THIẾT KẾ MÁY CẮT KIM LOẠI máy tiện vạn năng dùng cơ cấu Norton, thuyết minh THIẾT KẾ MÁY máy tiện vạn năng dùng cơ cấu then kéo, động học máy tiện vạn năng dùng cơ cấu then kéo, kết cấu máy tiện vạn năng cơ cấu then kéo
Đề bài 94:
Thiết kế hộp chạy dao của máy tiện vạn năng dùng cơ cấu Norton và cơ cấu then kéo để tiện các loại ren sau:
Ren quốc tế : tp = 0,5 ; 0,625; 0,75 ; 0,875 ; 1 ; 1,25 ;1,5; 1,75 ; 2 ;2,25; 2,75 ; 3 ; 3,25 ; 3,5 ; 4 ; 4,5;4,75; 5; 5,5; 5,75 ; 6 ; 6,5 ; 7
Ren modul : m =0,25; 0,5; 0,625 ; 0,75 ; 0,875 ; 1 ; 1,25; 1,5 ; 1,75 ; 2 ; 2,25 ; 2,5 ; 2,75 ;3 ; 3,25 ; 3,5
Ren Anh: n= 56;52;48;46;44;40;38;36;32;28;26;24;23;22;20;19;18;16;
14;13;12;11..........................
Ren Pitch: P= 112;104;96;92;88;80;76;72;64;56;52;48;44;40;38;36;32;28;
26;24;23;22;20;19;18;16;14;12;11;10;9;8.
Mômen xoắn lớn nhất trên trục ra của hợp chạy dao : Mmax = 180 Nm.
Số vòng quay nhỏ nhất và lớn nhất của trục chính máy tiện
n =25 ÷ 1600 v/p .
I .THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC
a) Sắp xếp bảng ren
Ren quốc tế :
|
0,5 |
1 |
2 |
4 |
|
|
|
2,25 |
4,5 |
|
|
|
|
4,75 |
|
0,625 |
1,25 |
2,5 |
5 |
|
|
|
2,75 |
5,5 |
|
|
|
|
5,75 |
|
0,75 |
1,5 |
3 |
6 |
|
|
|
3,25 |
6,5 |
|
0,875 |
1,75 |
3,5 |
7 |
1/4 1/2 1/1 2/1
Ren Modul
|
0,25 |
0,5 |
1 |
2 |
|
|
|
|
2,25 |
|
|
0,625 |
|
|
|
|
|
1,25 |
2,5 |
|
|
|
|
2,75 |
|
|
|
|
|
|
|
0,75 |
1,5 |
3 |
|
|
|
|
3,25 |
|
|
|
1,75 |
3,5 |
1/4 1/2 1/1 2/1
Ren Anh
1/4 1/2 1/1 2/1
|
56 |
28 |
14 |
7 |
|
52 |
26 |
13 |
6... |
|
48 |
24 |
12 |
6 |
|
46 |
23 |
11.. |
5.. |
|
44 |
22 |
11 |
5.. |
|
40 |
20 |
10 |
5 |
|
38 |
19 |
9. |
4.. |
|
36 |
18 |
9 |
4.. |
|
32 |
16 |
8 |
4 |
.........................................................................
Thiết kế nhóm cơ sở:
Thiết kế nhóm cơ sở là xác định số răng của các bánh răng hình tháp từ
Z1 à Zn .
Cách chọn :
Chọn bước ren tiêu chuẩn nhất
Nhóm cơ sở được chọn ở các loại ren dẫn đến các tỉ số gấp bội 2/1 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 : Z7 :Z...:Z.. = 4: 4,5:4,75: 5: 5,5:5,75 : 6 : 6,5 : 7
Vì số răng cần giới hạn 24 £ Z £ 60 nên :
Z1 : Z2 : Z3 : Z4 : Z5 :Z6 : Z7 = 32 : 36 :38: 40 : 44 :46: 48 : 52 : 56
- Để cắt ren modul thì :
Z1 : Z2 : Z3 : Z4 : Z5 :Z6 : Z7 = 2 : 2,25 : 2,5 : 2,75 : 3 : 3,25 : 3,5
= 32 : 36 : 40 : 44 : 48 : 52 : 56
- Để cắt ren Anh thì::
..............
=32:36:38:40:44:48:56.
- Để cắt ren Pitch
.....=8:9:10:11:12:14
=32:36:40:44:48:56.
Vì vậy : Để cắt bốn loại ren trên , ta chi cần bánh rănh hình tháp duy nhất , nên từ những bánh răng cấn thiết đã chọn ở trên , ta có thể lấy số răng của khối bánh răng hình tháp là :
Z1 : Z2 : Z3 : Z4 : Z5 :Z6 : Z7:Z...:Z... = 32 : 36 :38: 40 : 44 :46: 48 : 52 : 56
c) Thiết kế nhóm gấp bội :
Chọn :
igb1 = .....
.......
Z1 + Z1’ =Z2 + Z2’ = Z3 + Z3’ = Z4 + Z4’
Chọn 2Z0 =90
......
.......
d) Thiết kế nhóm truyền động bù :
Để thiết kế ib ta cho máy cắt chạy thử một bước ren nào đó ; ví dụ ren quốc tế có bước t = 5 mm . Theo bảng xếp bước ren :
Để cắt t = 5 mm àigb =2.
Chọn bước của trục vít me tx = 12 .
Chọn bánh răng di trượt trên trục II của cơ cấu Norton là : Z = 28.
àTừ đó để cắt ren t = 5mm , phải dùng bánh răng Z = 40 của khối Norton , điều chỉnh tỉ số truyền igb =2 và do chỉ cắt 2 loại ren trên nên trụcbánh răng hình tháp là trục chủ động .
Nên :
in = ....
Từ công thức ( IV-9) , ta có tỉ số truyền ib :
ib = ...
Chọn tỉ số truyền cố định khi cắt re quốc tế là :
icđ = .....
Ta có :
ib = icđ .itt Þ itt1 = ...
Tính itt2 dùng để cắt ren modul :
Giả sử để cắt ren modul có m = 3,25 .
Phương trình truyền động :
1vtc. itt2 . icđ .ics . igb .tx = tp =pm
Þith2 = .....
Sơ đồ động học :
......................................................................................
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 sb = 600 (N/mm2)
- Giới hạn chảy sch = 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 sb = 480 (N/mm2)
- Giới hạn chảy sch = 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 Ks =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 yA =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.
De1 =d1 +2m1 = 54+6 = 60 (mm)
D’e1 =d’1 +2m1 = 108+6 =114 (mm)
* Đường kính vòng chân răng.
Di1 = d1 -2,5m =54- 2,5.3 =46,5 (mm)
Di2 = d2 -2,5m =108- 2,5.3=100,5 (mm)
4) Lực tác dụng lên trục :
* Lực vòng : P1 =.... =3897 (N)
* Lực hướng tâm :Pr1 =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.
De2 =d2 +2m = 63+ 6= 69 (mm)
De2 =d’2 +2m = 99+6 = 105( mm)
+Đường kính vòng chân răng.
Di2 = d2 -2,5m =63- 2,5.3 =55,5 (mm)
Di2 = d2 -2,5m =99- 2,5.3=91,5 (mm)
*Lực vòng : P2 =... =... =3340 (N)
* Lực hướng tâm :Pr2 =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.
De3 =d3 +2m = 72+6 = 78 (mm)
De3 =d’3 +2m = 90+6 =96 (mm)
+Đường kính vòng chân răng.
Di3 = d3 -2,5m =72- 2,5.3 =64,5 (mm)
Di3 = d’3 -2,5m =90- 2,5.3=82,5 (mm)
* Lực vòng : P3 =..... =... =2923 (N )
* Lực hướng tâm :Pr3 =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.
De4 =d4 +2m2 = 70+2.3,5 = 77 (mm)
D’e4 =d’4 +2m2 = 175+2.3,5 = 182(mm)
* Đường kính vòng chân răng.
Di4 = d4 -2,5 m2 =70- 2,5.3,5 =61,25 (mm)
Di4 = 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 :Pr4 =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.
De5 =d5 +2m2 = 108,5+2.3,5 = 115,5 (mm)
De5 =d’5 +2m2 = 136,5+2.3,5 = 143,5 (mm)
áĐường kính vòng chân răng.
Di5 = d5 -2,5 m2 =115,5- 2,5.3,5 =106,75 (mm)
Di5 = d5 -2,5 m2 =143,5- 2,5.3,5=134,5 (mm)
*Lực vòng : P5 =... =. =3897(N)
*Lực hướng tâm :Pr5 =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.
De6 =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.
Di6 = d6 -2,5 m3 =94,5- 2,5.3,5 =85,75 (mm)
Di6 = 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 :Pr6 =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.
De57=d7 +2m3 = 203+2.3,5 = 210 (mm)
De7=d’7 +2m3 = 129,5+.2.3,5 = 136,5 (mm)
áĐường kính vòng chân răng.
Di7= d7 -2,5 m3 =203- 2,5.3,5 =194,25 (mm)
Di7 = d7 -2,5 m3 =129,5- 2,5.3,5=120,75 (mm)
*Lực vòng : P7 = = =3855(N)
*Lực hướng tâm :Pr7 =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.
De8 =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.
Di8 = d8 -2,5 m4 =70- 2,5.3,5 =61,25 (mm)
Di8 = 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 :Pr8 =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.
De9=d9 +2m4 = 234,5+2.3,5 = 241,5 (mm)
De9=d’9 +2m4 = 129,5+2.3,5 = 136,5 (mm)
àĐường kính vòng chân răng.
Di9= d9 -2,5 m4 =234,5- 2,5.3,5 =225,75 (mm)
Di9 = d9 -2,5 m4 =129,5- 2,5.3,5=120,75 (mm)
* Lực vòng : P9 = = =7591(N)
*Lực hướng tâm :Pr9 =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 cbảng =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 cbảng =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 cbảng =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 cbảng =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 cbảng =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 =0.8lm =0.96 d
Với lm =(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 =0.8lm =0.96 d
Với lm =(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
......................................................
