THIẾT KẾ HỘP TỐC ĐỘ DÙNG CƠ CẤU BÁNH RĂNG DI TRƯỢT.

LỜI NÓI ĐẦU.

    Đồ án môn học Thiết kế máy cắt kim loại là một đồ án mang tính tổng hợp cao. Giúp cho việc tổng hợp lại kiến thức của cả một quá trình học tập và tích luỹ kiến thứccủa sinh viên ngành Cơ khí chế tạo máy. Để hoàn thành được đồ án này người học phải có kiến thức nhất định của một số môn  cơ sở như: Nguyên lý chi tiết máy, Cơ lý thuyết, Sức  bền vật liệu.  .  .bên cạnh đó cần phải lắm vững lắm vưỡng kiến thức của các môn cơ bản như : Công nghệ chế tạo máy, Máy cắt kim loại, Dung sai, Vật liệu học . . . .  .                                            

   Với đề tài Thiết kế HỘP TỐC ĐỘ VÀ HỘP CHAY DAO CHÍNH XÁC của máy tiên vạn năng. Được sự hướng dẫn của thầy Ths Trần Quốc Hùng, Em đã hoàn thành đề tài được giao. Tuy vậy vẫn không tránh khỏi những sai sót. Chính vì vậy rất mong tiếp tục nhận được sự dìu dắt của thầy cũng như sự góp ý của bạn đọc.

Em xin gửi tới thầy lời cảm ơn chân thành nhất!

ĐỀ TÀI

THIẾT KẾ MÁY TIỆN VẠN NĂNG VỚI CÁC YÊU CẦU.

1-Hộp tốc độ dùng cơ cấu bánh răng di trượt co chuỗi số vòng quay hôn hợp với các thông số sau

-Số vòng quay nhỏ nhất của trục chính: n_min = 12,5 v/ph.

- Số vòng quay lớn nhất của trục chính: n_max = 1600 v/ph

-Công bội của chuỗi số vòng quay: j₁ = 1,26 và j₂ = 1,58

- Động cơ có công suất: N = 3 kw; số vòng quay của đông cơ n_đc 1450 v/ph.

2-Hộp chạy dao dùng cơ cấu bánh răng di trượt và cơ cấu Mean để tiện các loại ren sau:

-Ren Quốc tế có: t_p = 0,875­–1 – 1,25 – 1,5 – 1,75 – 2 – 2,25 – 2,5 – 2,75 – 3 – 3,5 – 4 – 4,5 –4,75 –5 – 5,5 – 6 – 7– 8 – 9 – 10 – 11 – 12 [mm].

-Ren Anh có số ren trên 1 inch (1”): n =   =  28 – 24 – 22 – 20 –19– 18 – 16 – 15 – 14 – 12 – 11 – 10–9  – 9 -8 –7  - 7 – 6 – 5  – 5 – 4  – 4 – 3 - 3  – 3 – 2

-Ren môđun có: m =   = 0,5 – 0,625–0,75 – 0,875 – 1 – 1,25 – 1,5 –1,75 - 2 – 2,25 – 2,5 – 2,75 – 3 – 3,5  – 4 – 4,5 –4,75 –5 – 5,5 – 6

-Ren Pitch có: D_p =   = 56 – 48 – 44 – 40 –38– 36 – 32 –30 – 28 – 24 – 22 – 20 –19 –18 – 16 – 15 – 14 – 12 – 11 – 10 – 9 – 8–7  –6.

-Yêu cầu tỷ số truyền của nhóm góp  bội i_gb = 

....................................................

Để kết cấu hộp nhỏ gọn, chọn nhóm khuếch đại là động cơ có 2 cấp vận tốc (y = 2) với số vòng quay của động cơ là n_đc1 = 725 v/ph và n_đc2 = 1450 v/ph.

                    Z = Y . X = 24

Trong đó: Y là số cấp vận tốc của động cơ.

                    X là số cấp vận tốc của hộp tốc độ.

                   X =   = 12.

3-Thiết kế hộp tốc độ có số cấp tốc độ X = 12 và hệ số j₂ = 1,58.

Có các PAKG sau đây cho đường truyền đơn giản có số cấp tốc độ :X = 12

                   X = 3´ 2 × 2

                   X = 2´ 3 × 2

                   X = 2´ 2 × 3

Xét phương án không gian (PAKG): X = 3´ 2 × 2

 phương án thứ tự (PATT): I-II- III:

                   X = 3[1].2[3]. 2[6] = 12

                   kiểm tra R_i = ­ư^(p-1)x_i  = 1,58⁶ = 15,56 > [R_i] = 8.

Nhận xét: ở cả ba phương án trên dù có thay đổi PATT thi R_i vẫn không thỏa mãn vì j₂ = 1,58 lượng mở nhỏ nên không thể sử dụng đường truyền đơn giản cho hộp tốc đo này được. Do vậy ta phải sử dụng đường truyền phức tạp cho hộp tôc độ.

-Có hai PAKG cho đường truyền phúc tạp.

                   PAKG₁ X= 2×3×2 = 2×3(1.1 + 1.1) = 12

                   PAKG₂ X= 2×6 = 2(1.2 +2.2) = 12

                     PAKG₃ X= 4×3 = 4(1.1 +1.2) = 12

 

Từ ba PAKG trên ta thấy phương án 2,3  hợp lý hơn vì số trục ít hơn sẽ làm hộp nhỏ gon hơn. Tuy nhiên phương án 2 không đảm bảo về điều kiện tỉ số truyền i theo công thức( 2-14)

                           [i_min]  ≤  i   ≤  [i_max]  = 2

Như vậy ta sẽ chọn phương án không gian 3

Như vậy ta sẽ thiết kế hộp tốc độ có số cấp tốc độ X = 12 và hệ số j₂ = 1,58.

Với PAKG: X = 4×3 = 4(1.1 +1.2) = 12.

-Đường truyền tốc độ nhanh: Z₀Z’= 2. 1.1 = 2

                PATT: I-II-III: X₀X’= 2[1].1[0]. 1[0].

-Đường truyền tốc độ chậm: X₀X” = 4.1.2 = 8

               PATT: I-II-III: X₀X” = 4[1].2[0].2[4]= 8

Kiểm tra R_i = ­ư^(p-1)x_i  = 1,58⁴ = 6,23 < [R_i] = 8.thỏa điều kiện.

*Để hộp tốc độ có số vòng quay với công bội  j₁ = 1,26 và j₂ = 1,58  có các cấp tốc độ tới hạn là n_min = 12.5 v/ph, n_max = 1600 v/ph. Thì hộp tốc độ chỉ cần X =10 với j₂ = 1,58 

Để giảm X =12 xuống  X =10 ta làm trùng hai cấp tốc độ trên đường truyền tốc độ chậm bằng cách giảm lượng mở ở nhóm cuối đi một lượng x_i = 1. Khi dó số cấp tốc độ của đương truyền chậm chỉ còn lại X₀X” = 6. Công thức kết cấu có dạng:

                 X₀X” = 4[1].1[0].2[3]= 6.

-Lưới kết cấu:

4.Xác định số răng và môđun cho các cặp bánh răng cố định.

-Để cho việc chế tạo và gia công thuận lợi với các các cặp bánh răng cố định vì đều có tỷ số truyền i = 1. Khoảng cách trục A = 78

Xách định môđun:

             m = (0,01÷0,04)A = (0,78÷3,12) mm

chọn m = 2 mm.

xác định số răng trên các cặp bánh cố định có i_cđ = 1 hay Z₁ = Z’₁

             A = 0,5(Z + Z’)m ⇒ Z = Z’= A/m = 78/2 = 39 răng.

5. Tính đường kính và bề rộng các bánh răng.

Nhân xét :Các cặp bánh răng cố định có số răng z, tỷ số truyền i và môđun m như nhau nên ta xác đinh cho một cặp, các cặp còn lại tương tự.

Do tải đối vơi hôp chạy dao nhỏ nên họn hệ số bề rộng bánh răng là:

             ư_A= = 0,2

⇒ Chiều rộng b = j_A´A =0,2 .78 = 15,6 mm

Lấy b = 15 mm là bề rộng cho tất cả các bánh răng.

 

 a.Ttrục I-II.

-Có khoảng cách trục A = 78.

-Cặp bánh răng cố định 1 có các thông số cơ bản sau:

           số răng Z = Z’ = 39,m = 2 .

-Đường kính vòng chia :

            d = d’   = m.Z =  2. 39 = 78 mm

-Đường kính đỉnh răng :

            D_e=  D’_e = d₁ + 2m₁ = 78 +2.2 = 82 mm

-Đường kính chân răng :

            D_i = D’_i = d₁ – 2,5.m = 78 – 2,5.2 = 73 mm

b.Trục II-III.

Tính đường kính các bánh răng của nhóm cơ sở. Trục II chủ động với:

- Khoảng cách giữa hai trục: A = 78.

 -Đường kính vòng chia bánh răng:  d_i= m_i.z ;            d’_i= m_i.z’

 -Đường kính vòng đỉnh bánh răng:  D_ei= d_ci + 2.m_i     ; D’_ei= d’_ci + 2.m_i

 -Đường kính vòng chân bánh răng: D_i  = d_ci – 2,5m_i ; D’_i  = d’_ci – 2,5m_i

Bảng tổng hợp các thông số của các cặp bánh răng trong nhóm cơ sở.

Tính đường kính khối bánh răng thuộc nhóm cơ sở: từng cặp bánh răng sẽ ứng với từng môđun.

 

 

Z ( răng)	Số răng	dc ( mm )	De ( mm )	Di ( mm )
Z1:Z1’ Z2:Z2’ Z3:Z3’ Z4:Z4’ Z5:Z5’ Z6:Z6’ Z7:Z7	32:40 18:20 19:20 20:20 22:20 24:20 42:30	72:90 72:80 78:80 80:80 77:70 84:70 90:64	77:95 80:88 86:88 88:88 84:77 91:77 94:69	66:84 62:70 68:70 70:70 68:62 75:62 84:58

 

c.Trục III-IV.

    Theo sơ đồ động thì từ trục qua bánh răng trung gian quay lồng không trên trục II truyền sang trục IV. Nên ở trục II-IV ta xác định các thông số cho cặp bánh răng có i_cđ2 =39/39.

-Xác định môđun để đảm bảo khoảng cách trục A =78 mm thi ta xác định được môđun như sau:

      A =0,5(Z + Z’)m = 0,5( 30 + 30)m = 78 ⇒ m = 2.

-Thông số cơ bản của cặp bánh răng  i_cđ2m = 39/39 là

-Tính các thông số bánh răng: Z = 39 

      +Đường kính vòng chia: d_c = m.Z = 2.39 = 78 mm

      +Đường kính đỉnh răng: D_e = d_c + 2.m = 78 + 2.2 = 82 mm

      +Đường kính chân răng: D_i  = d_c – 2,5.m = 78 – 2,5.2 =73mm

d.Trục IV - V:

     - Nhóm gấp bội:

	ZA = 26	Z1 = 39	Z2 = 26	Z3 = 52	Z4 = 39
m	2	2	2	2	2
Dc	52	78	52	104	78
Dđ	56	82	56	108	82
De	47	73	47	99	73

II.THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN:

1.THIẾT KẾ TRỤC:

* Chọn vật liệu thép 45, chọ

 * Theo công thức (7-2) trang 114 ta có :

          

a.Trục I:

N= 0,09 kw; C= 120; n= 12,5 v/ph

              d₁ ³ 120 = 23,2 mm

chọn d₁ = 30 mm

b.Trục II:

N= 0,088 kw; C= 120; n= 10,42 v/ph

              d₂ = 120 = 24,4 mm

chọn d₂ = 30 mm

c.Trục III:

N= 0,086kw; C= 120; n= 10,42 v/ph

              d₃ ³ 120 = 24,3 mm

chọn d₃ = 30 mm

d.Trục IV:

N= 0,084 kw; C= 120; n = 8,34 v/ph

               d₄ ³ 120 = 25,9 mm

Chọn d₄ = 30 mm

e.Trục V:

N= 0,082kw; C= 120; n= 4,17 v/ph

               d₅ ³ 120 = 32,4 mm

Chọn d₅ = 35 mm

f.Trục VI - VII:

theo sơ đồ động từ trục VI được nối băng ly hợp L₃ truyền tới trục VII. Và cũng từ trục VI khi tiện trụ trơn nối truyền động qua cặp bánh răng cố định có I =1 nên ta chọn.

D₆ = d₇ = d₅ = 35 mm

2.THIẾT KẾ THEN:

Để cố định bánh răng theo phương tiếp tuyến hay để truyền momen và truyền chuyển động từ trục đến bánh răng ta dùng then.

a.Tính then tại trục I:

-Trên trục I lắp bánh răng di trượt và bánh răng thay thế. Nên chọn dạng then hoa.

-Đường kính trục I là d = 30 mm theo bảng (7-26) ta chọn loại then hoa có các thông số sau.

         b = 6; số răng z = 6; d = 26 ; D = 30; r =0,2

Kiểm nghiệm theo ứng suất dập theo công thức (7-14):                     

Với  F: diện tích chịu dập, mm­² : F =≈ 31 m;

       Trong đó lm = (1,2 ÷ 1,5)d là chiều dài moayơ bánh răng. (l_m ≥ B bề rộng bánh răng)

         R_tb : Bán kính trung bình, mm.

         [ĩ]_d = 50 N/mm_­­­­²  ứng suất dập cho phép khi lắp động bảng (7 – 20).

Vậy thoả mãn điều kiện.

b. Tính then hoa và then bằng trục II:

-Trên trục II lắp các bánh răng di trượt của nhóm cơ sở, lắp bánh răng cố định và bánh răng lồng không trung gian. nên chọn dạng then hoa cho những bánh răng di trượt then bằng cho bánh cố định. Đường kính trục II là d = 25 mm theo bảng (7-26) ta chọn loại then hoa có các thông số sau.

          b = 6; số răng z = 6; d = 26 ; D = 30; r = 0,2

-Để lắp then bằng cho các bánh răng cố định chon then theo bảng ( 7-23)

          b = 8; h = 7; t = 4 ; t_­1= 3,1; k = 3,5

Chiều dài của then : l = 0,8.lm =0,8 .1,2.d = 0,8.1,2. 22 = 21,1mm.

Trong đó lm = (1,2 ÷ 1,5)d là chiều dài moayơ.

lấy: l= 21 mm

* Kiểm nghiệm sức bền dập đối với then hoa theo công thức (7-14):

Sau khi tính toán thì bước chọn trên là hợp lý.

* Kiểm nghiệm sức bền dập với then bằng theo công thức (7-11)

  [ĩ_d]=150 N/mm² (tra bảng 7-20)

* Kiểm nghiệm sức bền cắt với then bằng theo công thức (7-12) :

             N/mm­²

so sánh với giá trị [t]_c = 87 N/mm² (tra bảng 7-21).

c. Tính then hoa và then bằng trục III:

-Trên trục III lắp bánh răng di trượt của tỷ số chuyền co định, lắp các bánh răng cố định của nhóm góp bộ.nên chọn dạng then hoa cho bánh răng di trượt, then bằng cho  bánh cố định. Đường kính trục III.  là d = 30 mm theo bảng (7-26) ta chọn loại

then hoa có các thông số sau.

           b = 6; số răng z = 6; d = 26; D = 30; r = 0,2

-Để lắp then bằng cho các bánh răng cố định chọn then băng theo bảng ( 7-23)

           b = 8; h = 7; t = 4 ; t_­1= 3,1; k = 3,5

Chiều dài của then : l = 0,8.lm =0,8 .22 = 17 mm.

Trong đó lm = 22 là chiều dài moayơ. (l_m ≥ B bề rộng bánh răng)

lấy: l= 17 mm

* Kiểm nghiệm sức bền dập đối với then hoa theo công thức (7-14):   

   Sau khi tính toán thì bước chọn trên là hợp lý.

* Kiểm nghiệm sức bền dập với then bằng theo công thức (7-11):

  [ĩ_d]=150 N/mm² (tra bảng 7-20)

* Kiểm nghiệm sức bền cắt với then bằng theo công thức (7-12) :

              N/mm­²

so sánh với giá trị [t]_c = 87 N/mm² (tra bảng 7-21).

d. Tính then hoa và then bằng trên trục IV:

do trục III, IV và V có mô men, công suất chệnh lệch rất ít, nên chọn các giá trị then hoa và then băng như trên trục III.

e. Tính then trên trục V:

-Trên trục VI lắp các bánh răng sử dụng cơ cấu mean cho nên ta xem như đó là một then hoa.

Theo bảng (7-26) ta chọn loại then hoa có các thông số sau.

           b = 7; số răng z = 8; d = 32; D = 36; r = 0,3

* Kiểm nghiệm sức bền dập đối với then hoa theo công thức (7-14):

Sau khi tính toán thì bước chọn trên là hợp lý.

f. Tính then tại trục VII

-trục VII lắp bánh răng cố định nên sử dụng then bằng. Với đường kính d = 35 ta chọn then bằng:

                       b = 10; h = 8; t = 5 ; t_­1= 3,3; k = 3,5

III.THIẾT KẾ GỐI ĐỠ TRỤC:

1. CHỌN Ổ:

-Các thông số về ổ trục chọn dưới được tra theo bảng 17P và18P trang 347

a.Cho trục có đương kính tại vi tri lắp d = 25.

- Tra bảng 17p, chọn ổ ứng với:

 d =25 ký hiệu 105  cỡ đđặc biệt nhẹ,vừa. C_bảng  = 30000, đường kính ngoài của ổ D = 47mm, chiều rộng B = 12 mm, tải trong tĩnh cho phép Q = 850 daN

C= Q(nh)­^0.3= 850.( 16,33.500 )­^0.3 = 12677 £ C_bảng = 30000

Vậy thoả điều kiện:

b.Cho trục cĩ đương kính tại vi tri lắp d = 30.- Tra bảng 17p, chọn ổ ứng với:

 d =25 ký hiệu 106 cỡ đđặc biệt nhẹ,vừa. C_bảng  = 31000, đường kính ngoài của ổ D = 52mm, chiều rộng B = 13 mm, tải trong tĩnh cho phép Q = 850 daN

C= Q(nh)­^0.3= 850.( 16,33.500 )­^0.3 = 12677 £ C_bảng = 30000

Vậy thoả điều kiện:

2.CỐ ĐỊNH TRỤC VÀ BÔI TRƠN Ổ:

a. Cố định trục theo phương dọc trục:

- Để cố định trục theo phương dọc trục có thể dùng nắp ổ và điều chỉnh khe hở của ổ bằng các tấm điện kim loại giữa nắp ổ và thân hộp giảm tốc bằng vít.

b. Bôi trơn ổ lăn và các cặp bánh răng ăn khớp:

- Bôi trơn ổ bằng dầu trong hộp tốc độ nhờ bộ phận bơm dầu và hệ thống ống dẫn tới các ổ và các cặp bánh răng ăn khớp.

- Để dầu không chảy ra ta dùng vòng đệm amiăng và các vòng phớt chắn dầu.

c.Chọn kiểu lắp ổ lăn:

- Để cố định ổ bi với vỏ hộp cũng như giữ vòng bi với trục chọn kiểu lắp trung gian như sau H7/k6.

THIẾT KẾ HỘP TỐC ĐỘ DUNG CƠ CẤU BÁNH RĂNG DI TRƯỢT.