Do an Tot Nghiep 5k32 - Hoc

Thuyết minh Đồ Án Tốt Nghiệp Bộ môn Chế Tạo Máy

LỜI NÓI ĐẦUVới mỗi quốc gia thì cơ khí là một trong những ngành công nghiệp không thể thiếu.

Nó là tiền đề, là cơ sở của nhiều ngành công nghiệp quan trọng khác. Vì nó đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất trang thiết bị, công cụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân. Đặc biệt với một nền kinh tế còn non trẻ như nước ta, với xu hướng “Công Nghiệp Hóa – Hiện Đại Hóa” đất nước, thì ngành cơ khí nói chung và cơ khí chế tạo máy nói riêng lại càng thể hiện rõ tầm quan trọng của nó.Trong đó máy cắt kim loại chiếm một vị trí đặc biệt trong ngành chế tạo máy để sản xuất ra các chi tiết của các máy khác nhau, nghĩa là chế tạo ra tư liệu sản xuất. Hiện nay do đời sống nhân dân ngày càng được nâng cao, nhu cầu về sản xuất công nghiệp tăng. Vì vậy cần phải thiết kế các máy cắt kim loại vạn năng, chuyên dùng có năng suất cao, bảo đảm độ chính xác, độ ổn định và độ tin cậy, kết cấu máy đơn giản, có tính kinh tế và phù hợp với điều kiện chế tạo và sử dụng của từng cơ sở sản xuất.

Để phục vụ cho việc phát triền ngành cơ khí hiện này, chúng ta cần phải đẩy mạnh công tác đào tạo đội ngũ cán bộ kỹ thuật có trình độ chuyên môn cao về các lĩnh vực, có khả năng làm việc độc lập, sáng tạo và khả năng làm việc nhóm. Nhằm đáp ứng yêu cầu trên, công việc đào tạo tại các trường nghề, trung cấp, cao đẳng cũng như đại học ngày càng được chú trọng hơn.

Với đồ án tốt nghiệp Máy Công Cụ: “Thiết Kế Máy Phay Lăn Răng” sinh viên được đi sát vào thực tế sản xuất, được vận dụng các kiến thức một cách tổng hợp. Với yêu cầu của đồ án, sinh viên phải biết tìm tòi, vận dụng kiến thức đã học một cách linh hoạt, kết hợp trao đổi nhóm giữa: Thầy – sinh viên, sinh viên – sinh viên. Nhờ vậy sau khi kết thúc đồ án mỗi sinh viên đều có thể trang bị cho mình một kiến thức tổng hợp, hiểu biết thêm về công nghệ chế tạo máy nói chung và máy công cụ nói riêng đã được học trong lý thuyết, cùng với kỹ năng làm việc độc lập cũng như làm việc nhóm.

Được sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Thuận, đến nay em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Mặc dù được trang bị các kiến thức cơ bản, nhưng do khả năng cùng với hiểu biết thực tế còn hạn chế, nên đồ án tốt nghiệp không tránh khỏi những thiếu xót về mặt kỹ thuật cũng như nội dung. Vì vậy em rất mong nhận được những ý kiến của các thầy, cô để đồ án của em được hoàn thiện hơn, và quan trọng hơn là em sẽ biết thêm được những kiến thức để hoàn thiện mình, đáp ứng yêu cầu của một kỹ sư cơ khí.

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thuận, cùng tập thể thầy cô giáo trong bộ môn đã cho em những lời khuyên quý báu để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.

Thái Nguyên, ngày ..... tháng ….. năm 2010

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN BÁ HỌC

Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên1


Phần I

TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG RĂNG



I. TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG

Bánh răng, bánh vít là những chi tiết quan trọng dùng để truyền lực và truyền chuyển động trong nhiều loại máy khác nhau. Cùng với sự phát triển của ngành chế tạo máy và với yêu cầu sửa chữa, thay thế các loại chi tiết này ngày càng được chế tạo nhiều hơn. Ở nhiều nước trên thế giới người ta đã xây dựng những nhà máy, phân xưởng chuyên chế tạo bánh răng, bánh vít với trình độ cơ khí hóa và tự động hóa cao.

Tùy theo hình dạng bánh răng, phương răng và đoạn biên dạng răng, người ta chia bộ truyền bánh răng thành nhiều loại: bánh răng trụ, bánh răng côn. Và trong mỗi loại này còn được phân thành nhiều loại bánh răng khác nhau dựa theo biên dạng răng như: bánh răng thân khai, bánh răng Novikov, bánh răng Xicloit.

Tuỳ theo vị trí tương đối giữa các trục có thể chia thành truyền động bánh răng ra các loại:

- Truyền động bánh răng trụ bánh răng thẳng, răng nghiêng hoặc răng chữ V, ăn khớp ngoài hoặc ăn khớp trong dùng để truỳên động giữa các trục song song.

- Truyền động bánh răng nón, răng thẳng răng cong hoặc răng nghiêng dùng để truyền động giữa các trục cắt nhau.

- Truyền động bánh răng - thanh răng dùng để đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến hoặc ngược lại.

Theo đặc trưng của chuyển động của trục mang bánh răng có:

- Truyền động thường: Trong loại này đường tâm hình học của các trục bánh răng là cố định.

- Truyền động ngoại luân: Đường tâm của trục một vài bánh răng là di động.

Theo vị trí tương đối của hai tâm quay đối với tiếp tuyến với hai đường tròn lăn tại điểm tiếp xúc giữa hai vòng này:

- Bánh răng ngoại tiếp: tâm quay của hai bánh răng nằm ở hai phía của đường tiếp tuyến.

- Bánh răng nội tiếp: tâm quay của hai bánh răng ở về một phía của đường tiếp tuyến

Theo hướng răng trên bánh răng:

- Bánh răng thẳng

- Bánh răng nghiêng

- Bánh răng xoắn

- Bánh răng cong

Theo đường cong dùng làm biên dạng của răng:

- Bánh răng thân khai: Biên dạng của răng là đường thân khai của đường tròn

- Bánh răng xyclôit: Biên dạng răng là đường xyclôit



- Bánh răng Nôvikôv: Biên dạng của một bánh răng lồi, của bánh răng kia là lõm. Các biên dạng này là các những vòng tròn.

Ngoài ra, bánh răng còn có thể chia thành bánh răng có tỷ số truyền không đổi và thay đổi (bánh răng không tròn) theo quy luật nhất định, bánh răng trong truyền động kín (trong hộp giảm tốc, hộp tốc độ, hộp chạy dao) và truyền động hở; bánh răng trong bộ truyền lực (dùng để truyền công suất là nhiệm vụ chủ yếu) và trong bộ truyền động học (truyền chuyển động đảm bảo tỷ số truyền chính xác là nhiệm vụ chủ yếu), bánh răng trong bộ truyền giảm tốc và tăng tốc, bánh răng phẳng và bánh răng không gian.

1. Bánh răng thân khai

Bánh răng thân khai với biên dạng của răng là đường thân khai vòng tròn, ưu điểm của bánh răng thân khai so với các loại răng khác (bánh răng xycloit) là tính công nghệ cao, dễ chế tạo với độ chính xác cao. Vì răng được chế tạo bằng dụng cụ cắt có lưỡi thẳng, biên dạng thân khai không nhạy đối với sai số khoảng cách tâm không làm thay đổi quy luật chuyển động và tỷ số truyền.

2. Bánh răng xyclôit

Trong bánh răng xyclôit, biên dạng răng của bánh răng là những đường cong thuộc họ xyclôit. Sự phát triển của bánh răng xyclôit gắn liền với công nghiệp chế tạo đồng hồ. Sau đó mới ứng dụng vào ngành chế tạo máy. Tuy bánh răng thân khai có nhiều ưu điểm căn bản, nhất là sau khi phát hiện phương pháp cắt lăn bánh răng, nhưng bánh răng xyclôit vẫn không rời khỏi công nghiệp chế tạo đồng hồ. Có lẽ đó là truyền thống của các nhà chế tạo đồng hồ.

Đặc điểm của bánh răng xyclôit, phạm vi sử dụng:

So với bánh răng thân khai, bánh răng xyclôit có những đặc điểm sau:

- Độ mòn nhỏ hơn trong điều kiện bôi trơn không tốt.

- Hệ số trùng khớp lớn hơn, nhờ vậy có thể dùng những bánh răng có số răng nhỏ. Nhưng sai số chế tạo dẫn đến làm giảm hệ số trùng khớp (sai số tăng khoảng cách tâm quay, sai số giảm vòng tròn đỉnh răng) không làm ảnh hưởng nhiều đến điều kiện làm việc của bánh răng xyclôit.

- Trong những bộ truyền bánh tăng tốc, đặc biệt đồng hồ bánh răng xyclôit truyền lực rất tốt.

Khi xuất hiện việc chế tạo bánh răng xyclôit bằng phương pháp lăn. Nhưng bánh răng có mô đun nhỏ, năng xuất chế tạo tăng lên rất nhiều. Nhưng những ưu điểm căn bản các bánh răng thân khai đã làm hạn chế việc sử dụng bánh răng xyclôit trong ngành chế tạo máy, ngoại trừ ngành chế tạo đồng hồ. Trong chế tạo máy, bánh răng xyclôit được dùng dưới dạng bánh răng chốt, máy ép…

3. Bánh trụ răng xoắn truyền chuyển động giữa hai trục song song

Bánh trụ răng xoắn dùng để truyền chuyển động quay giữa hai trục song song và chéo nhau trong không gian.



Trong truyền động trục song song góc nghiêng của các đường răng trên hình trụ lăn của cả hai bánh răng ăn khớp ngoài là bằng nhau về giá trị và ngược hướng xoắn. Còn đối với truyền động trục chéo nhau, góc nghiêng của đường răng trên hai bánh răng là khác nhau.

Trong các hộp giảm tốc bánh răng nghiêng được sử dụng rất rộng rãi. Thường gặp nhất là bánh răng nghiêng biên dạng thân khai.

3.1. Bánh răng nghiêng biên dạng thân khai

Bánh răng nghiêng biên dạng thân khai có hệ số trùng khớp lớn. Trong thực tế, có khi gặp những cặp bánh răng nghiêng có hệ số trùng khớp đến 20.

Cùng với hệ số trung khớp lớn, quá trình ăn khớp thực hiện theo từng tiết diện đường tiếp xúc nằm chéo trên mặt răng và chiêu dài đường tiếp xúc thay đổi từ một điểm thành đường ngắn rồi tăng dần chiều dài sau đó lại giảm dần đến khi thành một điểm. Nên bánh răng nghiêng làm việc êm. Thường dùng bánh răng nghiêng ở những bộ truyền cao tốc.

Hai bánh răng nghiêng có chiều nghiêng ngược nhau, được ghép lại với nhau ta được bánh răng chữ V. Trong bánh răng chữ V các lực tác động theo chiều trục của từng cặp bánh răng nghiêng sẽ tự triệt tiêu. Bánh răng chữ V khắc phục được nhược điểm của bánh răng nghiêng là khi ăn khớp có phát sinh lực theo chiều dọc trục.

3.2. Bánh răng nghiêng biên dạng cung tròn (bánh răng Nôvicốp)

M.N Nôvicốp đã đề xuất một kiểu ăn khớp với biên dạng răng là cung tròn. Loại bánh răng này ngày càng được áp dụng rộng rãi trong ngành chế tạo máy, nhờ khả năng truyền tải lớn.

- Cấu tạo mặt răng: Biên dạng răng (biến dạng lõm và lồi là những cung trong bán kính R1 và R2 xấp xỉ bằng nhau cho nên biên dạng răng tiếp xúc theo điểm: điểm M. Các cung tròn này thực hiện chuyển động xoắn vít dọc theo bánh răng sẽ tạo nên mặt răng.

- Đặc điểm ăn khớp: ở mỗi tiết diện, hai răng chỉ tiếp xúc tại một điểm M, nên s = 0. Để đảm bảo ăn khớp liên tục, trong kiểu ăn khớp Nô vi kốp, phải sử dụng bánh răng nghiêng với hệ số trùng khớp chiếu trục > 1.

- Trong quá trình ăn khớp điểm tiếp xúc M sẽ di chuyển dọc theo đường tiếp xúc giữa hai hình trụ lăn. Đường này chính là đường ăn khớp.

- Trong thực tế do biến dạng đàn hồi, hai mặt răng sẽ tiếp xúc theo một tiết diện nhỏ. Diện tích này sẽ phát triển rất nhanh trong thời gian chạy mài nhờ quanh điểm tiếp xúc. Khe hở rất nhỏ.

- Bánh răng nghiêng biên dạng cung tròn.

Khả năng truyền tài lớn: vì hai biên dạng lồi, lõm tiếp xúc với nhau nên bán kính cong tương đương lớn ứng suất tiếp xúc phát sinh sẽ nhỏ, khả năng truyền tải có thể lớn hơn 1,5 lần so với bánh răng thân khai có cùng kích thước (độ cứng HB < 320 và vận tốc vòng v 12m/s).

Khi cắt bằng phương pháp bao hình thanh răng sinh của bánh răng Nôvicốp có cấu tạo rất phức tạp khó chế tạo.



4. Bánh răng trụ răng xoắn truyền chuyển động quay giữa hai trục chéo nhau4.1. Bánh răng trụ chéo

Truyền chuyển động quay giữa hai trục chéo nhau có thể thực hiện bằng cặp bánh răng trụ răng xoắn (bánh răng trụ chéo) cùng chiều hoặc khác chiều.

Trong cặp bánh răng xoắn khác chiều, khác với bánh răng nghiêng là góc xoắn không bằng nhau. Trong trường hợp đặc biệt một răng là bánh răng thẳng.

Cấu tạo mặt răng: Trong các loại bánh răng trụ chéo thường gặp nhất là bánh răng trụ chéo với mặt răng xoắn ốc thân khai (còn gọi là bánh răng xoắn thân khai). Vì vậy cấu tạo mặt răng và các thông số của bộ truyền giống như bánh răng nghiêng.

4.2. Cơ cấu trục vít bánh vít

Trục vít dùng để truyền chuyển động quay giữa hai trục chéo nhau.

Thường gặp nhất là loại trục cắt góc giữa hai trục bằng 90o và dạng trục vít là hình trụ.

Trục vít hình trụ

Số đầu mới Z1 của trục vít rất nhỏ trong đó Z2 có thể rất lớn. Vì vậy một ưu điểm căn bản của bộ truyền trục vít là: Tỷ số truyền có thể rất lớn, nhưng kích thước của cơ cấu rất nhỏ.

- Góc nghiêng của bánh vít, trục vít khác nhau nhiều, nên vận tốc trượt tương đối theo dọc răng sẽ rất lớn. Vì vậy hiệu suất của cơ cấu trục vít thấp nhiệt độ ở vùng tiếp xúc sẽ rất cao.

- Trong bộ truyền trục vít hình trụ, mặt răng của trục vít và bánh vít sẽ tiếp xúc theo điểm. Vì vậy cơ cấu trục vít sẽ có các nhược điểm của cơ cấu khớp loại cao tiếp xúc điểm.

Để đạt được tiếp xúc đường giữa trục vít và bánh vít sẽ thay đổi cấu tạo của mặt răng bánh vít. Bánh vít được cắt bằng dao phay răng có hình dạng hoàn toàn giống như trục vít sẽ ăn khớp bánh vít. Sự ăn khớp khi cắt bánh vít và làm việc của cơ cấu trục vít là hoàn toàn



giống nhau. Khi đó, mặt chân răng của bánh vít không phải là hình trụ mà là một xuyến lõm, tạo bởi mặt tròn xoay có đường sinh là cung tròn bao lấy trục vít dưới một góc .

Mặt phẳng chứa đường tâm trục vít và vuông góc với trục bánh vít được gọi là mặt cắt chính I - I.

Do đó loại trục vít hình trụ này phụ thuộc vào loại hình bề mặt dùng làm mặt răng của trục vít.

Các loại mặt dùng để làm mặt răng của trục vít

- Mặt xoắn ốc thân khai- Mặt xoắn convolút- Mặt xoắn acsimét- Mặt xoắn ốc tạo bởi đường sinh lõm- Mặt xoắn ốc tạo thành bằng dao phay đĩa hình nón. Trục vít glôbôit Trục vít Spirôit

5. Bánh răng nón

Trong bộ truỳên bánh răng hình nón, răng phân bố trên hình nón cắt. Bánh răng nón dùng để truyền chuyển động giữa hai trục cắt nhau, chéo nhau trong không gian.

Tuỳ theo dạng đường răng trên bánh răng chia bánh răng nón thành hai loại chính: bánh nón răng thẳng và răng không thẳng.

5.1. Bánh răng nón răng thẳng

Bánh răng nón răng thẳng: đường răng chụm vào đỉnh bánh răng (a)

Đường răng nghiêng tiếp xúc với vòng tròn bán kính P (b)

5.2. Bánh nón răng không thẳng (răng cong)

Đường răng là cung tròn bán kính ri (c)

Đường răng là đường xoắn ốc Acsimets (d)

Đường răng là đường thân khai của vòng tròn bán kính P (e)



Mỗi loại bánh răng đều có những đặc điểm và công dụng riêng. Và ngày nay cùng với sự phát triển của kỹ thuật thì phương pháp chế tạo chúng cũng ngày càng phong phú.

II. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO BÁNH RĂNG

Bánh răng bằng vật liệu kim loại thường được gia công bằng các phương pháp bào, phay, chuốt… Ngoài ra còn có thể gia công bằng các phương pháp ép, đúc, cán nguội hay cán nóng. Hiên nay các nhà máy cơ khí đều dùng các máy chuyên dùng để gia công bánh răng.

Theo nguyên lý hình thành bề mặt răng, có hai phương pháp cơ bản để gia công bánh răng:

- Phương pháp chép hình.- Phương pháp bao hình.

1. Phương pháp chép hình

Phương pháp chép hình là phương pháp tạo hình bề mặt của răng bằng cách chép lại hình dáng của dao cắt hoặc của bề mặt mẫu.

Ví dụ: khi phay lăn răng bằng các dao phay đĩa môđun, dao phay ngón môđun hoặc bào theo mẫu.

Ưu điểm: Không cần máy chuyên dùng, dao phay đĩa môđun dễ chế tạo. Được sử dụng nhiều khi gia công trên các máy vạng năng có trang bị dụng cụ chia độ như các máy: 6H82A, 6H83…

Nhược điểm:

- Năng suất thấp: mất thời gian phân độ, mất thời gian để dao về vị trí ban đầu, gia công từng răng một.



- Độ chính xác không cao do phụ thuộc vào độ chính xác biên dạng dao (dao bị mòn trong quá trình cắt), khó khăn trong việc điều chỉnh vị trí tương đối giữa dao và chi tiết.

2. Phương pháp bao hình

Phương pháp bao hình là phương pháp tạo nên hình dáng bề mặt của răng bằng cách lặp lại chuyển động tương đối của hai chi tiết ăn khớp nhau như chuyển động của hai bánh răng, của thanh răng – bánh răng, trục vít – bánh vít. Trong đó một đóng vai trò là dao, một đóng vai trò là phôi.

Ưu điểm so với phương pháp chép hình là:

- Năng suất cao hơn, độ chính xác cao hơn.- Mức độ tự động hóa cao hơn- Một dao có môđun nhất định có thể cắt được nhiều bánh răng cùng môđun với số răng bất

kỳ.

III. CÁC MÁY GIA CÔNG RĂNG

Máy gia công răng hiện nay có thể được phân loại theo các nguyên tắc sau:

Theo công dụng:

- Máy gia công bánh răng trụ: răng thẳng, răng xoắn.- Máy gia công bánh răng côn: răng thẳng, răng xoắn.- Máy gia công bánh vít, thanh răng.

Theo phương pháp gia công:

- Máy phay răng (phay lăn răng).- Máy xọc răng.- Máy bào răng.- Máy mài răng v.v…



PHẦN II

TỔNG HỢP CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY



I. CÔNG DỤNG CỦA MÁY PHAY LĂN RĂNG – CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU

1. Đặc điểm, công dụng của máy phay lăn răng

Máy phay lăn răng là máy chuyên dùng, được sử dụng để gia công bánh răng trụ răng thẳng, răng nghiêng, bánh vít, trục then hoa, các chi tiết có đĩa xích.

Việc gia công trên máy dựa theo nguyên lý bao hình, biên dạng răng gia công hình thành từ vô số các vết cắt của dao và phôi do quá trình ăn khớp cưỡng bức tạo lên.

Gia công bánh răng trên máy phay lăn răng có ưu điểm nổi bật là có tính vạn năng cao, thể hiện ở chỗ nếu cùng môđun thì một dao phay lăn răng có thể gia công được các bánh răng với số răng bất kỳ. Phương pháp chép hình không có ưu điểm này.

Gia công trên máy phay lăn răng, bánh răng có độ chính xác biên dạng cao hơn nhiều so với bánh răng gia công bằng phương pháp chép hình trên các máy phay vạn năng như 6H82.

Nhược điểm cơ bản của phương pháp này là chi phí chế tạo dao cao hơn, do cấu tạo của dao phay lăn răng phức tạp, khó chế tạo hơn.

2. Các thông số chủ yếu

Theo yêu cầu, cần thiết kế máy phay lăn răng bán tự động với các thông số:

- Đường kính phôi lớn nhất gia công được: Dmax = 800 mm.- Môđun lớn nhất của bánh răng được cắt: mmax = 10 mm.

Thiết kế dựa trên máy chuẩn 5K32.

II. CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO HÌNH BỀ MẶT CHI TIẾT GIA CÔNG

Máy phay lăn răng làm việc theo nguyên lý bao hình, tạo hình bề mặt răng bằng phương pháp lăn và tiếp xúc.

Trên máy có các chuyển động sau:

- Chuyển động tạo ra đường chuẩn ∅ c.- Chuyển động tạo ra đường sinh ∅ s.- Chuyển động phân độ.

Ở đây đường sinh công nghệ là đường thân khai, đường chuẩn là đường răng.

1. Gia công bánh răng trụ răng thẳng

Đường sinh là đường thân khai, được tạo thành bằng phương pháp bao hình (đường bao của các vị trí liên tiếp của lưỡi cắt thực).


Sơ đồ cắt bánh răng trụ răng thẳng

Phôi

Dao

T3Q2

Q1


Do đó, chuyển động tạo hình đường sinh là sự kết hợp hai chuyển động: chuyển động quay Q1

của dao và chuyền động Q2 của phôi. Chuyển động phân độ trùng với chuyển động tạo hình đường sinh ∅ s. Vậy chuyển động tạo hình đường sinh ∅ s {Q1 ,Q2 }.

∅ s nhắc lại sự ăn khớp giữa trục vít – bánh răng, trong đó trục vít đóng vai trò là dao.

Đường chuẩn ở đây là đường thẳng, được tạo thành bằng phương pháp quỹ tích (vết). Để tạo ra đường chuẩn này, dao thực hiện chuyển động tịnh tiến T3 dọc trục phôi với lượng chạy dao Sd xác định trên một vòng quay của phôi. Vậy ∅ c {T 3 }.

2. Gia công bánh răng trụ răng nghiêng

Đường sinh là đường thân khai, được tạo thành bằng phương pháp bao hình.

Chuyển động tạo hình sinh là sự kết hợp của hai chuyển động quay Q1 của dao và quay Q2

của phôi. Vậy ∅ s {Q1 ,Q2 }.Đường chuẩn ở đây là đường xoắn vít, được

tạo thành bằng phương pháp quỹ tích. Để tạo ra đường chuẩn này, dao thực hiện chuyển động tịnh tiến T3 hết chiều dài răng kết hợp với chuyển động quay phụ Q4 của phôi. Vậy ∅ c {Q 4 ,T 3 }.

3. Gia công bánh vít

Gia công bánh vít bằng máy phay lăn răng có hai phương pháp: chạy dao tiếp tuyến và chạy dao hướng kính.

Chạy dao hướng kính chỉ áp dụng với trường hợp k = 1, nếu k ≥ 2 dùng phương pháp này sẽ gây lên hiện tượng cắt lẹm đỉnh và chân răng bánh vít. Để khắc phục người ta dùng phương pháp chạy dao tiếp tuyến.


Sơ đồ cắt bánh răng trụ răng nghiêng

Gia công bánh vít: chạy dao hướng kính

Q2

Q4

T3

Q1

Phôi

Dao

Q2 T3

Q1

Dao

Phôi

Gia công bánh vít: chạy dao tiếp tuyến

Phôi

Dao

T3Q2

Q1

Q4


Khi gia công bánh vít thì đường chuẩn là đường cong ghềng, được tạo thành bằng phương pháp quỹ tích, do kết cấu của dao tạo nên trong khi gia công. Do vậy không có ∅ c.

Đường sinh là đường thân khai, được tạo thành bằng phương pháp bao hình ∅ s {Q1 ,Q2 }.

III. THÀNH LẬP SƠ ĐỒ CÂU TRÚC ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY

Từ việc phân tích các phương pháp tạo hình trên ta thấy máy phay lăn răng thiết kế cần có các chuyển động tạo hình sau:

Khi cắt bánh răng thẳng cần có các chuyển động quay chính của dao là Q1 để tạo ra tốc độ cắt, chuyển động quay của phôi Q2 phù hợp với Q1. Do vậy giữa dao và phôi phải có liên kết nội với chạc điều chỉnh ix, đó là nhóm tạo hình đường sinh ∅ s {Q1 ,Q2 }.

Khi cắt bánh răng trụ răng nghiêng để tạo thành đương chuẩn thì máy phải có thêm chuyển động tạo thành đường xoắn ốc, đó là chuyển động quay phụ thêm Q4 phù hợp với chuyển động thẳng đứng của bàn máy T3, lúc này bàn máy mang phôi nhận đồng thời 2 chuyển động độc lập nhau là Q2 và Q4 vì vậy trong cấu tạo của máy cần bố trí thêm cơ cấu cộng (cơ cấu vi sai) để gộp 2 chuyển động này đó là nhóm tạo hình đường chuẩn ∅ c {Q 4 ,T 3 }.

Để tạo thành các chuyển động trên ta thấy có rất nhiều phương án thành lập sơ đồ cấu trúc động học.

Cơ sở cho việc thành lập sơ đồ cấu trúc là trước hết phải viết được nội liên kết và chuyển động của các nhóm hình thành. Từ đó ta có 4 phương án thành lập sơ đồ cấu trúc: Phương án 1 – 2 – 3 – 4.

- Phương án 1:

Td

Q2

Q1

n

Q4

iy

ix

1

2

3

4

7

6

5

8 9

10



- Phương án 2:

Td

Q2

Q1

n

Q4

ix

1

2

3

4

9

8

5

10

6

7

iy

- Phương án 3:

n

Q4

1

2

7

6

3

10

4

5

ix

iy8 9

Td

Q2

Q1



- Phương án 4:

Td

Q2

Q1

n

Q4

1

2

12 3

9

4

5

ix

iy11 10

is7 8

6

Theo phương án 1 – 2 ta có: Lượng di động tính toán (LDĐTT) xích vi sai

Gọi T là bước xoắn đường răng bánh răng:

LDĐTT: T mm Phôi quay phụ thêm ± 1 vòng

(công thức điều chỉnh)

Trong đó:

- Tvm: bước của trục vít me đứng- i: tỉ số truyền của cơ cấu cộng chuyển động- mn: môđun pháp của bánh răng cần gia công- Z: số răng của bánh răng cần gia công- : góc xoắn vít của bánh răng cần gia công

Khi điều chỉnh xích bao hình: Dao (Q1) Phôi (Q2)

LDĐTT: 1 vòng dao K/Z vòng phôi



PTCBĐH: 1.i12.ix.i34.i.i56 = K/Z vòng phôi

CTĐC:

Theo phương án 3 – 4, ta có:

Trong 4 phương án trên ta thấy phương án 3 – 4 có việc điều chỉnh vi sai không phụ thuộc vào số răng cần cắt, do đó khi cắt bánh răng với các số răng khác nhau ta chỉ cần điều chỉnh chạc i x, như vậy sẽ rút ngắn được thời gian điều chỉnh, người điều chỉnh sẽ đỡ vất vả hơn do đã thay đổi cách bố trí ix về phía sau cơ cấu cộng. Phương án 1 – 2 không có ưu điểm nào.

Trong phương án 3, có nhược điểm là khi cắt bánh răng nghiêng lượng chạy dao thẳng đứng phụ thuộc vào tốc độ quay của dao. Do đó năng suất không cao vì không thể tăng tốc độ quay của dao lên liên tục được.

Để khắc phục nhược điểm này ta sử dụng sơ đồ cấu trúc máy theo phương án 4, ở phương án này có thêm khâu điều chỉnh lượng chạy dao is.

Các phương án được trình bày như hình vẽ trên.

Mặt khác khi cắt bánh vít trên máy phay lăn răng, cần có các chuyển động sau:

Q1 – chuyển động quay của dao tạo tốc độ cắt

Q2 – chuyển động quay của phôi phù hợp với chuyển động của dao

Sk – chuyền động chạy dao hướng kính để cắt hết chiều sau răng khi cắt bánh vít theo phương pháp chạy dao hướng kính (hình vẽ)

St – chuyển động chạy dao dọc trục khi cắt bánh răng bằng phương pháp chạy dao tiếp tuyến (hình vẽ)

Q2 Sk

Q1

Q2

Q4

St

Q1

Như vậy ta phải có khâu điều chỉnh is vào xích chạy dao để thành lập sơ đồ cấu trúc động học toàn máy ở trường hợp này.

Khi cắt bánh vít bằng phương pháp chạy dao tiếp tuyến thì chuyển động quay của dao và phôi là chuyển động nhắc lại sự ăn khớp của trục vít – bánh vít. Chuyển động chạy dao của vít me mang bàn dao nhắc lại sự ăn khớp khớp của bánh răng – thanh răng, do đó phôi phải quay thêm một lượng là Q4 do xích vi sai đảm nhiệm.



Để mở rộng và thay đổi lượng chạy dao tiếp tuyến trên sơ đồ cấu trúc động học ta bố trí thêm khâu điều chỉnh io. Như vậy để thỏa mãn các yêu cầu của máy sao cho thích hợp nhất ta chọn phương án bố trí động học như phương án 4.

Từ đó thành lập được sơ đồ cấu trúc động học toàn máy gồm các xích liên kết trong, ngoài và các khâu điều chỉnh như sau:

Với sơ đồ cấu trúc động học toàn máy như trên ta có các thành phần lượng di động tính toán và công thức điều chỉnh như sau:

1. Xích tốc độ

Động cơ Trục chính (mang dao)

LDĐTT: nđc (v/p) ntc (v/p)

PTCBĐH: nđc . i12 . iv . i34 = nt/c

CTĐC: iv = Cv . ntc

2. Xích bao hình

Xích này liên hệ giữa chuyển động quay của dao (trục chính) Q1 và phôi Q2

Trục chính Phôi

LDĐTT: 1 vòng dao vòng phôi


Sd

Q2

Q1

n

Q4

4

5

15 6

12

7

8

ix

iy14 13

is10 11

9

iv2 3

M

io16 17

1

Sk

St

18


PTCBĐH: 1. i45 . i . i67 . ix . i89 =

CTĐC:

3. Xích chạy dao

Xích này liên hệ giữa chuyển động quay của phôi và chuyển động tính tiến của dao T3.

Gọi Sd mm/vg là lượng chạy dao dọc của máy.

Phôi Dao (T3)

LDĐTT: 1 vòng phôi Sd (mm)

PTCBĐH: 1. i9-10 . is . i11-12 . kvm . tvm = Sd

CTĐC:

4. Xích vi saia. Khi cắt bánh răng nghiêng

Gọi T là bước xoắn đường răng bánh răng:

LDĐTT: T mm Phôi quay phụ thêm ± 1 vòng

b. Khi cắt bánh vít bằng chạy dao tiếp tuyến

Lượng di động tính toán:

Dao (T3) Phôi (Q4)

LDĐTT: .md.Z 1 vòng

PTCBĐH:

CTĐC:



IV. KẾT LUẬN

Dựa trên cơ sở lựa chọn và phân tích một sơ đồ gia công đặc trưng nhất (cụ thể là sơ đồ gia công của bánh răng trụ răng thẳng), phân tích các chuyển động cần thiết, lập sơ bộ cấu trúc động học máy. Sau đó bổ sung các chuyển động cần thiết khác của các sơ đồ gia công khác mà yêu cầu công nghệ đặt ra cho máy (gia công bánh răng trụ răng nghiêng, bánh vít). Dựa trên cơ sở tốt nhất về mặt động học cho máy ta đã lựa chọn ra được cấu trúc động học toàn máy thỏa mãn yêu cầu công nghệ: gia công bánh răng trụ răng thẳng, răng nghiêng và bánh vít. Trên cơ sở đó ta tính được lượng di động tính toán tổng quát cho các xích động học cần thiết trên máy.



PHẦN III

XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA MÁY



Máy cắt kim loại cũng như các loại máy công cụ khác, để thực hiện những chức năng nhất định nào đó máy cần phải có những đặc trưng kỹ thuật nhất định.

Đặc trưng kỹ thuật kỹ thuật cơ bản của máy xác định khả năng sản xuất của nó. Đặc trưng kỹ thuật của máy bao gồm: Đặc trưng công nghệ, đặc trưng kích thước, đặc trưng động học và đặc trưng động lực học.

Đặc trưng công nghệ giúp ta xác định các loại bề mặt có thể gia công trên máy, các nguyên công thực hiện được trên máy, loại phôi đưa vào máy, công nghệ điển hình… và loại hình sản xuất.

Đặc tính kích thước nói lên kích thước cơ bẳn nhằm xác định kích thước lớn nhất của chi tiết gia công có thể thực hiện được trên máy.

Đặc tính động học của máy (xích động học và xích chạy dao) xác định tốc độ lớn nhất, nhỏ nhất, xác định công bội , xác định dãy tốc độ.

Đặc tính động lực học: xác định công suât tính toán động cơ và trên cơ sơ đó xác định và lựa chọn động

I. Đặc trưng về công nghệ

Máy phay lăn răng là loại máy chuyên dùng để gia công bánh vít, bánh răng trụ răng thẳng, răng nghiêng.

Phôi gia công là phôi trụ có đường kính lớn nhất: Dmax = 800mm.

Vật liệu gia công trên máy: Thép, gang, đồng và chất dẻo. Dao được sử dụng là dao phay trục

vít, dao bay.

II. Đặc trưng về kích thước

Đường kính lớn nhất của bánh răng gia công: Dmax = 800mm.

Modul lớn nhất của bánh răng được cắt: mmax = 10mm.

Góc nghiêng lớn nhất của bánh răng gia công: = 600

Môđun bé nhất được tính theo công thức:

Chọn Rm =5 nên mmin = 2 mm.

Theo bảng trang 50 tài liệu [I]. ta chọn thông số của dao là: Ddmin = 50 mm ; Ddmax = 200 mm.Zdmax = 12.



III. ĐẶC TRƯNG VỀ ĐỘNG HỌC

1. Xích tốc độTốc độ cắt giới hạn được chọn căn cứ vào các tài liệu thống kê. Tham khảo tài liệu đã cho

đối với máy chuẩn khi phay lăn răng, tốc độ cắt có thể sử dụng theo Sổ tay CNCTM. Đối với vật liệu dao là thép gió:

Vận tốc lớn nhất: Vmax = 50 m/ph ; Vmin = 16 m/phPhạm vi điều chỉnh tốc độ:

Phạm vi điều chỉnh đường kính của dao:

Vật liệuVận tốc cắt (m/ph)

Thô TinhGang 1620 2025Thép b< 60(kg/mm2) 2528 2025Thép b> 60(kg/mm2) 2025 2530Đồng 2540 2540Chất dẻo 2550 2550

Vậy phạm vi điều chỉnh số vòng quay trục chính của dao là :Rn = Rv.Rd = 3,125.4 = 12,5

Số vòng quay nhỏ nhất của trục dao là :

Trong thực tế, số vòng quay nhỏ nhất ít được sử dụng. Nếu dao phay trục vít làm bằng thép gió Coban thì có thể tăng tốc độ cắt 1 đến 2 lần, vậy:

nmin = (12) . 25,5 = 25,551 v/phLấy nmin = 50 v/ph. Khi đó số vòng quay trục chính dao có phạm vi điều chỉnh

Chọn công bội :Để tổn thất tương đối về tốc độ là không đổi tức là lợi về mặt kinh tế (năng suất) khi gia

công phôi có đường kính khác nhau ta chọn chuỗi số vòng quay trục chính là chuỗi số nhân. Tra bảng: 6-2-STKMCKL - Phạm Đắp. Chọn công bội tiêu chuẩn. Máy thiết kế là máy phay lăn răng nên chọn =1,26.

Khi đó số tốc độ của máy thiết kế là:

Lấy theo bảng 5 - TKMCKL - Mai Trọng Nhân. Ta có chuỗi số vòng quay tiêu chuẩn sau: 50 ; 63 ; 80 ; 100 ; 125 ; 160 ; 200 ; 250 ; 315 (v/ph).



2. Xích chạy dao

Máy bố trí 3 xích chạy dao. Xích chạy dao thẳng đứng, xích chạy dao tiếp tuyến và xích chạy dao hướng kính. Với lượng chạy dao Sd, Sv, St, được xác lập theo yêu cầu độ bóng và độ chính xác của chi tiết gia công.

a. Xích chạy dao thẳng đứng Theo nguyên lý cắt, khi cắt thô lượng chạy dao từ 2 đến 3mm/v (vật liệu phôi: gang, thep,

đồng). Khi cắt tinh lượng chạy dao từ 0,8 đến 1,5 mm/v. Lượng chạy dao này nhỏ nên dễ xẩy ra hiện tượng trượt dao.

Chiều sâu cắt được xác định theo môđun của bánh răng cần gia công. Đối với các bánh răng có môđun nhỏ hơn 10 mm thì ta cho một hành trình cắt hết chiều sâu. Đối với bánh răng có m 10mm (vật liệu bánh răng là gang) và m 8mm (vật liệu là thép) thì cắt 2 hành trình. Hành trình đầu cắt theo chiều sâu t = 1,4 mm, hành trình sau cắt hết phần còn lại.

Với vật liệu gia công là chất dẻo thì lượng chạy dao có thể chọn lớn hơn. Theo máy chuẩn có lượng chạy dao cho máy thiết kế là.

Sdmin = 0,8 mm/v ; Sdmax = 5 mm/v.

Vậy:Để khống chế tổn thất máy không đổi, và có được tốc độ và lượng chạy dao ta chọn chuỗi

chạy dao là chuỗi cấp số nhân với s = 1,26.Ta có chuỗi cấp chạy dao đứng là:

Lượng chạy dao đứng:0,8 ; 1 ; 1,26 ; 1,58 ; 2 ; 2,5 ; 3,2 ; 4 ; 5 (mm/v)

b. Xích chạy dao hướng kínhĐể gia công bánh vít bằng chạy dao hướng kính, trong máy bố trí xích chạy dao hướng kính

được nối từ xích chạy dao dọc. Theo máy chuẩn ta chọn lượng chạy dao hướng kính của máy là 1/3 lượng chạy dao dọc. Khi đó ta có lượng chạy dao hướng kính là: 0,27 ; 0,34 ; 0,43 ; 0,54 ; 0,68 ; 0,85 ; 1,08 ; 1,36 ; 1,7(mm/v).

c. Xích chạy dao tiếp tuyến Để cắt bánh bít bằng phương pháp chạy dao tiếp tuyến và cắt bánh răng bằng phương pháp

chạy dao đường chéo. Máy còn bố trí xích chạy dao tiếp tuyến. Lượng chạy dao phụ thuộc vào góc nghiêng của bánh răng và số răng của bánh vít khi gia công.

d. Xích chạy dao nhanhĐể giảm thời gian phụ ở các hành trình chạy không, trên máy bố trí xích chạy dao nhanh

cho chạy dao hướng kính và chạy dao thẳng đứng lượng dịch chuyển có thể lấy bằng 0,1 0,6m/ph. Theo máy chuẩn chọn lượng dịch chuyển nhanh của bàn máy là 0,17m/ph. Dịch chuyển nhanh của bàn trượt dao là 0,55m/ph. Dịch chuyển nhanh của trục gá dao dọc theo trục dao là 0,13 m/ph.



IV. ĐẶC TRƯNG VỀ ĐỘNG LỰC HỌC MÁY

Đặc trưng về động lợc học máy được xác định theo chế độ cắt tính toán có tải trọng và công suất lớn nhất. Công suất cắt có thể tính theo 2 phương pháp:

1. Theo nguyên lý cắtCông suất cắt được tính theo công thức:

Tra bảng 112 (STCNCTM - T4)Cp = 30 y = 1 x = 0,75

Vật liệu gia công là thép:Lượng chạy dao : S* = 0,7 . Smax =0,7 . 5 = 3,5 mm/vg.Vận tốc cắt : V = 50 m/ph.Modul : m = 10 mm.Đường kính dao : Dd = Ddmax = 200 mm.Số đầu mối dao phay : k = 1.Số răng của bánh răng gia công : Z = 12.

2. Theo nguyên lý đàn hồi

Lực cắt được tính theo công thức:Pz = k(a + 0,4c). b.

Trong đó: k: Đặc tính của vật liệu cắt. Với thép 40X và 40XH.Chọn: k =1800N/mm a: Chiều sâu cắt.b: Chiều dài lớp cắtc: Độ mòn lớn nhất cho phép của dao theo mặt sau: Chọn c = 0,6mm (bảng II - 3 - TKMCKL - Mai Trọng Nhân)Với phương pháp gia công này thi trị số của a, b luôn biến đổi. Do đó để tính toán ta xác

định trị số trung bình của chúng:

F: Diện tích tiết diện rãnh răng của toàn bộ bánh răng F = 3,14.m.z = 3,14.100.12 = 3768 mm

S: Lượng chạy dao. S =3,5 mm/vg



nlc: Số lát cắt sau một vòng quay của phôi. Khi phôi quay được một vòng thì phôi quay được 12 vòng . Vậy số lát cắt là:

nlc = 12.12 = 144 lcd: Chiều dài cắt:

: Số răng đồng thời tham gia cắt được quy ước trên hình trụ chia của dao với trục ngoài của phôi:

= L/T = L /3,14 .m

Dc: Đường kính ngoài của phôi.Dc = Z .m + 2 . m = (12 + 2 ) . 10 = 140 mmL = 72,1 mm

Vậy =72,1/3,14.10 = 2,3 răng.atb = 0,04 mmLực cắt tính cho một răng

Pz1 = k(a + 0,4c)b = 1800(0,04 + 0,4.0,6).15,7 = 1912,8 NVậy Pz = .Pz1 = 18120 NChọn vận tốc khi cắt thô và vật liệu thép: Vc = 25 m/phTa có : Pz.Vc / 60.1000 = 6,04 KWChọn hiệu suất truyền dẫn:

= 0,83 (TKMCKL-Phạm Đắp)nđc = Ks.nc / =1,02.6,04 / 0,83 =7,42 KW Ks = 0,2 : Hệ số kể đến công suất chạy dao.

Dựa vào công suất động cơ tính toán, tra bảng 3-P4 (STKCTM - Nguyễn Trọng Hiệp) chọn động cơ kiểu A02 51-4 có: N = 7,5KW; n = 1460 v/p ; i = 0.23 ; Mbd/Mdm = 1,8.

V. KẾT LUẬNVậy dựa vào việc phân tích, tính toán và lựa chọn trên cơ sơ thoã mãn những yêu cầu thực tế

đưa ra đầu phần này, ta đã đưa ra được đặc tính kỹ thuật của máy. Phần này là cơ sơ cho các phần tính toán động học và động lự học cho máy.



PHẦN IVTÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC MÁY



Phần tính toán động học máy là một trong những phần quan trọng cho máy . Nó thể hiện được tính chất chuyển động thực của máy với những thông số động học cụ thể, tỉ số truyền của từng cặp bánh răng, số răng của bánh răng và từ đó ta hình dung được kết cấu máy.

Nhiệm vụ của phần này là: lựa chon phươn án truyền dẫn, bố trí cơ cấu truyền dẩn, bố trí kích thước vỏ hộp, xác định được đồ thị vòng quay từ đó xác định được tỉ số truyền cho các bộ truyền và tính số răng của các bánh răng, sau cùng là kiểm tra sai số vòng quay với giá trị cho phép.

I. HỘP TỐC ĐỘ

Hộp tốc độ trong máy cắt kim loại dùng để truyền lực cắt cho các chi tiết gia công, có kích thước, vật liệu khác nhau với những chế độ cắt cần thiết. Thiết kế hộp tốc độ yêu cầu phải đảm bảo những chỉ tiêu về kỹ thuật và kinh tế tốt nhất trong điều kiện cụ thể cho phép. Hộp tốc độ phải có kích thước nhỏ gọn, hiệu suất cao, tiết kiệm nguyên vật liệu, kết cấu có tính công nghệ cao, làm việc chính xác, sử dụng bảo quản dễ dàng, an toàn khi làm việc ...

Vì máy thiết kế là máy chuyên dùng, chi tiết được gia công hàng loạt. Do đó ta sử dụng hộp tốc độ dùng bánh răng thay thế.

Hộp tốc độ dùng bánh răng thay thế có ưu, nhược điểm sau:

- Kích thước chiều trục nhỏ.- Số cặp bánh răng thay thế không hạn chế, nó chỉ bị giới hạn bởi tỷ số truyền.- Phạm vi điều chỉnh của nhóm là: Rp = imax/imin = 1620:- Nếu phạm vi truyền dẫn không vượt quá Rp thì việc điều chỉnh số vòng quay chỉ còn tiến

hành với một nhóm truyền. Như vậy kết cấu truyền dẫn sẽ đơn giản.- Khả năng đóng cần tốc độ làm gãy bánh răng không có do đó không phải dùng cơ cấu hãm

nào cả.- Việc điều chỉnh máy chậm chạp là nhược điểm gây ra do ta sử dụng cặp bánh răng thay thế.

Nhưng ta lại gia công một lô sản phẩm nên thời gian phụ đó là quá nhỏ so với thời gian chạy máy. Do đó không ảnh hưởng đến năng suất máy.

1. Chọn dạng kết cấu

Khi thiết kế máy việc lựa chọn kết cấu đơn giản hay phức tạp cần căn cứ vào phạm vi điều chỉnh yêu cầu, công dụng của máy. Theo kinh nghiệm của các nhà thiết kế máy, chỉ ra rằng cấu trúc đơn giản được sử dụng khi phạm vi điều chỉnh yêu cầu nhỏ hơn trị số tới hạn: Rn R*



Ta có:

Phạm vi điều chỉnh Rn = 6,25 R* = 50,79. Do đó ta sử dụng kết cấu truyền dẫn đơn giản.

2. Chọn phương án kết cấu

Do Z = 9 nên ta có hai phương án kết cấu là: Z = 3.3 và Z = 1.9.1

Vì sử dụng bánh răng thay thế nên ta sử dụng phương án cấu trúc Z = 1.9.1

Với phương án này, do dùng bánh răng thay thế nên nó đảm bảo tổng số bộ truyền là ít nhất. Và để phòng quá tải người ta bố trí mắc bộ truyền đai nối từ động cơ tới trục I của hộp tốc độ.

3. Đồ thi vòng quay:

Để giảm kích thước kính của nhóm truyền động, trên độ thị vòng quay nên tận dụng bố trí các tia trong nhóm đối xứng với nhau để imin . imax = 1, để các bánh răng trong nhóm truyền không chênh lệch nhau về kích thước quá lớn và kích thước của nhóm truyền sẽ bé.

Mặt khác theo kinh nghiệm, các tỷ số truyền cũng được giới hạn. Đối với chuyển động chính dùng bánh răng thẳng, theo lời khuyên:

Theo lời khuyên, đối với bánh răng thay thế thì có thể cho phép imax ≤ 4.

Vậy ta lấy tỉ số truyền:

Tỷ số truyền đai nhỏ hơn 2,5. Từ động cơ n = 1460 v/ph, ta đặt cặp bánh răng thay thế từ trục I và trục II.

Từ đó ta có chuỗi số vòng quay của hộp tốc độ như sau: (Hình vẽ)


1460(v/f)

VII VI IV III V II I

2000

(v/ph)

(v/ph)

(v/ph)

(v/ph)

(v/ph)

(v/ph)

(v/ph)

(v/ph)

(v/ph)

315

250

200

160

125

100

80

50

63

i1

Đồ thị vòng quay máy phay lăn răng

i9

i10

i8

i7

i6

i5

i4

i3

i2




Trong xích ta bố trí một bộ truyền đai từ trục dộng cơ đến trục I và các cặp bánh răng côn có tỷ số truyền bằng 1 để đổi hướng truyền chuyển động trong không gian cặp bánh răng trụ răng nghiêng để hạn chế tỷ số truyền của các nhóm trong giới hạn cho phép.

Ta xây dựng đồ thị số vòng quay như hình vẽ trên: Từ đồ thị số vòng quay ta đi xác định tỷ số truyền.

Khi đó với = 1,26 ta có:

i2 = 3 = 2 i5 = 0 = 1 i8 = 1/3 = 0,5

i3 = 2 = 1,58 i6 = 1/ = 0,79 i9 = 1/4 = 0,39

i4 = = 1,26 i7= 1/2 = 0,63 i10= 1/5 = 0,315

Gọi ii = iđai

Dựa vào chuỗi số vòng quay ta chọn (theo hình vẽ) ta tính được tốc độ quay của trục II là 635 vg/ph. Từ đó suy ra:

4. Tính toán động học bánh răng

Tính toán động học bánh răng là đi xác định số răng Z của mỗi bánh răng sao cho đảm bảo tỷ số truyền đã lựa chọn.

Tính bộ truyền bánh răng thay thế.

Ta có:

a2 + b2 = 87 = 3.29

a3 + b3 = 87 = 3.29

a4 + b4 = 87 = 3.29

a5 + b5 = 87 = 3.29



a6 + b6 = 87 = 3.29

a7 + b7 = 87 = 3.29

a8 + b8 = 87 = 3.29

a9 + b9 = 87 = 3.29

a10 + b10 = 87 = 3.29

Ta có bội số chung nhỏ nhất của :SZ = K = Zj + Zj’= 87

Vậy ta tính được số răng của các cặp bánh răng ăn khớp:



Tính toán bộ truyền cuối cùng của xích tốc độ để máy làm việc ít bị rung động nên ở bộ truyền này ta chọn cặp bánh răng nghiêng có góc nghiêng = 18o. Modul dọc trục m = 4 mm.

Ta có : i11 = 1/4 = Z11/Z11’ = 17/68.

Chọn Z11 = 17 ; Z11’ = 68.

5. Tính toán bộ truyền đai

Bộ truyền đai thường để truyền chuyển động từ động cơ đến hộp tốc độ (trục công tác). Nó có ưu điểm là truyền động giữa hai trục xa nhau, có khả năng phòng quá tải, kết cấu đơn giản, rẻ tiền. Có nhược điểm là cồng kềnh, gây trượt khi truyền động . . .

Chọn kiểu đai dẹt có thiết diện E = 138 mm2

Đường kính bánh nhỏ : D1 = 140 280 . Chọn D1 = 145 mm

Đường kính bánh lớn:

Trong đó : = 0,02, thay số được

Kiểm tra đai theo điều kiện

(thỏa mãn)

6. Kiểm tra sai số vòng quay

Trong quá trình tính toán số răng do phân tích tỷ số truyền ij aj / bj, mặt khác khi tính toán Zj

và Zj’ cũng có những sai số, nên số vòng quay của trục cuối (trục chính) có thể có những sai lệch so với số vòng quay tiêu chuẩn. Vì vậy cần phải kiểm tra lại sai số vòng quay trục chính, nếu không thảo mãn điều kiện cho phép thì phải điều chỉnh lại tỉ số truyền.

Sai số cho phép xác định theo công thức:

Với n là sai số vòng quay, [n] sai số vòng quay cho phép. Ta có:



Ờ đây: ntc là số vòng quay tiêu chuẩn, lấy theo bảng (v/ph)

ntt là số vòng quay thực tế của trục cuối (v/ph)

Vậy sai số vòng quay của trục chính để thảo mãn thì: n ≤ 2,6 %

Ta lập bảng kiểm tra sai số vòng quay sau để tiện so sánh.



Ta lập bảng kiểm tra sai số vòng quay :

Vậy sai số vòng quay thực so với sai số vòng quay tiêu chuẩn nằm trong giới hạn cho phép .


STT Phương trình truyền dẫn ntc (v/f) ntt (v/f) %

1 315 317,5 0,79

2 250 247,75 - 0,89

3 200 204,7 2,3

4 160 162,4 1,53

5 125 123,1 -1,68

6 100 101,1 1,8

7 80 79,31 -0,78

8 63 60,47 2

9 50 50,51 1


II. THIẾT KẾ XÍCH CHẠY DAO

So với hộp tốc độ, hộp chạy dao có một số đặc điểm sau:

- Công suất truyền dẫn bé, thường chỉ bằng 5 – 10% công suất truyền động chính.- Tốc độ làm việc chậm nhiều so với hộp tốc độ. Do hai nguyên nhân trên, trong hộp chạy dao

có thể dùng các cơ cấu giảm tốc nhiều và hiệu suất thấp như trục vít – đai ốc, trục vít – bánh vít. Trong điều kiện có thể nếu dùng nhiều cặp răng nối tiếp nhau để giảm tốc độ thì không nhất thiết phải dùng các cơ cấu hiệu suất thấp nói trên.

- Phạm vi điều chỉnh tỷ số truyền động

1. Xích chạy dao dọc

Để biến chuyển động quay của phôi thành chuyển động tịnh tiến dọc của bàn dao, ta sử dụng cơ cấu vít me đai ốc có bước t = 10 mm.

Như phân tích chọn phương án thay đổi tốc độ của xích tốc độ, xích chạy dao ta cũng sở dụng bánh răng thay thế. Ta cũng có :

Rs = 6,25 nên hộp chạy dao ta sử dụng cặp bánh răng thay thế (Rs 14).

Ta chuyển chuỗi lượng chạy dao S thành chuỗi số vòng quay của cơ cấu chấp hành – trục vít me

với:

Ta có chuỗi vòng quay của trục vít me như sau:

n1 = 0,08 (v/1vph) n6 = 0,25(v/1vph)

n2 = 0,1 (v/1vph) n7= 0,32(v/1vph)

n3 = 0,126(v/1vph) n8 = 0,4(v/1vph)

n4 = 0,158(v/1vph) n9 = 0,5(v/1vph)

n5 = 0,2 (v/1vphôi)

Ta xây dựng đồ thị vòng quay của trục vít me để tính số răng của cặp bánh răng thay thế, ta chọn lưới vòng quay của trục vít me hoàn toàn đối xứng nhằm muốn cho các cặp bánh răng thay thế được sử dụng hai lần, một lần tạo tỷ số truyền tăng tốc i, một lần tạo tỷ số truyền giảm tốc 1/i.

Lập bảng ta có:

i1 = 96 i5 = 0,79 i9 = 2 i13 = 1/24


VII VI IV III V II I

0,50

0,40

0,32

0,25

0,20

1vphôi

0,158

0,128

0,08

0,10

i13

io

i1

i10

i8

i9

i7

i5

i4

i3

i2

i6


i2 = 0,39 i6 = 1 i10 = 2,52

i3 = 0,5 i7 = 1,26 i11 = 39/65

i4 = 0,63 i8 = 1,58 i12 = 10/9

Đối với các cặp bánh răng thay thế của xích này ta kết hợp với xích chạy dao hướng kính để cho tính toán đơn giản hơn và cũng giúp cho việc bảo quản, chế tạo bánh răng thay thế của hai xích này dễ dàng hơn, tránh nhầm lẫn và lựa chọn dễ khi sử dụng.

Từ trên ta có đồ thị vòng quay trục vít me như sau:(Hình vẽ).


Đồ thị vòng quay xích chạy dao đứng.


2. Xích chạy dao hướng kính

Như ta đã biết ở xích chạy dao đứng ta sử dụng các cặp bánh răng thay thế của xích chạy dao đứng cho xích chạy dao hướng kính này:

Tra bảng 70 - X - STCNCTM: Ta có.

Skmax = 1,7 mm/v ; Skmin = 1,7/6,25 = 0,27 mm/v.

Dựa vào chuỗi vòng quay tiêu chuẩn ta chọn chuỗi vòng quay :

Sk1 = 0,27 mm/v Sk6 = 0,85 mm/v

Sk2 = 0,34 mm/v Sk7 = 1,08 mm/v

Sk3 = 0,43 mm/v Sk8 = 1,36 mm/v

Sk4 = 0,54 mm/v Sk9 = 1,7 mm/v

Sk5 = 0,68 mm/v

Chọn vít me chạy dao hướng kính có bước t = 10mm , ta có chuỗi vòng quay của trục vít me:

n1 = 0,027 (v/f) n6 = 0,085 (v/f)

n2 = 0.034 (v/f) n7 = 0.108 (v/f)

n3 = 0,043 (v/f) n8 = 0,136 (v/f)

n4 = 0,054 (v/f) n9 = 0,17 (v/f)

n5 = 0,068 (v/f)

Đồ thị chạy dao của xích chạy dao hướng kính là:

io = 96/1 i5 = 0,19 i10 = 2,5

i1 = 1/13 i6 = 1 i11 = 39/65

i2 = 0,39 i7 = 1,26 i12 = 9/10

i3 = 0,5 i8 = 1,58 i13 = 3/5

i4 = 0,63 i9 = 2 i14 = 1/36


VIII VII VI IV III V II I

0,170

0,136

0,100

0,085

0,068

0,054

0,043

0,027

0,039

Đồ thị vòng quay xích chạy hướng kính

i10

i8

i9

i7

i5

i4

i3

i2

i6

i11

i13

i14

i12

i1

i0




Tính toán bộ truyền cho xích chạy dao:

Tính toán bộ truyền bánh răng thay thế

a1 + b1 = 24 = 23.3

a2 + b2 = 3

a3 + b3 = 18 = 2.32

a4 + b4 = 96 = 25.3

a5 + b5 = 2

a6 + b6 = 96 = 25.3

a7 + b7 = 8 = 23

a8 + b8 = 3

a9 + b9 = 24 = 23.3

Ta thấy SZ > 120 là do cặp bánh răng có tỷ số truyền: i3= 1,58 = 11/7.

Lượng chạy dao:

Sd = 3,2 mm/v

Sk = 0,1 mm/v

Có thể bỏ qua không cần dùng. Mặt khác phân tích lại tỷ số truyền ta có sự sai số quá lớn do đó ta có thể bỏ qua cặp bánh răng có tỷ số truyền i = 1,58.

Khi đó:

Chọn: Zmin = 18

Ta thấy bánh răng bé nhất là bánh răng chủ động.Ta có:



Chọn Emin = 1

Khi đó ta có:

III. THIẾT KẾ XÍCH BAO HÌNH

Gọi: Z là số răng của bánh răng cần cắt.

K là số đầu mối của dao phay trục vít.

Xích bao hình thiết kế phải đảm bảo lượng di động tính toán:

Z/K (vòng dao) 1 (vòng phôi).

Vì K và Z đều có thể thay đổi được, do đó trên xích bao hình cần phải bố trí cặp bánh răng thay thế. Để dễ dàng tính toán bánh răng thay thế trong xích ta bố trí hai cặp bánh răng thay thế a x/bx và cx/dx.

Gọi Cx là tỷ số truyền cố định ta có:



(1)

Để hạn chế kích thước của máy trong máy cắt người ta hạn chế tỷ số truyền của các nhóm là:

Từ (1) ta có:

(2)

Máy thiết kế có Dmax = 800 mm ; mmax =10mm ; mmin = 2mm

Dmax = (2m + Zm)

Zmax = Dmax/mmin - 2 = 388 (răng).

Zmin = 12 (răng)

Để số bánh răng đi theo máy là ít nhất ta phân thành hai trường hợp:

Trường hợp 1: Z 160, số đầu mối Kmax = 2 ; Kmin = 1

Từ công thức (2) ta có:

Để thuận lợi cho việc bố trí máy ta nối xích bao hình với xích tốc độ trước cặp bánh răng 68/17.

Để tăng độ chính xác của bánh răng gia công ta cần hạn chế số nhóm truyền trong xích. Do đó trong xích ta bố trí bộ truyền trục vít bánh vít, gắn bánh vít vào mâm quay của bàn máy. Để hạn chế khe hở giữa bánh vít và trục vít, ta thiết kế bánh vít có số răng lớn.

Từ các phân tích trên ta chọn bộ truyền này có:

Số răng bánh vít Z = 96.

Số đầu mối trục vít K = 1. Từ đó ta có công thức điều chỉnh:



Trường hợp 2: Cắt với bánh răng có Z 160

Đối với số răng Z 160 ta cố thể dùng bánh răng thay thế đã dùng với số răng Z 160, và để mở rộng phạm vi điều chỉnh trong xích bố trí thêm cặp bánh răng thay thế có tỷ số truyền:

Ta không dùng bánh răng di trượt mà dùng bánh răng thay thế với mục đích là làm cho kết cấu máy đơn giản.

Ta có công thức điều chỉnh xích phân độ:

- Khi cắt bánh răng có Z 160:

- Khi cắt bánh răng có Z 160

IV. THIẾT KẾ XÍCH VI SAI

Từ công thức đã tính ở phần trước (phần cấu trúc động học máy) ta có:

Đây là tỷ số truyền chạc bánh răng thay thế xích vi sai. Để dễ dàng tính toán bánh răng thay thế, ta dùng hai cặp bánh răng thay thế cho xích:

Để tính Cy ta tính cho trường hợp gia công bánh răng nghiêng có góc nghiêng = 30o. Modul trung bình mn = 5,5 ; K = 1

Tương tự ta có:

Chọn Cy = 25

Công thức điều chỉnh xích vi sai trong trường hợp chạy dao đứng:



Lượng di động tính toán của xích vi sai là:

1(vòng phôi Tmm dịch chuyển lớn nhất của bàn dao

Ta có phương trình cân bằng:

Trong đó: ; ;

Với:

Ta phân tích thành các tỷ số truyền

Tỷ số truyền 45/1 là bộ truyền trục vít bánh vít gắn với vỏ của cơ cấu vi sai.

Tỷ số truyền 1/24 là bộ truyền trục vít bánh vít có Z = 24.

V. THIẾT KẾ XÍCH CHẠY DAO TIẾP TUYẾN

Xích chạy dao tiếp tuyến được sử dụng để gia công bánh vít và bánh răng bằng chạy dao đường chéo.

Tra bảng (X- 70) STCNCTM ta có lượng chạy dao tiếp tuyến:

1,1 St 1,6



Lượng chạy dao này được sử dụng để cắt bánh vít. Nhưng khi cắt bánh răng bằng phương pháp chạy dao đường chéo, lượng chạy dao này có thể lớn hơn hoặc bé hơn tuỳ thuộc vào góc nghiêng . Và độ bóng bề mặt gia công yêu cầu dựa theo máy chuẩn 5K32. Ta chọn:

0,17 St 0,37 (mm/vg)

Xác định tỷ số truyền của xích

Lượng di động tính toán:

1vòng phôi St mm chạy dao dọc trục.

Chọn vít me chạy dao tiếp tuyến có t = 12 mm.

Phương trình cân bằng động:

Ta có: 1/4 < a/b < 2,5

ik: Tỷ số truyền còn lại của xích 0,006 < ik < 0,025

Theo máy chuẩn 5K32 ta chọn:

Mở rộng phạm vi chạy dao tiếp tuyến ta chọn io có 3 tỷ số truyền là:

io1 = 46/20 ; io2 = 24/48 ; io3 = 36/36

Khi đó ta có ik có 3 tỷ số truyền: ik1 = 0,021 ; ik2 = 0,006 ; ik3 = 0,012

VI. THIẾT KẾ XÍCH CHẠY DAO NHANH

Theo máy 5K32 ta dùng động cơ M2 có:

n2 = 1420 v/ph ; N = 3KW

Động cơ được nối với trục XVIII của xích chạy dao, qua bộ truyền xích và bộ truyền bánh răng Z39/Z38 = 42/52

Tốc độ dịch chuyển nhanh của chạy dao dọc

mm/ph

Tốc độ dịch chuyển nhanh của chạy dao hướng kính

mm/ph

VII. KẾT LUẬN

Vậy ta đã có được phần động học máy.Với các yêu câu đưa ra trong đầu phần này đã được tính toán.Với các giá trị tính toán được kiểm tra thoã mãn nằm trong giá trị cho phép.Đặc điểm của máy



này là loại máy chuyên dùng nên ta chon phương án thay đổi tốc độ là dùng bánh răng thay thế nên phần tính toán động hoc có phần đơn giản hơn so với loại thông thường (không phải lựa chọn nhiều phương án kết cấu, không cần phải kiểm tra điều kiện di trươt ...).

PHẦN V

TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC MÁY



Phần tính toán động lực hoc máy là phần tính toán quan trọng nhất của máy. Phần này cho ta biết qua trình làm việc của máy với những tải trọng tác dụng lên máy và các chi tiết máy trong từng thời kì làm việc của máy. Từ đó xác định được các giá trị tính toán đường kính trục và modul của các bánh răng. Đây là phân quan trọng, làm tiền đề tính toán các chi tiết máy.

I. XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN LỰC

Việc xác định tải trọng tính toán truyền dẫn máy rất quan trọng, nếu tải trọng tính toán quá thấp so với tải trọng sư dụng thì các chi tiết máy của truyền dẩn bị gãy, nếu tải trọng tính toán cao hơn nhiều so với tải trọng sử dụng thì kích thước truyền dẫn quá lớn so với yêu cầu do quá thừa sức bền.

Đây là máy chuyên dùng nên tải trọng tính toán sẻ tương ứng với chi tiết có chế độ gia công nặng nhất.


PN

PX

PC

R

PZ

nf nd


Theo phần đặc trưng về động lực học máy ta có.

Lực cắt Pz của dao được tính theo công thức:

Pz = K(a + 0,4c).b = 18120N

Lực pháp tuyến Py:

Py=PN= K(0,4a + c).b = 1800.(0,4.0.04 + 0,6).15,6 = 17397N.

Lực kéo cơ cấu chạy dao: Theo công thức Rêsetop với:

Q = Kn . Px + F

Trong đó:

PZ: Là lực cắt

PN: Là lực pháp tuyến

R: Hợp lực

Px : Thành phần lực cắt tác dụng theo phương chạy dao

Với trường hợp phay thuận: Px = (0,8 0.9).PZ

Với trường hợp phay nghịch: Px= (11,2).PZ

Lực cắt lớn nhất tác dụng lên cơ cấu chạy dao:

Phay thuận: Px = 0,9 . PZ = 0,9 . 18120 = 16308 N

Phay nghịch: Px= 1,2 . PZ =1,2 . 18120 = 21744 N

Hệ số ảnh hưởng đến mômen lật, phát sinh do phân bố lực chạy dao không đối xứng. Với máy phay có sống trượt hình chữ nhật:

Kn = 1,1

F = Pc . f + G ; G = (0,10,2).PZ

Vậy G = (1812 3624 ) N

Hệ số ma sát: f = 0,15

- Đối với phay thuận: Pc = (0,75 0,8)PZ

Lấy Pc = 14496 N

- Đối với phay nghịch: Pc = (0,2 0,3 ).PZ



Lấy Pc = 5436 N

Thay vào trên ta có:

Phay thuận: F = 14496.0,15 + 3624 = 5798,4 N

Phay nghịch: F = 5436.0,15 - 1812 = - 996,6 N

Vậy lực kéo của cơ cấu chạy dao thay vào ta có:

Phay thuận: Q = 23737,2 N

Phay nghịch: Q = 22921,8 N

Lực kéo cơ cấu chạy dao nhanh:

Qnhanh = G + m.a

a: Gia tốc chạy dao nhanh : a = 0

Vậy: Qnhanh = G = 1812 N

II. TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC TRONG THỜI KỲ ỔN ĐỊNH

Trong thời kì ổn định không có lực quán tính, vì vậy hệ lực gồm động lực, trở lực ma sát và lực cắt là một hệ lực cân bằng. Để tính toán mômen xoắn trên một trục bật kỳ ta sử dụng nguyên lý di chuyển khã dĩ: Tại mỗi thời điểm, trong một hệ lực cân bằng, tổng công suất tức thời của tất cả các lực bằng không trong mọi di chuyển khả dĩ.

Xích tốc độ:

Ta có NC = 6,04 KW

Mômen xoắn lớn nhất được xác định khi tác dụng lên trục chính được tính theo công thức:

Nmm

Công suất, mômen xoắn trên trục I của xích tốc độ được tính theo công thức:

Trong đó:

Hiệu xuất của bộ truyền từ trục j đến trục chính:

br = 0,96 ; bv-tv = 0,95 ; ô = 0,99

Mômen xoắn trên trục chính:

Mxtc = 1,15. 106 Nmm

Trục chính trên bản vẽ được khí hiệu là trục VII. Trục chính là trục mang dao do yêu cầu kết cấu của trục chính ta chế tạo trục là trục rỗng.



Ta có là tỷ số truyền giữa đường kính ngoài và đường kính trong của trục. Chọn = 0,5.

Đường kính sơ bộ trục được xác định theo công thức sau:

với

C: Hệ số tính toán. Ta chọn C = 160

Vậy

Chọn dVII = 85 mm

Trên trục VII ta có:

v/ph

Vậy:

Chọn dVI = 50 mm dài 300 mm

Trên trục V có : Nv = 6,47 KW MVx = 0,316.106 Nmm

Tương tự như trên ta tính được : dV ≥ 52 mm. Chọn dV = 60 mm

Trục IV chịu tác dụng của ba đường truyền là xích tốc độ, xích bao hình và xích chạy dao, vì vậy ta phải tính riêng mô men xoắn và công suất cho từng xích rồi cộng lại.

Đối với xích tốc độ:

MIVx = MVx/ = 0,332.106 N.mm

NIV = NV / = 6,6 KW

Đường kính sơ bộ trục được tính toán sau khi cộng công suất cả 3 xích lại.

Tính modul sơ bộ của các trục truyền của xích:

Trong quá trình thiết kế động lực học. Do yêu cầu phải đảm bảo các tỷ số truyền để đảm bảo tốt độ vòng quay của trục chính do số răng Z của bộ truyền đã được chọn trước, nên ta phải tính modul sơ bộ của các bộ truyền:



(mm)

Hoặc (mm)

Trong đó:

M - Mô men xoắn của bánh răng bé.

Z - Số răng của bánh răng bé.

m = b/m = 8 chọn là chiều dài tương đối của răng. Vật liệu bánh răng là thép 40X.

- Mô dun của bộ truyền trục VI đến trục VII:

; M = 0,31.106 N.mm

Chọn modul bộ truyền m = 4 mm.

- Modul bộ truyền bánh răng nón từ trục V đến trục VI:

(mm)

Trong đó:

K = 1,4

n: Số vòng quay trong một phút của bánh răng đang tính

y: Hệ số dạng răng y = 0,49.

Z: Số răng của bánh răng Z = 29.

m: Chiều dài tương đối của bánh răng lấy m = 10 mm.

’’: Hệ số khả năng tải. Với bộ truyền bánh răng nón, răng thẳng lấy ’’ = 1. Với bộ truyền bánh răng nón răng nghiêng ta chọn ’’ = 1,5.

mtb: Modul trung bình trên tiết diện trung bình. Với cặp bánh răng này : Z = 29 , N = 6,47 KW

-1 : Giới hạn chu kỳ mạch động -1 = (0,4 0,45).br

Chọn -1 = 0,4.br

Vật liệu bánh răng là thép 40X: br = 750 N/mm2 -1 = 0,4.750 = 300 N/mm2



n: Hệ số an toàn n = 1,8 (phụ thuộc vào cơ tính của thép)

k: Hệ số tập trung ứng suất chân răng phụ thuộc vào cơ tính của thép k = 1,2

Vậy:

msb = mtb + b.Sin/Z = 2,89 + (30 .Sin45o) / 29 = 3,62 mm

Chọn msb = 4 mm

Tương tự với bánh răng giữa trục IV đến trục V ta cũng tính được: msb = 4 mm.

III. TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CHO THỜI KỲ ỔN ĐỊNH XÍCH CHẠY DAO

1. XÍCH CHẠY DAO ĐỨNGa. Tính công suất và mô men trên các trục của xích chạy dao đứng

Từ lực kéo cơ cấu chạy dao là:

Q = 23737,2 N

Có thể xác định được mô men xoắn trên trục vít me đứng theo công thức:

Trong đó: t - Là bước vít me t = 10mm ; vm = 0,5

Công suất tính toán trên trục vít me chạy dao đứng là:

Trong đó: nvm = 0,35 v/1v.phôi

nd = 50 v/ph

nf = nd.K/Z = 50.1/12 = 4,17 v/ph

- Công suất trên trục XX:



nXX = 1,64.24 = 39 v/ph

- Trên trục XIX:

nXIX = nXX.i = 39.1 =39 v/ph

- Trên trục XVIII:

nXVIII = nXIX.i = 39.45/50 = 35,1 v/ph

- Trên trục XVI:

Qua bộ truyền sử dụng khi phay nghịch 42/37 ta tính được công suất, mômen và tốc độ trên trục XVI.

NXVI = NVII/ = 0,008 KW

MXVIx = MXVIIx.39/.65 = 1,36.103 Nmm

nXVI = nXVII.65/39 = 52,5 v/ph

Với tốc độ vòng quay của phôi là 4,17 v/ph thì ta có tốc độ quay của trục XIII là:

nXIII = 4,17.96 = 400,3 v/ph

Trục XI quay cùng tốc độ với trục XIII nên:

nXI = nXIII = 400,3 v/ph

- Trục XII:

nXII = nXIII . 2/26 = 400,3.(2/26) = 30,8 v/ph

MXIIx= (MXVIx/).64/32 = 3.103 Nmm

NXII = NXVI. = 0,009 KW

Trục XI chịu tác dụng của hai đường truyền là xích chạy dao và xích bao hình. Do đó mô men và công suất là tổng hai xích trên. Xích chạy dao:

NXI = NXII/ = 0,01 KW

MXIx= (MXIIx/).(2/26) = 0,26.103 Nmm

nXI = 400,3 v/ph



b. Xác định đường kính và modul các bộ truyền trong xích chạy dao đứng

Modul sơ bộ các bánh răng trụ được xác định theo công thức:

- Modul sơ bộ của bộ truyền giữa trục XIX và trục XX:

i =1 ; Z = 45 ; M =1,95 .103 Nmm

Chọn msb = 2,5 mm.

- Modul sơ bộ của bộ truyền XVIII đến XIX:

i = 45/50 = 0,9 ; M = 2,09.103 N.mm


- Modul sơ bộ của bộ truyền bánh răng thay thế:

i = 32/64 = 0,5 M = 3.103 Nmm

Chọn msb = 2,5 mm

- Modul bộ truyền trục vít bánh vít, giữa trục XI và trục XII. Chọn vật liệu trục vít là thép 45 ta có:

[tx] = 180.0,8 = 144 N/mm2.

Z =26 ; MXIx = 0,26.103 Nmm

Modul m và hệ số đường kính q được xác định theo công thức:

(*)

Với : N = 0,009 KW ; n = 30,8 v/ph; Z = 26 ; K = 1,2

Thay các giá trị vào ta có:

Chọn . Tra bảng 4-6-TKCTM, có m = 3,5 mm ; q = 12



- Modul của bộ truyền trục vít bánh vít giữa trục vít me chạy dao dọc XX:

Chọn vật liệu của cặp bộ truyền trục vít bánh vít như trên :

N = 0,011 KW ; n = 1,46 v/ph ; Z = 24 (răng)

Thay tất cả các số liệu trên vào công thức (*) ta có:

Lấy

Tra bảng 6-4-STKCTM có: m = 3 mm ; q = 12

Xác định đường kính sơ bộ của các trục thuộc xích:

Theo công thức:

Với [x] = 20 N/mm2

- Đường kính trục vít me XXI:

Mx = 75,5.103 Nmm mm

Vì trục này là trục vít me, nên để đảm bảo độ cứng ta chọn:

dXXI = 45 mm, độ dài trục l = 930 mm

- Đường kính trục XX:

Mx= 1,95.103 Nmm

Vì trục này có then hoa nên ta chọn dXX = 40 mm chiều dài trục là 650 mm.

- Đường kính trục XIX:

Mx = 2,09.103 Nmm

Chọn dXIX = 30 mm ; chiều dài l = 200 mm

- Đường kính trục XVIII:

MXVIII = 2,49.103 Nmm

Chọn dXVIII = 40 mm. Chiều dài l = 1000 mm

- Đường kính trục XVI:



Mx = 1,36.103 Nmm

Chọn dXVI = 40 mm. Chiều dài l = 450 mm

2. XÍCH CHẠY DAO HƯỚNG KÍNH

a. Xác định lực kéo chạy dao

Như trên đã phân tích, thành phần lực cắt tác dụng theo phương hướng kính là Pc.

- Khi phay nghịch: Pc = 5436 N

- Khi phay thuận: Pc = 14496 N

Theo Resetop lực kéo chạy dao với bàn máy sống trượt đuôi én được xác định:

Qk = K.Pc + f(Px + G) (**)

Trong đó:

Px: Lực gây ra áp lực ma sát trên sống trượt.

Phay thuận : Px = 16308 N

Phay nghịch: Px = 21744 N

G: Trọng lượng phần di chuyển dựa theo kích thước bàn máy và sống trượt

Tính sơ bộ: G = 3624 N ; K = 1,4 ; f = 0,15

Thay tất cả trị số trên vào (**), ta được:

Phay thuận: Qk =1,4.14496 + 0,15.(16308 + 3624) = 23284,2 N

Phay nghịch:Qk = 1,4.5436 + 0,15(21744 + 3624) = 11415,6 N

b. Xác định mô men xoắn trên trục

Ta có công thức:

- Trên trục XXIII:

Đường kính sơ bộ trục:

Đây là trục vít me, có độ dài l = 500 mm. Để đảm bảo độ cứng vững ta chọn dXXIII = 50 mm.

- Trên trục XXII:



Đây là trục then hoa dài 400 mm, chọn dXXII = 35 mm

- Trên trục XXI:

Đây là trục then hoa dài 300mm, để đảm bảo độ cứng vững chọn dXXI = 30 mm.

- Modul sơ bộ của bộ truyền trục vít

Trong đó : K = 1,2 ; Mx =74,15.103 Nmm ; Z = 36 (răng)

Chọn vật liệu bánh vít là BPM 9-4, đúc trong khuôn cát có: bk= 480 N/mm2 mà:

tx = 0,8.bk = 0,8.480 = 384 N/mm2

Thay vào ta có :

Tra bảng 4-6-STKCTM : m = 3 (mm), q = 12. Modul các bộ truyền bánh răng thuộc xích, ta thấy mômen xoắn trên các trục XVIII do xích chạy dao hướng kính gây ra bé hơn so với xích chạy dao dọc vẫn được sử dụng. Ta chỉ cần tính modul cho bộ truyền giữa các trục XXII, XXI, XXIII.

- Xác định modul sơ bộ giữa các trục XXIII và XXI:

Ta có : (mm)

Với M = 1,32.103 Nmm ; Z = 45 (mm) ; i = 1,1


- Xác định modul sơ bộ giữa bộ truyền trục XXII và trụcXXI:


Pt

PPv


Ta có Mx = 1,32.103 Nmm ; Z = 34 ; i = 1,8

Thay vào ta có:


3. XÍCH CHẠY DAO TIẾP TUYẾNa. Xác định lực kéo của cơ cấu chạy dao

Theo nguyên lý cắt ta có:

Pt = 0,9.Pz = 0,9.18120 = 16308 N

PV = 0,4.Pz = 0,4.18120 = 7248 N

Khi chạy dao tiếp tuyến dao dịch chuyển dọc trục nhờ cơ cấu vít me - đai ốc. Do đó lực kéo của cơ cấu chạy dao là:

Q = PT = 16308 N

b. Tính mô men xoắn trên các trục thuộc xích


- Trục XXX [trục vít me], có t = 12 mm



Để lắp ráp với trục chính trục vít me phải chế tạo rỗng theo máy cùng cỡ, nên chọn dXXX = 110mm ; l = 300mm.

- Trục XXVIII

Chọn dXXVIII = 25mm, lXXVIII = 350 mm.

- Trục XXVII:

Chọn dXXVII = 40mm, lXXVII = 650 mm.

- Trục XXVI:

Chọn dXXVI = 40mm, lXXVI = 650 mm.

- Trục XXV:

Chọn dXXV = 40 mm, lXXV = 480 mm.

- Trục XXIV:



Chọn dXXIV = 40 mm, lXXIV = 1600 mm.

c. Modul của bộ truyền trong xích- Modul bộ truyền trục vít bánh vít giữa hai trục XXX và XXVIII.

Chọn vật liệu bánh vít: Bp010 - 1 có:

bk = 260 N/mm2

tx = 0,8.bk = 208 N/mm2


Trong đó:

K = 1,2

M = 77,9.103 (N.mm)

Z = 4,8 (răng)

Thay các trị số vào công thức trên ta có:

Chọn q = 8 ; m = 3,5 ; (Bảng 4-6-TKCTM)

- Bộ truyền trục vít: i = 2/36

M = 1,36.103 Nmm

Chọn vật liệu : Bp010 - 1

Thay và ta có:

Vì bánh vít có Z = 36 và có trục luồn qua do đó ta tăng kích thước bánh vít bằng các tăng modul của bộ truyền.

Chọn , bảng 4-4-TKCTM m = 2,5 (mm); q = 12.



- Tính bộ truyền bánh răng nón giữa trục XXVII và trục XXVIII


Trong đó: ’’ = 1

Chọn vật liệu là thép 40X ta có:

[n] = 197,9 N/mm2

m = 10 ; y = 0,49 ; Z = 29 (răng) ; K = 1,4 ; M = 104 Nmm.

Thay các trị số vào công thức ở trên ta có :

Chọn ms = 2 mm.

- Modul của bộ truyền bánh răng trụ Z40/Z68

Chọn vật liệu thép 40X ta có:

Mx = 2,09.103 Nmm.

mm

Chọn msb = 2 mm.

- Đối với cụm bánh răng từ 74-86 với các tỷ số truyền tương ứng ta thấy:

Trên trục XXIV và trục XXV gồm các cặp bánh răng di trượt tạo thành các cặp tỷ số truyền:

Z38/Z86 ; Z82/Z85 ; Z81/Z84; Z80/Z78 ; Z76/Z77. Hai cụm này là các bánh răng tầng nên theo nguyên tắc ăn khớp và gia công thì môđun của chúng giống nhau. Nên cụm chuyển động này ta chọn môđun sơ bộ các bánh răng msb = 2 mm.

4. XÍCH BAO HÌNH

Để xác định công xuất bao hình ta xét trường hợp đặc trưng là khi cắt bánh răng nghiêng. Có m = 10 (mm) ; = 45o ; Zf = 12 răng.

Dao phay có góc xoắn vít = 2o. Vậy + = 47o.


+

+

Pb Px

Po

nd

nf


Ta thấy Pb có chiều quay ngược với chiều quay của phôi, do đó mômen do xích bao hình gây nên ở trục động cơ ngược với mômen do xích tốt độ và xích chaỵ dao gây nên.

Công xuất xích bao hình được xác định theo công thức:

.

Trong đó:

Pb = PZ.Cos( + ) = PZ.Cos47o = 18120.Cos47o = 12357,8 N.

nf = nd.K/Z = 59.1/12 = 4,17 v/ph.

Vậy tốc độ phôi là:

Vậy công suất xích bao hình:

Mômen xoắn trên trục bàn máy là:

Công suất và mômen trên các trục của xích là:

- Trục XIV:

NXIV = Nb. = 0,324.0,93 = 0,301 KW

MXIV = (MXV.).1/96 = 7,3.103 Nmm

- Trục XIII:

NXIII = NXIV. = 0,28 KW.

MXIII = MXIV..1/1 = 6,79.103 Nmm.

- Trục XI:

NXI = NXIII. = 0,26 KW.

MXI = MXIII..1/1 = 6,31.103 Nmm.

Trục XI chịu tác dụng của lực chạy dao và xích bao hình gây ra mômen xoắn ngược chiều nhau. Do vậy công suất tổng cộng trên trục XI là:

Mômen xoắn trên trục là:



NXI = NbXI - NSXI = 0,26 - 0,105 = 0,155 KW

- Trục X:

NX = NXI. = 0,14 KW

MX = MXI =

Dao quay với tốc độ 50 v/ph. Vậy trục IX quay với tốc độ 200v/ph. Nhìn vào sơ đồ ta thấy: N X

= NIX

- Trục VIII:

NVIII = NX. = 0,214 KW.

MVIII = 9,4.103 Nmm.

- Trục IV:

NIV = NIVcắt - NIVbao hình

NIVcắt = 6,6 KW

NIVbao hình = NVIII. = 0,203 KW

Vậy NIV = 6,379 KW

.

- Trục III:

NIII = NIV. = 6,75 KW

MIII = MIV. = 321.103 Nmm.

- Trục II:

NII = NIII. = 7,08 KW

MII = MIII. = 144.103 Nmm

- Trục I: (Trục động cơ )

NI = 7,45 KW

Tính đường kính sơ bộ:

- Trục XV:

Chọn dXV = 60 mm, lxv = 450 mm.

- Trục XIV:



Chọn dXIV = 35 mm , lXIV = 500 mm

- Trục XI:

Chọn dXI = 35 mm, lXI = 520 mm.

- Trục V và trục VIII tính tương tự:

Chọn dV = 35 mm ; lV = 350 mm

dVIII = 45 mm ; lVIII = 650 mm.

- Trục IV: Tính trục IV theo công suất của xích tốc độ ta có:

Đây là trục then hoa dài 1600 mm để đảm bảo độ cứng vững ta chọn dIV = 65 mm.

- Các trục III, II, I tính theo công xuất của động cơ trục II:

NII = Nđc.đaiổ = 7,06 KW

nII = 1460/2,04 = 715,6 v/ph

MII = 94,2 . 103 (Nmm)

Đây là trục then hoa ta chọn dII = 45 mm. Trục dài 350 mm

- Trục III:

Quay với tốc độ 200 v/ph.

NIII = 6,71 KW

MIII = 320.103 Nmm.

Chọn dIII = 55 mm, lIII = 500 mm.

Tính modul sơ bộ các bộ truyền thuộc xích:

- Modul bộ truyền trục vít bánh vít 1/96. Chọn vật liệu chế tạo bánh vít là : Bp010 - 1

[tx] = 160 N/mm2

Mx = 742.103 Nmm.



Tra bảng 4-4-STKCTM. Chọn nên m = 4,5 ; q =11.

- Modul bộ truyền bánh răng trụ 35/35.

Chọn vật liệu là thép 45X.

N = 7,3 KW ; Mx = 0,308.103 Nmm.


- Modul bộ truyền bánh răng 33/33:

M = 6,9.103 N.mm

Chọn m = 3 (mm)

- Modul truyền bánh răng thay thế:

Khi cắt răng Z=12 ta dùng cặp bánh răng thay thế.

a/b = 50/25 ; M = 6,21.103 Nmm

Chọn msb = 2,5 mm

- Tính tương tự ta có modul bộ truyền e/f là:

msb = 2,5 mm

- Modul bộ truyền bánh răng nón 27/27:

(mm)

Chọn vật liệu là thép 45 [u] = 197,9 N/mm2

M = 9,4.103 Nmm ; N = 0,292 KW ; n = 200 v/ph ; m = 10

Khi tính lấy N = NIV = 6,397 KW

(mm)

msb = mtb + b.Sin /Z = 3,7 (mm). Chọn: ms = 4 mm

- Modul bộ truyền bánh răng nón Z29/Z29 giữa trục III và trục IV của xích tốc độ.

Chọn vật liệu là thép 45X: N = 6,71 KW ; n=200 v/ph



ms = mtb + b.Sin/Z = 3,67 mm. Chọn ms = 4 mm

- Tính modul bộ truyền bánh răng thay thế của xích tốc độ a/b

Chọn vật liệu là thép 45.

Z1=29 ; Z2=68 . Chọn msb = 2,5mm.

5. BẢNG ĐỘNG LỰC HỌC ĐỐI VỚI CÁC XÍCH

XÍCH TỐC ĐỘ

1 2 3 4 5 6 7

Kí hiệu trục theo

sơ đồ động

Tần số vòng quay

(v/ph)

Mômen xoắn

(N/mm)

Công suất

(KW)

Đường kính sơ

bộ (mm)

Modul sơ bộ (mm)

Chiều dài trục (mm)

VII 50,0 1150.103 6,04 85 4 710

VI 200 300.103 6,25 50 4 300

V 200 316.103 6,47 60 4 350

IV 200 305.103 6,397 65 4 1200

III 200 320.103 6,73 55 4 500

II 715,6 94,4.103 7,08 54 4 350



XÍCH CHẠY DAO HƯỚNG KÍNH

1 2 3 4 5 6 7

XXIII 47,15.103 50 3 500

XXII 2,29.103 35 2,5 400

XXI 1,42.103 30 2,5 300

XÍCH CHẠY DAO DỌC

1 2 3 4 5 6 7

XXI 1,46 36,5 0,006 45 3 930

XX 35 1,64 0,0064 40 2,5 650

IX 35 1,74 0,0068 30 2,5 200

XVII 31,5 2,05 0,0072 40 2,5 1000

XVI 52,5 1,36 0,008 40 2,5 450

XII 30,8 3 0,009 35 2,5 300

XÍCH CHẠY DAO TIẾP TUYẾN

1 2 3 4 5 6 7

XXX 77,9 110 3,5 300

XXIX 1,74 40 2

XXVIII 9,0 25 2 350

XXVII 1,0 25 2,5 300

XXVI 1,05 40 2 650

XXV 0,93 40 2 480

XÍCH BAO HÌNH

1 2 3 4 5 6 7



XIV 400,3 7,3 0,308 50 2,5 500

XIII 400,3 6,9 0,292 55 3 1600

XI 400,3 6,56 0,277 35 2,5 520

X 200 11,13 0,223 35 2,5 350

VIII 200 9,4 0,214 45 4 650

PHẦN VI

TÍNH TOÁN CHI TIẾT MÁY



Tính toán chi tiết máy là phần quan trọng cho máy (các chi tiết kết nối tạo thành máy) về phương diện độ chính xác máy, độ tin cậy và hiệu suất truyền dẩn cho máy.Trên cơ sơ đó, phần này ta cần tính toán và kiểm tra độ bền cho các chi tiết quan trọng (là nhưng chi tiết ảnh hưởng tới những yêu cầu kỹ thuật đặt ra của máy). Đó là những chi tiết ảnh hưởng trực tiếp tới độ chính xác gia công, những chi tiết làm việc với tải trọng lớn nhất ...

I. TÍNH SỨC BỀN CHO TRỤC CHÍNH

Đặc điểm của trục chính là: Trục dài 710 mm. Khi trục chính không lắp dao. Để việc tính toán được đơn giản ta giả thiết xét trong trường hợp gia công bánh răng trụ răng nghiêng (không có chạy dao tiếp tuyến) ta có thể coi lực cắt đặt vào đầu trục đặt tại gối. Ta có sơ đồ hoá lực của trục chính như sau:


200

M1

PV

PZ M2 M1 M1 M0

M0

MX M0

MZ

PN

PZ

Pa

PV

Pr

C B A

150 360

M1 Pr PN M2 Ma




Theo chế độ cắt ở n = 50 v/ph ta có:

- Lực cắt Pz = 18120 N - Lực pháp tuyến PN = 17397 N- Momen xoắn Mz= 1150.103 Nmm.

Khi đó:

- Lực vòng PV1 = 2Mz/D1

Đối với bánh răng Z53 là bánh rănh nghiêng có:

Z = 68 (răng) ; m = 4 (mm)

D1 = Z.m = 4.68 = 272 mm

- Lực hướng tâm:

Pr1 = Pv1 . tg = 8455,88 . 0,384 = 3247,058 N

- Lực dọc trục:

Pa= Pv1.0,13 = 8455,88 . 0,13 =1099,26 N

Ta đưa Pa về tâm trục sẽ được một lực và một mô men:

Ma = Pa.P/2 = 149,99.103 Nmm

1. Biểu đồ mô men xoắn (Hình vẽ)2. Biểu đồ mô men uốn theo phương y

Sơ đồ hoá lực: (Hình vẽ)

Ta thấy trục là một dạng bài toán siêu tĩnh, ta đưa về dạng sơ đồ hoá như sau: (Hình vẽ)

Ta giải theo phương pháp phương trình 3 mômen cho trục. Khi đó ta thay các khớp là các khớp cầu và có các mô men liên kết là: Mo , M1, M2.

Phương trình mô men liên kết như sau: M0.l1 + 2M1(l1+l2) + l2 . M2 + P = 0

Trong đó:

l1 = 200 mm

l2 = 150 mm

M0 = M2 = 0

2M1.(l1 + l2) + P = 0

Ta có:



P = 6

Ta xác định biểu đồ siêu tĩnh: Cộng hai biểu đồ ta được:

Mst = MP + M1(-M1) (Hình vẽ)

Ta xét chuyển vị theo phương y.

Ta vẽ biểu đồ với lực đơn vị Pk=1 đặt tại vị trí bánh răng. Khi đó ta có biểu đồ: (Hìnhvẽ)

Đây cũng là bài toán siêu tĩnh, do đó ta phải đi xác định M’1

Ta có phương trình:

M’0.l1+2(l1+l2).M’1+l2.M’2= 0

Từ đó ta xác định được biểu đồ siêu tĩnh Mkst

Chuyển vị theo phương y được xác định theo công thức:

Chia biểu đồ MPST ra làm 4 phần 1; 2; 3; 4.

Ta có tương ứng trên biểu đồ MKST có : 1 ; 2 ; 3 ; 4.

Thay các giá trị trên ta có:

3. Xác định biểu đồ và chuyển vị theo phương x

Sơ đồ hoá lực: (Hình vẽ)

Đây là bài toán siêu tĩnh, ta sử dụng phương trình 3 mô men:



Ta có : Mo.l1 + 2(l1+l2).M1 + M2.l2 + P = 0

M2= 0 = M0

Vẽ biểu đồ MP: (Hình vẽ)

Vẽ biểu đồ M1: (Hình vẽ)

Mst = MP+ M1

Xác định chuyển vị tại điểm D:

Ta sử dụng phép phân biểu đồ Vêrêxaghin. Trước hết ta xác định biểu đồ Mk bằng cách đặt lực Pk = 1 lên trục tại điểm D.

Tương tự như phần trước ta xây dựng được biểu đồ NKST.

Chia biểu đồ thành 4 phần. Thực hiện phép nhân biểu đồ với:

2 = 44,79976.0,022.1/2

s

3 = 259,11438.0,1278.1/2

4 = 259,11438.200.1/2

1 = 1,6297.2/3

3 = 1,02464


1150.103

MSTy

M1-y

M1y

MPy

MX

639861,7

788860,5

6003396

1

6003396

3361744,5

CBA

Biểu đồ mô men theo phương y


4 = 0,3227

4. Kiểm nghiệm độ cứng xoắn

Ta có biểu đồ mô men xoắn đối với trục chính như sau: (Hình vẽ).

Trục đã đảm bảo độ bền nhưng chưa chắc đã đảm bảo độ cứng xoắn. Nếu trục không đảm bảo độ cứng xoắn thì xẽ bị biến dạng trục gây ra kẹt ổ, phá hỏng bánh răng giảm độ chính xác, do đó ta phải kiểm tra độ cứng xoắn.

G: Modul đàn hồi trượt G = 8.104 N.mm2

[]: Góc xoắn cho phép lấy theo điều kiện máy công cụ. Với trục có chiều dài l = 710 mm lấy [] = 3,55’

Vậy trục chính có độ cứng xoắn là:

Do đó trục chính thiết kế đảo bảo độ cứng xoắn. Các biểu đồ tính toán được vẽ như sau:


PK=1 C B A

1629,7

784,1

Biểu đồ tính toán chuyển vị theo phương x

Biểu đồ nội lực tính toán theo phương x

297819,24

4479,76

4479,76

259114,38

MSTX

M-1X

MPX Mo’ M1’ M1’

Pk=1

A B C

M2’

85,71

1

1629,7

Biểu đồ tính toán chuyển vị theo phương y


II. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CÔN

Bộ truyền bánh răng côn xoắn trên trục IV, là bộ truyền làm việc với tải trọng lớn. Theo phần thiết kế bộ truyền với trục này Z=29 tỷ số truyền i = 1. Để bộ truyền lâu mòn và làm việc lâu dài ta chọn vật liệu chế tạo trục là thép 40X.

1. Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép

Ứng xuất tiếp xúc cho phép được xác định theo công thức: [tx] = []Notx . KN

Trong đó :



[]Notx : Ứng xuất mỏi tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu dài, phụ thuộc vào độ rắn của vật liệu.

Tra bảng 10-110-TKCT ta có []Notx = 17 HRC = 765N/mm2

Số chu kỳ cơ sở N0 = 15.107

KN : Hệ số chu kỳ tiếp xúc:

Ntd: Số chu kỳ tương đương Ntd = 60.n.T.U

n: Số vòng quay trong một phút của bánh răng 200v/ph

T: Tổng số giờ làm việc T = 300.10.8.2 = 48000h

U: Số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay được một vòng U = 1

Thay tất cả các trị số trên vào ta được KN = 0,55

Vậy [tx] = 0,55 . 756 = 415 N/mm2

2. Ứng suất uốn cho phép

Bánh răng làm việc một mặt nên ta có:

-1 - Giới hạn mỏi uốn của chu kỳ đối xứng

-1 (0,4 0,45) . bk

Với vật liệu là thép 40X: bk = 900 Nmm2

-1 = 0,45 .900 = 405 N/mm2

n - Hệ số an toàn n = 1,5

K - Hệ số tập chung ứng suất chân răng: K = 1,5

K’ - Hệ số chu kỳ ứng suất.

N0 - Số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn: N0 =5.106

m - bậc đường cong mỏi, với thép 40X : m = 6

Ntđ - Số chu kỳ tương đương

Đối với tải trọng thay đổi:

Mi = MIV = 350.103 Nmm

Mmax = MVII = 1150.103 Nmm



Thay các số vào ta được : Ntđ = 20.109

Ta thấy Ntđ > N0 nên K* = 1

Vậy [u] = 1,5 .450.1/ 1,5.1,8 = 225 N/mm2

3. Chọn sơ bộ hệ số tải trọng K

K = 1,3 đến 1,5 . Sơ bộ chọn K = 1,4

4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng L

L = b/L Chọn L = 0,33

5. Xác định chiều dài nón

Đối với bộ truyền bánh răng nón răng cong ta có :

Trong đó:

i = 1 ; N = 6,6 KW ; n2 = 200 v/ph

K = 1,4 ; L = 0,33

': Hệ số khả năng tải: Chọn ' = 1,2

[tx] = 415 N/mm2

Thay các số liệu vào công thức trên ta có:

L > 116,4 mm, chọn L = 117 mm

6. Xác định vận tốc vòng quay của bánh răng

Đối với bộ truyền bánh răng nón:

Tra bảng 5-12-STKCTM. Ta có cấp chính xác chế tạo cặp bánh răng nón thuộc trục IV là cấp 9.

7. Định hệ số tải trọng K và chiều dài nón L

Ta có : K = Ktđ . Kđ

Trong đó:

Ktđ = 1,15 ( Bảng 5-13-STKCTM).

Kđ = 1,2 ( Bảng 5-14-STKCTM)



Nên K = 1,5 . 1,2 = 1,38

Chọn L = 116,2 mm

Ở phần động lực học ta đã tính được modul của bộ truyền:

ms = 4 mm ; Z = 29

Việc kiểm nghiệm theo [u] là không cần thiết vì trong quá trình tính toán ms đã kể đến [u].

Các thông số hình học khác

- Đường kính lớn nhất của vòng chia:

D = ms.Z = 4.29 = 116 mm

- Chiều rộng bánh răng

b = D. L = 0,33.116 = 18,28 mm

- Góc mặt mút nón chia:

L = 1 = 450

- Đường kính vòng đỉnh:

Dc = ms .(Z + 2.cos) = 4.(29 + 2.cos450) = 121,64 (mm)

III. TÍNH BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG Z17/Z68

Ở bộ truyền này bánh răng làm việc với vận tốc nhỏ, chỉ giới hạn trong chuỗi tốc độ 50 315 (v/f), nhưng lại chịu tải trọng lớn do lực cắt dao sinh ra, do đó để đảm bảo độ bền lâu ta chọn vật liệu là thép 40X.

1. Ứng suất tiếp xúc

Được xác định theo công thức: [tx] = []Notx.K’N

Trong đó: []Notx - Ứng suất tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu dài, phụ thuộc vào độ rắn của vật liệu. Bảng 5-10 TKCTM, ta có: []Notx = 765 N/mm2. Số chu kỳ cơ sở No=15.107.

K’N: Hệ số chu kỳ ứng xuất tiếp xúc:

Trong đó:

Ntđ - là số chu kỳ tương đương:

Ntđ = N = 60.n.T.u =144.107.

n: Số vòng quay của bánh răng trong 1 phút = 50(v/f)

u: Số lần ăn khớp của răng khi bánh răng quay 1(v) =1



T: Tổng số giờ làm việc = 48000h

[tx] = 756 0,55 = 415 N/mm2

2. Ứng suất uốn cho phép

Tính theo công thức:

Trong đó:

-1: Giới hạn mỏi uốn trong chu kỳ đối xứng

-1 = (0,40,45)bk, với thép 40X bk = 900 N/mm2

-1 = 0,45.900 = 405 N/mm2

n: Hệ số an toàn bền, n =1,5

K: Hệ số tập trung ứng suất cắt chân răng : K = 1,8

K’’N: Hệ số chu kỳ ứng suất uốn:

Ntđ: Số chu kỳ tương đương. Đối với tải trọng thay đổi ta có

No: Số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn, No = 5.106

m: Số bậc đường cong mỏi, m = 6

Ntđ > No. Chọn KN’’ = 1

3. Chọn sơ bộ hệ số tải trọng K

Có thể chọn K = (1,31,5). Chọn K= 1,4

4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng

A= b/A . Chọn A = 0,4

5. Xác định khoảng cách trục A

Theo công thức:



6. Xác định vận tốc vòng của bánh răng

Tra bảng 5-12 TKCTM, ta chọn cấp chính xác bánh răng là 9.

7. Định hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A

K = Ktt.Kd

Với Ktt = 1,15, Kd = 1,2 K = 1,15.1,2 = 1,38

Tính chính xác khoảng cách trục A:

Ở phần động lực học ta đã tính được modul bộ truyền Z17/Z68 là mn = 4.

Các thông số hình học của bộ truyền:

D1= m . Z1 = 4.17 = 68 (mm)

D2 = m . Z2 = 4.68 = 272 (mm)

Chiều rộng bánh răng: b = A. A = 4. 196 = 78,4 (mm).

IV. BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT (1/96)

Các thông số đã biết:

M1=7,3.103 N.mm; n1=400,3 v/p; N1= 0,308 KW

M2=124.103 N.mm; n2=4,17(v/p); N2 = 0,324 KW

Z1= 1; Z2= 96

Bộ truyền làm việc một chiều tải trọng tương đối ổn định ổn định, thời gian làm việc T = 14400 h.

1. Chọn vật liệu

Giả thiết vận tốc trượt của bộ truyền là Vtr= (2 ÷ 3) m/s, ta chọn đồng thanh thiếc làm bánh vít và thép 45 tôi đạt độ cứng 45÷50 HRC làm trục vít.

2. Xác định ứng suất cho phép



Số chu kỳ thực tế:

N = 60.n2.T= 60.4,17.14400 = 3,6.106. Với Vtr= 2÷3 m/s, theo bảng (11-7) [TKCTM] ta có: [tx]= 170 N/mm2, bảng (11-6) [TKCTM] có: [u] =115 N/mm2.

Vì N = 3,6.106 >106 nên ta tính K’’N theo công thức:

Do đó: [] = [u]N0.K’’N =115.0,85 = 97,75 N/mm2

[tx] = [tx]N0.K’N =170.1,13 = 192,1 N/mm2

3. Sơ bộ định hiệu suất và các hệ số tải trọng

Ta sơ bộ định hiệu suất bộ truyền là: = 0,75.

Do đó N2 = N1 . = 1.0,75 = 0,75 KW

Tải trọng ổn định nên Ktt = 1

Giả thiết V2 < 3 (m/s), ta có : Kđ =1,1

4. Xác định modul m và hệ số đường kính q

Tính modul theo sức bền tiếp xúc:

Tra bảng (11-5) [TKCTM] chọn m = 4,5, q = 11, có

5. Kiểm nghiệm vận tốc trượt, hiệu suất và hệ số tải trọng

Vận tốc trượt Vt < 2 (m/s) đúng như giả thiết ở trên nên vật liệu đã chọn là đúng.

Để tính hiệu suất ta lấy f = 0,04. Vật liệu bánh vít là đồng thanh có thiếc nên ta lấy = 2o17’. Theo công thức :


n1

Pr1

Pa1P1

Pr2Pa2


Gần bằng hiệu suất ta đã chọn.

Vận tốc vòng báng vít:

Vì V2 = 0,12 < 2 (m/s) nên không phải điều chỉnh Kđ.

6. Kiểm nghiệm theo sức bền uốn

Theo công thức :

Với . Theo bảng ta có: y = 0,5

7. Xác định kích thước chủ yếu của bộ truyền

Khoảng cách trục: A = 0,5.m.(q + Z2)= 0,5 .4,5.(11 + 96) = 240,75 (mm)

Kích thước trục vít:

dc1 = d1 = m.q = 4,5.11 = 49,5 (mm)

Dc1 = dc1 + 2.m = 50 + 2.5 = 58,5 (mm)

Di1 = dc1 - 2,4.m = 50 - 2,4.5 = 38,7 (mm)

L 4,5.(11+ 0,06.Z2) = 4,5.(11 + 0,06.96) = 75,42(mm)

Vì trục vít được mài khi chế tạo nên lấy tăng chiều dài 1 đoạn 25(mm), vậy L = 100 (mm).

Kích thước bánh vít:

dc2 = d2 = m.Z2 = 4,5.96 = 432 (mm)

Dc2 = dc2 + 2.m = 432 +2.4,5 =441 (mm)

Di2 = d2 - 2,4.m = 432 - 2,4.4,5 = 421,2 (mm)

Dn = Dc2 +2.m = 441 +24,5 =450 (mm)

B = 0,75.d1 = 0,75.96 = 72 (mm)

8. Lực tác dụng lên trục



Các thành phần lực tác dụng lên trục được thể hiện như hình vẽ:

Pr1 = Pr2 = P2.tg = 3435,1.tg20o = 1250,2(N)

V. TÍNH BỘ TRUYỀN VÍT ME ĐỨNG1. Chọn vật liệu và kết cấu

Chọn vật liệu vít me là thép 50. Đai ốc là đồng thanh Bp010 - 0,5. Vít me phải đạt độ chính xác cấp 3.

Dạng ren vít là ren thang có góc prophin = 30o,đảm bảo dễ đóng mở đai ốc và độ chính xác đủ dùng. tvm = 10mm.

2. Lực tác dụng

Lực kéo P cần để khắc phục trở lực có ích và tổn thất ma sát được xác định:

P = 23737,2 (N)

3. Tính mòn

Trong đó:

[P] = 3.106 (N/mm2).



Thay vào công thức ta có:

Theo tiêu chuẩn ta lấy: de = 44 ; di = 31 ; dtb = 37,5 ; F = 7,55 (cm2).

- Góc nâng vít:

- Hiệu suất của bộ truyền:

Trong đó: = 68o - Là góc ma sát trong ren. Ta lấy = 7o

- Mômen xoắn :

4. Tính sức bền

Ứng suất tương đương:

F = 7,55 cm2 ; Mk = 6,56 (N.m) ; P = 23737,2 (N)

Vậy: tđ < [] (thỏa mãn).

5. Tính theo độ cứng

Sai số do bước ren biến dạng đàn hồi là:



Trong đó:

P = 23737,2 (N) ; E = 19,6.104 (N/mm2) ; F = 755(mm2)

Theo bảng 16 [TKMCKL]: với t = 10 thì [t] = 0,006 (mm)

Kết quả:

Độ cứng thoả mãn: t < [t]

6. Tính theo độ ổn định

Theo vít me đã chọn thì mômen quán tính bé nhất tại tiết diện ngang

Jmin = 58000 (mm4).

lvm = 500 (mm)

- Hệ số thu gọn chiều dài, tuỳ thuộc vào đặc tính kẹp chặt của đầu vít me: = 0,7.

Ta có lực kẹp tới hạn:

Độ dự trữ ổn định:

Ta thấy:

Trục vít me đảm bảo ổn định.



BẢNG KÊ BÁNH RĂNG

1 2 3 4 5 6

Số thứ tự

Số răng Modul Số thứ tự Số răng Modul

1 29 4,5 43 20 15,875

2 29 4,5 44 20 15,875

3 116

4,5 45 20 15,875

4 234

4,5 46 26 3,5

5 27 4,5 47 29 3,5

6 27 4,5 48 29 2

7 27 2,5 49 29 2

8 27 2,5 50 29 2



9 27 2,5 51 5 3,5

10 1 4 52 48 3,5

11 45 4 53 68 4

12 58 2,5 54 17 4

13 58 2,5 55 29 4,5

14 33 3 56 29 4,5

15 33 3 57 12 3,5

16 2 3,5 58 1 2,5

17 27 2,5 59 18 2,5

18 27 2,5 60 30 2

19 24 4 61 30 2

20 20 15,875 62 35 2,5

21 29 4,5 63 35 2,5

22 29 4,5 64 96 4,5

23 102 3,5 65 1 4,5

24 22 3 66 20 4

25 33 3 67 1 4

26 45 2,5 68 21 2,5

27 45 2,5 69 21 2,5

28 45 2,5 70 40 2

29 50 2,5 71 36 2

30 45 2,5 72 36 2,5



31 50 2,5 73 2 2,5

32 34 2,5 74 40 2

1 2 3 4 5 6

33 61 2,5 75 70 2

34 1 3 76 40 2

35 36 3 77 32 2

36 1 3 78 28 2

37 5 2,5 79 40 2

38 52 2,5 80 36 2

39 44 2,5 81 24 2

40 36 2,5 82 46 2

41 40 2,5 83 48 2

42 39 2,5 84 26 2



BẢNG KÊ Ổ

Loại ổ Kich thước Số lượng Loại ổ Kich thước Số lượng

Ổ bi đỡ Ổ bi chặn

26 6 .19 . 6 1 8106 30.47.11 3

205 25.52.15 4 8107 35.52.12 6

206 30.62.16 18 8108 40.60.13 4

207 35.72.17 3 8114 70.95.18 2

208 40.80.18 18 8126 130.170.30 2

210 50.90.20 2 8209 30.52.16 2

211 55.100.21 2 8210 45.73.20 2

305 25.62.17 4 8210 50.72.22 2

8213 65.100.27 1

Ổ đũa chặn Ổ bi đỡ chặn

7204 20.47.15,5 2 7208 40.80.20 5

7305 25.62.18,5 2 7209 45.85.21 2

7310 50.110.29,5 2 7510 50.95.29,5 4

7511 55.100.27 2 7512 60.110.30 2

67207 35.72.18,5 10 67512 60.110.30 4

67513 65.120.45 2 67514 70.120.45 6

7507 35.80.23 1 36205 25.30.15 2

36210 50.90.20 2 36211 55.110.21 2

36120 100.150.24 1 46122 110.170.28

1

46216 80.140.20 1

Ổ đũa đỡ

Loại ổ Kich thước Số lượng

32207 35.72.17 1

42211 35.100.21 2

42310 50.110.27 1



PHẦN VI

BÔI TRƠN – LÀM MÁT MÁY



I. HỆ THỐNG BÔI TRƠN

Hệ thống bôi trơn là không thể thiếu được đối với máy cắt kim loại. Giải quyết tốt vấn đề bôi trơn cho máy sẽ giảm được ma sát, giảm tổn thất năng lượng, đảm bảo máy làm việc chính xác lâu dài.

Yêu cầu đối với bôi trơn là phải làm việc tin cậy, có thể điều chỉnh lưu lượng tới các điểm bôi trơn, làm việc tự động, phải có bộ phận để kiểm tra sự làm việc của toàn hệ thống bôi trơn.

Đặc điểm của máy phay lăn răng là làm việc trong một phạm vi tốc độ rộng nên khó áp dụng biện pháp bôi vung té và nhúng. Do đó bôi trơn các bộ truyền bánh răng, ổ bi ly hợp ta dùng phương pháp bôi trơn lưu thông. Còn ở các bộ phận khó bôi trơn lưu thông như sống trượt, vít me thì bôi trơn tự chảy.

Sơ đồ hệ thống bôi trơn gồm: bơm, phin lọc dầu, ống dẫn, buồng phân phối, bể thu hồi, bể chứa. Để bơm dầu cho hệ thống ta dùng bơm cánh gạt. Dầu để bôi trơn là dầu công nghiệp. Để tính toán năng suất bơm ta dùng phương pháp cân bằng nhiệt giữa nhiệt lượng phát sinh do ma sát và nhiệt lượng hấp thụ do dầu. Nhiệt lượng toả ra ở các cặp ma sát được xác định theo công thức sau:

W = 800.(1 - ).N (Kcal/h) (1)

Trong đó:

- N: Công suất máy (KW).- : Hiệu suất máy, = 0,8

Khi cho dầu chảy với lưu lượng (Q = lít/phút ) thì nhiệt lượng mà nó hấp thụ là:

W = 60.Q.C.t. (Kcal/h) (2)

Với:

- C: Nhiệt dung riêng của dầu, C = 0,4 Kcal/KgC - : Khối lượng riêng của dầu, = 0,9 Kg / dm3 - t: Nhiệt độ nung nóng của dầu khi chảy qua bề mặt làm việc. Lấy bằng 5 ÷ 8oC. Đối với ổ

trượt lấy bằng 30 ÷ 40oC.

Cân bằng hai phương trình (1) và (2) ta có: Q = K.N (1 - ) lít/phút

- K: Hệ số phụ thuộc vào sự hấp thụ của dầu thực tế nằm trong giới hạn từ 1 đến 3 ta chọn K = 3.

Vậy Q = 3.7,5.( 1 - 0,8 ) = 4,5 lít/phút

Kích thước của thùng dầu trong hệ thống bôi trơn phải đảm bảo sao cho dầu phải được chứa đầy và được làm sạch.

Thể tích bể chứa lấy bằng năng suất của bơm sau 4 – 6 phút. Vậy ta chọn:


Buồng phân phối khí

Bể thu hồi

Phin lọc dầu

Bơm

Bể chứa dầu


V = 6 . Q = 6 . 4,5 = 27 dm3

II. HỆ THỐNG LÀM MÁT

Việc dùng chất lỏng trơn nguội tưới vào vùng cắt làm tăng độ bền của dụng cụ cắt, tăng chất lượng bề mặt của chi tiết gia công, tăng năng suất cắt gọt vì nếu có hệ thộng làm mát có thể nâng cao tốc độ cắt. Dung dịch trơn nguội có tác dụng tốt với quá trình cắt vì nó tách phoi và làm sạch chi tiết. Hệ thống làm mát chi tiết đã được tiêu chuẩn hóa.

Để làm mát (nguội) vùng cắt ta dùng bơm ly tâm, với động cơ điện cung cấp lưu lượng tới 200l/ph và áp lực 2 at. Lưu lượng bơm có thể được xác định tương tự như lưu lượng của bơm trong hệ thống bôi trơn. Nếu giả thiết toàn bộ công suất khi cắt được biến thành nhiệt, nhiệt này do nước làm sạch hấp thụ, ta có phương trình cân bằng nhiệt sau:


l

b

h

V


- Chọn dung dịch trơn nguội là Emuxi = 1 Kg / l ; C = 1 (Kcal/KgoC).- T: Độ tăng nhiệt độ nước làm sạch phụ thuộc vào quá trình cắt, phương pháp dẫn nước làm

sạch, sự nguội lạnh của nó trong hệ thống. Thường lấy bằng 15 đến 25oC, chọn = 20oC.- N: Công suất cắt, N = 7,5 KW

Vậy:

Để cho dung dịch trơn nguội đảm bảo cho cả việc tách phoi ta cần tăng lưu lượng bơm. Theo kinh nghiệm ta lấy: Q = Q1 + k.N

Với:

- Q1: Lượng chất lỏng cần thiết để tách phoi, thường Q1 = (10 ÷ 30) lít/ph.

Chọn: Q1 = 20 lít/phút

- k: Hệ số tính đến sự dẫn nhiệt, k = 2 ÷ 6. Chọn k = 3

Vậy Q = 20 + 3.7,5 = 42,5 lít/phút.

Kich thước thùng lọc dầu:

Để lắng cặn cho dung dịch làm nguội ta dùng thùng lọc dầu riêng bằng tôn hàn. Muốn tăng khả năng lắng cặn để làm sạch dung dịch thì thùng phải có kích thước sao cho toàn bộ bụi bẩn chìm xuống đáy.

Kích thước của thùng được chọn theo mắy cắt kim loại:

b: Chiều rộng thùng

h: Chiều cao thùng

l: Chiều dài thùng

V: Vận tốc chất lỏng chẩy qua thùng.

Chọn m = b/h = 2

K: Hệ số phụ thuộc vào kết cấu thùng K < 1

Chọn K = 0,8

W: Vận tốc lắng của bụi bẩn.

W = 9.d2 / 18.v = 9,81.103.0,1/18.5 = 1,09 mm/s

v : Hệ số nhớt động học của dung dịch v = 5mm/s ;



g = 9,81 m/s2

Xác định vận tốc chất lỏng chảy qua thùng.

V = 106 . Q / 60 . F

Trong đó :

F - Diện tích tiết diện thùng F = b . h = 12,5 . 104 mm2

Vậy V = 106. 30 / 60 . 12,5 . 104 = 4 mm/s

Nên h = 250 mm ; b = 2. h = 500 mm ; l = 800 mm

Thể tích thùng:

V = 500 . 250 . 800 = 100.000.000 mm3



PHẦN BẢY

ĐIỀU CHỈNH VẬN HÀNH MÁY

Điều chỉnh máy để gia công bánh răng trụ răng thẳng bằng phương pháp phay thuận, trong chu kỳ bán tự động với chạy dao đường chéo gồm các việc sau:

- Gá đặt kẹp phôi



- Gá dặt dụng cụ cắt- Chọn vận tốc cắt - Xác định chạy dao dọc và chạy dao hướng kính- Điều chỉnh chạc phân độ- Điều chỉnh chạc vi sai- Điều chỉnh cữ chặn để đảm bảo chiều sâu, chiều dài cắt răng và cũng đảm bảo chu kỳ làm

việc của máy.- Điều chỉnh các bộ phận chuyển mạch của bảng điện.- Điều chỉnh các cữ chặn an toàn di chuyển dọc trục dao phay- Kep chặt trục gá dao phay- Khởi động máy.

I. GÁ ĐẶT VÀ KẸP CHẶT PHÔI

Độ chính xác chế tạo và gá đặt phôi là những điều kiện đầu tiên của độ chính xác bánh răng được cắt. Phôi cần được kẹp chặt và không rung động khi gia công.

Khi kẹp chặt phôi có đường kính ngoài lớn hơn 400mm thì kẹp chặt trên các đế chuyên dùng bằng các bu lông.

Việc kẹp chặt các bánh răng liên tục với modul nhỏ hơn 5mm. Khi gia công chúng hoàn toàn được đảm bảo bằng cơ cấu thuỷ lực của giá đỡ ụ tâm trên, khi đó công việc truyền dẫn có thể là đòn kẹp đơn giản.

Khi gia công với bánh răng liên tục với modul m 6 cần thay đổi đòn kẹp đơn giản bằng ống kẹp Sanga. Đảm bảo được việc kẹp chặt như trên sẽ nâng cao độ bóng và độ chính xác của bánh răng gia công.

II. GIÁ ĐẶT DỤNG CỤ CẮT

Để tránh sai số trong các răng được gia công cần định tâm chính xác dao phay khi gá đặt nó. Muốn vậy phải tránh bụi bẩn hoặc dầu mỡ thừa bám vào dầu dao phay hoặc các vòng đệm trung gian. Cũng cần phải làm sạch phần đuôi của trục gá dao. Tuỳ theo quan hệ với sản phẩm gia công mà dao được gá đặt vào dưới một góc độ nào đó.

Khi cắt bánh răng trụ răng thẳng cần quay trục gá dao đi một góc .

Khi cắt bánh răng trụ răng nghiêng với góc nghiêng với góc nghiêng đường xoắn là , ta phải quay dao đi một góc = .

Dấu (-) khi dao và phôi cùng hướng xoắn.

Dấu (+) khi dao và phôi ngược hướng xoắn.

Ta có sơ đồ gá đặt như sau:


Hướng xoắn của phôi là hướng xoắn phải:

Hướng xoắn của phôi là hướng xoắn trái:

Dao xoắn phải

-

Dao xoắn trái

+

Dao xoắn phải

+

Dao xoắn trái

-


Thông thường góc nâng của dao được tỳ lên mặt mút của dao phay. Việc điều chỉnh dao đi một góc chỉnh thô ban đầu theo đĩa chia độ, chỉnh tinh cuối cùng theo du xích.

Nếu ký hiệu chiều dài phần vào của dao phay là be (hình dưới), và chiều dài phần ra là ba (tính từ răng trọn vẹn ngoài cùng A). Thì chiều dài của phần ăn khớp với bánh răng bị cắt tạo nên hình dáng của răng sẽ bằng : bw = be + ba

Nếu ta ký hiệu chiều dài hữu ích của dao phay là bn (Tính từ răng trọn vẹn đầu tiên đến răng cuối cùng), thì giá trị bv (hình vẽ) mà trên đó dao có thể dịch chuyển theo hướng chiều trục được xác định theo công thức: bv = bn - bw


50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50

1

2

3

5

6

4


Như vậy nhiệm vụ điều chỉnh ở đây sẽ là xác định lượng dịch chuyển do trục của dao trên đại lượng L sao cho L bv.

Chiều dài phần vào be và phần ra ba của dao trong các bước được xác định rất nhanh chóng và thuận lợi theo đồ thị phân bố theo chiều dài làm việc của dao phay trong bước, phụ thuộc vào số răng Z và góc nghiêng của bánh răng được cắt.

Những giá trị be và ba nhận được từ đồ thị để chuyển thành (mm) cần nhân với bước của bánh răng được cắt (t). Trong đó : m - là modul dọc trục.

Chỗ bắt đầu của một răng trọn vẹn là chỗ tính từ mặt bên của dao phay (ta lấy bằng 1/4 bước), như vậy về cả 2 phía là nửa bước. Do đó cần cộng thêm nửa bước vào giá trị bw

Sau khi đã xác định xong tất cả các giá trị tính toán ban đấu thì trục chính cần đặt ở vị trí chính giữa. Nhờ có thang đo 4 (với giá trị vạch chia là mm) và vạch chỉ 6. Sau đó các vấu tỳ 5 được xác định và bắt chặt, chúng dùng để điều khiển đường dịch chuyển của dao phay.

Dao 3 phay được gá trên trục chính ở vị trí giữa nhờ có thước chuyên dùng 1 và dụng cụ định tâm.

Sau đó dao phay và trục chính từ vị trí này được dịch chuyển sát với ổ chính hoặc cách ổ một khoảng tuỳ theo cụ thể .

III. LỰA CHỌN TỐC ĐỘ CẮT

Tốc độ cắt được lựa chọn theo vật liệu gia công, vật liệu dao, cắt thô cắt tinh độ bóng độ chính xác.Từ đó xác định số vòng quay của dao chọn bánh răng thay thế.



IV. ĐIỀU CHỈNH XÍCH CHẠY DAO

1. Xích chạy dao đứng

Sau khi chọn lượng chạy dao Sd ta sẽ chọn được cặp bánh răng thay thế theo bảng sau:

a/b Sd a/b Sd

28/68 0,8 53/43 2,5

32/64 1 64/32 4,0

36/60 1,26 68/28 5,0

43/53 1,7 48/48 2,0

2. Xích chạy dao hướng kính

Tương ứng với các cặp bánh răng thay thế của bảng trên ta có lượng chạy dao hướng kính là : 0,27 ; 0,33 ; 0,43 ; 0,56 ; 0,67 ; 0,83 ; 1,88 ; 1,7.

Sau khi đã xác định lượng chạy dao Sk dựa vào bảng trên ta chọn được cặp bánh răng thay thế.

3. Xích chạy dao tiếp tuyến

Từ phương trình cân bằng ta có công thức điều chỉnh xích chạy dao tiếp tuyến.

Trong đó:

io - Là tỷ số truyền hộp chạy dao thay thế, từ iTST ta xác định được itt và chọn được các cặp bánh răng thay thế.

4. Xích chạy dao đường chéo



Chạy dao dường chéo có thể dùng gia công tất cả bánh răng trụ răng thẳng và một phần nào đó của bánh răng nghiêng . Bởi vì nếu góc nghiêng của bánh răng lớn thì tất cả các phần của dao đều tham gia vào cắt gọt và trong một số trường hợp chiều dài của dao không đủ để tạo nên hình dạng răng một cách chính xác. Việc dùng xích chạy dao đường chéo sẽ đạt hiệu quả cao khi dùng dao phay đã được kéo dài thêm chiều dài cắt để cắt những bánh răng có số răng nhỏ.

5. Điều chỉnh chạc phân độ

Công thức điều chỉnh: Khi cắt bánh răng có số răng Z từ 12 đến 160, thì e/f = 54/54 nên:

Khi cắt bánh răng có số răng Z > 160:

Để tránh cho cặp bánh vít, trục vít của trạc phân độ không bị mòn trước kỳ hạn, khi điều chỉnh trạc phân độ cần chú ý sao cho vòng quay của trục vít không vượt quá 1200 vòng /phút:

Trong đó:

n - Số vòng quay của dao trong 1 phút

K - Số đầu mối của dao phay

Z - Số răng được cắt

6. Điều chỉnh chạc vi sai

Khi cắt bánh răng không có chạy dao đường chéo thì ta có công thức điều chỉnh chạc vi sai là :

Trong đó:

: Góc nghiêng răng

mn: Modul pháp tuyến của bánh răng dược gia công

K: Là số đầu mối của dao phay lăn răng

Cũng có thể cắt bánh răng nghiêng bằng cách điều chỉnh xích bao hình không vi sai theo lượng di động tính toán:

1 (vòng bàn máy) Z/K + Z.Sd/K.T Vòng dao

Ta có:



Với Cx = 24 khi Z < 160 và cặp bánh răng e/f =1

Cx = 48 khi Z > 160 và cặp bánh răng e/f =1/2

Khi cắt bánh răng trụ răng thẳng có số răng là số nguyên tố lớn hơn 100 vì trong bộ bánh răng thay thế đi kèm theo máy không có số răng nguyên tố Z > 100. Do đó khi cắt bánh răng nguyên tố Z > 100 thì phải dùng phương pháp điều chỉnh sử dụng xích vi sai.

Công thức điều chỉnh xích phân độ:

Thông thường

Để bù vào lượng Z ở xích phân độ ta phải điều chỉnh xích vi sai:

Trong trường hợp này cần lắp bánh răng thay thế trên các trục vào và ra, trục trung gian của hộp chạy dao. Công việc được tiến hành với lượng chạy dao Sd = 2,88283 mm/v. Các bánh răng thay thế Z = 48 răng.

Vậy:

Cắt bánh răng với số răng nguyên tố chỉ được thực hiện như trong chế độ cắt điều chỉnh máy. Còn việc đưa bàn dao ngược trở lại vị trí ban đầu chỉ được tiến hành khi bánh răng đã được tháo khỏi trục trung gian của hộp chạy dao.

7. Cắt bánh vít bằng chạy dao tiếp tuyến

Các xích tốc độ, xích bao hình vẫn sử dụng như phần trên.

Xích chạy dao tiếp tuyến theo công thức:

Trên xích vi sai ta thấy rằng khi dao phay dịch 1 lượng .md thì phôi (bánh vít) cũng quay một lượng .mS bánh vít (ngiã là quay đi 1/Z vòng). Hoặc trục vít có bước t = 12 mm quay đi .md/12 vòng thì phôi quay đi 1/Zbv vòng, từ sơ đồ động ta có phương trình cân bằng:



Trong đó: ; ;

mn - Modul pháp tuyến

- Góc nâng đường xoắn dao phay

Ta có:

Trục dao phay quay lồng không ở trong trục vít me, khi phay tiếp tuyến thì trục dao mang cả bánh răng Z68 di chuyển dọc trục, khi di chuyển dọc trục bánh răng Z68 có sự quay phụ thêm do sự ăn khớp của bánh răng nghiêng. Bước xoắn của bánh răng nghiêng Z68 là:

Khi dịch chuyển St thì nó quay thêm một lượng là:

Để không bị phá vỡ quan hệ bao hình thì phôi phải quay thêm một lượng là:

Như vậy phương trình điều chỉnh phụ thuộc vào xích vi sai là:

Từ đó iy = 0,003701.io. Vậy ta có phương trình điều chỉnh xích vi sai trong trường hợp cắt bánh vít bằng phương pháp chạy dao tiếp tuyến là:

Dấu (+) ứng với khi dao xoắn phải. Dấu (-) ứng với khi dao xoắn trái

8. Cắt bánh răng nghiêng bằng phương pháp chạy dao đường chéo

Khi gia công bánh răng nghiêng bằng phương pháp chạy dao đường chéo tỉ số truyền của xích vi sai phải thay đổi một lượng là:

Vì nó đã được bù với chạy dao đường chéo sở dĩ có góc là khi gá dao nghiêng đi một góc ( +) thì lượng chạy dao tiếp tuyến sẽ là: Stc = St.Cos.



Vậy công thức điều chỉnh chạc vi sai sẽ là:

iy = 7,95775.Sin/mn.K [ (2,705634.Cos/mn.K)] 0,00307).io

Việc thay đổi của số hạng [ (2,705634.Cos/mn.K)] 0,00307).io Sẽ dẫn đến phải thay đổi hướng chuyển động chạy dao tiếp tuyến.

V. VÍ DỤ1. Tính toán điều chỉnh máy để gia công cặp bánh răng trụ răng nghiêng 18/50, có góc

nghiêng = 12022, có modul m = 2mm.- Xích tốc độ:

Với dao phay là dao là dao phay trục vít một đầu mối (K =1), vật liệu là thép gió, có hướng xoắn phải.

Vật liệu gia công bánh răng là gang. Nên theo hoạ đồ hình 22 - Hướng dẫn sử dụng máy phay lăn răng 5k32- ta chọn được vận tốt cắt là 20 mm/vòng. Tương ứng với cặp bánh răng thay thế: a = 23 (răng); b = 64 (răng). Tạo ra số vòng quay của trục chính trục chính trong một phút là 63 vòng/phút.

- Xích chạy dao đứng:

Với tốc độ cắt là 63 vòng/phút ta chọn được lượng chạy dao dọc tương ứng là: Sd = 1 mm/vòng.

Công thức điều chỉnh:

Chọn được cặp bánh răng thay thế tương ứng là: a = 32 (răng); b = 64 (răng).

- Xích chạy hướng kính:

Công thức điều chỉnh: isk = 1,64.Sk

Tương ứng vơi cặp bánh răng thay thế này ta tìm được lượng chạy dao hướng kính là: 0,33 mm/vòng.

- Xích bao hình:


Ta có: K=1 - là số đầu mối của dao.

- Gia công bánh răng nghiêng với số răng : Z=18 (răng)

Vậy ta chọn : a= 40 (răng) ; b = 80 (răng) ; c = 80 (răng) ; d = 30 (răng)

Để đảm bảo điều kiện không trạm trục khi lắp thì phải thảo mãn đẳng thức sau:

a + b> c + ( 15 - 20)

c + d > b + (15 - 20)

Ta thấy rằng: 40 + 80 > 80 + ( 15 - 20);



80 + 30 > 80 + ( 15 - 20);

Như vậy với các bảnh răng a, b, c, d mà ta chọn là hoàn toàn thoã mãn.

- Gia công bánh răng nghiêng với số răng: Z = 50 (răng)

Vậy ta chọn : a = 60 (răng); b = 24(răng); c = 20 (răng) ; d = 30 (răng)


a + b > c + ( 15 - 20);

c + d > b + (15 - 20);

Ta thấy rằng: 60 + 24 > 20 + (15 - 20);

20 + 30 > 30 +( 15 - 20);

Như vậy với các bảnh răng a, b, c, d mà ta chọn là hoàn toàn thảo mãn.

- Xích vi sai:


Trong đó: mn = 2 - là modul pháp tuyến,

K=1- là đầu mối dao phay,

= 12022’- là góc nghiêng của bánh răng được cắt.

Thay số vào ta có:

Vậy ta chọn: a = 40 (răng); b = 30(răng); c = 18 (răng) ; d = 40 (răng)

2. Tính toán điều chỉnh máy gia công bánh vít modul mặt đầu

ms = 6(mm), tỉ số truyền

Chọn vật liệu làm dao là thép gió, có hai đầu mối (K = 2), hướng xoắn của dao là hướng xoắn phải.

- Xích tốc độ:

Công thức điều chỉnh: iv = Với dao là thép gió, vật liệu chế tạo bánh vít là đồng, nên ta chọn được vận tốc cắt của dao là 25 mm/phút. Tương ứng với vận tốc cắt này ta có số vòng quay trên trục chính của dao là nd = 63 mm/vòng. Do đó;



Vậy ta chọn: a = 23 (răng); b = 64 (răng);

- Xích bao hình:

Gia công bánh vít nghiêng với số răng: Z = 73 (răng);

Vậy ta chọn : a = 24 (răng); b = 50 (răng); c = 50 (răng) ; d = 73 (răng)


a + b> c + ( 15 - 20);

c + d > b + (15 - 20);

Ta thấy rằng: 24+50 > 50 + (15 - 20);

50+73 > 50 +( 15 - 20);

Như vậy với các bảnh răng a, b, c, d mà ta chọn là hoàn toàn thoã mãn.

- Xích vi sai:


Trong đó:

mn = 6 mm - là môdul mặt dầu của bánh vít;

K = 2 - là số đầu mối của dao phay trục vít;

io - tỉ số truyền của khối bánh răng chạy dao tiếp tuyến,lấy i0 = 1/2

Ta lấy dấu cộng vì hướng xoắn của dao là hướng xoắn phải. Do đó ta có:

Vậy ta chọn: a = 30 (răng); b = 60(răng); c = 24 (răng); d = 50 (răng)


a + b> c + ( 15 - 20);

c + d > b + (15 - 20);

Ta thấy rằng: 30 + 60 > 20 + (15 - 20);

24 + 50 > 60 +( 15 - 20);

Như vậy với các bảnh răng a, b, c, d mà ta chọn là hoàn toàn thảo mãn.

- Xích chạy dao tiếp tuyến:




Do tốc độ quay của dao là nd = 63 vòng/ phút và (khi vị trí tay gạt ở vị trí 1), nên ta chọn được lượng chạy dao tiếp tuyến là: st = 0,44 mm/vòng ( Bảng 2-hướng dẫn sử dụng máy phay lăn răng 5K32 ). Do đó:

Vậy ta chọn: a = 32 (răng); b = 64 (răng);

VI. SỬ DỤNG VÀ BẢO QUẢN MÁY

Máy phay lăn răng là loại máy chuyên dùng trong bước chuẩn bị gia công có nhiều công việc quyết định đến công việc gia công năng suất máy. Vì vậy bước chuẩn bị gia công gồm có:

- Thay đổi bánh răng thay thế xích tốc độ theo tốc độ đã chọn - Chọn bánh răng thay thế xích bao hình và xích vi sai- Chọn bánh răng thay thế cho hộp chạy dao

Các tín hiệu cần kiểm tra là các đèn tín hiệu các đèn tín hiệu nằy hướng dẫn cho công nhân sử dụng các cơ cấu điều khiển máy.

Ví dụ: Khi cắt bánh răng trụ, ngoài việc tính toán điều chỉnh xích ta cần chuyển mạch ăn dao hướng kính hay tiếp tuyến. Nếu đèn tín hiệu báo sáng có nghĩa là điều chỉnh chạy dao dừng lúc cắt hết chiều dài răng nhưng chưa đảm bảo chiếu sâu răng. Răng cắt cần chuyển mạch ăn dao và tiếp tục chạy dao hướng kính, đèn tín hiệu chạy dao hương kính sẽ bật sáng vì thế việc tuân thủ các quá trình khởi động máy là một quá trình khắt khe không thể sai phạm.

Vấn đề bôi trơn làm nguội máy càng cần thiết để đảm bảo tuổi thọ cho máy. Việc cho dầu mỡ vào các ổ để kiểm tra các mắt báo dầu phải được thường xuyên.

Làm nguội là biện pháp tăng năng xuất máy tăng chất lượng sản phẩm, tuổi bền dao, vì vậy phải đảm bảo dung dịch trơn nguội đúng thành phần hoá học, lưu lượng và đặc biệt lưu ý các tạp chất gây hư hỏng máy.

Việc bảo quản máy là một vấn đề rất quan trọng nếu thực hiện tốt một số qui định về việc bảo quản máy thì đảm bảo cho máy nâng cao tuổi bền sử dụng được lâu dài, độ chính xác của máy được đảm bảo.


Do an Tot Nghiep 5k32 - Hoc

Documents

Transcript of Do an Tot Nghiep 5k32 - Hoc