng suất máy.
3- Chuyển động phân độ.

Là chuyển động khi cần cắt các bề mặt không liên tục.
4- Chuyển động phụ.

Là những chuyển động không tham gia vào quá trình cắt gọt.

Phần II
ĐẶC TRƯNG KỸ THUẬT
A- Đặc trưng công nghệ.
Trên máy này gia công được các trục tròn xoay (trong, ngoài), mặt côn, mặt
phẳng, các loại ren (hệ mét, hệ Anh, trong, ngoài, phải, trái, 1đầu mối, 2đầu mối, ren
mặt đầu), đồng thời có thể khoan, khoét, tarô Nếu có thêm các trang bị công nghệ có
thể mở rộng khả năng công nghệ.
- Cấp độ chính xác khi tiện trơn từ 7÷2
- Độ bóng ∇3 ÷ ∇7.
Vật liệu gia công trên máy có thể là gang, thép, hợp kim màu, nhưng phổ biến là
thép chế tạo máy có
σ
p

= 75 kg/mm
2
.
Dao cụ trên máy rất đa dạng như: dao tiện ren, tiện trơn, xén mặt đầu, cắt đứt,
mũi khoan, tarô Vật liệu dao có thể la thép gió hợp kim cứng
B-
Đặc trưng kích thuớc.
- Đường kính lớn nhất của phôi gia công được trên máy
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá
Trường ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002- Trang 4
D
max
=2*H = 400 mm
- Chiều cao tâm máy H = D
max
/ 2 = 200 mm
- Khoảng cách giữa 2 mũi tâm L = (3,5 - 7)H = 5H = 5*200 = 1000 mm
-Đường kính phôi lớn nhất gia công hiệu quả trên máy
D
1 max
= 1,3. H = 260 mm
- Đường kính phôi luồn qua trục chính
d
1max
= (0,15 ÷ 0,2 ) .D
1 max
= 47 mm
- Đường kính phôi gia công lớn nhất
D
1min

= 1/10. D
1 max
= 26
C-
Đặc trưng động học.
1- Xích tốc độ:

Việc tính toán tốc độ cắt lớn nhất và nhỏ nhất của máy bằng cách phối hợp những điều
kiện thuận lợi hay khó khăn với nhau sẽ dẫn tới tăng phạm vị điều chỉnh của máy làm
cho máy có kết cấu phức tạp, do đó việc chọn các trị số tốc độ cắt giới hạn tốt nhất là
dựa vào những s
ố liệu thống kê và sử dụng tốc độ cắt trên máy khác nhau. để xác
địnhtốc độ cắt lớn nhất
Với thép C = 0,7 d
1max
= 240 mm
chiều sâu cắt nhỏ nhất t
min
= (1/2 ÷ 1/2) t
max
. Lấy 1/4 t
max
⇔ t
min
= 1,1 mm
- Tốc độ cắt giới hạn:


)/(150
1000

1600.26.14,3
1000
max.min.
pm
nD
V
Max
==
Π
=


)/(10
1000
5,12.47.14,3
1000
min.max.
min pm
nD
V ==
Π
=

Z là số cấp tốc độ Z=22
Chọn γ theo tiêu chuẩn γ = 1,26
Từ γ = 1,26 Ta có chuỗi số vòng quay



mmt 5,4240.7,0

3
max
==
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá
Trường ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002- Trang 5






n
min
= n
1
= 12,5 vòng/phút
n
2
= 16 vòng/phút
n
3
= 20 vòng/phút
n
4
= 25 vòng/phút
n
5
= 31vòng/phút
n
6

= 40 vòng/phút
n
7
= 50 vòng/phút
n
8
= 63 vòng/phút
n
9
= 80 vòng/phút
n
10
=100 vòng/phút
n
11
=125 vòng/phút
n
12
=160 vòng/phút
n
13
=200 vòng/phút
n
14
=250 vòng/phút
n
15
=315 vòng/phút
n
16

=400 vòng/phút
n
17
=500 vòng/phút
n
18
=630 vòng/phút
n
19
=800 vòng/phút
n
20
=1000vòng/phút
n
21
=1250vòng/phút
n
22
=1600vòng/phút

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá
Trường ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002- Trang 11
2- Xích chạy dao:
Tốc độ chạy dao phụ thuộc vào chiều sâu cắt và chất lượng bề mặt gia công.
- lượng chạy dao lớn nhất S
max
= (1/ 3 ÷ 1/4). t
max

Lấy S

max
=1/4,4 .t
max
=1/1.4 . 4,4 = 1(mm/vòng)
- Lượng chạy dao bé nhất S
max
.( 1/5÷1/10) = S
min
⇔ o,15 (mm / vòng).
Dựa theo mày tiêu chuẩn nên lấy S
d
và S
n
theo T620
Máy gia công được 4 loại ren:
- Ren Quốc tế: t
p
= (0,5÷112) mm
- Ren môđul: m = ( 0,5÷112) mm
-Ren Anh: n = (56÷0,25)vòng/ 1’’
- Ren Pít: Dp = 56÷0,25
D-
Đặc trưng động lực học
- Chiều sâu cắt lớn nhất t
max
= 4 mm
lượng chạy dao tính toán S* = 0,4 t
max
÷ 0,3 mm = 1,5 ÷ 0,3 mm
Tốc độ cắt tính toán

Tra bảng (5÷12) Tài liệu[II]. Với vật liệu là thép, dao là P18. Với S ≥ 0,25 mm/ vòng.
Ta có: Cv = 50,2 ; Xv = 0,25 ; Yv = 0,66 ; m= 0,125 ; Kv = 1,09
- t là chiều sâu cắt = 4mm
-S là lượng chạy dao= 1,5mm
- T là tuổi bền = 60 phút

50,2
V = . 1,09 = 29,43 (mm/vòng)
4
0,25
. 60
0,125
. 1,46
0,66

Lực cắt Px = Cpx.t
xpx
. S
ypx

Py = Cpy .t
xpy
. S
ypy

Pz = Cpz .t
xppz
.S
ypz

Theo bảng[ II-1 Tài liệu[I]] ta có :
Cpx = 650 ; Cpy = 1250 ; Cpz = 2000 ; x
px
= 1,12 ; x
py
= 0,9 ; x
pz
= 1
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá
Trường ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002- Trang 12
y
px
= 0,65 ; y
py
= 0,75 ; y
pz
=0,75
Lấy chiều sâu cắt theo chế độ thử máy t = 6 (mm) ; S = 1,4 (mm/vòng).
Py = 1250 . 6
0,9
. 1,4
0,75
= 928 kg
Px = 650 .6
1,2
. 1,4
0,65
= 455,3 kg
Py = 2000 . 6
1,0

. 1,4
0,75
= 15.444,5 kg
Từ đó ta tính được công suất cắt Nc = Pz .V/ (60.1000)
(II-Tài liệu[I])
Nc = 1.544,5/(60.1000) = 5,926 KW
Chọn động cơ:
Công suất động cơ N
đ/c
= Nc/η
Với máy chuyển động quay tròn lấy η = 0,85 ta có:N
đ/c
=5,926/0,85 =8,15 KW
Lấy N
đc
= 10 KW
Chọn N
đ/c
= 10KW ⇒ n =1450 vòng/ phút

Phần III
ĐỘNG HỌC
A- Hộp tốc độ
:
I- Lựa chọn phương án bố trí.
Khi chọn kiểu truyền dẫn căn cứ vào phạm vi điều chỉnh, công thức truyền, trị số
trượt- điều khiển thuận tiện, thay đổi nhanh, tính công nghệ tốt.
Với máy tiện, chuyển động chính là chuyển động quay tròn có công suất nhỏ
hơn100 KW nên dùng truyền dẫn cơ khí điều chỉnh tốc độ gồm một động cơ điện xoay
chiều và mộ

t hộp tốc độ bánh răng. Kiểu truyền dẫn này đảm bảo truyền dẫn chính xác,
chắc chắn, cứng vững, thay đổi tốc độ đơn giản,điều khiển thuận tiện xong có nhược
điểm là phải dừng máy mới thay đổi tốc độ được.
Yêu cầu của hộp tốc độ là: nhỏ, gọn, làm việc êm, chính xác, điều khiển an toàn,
tính công nghệ cao, đảm bả
o tốc độ trục chính,số cấp tốc độ Z và phạm vi điều chỉnh
chính xác.
Hộp tốc độ phải kín, khi gia công các chi tiết khác nhau tốc độ và lực cắt phải
phù hợp ( Pc . Vc = const) có nghĩa là Nc = const. khi thay đổi n
TC
; vỏ hộp ,trục
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá
Trường ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002- Trang 13
chính,các trục, ở phải cứng vững. Bố trí các chi tiết truyền tải sang trục chính phải hợp
lý. chọn phương án bố trí hộp tốc độ và hộp trục chính có chung ưu điểm là: ít chi tiết
vỏ hộp,
kết cấu nhỏ gọn , tập chung tay gạt điều khiển - hạ giá thành. Nhưng có nhược điểm là
: Rung động hộp sẽ truyền sang trục chính, trục chính bị nung nóng do ma sát ở h
ộp tốc
độ , khó làm việc êm ở tốc độ cao, khó dùng truyền động đai cho trục chính.
lựa chọn bộ truyền cuối cùng của trục chính .
Bộ truyền cuối cùng của trục chính ảnh hưởng mạnh tới độ chính xác gia công và
điều hoà chuyển động, ảnh hưởngđến độ bóng bề mặt gia công . chọn bộ truyền bánh
răng để trục chính quay êm cần đảm bảo tốc độ vòng quay c
ủa bánh răng không được
quá lớn, đường kính bánh răng lắp trên trục chính không được quá bé so với đường
kính phôi lớn nhất.
II. CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU.
1- Chọn kết cấu
.

Chọn kết cấu đơn giản hay phức tạp căn cứ vào phạm vi điều chỉnh , công dụng
của máy, kết cấu đơn giản sử dụng khi phạm vi điều chỉnh yêu cầu bé hơn trị số tới hạn
. Ta có : Rn
*
= [ Ri]
2
/ ϕ = 8
2
/ϕ = 50
Rn = n
max
/ n
min
= 1600/ 12,5 = 128
Rn > Rn
*
cho nên ta dùng kết cấu phức tạp có 1 kết cấu phụ là đủ .
z = z
o
( 1 + z
1
)
ưu điểm của kết cáu này là mở rộng phạm vi điều chỉnh, rút ngắn xích truyền dẫn các
tốc độ cao, dẫn đến giảm tổn thất ma sát , nâng cao hiệu suất máy giảm quán tính quay.
2- Chọn phương án kết cấu
.
Phươngán kết cấu được biểu diễn qua công thức kết cấu z = n
m
k=1
. P

k
- P
k
là tỷ số truyền trong nhóm thứ k.
- K là trật tự kết cấu của nhóm theo xích.
- m là số nhóm truyền trong máy.
Do Z = 22 cấp tốc độ ta chọn Z= 24 sau đó phân ra:
Z = 2.3.2.2= 2.2.3.2=2.2.2.3
Ta chọn phương án sau
Do đó Z =P
m
hay m= lgZ/lgP
Mà Sp = m.p
Do đó chọn p = 2 hoặc p = 3.
Số lượng nhóm truyền tối thiểu trong phương án m = m
min
Dựa vào chuỗi số vòng quay n
min
= n
1
và n
đ/c
để đảm bảo sao cho tỷ số truyền
trong mỗi nhóm i > 1/4lúc đó tỷ số truyền giới hạn của hộp là:
Trong đó :
-i
mingh
là tỷ số truyền nhỏ nhất của hộp tốc độ
- x là số lượng nhóm truyền tối thiểu là m = 4
từ đó nên so sánh 4 phương án đầu ( 4 phương án tối ưu )

Z = 24 = 2.2.2 3 = 2.2.3.2 = 2.3.2.2= 3.2.2.2.
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá
Trường ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002- Trang 14
Để trọnglượng truyền dẫn bé nhất ta đã biết rằng momen xoắn tăng dần khi số
vòng quay giảm.
Mx = K.N/n và làm tăng kích thứơc truyền dẫn cho nên để nhận được số bộ truyền nhẹ
nhiều hơn số bộ truyền nặng và giảm trọng lượng truyền dẫn cần lấy P
k
giảm dần về
phía trục chính tức là : Z =

π
m
P
k
thì p
1
>

p
2
> p
m
gần trục chính nên lấy p = 1
hoặc 2.
với i là số nhóm truyền động. từ đó 4 phương án trên đều cần tối thiểu 5 trục .
3. Chọn phương án động học
.
Phương án động học là phương án về trật tự thay đổi các bộ truyền trong các
nhóm để nhận được dãy các tốc độ đã cho phương án tối ưu là P

1
> p
2
> p
3
.> > P
m

khi x
1
< x
2
< x
3
.< < x
m
.
Ưu điểm số vòng quay bé nhất như nhau. Trục trung gian có số vòng quay bé
nên giảm yêu cầu về độ chính xác, giảm tải trọng, giảm rung động , giảm mòn và tổn
thất ma sát. Phạm vi điều chỉnh của nhóm khuyếch đại sau cũng không vượt quá phạm
vi cho phép: R
m
= ϕ
im

pm-1
≤ { Ri} = 8
Do đó lượng mở lớn nhất của 2 tia biên :

lg { Ri }

X
max
= X
m
( p -1 ) =
lgφ

Với [ Ri ] = 8 ; ϕ = 1,26 thì x
max
= 9.
Căn cứ vào chỉ tiêu trên ta lựa chọn phương án động học tối ưu. một phương án
kết cấu có n! phương án động học với Z = 24 ta có n! = 1.2.3.4 = 24 phương án động
học.
Ta phân tích để chọn 1 phương án tốt nhất trong 24 phương án :
- Lập lưới kết cấu để so sánh .
- Dùng các bảng sau đây để so sánh loại trừ các phương án không đạt yêu cầu
với
ϕ = 1,26.
Để đơn giản ta không vẽ h
ết 24 lưới kết cấu của 24 phương án thứ tự. Ta lập
bảng và và vẽ lưới kết cấu của nhóm các phương án động học.
Như vậy ta nhận thấy rằng ở tất cả 24 phương án thứ tự đều có ϕ
xmax
> 8 do đó
đều không đạt yêu cầu. Do vậy phải chọn 1 phương án thích hợp để ϕ
xmax
≤ 8.
Khi lượng mở ϕ
xmax
> 8 ta sửa lại là: Tạo hiện tượng trùng tốc độ - Thêm trục

trung gian và tách ra hai đường truyền. để thu hẹp lượng mở ta tách hai đường truyền ta
vẽ 1 lưới kết cấu.



Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá
Trường ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002- Trang 15
Sơ Đồ Lưới Cấu Trúc

ĐƯỜNG TRUYỀN CHẬM











ĐƯỜNG TRUYỀN NHANH



Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá
Trường ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002- Trang 16
Do Zn = 22 nên ta làm trùng tốc độ ở đường truyền nhanh . Tức là giảm đăc tính
của nhóm từ X6 xuống X4. Vậy Z1 = 2
1

I
.3
2
II
.2
4
III


















BẢNG 1

PAKC 2 3 2 2 2 3 2 2 2 3 2 2
PATT I II III IV II I III IV III IV II I
Đặc tính nhóm

x
1 2 6 12 3 1 6 12 4 8 2 1

Lưới
Kết
cấu
nhóm


Lượng mở cực
đại xmax
12 12 16
ϕ
xmax
ϕ
12
= 1,26
12
=16
16
ϕ
12
= 1,26
16
= 44,32
Kết quả Kđ Kđ Kđ

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá
Trường ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002- Trang 17
BẢNG 2.

PAKC 2 3 2 2 2 3 2 2 2 3 2 2
PATT II IV III I II III IV I II IV I II
Đặc tính nhóm x 2 8 4 1 2 4 12 1 2 4 1 12

Lưới
kết
cấu
nhóm


Lượng mở cực
đại xmax
16 12 12
ϕ
xmax
ϕ
16
= 1,26
16
= 44,32
ϕ
12
= 16
16
Kết quả kđ Kđ Kđ
BẢNG3

PAKC 2 3 2 2 2 3 2 2 2 3 2 2
PATT II I IV III IV III II I III II IV I
Đặc tính nhóm x 3 1 12 6 6 2 1 12 6 2 12 1

Lưới
Kết
cấu nhóm


Lượng mở cực
đại xmax
12 12 12
ϕ
xmax
ϕ
12
= 16
ϕ
12
= 16 ϕ
12
= 16
Kết quả Kđ Kđ Kđ




BẢNG4

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá
Trường ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002- Trang 18
PAKC 2 3 2 2 2 3 2 2 2 3 2 2
PATT III IV I II III I II IV III I IV II
Đặc tính
nhóm x
4 8 1 2 6 1 3 12 6 1 12 3

Lưới
Kết
cấu
nhóm


Lượng mở
cực đại
xmax
16 12 12
ϕ
xmax
ϕ
16
= 44,32
ϕ
12
= 16
16
Kết quả
Kđ

Kđ Kđ


BẢNG5

PAKC 2 3 2 2 3 2 2 2 3 2 2
PATT IV I II III III II III IV IV I III II
Đặc tính nhóm x 12 1 3 6 12 2 1 6 12 1 6 3

Lưới
kết
cấu nhóm


Lượng mở cực
đại xmax
12 12 12
ϕ
xmax
ϕ
12
= 16
16 16
Kết quả Kđ Kđ Kđ


BẢNG 6
PAKC 2 3 2 2 2 3 2 2 3 2 2
PATT
IV

II III I IV III I II III IV II I
Đặc tính nhóm x 12 2 6 1 12 4 1 2 12 4 2 1
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá
Trường ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002- Trang 19

Lưới
kết
cấu
nhóm


Lượng mở cực
đại x
max

12 12 12
ϕ
xmax
ϕ
12
= 16
16 16
Kết quả Kđ Kđ
Kđ


BẢNG7
PAKC 2 3 2 2 2 3 2 2 2 3 2 2
PATT I III II IV I IV III II I III IV II
Đặc tính nhóm x 1 4 2 12 1 8 4 2 1 4 12 2

Lưới
kết
cấu
nhóm


Lượng mở cực
đại xmax
12 16 12
ϕ
xmax
ϕ
12
= 16
ϕ
16
= 44,32
16
Kết quả Kđ Kđ Kđ



BẢNG8


PAKC 2 3 2 2 2 3 2 2 2 3 2 2
PATT I II IV III I IV II III II III I IV
Đặc tính nhóm x 1 2 12 6 1 8 2 4 2 4 1 12
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá

Trường ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002- Trang 20

Lưới
Kết
cấu nhóm


Lượng mở cực
đại xmax
12 16 12
ϕ
xmax
ϕ
12
= 16
ϕ
16
= 44,32
16
Kết quả Kđ Kđ Kđ



Ta có phương án kết cấu: Z
1
= 2.3.2.1.1
Z
2
= 2.3.2 số tốc độ đủ là Z
x

= Z
1
+ Z
2
= 24 + 6 = 30.
Phương án thứ tự của Z
1
: Z
1

đủ
= 21 . 3
2
. 2
6
. 1.1
có ϕ
12
= 1,26
12
= 16 > 81
Ta tạo ra hiện tượng trùng tốc độ như sau : Z
1 thu
, Z
1 thu hẹp
= 2
1
. 3
2
. 2

6
. 2
12
.
Số tốc độ trùng Zx = 12 - 6 =6 được bù lại bằng đường thứ 2. Phương án thứ tự của
đường truyền thứ 2 là : Z
2
= 2
1
. 3
2.
.2
6

Với phương án đã chọn ở trên sẽ đảm bảo các kết cấu máy biến đổi nhịp nhàng,
cân đối , kết cấu nhỏ gọn , số bánh răng chịu công suất lớn (mô men xoắn lớn).(2 bánh )
4- Đồ thị vòng quay
.
a- Chọn tỷ số truyền
:
Dựa trên nguyên tắc chọn tỷ số truyền sao cho kết cấu hộp chặt chẽ, thay đổi tốc
độ đơn giản, tính bánh răng dễ dàng đảm bảo V
b / răng
< 12 m/s.
Giới hạn tỷ số truyền 2 ≥ iv 1/4; 2,8≥ is ≥ 1/5 Để giảm tốc độ có thể lấy
i
v
= 2 - 2,5.
Nguyên tắc chọn tỷ số truyền:
Chọn i ≈1 vì cơ cấu làm việc đồng đều, tiết kiệm nguyên vật liệu , kích thước

nhỏ gọn nhưng không sát với thực tế. Hộp tốc độ thường giảm tốc độ nên chọn i ≈ 1 ,
nhưng xích truyền động dài, kích thước thước hộp sẽ lớn nên nguyên tắc này chỉ được
áp dụng cho những nhóm tỷ số truyề
n ở các trục trung gian đầu tiên. Theo nguyên tắc
này số vòng quay n
o
nên đặt ở giữa số vòng quay n
max
và n
min
của trục chính ( trục cuối
cùng )
Khi giảm tốc độ qua nhiều trục trung gian trong điều kiện cho phép nên chọn i
giảm hay tăng từ từ, chọn i sao cho tốc độ các trục trung gian càng lớn càng tốt .
Mô men xoắn Mx tỷ lệ nghịch với số vòng quay khi n càng cao thì Mx càng nhỏ
do đó kích thước trục bánh răng nhỏ. Phối hợp cả 2 nguyên tắc trên nên số vòng quay
chọn sao cho tỷ số truyền i = 1,06
E
( E là các số nguyên, dương)
Nhưng i phải nằm trong giới hạn cho phép :
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá
Trường ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002- Trang 21
2 ≥ i ≥ 1/4.
Từ đây suy ra giới hạn lượng mở của i trong hộp
i
max
2
ϕ
x max
= = =8

i
min
1/4
Tính lượng mở giới hạn X
max
trong từng nhóm truyền theo công thức :
ϕ
xmax
= ϕ
x
( P- 1)
- x là lượng mở giữa 2 tia lân cận .
- P là tỷ số truyền trong nhóm.
Kết quả tính toán phải thoả mãn x ( P -1) ≤ 0
Chọn phương pháp xác định tỷ số truyền theo phương pháp đồ giải. Tỷ số truyền
được biểu diễn dưới dạng : i = ϕ
-E

Với E là là số khoảng lg j mà tia truyền cắt qua.
Ta có n
II
=

n
19.
i
min hộp
= n
1
/n

19
= ϕ
- 18.
Ta có :
i
1
=ϕ
1
= 1,26 i
2
=ϕ
2
=1,588
i
3
=ϕ
-4


i
4
=ϕ
-2

i
5
=ϕ
0
= 1 i
6

=ϕ
-6
= 0,25
i
7
=ϕ
0
= 1 i
8
=ϕ
-6
= 0,25
i
9
=ϕ
-3
= 0,5

i
10
=ϕ
-3

i
11

= ϕ


Từ đó ta vẽ được đồ thị vòng quay.

ĐỒ THỊ VÒNG QUAY





n
0
1600v
/p
1250
1000
800
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá
Trường ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002- Trang 22

III
- Tính toán động học bánh răng.
1- Trường hợp mô đul của các bánh răng trong nhóm truyền như nhau
Ta phải tính số năng Z
1
, Z
1
’, Z
2
, Z
2
’ Z

n
, Z
n
’.
Vì máy thiết kế mới chưa biết khoảng cách trục A nên ta lý luận như sau:Ta có:
Với ∑Z là tổng số răng của các cặp bánh răng ăn khớp giữa trục I và II
∑Z=Z
x
+Z
x
’.
Các tỷ số truyền trên đồ thị vòng quay ta phân tích thành
630
500
400
315
250
200
160
125

100
80
63
50
40
30
,
5
25

20
16
12,5
I II III IV V VI
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá
Trường ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002- Trang 23
Với f
x
và g
x
là các số nguyên không chứa thừa số chung. Ta sẽ có hệ phương
trình.
Hai phương trình có 3 ẩn ta coi đã biết 1 ẩn nào đó, ở đây coi là biết ∑Z . Giải
hệ (1) ta có.∑Z và.∑Z (2)
Yêu cầu số năng Z
x
, Z
x
’ phải là số nguyên nên theo (2) thì f
x
.∑Zvà g
x
.∑Z phải
chia đúng cho f
x
+g
x
.
Nhưng vì f
x

và g
x
là 2 số nguyên không có thừa số chung nên ∑Z phải chia
đúng cho f
x
+g
x
nghĩa là: ∑Z = E
1
(f
1
+g
1
) = E
2
(f
2
+g
2
) = E
x
(f
x
+g
x
) = E
n
(f
n
+g

n
).
E
1
;E
2
; E
x
; E
n
là các số nguyên. Gọi K là bội số chung nhỏ nhất của mọi tổng
f
x
+g
x
thì ∑Z =KE (3) E là số nguyên.
Trị số E tính ra thường lẻ mà E≥E
min
nào đó để Z
x
≥Z
min
và Z
x
’ ≥Z
min
(Z
min
là số
răng tối thiểu với hộp tốc độ Z

min
= 17 răng).
E
min
được xác định suy ra từ bất đẳng thức : (4)
EK ≥ Z
min
⇔ E
min chủ đ
=
Với bánh răng nhỏ nhất là bánh chủ động và:
EK ≥ Z
min
=> E
min bị
=
Với bánh nhỏ nhất là bánh bị động.
Trị số E
min
tính ra thường là số lẻ muốn xác định Z
min
ta chọn công thức E
min
, ta
thấy rằng Z
min
sẽ nằm ở một trong hai tia ngoài cùng của nhóm truyền tia nào nghiêng
nhiều nhất. Tia nghiêng phải dùng công thức E
min bị
. Tia nghiêng trái dùng công thức

E
min chủ
.
2- Trường hợp mô đun của bánh răng trong nhóm truyền khác nhau
.
Để tiết kiệm nguyên vật liệu, kết cấu nhỏ gọn ta dùng nhiều loại mô đun khác
nhau.
Trường hợp dùng 3 mô đun khác nhau ít dùng nên ở đây ta chỉ tính với trường
hợp dùng 2 mô đun khác nhau. Giả sử trong một nhóm truyền bánh răng (răng thẳng)
dùng 2 loại mô đun m
1
và m
2
thì điều kiện làm việc là:
2A=m
1
.(Z
i
+Z
i
’)= ∑Z
1
.m
1

2A=m
2
.(Z
j
+Z

j
’)= ∑Z
2
.m
2
(5)
Ở đây A là khoảng cách trục, ∑Z
1
và ∑Z
1
là tổng số răng của cặp bánh răng có
môđul m
1
và m
2
; ∑Z
1
=Ke
1
; ∑Z
2
=Ke
2

Trong đó e
1;
e
2
; K là các số nguyên
3- Tính số răng của nhóm truyền thứ nhất.

Ta có i
1
=ϕ
1
=1,26
1
=1,26
i
2
=ϕ
2
=1,26
2
=1,58
Cách tính số răng:
i
1
=1,26
f
1
=17; g
1
=13 => f
1
+g
1
=30=2.3.5
i
2

=1,58 => f
2
=28.
g
2
=17 <=> f
2
+g
2
= 45 = 3
2
.5
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá
Trường ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002- Trang 24
Bội số chung nhỏ nhất của (f
x
+g
x
) là 3
2
.2.5 ⇔ K=2.3
2
.5.
Ta tính được E
min
là E
min
nằm ở tỷ số truyền i
1
, i

2
vì i
2
tăng tốc nhiều hơn i
1
nên
theo công thức (4) chọn E=1.
Ta có tổng số răng Z=K.E =1×90 =90. Tổng số răng ∑Z<(100÷120) răng do đó
Z
1
=51
Z
1
’=39
Z
2
= 56
Z
2
’=34
4- Tính số răng của nhóm truyền thứ hai
:
i
5
=ϕ
0
=1.
Ta có f
3
=21.g

3
=55
⇔f
3
+g
3
=76=2.2.19
f
4
=29; g
4
=47
⇔ f
3
+g
3
=76=2.2.19
f
5
=1; g
5
=1 ⇔ f
5
+g
5
=2
K= 2.2.19 =76.
Chọn E
min
=1

Tổng số răng ∑Z=E.K=1.76=76
Do đó ta có: Z
3
=21
Z
3
’=55
Z
4
=29
Z
4
’=47
Z
5
=Z
5
’=38
5- Tính số răng cho nhóm truyền III

i
7
=ϕ
0
=1,26
0
=1
Qua đồ thị vòng quay ta thấy ở nhóm truyền này 1 tốc độ thấp thấp và 1 tốc độ
cao, do đó sự truyền lực sẽ khác nhau, đối với tốc thấp M
x

sẽ lớn hơn do đó sẽ ảnh
hưởng truyền lực lớn hơn, để giảm truyền lực này và tiết kiệm vật liệu máy đỡ cồng
kềnh ta chọn 2 cặp này từ công thức:
∑Z
6
=Ke
7
; ∑Z
7
=Ke
6
; Ta có ∑Z
7
=5K; ∑Z
6
=6K phân tích i
6
Ta lấy trong
các trị số đó.
Ta chọn sao cho ∑Z=(110÷120) răng ta được Z
6
=15; Z
6
’=60; ∑Z
6
=75.
∑Z
7
=Ke
6

=18,3.5=91,5 lấy tròn ∑Z
7
=90 => Z
7
=45; Z
7
’=45.
6- Tính số răng nhóm truyền IV

Tương tự nhóm truyền III. Ta có i
9
=1
Ta tính được Z
8
=18;

Z
8
’ =72; Z
9
=30; Z
9
’=60;
Do tính toán gần đúng nên bánh răng phải dịch chỉnh để sai số trong phạm vi
cho phép.
7- Tính số răng của nhóm truyền V.

⇔ f
10
=1; g

10
=2
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá
Trường ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002- Trang 25
⇔ f
10
+g
10
=3
Tia nghiêng trái giảm tốc nên E
min chủ động
=17
Để tăng ∑Z
10
để đảm bảo truyền được mô men xoắn lớn và đảm bảo bánh răng
Z
10
’ lắp được trên trục chính ta chọn Z
10
=30 ⇔ Z
10
’=2. Z
10
=60
i
11
=ϕ
2
=1,58 Có f
11

=65;
g
11
=43. f
11
+g
11
=108 . Theo tiêu chuẩn chọn Z
11
=60 và Z
11
’ =48.
b) Kiểm tra sai số vòng quay

Nếu tỷ số truyền của hộp là i
v
thì ta có tốc độ trục chính là n
tc
=n
dc
.i
v

Trong quá trình tính toán do sai số của tỷ số truyền (vì khi chọn số răng có sai
số) nên số vòng quay n
tc
có sai số so với chuỗi số vòng quay sao cho sai số
Δn ≤ [Δn]
Δn = 10 (ϕ-1)% = 2,6%
Sai số vòng qua trục chính phải thỏa mãn điều kiện:

Trong đó n
tc
là số vòng quay tiêu chuẩn
Δn và [Δn] là sai số vòng quay thực tế và cho phép.


Bảng so sánh

TT[n
]
Phương trình xích động
n
tt
(v/p) n
tc
(v/p) d
n

%
Đồ thị
sai số
n1
1460*0,98*
60
30
*
72
18
*
60

15
*
55
21
*
39
51
*
268
148

12,52 12,5 0,16

n2
1460*0,98*
60
30
*
72
18
*
60
15
*
55
21
*
34
56
*

268
148

15,8 16 1,25

n3
1460*0,98*
60
30
*
72
18
*
60
15
*
47
29
*
39
51
*
268
148

19,7 20 2

n4
1460*0,98*
60

30
*
72
18
*
60
15
*
47
29
*
34
56
*
268
148

24,8 25 -1,6

n5
1460*0,98*
60
30
*
72
18
*
60
15
*

38
38
*
39
51
*
268
148

31,9 31,5 -0,16

n6
1460*0,98*
60
30
*
72
18
*
60
15
*
38
38
*
34
56
*
268
148

40,2 40 -2

n7
1460*0,98*
60
30
*
72
18
*
45
45
*
55
21
*
39
51
*
268
148

48,8 50 +2

n8
1460*0,98*
60
30
*

72
18
*
45
45
*
55
21
*
34
56
*
268
148

61,4 63 1,5

n9
1460*0,98*
60
30
*
72
18
*
45
45
*
47
29

*
39
51
*
268
148

78,8 80 2,5

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá
Trường ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002- Trang 26
n10
1460*0,98*
60
30
*
72
18
*
45
45
*
47
29
*
34
56
*
268
148

99,26 100 1

n11
1460*0,98*
60
30
*
72
18
*
45
45
*
39
51
*
268
148

127,7 125 -0,18

n12
1460*0,98*
60
30
*
72
18
*

45
45
*
38
38
*
34
56
*
268
148

160,9 160 -1,25

n13
1460*0,98*
60
30
*
55
21
*
39
51
*
268
148

195 200 4

n14
1460*0,98*
60
30
*
55
21
*
34
56
*
268
148

245,7 250 0,8

n15
1460*0,98*
60
30
*
47
29
*
39
51
*
268
148

315,3 315 -0,6

n16
1460*0,98*
60
30
*
47
29
*
34
56
*
268
148

397 400 -1,75

n17
1460*0,98*
60
30
*
38
38
*
39
51
*
268

148

511 500 0,8

n18
1460*0,98*
60
30
*
38
38
*
34
56
*
268
148

643,5 630 -2

n19
1460*0,98*
48
60
*
47
29
*
39
51

*
268
148

788 800 2,5

n20
1460*0,98*
48
60
*
47
29
*
34
56
*
268
148

992,63 1000 0,2

n21
1460*0,98*
48
60
*
38
38
*

39
51
*
268
148

1277,4 1250 -0,8

n22
1460*0,98*
48
60
*
38
38
*
34
56
*
268
148

1608,7 1600 -0,6

B -
Hộp chạy dao.
I - Đặc điểm.
Hộp chạy dao truyền dẫn với công suất bé thường chỉ bằng (5 ÷ 10)% công suất
truyền của động cơ chính. Hộp chạy dao làm việc với tốc độ thấp vì vậy đường truyền
dài, thường phải dung các bộ truyền có tỷ số truyền lớn như vít me - đai ốc, bánh vít -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá
Trường ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002- Trang 27
trục vít, hiệu suất truyền dẫn thấp (η bé). Trong điều kiện có thể dung nhiều cặp bánh
răng nối tiếp với nhau thì không nhất thiết phải dùng những bộ truyền nói trên.
Ở đây máy ta thiết kế để tiện được các loại ren hệ mét, hệ Anh với đường kính
lớn nhất là 400 mm.
Vì hộp chạy dao ngoài tiện hơn còn phải cắt các loại ren do đó tỷ số truyền cầ
n
chính xác, nếu không sai số sẽ phản ánh trức tiếp lên sản phẩm gia công.
Gọi t
v
là bước ren vít me
t
p
là bước ren của phôi được cắt
i là tỷ số truyên giữa phôi và vít me
Ta có phương trình: 1
vòng phôi
. i . t
v
= t
p

II -
Các bước thiết kế hộp chạy dao để tiện ren.
Hộp dao máy tiện có 2 công dụng tiện và tiện trơn nhưng ta chỉ chú ý tới tiện
ren, sau khi thiết kế xong ta tính lại các bước tiện trơn ta thấy chúng trùng nhau, sát
nhau hoặc có chỗ cách quãng, vấn đề này không quan trọng lắm vì thực tế các bước
tiện trơn nói chung khá dày đặc nên điểm cách quãng hầu như ít gây ra tổn thất về
năng suất của máy khi gia công.
Các bước thiết kế:
- Sắp xếp bước ren đươc cắ
t thành nhóm cơ sở và nhóm gấp bội.
- Thiết kế nhóm cơ sở
- Thiết kế nhóm gấp bội
- Kiểm tra lại các bước ren đã thiết kế xem có đúng không
Theo yêu cầu thiết kế ta phải thiết kế các bộ truyền hộp chạy dao để cắt được
các bước ren sau:
Ren quốc tế: t=(0.5 ÷ 112) mm
Ren Anh: xác định bằng số vòng ren trên 1 tấc Anh: n= 0.5÷112
Ren môđul : xác định theo công thức m=0.5÷112
Ren Pít: Xác đị
nh theo công thức Dp = 56÷0.25
III -
Sắp xếp bước ren.
Đầu tiên sắp xếp các bước ren được cắt thành những nhóm cơ sở và những
khuyếch đại với tỷ số truyền nhóm khuyếch đại 1, 2, 4, 8 hoặc
1
1
,
2

1
,
4
1
,
8
1
nghĩa là tỷ
số truyền khuyếch đại sắp xếp thành cấp số nhân có công bội ϕ=2 khi sắp xếp cần chú
ý:
- Số hàng ngang phải ít nhất
- Tránh để bước ren trùng và sót
- Với ren Anh thì số vòng ren trong 1 tấc càng ít thì bước ren càng lớn nên ta phải xếp
ren có n nhỏ về phía phải của bảng ren trong nhóm cơ sở những bước ren lớn tức là n
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá
Trường ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002- Trang 28
nhỏ cần xếp lên trên, sở dĩ như vậy vì người ta chứng minh được khi cắt ren Anh và pít
thì số răng Z
i
tỷ lệ với số vòng ren n trong 1 tấc Anh và số Dp: r
1
:r
2
:r
3
:n
q
=Z
1
:Z

2
:Z
3
: :Z
q
và cắt ren quốc tế và môđul thì: t
1
:t
2
: :t
q
= Z
1
:Z
2
: :Z
q
nên ren quốc tế
và ren môđul có bước ngắn được xếp lên trên.
Khi sắp xếp lên trên bước ren chú ý cả 4 bảng ren đều do 1 cơ cấu di trượt duy
nhất tạo ra. Để tránh cho qua trình tính toán phức tạp, các con số xếp trong cột dọc giữa
các bảng ren phải thống nhất hóa về mặt tiêu chuẩn và sắp xếp.
Dựa vào nguyên tắc sắp xếp ta có bảng sau:



Bảng Ren quốc tế (t
p
=mm)

Bước ren tiêu chuẩn Bước ren khuyếch đại
0,5 1 2 4 8 16 32 64
- 1,25 2,5 5 10 20 40 80
0,75 1,5 3 6 12 24 48 96
1,75 3,5 7 14 28 56 112

Bảng Ren môđul (m=
π
t
)
Bước ren tiêu chuẩn Bước ren khuyếch đại
0,5 1 2 4 8 16 32 64
- 1,25 2,5 5 10 20 40 80
0,75 1,5 3 6 12 24 48 96
1,75 3,5 7 14 28 56 112










Bảng Ren Anh (n=
t
4,25
)
Bước ren tiêu chuẩn Bước ren khuyếch đại

I
cs
I
g
b
I
g
b
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá
Trường ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002- Trang 29
4/5 56 28 14 3,5 1,75
5/5 48 24 12 3 1,5 0,75
6/5 40 20 10 2,5 1,25
7/5 32 16 8 2 1 0,5


Bảng Ren Pit (Dp=
p
t
π
4,25
)

Bước ren tiêu chuẩn Bước ren khuyếch đại
I
cs
I
g
b
I

g
b
4/5 56 28 14 3,5 1,75
5/5 48 24 12 3 1,5 0,75
6/5 40 20 10 2,5 1,25
7/5 32 16 8 2 1 0,5




IV -
Thiết kế nhóm cơ sở.
Có thể sử dụng cơ cấu noóc tông, mê an, bánh răng di trượt. Đối với loại
này ta dùng cơ cấu bánh răng di trượt vì dùng dạng cơ cấu này độ cứng vững cao
công suất truyền lớn, điều chỉnh đơn giản. Nhược điểm của cơ cấu này là kích thước
trục lớn . Để khắc phục ta dùng bánh răng dịch chỉnh.
Ta có phương trình
1vòngtc.icđ.itt.ics.igb.tvm = tp
Vậy ics = tp/5
V - Thiết kế nhóm gấp bội.
Nhóm gấp bội phải tạo ra tỷ số truyền có công bội ϕ=2 nhưng trị số còn phụ thuộc
vào việc chọn cột nào trong bảng xếp ren làm nhóm cơ sở.
Nếu chọn cột 1,75; 2; 2,25; 2,5; 2,75; và 3 làm nhóm cơ sở thì muốn tiện ra
toàn bộ số ren tỷ số truyền nhóm gấp bội là
2
1
;
1
1
;

1
2
;
1
4
(1)
Nếu chọn cột 3,5;4;4,5;5;5,5;6 làm nhóm cơ sở thì tỷ số truyền nhóm gấp bội là
2
1
;
1
1
;
1
2
;
1
4
(2) ở đây ta chọn cột theo đường hợp.
Chọn cột 4 làm nhóm cơ sở tức là 7:8:9:10:11:12 làm nhóm cơ sở thì tỷ số
truyền nhóm gấp bội là
8
1
;
4
1
;
2
1
; 1.

ở đây nhóm gấp bội ta dùng bánh răng di trượt nen thiết kế như hộp tốc độ.