MỤC LỤC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÁY TIỆN ĐƠN GIẢN 

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ  

NỘI DUNG

TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỘP SỐ MÁY TIỆN ĐƠN GIẢN

Với các yêu cầu sau:

A-  PHẦN BẢN VẼ

1. Bản vẽ sơ đồ nguyên lý hộp số máy tiện A0.
2. Bản vẽ lắp hộp số máy tiện A0.
3. Bản vẽ tháo các chi tiết A0.
4. Bản vẽ các chi tiết gia công A0.

B-  PHẦN THUYẾT MINH

Chương 1: Tổng quan nghiên cứu đề tài.

Chương 2: Cơ sở lí thuyết.

Chương 3: Phương hướng và các giải pháp.

Chương 4: Tính toán thiết kế máy.

Chương 5: Chế tạo thử nghiệm.

Kết luận – kiến nghị

Mục Lục

LỜI CẢM ƠN.. 1

LỜI MỞ ĐẦU.. 2

Nhiệm Vụ đồ án. 3

PHẦN I: TỔNG QUAN.. 7

PHẦN II : THIẾT KẾ MÁY.. 10

I/       Cơ sở lí thuyết10

1. Hộp tốc độ. 10
2. Bánh răng. 13
3. Phương án truyền dẫn. 15

II/      Tính toán. 16

1. Tỉ số truyền 16
2. Tính trục. 17
3. Tính bánh răng.
4. Chọn ổ trục. 29

Phần III: KẾT LUẬN.. 34

1. Đánh giá chung và đưa ra dự kiến:34
2. Hướng dẫn sử dụng :34
3. Bảo dưỡng máy. 34

  

Phần I. PHẦN TỔNG QUAN

1. Yêu cầu xã hội

1.Khái niệm:Máy tiện là một trong vô vàn những công cụ, thiết bị hỗ trợ trong công việc sản xuất, gia công gỗ hay cá đồ dùng bằng chất liệu kim loại khác.

Hiện nay, máy tiện vô cùng phát triển và được đầu tư sản xuất cũng như chế tạo với kỹ thuật cao có thể đáp ứng tính năng vô cùng hiện đại cúng như nhu cầu sản xuất só lượng lớn, tỷ lệ cũng như mặt cắt một cách chính xác. Đa phần những dòng máy hiện đại điều sử dụng bộ vi sử lý có thể tùy chỉnh dao, tốc độ tiện cho từng dòng sản phẩm riêng biệt.

Trước tiên và khái niệm máy tiện chính là một thiết bị cắt chuyên hỗ trợ các mặt tròn xoay như: mặt trụ, mặt định hình, mặt nón, mặt ren vít, mặt đầu cắt đứt và không tròn xoay, ...

Máy tiện  hoạt động theo nguyên lí: chuyển động chính của máy chính là  chuyển động tròn quanh tâm của phôi tạo ra tốc độ cắt. Còn dao chuyển động tịnh tiến: chạy dọc và chạy ngang, điều này đảm bảo dao có thể linh hoạt tiện mọi góc cạnh của vật thể để tạo được đúng so với yêu cầu kỹ thuật mà nhà sản xuất yêu cầu.

2.Phân loạiVề mặt kết cấu và công cụ máy tiện được phân ra:

 -Máy tiện vạn năng được chế tạo nhiều cỡ: cỡ nhẹ, cỡ trung, cỡ lớn, cỡ nặng

                    

- Máy tiện trơn

                                          

-Máy tiện ren vít

                                            

-Máy tiện chép hình

                                   

-Máy tiện revolver

                              

-Máy tiện cụt; máy tiện nhiều dao; máy tiện tự động và nửa tự động, ...

          Trong đó máy tiện ren vít vạn năng là máy tiện thông dụng  nhất, có thể tiện trơn và tiện ren được, đáp ứng tốt  nhu cầu sử dụng của chủ doanh nghiệp.Nhờ sử dụng máy tiện mà phoi bào của thành phẩm giảm so với hình thức tiện truyền thống, tiết kiệm đáng kể nguồn nguyên liệu cho chủ sản  xuất, nâng cao hiệu quả kinh tế cũng như giảm giá thành sản phẩm so với những sản phẩm cùng loại trên thị trường.

3.Các sản phẩm từ tiện:

 

PHẦN II. THIẾT KẾ MÁY

 

I.Cơ sở lí thuyết:

1.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 chi tiêu về kĩ 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…

          Một số loại hộp tốc độ:

a)Hộp tốc độ dùng bánh răng di trượt:

Hộp tốc độ dùng bánh răng di trượt là loại được dùng phổ biến nhất trong máy cắt kim loại. Nó bao gồm một số bánh răng ăn khớp với nhau để thực hiện một số tỉ số truyền giữa 2 trục, tạo nên 1 nhóm truyền động. Muốn tăng thêm số cấp tốc độ, ta mắc nối tiếp các nhóm truyền động với nhau.

                            

          Ưu điểm:

          -Truyền động chính xác

          -Dễ thay đổi tốc độ

          -Truyền được momen xoắn lớn và công suất lớn

          -Vì chỉ bánh răng làm việc mới ăn khớp nên ít ồn, ít mịn, ít tổn thất năng lượng, ít mất mát công suất.

         

Nhược điểm:

          -Chỉ dùng được bánh răng thẳng. Khó dùng bánh răng nghiêng và không dùng được bánh răng chữ V

          -Kích thước hộp theo chiều trục tương đối lớn:

          L > 2.b.p (b: bề rộng bánh răng; p: số tỉ số truyền của nhóm truyền động)

                                         

 

b)Hộp tốc độ dùng cơ cấu ly hợp vấu:

          Cơ cấu ly hợp trong hộp tốc độ có thể là ly hợp vấu, ly hợp ma sát.

          Trên những máy hiện đại, ly hợp vấu thường được dùng dưới dạng bánh răng ăn khớp trong. Và ly hợp ma sát là ma sát đĩa bóng mở bằng điện từ.

                                      

         

 

Ưu điểm:

          -Ở ly hợp vấu, khoảng di chuyển để đóng mở ly hợp nhỏ. Điều khiển dễ dàng. Lực đóng mở nhỏ

          -Ở ly hợp ma sát, có thể thay đổi tốc độ khi máy đang chạy.

          -Cả hai loại đều có thể sử dụng bánh răng nghiêng, bánh răng V

          Nhược điểm:

          -Tổn thất công suất nhiều vì các bánh răng không làm việc nhưng vẫn quay.

          -Momen truyền được không lớn lắm. Ở cơ cấu ly hợp ma sát, muốn truyền được momen lớn phải tăng kích thước chiều trục và đường kính ly hợp.

          -Ly hợp vấu không thể vô khớp khi chênh lệch tốc độ lớn.

          Vì những lí do đó trên cơ cấu ly hợp thường dùng trong những trường hợp sau:

          -Khi cần thiết phải dùng bánh răng nghiêng và răng chữ V.

          -Khi cần thay đổi tốc độ nhưng không dừng máy. Trong trường hợp này, thường dùng ly hợp ma sát đĩa điện từ.

          -Khi cần đảo chiều chuyển động. Trong trường hợp này thường dùng ly hợp ma sát đĩa hai chiều.

          Hộp tốc độ dùng ly hợp vấu nhỏ gọn, tạo ra được nhiều tốc độ nhưng khi thay đổi tốc độ phải dừng máy

c)Hộp tốc độ dùng bánh răng thay thế:

Hộp tốc độ dùng bánh răng thay thế là loại dùng bánh răng thay thế để thực hiện thay đổi tỉ số truyền và qua đó tạo ra các số vòng quay khác nhau cho trục chính.

                       

 

Hộp tốc độ này thường dùng trên những máy không cấn có nhiều tốc độ hoặc ít khi thay đổi tốc độ như các máy chuyên dùng, để gia công các chi tiết có số lượng lớn, máy tự động, nửa tự động và cũng thường dùng các máy vạn năng.

Kết cấu của loại hộp tốc độ này thường dùng 1 hoặc vài cặp bánh răng thay thế lắp trên 2 trục có khoảng cách cố định. Trong trường hợp này, tổng số răng của các cặp bánh răng thay thế cần phải là một hằng số.

Đối với những máy cần dãy số vòng quay dày và chính xác thì phải dùng 1 bộ bánh răng thay thế. Mỗi lần điều chỉnh tốc độ phải thay 4 bánh răng thay thế trên chạc điều chỉnh.

Về nguyên tắc: giữa hai trục lắp bánh răng thay thế có thể thực hiện vô số tỉ số truyền tương ứng với những cặp bánh răng có đường kính khác nhau. Trên thực tế, phạm vi điều chỉnh tỉ số truyền thường giới hạn trong khoảng i_max= và i_min=. Do đó, phạm vi điều chỉnh tỉ số truyền chỉ có thể là: R_i=20

Ưu điểm:

-Kích thước nhỏ gọn, đơn giản.

-Có thể thực hiện tỉ số truyền phù hợp với chế độ cắt yêu cầu.

Nhược điểm:

-Thay đổi bánh răng mất nhiều thời gian. Để giảm bớt thới gian, người ta thường dùng cơ cấu cố định nhanh (vòng đệm chữ C) hoặc dùng chạc điều chỉnh có cơ cấu đặc biệt.

    Dạng truyền dẫn bằng bánh răng thay thế thường được dùng kết hợp với các loại truyền dẫn khác để mở rộng phạm vi điều chỉnh tốc độ.

2.Bánh răng:

a)Khái niệm:

Bánh răng là chi tiết máy dùng để truyền momen xoắn từ trục này sang trục khác, dùng để thay đổi tóc độ giữa các trục, dùng biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến

b)Phân loại:

vDựa vào kết cấu, bánh răng được chia thành 3 loại:

• Bánh răng trụ
• Bánh răng côn
• Bánh vít

vDựa theo đặc tính công nghệ, bánh răng được chia thành các loại sau:

• Bánh răng trụ và bánh răng côn không có mayơ và có mayơ, có lỗ trơn và lỗ then hoa.
• Bánh răng bậc có lỗ trơn hoặc lỗ then hoa.
• Bánh răng trụ, bánh răng côn và bánh vít dạng đĩa.
• Trục răng trụ và trục răng côn.

   

c)Các phương pháp gia công bánh răng:

vPhương pháp phay định hình (phân độ):là phương pháp cắt từng rãnh răng, sau đó phân độ 1 góc  (Z là số răng) cho đến rãnh rng8 cuối cùng bằng dụng cụ cắt có profin giống như profin của rãnh răng

• Phay định hình là phương pháp phay răng bằng dao phay định hình.
• Đạt độ chính xác thấp và có khó khăn trong việc điều chỉnh vị trí giữa dao và vật gia công.

vPhương pháp bao hình: Nguyên tắc này được gia công trên máy chuyên dùng. Quá trình điều chỉnh trên máy chuyên dùng nhanh và chính xác, việc cắt ngọt liên tục. Phương pháp này đạt độ chính xác cao, thích hợp sản xuất loạt và khối

vPhay bánh răng trụ bằng daao phay lăn: Là phương pháp gia công bánh răng trụ phổ biến nhất.Dao phay lăn giống như trục vít, vế hình dáng tiết diện chiều trục giống như một thanh răng. Ngoài ra để tạo thánh dao cắt của thanh răng.

vXọc răng:

• Xọc răng bằng dao xọc dạng bánh răng
• Xọc răng tiến hành trên máy chuyên dùng
• Xọc răng bằng dao xọc dạng thanh răng

 

3.Chọn phương án truyền dẫn:

a) Chọn kiểu truyền dẫn

          -Khi chọn phương án truyền dẫn cần căn cứ vào phạm vi điều chỉnh, công suất truyền, tỉ số trượt, thuận tiện điều khiển, thay đổi tốc độ nhanh, tính công nghệ tốt

          -Dùng truyền dẫn điều chỉnh tốc độ cơ khí gồm một động cơ xoay chiều và một hộp tốc độ bánh răng.

b) Bố trí cơ cấu truyền động:

Có 2 phương án bố trí truyền dẫn như sau:

          + Phương án 1: hộp tốc độ và hộp trục chính chung một vỏ.

          + Phương án 2: hộp tốc độ tách rời hộp trục chính.

Trong 2 phương án trên, phương án 1 thường áp dụng với những máy cỡ trung và lớn nhưng yêu cầu độ chính xác không cao, ta chọn phương án 1. Nó có các ưu điểm sau: kết cấu gọn nhẹ, giá thành hạ, dễ tập trung cơ cấu điều khiển tạo điều kiện thuận lợi cho việc thực hiện các thao tác của người đứng máy. Nhược điểm: có thể truyền rung động, nhiệt của hộp tốc độ sang trục chính, khó dùng truyền động đai cho trục chính.

II.Tinh toán

Nguyên lí làm việc:            

Các tỉ số truyền:

i_đai=.0.985

Tỉ số truyền cần điều chỉnh:

i_đc=

Phương trình xích động:

n₁=200. .  .  . 0.985= 86v/p

n₂=200. .  .  . 0.985=18v/p

n₃=200. .  .  . 0.985= 254v/p

n₄=200. .  .  . 0.985= 54v/p

n₅=200. .  .  . 0.985=151v/p

n₆=200. .  .  . 0.985= 32v/p

• Tính trục

vChọn vật liệu

• Vật liệu làm trục phải có độ bền cao, ít tập trung ứng suất, có thể nhiệt luyện và dễ gia công nên thép cacbon hay hợp kim là những vật liệu phù hợp để chế tạo trục

• Do hộp tốc độ chịu tải trọng trung bình nên chọn loại thép C45 (thường hóa) có:

vTính sức bền cho trục I và trục II

1. Đường kính trục I

1. Đường kính sơ bộ trục I

d_­sb =  

(C là hệ số phụ thuộc ứng suất xoắn cho phép đối với đầu trục vào và trục truyền chung: chọn C= 120)

=> d_sb =

=> chọn d_sb = 25 mm

Tra bảng 17P/ 157+158: chọn ổ lăn cỡ trung có:

d = 25 mm ; D = 62 mm ; B = 17 mm ; d₂ =36,6 mm

     D₂ =50,4 mm ; d_b =11,51 mm

1. Tính gần đúng trục I

• Ta có L₁ = 0,89d_a2 =0,89

Mà         <=>                

<=>

• Các moment tác dụng tại trục:

M_Pa1 = 193094N.mm

M_P1 = 823313,28N.mm

• Phản lực liên kết tại các gối đỡ:

• Xét trong mặt phẳng yoz có: 

<=>

(1)           =>  R_Cy = 2310,39   N

(2)            => R_Ay = P_r1 – R_Cy =2602 – 2310,39 = 292,59  N

• Xét trong mặt phẳng xoz có:

Từ (2)   =>   R_Cx = 1591,9 N

             =>   R_Ax =P₁ – R_Cx =3048,64-1591,9 = 1456,74  

                      Moment tương đương tại B:

M_uB =

        = 272153,94N.mm

=>   M_tđB =

                =

                 = 281335,59  N.mm

        Tra bảng 7.2/213 chọn [

=>   d_B  34,25

Chọn  d_B = 40 mm

• Moment tương đương tại A:

M_tđA­ =

        = 71285,15  N.mm

=>   d_A 21,68

Chọn  d_A = 25 mm

• Moment tương đương tại C:

Vì tại C có M_x và M_y đều bằng 0 nên ta tính tại vị trí B’ cách B một khoảng B/2 (chọn B/2 =10)

M_Cx =23103,9 N.mm

M_Cy =15181,24 N.mm

=>   M_tđC­ =

        =27645,26 N.mm

=>   d_C 15,8mm

Chọn  d_C = 20 mm

• Vì tại A và C chọn cùng kích thước ổ lăn nên phải cùng kích thước trục:

=>   d_A = d_C = 25 mm

1. Tính chính xác trục I

• Mặt cắt cần kiểm nghiệm là mặt cắt tại B vì có biểu đồ moment uốn lớn nhất. Tại mặt cắt A và C làm góc lượn để lắp ổ lăn.

• Hệ số an toàn tại B tính theo công thức:

n_B =                 Trong đó:

Với:

• Bộ truyền làm việc 1 chiều nên có:

• Ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng

• Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động

 .........................

 

Phần III: KẾT LUẬN

1. Đánh giá chung và đưa ra dự kiến:

-  Đề tài máy “Hộp số máy tiện đơn giản” của nhóm em thực hiện đáp ứng nhu cầu giảng dạy trong môi trường giáo dục về cách hoạt động của hộp số máy tiện

-  Từ những mặt hạn chế trong quá trình thực hiện đề tài này, sẽ có một số vấn đề còn tồn tại cần rút kinh nghiệm và cải thiện cho việc thiết kế hộp số.

2. Hướng dẫn sử dụng :

-     Máy gồm 2 công tắc điều khiển chiều quay mâm cặp

-     Điều chỉnh ly hợp vả bộ bánh răng đi trượt để chọn tốc độ

3. Bảo dưỡng máy:

-     Nên bôi trơn các ổ lăn thường xuyên để tăng tuổi thọ của máy

-     Thường xuyên vệ sinh máy, bộ bánh răng, trục.

-     Kiểm tra dây đai, độ mòn của bánh răng.