THIẾT KẾ MÁY CẮT KIM LOẠI MÁY máy tiện vạn năng máy tiện vạn năng dùng cơ cấu Norton và cơ cấu Mean, thuyết minh máy tiện vạn năng dùng cơ cấu Norton và cơ cấu Mean, động học máy tiện vạn năng dùng cơ cấu Norton và cơ cấu Mean, kết cấu máy máy tiện vạn năng dùng cơ cấu Norton và cơ cấu Mean

ĐỀ 000

Thiết kế hộp chạy dao của máy tiện vạn năng dùng cơ cấu Norton và cơ cấu Mean để tiện các loại ren sau:

Ren quốc tế : t_p = 0,5 ; 0,75; 1 ; 1,25 ;1,5; 1,75 ; 2 ;2,25; 2,5 ; 2,75; 3 ; 3,5 ; 4 ; 4,5; 5; 5,5; 6 .

Ren modul  :  m  =0,25; 0,5; 0,75; 1 ; 1,25; 1,5 ; 1,75 ; 2 ; 2,25 ; 2,5 ; 2,75 ;3 .

Ren Anh: n=30; 28; 24; 22; 20; 18;16; 15;14; 12;11;10;9  ;9; 8; 7  ; 7;  6; 5  ; 5; 4

RenPitch:P=56; 48; 44 ;40; 36; 32; 28; 24; 22; 20; 18; 16; 14; 12; 11; 10; 9; 8.

Mômen xoắn lớn nhất trên trục ra của hợp chạy dao : M   _max = 180 Nm.

Số vòng quay nhỏ nhất và lớn nhất của trục chính máy tiện

n =16 ÷ 2000 v/p .

I .THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC

a) Sắp xếp bảng ren

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

5)THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH TRỤ RĂNG THẲNG :

 5.1Thiết kế nhóm a

a) Bánh răng nhỏ: Theo bảng (3-6) ta chọn thép 45 thường hoá

Giả sử đường kính phôi trong khoản (100 ¸ 300) mm

- Theo bảng (3-8)

- Giới hạn bền kéo s_b = 600 (N/mm²)

- Giới hạn chảy s_ch = 300 (N/mm²)

- Độ cứng HB = 190

- Dùng phôi rèn vì phôi rèn có cơ tính cao

b) Bánh lớn : chọn thép 35 thường hoá

-  Giả sử đường kính phôi từ 300¸500 mm có:

- Giới hạn bền kéo s_b = 480 (N/mm²)

- Giới hạn chảy s_ch = 240 (N/mm²)

- Độ cứng HB = 160

- Dùng phôi rèn vì phôi rèn có cơ tính cao

5.2 Định ứng suất cho phép :

   * Ứng suất tiếp xúc cho phép bánh nhỏ.

    [s]_{t x} =2.6 x 190 =494 (N/mm²).

   * Ứng suất tiếp xúc cho phép bánh lớn.

          [s]_{t x} =2.6 x 160 =416 (N/mm²).

   *Để xác định ứng suất uốn cho phép lấy hệ số an tòan n =1.5 và

     hệ số tập trung ứng ở chân răng K_s =1.8.

* Giới hạn mỏi của thép 45 là:

s_-t =0.43 x 600 =258 N/(mm²)

* Giới hạn mỏi của thép35 là

     s_-t =0.43 x 480 =206.4 (N/mm²)

*Vì bánh răng quay 1 chiều :

+Đối với bánh nhỏ:

                    [s]_u1 =... =.. =143 (N/mm².)

  

+Đối với bánh lớn :

[s]_u2 =.. =..=115 (N/mm².)

.....

5.3 Sơ bộ chọn hệ số tải trọng k =1.3.

5.4 Chọn hệ số chiều rộng bánh răng y_A =0.3

5.5 Tính khoảng cách trục A

C Khoảng cách trục giữa trục I-II:

A³(i₁+1)....=(2+1)....=134 (mm)

1) Tính vận tốc vòng và chọn cấp chính xác để chế tạo bánh răng.

CVận tốc vòng:

V= ....

  Với tốc độ này chế tạo bánh răng theo cấp chính xác là 9.

2) Xác định module  m và chiều rộng bánh răng.

       *Xác định module :

m₁=(0,01...0,02).A=(0,01...0,02).150=(1,5....3)

Chọn m=3

       *Chiều rộng bánh răng:

                  b=....       ...  b₁=b₂=b₃=0,3.134 =30 (mm)

3) Các thông số chủ yếu của bộ truyền :

* Nhóm a:              Ta có các thông số sau:

 *module : m₁ =3

  * Góc ăn khớp a =20⁰.

* Đôi răng số 1: Z₁-Z’₁ (Với Z₁ =18 ; Z₁ ^‘ =36)

* Đường kính vòng chia:

   d₁ = m₁.z₁=3.18 = 54(mm)

   d’₁ = m₁.z’₁ = 3.36 = 108 (mm)

 * Khoảng cách trục : A = ..... =81 mm.

 * Chiều rộng bánh răng : b₁ =30 (mm)

 * Đường kính vòng đỉnh răng.

    D_e1 =d₁ +2m₁ = 54+6   = 60 (mm)   

    D’_e1 =d’₁ +2m₁ = 108+6 =114  (mm)    

* Đường kính vòng chân răng.

    D_i1 = d₁ -2,5m =54- 2,5.3  =46,5 (mm) 

    D_i2 = d₂ -2,5m =108- 2,5.3=100,5 (mm)

4) Lực tác dụng lên trục :

     * Lực vòng :  P₁ =.... =3897 (N)                     

          * Lực hướng tâm :P_r1 =P₁ .tga  =3897.0,364 =1418 (N) 

* Đôi răng số 2: Z₂-Z’₂   (với Z₂ =21, Z’₂ =33)

 +Đường kính vòng chia : 

d₂ = m₁.z₂ = 3.21 = 63 (mm)

                        d’₂ = m₁.z’₂ = 3.33 = 99 (mm)

             +Đường kính vòng đỉnh răng.

    D_e2 =d₂ +2m = 63+   6= 69 (mm)   

    D_e2 =d’₂ +2m = 99+6 = 105( mm)    

      +Đường kính vòng chân răng.

    D_i2 = d₂ -2,5m =63- 2,5.3  =55,5 (mm)  

    D_i2 = d₂ -2,5m =99- 2,5.3=91,5 (mm)  

  *Lực vòng :  P₂ =... =... =3340 (N)                     

        * Lực hướng tâm :P_r2 =P₂ .tga  =3340.0,364 =1215 (N)  

* Đôi răng số 3: Z₃-Z’₃   ( với Z₃  =33 ; Z^’ ₃=66 ).

   +Đường kính vòng chia :

 d₃ = 3.24 = 72 (mm)

                d’₃ = 3.30 = 90 (mm)

    +Đường kính vòng đỉnh răng.

    D_e3 =d₃ +2m = 72+6   = 78 (mm)   

    D_e3 =d’₃ +2m = 90+6 =96 (mm)    

    +Đường kính vòng chân răng.

    D_i3 = d₃ -2,5m =72- 2,5.3  =64,5 (mm)  

    D_i3 = d’₃ -2,5m =90- 2,5.3=82,5 (mm)  

* Lực vòng :  P₃ =..... =... =2923 (N )                      

     * Lực hướng tâm :P_r3 =P₃ .tga  =2923.0,364 =1063 (N)    

CKhoảng cách trục giữa trục II-III:

A³(i₄+1)....=(2,5+1)....=183

1) Tính vận tốc vòng và chọn cấp chính xác để chế tạo bánh răng:

áVận tốc vòng:

V= ....=....=0,6(....)

       Với tốc độ này chế tạo bánh răng theo cấp chính xác là 9.

2) Xác định module  m và chiều rộng bánh răng.

       * Xác định module :

m₂=(0,01...0,02).A=(0,01...0,02).183 =(1,83...3,36)

C Chọn m=3,5

       * Chiều rộng bánh răng:

                  b=.....b₄=b₅=0,3.183 =40 (mm)

3) Các thông số chủ yếu của bộ truyền :

* Nhóm b:     Ta có các thông số sau:

 * module : m₂ =3,5

  * Góc ăn khớp a =20⁰.

* Đôi răng số 4: Z₄-Z’₄  (với z₄=20,z’₄=50)

* Đường kính vòng chia

   d₄ = m₂.z4 =3,5.20 = 70 (mm)

   d’₄ = m₂.z’₄ =3,5.50 = 175 (mm)     

 * Khoảng cách trục : A = .... =122,5 (mm)

 * Chiều rộng bánh răng : b₄ =40 (mm)

 * Đường kính vòng đỉnh răng.

    D_e4 =d₄ +2m₂ = 70+2.3,5   = 77 (mm)   

    D’_e4 =d’₄ +2m₂ = 175+2.3,5 = 182(mm)    

* Đường kính vòng chân răng.

    D_i4 = d₄ -2,5 m₂ =70- 2,5.3,5  =61,25 (mm)  

    D_i4 = d₄ -2,5 m₂ =175- 2,5.3,5=166,25 (mm)

4) Lực tác dụng lên trục :

     *Lực vòng :  P₄ =.... =.... =6063 (N)                      

          *Lực hướng tâm :P_r4 =P₄ .tga  =6063.0,364 =2206 (N)  

* Đôi răng số 2: Z₅-Z’₅   (với Z₅ =231, Z’₅ =39)

 áĐường kính vòng chia : 

d₅ = m₂.z₅ =3,5.31 = 108,5 (mm)

            d’₅ = m₂.z’₅= 3,5.39 = 136,5 (mm)

  áĐường kính vòng đỉnh răng.

    D_e5 =d₅ +2m₂ = 108,5+2.3,5   = 115,5 (mm)   

    D_e5 =d’₅ +2m₂ = 136,5+2.3,5 = 143,5 (mm)    

  áĐường kính vòng chân răng.

    D_i5 = d₅ -2,5 m₂ =115,5- 2,5.3,5  =106,75 (mm)  

    D_i5 = d₅ -2,5 m₂ =143,5- 2,5.3,5=134,5 (mm)  

                  *Lực vòng :  P₅ =... =. =3897(N)                      

          *Lực hướng tâm :P_r5 =P₅ .tga  =3897.0,364 =1418 (N)

 

 C Khoảng cách trục giữa trục III-IV:

A³(i₆+1).....=(2,5+1)....=246

1) Tính vận tốc vòng và chọn cấp chính xác để chế tạo bánh răng.

àVận tốc vòng:

.....

                  Với tốc độ này chế tạo bánh răng theo cấp chính xác là 9.

2) Xác định module  m và chiều rộng bánh răng.

       *Xác định module :

m₃=(0,01..0,02).A=(0,01...0,02).246 =(2,46..4,92)

CChọn m=3

       * Chiều rộng bánh răng:

                              b=       ....  b₆=b₇=0,3.246 =50 (mm)

3) Các thông số chủ yếu của bộ truyền :

* Nhóm c:     Ta có các thông số sau:

      Cmodule : m₃ =3,5

          Góc ăn khớp a =20⁰.

*Đôi răng số 6: Z₆-Z’₆  (với z₆=27,z’₆=68)

* Đường kính vòng chia

   d₆ = m₃.z₆ =3,5.27 = 94,5 (mm)

   d’₆ = m₃.z’₆ =3,5.68 = 238 (mm)

 *Khoảng cách trục : A =  =166,25 (mm)

 *Chiều rộng bánh răng : b₄ =50 (mm)

 *Đường kính vòng đỉnh răng.

    D_e6 =d₆ +2m₃ = 94,5+2.3,5   = 101.5( mm)   

    D’_e6 =d’₆ +2m₃ = 238+2.3,5 = 245 (mm)    

* Đường kính vòng chân răng.

    D_i6 = d₆ -2,5 m₃ =94,5- 2,5.3,5  =85,75 (mm)  

    D_i6 = d₆ -2,5 m₃ =238- 2,5.3,5=229,25 (mm)

4) Lực tác dụng lên trục :

     *Lực vòng :  P₆ = = =8281 (N)                      

          *Lực hướng tâm :P_r6 =P₆ .tga  =8281.0,364 =3014 (N)  

*Đôi răng số 7: Z₇-Z’₇   (với Z₇ =58, Z’₇ =37)

 áĐường kính vòng chia :

 d₇= m₃.z₇ =3,5.58 = 203 (mm)

                         d’₇ = m₃.z’₇= 3,5.37 = 129,5 (mm)

  áĐường kính vòng đỉnh răng.

    D_e57=d₇ +2m₃ = 203+2.3,5   = 210 (mm)   

    D_e7=d’₇ +2m₃ = 129,5+.2.3,5 = 136,5 (mm)    

  áĐường kính vòng chân răng.

    D_i7= d₇ -2,5 m₃ =203- 2,5.3,5  =194,25 (mm)  

    D_i7 = d₇ -2,5 m₃ =129,5- 2,5.3,5=120,75 (mm) 

  *Lực vòng :  P₇ = = =3855(N)                      

          *Lực hướng tâm :P_r7 =P₇ .tga  =3855.0,364 =1403 (N)

CKhoảng cách trục giữa trục IV-V:

A³(i₈+1).=(4+1).=270

1) Tính vận tốc vòng và chọn cấp chính xác để chế tạo bánh răng.

 àVận tốc vòng:

V= ==0,3()

                  Với tốc độ này chế tạo bánh răng theo cấp chính xác là 9.

2) Xác định module  m và chiều rộng bánh răng.

      

*Xác định module :

m₄=(0,010,02).A=(0,010,02).270 =(2,75,4)

Chọn m₄=3,5

       *Chiều rộng bánh răng:

                  b=         b₈=b₉=0,3.270 =60 (mm)

3) Các thông số chủ yếu của bộ truyền :

* Nhóm d:     Ta có các thông số sau:

 * module : m₄ =3,5

 * Góc ăn khớp a =20⁰.

*Đôi răng số 8: Z₈-Z’₈  (với z₈=20,z’₈=81)

*Đường kính vòng chia

   d₈ = m₄.z₈ =3,5.20 = 70 mm.

   d’₈ = m₄.z’₈ =3,5.81 = 283,5 mm.

 *Khoảng cách trục : A =  =176,75 mm.

 * Chiều rộng bánh răng : b₄ =60 (mm)

 

* Đường kính vòng đỉnh răng.

    D_e8 =d₈ +2m₄ = 70+2.3,5   = 77 (mm)   

    D’_e8=d’₈ +2m₄ = 283,5+2.3,5 = 290,5 (mm)    

*Đường kính vòng chân răng.

    D_i8 = d₈ -2,5 m₄ =70- 2,5.3,5  =61,25 (mm)  

    D_i8 = d’₄ -2,5 m₄ =283,5- 2,5.3,25=274,75 (mm)

4) Lực tác dụng lên trục :

   * Lực vòng :  P₈ = = =25344 (N )                      

         * Lực hướng tâm :P_r8 =P₈ .tga  =25344.0,364 =9225 (N)  

*Đôi răng số 9: Z₉-Z’₉   (với Z₉ =67, Z’₉ =34)

àĐường kính vòng chia : 

d₉= m₄.z₉ =3,5.67 = 234,5 (mm)

                               d’₉ = m₄.z’₉= 3,5.34 = 129,5 (mm)

 àĐường kính vòng đỉnh răng.

    D_e9=d₉ +2m₄ = 234,5+2.3,5   = 241,5 (mm)   

    D_e9=d’₉ +2m₄ = 129,5+2.3,5 = 136,5 (mm)    

 àĐường kính vòng chân răng.

    D_i9= d₉ -2,5 m₄ =234,5- 2,5.3,5  =225,75 (mm)  

    D_i9 = d₉ -2,5 m₄ =129,5- 2,5.3,5=120,75 (mm)  

               * Lực vòng :  P₉ = = =7591(N)                      

         *Lực hướng tâm :P_r9 =P₉ .tga  =7591.0,364 =2763

6. CHỌN Ổ LĂN :     

* Trục I :

 Với d =25 mm . chọn ổ bi đỡ ký hiệu 205 (cỡ nhẹ ). Có c_bảng =16000

 Đường kính ngoài D =52 mm,chiều rộng B =15mm.

* Trục II:

Với d =30 mm . chọn ổ bi đỡ ký hiệu 206 (cỡ nhẹ ). Có c_bảng =22000

Đường kính ngoài D =62 mm,chiều rộng B =16mm.                                                                   

* Trục III :

Với d =40 mm . chọn ổ bi đỡ ký hiệu 208 (cỡ nhẹ ). Có c_bảng =39000.

Đường kính ngoài D =80 mm,chiều rộng B =18mm.                                                                   

* Trục IV :

Với d =55 mm . chọn ổ bi đỡ ký hiệu 211 (cỡ nhẹ ). Có c_bảng =52000.

Đường kính ngoài D =100 mm,chiều rộng B =21mm.                                                                    

* Trục V :

Với d =75mm. chọn ổ bi đỡ ký hiệu 214 (cỡ nhẹ ). Có c_bảng =78000.

Đường kính ngoài D =130 mm,chiều rộng B =25mm.                                                                    

7) 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 đệm kim loại giữa nắp ổ và thân hộp tốc độ .Nắp ổ lắp với hộp tốc  độ bằng vít, loại nắp này dễ chế tạo,dễ lắp ráp.

8) Che kín ổ lăn :

Để che kín các đầu trục ra ,tránh sự xâm nhập của bụi bặm và

         tạp chất váo ổ cũng như ngăn mỡ chảy ra ngoài ,ở đây dùng các

vòng phớt là đơn giản nhất .

9) Tính then:

     Tính then bằng :

*Trục I:

Chiều dài then  l =0.8l_m =0.96 d

       Với l_m =(1.2 ¸ 1.5 )d  

       d =25 mm  ; l =19 mm .

       b = 6 mm ; h =6 mm ; t =3.5 ; t₁ =2.6 ; k =2.9.

*Trục II:

Chiều dài then  l =0.8l_m =0.96 d

       Với l_m =(1.2 ¸ 1.5 )d  

       d =30 mm  ; l =19 mm .

       b = 6 mm ; h =6 mm ; t =3.5 ; t₁ =2.6 ; k =2.9.

    *Trục III:

            d =40 mm  ; l =24 mm .

      b = 8 mm ; h =7 mm ; t =4 ; t₁ =3.1 ; k =3.5.

    *Trục IV:

      d =50 mm  ; l =33 mm .

      b = 10 mm ; h =8 mm ; t =4.5 ; t₁ =3.6 ; k =4.2.

    *Trục IV:

      d =60 mm  ; l =33 mm .

      b = 10 mm ; h =8 mm ; t =4.5 ; t₁ =3.6

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

Thiết kế nhóm cơ sở là xác định số răng của các bánh răng hình tháp từ

Z₁ à Z_n .

Cách chọn :

Chọn bước ren tiêu chuẩn nhất

Nhóm cơ sở được chọn ở các loại ren dẫn đến các tỉ số gấp bội 1/1 ở trên làm nhóm cơ sở .

Do đó :

• Để cắt ren quốc tế , cần các bánh răng cơ cấu Norton là :

Z₁ : Z₂  : Z₃ : Z₄ : Z₅  : Z₆ = 2 : 2,25 : 2,5 : 2,75 : 3 : 3,5

Vì số răng cần giới hạn 24 £  Z £ 60 nên :

Z₁ : Z₂  : Z₃ : Z₄ : Z₅ :Z₆ = 32 : 36 : 40 : 44 : 48 : 56

• Để cắt ren modul thì :

Z₁ : Z₂  : Z₃ : Z₄ = 1 : 1,25  : 1,5 : 1,75

                           = 32 : 40 : 48: 56

• Để cắt ren Anh thì:

Z.....: Z₅  : Z₆  : Z₇  = 4 : 4,5 :  4,75 : 5  : 6 : 7  : 7,5

                                                     =32 : 36 : 38 : 40 : 48 : 56 :60

• Để cắt ren Pich thì:

Z....: Z₅  = 8  : 9  :  10 : 12 : 14 :

                                      =32 : 36 : 40 : 48 : 56

Vì vậy : Để cắt các loại ren trên ta lấy số răng của khối bánh răng hình tháp là :

Z₁ : Z₂  : Z₃ : Z₄ : Z₅ :Z₆ : Z₇ : Z₈ = 32 : 36 : 38 : 40 : 44 : 48  : 56 : 60

Thiết kế nhóm gấp bội:

• Nhóm gấp bội phải tạo ra 4 tỷ số truyền có công bội j=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).