TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY, MÔ PHỎNG VÀ CHẾ TẠO MÁY QUẤN LÒ XO KHÔNG TRỤC
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY, MÔ PHỎNG VÀ CHẾ TẠO MÁY QUẤN LÒ XO KHÔNG TRỤC, , thuyết minh, động học máy quấn lò xo, kết cấu máy quấn lò xo, nguyên lý máy quấn lò xo, quy trình sản xuất quấn lò xo
- Tên đề tài:
Tính toán, thiết kế và chế tạo mô hình máy quấn dây lò xo (MÁY QUẤN LÒ XO KHÔNG TRỤC)
- Các số liệu ban đầu:
- Thông số của lò xo theo tiêu chuẩn.
- Năng suất: tự chọn sao cho tối ưu.
- Nội dung thuyết minh tính toán:
- Nghiên cứu các thông số đã được tiêu chuẩn của lò xo.
- Nghiên cứu các phương án thiết kế.
- Thiết kế phần động học.
- Thiết kế hệ thống điện.
- Thi công mô hình.
- Các bản vẽ:
- Bản vẽ chi tiết: Tập bản vẽ các chi tiết máy A4.
- Bản vẽ lắp: Bản vẽ lắp toàn bộ máy A0.
- Giáo viên hướng dẫn:
- Ngày giao nhiệm vụ:
- Ngày hoàn thành nhiệm vụ:
-
THÔNG SỐ BAN ĐẦU CỦA ĐỀ TÀI:
Các thông số mà máy quấn lò xo cần phải đạt:
- Có thể quấn lò xo với đường kính dây <1 mm.
- Có thể quấn đường kính lò xo D < 0,4 mm.
- Bước lò xo: tùy chọn
- Chiều dài lò xo: tùy chọn
- Vật liệu được nhiệt luyện trước khi quấn và sau khi quấn ram lại.
- Năng suất máy 3 giây/ một sản phẩm.
III. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI:
-Hiện nay máy quấn dây lò xo có nhiều loại, đa số là máy quấn lò xo sử dụng là máy quấn lò xo CNC. Do điều kiện về thời gian nghiên cứu có hạn, kinh phí không cho phép , hạn chế về tài liệu nghiên cứu, còn thiếu kinh nghiệm, nên trong phạm vi đề tài này nhóm chúng em chỉ tập trung giải quyết những vấn đề sau đây:
+ Nghiên cứu các thông số đã được tiêu chuẩn của lò xo.
+ Tính toán lực cần thiết cho các cơ cấu chấp hành, từ đó chọn công suất động cơ thích hợp.
+ Tính toán, thiết kế, kiểm nghiệm bền cho các bộ phận, các chi tiết của máy.
+ Thực hiện mơ phỏng 3D.
- Những vấn đề mà nhóm chúng em chưa giải quyết được:
- Tạo các vòng xoắn nối tiếp ( kít nhau ) ở hai đầu lò xo nén.
- Tạo hai móc ở hai đầu lò xo kéo.
- Ram lò xo sau khi quấn...........................................................................................
TỔNG QUAN VỀ LÒ XO
I. GIỚI THIỆU
Lò xo là chi tiết máy có độ đàn hồi cao, khối lượng và kích thước nhỏ gọn.
Lò xo được dùng trong các máy, thiết bị với những chức năng sau:
- Tạo lực kéo, nén, hoặc mô men xoắn. Ví dụ, tạo lực ép trong khớp nối, trong phanh, trong bộ truyền bánh ma sát.
- Giảm chấn động, dao động (trong các máy vận chuyển, ô tô, tàu hỏa...).
- Tích lũy cơ năng và làm việc như một động cơ (dây cót đồng hồ).
- Thực hiện các chuyển động về vị trí cũ (lò xo ở van, cam, ly hợp...)
- Đo lực (trong lực kế và khí cụ đo, cân).
II. PHÂN LOẠI.
- Theo trạng thái ứng suất:
- Lò xo ứng suất xoắn (Hình 1.a,b,c,d,e,f,g)
- Lò xo ứng suất uốn (Hình 1.h,I,j,k)
- Lò xo ứng suất kéo – nén (Hình 1.l,m)
- Theo dạng kết cấu:
- Lò xo xoắn ốc trụ (Hình 1.a,b,c,h)
- Lò xo xoắn ốc côn (Hình 1.d,e)
- Lò xo xoắn ốc phẳng (Hình 1.i)
- Lò xo lá (Hình 1.k)
- Lò xo đĩa (Hình 1.j)
- Lò xo thanh (Hình 1.f)
- Lò xo ống (Hình 1.g)
- Lò xo block cầu (Hình 1.m)
Lò xo xoắn ốc bao gồm lò xo xoắn ốc nén, xoắn ốc kéo, xoắn ốc xoắn. Chúng được chế tạo bằng dây thép tiết diện tròn, để giảm kích thước, dùng nhiều lò xo lồng vào nhau. Đôi khi lò xo được chế tạo từ băng kim loại có tiết diện chữ nhật hoặc vuông để truyền tải trọng lớn.
Lò xo đĩa sử dụng khi tải trọng lớn, chuyển vị đàn hồi nhỏ trong khi yêu cầu kích thước theo phương dọc trục nhỏ.
Lò xo xoắn ốc phăng chịu mô men xoắn nhỏ và kích thước phương dọc trục nhỏ.
Lò xo lá làm việc với ứng suất uốn để giảm chấn động và va đập trong các máy vận chuyển trong trường hợp kích thước theo phương tác dụng của lực hẹp còn theo phương kia tương đối rộng..............................
Nguyên lý tạo lò xo.
- Phôi cuộn được cấp nhờ cơ cấu kéo phôi và cơ cấu nắn phôi. Khi phôi đi vào cữ chặn thì cơ cấu này sẽ giữ đầu phôi lại.
- Cử có tác dụng giữ một đầu phôi, khi trục quay bàn máy mang phôi tịnh tiến dọc. Phối hợp 2 chuyển động này sẽ tạo thành lò xo với bước của nó phụ thuộc vào tốc độ quay của trục cuốn và tốc độ tiến của bàn máy.
Nguyên lý tạo hình lò xo:
- Phôi được đi qua hệ thống con lăn dẫn dây và được kéo liên tục nhờ hai bánh ma sát.
- Khi phôi đi vào tấm tạo hình thì phôi bị uốn cong theo biên dạng cung tròn của tấm tạo hình tạo nên đường kính của lò xo, bề dày của tấm tạo hình sẽ tạo ra bước của lò xo.
3. So sánh ưu – nhược điểm.
a). Ưu điểm.
- Phương án 1:
- Tạo ra bước của lò xo chính xác cao nếu bước của trục vít me chính xác.
- Đường kính của lò xo đạt độ chính xác cao theo đường kính trục quấn.
- Phương án 2:
- Tạo ra đường kính có độ chính xác cao.
- Tạo ra bước có độ chính xác cao.
- Kết cấu máy đơn giản dễ chế tạo.
- Dùng tủ điện để điều khiển nên tác động nhanh hơn tiết kiệm thời gian, năng xuất cao hơn. Bảo vệ tốt động cơ và các cơ cấu làm việc, nâng cao tuổi thọ làm việc của máy.
- Có thể thay đổi đường kính, bước, chiều dài lò xo như mong muốn một cách dễ dàng.
- Do điều khiển bằng tủ điện giảm bớt các kết cấu cơ khí nên máy rất nhỏ gọn.
b). Nhược điểm.
- Phương án 1:
- Kết cấu máy phức tạp khó chế tạo (nhất là trục vít me ), đắt tiền.
- Thời gian dừng máy nhiều nên không có tính kinh tế.
- Phương án 2:
- Các linh kiện ráp tủ điện giá thành cao dẫn đến chi phí chế tạo máy cao.
4). Kết luận:
Sau khi nghiên cứu, bàn bạc và thảo luận trong nhóm thì nhóm chúng em lựa chọn phương án 2 để tính toán, thiết kế và chế tạo mô hình. Bởi vì phương án 2 có nhiều ưu điểm hơn, dễ tính toán và cơ cấu đơn giản hơn nên dễ chế tạo, phù hợp với thực tế sản xuất...................
Kết Luận – Kiến Nghị.
1. Kết Luận.
Trong quá trình tìm hiểu, tính toán, thiết kế và chế tạo máy quấn lò xo, nhóm chúng em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô trong khoa cơ khí nói chung và thầy Trần Quốc Hùng nói riêng. Do vậy mà nhóm chúng em đã hoàn thành đề tài đúng tiến độ và rút ra một số kết luận sau:
- Đây là một đề thiết thực vì sản phẩm là lò xo được sử dụng nhiều trong cuộc sống.
- Qua đề tài này nhóm chúng em đã tìm hiểu được nhiều loại máy quấn lò xo CNC hiện đại.
2. Kiến Nghị.
Đây là một đề tài mang tính thực tiễn cao, cần được nghiên cứu thêm và đưa vào trong sản xuất.
Nếu có thêm thời gian và kinh phí, nhóm chúng em có thể thực hiện thêm những vấn đề sau:
- Thực hiện việc mơ hình hĩa đồ n.
- Giải quyết vấn đề hai đầu móc của lò xo kéo.
- Tạo hai vòng kít ở hai đầu lò xo nén.
Do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên khó tránh khỏi những thiếu sót trong tính toán và thiết kế. Chúng em rất mong nhận được sự góp ý chỉ bảo, hướng dẫn của quý thầy cô và các bạn sinh viên cho đề tài hoàn chỉnh hơn.
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn!
-
MỤC LỤC
Trang bìa ............................................................................................................ i
Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp ............................................................................. ii
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn.............................................................. iii
Nhận xét của giáo viên phản biện................................................................ iv
Lời cám ơn ........................................................................................................ v
Lời nói đầu ....................................................................................................... vi
Mục lục ............................................................................................................ vii
Trang
Chương 1: DẪN NHẬP.................................................................................... 1
I. Đặt vấn đề............................................................................................... 1
II. Thông số ban đầu của đề tài............................................................... 2
III. Giới hạn của đề tài.............................................................................. 2
Chương 2: TỔNG QUAN VỀ LÒ XO .......................................................... 3
I. Giới thiệu................................................................................................ 3
II. Phân loại ............................................................................................... 3
III. Vật liệu chế tạo lò xo......................................................................... 6
IV. Thông số hình học cơ bản của lò xo................................................ 9
1. Đường kính lò xo............................................................................ 9
2. Độ cong dây ................................................................................... 9
3. Số vòng làm việc của lò xo........................................................... 9
4. Bước xoắn của lò xo...................................................................... 9
5. Góc nâng vòng xoắn ốc ................................................................ 9
6. Chiều dài của lò xo........................................................................ 9
V. Các chỉ số dung sai của lò xo.......................................................... 10
VI. Yêu cầu kỹ thuật.............................................................................. 10
VII. Tính toán lò xo xoắn ốc nén.......................................................... 10
Chương 3: CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ......................................... 13
I. Phương án 1 ......................................................................................... 13
1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động ........................................................ 13
2. Nguyên lý tạo hình lò xo ............................................................ 13
II. Phương án 2 ....................................................................................... 14
1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động ........................................................ 14
2. Nguyên lý tạo hình lò xo ............................................................ 14
3. So sánh ưu nhược điểm .............................................................. 14
4. Kết luận ........................................................................................ 15
5. Sơ đồ nguyên lý máy quấn lò xo................................................ 16
Chương 4: TÍNH LỰC VÀ CÔNG SUẤT ................................................. 17
I. Cơ cấu kéo .......................................................................................... 17
1. Bộ phận uốn ................................................................................. 17
2. Bộ phận kéo.................................................................................. 17
II. Cơ cấu cắt ........................................................................................... 18
III. Công suất các cơ cấu chấp hành .................................................... 18
1. Các số liệu ban đầu ..................................................................... 18
2. Cơ cấu kéo phôi............................................................................ 18
3. Cơ cấu cắt đứt lò xo .................................................................... 19
Chương 5: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN ............................................... 20
I. Chọn động cơ điện và phân cấp tỉ số truyền .................................. 20
1. Chọn động cơ điện ...................................................................... 21
2. Phân cấp tỉ số truyền .................................................................. 22
3. Bảng thống kê các số liệu tính được ......................................... 23
II. Thiết kế bộ truyền bánh ma sát ......................................................... 24
1. Tính lực ma sát can thiết ............................................................ 23
2. Tính toán bộ truyền .................................................................... 24
3. Kết cấu bánh ma sát trụ .............................................................. 25
III. Thiết kế bộ truyền bánh răng ........................................................... 26
1. Chọn vật liệu chế tạo bánh răng ............................................... 26
2. Tính ứng suất tiếp và ứng suất uốn cho phép........................... 25
3. Chọn sơ bộ hệ số tải trọng K ..................................................... 26
4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng ............................................. 26
5. Tính khoảng cách trục A ............................................................ 27
6. Tính vận tốc và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng ........ 28
7. Tính chính xác hệ số tải trọng K ............................................... 28
8. Xác định mô đun, số răng và chiều rộng bánh răng ............... 28
9. Kiểm nghiệm sức bean uốn của răng ........................................ 29
10. Kiểm nghiệm sức bền của răng khi chịu tải đột ngột ........... 30
11. Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền ...................... 31
12. Tính lực tác dụng lên trục ........................................................ 31
13. Kết cấu của bánh răng .............................................................. 32
14. Sơ đồ phân tích lực ................................................................... 32
15. Chọn kiểu lắp bánh răng với trục ........................................... 33
16. Chọn phương pháp bôi trơn ..................................................... 33
IV. Thiết kế trục và kiểm nghiệm then ................................................. 33
1. Chọn vật liệu làm trục ................................................................ 33
2. Thiết kế trục ................................................................................. 33
3. Kiểm nghiệm then ....................................................................... 40
V. Tính toán chọn ổ lăn .......................................................................... 42
1. Chọn ổ lăn cho trục ..................................................................... 42
2. Chọn kiểu lắp của ổ lăn với trục và vỏ hộp ............................ 44
3. Bôi trơn cho ổ lăn ........................................................................ 44
Chương 6: THIẾT KẾ HỆ THỐNG MẠCH ĐIỆN ................................. 46
I. Lời mở đầu ............................................................................................. 46
II. Lựa chọn phương án thiết kế mạch điện ........................................... 46
III. Sơ đồ khối mạch điều khiển............................................................... 49
IV. Thao tác vận hành hệ thống điều khiển .......................................... 49
V. Một số trang thiết bị dùng trong mạch điện ..................................... 50
Chương 7 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................. 51
Tài liệu tham khảo .................................................................................... 52
