ĐỒ án THIẾT kế máy TIỆN REN vít z23

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG Lớp CTM 1 KHOA ĐIỆN CƠ  ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY Lớp CTM 2 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 6 CHƯƠNG I PHÂN TÍCH MÁY TƯƠNG TỰ 7 1 Tính năng kỹ thuật của máy cùng cỡ 7 2 Phân tích máy tiện 1K62 8 CHƯƠNG II THIẾT KẾ TRUYỀN DẪN MÁY MỚI 24 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC HỘP TỐC ĐỘ 24 1 2 Xác định phương án không gian 26 1 3 Xác định phương án thứ tự 28 Lưới kết cấu của máy 30 1 4 Xác định đồ thị vòng quay 30 1 5 Tính số bánh răng trong các nhóm truyền 33 1 6 Kiểm nghiệm sai số vòng quay 38 2 1.

PHÂN TÍCH MÁY TƯƠNG TỰ

Tính năng kỹ thuật của máy cùng cỡ

Máy tiện là máy công cụ phổ thông, chiếm 40 – 50% số lượng máy công cụ trong nhà máy, phân xưởng cơ khí

Trong quá trình thiết kế và chế tạo máy mới, việc tham khảo các máy tương tự là rất quan trọng Điều này giúp chúng ta tận dụng những ưu điểm của các thiết bị đã có, từ đó giảm thiểu thời gian tính toán và nâng cao hiệu quả thiết kế.

Ta tham khảo một số máy tương tự như sau:

Bảng 1.1: Tính năng kĩ thuật của các máy đã có Đặc tính kỹ thuật Kiểu máy

Số cấp tốc độ trục chính 23 12 21 21 23

Khoảng cách 2 mũi tâm 710 710 1000 710 Đường kính lớn nhất gia công trên máy

400 320 400 320 Đường kính lỗ trục chính 47 36 36 35

Số vòng quay nhỏ nhất nmin (vòng/phút)

Số vòng quay lớn nhất nmax (vòng/phút)

Máy tiện ren vít vạn năng 1K62 sở hữu nhiều đặc điểm nổi bật và có tài liệu tham khảo đầy đủ, vì vậy nó là nguồn tư liệu quý giá cho việc thiết kế máy mới.

Hình 1.1 Sơ đồ động học máy tiện 1K62

2.1 Đồ thị vòng quay thực tế của máy 1K62 nmin : 12,5 vòng/phút nmax : 2000 vòng/phút

- Xích tốc độ nối từ động cơ điện có công suất n = 10 kW, số vòng quay n 1450 (v/p) qua bộ truyền đai với tốc độ( hộp trục chính) làm quay trục chính

- Lượng di động tính toán ở 2 đầu xích là:

Nđc (số vòng quay của động cơ)→ ntc( số vòng quay của trục chính)

- Từ sơ đồ động ta có thể xác định được đường truyền qua các trục trung gian tới trục chính

- Xích tốc độ có đường truyền quay thuận và có đường truyền quay nghịch, mỗi đường truyền khi tới trục chính bị tách ra làm 2 đường truyền:

✓ Đường truyền trực tiếp tới máy → tốc độ cao

✓ Đường truyền tốc độ thấp đi từ trục III →IV→V→VI

Ta có sơ đồ động của máy tiện 1K62 như hình 1.1

Ta có phương trình xích biểu thị khả năng biến đổi tốc độ của máy 1K62

Hình 1.2 Phương trình xích động Đường truyền tốc độ thấp :

Từ động cơ 1→ bộ truyền đai →(I)→(II)→(III)→(IV)→(V)→(VI)→Trục chính Đường truyền tốc độ cao:

Từ động cơ 1→ bộ truyền đai →(I)→(II)→(III)→(VI)→Trục chính

- Xác định số vòng quay thực của máy và so sánh số vòng quay chuẩn với số vòng quay thực tế

- Để tính được sai số của các tốc độ trục chính ta lập bảng so sánh, với sai số cho phép [n] = 10.( - 1)% 2,6% Ta có bảng như sau:

- Phương trình xích tốc độ n ntính ntiêu chuẩn n% n1 1450× 142

Hình 1.3 Đồ thị sai số vòng quay

Sơ đồ động của máy biểu thị các nhóm tỷ số truyền như sau:

 Tia i1 lệch sang phải 1 khoảng là 1,19.logφ

 Tia i2 lệch sang phải 1 khoảng là 2,17.logφ

- Nhóm 2 từ trục III – IV

 Tia i3 lệch sang trái 1 khoảng là 4,19.logφ

 Tia i1 lệch sang trái 1 khoảng là 2,07.logφ

Lượng mở [x] = [2] ứng với nhóm truyền khuếch đại

 Tia i6 lệch sang trái 1 khoảng là 6.logφ

 Tia i8 lệch sang trái 1 khoảng là 6.logφ

- Nhóm gián tiếp từ trục VI – VII

 Tia i10 lệch sang trái 1 khoảng là 3.logφ

- Nhóm truyền trực tiếp từ trục IV – VII

 Tia i11 lệch sang phải 1 khoảng là 1,754.logφ

- Số vòng quay của động cơ nđc = 1450 v/p

- Tỷ số truyền của bộ truyền đai

- Hiệu suất của bộ truyền đai

 Trị số vòng quay của trục đầu tiên của hộp tốc độ trên trục I

Nhóm truyền Tỷ số truyền Bánh răng

Qua đó, đồ thị vòng quay của máy 1K62 có dạng:

Hình 1.4 Đồ thị vòng quay n 1 n 3 n 5 n 7 n 9 n 11 n 13 n 15 n 17 n 2 n 4 n 6 n 8 n 10 n 12 n 14 n 16 n 18 n 19 n 21 n 23 n 20 n 22 n 24

1 Phương án không gian và phương án thứ tự

Z2: là đường truyền tốc độ cao

Nhưng trên thực tế máy tham khảo 1K62 chỉ có 23 tốc độ, như vậy sẽ có

Tách ra 2 nhóm với các phương án như sau:

Vậy phương án không gian của Z1 là 2 x 3 x 2 x 2

Phương án thứ tự của Z1 là I II III IV

Vậy phương án không gian của Z2 là 2 x 3 x 1

Phương án thứ tự của Z2 I II III

- Nhận xét về số tốc độ:

Từ phương trình xích tốc độ và đồ thị vòng quay ta thấy rằng trên thực tế máy tham khảo 1K62 có 23 tốc độ vì:

Trên đường truyền tốc độ thấp tại hai trục IV và V, có hai khối bánh răng di trượt hai bậc, tạo ra tổng cộng bốn tỷ số truyền Tuy nhiên, chỉ có ba tỷ số truyền thực tế do có hai tỷ số truyền giống nhau.

Như vậy trên đường truyền tốc độ thấp chỉ tạo ra 18 tốc độ n1 ÷ n18

Trên đường truyền tốc độ cao tạo ra 6 tốc độ n19 ÷ n24

Số tốc độ trên trục chính theo đường truyền thuận được tính là 18 + 6 = 24, tuy nhiên, trong thực tế có hai tốc độ n18 và n19 có giá trị tương đương Do đó, số tốc độ thực tế trên trục chính theo đường truyền thuận là 23 tốc độ.

- Đánh giá về phương án không gian:

Mặc dù lý thuyết cho rằng phương án không gian 3x2x2x2 là tối ưu nhất, nhưng trong thực tế, máy lại áp dụng phương án không gian 2x3x2x2 Quyết định này được đưa ra dựa trên những yếu tố cụ thể và yêu cầu thực tiễn của quá trình vận hành.

Máy 1K62 sử dụng cơ cấu đảo chiều trên trục I để phục vụ cho việc lùi dao, với ly hợp ma sát được áp dụng để đảo chiều chuyển động quay Việc sử dụng ly hợp ma sát là cần thiết do máy tiện thường xuyên đảo chiều và hoạt động với dải tốc độ lớn Ly hợp này giúp giảm va đập, tiếng ồn và bảo vệ sức bền của toàn bộ cơ cấu khi đảo chiều Nhờ đó, trục I chỉ cần 2 bánh răng thay vì 3 bánh răng kết hợp với ly hợp, giúp giảm kích thước trục I và ngăn ngừa hiện tượng võng trục, từ đó nâng cao độ bền của máy.

2 Hộp chạy dao của máy a Bàn xe dao:

Bàn xe dao được trang bị bộ truyền bánh răng thanh răng để điều khiển dao chạy dọc và bộ truyền vít me đai ốc cho chuyển động ngang Để tăng tốc độ chạy dao, thiết bị còn có một động cơ phụ công suất 1kW, hoạt động với tốc độ 10 vòng/phút thông qua bộ truyền đai vào trục trơn.

Công thức tổng quát để chọn tỷ số truyền trong hộp chạy dao là:

Bước ren cần cắt trên phôi được xác định bởi tỷ số truyền cố định bù vào xích truyền động (ibù), trong khi tỷ số truyền của khâu điều chỉnh tạo thành nhóm cơ sở (ics) và tỷ số truyền nhóm gấp bội (igb) cũng rất quan trọng Trong máy tiện ren vít vạn năng, xích chạy dao không chỉ hỗ trợ xích tốc độ của trục chính mà còn có chức năng cắt ren và tiện trơn Thế giới quy chuẩn hiện có hai hệ ren, mỗi hệ bao gồm hai loại ren khác nhau.

Máy tiện ren vít vạn năng 1K62 có khả năng cắt 4 loại ren khác nhau, với tổng cộng 112 bước ren tiêu chuẩn và 112 bước ren khuếch đại, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về ren theo tiêu chuẩn TCVN trong lĩnh vực cơ khí chế tạo và sửa chữa.

- Nhóm cơ sở i cs :Thực hiện bằng cơ cấu norton

- Khối bánh răng hình tháp trên máy 1K62 lắp 7 bánh răng:26,28,32,36,40,44,48

- Nhóm gấp bội gồm 4 tỷ số truyền

*PT tổng quát xích cắt ren:

-Cắt ren quốc tế: cặp bánh răng thay thế 42/50 sử dụng norton chủ động

-Cắt ren modun: cặp bánh răng thay thế 64/97 sử dụng norton chủ động

-Cắt ren Anh:cặp bánh răng thay thế 42/50 norton bị động

-Cắt ren Pitch: cặp bánh răng thay thế 64/97 norton bị động

+Các ren khuyếch đại:gia công ren nhiều đầu mối,rãnh xoắn dẫn dầu…

Khuyếch đại 4 bước ren tiêu chuẩn lên 2;8;32 lần

Thông số hộp chạy dao:

Cắt ren hệ mét: tp = 1÷192 (mm)

Cắt ren Picth hướng kính: p = 96÷1

Chạy dao dọc: sd = 0.07÷4.16 (mm/vg)

Chạy dao dọc: sn= 0.035÷2.08 (mm/vg)

- Xác định phương trình cắt trụ trơn và phương trình cắt ren:

* Xác định phương trình cắt trụ trơn:

1v.tc × icđ × itt × ics × igb × (m × z) = Sd = 0,07 4,16(mm/vg) với m = 3 và z = 10(răng) itt 95

1v.tc × icđ × itt × ics × igb × (tv = 5mm/vg) = Sng = 0,035  2,08 (mm/vg)

Xác định phương trình cắt ren

(XIV) ( C 5 − phai )× (tv = 12mm/vg) tp = 1  12(mm)

( C 5 − phai )× (tv = 12mm/vg) = tp = 14  192(mm)

1v.tc × icđ × itt × (1/ics) × igb × (tv = 12 mm/vg) = tp = 25,4/ n (mm)

1v tc × icđ × itt × ics × igb × (tv = 12 mm/vg) = tp = 0,5  3 (mm)

1v.tc × ikđ × icđ × ×ics × igb × (tv = 12 mm/vg) = tp = 3  48 (mm)

1v.tc × icđ × itt × (1/ics) × igb × (tv = 12mm/vg) = tp = 25,4./ Dp(mm)

+ Ngoài ra còn có xích cắt ren chính xác:

( C 5 − phai ) × (tv = 12 mm/vg) = tp (chinhxac)

Ta có bảng xếp ren:

Ren Quốc Tế Ren Module

Bảng 1.2) Bảng xếp ren a Một số cơ cấu đặc biệt:

Ly hợp ma sát được lắp vào trục I để đảo chiều trục chính

Ly hợp ma sát là thiết bị quan trọng dùng để điều khiển chuyển động của bánh răng trên trục I Cấu tạo của nó bao gồm các đĩa ma sát và thành vỏ ly hợp Khi ly hợp được đóng sang trái, các đĩa ma sát sẽ tiếp xúc với thành vỏ bên trái, từ đó truyền mômen và làm quay bánh răng bên trái trên trục I Ngược lại, khi ly hợp đóng sang phải, các đĩa ma sát sẽ tiếp xúc với thành vỏ bên phải, truyền mômen để quay bánh răng bên phải trên trục I.

-Cơ cấu li hợp siêu việt:

Trong hệ thống xích chạy dao nhanh, động cơ chính truyền động đến cơ cấu chấp hành thông qua trục trơn qua hai đường truyền khác nhau Nếu không có li hợp siêu việt, việc truyền động có thể gây ra tình trạng xoắn và gãy trục Li hợp siêu việt được sử dụng trong các trường hợp máy chạy dao nhanh và khi cần đảo chiều quay của trục chính.

-Cơ cấu đai ốc mở đôi:

Vít me truyền động cho hai má đai ốc mở đôi tới hộp xe dao, khi quay tay quay, đĩa quay gắn cứng với hai má sẽ trượt theo rãnh ăn khớp với vít me.

Cơ cấu an toàn trong hộp chạy dao được thiết kế để tự ngắt truyền động khi máy gặp tình trạng quá tải, giúp bảo vệ thiết bị và đảm bảo an toàn trong quá trình hoạt động Hệ thống này được đặt trong xích chạy dao, cho phép máy hoạt động hiệu quả mà không lo ngại về sự cố do quá tải.

Máy sở hữu 23 tốc độ khác nhau của trục chính, mang lại tính vạn năng cao và khả năng tiện nhiều kiểu ren đa dạng Thiết kế không gian và thứ tự hoạt động được sắp xếp hợp lý, giúp tạo ra bộ truyền gọn gàng và hiệu quả.

Bộ ly hợp ma sát trên trục i hoạt động hiệu quả ở tốc độ 800 v/p, đây là tốc độ tối ưu Đồng thời, bộ ly hợp này còn tận dụng bánh răng trên trục i, giúp tăng cường độ cứng vững của hệ thống.

THIẾT KẾ TRUYỀN DẪN MÁY MỚI

Xác định phương án không gian

Theo tính toán ta có số cấp tốc độ máy cần thiết kế là : Z = 23

Z = 23 là một số nguyên tố tối giản, ta không thể phân tích thành các thừa số có dạng Z = P1.P2…Pi

Vậy ta chọn Z = 24 và trong quá trình thiết kế ta sẽ làm trùng tốc độ để có Z = 23

Với Z = 24 ta chia ra làm nhiều phương án không gian khác nhau

Ta có 4 phương án không gian Để chọn 1 phương án không gian hợp lý nhất ta so sánh các phương án không gian về các chỉ tiêu:

+ Tổng số bánh răng : Sz = 2(P1 + P2 + P3 + P4)

+ Tổng số trục: Strục = m + 1 Với m là số nhóm truyền

+ Chiều dài sơ bộ trục: Với b là chiều rộng các bánh răng, f là khe hở giữa các bánh răng về bề rộng cần gạt

+ Số bánh răng chịu mô men xoắn cuối cùng

Dựa vào các tiêu chi so sánh như trên ta lập bảnh so sánh phương án không gian như sau:

Bảng so sánh phương án bố trí không gian

Số bánh răng chịu MXmax 2 2 2 3

Cơ cấu đặc biệt Ly hợp ma sát

Cả 4 phương án không gian đều có các thông số giống nhau, nhưng phương án (4) không được chọn do có số bánh răng chịu mô men xoắn ở trục cuối nhiều nhất Phương án không gian 3x2x2x2 là tốt nhất vì tỷ số truyền giảm dần từ trục đầu đến trục cuối, với lý do mô men xoắn nhỏ hơn ở trục vào Tuy nhiên, yêu cầu lắp thêm bộ ly hợp ma sát trên trục I làm cho kết cấu trở nên cồng kềnh Do đó, để đảm bảo tỷ số truyền giảm dần và tham khảo máy 1K62, phương án không gian 2x3x2x2 được chọn là hợp lý nhất cho máy mới.

Vậy phương án không gian của máy mới là:

Sơ đồ bố trí không gian

Xác định phương án thứ tự

Với Phương án không gian Z = 2x3x2x2

Ta có số phương án không gian : q = m! = 4! = 24

Trong bài viết, chúng ta sẽ phân tích phương án truyền m = 4, với sự tham khảo từ máy 1K62 Quy luật phân bố tỷ số truyền ở các nhóm đầu có chênh lệch nhỏ và hình dạng phân bố rẻ quạt giúp kích thước bộ truyền được tối ưu Phương án I, II, III và IV nổi bật hơn cả nhờ vào lượng mở đều đặn, tăng dần và kết cấu chặt chẽ, tạo ra hộp truyền tương đối gọn gàng.

Từ trên ta nhận thấy lượng mở [x] = 12 là không hợp lý

Trong máy công cụ ở hộp tốc độ có hạn chế số tỷ số truyền I phải đảm bảo điều kiện:

Với công bội φ = 1,26→ Tỷ số truyền sẽ biểu diễn trên đồ thị vòng quay như sau:

Tia tức là tia i1 nghiêng trái tối đa 6 ô, tia i2 = 2 = 1,26 3 tức là tia i2 nghiêng phải tối đa 3 ô

Lượng mở tối đa Xmax = 9 ô

Mặt khác không thỏa mãn điều kiện trên

Vì vậy để khắc phục, ta giảm bớt lượng mở từ [X] = 12 xuống [X] = 9 Giảm như vậy tốc độ trên máy sẽ có 3 tốc độ trùng

Mà tính toán máy mới yêu cầu hộp tốc độ có 23 tốc độ do đó thiếu 2 tốc độ

Để khắc phục vấn đề tốc độ, chúng ta có thể bổ sung một đường truyền tốc độ cao, như máy 1K62, nhằm duy trì tốc độ ổn định Đường truyền tốc độ cao này có tỷ số truyền thấp, giúp giảm tiếng ồn, rung động và ma sát, đồng thời nâng cao hiệu suất làm việc.

Có thể sử dụng một đường truyền phụ từ trục II để bù đắp cho 2 tốc độ, nhưng việc này sẽ gây khó khăn trong việc bố trí tỷ số truyền giữa trục II và trục chính, đồng thời không khai thác được nhiều tốc độ cao.

Máy 1K62 giúp giảm ba tốc độ của đường truyền gián tiếp, mang lại lợi ích về hiệu suất Việc này không chỉ làm cho hộp tốc độ trở nên nhỏ gọn hơn mà còn bù đắp số tốc độ mất đi bằng cách chuyển đổi trực tiếp từ trục IV sang VI.

Như vậy đường truyền gián tiếp nhóm cuối sẽ có lượng mở là

Số tốc độ danh nghĩa của đường truyền gián tiếp là: Z1 = 2x3x2x2 – 6 = 18

Số tốc độ danh nghĩa của đường truyền trực tiếp là : Z2 = 2x3x1 = 6

Số tốc độ của máy là Z = Z1 + Z2 = 18 + 6 = 24 tốc độ

Để đạt yêu cầu tốc độ Z = 23, chúng ta điều chỉnh tốc độ thứ 18 (cao nhất) của đường truyền gián tiếp để trùng với tốc độ thứ nhất (thấp nhất) của đường truyền trực tiếp Khi thực hiện điều này, máy chỉ còn 23 tốc độ, nghĩa là tốc độ số 18 có khả năng truyền qua cả hai loại đường truyền trực tiếp và gián tiếp, tuy nhiên thường ưu tiên chạy theo đường truyền trực tiếp.

Vì vậy phương án chuẩn của máy mới Đối với đường truyền gián tiếp:

Lượng mở [X]: [1] [2] [6] [6] Đối với đường truyền trực tiếp:

Lưới kết cấu của hai đường truyền n 1 n 2 n n 4

Xác định đồ thị vòng quay

Lưới kết cấu có nhược điểm không thể biểu diễn tỷ số truyền cụ thể và các chỉ số vòng quay trên trục, dẫn đến việc không tính toán được truyền dẫn trong hộp Để khắc phục điều này, việc vẽ đồ thị vòng quay là cần thiết.

Khi tham khảo máy 1K62, chúng ta chọn động cơ điện với tốc độ 1440 vòng/phút Để vẽ đồ thị vòng quay một cách dễ dàng, cần xác định số vòng quay n0 của trục vào trước, sau đó mới tính toán tỷ số truyền Số vòng quay n0 càng cao thì hiệu quả càng tốt, vì khi n0 cao, số vòng quay của các trục trung gian cũng sẽ tăng, dẫn đến mô men xoắn nhỏ và kích thước bánh răng giảm Đối với máy 1K62, để bộ ly hợp ma sát hoạt động hiệu quả nhất, ta nên chọn n0 = n19 = 800 vòng/phút.

Nđc : số vòng quay của động cơ

Iđ : Tỷ số truyền từ trục động cơ đến trục I

: hệ số trượt dây đai Đối với mỗi nhóm tỷ số truyền ta chỉ cần chọn tỷ số truyền sao cho đảm bảo điều kiện

Nhóm truyền I: từ trục I → II có đặc tính nhóm 2[1] có 2 tỷ số truyền i1 , i2

Dựa vào tham khảo máy mẫu 1K62 ta chọn i1 = φ

Tức là tia i1 nghiêng phải 1 đoạn logφ

Ta xác định tia i2 qua i1:i2 = 1: φ

Vậy i2 = φ 2 →tia i2 nghiêng phải 1 khoảng 2.log φ

Nhóm truyền II: từ trục II – III , đặc tính của nhóm truyền 3[2] i3 : i4 : i5 = 1 :φ 2 : φ 4

Tham khảo máy 1K62 ta chọn i3 = φ -4 : tia i3 nghiêng trái 1 khoảng 4.logφ i4 = φ -2 : tia i4 nghiêng trái 1 khoảng 2.logφ i5 = 1 tia i5 thẳng đứng

Nhóm truyền III: từ trục III – IV , đặc tính của nhóm truyền 2[6] i6 :i7 = 1: φ 6

Tham khảo máy 1K62 ta chọn i6 = φ -6 : tia i6 nghiêng trái 1 khoảng 6.logφ i7 = 1 tia i7 thẳng đứng

Nhóm IV: từ trục IV – V , đặc tính nhóm truyền 2[6] i6 :i7 = 1: φ 6

Tham khảo máy 1K62 ta chọn i8 = φ -6 : tia i8 nghiêng trái 1 khoảng 6.logφ i9 = 1 tia i9 thẳng đứng

Nhóm V:từ trục V – VI có 1 tỷ số truyền i10 Tỷ số truyền này ta không thể tự chọn được mà nó phụ thuộc vào vận tốc nhỏ nhất nmin Ta có quan hệ

Như vậy ta có tia i10 nghiêng trái 1 khoảng 3.logφz

Nhóm truyền tốc độ cao từ trục III đến VI có tỷ số truyền cố định là 1 Tỷ số truyền này không thể tự chọn mà phụ thuộc vào nmax, tạo ra mối quan hệ chặt chẽ giữa chúng.

Qua phần chọn tỷ số truyền này ta thấy tất cả đều thỏa mãn điều kiện

Từ đó ta xác định được đồ thị vòng quay như sau: i 1 i 2 i 4 i 3 i 5 i 6 i 7 i 11 i 8 i 9 i 10

Truc dc Đồ thị vòng quay

Tính số bánh răng trong các nhóm truyền

- Với nhóm truyền có cùng mô đun ta có công thức:

Với là phân số tối giản

K : là bội số chung nhỏ nhất (fx + gx ) trong một nhóm truyền

: Tổng số răng trong cặp bánh răng Nếu trong nhóm truyền tăng tốc thì:

Nếu trong nhóm truyền giảm tốc thì Emin được tính theo

- Tính số bánh răng trong nhóm truyền I

→Bội số chung nhỏ nhất của (f x + gx ) = 18 Vậy K = 18

Vì tia có tỷ số truyền nghiêng phải nhiều nhất do đó Emin được tính theo bánh răng bị động

Chọn Emin = 3 dẫn đến tổng số răng là 54 Để tối ưu hóa bánh răng cho vỏ ly hợp ma sát, đường kính bánh răng cần khoảng 100 mm Với mô đun bánh răng khoảng 2,5, bánh răng chủ động nên có hơn 50 răng, từ đó tăng tổng số răng của cặp bánh răng.

- Tính bánh răng trong nhóm truyền II

Bội số chung nhỏ nhất của (fx + gx ) = 182

Vậy K = 182 lớn hơn so với tổng số rang cho phép nên ta lấy

Ta nhận thấy bánh răng nhỏ nhất là Z3 trong đường truyền Giảm tốc nên Emin được tính theo bánh răng chủ động

- Tính bánh răng nhóm truyền III

Bội số chung nhỏ nhất của (fx + gx ) = 10

Ta nhận thấy bánh răng nhỏ nhất là Z6 trong đường truyền giảm tốc nên Emin được tính theo bánh răng chủ động

- Tính bánh răng nhóm truyền IV

Bội số chung nhỏ nhất của (fx + gx ) = 10 Vậy K = 10

Ta nhận thấy bánh răng nhỏ nhất là Z8 trong đường truyền giảm tốc nên Emin được tính theo bánh răng chủ động

- Tính bánh răng nhóm truyền V

- Tính bánh răng ở nhóm truyền trực tiếp:

Ta có bảng thông kê số răng:

Kiểm nghiệm sai số vòng quay

Ta có phương trình cân bằng xích tổng quát:

Tính sai số vòng quay theo công thức:

Ntc : số vòng quay tiêu chuẩn

Ntt : số vòng quay tính toán

Ta có bảng sai số: Bảng tính toán sai số vòng quay

TT Phương trình xích động ntt ntc Δn%

Ta có đồ thị sai số vòng quay: n 1 n 2 n 3 n 4 n 5 n 6 n 7 n 8 n 9 n 10 n 11 n 12 n 13 n 14 n 15 n 16 n 17 n 18 n 19 n 20 n 21 n 22 n 23 n(%)

Qua đồ thị sai số ta nhận thấy các giá trị vẫn nằm trong giới hạn cho phép

Sơ đồ hộp tốc độ 2: Thiết kế hộp chạy dao

Máy ta cần thiết kế là máy tiện ren vít vạn năng hạng trung, hộp chạy dao có

Trong quá trình gia công, có hai loại tiện chính là tiện trơn và tiện ren, nhưng cần chú trọng vào khâu tiện ren Sau khi hoàn thành thiết kế, việc kiểm tra lại các bước tiện trơn là rất quan trọng, vì chúng có thể bị trùng lặp, sát nhau hoặc cách quãng không đồng đều.

Có 2 dạng hộp chạy dao cơ bản là hộp chạy dao dùng cơ cấu noocton và hộp chạy dao dùng bánh răng di trượt Để thuận tiện cho quá trình thiết kế ta sẽ chọn kiểu hộp chạy dao dùng cơ cấu noocton tương tự như máy tham khảo Máy yêu cầu cần tiện được các ren :

Cụ thể các ren tiêu chuẩn được cắt như sau:

Sắp xếp các bước ren

Đầu tiên, cần phân loại các bước ren thành nhóm cơ sở và nhóm khuếch đại, với tỷ số truyền của nhóm khuếch đại là 1, 2, 4, 8, hoặc các tỷ số khuếch đại khác tạo thành cấp số nhân với công bội φ = 2 Khi thực hiện sắp xếp, cần lưu ý các điểm quan trọng.

- Số hàng ngang phải ít nhất để cho số bánh răng của nhóm cơ sở Norton là ít nhất

- Nếu số bánh răng của nhóm này nhiều thì khoảng cách giữa 2 gối tựa của bộ Norton càng xa, độ cứng vững càng kém

- Ren Quốc Tế Ren Module

2.2 Thiết kế nhóm cơ sở:

Nhóm cơ sở Norton là một hệ thống bánh răng hình tháp, tương tự như cấu trúc của máy 1k62 Cơ cấu Norton kết hợp với một bánh răng để tạo ra các bước ren khác nhau Để thay đổi các bước ren, ta chỉ cần điều chỉnh sự ăn khớp giữa bánh răng này và các bánh răng khác trong hệ thống Norton.

Trong cơ cấu Norton, các bánh răng được gọi là Z1, Z2, Z3… có chức năng cắt ra các ren thuộc nhóm cơ sở Để đảm bảo hiệu quả, các trị số zi này cần là số nguyên và tỷ lệ của chúng phải tương ứng với tỷ lệ các bước ren trong một cột trên bảng xếp ren.

Mặt khác zi không được quá lớn vì nó sẽ làm tăng kích thước của nhóm truyền Nên

- Khi cắt ren quốc tế cần có 6 bánh răng

- Khi cắt ren modul cần có 6 bánh răng

- Khi cắt ren Anh cần có 7 bánh răng:

Kết luận: để cắt được 3 loại ren trên thì số bánh răng trong bộ bánh răng hình tháp là: Z1 :Z2 :Z3 :Z4 :Z5 :Z6 : Z7 0 : 32 : 36 : 40 : 44: 48 : 56

Vậy bộ truyền bánh răng hình tháp gồm các bánh răng sau:

2.3 Thiết kế nhóm gấp bội

Nhóm gấp bội với tỉ số truyền công bội  =2 cho phép chọn cột tỉ số truyền 8 : 9 : 10 : 11 : 12 : 14 làm nhóm cơ sở Từ đó, ta có thể tạo ra toàn bộ số ren có tỉ số truyền nhóm gấp bội là: 1/8, 1/4, 1/2, và 1/1.

Hộp chạy dao có công suất nhỏ và hiệu suất thấp, với các bánh răng có cùng mô-đun, làm cho việc lựa chọn phương án thứ tự Mx trên các trục trung gian không còn quan trọng Bên cạnh đó, việc chọn phương án không gian để giảm cấp số vòng quay cũng không làm tăng kích thước bộ truyền.

Do đó để đơn giản ta tham khảo mẫu máy tham khảo chọn ra phương án không gian và phương án thứ tự:

PAKG có thể chọn: Z = 4 = 2x2 Hoặc: Z = 4x1

Số bánh răng chịu mô men xoắn 2 2

Nhận xét: Phương án không gian 4x1 có số bánh răng trên một trục nhiều, khó chế tạo Phương án không gian 2x2 hợp lý hơn

Với PAKG 2x2 ta có hai phương án thứ tự:

Bảng 2.8) Bảng so sánh PATT

Phương án thứ tự Nhóm 1 Nhóm 2

 Ta có lưới kết cấu :

Tính các tỉ số truyền trong nhóm gấp bội

Bội số chung nhỏ nhất: k = 7.9 = 63

Ta tính Emin chủ động:

Bội số chung nhỏ nhất: k = 63 Ta tính Emin chủ động:

Chọn E =2 Z = E k = 2.63 = 126 răng > Tổng số răng cho phép

Tính lại chọn Zmin tính ra ta được: E=1

2.6 Vẽ đồ thị vòng quay

2 =  x -> x1 = -1,3 -> tia i1 lệch sang trái 1 khoảng 1,3log i2 5

4 =  x -> x2 = -0,3 -> tia i2 lệch sang trái 1 khoảng 0,3log i3 16

5 =  x -> x3 = -1,7 -> tia i3 lệch sang trái 1 khoảng 1,7log i4 4

5 =  x -> x4 = 0,3 -> tia i4 lệch sang trái 1 khoảng 0,3log

Ta có đồ thị vòng quay: i 1 i 2 i 3 i 4

Tính các tỉ số truyền còn lại

Tính tỉ số truyền còn lại (ibù) bao gồm các bánh răng phụ bánh răng thay thế của hộp chạy dao

1vòngt/c ibù icơ sở igấp bội tx = tp

Cắt thử tp = 3,5 mm  igấp bội=1 / 4

Dựa vào mẫu tham khảo ta chọn tv= 12 và Z0 = 36 thì : ics  ibù = ta có: ibù = itt icđ tham khảo máy mẫu T620 chọn icđ  = itt

Cắt thử ren có m = 1  tp = m.

Khi đó ta có: igấp bội =1/4 ; icơ sở 1vòngt/c ibù 12 = 

 1vòngt/c itt icđ icơ sở igấp bội tx = 25,4 / n Cắt thử ren có n = 8  igấp bội=1 / 2 ics 32

36 = ta có: ibù = itt icđ

36 = tham khảo máy chuẩn chọn itt 50 42

2.8 Tính sai số bước ren

Ta có phương trình xích động học :

1vòngt/c itt icđ icơ sở igấp bội tx = tp itt 50

Có igấp bội=1/4; icơ sở6/32; ittB/50; icđ(/50

 Như vậy sai số bước ren nằm trong giới hạn cho phép

Xác định các thông số đầu vào trên các trục

3.1.1 Xác định tốc độ quay trên các trục

- Tốc độ quay (ntính) trên trục chính:

- Tôc độ trên các trục của hộp chạy dao theo đường truyền nooc-tong chủ động:

Tốc độ trên các trục của hộp chạy dao theo đường truyền nooc-tong bị động tạo ra tốc độ quay chậm trên trục nooc-tong, dẫn đến moment xoắn lớn nhất Do đó, việc sử dụng đường truyền này là cần thiết để tính toán độ bền cho trục nooc-tong.

3.1.2 Xác định công suất xích chạy dao

- Tham khảo chế độ cắt thử với các thông số sau: Đường kính phôi:

Vật liệu phôi có độ cứng: 170HB

- Xác định các lực thành phần (Px; Py; Pz) bằng công thức:

Với chế độ cắt thử này tra sổ tay công nghệ ta có bảng thông số sau:

Từ bảng thông số trên có :

- Công suất xích chạy dao được xác định theo lực chạy dao:

Vs- tốc độ chạy dao, Vs=s.nt I=0,4.113E,27 (mm/p)

- hiệu suất của xích chạy dao,

Q- lực kéo (N), theo công thức kiểm nghiệm do D.N.Rêsêtôp và

T.A.Lêvít đối với máy tiện có sống trượt lăng trụ thì lực chạy dao Q tính theo công thức:

G- trọng lượng phần dịch chuyển, G%0 (kg)%00 (N) f- hệ số thu gọn ma sát trên sống trượt, f=0,15÷0,18 k- hệ số tăng lực ma sát do Px tạo ra moment lật, k=1,15

3.1.3 Xác định công suất trên các truc

3.1.4 Xác định moment trên các trục

Moment trên các trục được xác định dựa vào công thức:

3.1.5 Xác định đường kính sơ bộ trên các trục Đường kính sơ bộ trục xác định theo công thức:

3.1.6 Lập bảng số liệu ntính Mx dsb dchọn

3.2 Tính toán trục nooc-tong

Trục nooc-tong hoạt động ở chế độ làm việc bị động sẽ chịu moment xoắn lớn nhất, do đó cần phải tính toán trục trong chế độ này Trong chế độ này, lực tác dụng lên trục bao gồm lực ăn khớp giữa cặp bánh răng và lực ăn khớp của cặp bánh răng.

Các thông số đầu vào:

- Sơ bộ lấy chiều dài trục là:

- Số vòng quay trên trục:

- Lực ăn khớp tác dụng lên bánh răng Z48 là:

- Lực ăn khớp tác dụng lên bánh răng Z35 là:

Tính phản lực tại các gối:

Có hệ phương trình cân bằng như sau:

Xác định đường kính trục tại các tiết diện nguy hiểm: Đường kính trục taoij tiết diện nguy hiểm được xác định theo công thức:

- hệ số sét đên trục có lỗ thông hay không, do trục không có lỗ

Mtđ- moment tương đương, xác định bằng công thức:

Có: đường kính trục tại các tiết diện nguy hiểm như sau:

3.3 Tính toán thiết kế hệ thống điều khiển các ly hợp của hộp chạy dao

3.3.1 Nhiệm vụ chung của hệ thống điều khiển hộp chạy dao

Trong hộp chạy dao có 2 nhóm điều khiển ly hợp hợp:

Nhóm thứ nhất có nhiệm vụ điều chỉnh các bước ren khi cắt và thay đổi lượng chạy dao khi tiện trơn Để thực hiện điều này, cần điều khiển nhóm truyền cơ sở và nhóm truyền gấp bội, cụ thể là thay đổi vị trí ăn khớp của bánh răng Z36 trên khối nooc-tong và gạt các bánh răng.

Z16, Z24 trên trục VII, các bánh răng Z24, Z48 trên trục IX Để điều khiểm nhóm này thường dùng tai gạt đơn hay cơ cấu cam thùng điều khiển

- Nhóm thứ hai: nhóm này có nhiệm vụ thay đổi đường truyền hoặc là cắt các loại ren khác nhau hoặc tiện trơn:

+) vị trí tiện ren Quốc tế, ren Module

+) vị trí tiện ren Anh, ren Pitch

+) vị trí tiện ren chính xác

+) vị trí tiện ren Module mặt đầu

Vị trí tiện ren Pitch mặt đầu là yếu tố quan trọng trong việc điều khiển các ly hợp C1, C2, C3, C4 và bánh răng di chuyển Z35 trên trục VI Nhóm gạt II cần thực hiện các yêu cầu này để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.

3.3.2 Thiết kế hệ thông cam thùng điều khiển cá ly hợp a Thông số về chiều dài gạt

- Phương án gạt: +) gạt bằng tay

+) phương án gạt không khuyếch đại b Xách định sơ đồ hệ thống điều khiển

Rãnh I điều khiển bánh răng Z35 trên trục VI

Rãnh II điều khiển ly hợp C1

Rãnh 3 điều khiển ly hợp C2

Rãnh 4 điều khiển ly hợp C3

Rãnh 5 điều khiển ly hợp C4 c Xác định phương án điều khiển

- Khi cắt ren Quốc tế và ren Module (đường truyền nooc-tong chủ động) có:

C1- trái (đóng); Z35- phải (mở); C2- phải (mở); C3- trái (đóng); C4- phải

- Khi cắt ren Anh và ren Pitch (đường truyền nooc-tong bị động) có:

C1- phải (mở); Z35- trái (đóng); C2- phải (mở); C3- phải (đóng); C4- phải

- Khi cắt ren chính xác có:

C1- trái (đóng); Z35- phải (mở); C2- trái (đóng); C3- giữa (mở); C4- phải. Khi tiện trơn có:

C1- trái (đóng); Z35- phải (mở); C2- phải (mở); C3- trái (đóng); C4- giữa. Khi tiện ren Module mặt đầu có:

C1- trái (đóng); Z35- phải (mở); C2- phải (mở); C3- trái (đóng); C4- trái

- Khi tiện ren Pitch mặt đầu có:

C1- phải (mở); Z35- trái (đóng); C2- phải (mở); C3- phải (đóng); C4- trái d Lập sơ đồ gạt

Loại ren Rãnh I Rãnh II Rãnh III Rãnh IV Rãnh V

Trơn P T P T G e Thiết kế biên dạng rãnh cam

+ Xác định đường kính cam

Chiều dài gạt của ly hợp C4 là lớn nhất lên ta chọn thông số này để tính toán đường kính cam thùng

Chọn lực quay tay gạt là:

Chiều dài khai triển cam thùng:

Pg- là lực cần thiết để gạt bánh răng di trượt trên trục

P- là lực tác động từ tay gạt

Pt- là lực làm chốt trượt trong rãnh:

Po- là lực tác động vuông góc với bề mặt rãnh

Lấy đường kính tay quay:

Lực Po- sinh ra lực ma sát giữa chốt và rãnh fms- hệ số ma sát trượt thép trên thép lấy gần đúng bằng 0,2

Lực ma sát do khối bánh răng có trọng lượng gây ra trên trục: mbr- khối lượng bánh răng cần gạt

B- là chiều dày của cả khối bánh răng: B;+2f=3.12+2.5F (mm)

R- là bán kính ngoài trung bình của khối bánh răng: R0 (mm) r- đường kính lỗ: r (mm)

- khối lượng riêng của thép:

Theo sơ đồ lực đã phân tích ở trên có:

Muốn gạt được khối bánh răng cần điều kiện sau:

Từ sơ đồ tính có:

Thay P và vào phương trình (*) có: