1. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 Lời nói đầu Một trong những nội dung đặc biệt quan trọng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trên toàn cầu nói chung và với sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước ta nói riêng hiện nay đó là việc cơ khí hoá và tự động hoá quá trình sản xuất. Nó nhằm tăng năng suất lao động và phát triển nhanh nền kinh tế quốc dân. Trong đó công nghiệp chế tạo máy cắt kim loại và thiết bị đóng vai trò then chốt. Để đáp ứng như cầu này, đi đôi với công việc nghiên cứu, thiết kế, nâng cấp máy cắt kim loại là việc trang bị đầy đủ những kiến thức sâu rộng về máy cắt kim loại và trang thiết bị cơ khí hoá cũng như khả năng áp dụng lý luận khoa học vào thực tiễn sản xuất cho đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật là không thể thiếu được. Sau thời gian học tập tại trường ĐH Công nghiệp HN đến nay, em đã hoàn thành chương trình học của môn thiết kế máy công cụ. Để có sự tổng hợp các kiến thức đã học trong các môn học của ngành và có được sự khái quát chung về nhiệm vụ của một người thiết kế, em được nhận đề bài: "Thiết kế máy tiện ren vít vạn năng". Được sự chỉ bảo hướng dẫn tận tình của thầy giáo cùng với sự nỗ lực cố gắng của bản thân, đến nay em đã hoàn thành đồ án môn học của mình. Do trình độ còn hạn chế nên bài tập lớn chắc sẽ không tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô để em có điều kiện học hỏi thêm. Em xin chân thành cảm ơn!. Hà Nội, ngày tháng năm 2012 Sinh viên thiết kế Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 2. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 PHẦN I PHÂN TÍCH MÁY THAM KHẢO T616 I – Máy tiện T616 : 1- Cấu tạo chung: T616 là mỏy tiện ren vít vạn năng, là một trong những sản phẩm đầu tiên của nhà máy sản xuất máy cụng cụ số một Hà Nội 1 : Thân máy. 10 : Trục trơn. 2 : Hộp tốc độ. 11 : Trục điều khiển. 3 : Mâm cặp. a,b,d,e : Cần tay gạt để di động 4 : ụ động. các khối bánh răng bên trong hộp tốc độ. 5 : Giỏ đỡ. ( c ) : Tay gạt dùng để đóng mở ly hợp , 6 : Bàn dao. trên cơ sở đóng mở máy 7 : Hộp xe dao. và đảo chiều trục chính. 8 : Bàn xe dao. 9 : Trục vít me. Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 3. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 2 – Đặc tính kỹ thuật : T616 là máy tiện hạng vừa, có độ chính xác cấp 2, công suất động cơ N = 4,5 Kw và vận tốc cắt nhỏ. o Đường kính lớn nhất của phội gia công được trên máy : 320 mm. o Khoảng cách giữa 2 mũi tâm : 750 mm o Số cấp vòng quay của trục chính : Z = 12 o Giới hạn cấp vòng quay trục chính : n = 44÷1980 v/ph o Lượng chạy dao : • Dọc : 0,06÷3,34 mm / vòng • Ngang : 0,04÷2,47 mm / vòng o Ren cắt được trên máy : • Quốc tế : 0,5÷9 mm • Modul : 0,5÷9 mm • Anh : 38÷2 vòng ren / 1" Theo bảng (5-1) <5> gia công trên máy có thể đạt được: Phương pháp gia công Cấp chính xác đạt Độ bền (µm) Tiện thô IT 8 ÷ 11 Ra = 12,5 ÷ 2,5 Tiện bán tinh IT 5 ÷ 7 Ra = 3,2 ÷ 6,3 Tiện tinh IT 3 ÷ 4 Ra = 1,26 ÷ 1,6 Tiện mỏng IT 2 Ra = 0,25 ÷ 0,63 Cắt ren IT 3 Ra = 1,25 ÷ 1,6 3 – Truyền động của máy :Hình III-2 : Là sơ đồ động của máy T616. a- Xích tốc độ : Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 4. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 Hộp tốc độ máy T616 thuộc hộp tốc độ dựng riờng, gồm hai phần : hộp giảm tốc và hộp trục chính. Hộp giảm tốc đặt dưới thân máy và truyền động cho hộp trục chính nhờ bộ truyền đai. Đồng thời trong hộp tốc độ có hai đường truyền động đến trục chính là trực tiếp và gián tiếp. Lượng di động tính toán: nđc → nTC (vg/ ph) Xích liên kết: M – 1 – 2 – iV – 3 – 4 – 5 – TC Phương trình cân bằng động học: nđc × i12 × iV × i34 × i45 = nTC Công thức điều chỉnh: iV = cv. nTC * Đường truyền trực tiếp : Phương trình xích tốc độ trực tiếp : * Đường truyền gián tiếp : Phương trình xích tốc độ gián tiếp: Số vòng quay lớn nhất của trục chính : Nmax = 1450. =. 27 27 . 200 200 . 48 50 . 33 45 . 58 58 1980 (v/ph). Số vũng quay nhỏ nhất của trục chính : Nmin = 1450. = 58 17 . 63 27 . 200 200 . 71 27 . 47 31 44 (v/ph). Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 5. iS T2 M T1 8 tvm1 tvm2 10 Z m9 Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 b -Xích chạy dao: Hộp chạy dao máy T616 chỉ có một đường truyền động để tiện ren hệ một. Để tiện được ren hệ Anh, ren pitch, ren modun, phải dựng bộ truyền bánh răng thay thế. + Khi tiện ren: 1 vòng trục chính → t bàn dao (mm) 1 vòng TC × i45 × i46 × iS × i78 × tvm1 = t ⇒ iS = cS × t + Khi tiện trơn: 1 vòng quay trục chính làm dao đi được một lượng Sd(mm). 1 vòng TC × i35 × i46 × iS × i78 × i69 × πmz = Sd ⇒ iS = csd × Sd + Khi chạy dao ngang: 1 vòng quay trục chính làm dao đi được một lượng Sn (mm). 1 vòng TC × i45 × i46 × iS × i78 × i78910 × tvm2 = Sn ⇒ iS = csn × Sn Phương trình xích chạy dao : Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 6. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 * Tiện trơn: Chạy dao dọc: 58 S=1vg 58 55 55 24 2135 55 (IX)(VII) 52 26 27 24 (X ) tc b a d c (VIII) 30 48 27 36 26 52 52 26 39 39 52 26 26 52 26 52 39 39 2652 26 52 39 39 26 52 39 39 26 52 52 26 .. . … …. . …… … . .. 39 39 ( XI) 2 45 39 39 ( XIV) 39 39 .14.3 (doïc) Chạy dao ngang: 58 S=1vg 58 55 55 24 2135 55 (I X)(V II ) 52 26 27 24 (X) tc b a d c (VI II) 30 48 27 36 26 52 52 26 39 39 52 26 26 52 26 52 39 39 2652 26 52 39 39 26 52 39 39 26 52 52 26 .. . … …. . …… … . .. 39 39 ( XI ) 2 45 L3 47 38 47 13 tx. (ngang) * Tiện ren : 58 S=1vg 58 55 55 24 2135 55 (I X)(VI I ) 52 26 27 24 (X) tc b a d c (VI I I ) 30 48 27 36 26 52 52 26 39 39 52 26 26 52 26 52 39 39 2652 26 52 39 39 26 52 39 39 26 52 52 26 .. . … …. . …… … . .. 39 3939 39 ( XI I ) .tx Caét ren vít. Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 7. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 N=4,5KWn=1450v/ph Bômdaàu Cam Þ200 HìnhIII-2SôñoàñoängmaùytieänrenvítvaïnnaêngT616. Þ200 III VIII 27 c d b a 2448 302621 5236 27 39 52 26 2624 525252 393939 39392626 39 39 39 39 14 2ñm tx=6 45 2460 255515384713 L12L 7148453831 58 58 4740335027 I II IV V VI 63 2727L158 17 Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 8. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 4 – Các cơ cấu điển hình: a – Cơ cấu an toàn: Ps Z45 XI 1 2 6 7 3 5 4 Hình III-3 : Sô ñoàcô caáu an toaøn cuûa maùy T616 Nhằm ngăn ngừa quá tải khi chạy dao dọc hoặc chạy dao ngang : kết cấu như hình vẽ. Trên trục trơn (XI) có lắp trục vít (1) lồng không luôn ăn khớp với bánh vít Z = 45 …Một đầu trục vít ăn khớp ly hợp vấu (2) di trượt liên tục. Khi làm việc bình thường, lực lò xo (3) luôn đẩy viên bi (4) tỳ sát vào mặt côn của đòn bẩy (5) làm cho đòn bẩy luôn luôn đẩy ly hợp vấu (2) ăn khớp với mặt vấu của đầu trục vít. Khi trục trơn quay kéo trục vít quay, ăn khớp với bánh vít truyền động cho hợp xe dao. Khi quá tải lực Px sẽ thắng lực lò xo (3) và đẩy vấu (2) sang phải, đầu nhọn của đòn bẩy bật lên phía trên của viên bi, tách rời hai mặt vấu, xích chạy dao bị cắt đứt. Để lặp lại xích truyền động ta gạt tay gạt (6) để đưa ly hợp (2) về ăn khớp với trục vít, mũi nhọn của đòn bẩy trượt qua viên bi về vị trí cũ. Vít (7) để điều chỉnh lực lò xo, qua đó để điều chỉnh lực phòng quá tải. Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 9. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 b – Cơ cấu Hácne: Để tạo hai đường truyền nhanh và chậm trong hộp trục chính. Hình III-4 Vị trí trong hình vẽ : chuyển động từ bộ truyền đai dẫn đến trục rỗng (I) qua làm trục chính quay với cấp số vòng quay thấp. Nếu gạt ly hợp L sang trỏi, Z1 ra khớp với Z2 và vào khớp răng trong của ly hợp, nối liền trục ống 1 với trục ống 3, đưa trực tiếp cóc số đến trục : Trục quay nhanh. PHẦN II THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC XÍCH TỐC ĐỘ I- CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN DẪN : 1. Chọn kiểu truyền dẫn: Chọn kiểu truyền dẫn cần căn cứ vào phạm vi điều chỉnh, công suất truyền, trị số trượt, thuận tiện điều khiển, thay đổi tốc độ nhanh, tính công nghệ tốt. Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 10. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 Với máy chuyển động chính quay có N < 100 Kw theo ENIMS nên dùng truyền dẫn điều chỉnh tốc độ cơ khí gồm 1 động cơ xoay chiều và 1 hộp tốc độ bánh răng. Kiểu truyền dẫn này đảm bảo độ cứng vững, thay đổi tốc độ đơn giản nhưng phải dừng máy mới thay đổi được. Yêu cầu đối với hộp tốc độ: – Kích thước nhỏ gọn, hiệu suất cao, tiết kiệm vật liệu, kết cấu có tính công nghệ cao, làm việc chính xác, sử dụng bảo quản dễ dàng, an toàn khi làm việc. – Khi gia công với các tốc độ cắt khác nhau phải đảm bảo công suất không thay đổi khi thay đổi số vòng quay của trục chính. P. V = const (trong phạm vi tốc độ đã cho) – Hộp tốc độ phải đảm bảo đạt được những trị số tốc độ nhất định thích hợp trong khoảng giới hạn điều chỉnh tốc độ. – Hộp phải đảm bảo độ kín khít, đảm bảo vệ sinh công nghệ. – Việc bố trí các cơ cấu trong hộp phải đảm bảo có tác dụng tăng bền, tăng tuổi thọ cho vỏ hộp, ổ bi, trục. 2. Bố trí cơ cấu truyền động: Có 2 phương án bố trí các cơ cấu truyền động. a) Hộp tốc độ và hộp trục chính chung 1 vỏ: – Ưu điểm của cách bố trí này là gọn gàng toàn bộ truyền dẫn giá thành hạ (chỉ dùng 1 vỏ), dễ tập trung các cơ cấu điều khiển. – Nhược điểm: + Có thể truyền rung động, truyền nhiệt trong hộp tốc độ sang hộp trục chính. + Khó dùng truyền động đai cho trục chính. b) Hộp tốc độ tách rời hộp trục chính: – Ưu điểm: Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 11. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 + Không lan truyền rung động và nhiệt từ hộp tốc độ sang hộp trục chính, nhờ đó nâng cao độ chính xác gia công. + Dễ dàng cho thống nhất hóa và tiêu chuẩn hóa hộp tốc độ trong các máy khác nhau. + Cải thiện điều kiện lắp ráp, sửa chữa và hiện đại hóa. + Có khả năng tạo ra hai khoảng tốc độ khác nhau, khoảng cao dùng cho gia công tinh, khoảng thấp chịu tải lớn dùng cho gia công thô. Với các ưu nhược điểm của hai phương pháp và tham khảo máy T616, ta để hộp tốc độ và hộp trục chính tách rời nhau. Hộp trục chính có hai đường truyền tốc độ cao và tốc độ thấp. 3. chọn công suất động cơ: Đối với hộp tốc độ máy cắt kim loại, thông thường hiệu suất đạt 75%-85%. Do đó ta tính sơ bộ công suất động cơ như sau: Ndc = = = 5.625 (Kw) Theo Ttính toán thiết kế dẫn động cơ khí T1 ta chọn được động cơ như sau: 4A132S4Y3 có thông số như sau: II- CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤU TRÚC TRUYỀN DẪN: 1. Chọn dạng kết cấu: Chọn dạng kết cấu phức tạp hay đơn giản căn cứ vào phạm vi điều chỉnh yêu cầu, công dụng của máy. Cấu trúc đơn giản được sử dụng khi phạm vi điều chỉnh yêu cầu bé hơn trị số giới hạn. Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 Ndc(Kw) V(vg/ph) Cosϕ η(%) 7,5 1455 0,86 87,5 2,2 2,0 12. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 Phạm vi điều chỉnh tốc độ: Rn = min max n n = 44 1980 = 45 Trong máy này ta sử dụng = 8 với ϕ = = = 1,41 Ta có : Rn = 44 1980 = 45< < > ϕ 2 i R = * n R = 45,39 Ta sử dụng cấu trúc đơn giản. 2. Chọn phương án không gian: Phương án không gian được biểu diễn qua công thức: Z = ∏= m 1k KP Trong đó: PK: Số bộ truyền trong nhóm thứ k k : Trật tự kết cấu của nhóm dọc theo xích truyền động m : Số nhóm truyền. Phương án không gian quyết định đến số bánh răng, số trục, số ổ bi, số lỗ trong vỏ hộp và tổng chi phí chế tạo hộp. Vì thế cần phải chọn phương án tốt nhất theo các chỉ tiêu sau: – Tổng số bộ truyền là bé nhất. – Số lượng nhóm truyền bé nhất – Trọng lượng truyền dẫn bé nhất – Giảm tổn thất ma sát. Các phương án khi Z = 12. (Z = P1 × P2 × . . . × Pm) + Để đảm bảo cân đối giữa tổng số bộ truyền bé nhất và số lượng nhóm truyền bé nhất. Máy cỡ vừa khi dùng tốc độ thấp, xích giảm tốc dài cần phải giảm bánh răng, ta dùng các phương án: Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 13. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 Z = 3 × 2 × 2 Z = 2 × 3 × 2 Z = 2 × 2 × 3 + Để đảm bảo trọng lượng truyền dẫn nhỏ nhất, ta có quan hệ: P1 > P2 > . . . > Pm. Vì mô men xoắn tăng dần khi số vòng quay giảm (mK = K . ) n N và làm tăng kích thước các chi tiết của truyền dẫn. Thực tế mk tăng dần từ trục động cơ đến trục chính, vì thế để nhận được bộ truyền nhẹ nhiều hơn số bộ truyền nặng, do đó giảm được trọng lượng truyền dẫn, ta lấy PK giảm dần về phía trục chính. Gần trục chính nên lấy Pm=1 hoặc 2. Trên các trục động cơ quay nhanh, động năng lớn cũng cần tránh đặt nhiều bánh răng để khỏi làm tăng tải trọng quán tính cho truyền dẫn. Chọn phương án kết cấu Z = 3 × 2 × 2. + Công suất động cơ được sử dụng hết ở cấp tốc độ thấp của trục chính. ở cấp tốc độ cao bộ truyền làm việc thiếu tải, tổn thất không tải nhiều, hiệu suất truyền dẫn giảm. Để giảm tổn thất ma sát, cần rút ngắn truyền động ở những cấp tốc độ cao cắt ra khỏi xích những khâu thừa khi dùng tốc độ thấp, làm cho điều kiện gia tốc và hãm truyền dẫn dễ dàng. Để đạt được mục đích này ta dùng kết cấu kiểu Hác ne. 3. Chọn phương án động học: Phương án động học là phương án về trật tự thay đổi các bộ truyền trong các nhóm để nhận được dãy tốc độ đã cho. Với mỗi phương án kết cấu đã chọn sẽ có một phương án động học nên cần chọn một phương án tối ưu. Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 14. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 – Số phương án thứ tự thay đổi trị số vòng quay là: m! = 3! = 2. 1. 3 = 6 (m là số nhóm truyền ). Z1 = III 6 II 3 I 1 223 ×× Z4 = I 1 III 6 II 2 223 ×× Z2 = II 3 III 6 I 1 223 ×× Z5 = I 1 II 2 III 4 223 ×× Z3 = III 6 I 1 II 2 223 ×× Z6 = II 2 I 1 III 4 223 ×× – Phương án tối ưu là phương án có: x1 < x2 < …… < xm nếu P1 > P2 > …. > Pm * Ưu điểm của phương án: Với số vòng quay bé nhất như nhau, trục trung gian có số vòng quay cực đại bé nhất nên giảm thấp yêu cầu về độ chính xác chế tạo các chi tiết của bộ truyền, giảm tải trọng động, giảm rung, giảm mòn, giảm tổn thất ma sát, tăng hiệu suất khi số vòng quay trục chính cao. – Phạm vi điều chỉnh của nhóm khuyếch đại sau cùng không vượt quá phạm vi điều chỉnh cho phép. Rm = ϕ ( )1PX1P im mm −− =ϕ ≤ Lượng mở cho phép lớn nhất của hai tia biên của nhóm là: Xmax = Xm (Pm – 1) = ϕlg >Rlg< i Xmax = 6 ( 2 - 1 ) = 6 Rm = ϕ6 = 1,416 = 7,85 Thỏa mãn điều kiện : Rm < = 8 4. Vẽ lưới cấu trúc: Dựa vào phương án động học và kết cấu đã cho, ta vẽ đồ thị lưới cấu trúc. – Đường truyền nhanh: Z1 = 3 × 2 × 1 – Đường truyền chậm: Z2 = 3 × 2 × 1 Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 15. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 ⇒ Z = 3 × 2 × 1 ( 1 + 1 × 1) Lưới cấu trúc thể hiện: tổng số trục, tỷ số truyền trong từng nhóm, tổng số bánh răng của hộp tốc độ và số cấp tốc độ trên trục, lượng mở của nhóm truyền và thứ tự ăn khớp bánh răng trong nhóm. Các ký hiệu trên lưới cấu trúc: mỗi đường thẳng đứng biểu diễn một trục, các điểm trên đường thẳng đứng biểu diễn số cấp tốc độ của trục đó, các đoạn thẳng nối các điểm tương ứng trên các trục tượng trưng các tỷ số truyền giữa các trục đó. Lưới cấu trúc được biểu diễn như hình vẽ: Z = 31 × 23 × (1 + 1 × 1) i5 i1 i2 i3 i4 i6 Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 I II III IV V VI n12 n11 n10 n9 n8 n7 n6 n5 n4 n3 n2 n 16. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 i7 Để biết cụ thể các trị số vòng quay của các trục, đánh giá được toàn bộ chất lượng của phương án, ta vẽ đồ thị vòng quay. ∗ Chuỗi số vòng quay tuân theo quy luật cấp số nhân: Với ϕ =1.41 ta có: n1=nmin n2=n1. ϕ n3=n2. ϕ = n1. ϕ2 => nz=n1. ϕz-1 Lần lượt thay z = 1÷12 vào ta có bảng sau: Tốc độ Công thức tính n tính n tiêu chuẩn n1 n1=nmin 44 44 n2 n1. ϕ 62.04 63 n3 n1. ϕ2 87.47 90 n4 n1. ϕ3 123.34 125 n5 n1. ϕ4 173.91 180 n6 n1. ϕ5 245.21 250 n7 n1. ϕ6 345.75 355 n8 n1. ϕ7 487.5 500 n9 n1. ϕ8 687.39 710 n10 n1. ϕ9 969.23 1000 n11 n1. ϕ10 1366.60 1380 n12 n1. ϕ11 1926.9 1980 Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 44 63 90 125 180 250 355 500 710 1000 1380 1980 V VIIV IIIIII § å thÞsè vßng quay ϕ=1.41 z = 3x2x(1+1×1) = 12 i23=0.5 i22=0.7 i1=1 i21=1 i31=1 i4=0.709 i5=0.5 i6=0.253 i32=0.35 17. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 Qua đồ thị vòng quay ta xác định được các tỷ số truyền được biểu diễn dưới dạng: i = ϕE E: Số khoảng lgϕ mà tia cắt qua. E = 0 thì i = 1 : Tia thẳng đứng Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 18. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 E > 0 thì i > 0 : Tia hướng lên trên E < 0 thì i < 0 : Tia hướng xuống dưới. 6. Xác định các tỷ số truyền: 4 1 = ≤ i ≤ = 2 i11 = ϕ0 = 1 i31 = ϕ0 = 1 i6= ϕ-4 = 0,253 i21 = ϕ0 = 1 i32 = ϕ-3 = 0,356 i23 = ϕ-2 = 0,5 i22 = ϕ-1 = 0,7 i4 = ϕ-1 = 0,709 i5 = ϕ-2 = 0,5 III- TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC BÁNH RĂNG: 1. Tính số răng của các bánh răng trong xích tốc độ: Có nhiều phương pháp để xác định số răng của các bộ truyền, ta dùng phương pháp giải tích để xác định số răng của các bánh răng trong bộ truyền. Tính toán động học bánh răng tức là xác định số răng Z của các bánh răng đảm bảo tỷ số truyền đã cho. Sơ bộ chọn mô đun m = 2 ÷ 3 ứng với máy có công suất N < 10 Kw. Trong một cặp bánh răng, để 2 bánh răng ăn khớp được thì các bánh răng được chế tạo cùng mô đuyn. Trong một nhóm truyền, tình hình chịu tải của các bộ truyền khác nhau, ta dùng nhiều giá trị mô đuyn khác nhau. Thay đổi tốc độ bằng bánh răng di trượt dùng bánh răng thẳng. Trong một nhóm giữa hai trục song song ta có: Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 19. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 A = ( ) i ' iini cos ZZm 2 1 β + × <2> Trong đó: Zi và Z’ i là số răng bánh dẫn và bánh bị dẫn, từ đó ta có hệ phương trình: Zi + Z’ i = + ni i m βcosA2 × i'Z Zi = ii Với Zi và Z’i nguyên dương. Đối với bánh răng thẳng và cùng một mô đuyn: ni i m βcosA2 × = SZ = E. k (4-15) <2> Để chiều ngang hộp bé, ta lấy số răng Zi và Z’i càng bé càng tốt. Zmin = 17 ÷ 18 răng Zmax = 50 ÷ 60 răng SZmax = 100 ÷ 120 răng Vì thế số răng Z cần phải được tính theo phương pháp bội số chung nhỏ nhất. Ta phân tích : ii = i i g f trong đó ai và bi là các số nguyên tố cùng nhau. Thay vào hệ trên ta có: Zi = ii i gf f + . Sz Z’ i = ii i gf g + . Sz Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 A Zi Z’ i (1) 20. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 Nếu gọi K = BSCNN (fi + gi) thì ta có: 2A = E. K E : Số nguyên đưa vào để đảm bảo không cắt chân răng. Vậy: Zi = ii i gf f + . EK Z’i = ii i gf f + . EK Số E được xác định trong hai trường hợp: Nếu bánh răng bé nhất là chủ động: E = Kf gfZ ii × + 1 min )( (3) Nếu bánh răng bé nhất là bị động: E = Kf gfZ ii × + 1 min )( (4) Nếu Zi + Z’i = SZ > SZmax phải điều chỉnh lại bằng cách giảm trị số K và chịu sai số về tỷ số truyền không vượt quá ± 2% Trường hợp trong một nhóm truyền dùng hai loại mô đuyn m1 và m2 thì điều kiện làm việc là: 2A = m1 (Zi + Z’i) = Szim1 (5) 2A = m2 (Zi + Z’i) = Szim2 A : Khoảng cách hai trục. Szim1 và Szim2 là tổng số răng của cặp bánh răng có mô đuyn m1 và m2. Từ (5) ta có: 1 2 1 2 2 1 e e m m Z ZΣ == Σ (6) Hay : ∑Z1 = K. e1 ∑Z2 = K. e2 Trong đó: e1, e2, K – là các số nguyên. Cách tính cụ thể như sau: ∑Z1 – xác định bằng cách phân tích ix Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 (2) 21. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 ix = Xn Xn 2X 2X 1X 1X 'Z Z …. 'Z Z 'Z Z == Lấy tổng (Zx1 + Z’x1) + …… (Zxn + Z’xn) chọn ∑Z1 trong các tổng đó suy ra K = 2 zi e S ⇒ K2 = K. e1 Sử dụng công thức (2) tính được Zj và Z’j cho toàn bộ nhóm truyền. Việc tính này thường gặp khó khăn, ∑Z thường quá lớn (∑Z > 120 răng) vì ∑Z là bội số của (ai + bi ) và còn là bội số của e (hay mô đuyn). Vậy ta dùng phương pháp tính gần đúng và dịch chỉnh bánh răng nhưng đảm bảo điều kiện làm việc có sai số tỷ số truyền không vượt quá phạm vi cho phép ( < 2% ). 2. Tính số răng của các bánh răng trong các nhóm truyền: – Nhóm truyền 1: Từ trục I sang trục II có tỷ số truyền i = 1, chọn theo máy chuẩn T16 ta có Z = 42; Z’ = 58 răng. – Nhóm truyền 2: Từ trục II sang trục III có 3 tỷ số truyền : i1 = ϕ0 = 1 II III i2 = ϕ-1 = 0,709 i3 = ϕ-2 = 2,635 Tính số răng: i1 = 1 = 1 1 ta có : f1 = 1 ; g1 = 1 ⇒ f1 + g1 = 1 + 1 = 2 i2 = 0,709 = 7 5 ta có : f2 = 5 ; g2 = 7 ⇒ f2 + g2 = 5 + 7 = 12 i3 = 2,635 = 2 1 ta có : f3 = 1 ; g3 = 2 Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 i1 i2 i3 22. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 ⇒ f3 + g3 = 1 + 2 = 3 BSCNN (fi + gi ) = K = 12 Ta dùng cặp bánh răng có cùng mô đuyn Emin = Zmin 121 )21(17 3 33 × + = × + Kf gf = 4,25. Chọn E = 6 ⇒Smin = 6 × 12 = 72 (răng) Tham khảo máy T616 ta chọn SZ = 78 răng Vậy ta có: Z1 = 78 11 1 11 1 × + =× + ZS gf f = 39 (răng) Z’1 = 78 11 1 11 1 × + =× + ZS gf g = 39 (răng) Z2 = 78 75 5 22 2 × + =× + ZS gf f = 32,5 (răng) Chọn Z2 = 32 răng có e = 0,5 Z’2 = SZ – Z2 = 78 – 32 = 46 (răng) có e = -0,5 Z3 = 78 21 1 33 3 × + =× + ZS gf f = 26 (răng) Z’3 = SZ – Z3 = 78 – 26 = 52 (răng) Cặp bánh răng dịch chỉnh : )5,0e(Z )5,0e(Z 46 32 −= = ta chọn: Z2 = 33 Z’2 = 45 47 31 ' ; 40 38 ' 3 3 1 1 == Z Z Z Z Số răng: Z1 = 38 ; Z’1 = 40 ; Z2 = 33 ; Z’2 = 45 ; Z3 = 31 ; Z’3 = 47 Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 ⇒ để đ m b oả ả l ng m c a nhóm truy n taượ ở ủ ề có: 23. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 – Nhóm truyền 3: Từ trục III sang trục IV có 2 tỷ số truyền : Ta có: III IV i4 = ϕ0 = 1 i5 = ϕ-3 = 0,356 Tính số răng: i4 = 1 = 1 1 ta có : f4 = 1 ; g4 = 1 ⇒ f4 + g4 = 1 + 1 = 2 i5 = 0,356 = 53 19 = 36 13 Ta có : f5 = 13 ; g5 = 36 ⇒ f5 + g5 = 13 + 36 = 49 BSCNN (fi + gi ) = K = 2 × 49 = 98 Emin = Zmin 9813 )3613(18 5 55 × + = × + Kf gf = 0,69. Chọn E = 1 Smin = E × K = 1 × 98 = 98 (răng) Z4 = 98 11 1 44 4 × + =× + ZS gf f = 49 (răng) Z’4 = SZ – Z4 = 98 – 49 = 49 (răng) Z5 = 98 3613 13 55 5 × + =× + ZS gf f = 26 (răng ) Z’5 = 98 3613 36 55 5 × + =× + ZS gf g = 72 (răng) Tham khảo máy T616 ta chọn: Z4 = 50 răng ; Z’4 = 48 răng Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 i4 = 1 i5 =0,35 24. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 Z5 = 27 răng ; Z’5 = 71 răng – Nhóm truyền 4: Từ trục IV sang trục V bằng bộ truyền đai thang i = ϕ-1 = 0,709 = 7 5 Tham khảo máy T616 ta chọn: iđ = 220 200 φ φ – Nhóm truyền 5: Từ trục V đến trục chính VII + Đường truyền tốc độ cao: Trục V được thiết kế trùng với trục chính VII thông qua ly hợp răng + Đường truyền tốc độ thấp: Do trục V trùng với trục VII nên bộ truyền từ trục V đến trục VI có cùng khoảng cách trục A với bộ truyền từ trục VI đến trục VII. Để đảm bảo bộ truyền truyền được mô men lớn, ta chọn bộ truyền: i6 có bánh răng mô đuyn m1 = 2,5 i7 có bánh răng mô đuyn m2 = 3 Điều kiện ăn lhớp của hai bộ truyền là: 2A = m1 (Z6 + Z’6) = ∑Z6. m1 2A = m2 (Z7 + Z’7) = ∑Z7. m2 Ta có: i6 = ϕ-2 = 35 15 ; f6 = 15 ; g6 = 35 ; f6 + g6 = 15 + 35 = 50 i7 = ϕ-4 = 24 7 ; f7 = 7 ; g7 = 24 ; f7 + g7 = 7 + 24 = 31 Từ điều kiện ăn khớp ta có: 5 6 5,2 3 e e m m Z Z 1 2 1 2 7 6 ==== ∑ ∑ ⇒ ∑ Z6 = ∑ Z7. 5 6 Tham khảo máy T616 ta chọn khoảng cách trục A = 94mm ∑ Z7 = 5,2 942 m A2 2 × = = 75 (răng) Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 25. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 ∑ Z6 = 5 675 5 6Z7 × = ×∑ = 90 (răng) ⇒ Ta có số răng: Z6 = 90 3515 15 6 66 6 × + =× + zS gf f = 27 (răng) Z’6 = 90 3515 35 6 66 6 × + =× + zS gf g = 63 (răng) Z7 = 75 247 7 7 77 7 × + =× + zS gf f = 17 (răng) Z’7 = 75 247 24 7 77 7 × + =× + zS gf g = 58 (răng) 3. Kiểm tra điều kiện di trượt khối bánh răng 3 bậc: Z1 = 38 Z’1 = 40 Z2 = 33 Z’2 = 45 Z3 = 31 Z’3 = 47 Đảm bảo cho khối bánh răng 3 bậc ở trục II di trượt ăn khớp được các bánh răng cố định ở trục III (bánh lớn ở giữa, bánh bé ở hai bên). Muốn di trượt được thì đỉnh của các bánh biên không nhô ra quá vòng chân răng của bánh giữa một trị số lớn hơn khe hở đỉnh răng c = 0,25mm. dcb ≤ dig + 2c mZb + 1f ≤ (m Zg – 2f – 2c ) + 2c Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 Z’3 Z’1 Z’2 Z2 Z3 Z1 II III 26. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 Zg – Zb > 4 Trong đó: dcb và Zb là đường kính ngoài và số răng của bánh biên. dig và Zg là đường kính trong và số răng của bánh giữa. f = 1 là hệ số chiều cao đỉnh răng. Ta có: Z1 – Z2 = 38 – 33 = 5 > 4 ⇒ thỏa mãn điều kiện 4. Kiểm tra sai số tốc độ: – Kiểm tra sai số tần số quay trục chính và so sánh với sai số cho phép. – Nếu tỷ số truyền của hộp tốc độ là iV thì cho ta tốc độ ra của trục chính là: nk = ne × iV (ne là tốc độ quay của động cơ). Trong quá trình tính toán do phân tích tỷ số truyền có sai số, do quy nguyên số răng Z tính được … Tần số quay trục chính có thể lệch nhiều so với tần số quay tiêu chuẩn nên phải kiểm tra sai số tốc độ. Ta phải tính sai số tần số quay trục chính và so sánh với sai số cho phép. Sai số cho phép <∆n> = 10 (ϕ – 1)% Sai số của số vòng quay tính toán so với số vòng quay tiêu chuẩn: ∆n = %100 n nn TC TTTC × − < <∆n> = ±10 (ϕ – 1)% = ± 4,1% Trong đó: nTC : Số vòng quay tiêu chuẩn nTT : Số vòng quay thực tế. Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 27. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 Bảng kiểm tra sai số vòng quay trục chính Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 ST T Phương trình xích động học nTC (vg/ph) nTT (vg/ph) ∆n (%) 1 1455. 58 17 . 63 27 .985,0. 220 200 . 71 27 . 47 31 . 58 42 44 45 -2.2 2 1455. 58 17 . 63 27 .985,0. 220 200 . 71 27 . 33 45 . 58 42 63 64.5 -2.4 3 1455. 58 17 . 63 27 .985,0. 220 200 . 71 27 . 40 38 . 58 42 90 90.18 – 0.2 4 1455. 58 17 . 63 27 .985,0. 198 200 . 48 50 . 47 31 . 58 42 125 124.63 0,3 5 1455. 58 17 . 63 27 .985,0. 220 200 . 48 50 . 33 45 . 48 42 180 175.7 2.4 6 1455. 58 17 . 63 27 .985,0. 220 200 . 48 50 . 40 38 . 58 42 250 248 0,8 7 1455. 985,0. 220 200 . 71 27 . 47 31 . 58 42 355 351.1 1.1 8 1455. 985,0. 220 200 . 71 27 . 45 33 . 58 42 500 490 2 9 1455. 985,0. 220 200 . 71 27 . 40 38 . 58 42 710 686.57 3.3 10 1455. 985,0. 220 200 . 48 50 . 47 31 . 58 42 1000 1000 0 11 1455. 985,0. 220 200 . 48 50 . 33 45 . 58 42 1380 1359.3 1.5 12 1455. 985,0. 220 200 . 48 50 . 40 38 . 58 42 1980 1966.2 0,7 28. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 PHẦN III :THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC HỘP CHẠY DAO MÁY TIỆN T616 I.Đặc điểm,yêu cầu và điều kiện kỹ thuật của hộp chạy dao: 1.Đặc điểm: – Hộp chạy dao dùng để thực hiện chuyển động chạy dao đảm bảo quá trình cắt được tiến hành liên tục và duy trì lượng chạy dao cần thiết khi gia công các chi tiết cụ thể theo quy trình công nghệ đã đề ra. – Tốc độ làm việc chậm nhiều so với hộp tốc độ. Vì thế công suất truyền động của hộp chạy dao bé, thường chỉ bằng 5÷10% công suất truyền động chính.Vì tốc độ làm việc chậm hơn nhiều so với hộp tốc độ ,do đó hộp chạy dao có thể dùng các cơ cấu giảm tốc nhiều và hiệu suất thấp như vít me-đai ốc,trục vít-bánh vít,bánh răng thanh răng. – Hộp chạy dao phải đảm bảo tỷ số truyền chính xác giữa trục chính và phôi. – Hộp chạy dao dùng cơ cấu bánh răng di trượt cho nhóm cơ sở và cơ cấu mean ở nhóm gấp bội. – Để làm nhóm cơ sở của máy tiện ren vít cũng có thể dùng nhóm bánh răng di trượt , lúc này độ cứng vững khá cao nhưng tính toán nó để bảo đảm tỉ số truyền chính xác có khó khăn hơn và hệ thống điều khiển cần nhiều càng gạt . – Nhóm gấp bội dùng cơ cấu Mean:điều khiển bằng một tay gạt kích thước theo chiều trục nhỏ,phạm vi điều chỉnh lượng chạy dao lớn,chế tạo tương đối đơn giản vì các khối bánh răng đều giống nhau,nhưng có nhược điểm là hiệu suất truyền động kém vì tất cả các bánh răng đều quay nên công suất truyền bé ,lắp đặt khó khăn. 2.Yêu cầu và điều kiện kỹ thuật: a.Yêu cầu: -Hộp chạy dao phải đảm bảo các thông số truyền động cần thiết như số cấp chạy dao, phạm vi điều chỉnh lượng chạy dao Rs và phạm vi giới hạn tỉ số truyền 5 1 ≤ is≤2,8, tức là: – Đảm bảo độ chính xác cần thiết của chuyển động chạy dao khi cắt ren. – Đảm bảo đủ công suất để thắng phân lực cắt dọc trục Px, truyền động êm và khả năng đảo chiều. b.Điều kiện kỹ thuật: Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 14 5 1 8,21 min max === S S iS i i R 29. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 – Đảm bảo lượng di động chính xác cao. – Sai số vị trí của hộp bé…. -Hộp chạy dao có hai công dụng là chạy dao tiện ren và chạy dao tiện trơn. Nhưng khi thiết kế ta chủ yếu thiết kế cho chạy dao tiện ren ( Ren tiêu chuẩn ). Nhìn chung các bước tiện trơn khá dày đặc vì vậy để chạy dao tiện ren ta dùng cơ cấu vít me- đai ốc, còn để chạy dao tiện trơn ta dùng cơ cấu bánh răng thanh răng. 3.Thiết kế động học cho hộp chạy dao : -Yêu cầu máy thiết kế cắt nhiều loại ren khác nhau nên tỷ số truyền có sai số về hệ ren Anh và ren mô đun nên khi tính toán phải chuyển đổi. -Các bước thiết kế: +Xác định các bước ren và xếp bảng ren. +Thiết kế nhóm cơ sở. +Thiết kế nhóm gấp bội. +Thiết kế nhóm bù. +Kiểm tra lại các bước ren cần . 4.Xác định các bước ren và xếp bảng ren: a.Xác định các bước ren: – Ren hệ mét: +Ren quốc tế :tp= 0,5; 0,75; 1; 1.25;1.5; 1,75; 2; 2,25;3;3,5; 4; 4,5; 5; 6; 7; 9. +Ren Mô đun: m= 0,5; 0,75; 1; 1,25; 1,5; 1,75; 2; 2,25;3; 3,5; 4; 4.5; 5; 6; 7; 9. – Ren hệ Anh(số vòng ren trong 1 tất Anh) Theo công thức: , với tp – là bước ren cần thiết. n = 38; 36; 30; 28; 20; 19; 18; 16; 15; 14; 12; 11; 10; 9,5; 9;8; 7,5; 7; 6; 5,5; 5; 4,75; 4,5; 4; 3,75; 3,5; 3; 2,75; 2,5; 2. Sắp xếp các bước ren cần cắt để tạo thành nhóm cơ sở và nhóm gấp bội. b.Xếp bảng ren: -Các bước ren được xếp thành từng cột có giá trị gấp bội nhau theo các tỉ số:1,2,4,8,… hoặc 1 8 1 ; 4 1 ; 2 1 ;… tức các tỷ số gấp bội phải hình thành cấp số nhân với công bội ϕ=2. -Khi sắp xếp cần lưu ý: Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 π pt m = pt n 4,25 = 30. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 + Số hàng ngang phải ít nhất để cho số bánh răng của nhóm cơ sở bánh răng di trượt phải là ít nhất để đảm bảo độ cứng vững. + Tránh để các bước ren trùng và sót. + Cả 4 bảng ren đều do 1 một cơ cấu bánh răng di trượt di nhất tạo ra nên để cho quá trình tính toán đơn giản ,các cơ số xếp trong một cột dọc giữa các bảng ren cần chú ý thống nhất hóa về mặt sản xuất. + Ren quốc tế và ren mô đun có bước ren nhỏ xếp từ trái đi xuống.Ren Anh có số vòng ren nhỏ xếp từ phải đi lên. -Bảng xếp ren: 5.Thiết kế nhóm cơ sở: – Chọn cột có tỷ số gấp bội 1/1 làm nhóm cơ sở (nằm trong cột đóng khung). – Theo máy chuẩn T616, chọn tỷ số truyền bánh răng thay thế. + Khi cắt ren quốc tế: + Bước vít me của máy: tv = 6 (mm). + Tỷ số truyền cố định: – Vậy phương trình cắt ren là:.1. icđ.ith.ics.igb.tv = tp (1). – Cho cắt thử các ren trong nhóm cơ sở thì igb = 1, thay các trị số đã biết vào phương trình (1),ta được: Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 Ren Qu c t Ren Mô đunRen Anhố ế 0,51240,512438199,54,75-1.252,55- 1,252,55361894,50,751,5360,751,53630157,53,75-1,753,57-1,753,57281473,5-2,254,59-2,254,59241263Tỷ s g p b iố ấ ộ 1/41/21/12/11/41/21/12/122115,52,75201052,5168421/41/21/12/1-Nh ng c t d cữ ộ ọ n m trong khung đ c ch n làm nhóm c s , v i cách ch n trên nhóm g p b i sằ ượ ọ ơ ở ớ ọ ấ ộ ẽ g m 4 t s truy n :iồ ỷ ố ề g b i= ¼; ½; 1/1; 2/1.ộ 45 60 =thi 2 1 =cdi 46.60 .45.2 pp cs tt i ==⇒pcs ti =6.1.. 45 60 . 2 1 .1 31. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 -Lần lược thay: tp=(2; 2,5; 3; 3,5; 4,5)(mm) ta được 5 tỷ số truyền viết dưới dạng phân số tối giản như sau: hay: – Để tìm ra số răng của bánh răng của bánh răng có tỷ số truyền hoàn toàn đúng với ics ta dùng nhiều loại mô đun khác nhau: (m= 2; 2,5; 3; 3,5; 4;…). – Dựa vào máy chuẩn T616 ta chọn khoảng cách trục giữa các bánh răng thuộc nhóm cơ sở: A=78. – Ta có: (2), ta thay lần lược các giá trị m ở trên vào phương trình (2) được các Z tổng khác nhau: Ztổng = 78; 62; 52; 45; 39. – Gọi k= A+B; AB làtử số và mẫu số của các ics. K= 3; 13; 7; 15;17. – Lần lược đối chiếu giữa các trị số Ztổng và các trị số k để tìm xem tại một ô nào đó có thể tìm một số nguyên a sao cho . Lúc đó số răng của nhóm cơ sở bằng: icơ sở. – Nếu ô nào không tìm được số a đó thì bỏ trống. ics=A/B Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 B A ics == 8 9 ; 8 7 ; 4 3 ; 8 5 ; 2 1 8 9 : 8 7 : 4 3 : 8 5 : 2 1 :::: ' 5 5 ' 4 4 ' 3 3 ' 2 2 ' 1 1 = Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z m A Ztong 2 = bB aA Z Z i i == ' k Z a tong ≈ 32. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 1 2 5 8 3 4 7 8 9 8 Ztổng m k 3 13 7 15 17 78 2 26 52 30 48 – – – 62 2,5 – – 27 36 – – 53 3 – 20 32 – – 27 24 45 3,5 15 30 – – 21 24 – 39 4 13 26 15 24 – – – Bảng 2.1.Bảng tính số răng của nhóm cơ sở -Theo bảng 2.1 ta chọn: 6.Thiết kế nhóm gấp bội: Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 24 27 ; 24 21 ; 36 27 ; 48 30 ; 52 26 8 9 ; 8 7 ; 4 3 ; 8 5 ; 2 1 ==csi Hình 2.1 S đ đ ng c a nhóm c sơ ồ ộ ủ ơ ở xxx x x 27×3 30×2 26×2 21×3,5 27×2,5 36×2,524×3,552x224x3 33. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 – Nhóm gấp bội phải tạo ra 4 tỷ số truyền có công bội ϕ=2. Nên ta chọn cột dọc nằm trong khung làm cơ sở, để cắt được số ren, các tỷ số truyền của nhóm gấp bội bằng 2; – Ta dùng cơ cấu Mêan để thiết kế nhóm gấp bội. Để nâng cao tính công nghệ gia công của HCD thì tâm của các trục nhóm cơ sở và nhóm gấp bội trùng nhau, tức là bố trí cơ cấu Mêan trên 2 trục của nhóm cơ sở kéo dài vì vậy số răng và Môđun của nhóm phải phù hợp để đảm bảo khoảng cách trục A=78(mm). Theo cơ cấu trên ta có: Từ (2) ⇒Z’1=Zo (5). Thay vào (3) ta được: Từ (2) ⇒Z’1=Zo (5). Thay vào (3) ta được: Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 . 4 1 ; 2 1 ; 1 1 2 Z’2 Z’1 Z2 Z1 Z2 Z1 Z’1 Z’2Z’1 Z’2Z’1 Z’2 I II III Z0 1 1/2 1/4 A A Z1 Hình 2.2 Nhóm g p b i dùng c c u Mean.ấ ộ ơ ấ x ( )6 2 1 . ' 2 2 1 ' 1 = Z Z Z Z ( )6 2 1 . ' 2 2 1 ' 1 = Z Z Z Z ( ) ( )4 4 1 …..;3 2 1 … 1 1 ' 1 ' 2 2 1 ' 1 ' 2 2 1 ' 1 4 0 1 1 ' 1 ' 2 2 1 ' 1 3 ==== o gbgb Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z i Z Z Z Z Z Z Z Z i ( ) ( )21.;12. 1 1 ' 1 2 1 2 ' 2 1 ==== o gb o gb Z Z Z Z i Z Z Z Z i 34. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 Từ (1), (5), (6) ta nhận thấy 2 phương trình Và là đối xứng . Nên phải có 2 trong 4 biến đó bằng nhau(Z1,Z’1,Z2,Z’2).Nhưng trong cơ cấu Mean thì chỉ có 2 trường hợp Z2=Z’2 hoặc Z1=Z’1. Ở đây ta chọn : Z2=Z’2 (7) Mặt khác: Chọn m=2 ⇒ Z2+Z’2=78 (8) Từ (7) và (8), suy ra Thay (9) vào (1):⇒Z1=2.Zo=2.Z’1 (10) Mặt khác ta có: chọn m=2⇒Z1+Z’1 =78 (11) Từ (10) và (11) 7.Thiết kế nhóm bù: 2.2.4.1.Tính toán các bánh răng thay thế khi tiện ren modun: -Sau khi đã có các cặp bánh răng cơ sở được tính toán trong ren quốc tế,ta tính các cặp bánh răng thay thế để tiện ren modun dựa trên các cặp bánh răng cơ sở đã có.Các bước ren modun giống như ren quốc tế chỉ khác là nó được tính trên m. -Phương trình cắt ren: 1.icđ.ith.ics.igb.tv = tp ,với tp=m π Chọn ren modun có m=2 để cắt thử: igb=1, icđ=1/2, ics=1/2. Thay vào phương trình cắt ren: ith= π 3 4 = 30 87 . 45 65 Vậy để tiện ren modun , ta sử dụng 4 bánh răng thay thế:a=45,b=64,c=87,d=30. 2.2.4.2.Tính toán các bánh răng thay thế khi tiện ren Anh: Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 2 1 . ' 2 2 1 ' 1 = Z Z Z Z 2. 1 2 ' 2 = oZ Z Z Z 78)( 2 2 ' 2 =+= ZZ m A ()9 39 39 78)( ' 2 2 ' 22 ' 22 = = ⇒ =+ = ⇒ Z Z ZZ ZZ 78)( 2 ' 11 =+= ZZ m A = = ⇒ =+ = ⇒ 26 52 78)( )2( ' 1 1 ' 11 ' 11 Z Z ZZ ZZ vgbcscd th tiii m i ….1 π =⇒ 35. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 -Do đặc điểm các bước ren Anh khác bước ren modun nên ta phải chọn bánh răng thay thế cho từng loại ren sau đó thử các bánh răng cơ sở để tìm bánh răng thay thế trùng, điều này sẽ làm giảm bớt các cặp bánh răng thay thế. a. Dựa vào bảng xếp ren Anh ta chọn các cỡ ren Anh có n=9,5 thay vào phương trình cắt ren: tp= 5,9 4,25 = icđ.ith.ics.igb.tv .Với igb=1, icđ=1/2, ics=1/2. Vậy cặp bánh răng thay thế khi tiện ren có n=9,5 là:a=60,b=45,c=127,d=95. -Để tìm các cặp bánh răng thay thế trùng nhau ta thay thế các ics vào phương trình cắt ren tp . + ics= 8 5 → tp = 6,7 4,25 6.1. 95 127 . 45 60 . 8 5 . 2 1 = → n # + ics= 4 3 → tp = 3.6 4,25 1.5.19 3.127 6.1. 95 127 . 45 60 . 4 3 . 2 1 == → n # + ics= 8 7 → tp = 4.5 4,25 19.5 5.7.127 6.1. 95 127 . 45 60 . 8 7 . 2 1 == → n # + ics= 8 9 → tp = 2,4 4,25 1.19.5 5,4.127 6.1. 95 127 . 45 60 . 8 9 . 2 1 == → n # b.Với n=9 → tp= 9 4,25 . Chọn ics =1/2. → 6.1. 2 1 . 2 1 9 4,25 = .ith + ics= 8 5 → tp = 2,7 4,25 1.18.5 5,2.127 6.1. 90 127 . 45 60 . 8 5 . 2 1 == → n # + ics= 4 3 → tp = 6 4,25 1.18.5 3.127 6.1. 90 127 . 45 60 . 4 3 . 2 1 == → n =6. + ics= 8 7 → tp = 14.5 4,25 18.5 5,3.127 6.1. 90 127 . 45 60 . 8 7 . 2 1 == → n # + ics= 8 9 → tp = 4 4,25 1.18.5 5,4.127 6.1. 90 127 . 45 60 . 8 9 . 2 1 == → n =4 Vậy cặp bánh răng thay thế khi tiện ren có n=9,n=6,n=4 là:a=60,b=45,c=127,d=90. c.Với n=7,5 → tp= 5,7 4,25 . Chọn ics =1/2. → 6.1. 2 1 . 2 1 5,7 4,25 = .ith Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 95 127 . 45 60 3 4 . 95 127 3 2 . 19 2 . 5 127 6.1. 2 1 . 2 1 1 . 5,9 4,25 ====⇒ thi 90 127 . 45 60 3.45 2.127 3.9.5 2.127 6.1. 2 1 . 2 1 1 . 9 4,25 ====⇒ thi 75 127 . 45 60 3.45 4.127 3.15.5 2.2.127 6.1. 2 1 . 2 1 1 . 5,7 4,25 ====⇒ thi 36. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 + ics= 8 5 → tp = 6 4,25 15.5 5,2.127 6.1. 75 127 . 45 60 . 8 5 . 2 1 == → n =6 + ics= 4 3 → tp = 5 4,25 1.15.5 3.127 6.1. 75 127 . 45 60 . 4 3 . 2 1 == → n =5. + ics= 8 7 → tp = 28.4 4,25 15.5 5,3.127 6.1. 75 127 . 45 60 . 8 7 . 2 1 == → n # + ics= 8 9 → tp = 33.3 4,25 1.15.5 5,4.127 6.1. 75 127 . 45 60 . 8 9 . 2 1 == → n =4 Vậy cặp bánh răng thay thế khi tiện ren có n=7,5;n=6,n=5 là:a=60,b=45,c=127,d=75. d.Với n=7 → tp= 7 4,25 . Chọn ics =1/2. → 6.1. 2 1 . 2 1 7 4,25 = .ith + ics= 8 5 → tp = 6.5 4,25 14.5 5,2.127 6.1. 70 127 . 45 60 . 8 5 . 2 1 == → n # + ics= 4 3 → tp = 66.4 4,25 1.14.5 3.127 6.1. 70 127 . 45 60 . 4 3 . 2 1 == → n # + ics= 8 7 → tp = 4 4,25 14.5 5,3.127 6.1. 70 127 . 45 60 . 8 7 . 2 1 == → n =4 + ics= 8 9 → tp = 11.3 4,25 1.14.5 5,4.127 6.1. 70 127 . 45 60 . 8 9 . 2 1 == → n =# Vậy cặp bánh răng thay thế khi tiện ren có n=7 là:a=60,b=45,c=127,d=70. e.Với n=5,5 → tp= 5,5 4,25 . Chọn ics =1/2. → 6.1. 2 1 . 2 1 5,5 4,25 = .ith + ics= 8 5 → tp = 4.4 4,25 11.5 5,2.127 6.1. 55 127 . 45 60 . 8 5 . 2 1 == → n# + ics= 4 3 → tp = 66.3 4,25 1.11.5 3.127 6.1. 55 127 . 45 60 . 4 3 . 2 1 == → n # Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 70 127 . 45 60 3.70 4.127 3.14.5 2.2.127 6.1. 2 1 . 2 1 1 . 7 4,25 ====⇒ thi 55 127 . 45 60 3.55 4.127 3.11.5 2.2.127 6.1. 2 1 . 2 1 1 . 5,5 4,25 ====⇒ thi 37. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 + ics= 8 7 → tp = 14.3 4,25 11.5 5,3.127 6.1. 55 127 . 45 60 . 8 7 . 2 1 == → n # + ics= 8 9 → tp = 44.2 4,25 1.11.5 5,4.127 6.1. 55 127 . 45 60 . 8 9 . 2 1 == → n # Vậy cặp bánh răng thay thế khi tiện ren có n=75,5 là:a=60,b=45,c=127,d=55. BRTT n a b c d 9,5 60 45 127 95 9 60 45 127 90 7,5 60 45 127 75 7 60 45 127 70 6 60 45 127 90 , 75 5.5 60 45 127 55 5 60 45 127 75 4 60 45 127 90 Bảng 2.2 Bảng ren tổng quát 8.Kiểm tra sai số bước ren. -Cắt ren quốc tế: +Chọn ics = 2 1 , igb=1, icđ= 2 1 ,ith = 65 60 . 45 65 ,tp =2, tv =6. → t’p = =6.1. 45 65 . 65 60 . 2 1 . 2 1 2 = tp . →Sai số bước ren là :∆tp = t’p – tp =0. → Không có sai số -Cắt ren modun: m=2, ics = 2 1 , igb=1, icđ= 2 1 ,ith = 30 87 . 45 65 , tv =6, tp =m.π =2,5 . π =6,28318 → t’p = =6.1. 30 87 . 45 65 . 2 1 . 2 1 6,2833 →Sai số bước ren là :∆tp = t’p – tp =6.2833 – 6,28318 =0.00015 →Sai số chấp nhận được. -Cắt ren Anh: vì giá trị 25,4 của các hàng đều phải phân tích thành 5 127 nên ta chỉ cần kiểm tra 1 hàng. Thử với n=2.5 → tp = 5.2 4,25 =10,16 và ics =3/4,igb=2, icđ= 2 1 , tv =6 Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 38. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 ith = 75 127 . 45 60 , → t’p = =6.2. 75 127 . 45 60 . 2 1 . 4 3 10.1 = tp → Không có sai số. Hình 2.3.Sơ đồ động hộp chạy dao PHẦN IV-TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG -TRỤC – Ổ BI TRONG HỘP CHẠY DAO I.Lập bảng tính động lực học cho hộp chạy dao: 1.Công suất đối với các trục: (NVIII – NXII) – Công suất chạy dao bằng 5% công suất trục chính,ta có: Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 26×2 24×3 48×2 52×2 24×3,5 36×2,5 39×2 26×2 27×3 30×2 21×3,5 27×2,5 x x x x x x xx 39×2 39×2 39x239x226x2 52×2 39. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 NVIII = 0,05 NTC = 0,05Nđc .n -Trong đó: đbô ηηηη ..= + 995.0=ôη :là hiệu suất ổ lăn + 97.0=bη : là hiệu suất của bộ truyền bánh răng + 94.0=đη :là hiệu suất của bộ truyền đai. Ta có: NVIII = 0,05 NTC = 0,05Nđc . đbô ηηη .. 914 = 0,05.4,5. 94,0.97,0.995,0 914 =0,1499 (kW) NIX = NVIII. bô ηη .2 =0,1499. 97,0.995,0 2 =0,14395 (kW) NX = NIX . bô ηη .2 =0,14395. 97,0.995,0 2 =0,13823 (kW) NXI = NX . bô ηη .2 =0,13823. 97,0.995,0 2 =0,13274 (kW) NXII = NXI. bô ηη .2 =0,13274. 97,0.995,0 2 =0,12747( kW) 2.Tốc độ giới hạn của các trục: ntrục chính : +nVImax =1980 (v/ph). +nVImin =44 (v/ph). ntVI = nVImin . 4 Im Im n n inV axV =44. 4 44 1980 =144 (v/ph). Trục VII: nVII = nVI.icđ + nVIImax = nVImax . icđ = 1980. 2 1 =990 (v/ph). + nVIImin = nVImin . icđ = 44. 2 1 =22 (v/ph). ntVII = nVIImin . 4 Im Im n n inVI axVI =22. 4 22 990 = 57 (v/ph). Trục VIII: nVIII = nVII.itt + nVIIImax = nVIImax . ittmax = 990. 45.30 87.65 =4147 (v/ph). + nVIIImin = nVIImin . ittmin = 22. 45.65 65.60 =29,3 (v/ph). ntVIII = nVIIImin . 4 Im Im n n inVII axVII =29,3. 4 3,29 4147 = 101 (v/ph). Trục IX: nIX = nVIII.ics + nIX max = nVIII max . icsmax = 4147. 8 9 = 46665,3 (v/ph). + nIX min = nVIII min . icsmin = 29,3. 2 1 =14,6 (v/ph). Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 40. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 ntIX = nIXmin . 4 min max n n IX IX =14,6. 4 14,6 46665,3 = 61,7 (v/ph). Trục X: nX = nX.igb + nX max = nIX max . igbmax = 46665,3.2 = 9330,4 (v/ph). + nX min = nIX min . igbmin = 14,6. 4 1 =3,65 (v/ph). ntX = nXmin . 4 min max n n X X =3,65. 4 3,65 9330,4 = 25,95 (v/ph). Trục XI,XII: +nXI max = nXII max = nX max =9330,4 (v/ph). +nXI min = nXII min = nX min =3,65 (v/ph). nt XI = nt XII = nt X =25,95 (v/ph). 3.Tính momen xoắn trên các trục: Momen xoắn trên các trục tính theo công thức sau: MX =9,55.106 . tn N Trong đó: +N:công suất trên các trục. +nt :số vòng quay tính toán của các trục. ● MVIII = 101 1499,0.10.55,9 6 =14 173 (N.m) ● MIX = 7,61 14395,0.10.55,9 6 =22 280(N.m) ● MX = 95,25 13825,0.10.55,9 6 =50 870 (N.m) ● MXI = 95,25 13274,0.10.55,9 6 =48 850 (N.m) ● MXII = 95,25 12747,0.10.55,9 6 =46 910 (N.m) 4.Tính toán sơ bộ đường kính trục: Đường kính sơ bộ của trục được tính theo công thức sau: d= C. 3 tn N (mm) Trong đó : + C=110-130 chọn C=120 + N: công suất truyền (kW) Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 41. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 ● Trục VIII: dVIII = 120. 3 101 1499,0 =13,68 (mm). ● Trục IX: dIX = 120. 3 61,7 14395,0 =15,91 (mm). ● Trục X: dX = 120. 3 25,95 13823,0 =20,95 (mm). ● Trục XI: dXI = 120. 3 25,95 13274,0 =20,67 (mm). ● Trục XII: dXII = 120. 3 25,95 12747,0 =20,39 (mm). Bảng động lực học Hộp Chạy Dao: Trục Công suất N(kW) nmax (v/ph) nmin (v/ph) nt (v/ph) Mx (N.mm) d (mm) d chọn (mm) VIII 0,1499 4147 29,3 101 14173 13,68 20 IX 0,14395 4665,3 14,6 61,7 22280 15,91 20 X 0,13823 9330,4 7,3 25,95 50870 20,95 25 XI 0,13274 9330,4 7,3 25,95 48850 20,67 20 XII 0,12747 9330,4 7,3 25,95 46910 20,39 20 Bảng 3.1.Bảng động lực học của hộp chạy dao. 5.Tính toán bộ truyền bánh răng: a.Chọn vật liệu: Thép 40X –Tôi bề mặt cao tần.Có các thông số sau: HRC:45-55, có σb = 850 MPa, σch = 550 MPa b.Xác định ứng suất cho phép: 1.Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép: Theo công thức 6.1<1> ứng suất cho tiếp xúc cho phép <σH> xác định như sau: < > HLXHVR H o H H KKZZ S limσ σ = Chọn sơ bộ XHVR KZZ =1 Do đó ta có: Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 42. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 < > HL H o H H K S limσ σ = Theo bảng 6.2<1>, với Thép 40X –Tôi bề mặt cao tần đạt độ rắn 45-55 HRC Chọn độ rắn bánh răng HRC = 55 Với: + o H limσ :ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở o H limσ = 17HRCm +200=17 .55 +200 = 1135MPa +SH = 1,2:hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc. +KHL :hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng của thời hạn phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền. KHL= Hm HE HO N N ▫mH: bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc ▫NHO :số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc Theo công thức 6.5<1> ta có: NHO = 30. 4,2 HBH ⇒ NHO1 = 30. 4,2 HBH = 30.5422,4 = 1,09.108 Từ công thức 6.6<1>: NHE = 60.c.n. ∑t ▫ c – là số răng ăn khớp trong 1 vòng quay ▫ n – số vòng quay trong 1 phút. ▫ ∑t – tổng số giờ làm việc của bánh răng ∑t =10.300.10=3000025000 giờ. NHE = 60.c.n. ∑t = 60.26.43,6.30000 = 2,04.109 NHO. NHE NHO ⇒KHL = 1. Vậy < > ( )MPaK S HL H o H H 946 2,1 1.1135lim === σ σ = 766 10.98,96 8 3 7,0 8 5 .1 43,2 2935 20000.1.60 = + Do NFO = 4.106 ⇒ NFE1 NFO, NFE2 NFO 2.Xác định ứng suất uốn cho phép: Ta có :< > FLFCXFSR F o F F KKKYY S limσ σ = Chọn sơ bộ XFSR KYY = 1 ● Đối với bánh răng nhỏ: Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 43. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 < > 1 1 1lim 1 FLFC F o F F KK S σ σ = + o F 1limσ :ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở o F limσ = 550MPa +SF = 1,75:hệ số an toàn khi tính về uốn. +KFC :hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải,chọn KFC =0,8 vì HB350. +KFL1 : hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng của thời hạn phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền. KFL1= Fm FE FO N N 1 ▫mH: bậc của đường cong mỏi khi thử về uốn ▫NFO :số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn. NFO =4.106 với tất cả các loại máy. NFE1 =NHE =2,04.109 NFO =4.106 ⇒KHL = 1. ⇒ < > MPaKK S FLFC F o F F 66,3668,0.1. 2,1 550 1 1 1lim 1 === σ σ ● Đối với bánh răng lớn: + o F limσ =550Mpa NFE2 =NHE =2,04.109 NFO =4.106 ⇒KHL = 1. < > MPaKK S FLFC F o F F 66,3668,0.1. 2,1 550 2 2 2 2lim === σ σ 3.Ứng suất quá tải cho phép Theo công thức 6.13<1> và 6.14<1> ta có: ● Ứng suất tiếp xúc khi quá tải: < >Hσ max = 40.HRCm=40.55=2250 (MPa) ● Ứng suất uốn cho phép khi quá tải: < > =max1Fσ 0,8.σch1 = 0,8.550 = 330 (MPa) < > =max2Fσ 0,8.σch2 = 0,8.550 = 330 (MPa) 6. Xác định sơ bộ khoảng cách trục: Theo công thức 6.15a<1> ta có: ( ) < > 3 1 2 1 .1 baH H aw u KT uKa ψσ β +≥ Với Ka : hệ số phụ thuộc vật liệu của cặp bánh răng và loại răng. Theo bảng 6.5<1>, ta có Ka = 49,5 baψ , theo bảng 6.6<1> tacó baψ =0,3. Theo công thức 6.16<1> ta có ( )153,0 += ubabd ψψ Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 44. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 ( ) 45,012.3,0.53,0 =+= βHK : hệ số kể đến sự phân bố không đồng đều tải trọng trên chiều rộng vành răng. Theo bảng 6.7<1>, với bdψ =0,45 ⇒ βHK = 1,05 Vậy : ( ) )(88.77 3,0.2.946 05,1.50870 125,49 3 2 mmaw =+≥ Lấy aw1 = 78 (mm) Xác định môđum m = (0,01 ÷ 0,02)aw = (0,01 ÷ 0,02).78 =0,78 ÷ 1,56 Theo tiêu chuẩn chọn m = 2 Xác định đường kính vòng lăn của bánh răng nhỏ (Z=26): ( ) ( ) ( )mm u ZZm dw 52 12 5226.2 1 . 1 21 1 = + + = + + = Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác: ( )sm nd v w /07,0 60000 95,25.52.14,3 60000 .. 11 === π ⇒Với vận tốc này ta chọn cấp chính xác là 9. 7.Kiểm nghiệm: a.Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc Theo công thức 6.33<1>, ta có: ( ) 1 1 1 12 ub uKT d ZZZ H w HM H ω βε σ + = Trong đó: ZM : hệ số kể đến cơ tính vật liệu Vật liệu là thép có ZM = 274 MPa1/3 ZH : hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc α2sin 2 =HZ , với α = 90o = 76,1 40sin 2 ==HZ 3 4 α ε ε− =Z :hệ số xét đến sự trùng khớp của răng Theo công thức 6.38b<1> ta có: αε = 1,88 – 3,2 69,1 26 1 52 1 2,388,1 11 21 = +−= + zz (hệ số trùng khớp ngang) Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 45. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 = 876,0 3 69,14 = − =εZ KH = KH α .KHv.KHβ. :hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc, trong đó: KH α :hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều cho các đôi răng ăn khớp động thời , KH α =1(bánh răng thẳng) KHβ : hệ số phân bố không đều tải trọng trên vành răng, KHβ =1,05 KHv : hệ số tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp. . ..2 .. 1 1 11 αβ ν HH wwH Hv KKT db K += Với: u a vg w HH 1 0 …δν = Hδ :hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp Hδ =0,014 0g :hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch các bước rằng : 0g =73 (bảng 6.16) bω : chiều rộng vành răng bω = ( )mmaba 4,2378.3,01 ==ωψ = )(753,0 2 78 .118,0.73.014,0… 1 0 mm u a vg w HH ===δν = 0144,1 05,1.30281.2 52.4,23.753,0 1. ..2 .. 1 1 11 =+=+= αβ ν HH wwH Hv KKT db K = KH = KH α .KHv.KHβ=1.1,0144.1,05=1,065 Vậy ta có: ( )MPaH 05,677 26 52 .43,2 1 26 52 .065,1.50870.2 52 876,0.76,1.274 = + =σ ● Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép: < > < > XHRvHH ZZZσσ =' – RZ : hệ số xét đến nhám bề mặt răng làm việc Ra ≤1,25 μm Tra bảng ta được RZ = 1 – Zv :hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc. Với v = 0,7 m/s ta có Zv = 1 – ZXH = 1 ( do da 700 mm) = < >'Hσ = 946.1.1.1 = 946 (MPa) = σ H < >Hσ Vậy các bánh răng thoả mãn điều kiện về độ bền tiếp xúc. b.Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn: Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 46. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 Độ bền uốn của bánh răng phải thỏa mãn điều kiện sau: Theo công thức 6.43<1> ta có: < >1 11 11 1 2 F FF F mdb YYYKT σσ ωω βε ≤= Với T1 = 50870 Nmm, dω1 = 52 mm; bω1=23,4 mm; m = 2 mm. -Yε = αε 1 : hệ số trùng khớp răng. Với αε =1,695 = Yε = 589,0 695,1 1 = -Yβ = 1 (răng thẳng):hệ số kể đến độ nghiêng của răng. -YF1,YF2 : hệ số dạng răng. Theo bảng 6.18<1> ta có: Bánh răng Z=26 có YF1 = 3,9 Bánh răng Z=52 có YF2 = 3,65 -KF = FvFF KKK βα :hệ số tải trọng khi tính về uốn. Với : αFK :hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn , αFK = 1 (răng thẳng) βFK : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng ,theo bảng 6.7<1> tra được βFK = 1,1 -KFv :hệ số tải trọng động. . ..2 .. 1 1 11 αβ ν FF wwF Fv KKT db K += Với : u a vg w FF 1 0 …δν = Fδ :hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp khi tính sức bền uốn.Tra bảng 6.15<1> Fδ =0,016 0g : hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch bước ren, 0g =73 = )(51,0 2 78 .07,0.73.016,0… 1 0 mm u a vg w FF ===δν = 0040,1 .,1,1.50870.2 52.4,23.51,0 1. ..2 .. 1 1 11 =+=+= αβ ν FF wwF Fv KKT db K = KF = KF α .KFv.KFβ=1,1.1.1,0040=1,513 Vậy: ( )MPaF 29,145 2.52.4,23 9,3.1.589,0.513,1.50870.2 1 ==σ Theo công thức 6.44<1> ta có: ( )MPa Y Y F F FF 98,135 9,3 65,3 .29,145. 1 2 12 === σσ Xác định chính xác ứng suất uốn cho phép:< > < > xFSRFF KYY …' 11 σσ = + YR = 1.hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng Sinh viên thực hiện: Nhóm 3 Lớp: CK1-K4 47. Bài tập lớn thiết kế máy công cụ Nhóm 3- Lớp CK1-K4 + YS = 1,08 – 0,0695ln(m) = 1,08 – 0,0695ln(2)= 1,0318.hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất. + Do da 400 mm nên có: KxF=1.hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn. < > < > xFSRFF KYY …' 11 σσ = =366,66.1.1,0318.1=378.319 MPa So sánh với < 1Fσ > =145,29 MPa, < 2Fσ > = 135,98 MPa = σF1 < 1Fσ > , σF2 < 2Fσ > = cặp bánh răng thoả mãn điều kiện về độ bền uốn. c.Kiểm nghiệm răng về quá tải: Theo công thức 6.48<1> ,với Kqt = 5,1max = T T < > 225021,8295,1.05,677 maxmax1 ==== HqtHH K σσσ (MPa) Theo công thức 6.49<1> < > ( )MPaK FqtFF 3309,2174,1.29,145. max11max1 ==== σσσ < > ( )MPaK FqtFF 33097,2034,1.98,135. max22max2 ==== σσσ Vậy bộ truyền thoả mãn điều kiện về quá tải. 8.Tính các thông số của các cặp bánh răng: a.Các bánh răng trên trục VIII: ● Số răng: Z=27,modun:m=3 + Đường kính vòng chia : d =m.z =3.27 =81 mm + Đường kính đỉnh răng : da =d+2.m =81+2.3=87 mm + Đường kính chân răng :df =d-2,5.m = 81 – 2,5.3=74 mm +Chiều rộng răng : bw = baψ . wa =0,3.78=23.4 ,chọn bw =24 ● Số răng: Z=30,modun:m=2 + Đường kính vòng chia : d =m.z =2.30 =60 mm + Đường kính đỉnh răng : da =d+2.m =60+2.2=64 mm + Đường kính chân răng :df =d-2,5.m = 60-2,5.2= 55 mm +Chiều rộng răng : bw = baψ . wa =0,3.78=23.4 ,chọn bw =24 ● Số răng: Z=26,modun:m=2 + Đường kính vòng chia : d =m.z =2.26 = 52 mm + Đường kính đỉnh răng :
