Đồ án Thiết kế cơ cấu hợp thành vận tốc máy phay lăn răng

Mục Lục Trang Lời nói đầu........................................................................................................... 4. Phần I. Giới thiệu chung về các loại cơ cấu cộng chuyển động....................... 5. I. Các loại cơ cấu vi sai trong nghành chế tạo ôtô.............................................. ...5 I. 1. Bộ vi sai trượt giới hạn kiểu ly hợp clutch-type LSD...................... 5. I. 2. Khớp nối dính (Viscous Coupling)..................................................... 6. I. 3. Vi sai khoá locking và vi sai cảm biến mô men Torsen.................... 7. II. Cơ cấu vi sai trong nghành chế tạo máy..................................................... 8. II.1. Vi sai bánh răng côn...............................................................................8. II.2. Bộ vi sai bánh răng trụ đối xứng.......................................................... 8. Phần II. Lý do chọn đề tài........................................................................ ........ 7. Phần III. Tổng quan về gia công bánh răng.................................................... 9. III.1 Các loại bánh răng................................................................................ 9. III.1.1. Bánh răng thân khai......................................... ............................... . 10. III.1.2. Bánh răng xyclôit....................... .................................................... 11. III.1.3. Bánh trụ răng xoắn truyền chuyển động giữa hai trục song song .... 12. III.1.3.1 Bánh răng nghiêng biên dạng thân khai III.1.3.2 Bánh răng nghiêng biên dạng cung tròn (bánh răng Nôvicốp) III.1.4. Bánh răng trụ răng xoắn truyền chuyển động quay giữa hai trục chéo nhau......................... ........................................... ................... ... ...... 14. III.1.5. Cơ cấu trục vít bánh vít..................... ............................ .. .... 15. III.1.6. Bánh răng nón................................................ ... ........ 16. III.1.6.1 Bánh răng nón răng thẳng III.1.6.2 Bánh nón răng không thẳng (răng cong) III.2. Phương pháp gia công bánh răng....................................................... ..17. III.2.1. Phương pháp chép hình.................................................................. 18. III.2.2. Phương pháp bao hình........................................................... ..... 18. III.3. Các loại máy gia công bánh răng trụ..................................................... ..... 19. III.3.1. Máy chép hình gia công bánh răng trụ................................... ..... 19. III.3.2. Máy gia công bánh răng trụ theo phương pháp bao hình......... .. 20. a/ Gia công bánh răng thẳng. b/ Gia công bánh răng xoắn. III.4. Các loại dụng cụ cắt gia công bánh răng và dao phay lăn trục vít........... 19. III.4. 1. Các loại dụng cụ cắt gia công bánh răng...................................... 20. III.4. 2. Dao phay lăn trục vít...................................................................... 20. Phần IV. Nguyên lý cấu tạo và khả năng công nghệ của máy phay lăn răng . .......................................................................................... ....................... . 23. IV.1. Nguyên lý cấu tạo của máy phay lăn răng............................................. . 25. IV.2. Cấu tạo và khả năng công nghệ của máy phay lăn răng 5M324A....... .... 26. IV.2.1. Đặc điểm máy phay lăn răng................................................. 27. IV.2.2. Các thông số chủ yếu và cấu tạo chung máy lăn răng........... 30. IV.2.3. Các phương pháp tạo hình bề nặt chi tiết gia công............... 31. Phần V. Nghiên cứu, tính toán các chuyển động cần thiết khi phay bánh răng nghiêng trên máy 5M324A. V.1 xích tốc độ máy máy 5M324A....................................................... 38. V.2. Phương trình xích bao hình............................................................... ....... 38. V.3. Xích chuyển động chạy dao............................................... ........ 40. V.3.1. Xích chuyển động chạy dao đứng........................................... 40 V.3.2. Xích chạy dao hướng kính............................................... ......... 40 V.3.3. Chạy dao chiều trục.................................................................... 40 V.4. Xích chạy dao nhanh................................................................................. 41 V.4. 1. Xích chạy dao nhanh đứng................................................... 41 V.4. 2. chạy dao nhanh hướng kính..................................................... 42 V.5. Xích chuyển động vi sai. ..................................................................... 42 Phần VI. Mô tả sơ đồ nguyên lý bộ cộng chuyển động............................... 43 Phần VII. Ứng dụng phần mềm PRO ENGINEER mô phỏng lắp ráp cơ cấu hợp thành................................................................................................................. 44 VII.1. Giới thiệu chung về phần mềm Pro engineer.................................... 44 VII.2. Lắp ráp và mô phỏng cơ cấu hợp thành.............................................. 50 VII.2.1. Cụm bánh vít và bánh răng côn................................................... 50 VII.2.2. Cụm bánh răng quay hành tinh.....................................................51 VII.2.3. Cụm bánh răng còn lại................................................................ 52 VII.2.4. Cụm nắp hộp.................................................................................53 Phần VIII. Thiết quy trình công nghệ gia công chi tiết vỏ hộp.......... ........... 54 VIII.1 Phân tích chi tiết gia công..................................................................... 55 VIII.1. Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết........................ 55 VIII.2. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết.............................. 56 VIII.3. Xác định phương pháp chế tạo phôi..................................................... 57 VIII.3.1. Đúc trong khuôn cát, làm khuôn bằng tay, mẫu gỗ : VIII.3.2. Đúc trong khuôn cát, mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy : VIII.3.3. Đúc áp lực: VIII.3.4. Đúc trong khuôn kim loại : VIII.3.5. Đúc trong khuôn vỏ mỏng: VIII.3.6. Đúc trong khuôn mẫu chẩy: VIII.4. Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết........................................ 58 VIII.4.1. Chọn chuẩn để gia công chi tiết ............................................................ 60 VIII.4.2 Lập quy trình công nghệ :........................................................ .. ....... 62 VIII.5. Tính toán thiết kế đồ gá............................................................................ 80 VIII.5.1. Tính lực kẹp chặt W. ................................................................. 80 VIII.5.2. Tính sai số chế tạo đồ gá............................................................. 81 VIII.6. Tính toán lượng dư gia công cho nguyên công III:................................. 82 Tài liệu tham khảo:…… ……………………………………….. 85 LỜI NÓI ĐẦU Với mỗi quốc gia thì cơ khí là một trong những ngành công nghiệp không thể thiếu. Nó là tiền đề, là cơ sở của nhiều ngành công nghiệp quan trọng khác. Vì nó đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất trang thiết bị, công cụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân. Đặc biệt với một nền kinh tế còn non trẻ như nước ta, với xu hướng “Công Nghiệp Hóa – Hiện Đại Hóa” đất nước, thì ngành cơ khí nói chung và cơ khí chế tạo máy nói riêng lại càng thể hiện rõ tầm quan trọng của nó.Trong đó máy cắt kim loại chiếm một vị trí đặc biệt trong ngành chế tạo máy để sản xuất ra các chi tiết của các máy khác nhau, nghĩa là chế tạo ra tư liệu sản xuất. Hiện nay do đời sống nhân dân ngày càng được nâng cao, nhu cầu về sản xuất công nghiệp tăng. Vì vậy cần phải thiết kế các máy cắt kim loại vạn năng, chuyên dùng có năng suất cao, bảo đảm độ chính xác, độ ổn định và độ tin cậy, kết cấu máy đơn giản, có tính kinh tế và phù hợp với điều kiện chế tạo và sử dụng của từng cơ sở sản xuất. Để phục vụ cho việc phát triền ngành cơ khí hiện này, chúng ta cần phải đẩy mạnh công tác đào tạo đội ngũ cán bộ kỹ thuật có trình độ chuyên môn cao về các lĩnh vực, có khả năng làm việc độc lập, sáng tạo và khả năng làm việc nhóm. Nhằm đáp ứng yêu cầu trên, công việc đào tạo tại các trường nghề, trung cấp, cao đẳng cũng như đại học ngày càng được chú trọng hơn. Với đồ án tốt nghiệp : “Thiết kế cơ cấu hợp thành vận tốc máy phay lăn răng” sinh viên được đi sát vào thực tế sản xuất, được vận dụng các kiến thức một cách tổng hợp. Với yêu cầu của đồ án, sinh viên phải biết tìm tòi, vận dụng kiến thức đã học một cách linh hoạt, kết hợp trao đổi nhóm giữa: Thầy – sinh viên, sinh viên – sinh viên. Nhờ vậy sau khi kết thúc đồ án mỗi sinh viên đều có thể trang bị cho mình một kiến thức tổng hợp, hiểu biết thêm về công nghệ chế tạo máy nói chung và máy công cụ nói riêng đã được học trong lý thuyết, cùng với kỹ năng làm việc độc lập cũng như làm việc nhóm. Được sự hướng dẫn tận tình của thầy Đậu Phi Hải, đến nay em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Mặc dù được trang bị các kiến thức cơ bản, nhưng do khả năng cùng với hiểu biết thực tế còn hạn chế, nên đồ án tốt nghiệp không tránh khỏi những thiếu xót về mặt kỹ thuật cũng như nội dung. Vì vậy em rất mong nhận được những ý kiến của các thầy, cô để đồ án của em được hoàn thiện hơn, và quan trọng hơn là em sẽ biết thêm được những kiến thức để hoàn thiện mình, đáp ứng yêu cầu của một kỹ sư cơ khí. Em xin chân thành cảm ơn thầy Đậu Phi Hải, cùng tập thể thầy cô giáo trong bộ môn đã cho em những lời khuyên quý báu để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Vinh, ngày ..... tháng ….. năm 2011 Sinh viên thực hiện LÊ VĂN CẢNH Phần I Giới thiệu chung về các loại cơ cấu cộng chuyển động Cơ cấu VISAI là một hệ bánh răng hành tinh có chức năng phân phối chuyển động (momen xoắn) theo các hướng khác nhau với các vận tốc khác nhau tránh làm phá hỏng các trục. Trong chế tạo ôtô, nhờ cơ cấu vi sai (cơ cấu bài trí tốc độ ), khả năng bài trừ tốc độ giữa hai bánh nên khi xe chạy vòng tuy tốc độ hai bánh khác nhau nhưng xe không bị lật. trong trường hợp này cơ cấu vi sai đã tự động điều chỉnh tốc độ hai bánh này phù hợp ở bất kì vòng cua nào. Trong chế tạo máy, xích vi sai được áp dụng rộng rãi trong xích vi sai của máy phay lăn răng. Đặc biệt, nếu cần có tốc độ giảm lớn cơ cấu vi sai có thể có tỷ số truyền lên hàng vạn lần, mà chỉ cần vài bánh răng. I.1. Các loại cơ cấu vi sai trong nghành chế tạo ôtô. Bộ vi sai là một thiết bị dùng để chia mô men xoắn của động cơ thành hai đường, cho phép hai bên bánh xe quay với hai tốc độ khác nhau. Chúng ta có thể tìm thấy bộ vi sai ở tất cả các xe hơi và xe tải hiện đại, và đặc biệt ở các xe bốn bánh chủ động hoàn toàn. Mỗi cầu chủ động của những xe này đều cần một bộ vi sai và đương nhiên giữa bánh trước và bánh sau cũng cần vì khi vào cua, quãng đường mà bánh trước và sau đi được cũng khác nhau. Bộ vi sai có ba nhiệm vụ: - Truyền mô men của động cơ tới các bánh xe. - Đóng vai trò là cơ cấu giảm tốc cuối cùng trước khi mô men xoắn truyền tới các bánh xe. - Truyền mô men tới bánh xe trong khi cho phép chúng quay với tốc độ khác nhau Các bánh xe quay với các tốc độ khác nhau, đặc biệt là khi quay vòng. Hãy nhìn vào hình vẽ ở trên. Mỗi bánh xe sẽ đi được những quãng đường khác nhau khi chiếc xe vào cua, các bánh xe phía trong đi được quãng đường ngắn hơn các bánh xe phía ngoài. Điều đó có nghĩa là các bánh xe bên trong sẽ quay với tốc độ thấp hơn các bánh xe ngoài. Đối với các bánh xe bị động, ví dụ như các bánh trước của chiếc xe dẫn động bánh sau, không có gì liên kết chuyển động giữa chúng nên hoạt động độc lập với nhau. Thế nhưng, hai bánh sau lại có sự liên kết để cùng nhận được nguồn động lực từ một động cơ và một hộp số duy nhất. Nếu không có bộ vi sai, hai bánh sau sẽ bị khoá lại với nhau, bị bắt buộc phải quay với cùng một tốc độ như nhau. Điều này sẽ làm cho việc quay vòng của xe rất khó khăn. Để chiếc xe vào cua được, chắc chắn một bánh xe sẽ bị trượt quay. Với công nghệ chế tạo lốp xe và đường bê tông như hiện nay, lực tác động sẽ làm trượt quay một bánh xe. Lực này sẽ được truyền từ bánh xe bên này sang bên kia qua trục bánh xe, làm tăng lực xoắn tác dụng lên trục bánh xe và có thể phá hỏng trục xe. Trong nghành chế tạo ô tô thường gặp các loại bộ vi sai sau: I.1.1. Bộ vi sai trượt giới hạn kiểu ly hợp clutch-type LSD. Đây có lẽ là dạng chung nhất của loại vi sai trượt giới hạn. Loại  vi sai này có tất cả các thành phần của một bộ vi sai mở, nhưng có thêm một hộp lò xo và một bộ ly hợp. Một vài bộ có một ly hợp hình nón giống như đồng bộ ở các hộp số cơ khí. Hộp lò xo đẩy các bánh răng bên cạnh tách ra khỏi các tấm ly hợp đang được gắn với vỏ vi sai. Toàn bộ các bánh răng đều quay với vỏ khi hai bánh xe quay cùng một tốc độ, và lúc này không cần thiết phải có bộ ly hợp này. Thế nhưng nếu có gì đó buộc cho một bánh xe quay nhanh hơn bánh kia, như khi vào cua chẳng hạn, thì lập tức ly hợp bắt đầu hoạt động. Nó có tác dụng chống lại hiện tượng cả hai bánh xe quay cùng một tốc độ. Nếu một bánh xe muốn quay nhanh hơn bánh bên kia, nó cần phải làm bộ ly hợp trượt đi. Độ cứng của lò xo và lực ma sát của ly hợp sẽ quyết định giá trị mô men sẽ làm cho nó bị trượt. Trở lại với tình huống trên, nếu một bánh xe lăn trên băng còn bánh bên kia lại có độ bám đường rất tốt, với bộ vi sai trượt giới hạn này thì ngay cả bánh xe bị trượt quay không thể truyền mô men xuống đất thì bánh bên kia cũng sẽ truyền đủ mô men để chiếc xe di chuyển khỏi vùng lầy. Mô men được cung cấp cho bánh xe không nằm trên băng sẽ cân bằng với giá trị mô men còn lại sau khi đã làm cho ly hợp trượt đi. Kết quả là chúng ta đã có thể di chuyển về trước vượt qua vũng lầy. I.1.2. Khớp nối dính (Viscous Coupling) Khớp nối dính thường được thấy trên các xe có các bánh xe chủ động hoàn toàn. Nó được sử dụng để kết nối các bánh sau với các bánh xe trước để khi một cặp bánh xe bị trượt thì mô men xoắn sẽ được chuyển tới cặp bánh kia. Khớp nối dính có hai bộ đĩa ma sát đặt bên trong một không gian kín điền đầy chất lỏng (thường là dầu thuỷ lực đặc biệt) có độ nhớt cao. Mỗi bộ đĩa ma sát được nối với một đầu trục. Dưới điều kiện bình thường, cả hai bộ đĩa ma sát và lượng dầu thuỷ lực trong khớp nối cùng quay với một tốc độ nhất định. Khi một cặp bánh xe cố gắng quay nhanh hơn, có thể đang bị trượt chẳng hạn, bộ đĩa ma sát tương ứng với cặp bánh xe quay nhanh hơn cũng bị quay nhanh hơn theo. Lúc này, dầu thuỷ lực nằm trong không gian giữa hai bộ đĩa ma sát sẽ có tác dụng cuốn bộ đĩa ma sát kia cùng quay nhanh theo. Điều này sẽ làm cho mô men xoắn sẽ được truyền từ cặp bánh xe quay nhanh hơn sang bánh xe quay chậm hơn, làm cho bánh đỡ bị trượt hơn. Khi chiếc xe vào cua, sự khác nhau về tốc độ giữa các bánh xe không lớn như khi một trong chúng bị trượt. Một trong hai bộ đĩa ma sát quay càng nhanh so với bộ kia (tương ứng với bánh xe trượt càng nhiều) thì lượng mô men xoắn được bộ khớp nối dính chuyển đổi càng lớn. Như vậy tác dụng của loại khớp nối này khi xe vào cua là không có, vì vậy nhược điểm lớn nhất, rõ ràng là: không có một chút mô men nào được chuyển đổi trước khi hiện tượng trượt bắt đầu. Để dễ hiểu hơn, chúng ta cùng tìm hiểu một minh hoạ đơn giản sau: Chúng ta hãy đặt một chiếc đĩa thuỷ tinh, sâu lòng, nhỏ có thể chứa được một quả trứng gà (vịt) lên một đế quay đặt trên chiếc bàn. Hãy khéo léo đập quả trứng vào trong chiếc đĩa mà lòng đỏ không bị vỡ ra. Lúc này, lòng đỏ quả trứng nằm ở giữa chiếc đĩa và lòng trắng bao quanh. Chúng ta hãy quay đột ngột chiếc đĩa. Chú ý nhìn chúng ta sẽ thấy, lúc đầu lòng đỏ quả trứng không quay cùng chiếc đĩa nhưng chỉ một lúc sau nó đã quay cùng với chiếc đĩa. Điều này có thể lý giải là do lực ma sát nhớt của lòng trắng trứng gà đã làm cho lòng đỏ quay cùng theo với chiếc đĩa. Nếu khi chiếc đĩa và lòng đỏ đang quay cùng nhau, bất ngờ chúng ta giữ chiếc đĩa lại, lúc này lòng đỏ lập tức quay chậm dần rồi cũng dừng lại theo chiếc đĩa. Liên hệ với khớp nối trên ta có thể thấy chiếc đĩa và lòng đỏ chính là hai bộ đĩa ma sát còn lòng trắng trứng gà có tác dụng như dầu thuỷ lực, và nguyên lý làm việc của chúng như ở ví dụ minh hoạ trên. I.1.3. Vi sai khoá locking và vi sai cảm biến mô men Torsen. Bộ vi sai khoá rất hữu ích trong trường hợp xe của chúng ta chạy trên đường rất xấu. Kết cấu của nó cũng giống với loại vi sai mở nhưng được kết hợp thêm cơ cấu thuỷ lực, khí nén hoặc điện để khoá các bánh răng đầu ra lại với nhau. Cơ cấu vi sai này được điều khiển đóng mở chủ yếu bằng công tắc và khi nó hoạt động các bánh xe đều quay với cùng một tốc độ như nhau. Vi sai Torsen là một thiết bị cơ khí hoàn toàn, nó không được điều khiển bằng điện tử, không có ly hợp và cũng không có tý chút thuỷ lực nào. Vi sai Torsen (kết hợp từ “torque” và “sensing”, có nghĩa là cảm biến mô men) làm việc như một bộ vi sai mở khi giá trị mô men của mỗi bánh xe là cân bằng. Thế nhưng ngay sau khi một bánh xe nào đó mất lực bám, sự khác nhau về mô men dẫn đến các bánh răng trong bộ vi sai Torsen kết nối với nhau. Việc thiết kế các bánh răng trong bộ vi sai sẽ quyết định đến tỷ số chênh lệch mô men. Ví dụ, nếu một bộ vi sai Torsen đặc biệt được thiết kế với tỷ số chênh lệch 5:1, nó sẽ có khả năng cung cấp mô men xoắn cho bánh xe có lực bám tốt lớn gấp 5 lần bánh xe bị trượt. Các thiết bị này thường được sử dụng ở các xe hơi có các bánh chủ động hoàn toàn với hiệu suất cao. Giống như bộ khớp nối dính, chúng thường được sử dụng để chuyển đổi công suất giữa bánh trước và bánh xe sau. Trong hai loại này, bộ vi sai Torsen tốt hơn bộ vi sai khớp nối dính vì chúng truyền mô men ngay khi hiện tượng trượt có thể xảy ra. Tuy nhiên, nếu một cặp bánh xe bị mất sức bám hoàn toàn thì vi sai Torsen sẽ không thể cung cấp một chút mô men nào cho cặp bánh xe kia, bởi vì tỷ số chênh lệch sẽ quyết định bao nhiêu mô men xoắn được chuyển đổi, và đương nhiên 5 lần 0 sẽ phải bằng 0. I.2. Cơ cấu vi sai trong nghành chế tạo máy. Cơ cấu vi sai rất quan trọng trong nghành chế tạo máy nói chung và các máy công cụ có xích truyền động vi sai nói riêng, vi sai giúp mở rộng khả năng công nghệ của các loại máy này, đặt biệt là các loại máy phay lăn răng. Cơ cấu vi sai có nhiệm vụ tổng hợp các chuyển động theo nhiều hướng khác nhau truyền đến chúng, tạo điều kiện hình thành biên dạng răng xoắn. Việc tổng hợp hai chuyển động khác nhau truyền đến tránh cho các trục không bị phá hủy do bị xoắn. Nhìn chung trong các máy phay lăn răng có hai loại vi sai thông dụng đó là vi sai bánh răng trụ và vi sai bánh răng côn I.2.1. Vi sai bánh răng côn. Vi sai bánh răng côn được ứng dụng trong máy phay lăn răng 5M324A. cấu tạo của chúng như hình vẽ Vi sai bánh răng côn gồm hai cặp bánh răng côn (1,2) và (2,3), bánh răng vệ tinh 2 đượclắp trên cần C và quay xung quanh hai bánh răng 1 và 3, chuyển động được nhận từ bộ truyền trục vít - bánh vít (4,5) gắn cứng với cần C làm cho bánh vệ tinh 2 quay và cộng hai chuyển động theo hai hướng khác nhau tới. I.2.2. Bộ vi sai bánh răng trụ đối xứng. Bộ vi sai bánh răng trụ đối xứng được ứng dụng trong máy phay lăn răng 5K310 sơ đồ nguyên lý của nó được biểu diễn như hình vẽ. Cấu tạo của bộ vi sai bánh răng trụ bao gồm: 1 và 2 bánh răng trung tâm. C cần dẫn (lồng răng). 3 và 3’ bánh răng hành tinh. Phần II Lý do chọn đề tài Một trong những nội dung đặc biệt quan trọng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trên thế giới nói chung và sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa ở nước ta nói riêng hiện nay là việc cơ khí hóa và tự động hóa quá trình sản xuất, nhằm tăng năng suất lao động, phát triển nền kinh tế quốc dân. Trong đó nghành cơ khí chế tạo máy và sản xuất thiết bị được ưu tiên phát triển hàng đầu. để đáp ứng yêu cầu này đi