thiết kế máy tiện ren vít vạn năng với số cấp tốc độ zn = 22; h = 200

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá
Lời nói đầu
Máy cắt kim loại chiếm một vị trí quan trọng trong ngành chế tạo máy, để sản
xuất ra các chi tiết máy của các máy khác nhau nghĩa là chế tạo ra t liệu sản xuất chế
tạo ra máy móc khác nhau để cơ khí hoá và tự động hoá ngành kinh tế quốc dân.
Máy công cụ có nhiều loại nh: tiện, phay, bào máy vạn năng, chuyên dùng, tự
động, bán tự động sản phẩm cơ khí đa dạng, phong phú, do vậy cần có các máy vạn
năng để đảm nhận. Máy vạn năng cần phải đợc cải tiến liên tục để đáp ứng đợc các yêu
cầu công nghệ của các sản phẩm cần gia công, để gia công đợc các chi tiết khác nhau,
các bề mặt khác nhau, vậy nó không thể thiếu đợc ở các nhà máy cơ khí.
Đề tài tốt nghiệp của em là thiết kế Máy tiện Ren vít vạn năng với số cấp tốc độ
Zn = 22; H = 200 Máy tiện ren vít vạn năng rất quan trọng, nó có công dụng rất lớn.
Máy này có thể tiện trơn, tiện lỗ, tiện côn, tiện các bề mặt định hình, tiện các loại ren hệ mét,
hệ Anh, hệ ren Quốc tế, Môđul, ren trái, ren phải, một đầu mối, nhiều đầu mối, ren mặt đầu
Vì khả năng công nghệ lớn nh vậy cho nên cấu trúc, kết cấu máy rất phức tạp.
Với sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo Th.S Nguyễn Thuận cùng với sự cố gắng của
bản thân, nhng là lần đầu tiên thiết kế tỉ mỉ một cách phức tạp do vậy không thể tránh
khỏi những sai sót trong quá trình thiết kế.
Rất mong nhận đợc sự góp ý của các thầy giáo và các bạn. Em xin chân thành
cảm ơn.
Ngày tháng 11 năm 2002
Sinh viên thiết kế
Đinh Ngọc Long
Trờng ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002-
Trang
1
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá

Phần thứ nhất
Thiết kế động học máy
Phần I:

tổng hợp cấu trúc động học
Nội dung của phần này là xuất phát từ đối tợng gia công, phơng pháp gia công,
dụng cụ gia công để xây dựng trên sơ đồ nguyên tắc làm việc- sơ đồ cấu trúc động học
máy.
Máy tiện ren vít vạn năng là loại máy công cụ đợc sử dụng rộng rãi để gia công
các bề mặt tròn xoay. Máy này phù hợp với các loại hình sản xuất, vì vậy nó chiếm một
vị trí quan trọng trong ngành cơ khí chế tạo. Ngày nay với sự tiến bộ của khoa học kỹ
thuật nó không ngừng đợc cải tiến để phù hợp với khả năng ngày càng phát triển của
khoa học kỹ thuật. Ngoài việc gia công các bề mặt tròn xoay nó còn gia công đợc các
bề mặt phức tạp nh: mặt định hình, khoan, khoét, doa đạt độ chính xác cao, độ
bóng
6
ữ
7
nếu có cơ cấu đặc biệt thì đạt đợc
7
ữ
9
Chủ yếu tiện trơn, ren (Quốc tế,
Mođul, Anh, Pít). Cắt đợc các loại ren một đầu mối, ren trái, phải, ren tiêu chuẩn,
không tiêu chuẩn.
I- Tạo hình bề mặt:
Q
1
T
2

Máy tiện ren vít vạn năng chủ yếu gia công các mặt trụ tròn xoay, mặt ren
Các bề mặt này đợc tạo thành nhờ 2 chuyển động:
Trờng ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002-

Trang
2
2
1
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá
- Chuyển động quay tròn của trục chính mang phôi Q
1
.
- Chuyển động tịnh tiến của bàn dao T
2
.
Nh vậy chuyển động tạo hình
v
gồm 2 thành phần
v
(Q
1
;T
2
)
1- Có một chuyển động tạo hình
v
.
2-Chuyển động tạo hình thành phần
Thực chất của bề mặt gia công là bề mặt xoắn vít, bề mặt này đợc tạo thành từ
phơng pháp vết- vết.
Đờng chuẩn (1) đợc tạo thành từ phơng pháp vết do chuyển động tịnh tiến của
dao T
2
.

Đờng sinh (2) đợc tạo thành do chuyển động quay Q
1
.
II- Chuyển động trong máy
1- Chuyển động tạo hình :
Là chuyển động cần thiết để tạo ra đờng sinh công nghệ và dịch chuyển nó theo đờng
chuẩn. Số lợng chuyển động tạo hình là:
N

= N

s
+N

c
- 1/2N

T.

Với N

s
là số thành phần tạo nên đờng sinh, ở đây là chuyển động tịnh tiến của dao.
N

c
là số chuyển động thành phần tạo nên đờng chuẩn với máy đó là chuyển động
quay Q
1
của phôi.

Trờng ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002-
Trang
3
m
q1
t2
t3
1
2
3 4
5
6
7
8
9
tvm2
m, z
tvm1
iv
is
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá
N

T
là số chuyển động trùng. N

T
= 0. Vậy N

=1+1=2 gồm hai thành phần

v
(Q
1
;
T
2
). Phân tích chuyển động tạo hình của máy đó là chuyển động xoắn xích bởi các liên
kết động học.
Ta có phơng trình điều chỉnh:
- Xích Tốc độ: n
đcơ
. i
12
. i
v
.i
34
.k = n
TC
- Xích tạo hình : 1
vòng TC
. i
45
. i
s
.i
67
.T
mdoc
= t

p
- Xích chạy dao ngang: 1
vòng TC
.i
45
. i
s
. i
67
. i
89
T
mngang
=s
n
2- Chuyển động cắt gọt.
Chuyển động cắt gọt là chuyển động cần thiết để thực hiện và tiếp tục quá trình
cắt gọt, ở máy này chuyển động cất trùng với chuyển động tạo hình. Điều này làm cho
kết cấu máy đơn giản xong hạ thấp năng suất máy.
3- Chuyển động phân độ.
Là chuyển động khi cần cắt các bề mặt không liên tục.
4- Chuyển động phụ.
Là những chuyển động không tham gia vào quá trình cắt gọt.
Phần II
Đặc trng kỹ thuật
A- Đặc tr ng công nghệ .
Trên máy này gia công đợc các trục tròn xoay (trong, ngoài), mặt côn, mặt
phẳng, các loại ren (hệ mét, hệ Anh, trong, ngoài, phải, trái, 1đầu mối, 2đầu mối, ren
mặt đầu), đồng thời có thể khoan, khoét, tarô Nếu có thêm các trang bị công nghệ có
thể mở rộng khả năng công nghệ.

- Cấp độ chính xác khi tiện trơn từ 7ữ2
- Độ bóng 3 ữ 7.
Vật liệu gia công trên máy có thể là gang, thép, hợp kim màu, nhng phổ biến là
thép chế tạo máy có
p
= 75 kg/mm
2
.
Dao cụ trên máy rất đa dạng nh: dao tiện ren, tiện trơn, xén mặt đầu, cắt đứt, mũi
khoan, tarô Vật liệu dao có thể la thép gió hợp kim cứng
B- Đặc tr ng kích thuớc.
- Đờng kính lớn nhất của phôi gia công đợc trên máy
D
max
=2*H = 400 mm
- Chiều cao tâm máy H = D
max
/ 2 = 200 mm
Trờng ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002-
Trang
4
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ Môn : Máy và Tự Động Hoá
- Khoảng cách giữa 2 mũi tâm L = (3,5 - 7)H = 5H = 5*200 = 1000 mm
-Đờng kính phôi lớn nhất gia công hiệu quả trên máy
D
1 max
= 1,3. H = 260 mm
- Đờng kính phôi luồn qua trục chính
d
1max

= (0,15 ữ 0,2 ) .D
1 max
= 47 mm
- Đờng kính phôi gia công lớn nhất
D
1min
= 1/10. D
1 max
= 26
C- Đặc tr ng động học.
1- Xích tốc độ :
Việc tính toán tốc độ cắt lớn nhất và nhỏ nhất của máy bằng cách phối hợp những điều
kiện thuận lợi hay khó khăn với nhau sẽ dẫn tới tăng phạm vị điều chỉnh của máy làm
cho máy có kết cấu phức tạp, do đó việc chọn các trị số tốc độ cắt giới hạn tốt nhất là
dựa vào những số liệu thống kê và sử dụng tốc độ cắt trên máy khác nhau. để xác
địnhtốc độ cắt lớn nhất
Với thép C = 0,7 d
1max
= 240 mm
chiều sâu cắt nhỏ nhất t
min
= (1/2 ữ 1/2) t
max
. Lấy 1/4 t
max
t
min
= 1,1 mm
- Tốc độ cắt giới hạn:

)/(150
1000
1600.26.14,3
1000
max.min.
pm
nD
V
Max
==

=

)/(10
1000
5,12.47.14,3
1000
min.max.
min pm
nD
V ==

=
Z là số cấp tốc độ Z=22
Chọn theo tiêu chuẩn = 1,26
Từ = 1,26 Ta có chuỗi số vòng quay

Trờng ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002-
Trang
5

mmt 5,4240.7,0
3
max
==
ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp  Bé M«n : M¸y vµ Tù §éng Ho¸
n
min
= n
1
= 12,5 vßng/phót
n
2
= 16 vßng/phót
n
3
= 20 vßng/phót
n
4
= 25 vßng/phót
n
5
= 31vßng/phót
n
6
= 40 vßng/phót
n
7
= 50 vßng/phót
n
8

= 63 vßng/phót
n
9
= 80 vßng/phót
n
10
=100 vßng/phót
n
11
=125 vßng/phót
n
12
=160 vßng/phót
n
13
=200 vßng/phót
n
14
=250 vßng/phót
n
15
=315 vßng/phót
n
16
=400 vßng/phót
n
17
=500 vßng/phót
n
18

=630 vßng/phót
n
19
=800 vßng/phót
n
20
=1000vßng/phót
n
21
=1250vßng/phót
n
22
=1600vßng/phót
Trêng §H KTCN Th¸i Nguyªn -11/2002-
Trang
6
2- Xích chạy dao :
Tốc độ chạy dao phụ thuộc vào chiều sâu cắt và chất lợng bề mặt gia công.
- lợng chạy dao lớn nhất S
max
= (1/ 3 ữ 1/4). t
max

Lấy S
max
=1/4,4 .t
max
=1/1.4 . 4,4 = 1(mm/vòng)
- Lợng chạy dao bé nhất S
max

.( 1/5ữ1/10) = S
min
o,15 (mm / vòng).
Dựa theo mày tiêu chuẩn nên lấy S
d
và S
n
theo T620
Máy gia công đợc 4 loại ren:
- Ren Quốc tế: t
p
= (0,5ữ112) mm
- Ren môđul: m = ( 0,5ữ112) mm
-Ren Anh: n = (56ữ0,25)vòng/ 1
- Ren Pít: Dp = 56ữ0,25
D- Đặc tr ng động lực học
- Chiều sâu cắt lớn nhất t
max
= 4 mm
lợng chạy dao tính toán S* = 0,4 t
max
ữ 0,3 mm = 1,5 ữ 0,3 mm
Tốc độ cắt tính toán
Tra bảng (5ữ12) Tài liệu[II]. Với vật liệu là thép, dao là P18. Với S 0,25 mm/ vòng.
Ta có: Cv = 50,2 ; Xv = 0,25 ; Yv = 0,66 ; m= 0,125 ; Kv = 1,09
- t là chiều sâu cắt = 4mm
-S là lợng chạy dao= 1,5mm
- T là tuổi bền = 60 phút
50,2
V = . 1,09 = 29,43 (mm/vòng)

4
0,25
. 60
0,125
. 1,46
0,66
Lực cắt Px = Cpx.t
xpx
. S
ypx
Py = Cpy .t
xpy
. S
ypy
Pz = Cpz .t
xppz
.S
ypz
Theo bảng[ II-1 Tài liệu[I]] ta có :
Cpx = 650 ; Cpy = 1250 ; Cpz = 2000 ; x
px
= 1,12 ; x
py
= 0,9 ; x
pz
= 1
Trờng ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002-
Trang
11
y

px
= 0,65 ; y
py
= 0,75 ; y
pz
=0,75
Lấy chiều sâu cắt theo chế độ thử máy t = 6 (mm) ; S = 1,4 (mm/vòng).
Py = 1250 . 6
0,9
. 1,4
0,75
= 928 kg
Px = 650 .6
1,2
. 1,4
0,65
= 455,3 kg
Py = 2000 . 6
1,0
. 1,4
0,75
= 15.444,5 kg
Từ đó ta tính đợc công suất cắt Nc = Pz .V/ (60.1000)
(II-Tài liệu[I])
Nc = 1.544,5/(60.1000) = 5,926 KW
Chọn động cơ:
Công suất động cơ N
đ/c
= Nc/
Với máy chuyển động quay tròn lấy = 0,85 ta có:N

đ/c
=5,926/0,85 =8,15 KW
Lấy N
đc
= 10 KW
Chọn N
đ/c
= 10KW n =1450 vòng/ phút
Phần III
Động học
A- Hộp tốc độ :
I- Lựa chọn ph ơng án bố trí.
Khi chọn kiểu truyền dẫn căn cứ vào phạm vi điều chỉnh, công thức truyền, trị số
trợt- điều khiển thuận tiện, thay đổi nhanh, tính công nghệ tốt.
Với máy tiện, chuyển động chính là chuyển động quay tròn có công suất nhỏ
hơn100 KW nên dùng truyền dẫn cơ khí điều chỉnh tốc độ gồm một động cơ điện xoay
chiều và một hộp tốc độ bánh răng. Kiểu truyền dẫn này đảm bảo truyền dẫn chính xác,
chắc chắn, cứng vững, thay đổi tốc độ đơn giản,điều khiển thuận tiện xong có nhợc
điểm là phải dừng máy mới thay đổi tốc độ đợc.
Yêu cầu của hộp tốc độ là: nhỏ, gọn, làm việc êm, chính xác, điều khiển an toàn,
tính công nghệ cao, đảm bảo tốc độ trục chính,số cấp tốc độ Z và phạm vi điều chỉnh
chính xác.
Hộp tốc độ phải kín, khi gia công các chi tiết khác nhau tốc độ và lực cắt phải
phù hợp ( Pc . Vc = const) có nghĩa là Nc = const. khi thay đổi n
TC
; vỏ hộp ,trục
chính,các trục, ở phải cứng vững. Bố trí các chi tiết truyền tải sang trục chính phải hợp
Trờng ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002-
Trang
12

lý. chọn phơng án bố trí hộp tốc độ và hộp trục chính có chung u điểm là: ít chi tiết vỏ
hộp,
kết cấu nhỏ gọn , tập chung tay gạt điều khiển - hạ giá thành. Nhng có nhợc điểm là :
Rung động hộp sẽ truyền sang trục chính, trục chính bị nung nóng do ma sát ở hộp tốc
độ , khó làm việc êm ở tốc độ cao, khó dùng truyền động đai cho trục chính.
lựa chọn bộ truyền cuối cùng của trục chính .
Bộ truyền cuối cùng của trục chính ảnh hởng mạnh tới độ chính xác gia công và
điều hoà chuyển động, ảnh hởngđến độ bóng bề mặt gia công . chọn bộ truyền bánh
răng để trục chính quay êm cần đảm bảo tốc độ vòng quay của bánh răng không đợc
quá lớn, đờng kính bánh răng lắp trên trục chính không đợc quá bé so với đờng kính
phôi lớn nhất.
II. chọn phơng án kết cấu.
1- Chọn kết cấu.
Chọn kết cấu đơn giản hay phức tạp căn cứ vào phạm vi điều chỉnh , công dụng
của máy, kết cấu đơn giản sử dụng khi phạm vi điều chỉnh yêu cầu bé hơn trị số tới
hạn . Ta có : Rn
*
= [ Ri]
2
/ = 8
2
/ = 50
Rn = n
max
/ n
min
= 1600/ 12,5 = 128
Rn > Rn
*
cho nên ta dùng kết cấu phức tạp có 1 kết cấu phụ là đủ .

z = z
o
( 1 + z
1
)
u điểm của kết cáu này là mở rộng phạm vi điều chỉnh, rút ngắn xích truyền dẫn các tốc
độ cao, dẫn đến giảm tổn thất ma sát , nâng cao hiệu suất máy giảm quán tính quay.
2- Chọn ph ơng án kết cấu .
Phơngán kết cấu đợc biểu diễn qua công thức kết cấu z = n
m
k=1
. P
k
- P
k
là tỷ số truyền trong nhóm thứ k.
- K là trật tự kết cấu của nhóm theo xích.
- m là số nhóm truyền trong máy.
Do Z = 22 cấp tốc độ ta chọn Z= 24 sau đó phân ra:
Z = 2.3.2.2= 2.2.3.2=2.2.2.3
Ta chọn phơng án sau
Do đó Z =P
m
hay m= lgZ/lgP
Mà Sp = m.p
Do đó chọn p = 2 hoặc p = 3.
Số lợng nhóm truyền tối thiểu trong phơng án m = m
min
Dựa vào chuỗi số vòng quay n
min

= n
1
và n
đ/c
để đảm bảo sao cho tỷ số truyền
trong mỗi nhóm i > 1/4lúc đó tỷ số truyền giới hạn của hộp là:
Trong đó :
-i
mingh
là tỷ số truyền nhỏ nhất của hộp tốc độ
- x là số lợng nhóm truyền tối thiểu là m = 4
từ đó nên so sánh 4 phơng án đầu ( 4 phơng án tối u )
Z = 24 = 2.2.2 3 = 2.2.3.2 = 2.3.2.2= 3.2.2.2.
Để trọnglợng truyền dẫn bé nhất ta đã biết rằng momen xoắn tăng dần khi số
vòng quay giảm.
Trờng ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002-
Trang
13
Mx = K.N/n và làm tăng kích thứơc truyền dẫn cho nên để nhận đợc số bộ truyền nhẹ
nhiều hơn số bộ truyền nặng và giảm trọng lợng truyền dẫn cần lấy P
k
giảm dần về phía
trục chính tức là : Z =


m
P
k
thì p
1

>

p
2
> p
m
gần trục chính nên lấy p = 1 hoặc 2.
với i là số nhóm truyền động. từ đó 4 phơng án trên đều cần tối thiểu 5 trục .
3. Chọn ph ơng án động học .
Phơng án động học là phơng án về trật tự thay đổi các bộ truyền trong các nhóm
để nhận đợc dãy các tốc độ đã cho phơng án tối u là P
1
> p
2
> p
3
.> > P
m
khi x
1
< x
2
< x
3
.< < x
m
.
Ưu điểm số vòng quay bé nhất nh nhau. Trục trung gian có số vòng quay bé nên
giảm yêu cầu về độ chính xác, giảm tải trọng, giảm rung động , giảm mòn và tổn thất
ma sát. Phạm vi điều chỉnh của nhóm khuyếch đại sau cũng không vợt quá phạm vi cho

phép: R
m
=
im

pm-1
{ Ri} = 8
Do đó lợng mở lớn nhất của 2 tia biên :

lg { Ri }
X
max
= X
m
( p -1 ) =
lg
Với [ Ri ] = 8 ; = 1,26 thì x
max
= 9.
Căn cứ vào chỉ tiêu trên ta lựa chọn phơng án động học tối u. một phơng án kết
cấu có n! phơng án động học với Z = 24 ta có n! = 1.2.3.4 = 24 phơng án động học.
Ta phân tích để chọn 1 phơng án tốt nhất trong 24 phơng án :
- Lập lới kết cấu để so sánh .
- Dùng các bảng sau đây để so sánh loại trừ các phơng án không đạt yêu cầu với
= 1,26.
Để đơn giản ta không vẽ hết 24 lới kết cấu của 24 phơng án thứ tự. Ta lập bảng
và và vẽ lới kết cấu của nhóm các phơng án động học.
Nh vậy ta nhận thấy rằng ở tất cả 24 phơng án thứ tự đều có
xmax
> 8 do đó đều

không đạt yêu cầu. Do vậy phải chọn 1 phơng án thích hợp để
xmax
8.
Khi lợng mở
xmax
> 8 ta sửa lại là: Tạo hiện tợng trùng tốc độ - Thêm trục trung
gian và tách ra hai đờng truyền. để thu hẹp lợng mở ta tách hai đờng truyền ta vẽ 1 lới
kết cấu.
Trờng ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002-
Trang
14
S¬ §å Líi CÊu Tróc

§êng truyÒn chËm
§êng truyÒn nhanh

Trêng §H KTCN Th¸i Nguyªn -11/2002-
Trang
15
Do Zn = 22 nên ta làm trùng tốc độ ở đờng truyền nhanh . Tức là giảm đăc tính của
nhóm từ X6 xuống X4. Vậy Z1 = 2
1
I
.3
2
II
.2
4
III
Bảng 1

PAKC 2 3 2 2 2 3 2 2 2 3 2 2
PATT I ii III IV II I III IV III IV iI I
Đặc tính nhóm
x
1 2 6 12 3 1 6 12 4 8 2 1
Lới
Kết
cấu
nhóm
Lợng mở cực
đại xmax
12 12 16

xmax

12
= 1,26
12
=16
16

12
= 1,26
16
= 44,32
Kết quả Kđ Kđ Kđ
Trờng ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002-
Trang
16
B¶ng 2.

PAKC 2 3 2 2 2 3 2 2 2 3 2 2
PATT II IV III I II III IV I II IV I II
§Æc tÝnh nhãm x 2 8 4 1 2 4 12 1 2 4 1 12
Líi
kÕt
cÊu
nhãm
Lîng më cùc ®¹i
xmax
16 12 12
ϕ
xmax
ϕ
16
= 1,26
16
= 44,32 ϕ
12
= 16
16
KÕt qu¶ k® K® K®
B¶ng3
PAKC 2 3 2 2 2 3 2 2 2 3 2 2
PATT II I IV III IV III II I III II IV I
§Æc tÝnh nhãm x 3 1 12 6 6 2 1 12 6 2 12 1
Líi
KÕt
cÊu nhãm
Lîng më cùc ®¹i
xmax

12 12 12
ϕ
xmax
ϕ
12
= 16 ϕ
12
= 16 ϕ
12
= 16
KÕt qu¶ K® K® K®
Trêng §H KTCN Th¸i Nguyªn -11/2002-
Trang
17
B¶ng4
PAKC 2 3 2 2 2 3 2 2 2 3 2 2
PATT III IV I II III I II IV III I IV II
§Æc tÝnh
nhãm x
4 8 1 2 6 1 3 12 6 1 12 3
Líi
KÕt
cÊu
nhãm
Lîng më
cùc ®¹i
xmax
16 12 12
ϕ
xmax

ϕ
16
= 44,32 ϕ
12
= 16
16
KÕt qu¶
K
®
K® K®
B¶ng5
PAKC 2 3 2 2 3 2 2 2 3 2 2
PATT IV I II III III II III IV IV I III II
§Æc tÝnh nhãm x 12 1 3 6 12 2 1 6 12 1 6 3
Líi
kÕt
cÊu nhãm
Lîng më cùc ®¹i
xmax
12 12 12
ϕ
xmax
ϕ
12
= 16
16 16
KÕt qu¶ K® K® K®
B¶ng 6
PAKC 2 3 2 2 2 3 2 2 3 2 2
Trêng §H KTCN Th¸i Nguyªn -11/2002-

Trang
18
PATT I
V
II III I IV III I II III IV iI I
§Æc tÝnh nhãm x 12 2 6 1 12 4 1 2 12 4 2 1
Líi
kÕt
cÊu
nhãm
Lîng më cùc ®¹i
x
max
12 12 12
ϕ
xmax
ϕ
12
= 16
16 16
KÕt qu¶ K® K® K
®
B¶ng7
PAKC 2 3 2 2 2 3 2 2 2 3 2 2
PATT I III II IV I IV III II I III IV II
§Æc tÝnh nhãm x 1 4 2 12 1 8 4 2 1 4 12 2
Líi
kÕt
cÊu
nhãm

Lîng më cùc ®¹i
xmax
12 16 12
ϕ
xmax
ϕ
12
= 16 ϕ
16
= 44,32
16
KÕt qu¶ K® K® K®
B¶ng8
Trêng §H KTCN Th¸i Nguyªn -11/2002-
Trang
19
PAKC 2 3 2 2 2 3 2 2 2 3 2 2
PATT I ii IV III i IV II III II III I IV
Đặc tính nhóm x 1 2 12 6 1 8 2 4 2 4 1 12
Lới
Kết
cấu nhóm
Lợng mở cực đại
xmax
12 16 12

xmax

12
= 16

16
= 44,32
16
Kết quả Kđ Kđ Kđ
Ta có phơng án kết cấu: Z
1
= 2.3.2.1.1
Z
2
= 2.3.2 số tốc độ đủ là Z
x
= Z
1
+ Z
2
= 24 + 6 = 30.
Phơng án thứ tự của Z
1
: Z
1

đủ
= 21 . 3
2
. 2
6
. 1.1
có
12
= 1,26

12
= 16 > 81
Ta tạo ra hiện tợng trùng tốc độ nh sau : Z
1 thu
, Z
1 thu hẹp
= 2
1
. 3
2
. 2
6
. 2
12
.
Số tốc độ trùng Zx = 12 - 6 =6 đợc bù lại bằng đờng thứ 2. Phơng án thứ tự của đờng
truyền thứ 2 là : Z
2
= 2
1
. 3
2.
.2
6
Với phơng án đã chọn ở trên sẽ đảm bảo các kết cấu máy biến đổi nhịp nhàng,
cân đối , kết cấu nhỏ gọn , số bánh răng chịu công suất lớn (mô men xoắn lớn).(2 bánh )
4- Đồ thị vòng quay.
a- Chọn tỷ số truyền:
Dựa trên nguyên tắc chọn tỷ số truyền sao cho kết cấu hộp chặt chẽ, thay đổi tốc
độ đơn giản, tính bánh răng dễ dàng đảm bảo V

b / răng
< 12 m/s.
Giới hạn tỷ số truyền 2 iv 1/4; 2,8 is 1/5 Để giảm tốc độ có thể lấy
i
v
= 2 - 2,5.
Nguyên tắc chọn tỷ số truyền:
Chọn i 1 vì cơ cấu làm việc đồng đều, tiết kiệm nguyên vật liệu , kích thớc nhỏ
gọn nhng không sát với thực tế. Hộp tốc độ thờng giảm tốc độ nên chọn i 1 , nhng
xích truyền động dài, kích thớc thớc hộp sẽ lớn nên nguyên tắc này chỉ đợc áp dụng cho
những nhóm tỷ số truyền ở các trục trung gian đầu tiên. Theo nguyên tắc này số vòng
quay n
o
nên đặt ở giữa số vòng quay n
max
và n
min
của trục chính ( trục cuối cùng )
Khi giảm tốc độ qua nhiều trục trung gian trong điều kiện cho phép nên chọn i
giảm hay tăng từ từ, chọn i sao cho tốc độ các trục trung gian càng lớn càng tốt .
Trờng ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002-
Trang
20
Mô men xoắn Mx tỷ lệ nghịch với số vòng quay khi n càng cao thì Mx càng nhỏ
do đó kích thớc trục bánh răng nhỏ. Phối hợp cả 2 nguyên tắc trên nên số vòng quay
chọn sao cho tỷ số truyền i = 1,06
E
( E là các số nguyên, dơng)
Nhng i phải nằm trong giới hạn cho phép :
2 i 1/4.

Từ đây suy ra giới hạn lợng mở của i trong hộp
i
max
2

x max
= = =8
i
min
1/4
Tính lợng mở giới hạn X
max
trong từng nhóm truyền theo công thức :

xmax
=
x
( P- 1)
- x là lợng mở giữa 2 tia lân cận .
- P là tỷ số truyền trong nhóm.
Kết quả tính toán phải thoả mãn x ( P -1) 0
Chọn phơng pháp xác định tỷ số truyền theo phơng pháp đồ giải. Tỷ số truyền đ-
ợc biểu diễn dới dạng : i =
-E
Với E là là số khoảng lg j mà tia truyền cắt qua.
Ta có n
II
=

n

19.
i
min hộp
= n
1
/n
19
=
- 18.
Ta có :
i
1
=
1
= 1,26 i
2
=
2
=1,588
i
3
=
-4


i
4
=
-2

i
5
=
0
= 1 i
6
=
-6
= 0,25
i
7
=
0
= 1 i
8
=
-6
= 0,25
i
9
=
-3
= 0,5

i
10
=
-3

i

11

=

Từ đó ta vẽ đợc đồ thị vòng quay.
đồ thị vòng quay
Trờng ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002-
Trang
21
1600v/p
III - Tính toán động học bánh răng.
1- Tr ờng hợp mô đul của các bánh răng trong nhóm truyền nh nhau
Ta phải tính số năng Z
1
, Z
1
, Z
2
, Z
2
Z
n
, Z
n
.
Vì máy thiết kế mới cha biết khoảng cách trục A nên ta lý luận nh sau:Ta có:
Trờng ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002-
Trang
22
n

0
1250
1000
800
630
500
400
315
250
200
160
125
100
80
63
50
40
30,5
25
20
16
12,5
I II III IV V VI
Với Z là tổng số răng của các cặp bánh răng ăn khớp giữa trục I và II
Z=Z
x
+Z
x
.
Các tỷ số truyền trên đồ thị vòng quay ta phân tích thành

Với f
x
và g
x
là các số nguyên không chứa thừa số chung. Ta sẽ có hệ phơng
trình.
Hai phơng trình có 3 ẩn ta coi đã biết 1 ẩn nào đó, ở đây coi là biết Z . Giải hệ
(1) ta có.Z và.Z (2)
Yêu cầu số năng Z
x
, Z
x
phải là số nguyên nên theo (2) thì f
x
.Zvà g
x
.Z phải
chia đúng cho f
x
+g
x
.
Nhng vì f
x
và g
x
là 2 số nguyên không có thừa số chung nên Z phải chia đúng
cho f
x
+g

x
nghĩa là: Z = E
1
(f
1
+g
1
) = E
2
(f
2
+g
2
) = E
x
(f
x
+g
x
) = E
n
(f
n
+g
n
).
E
1
;E
2

; E
x
; E
n
là các số nguyên. Gọi K là bội số chung nhỏ nhất của mọi tổng
f
x
+g
x
thì Z =KE (3) E là số nguyên.
Trị số E tính ra thờng lẻ mà EE
min
nào đó để Z
x
Z
min
và Z
x
Z
min
(Z
min
là số
răng tối thiểu với hộp tốc độ Z
min
= 17 răng).
E
min
đợc xác định suy ra từ bất đẳng thức : (4)
EK Z

min
E
min chủ đ
=
Với bánh răng nhỏ nhất là bánh chủ động và:
EK Z
min
=> E
min bị
=
Với bánh nhỏ nhất là bánh bị động.
Trị số E
min
tính ra thờng là số lẻ muốn xác định Z
min
ta chọn công thức E
min
, ta
thấy rằng Z
min
sẽ nằm ở một trong hai tia ngoài cùng của nhóm truyền tia nào nghiêng
nhiều nhất. Tia nghiêng phải dùng công thức E
min bị
. Tia nghiêng trái dùng công thức E
min
chủ
.
2- Tr ờng hợp mô đun của bánh răng trong nhóm truyền khác nhau .
Để tiết kiệm nguyên vật liệu, kết cấu nhỏ gọn ta dùng nhiều loại mô đun khác
nhau.

Trờng hợp dùng 3 mô đun khác nhau ít dùng nên ở đây ta chỉ tính với trờng hợp
dùng 2 mô đun khác nhau. Giả sử trong một nhóm truyền bánh răng (răng thẳng) dùng
2 loại mô đun m
1
và m
2
thì điều kiện làm việc là:
2A=m
1
.(Z
i
+Z
i
)= Z
1
.m
1
2A=m
2
.(Z
j
+Z
j
)= Z
2
.m
2
(5)
ở đây A là khoảng cách trục, Z
1

và Z
1
là tổng số răng của cặp bánh răng có
môđul m
1
và m
2
; Z
1
=Ke
1
; Z
2
=Ke
2

Trong đó e
1;
e
2
; K là các số nguyên
3- Tính số răng của nhóm truyền thứ nhất.
Ta có i
1
=
1
=1,26
1
=1,26
i

2
=
2
=1,26
2
=1,58
Cách tính số răng:
i
1
=1,26
Trờng ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002-
Trang
23
f
1
=17; g
1
=13 => f
1
+g
1
=30=2.3.5
i
2
=1,58 => f
2
=28.
g
2
=17 <=> f

2
+g
2
= 45 = 3
2
.5
Bội số chung nhỏ nhất của (f
x
+g
x
) là 3
2
.2.5 K=2.3
2
.5.
Ta tính đợc E
min
là E
min
nằm ở tỷ số truyền i
1
, i
2
vì i
2
tăng tốc nhiều hơn i
1
nên
theo công thức (4) chọn E=1.
Ta có tổng số răng Z=K.E =1ì90 =90. Tổng số răng Z<(100ữ120) răng do đó

Z
1
=51
Z
1
=39
Z
2
= 56
Z
2
=34
4- Tính số răng của nhóm truyền thứ hai:
i
5
=
0
=1.
Ta có f
3
=21.g
3
=55
f
3
+g
3
=76=2.2.19
f
4

=29; g
4
=47
f
3
+g
3
=76=2.2.19
f
5
=1; g
5
=1 f
5
+g
5
=2
K= 2.2.19 =76.
Chọn E
min
=1
Tổng số răng Z=E.K=1.76=76
Do đó ta có: Z
3
=21
Z
3
=55
Z
4

=29
Z
4
=47
Z
5
=Z
5
=38
5- Tính số răng cho nhóm truyền III
i
7
=
0
=1,26
0
=1
Qua đồ thị vòng quay ta thấy ở nhóm truyền này 1 tốc độ thấp thấp và 1 tốc độ
cao, do đó sự truyền lực sẽ khác nhau, đối với tốc thấp M
x
sẽ lớn hơn do đó sẽ ảnh hởng
truyền lực lớn hơn, để giảm truyền lực này và tiết kiệm vật liệu máy đỡ cồng kềnh ta
chọn 2 cặp này từ công thức:
Z
6
=Ke
7
; Z
7
=Ke

6
; Ta có Z
7
=5K; Z
6
=6K phân tích i
6
Ta lấy trong các
trị số đó.
Ta chọn sao cho Z=(110ữ120) răng ta đợc Z
6
=15; Z
6
=60; Z
6
=75.
Z
7
=Ke
6
=18,3.5=91,5 lấy tròn Z
7
=90 => Z
7
=45; Z
7
=45.
6- Tính số răng nhóm truyền IV
Tơng tự nhóm truyền III. Ta có i
9

=1
Ta tính đợc Z
8
=18;

Z
8
=72; Z
9
=30; Z
9
=60;
Do tính toán gần đúng nên bánh răng phải dịch chỉnh để sai số trong phạm vi
cho phép.
Trờng ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002-
Trang
24
7- Tính số răng của nhóm truyền V.
f
10
=1; g
10
=2
f
10
+g
10
=3
Tia nghiêng trái giảm tốc nên E
min chủ động

=17
Để tăng Z
10
để đảm bảo truyền đợc mô men xoắn lớn và đảm bảo bánh răng
Z
10
lắp đợc trên trục chính ta chọn Z
10
=30 Z
10
=2. Z
10
=60
i
11
=
2
=1,58 Có f
11
=65;
g
11
=43. f
11
+g
11
=108 . Theo tiêu chuẩn chọn Z
11
=60 và Z
11

=48.
b) Kiểm tra sai số vòng quay
Nếu tỷ số truyền của hộp là i
v
thì ta có tốc độ trục chính là n
tc
=n
dc
.i
v
Trong quá trình tính toán do sai số của tỷ số truyền (vì khi chọn số răng có sai
số) nên số vòng quay n
tc
có sai số so với chuỗi số vòng quay sao cho sai số
n [n]
n = 10 (-1)% = 2,6%
Sai số vòng qua trục chính phải thỏa mãn điều kiện:
Trong đó n
tc
là số vòng quay tiêu chuẩn
n và [n] là sai số vòng quay thực tế và cho phép.
Bảng so sánh
TT[n
]
Phơng trình xích động
n
tt
(v/p) n
tc
(v/p) d

n
%
Đồ thị
sai số
n1
1460*0,98*
60
30
*
72
18
*
60
15
*
55
21
*
39
51
*
268
148
12,52 12,5 0,16
n2
1460*0,98*
60
30
*
72

18
*
60
15
*
55
21
*
34
56
*
268
148
15,8 16 1,25
n3
1460*0,98*
60
30
*
72
18
*
60
15
*
47
29
*
39
51

*
268
148
19,7 20 2
n4
1460*0,98*
60
30
*
72
18
*
60
15
*
47
29
*
34
56
*
268
148
24,8 25 -1,6
n5
1460*0,98*
60
30
*
72

18
*
60
15
*
38
38
*
39
51
*
268
148
31,9 31,5 -0,16
n6
1460*0,98*
60
30
*
72
18
*
60
15
*
38
38
*
34
56

*
268
148
40,2 40 -2
n7
1460*0,98*
60
30
*
72
18
*
45
45
*
55
21
*
39
51
*
268
148
48,8 50 +2
n8
1460*0,98*
60
30
*
72

18
*
45
45
*
55
21
*
34
56
*
268
148
61,4 63 1,5
Trờng ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002-
Trang
25
n9
1460*0,98*
60
30
*
72
18
*
45
45
*
47
29

*
39
51
*
268
148
78,8 80 2,5
n10
1460*0,98*
60
30
*
72
18
*
45
45
*
47
29
*
34
56
*
268
148
99,26 100 1
n11
1460*0,98*
60

30
*
72
18
*
45
45
*
39
51
*
268
148
127,7 125 -0,18
n12
1460*0,98*
60
30
*
72
18
*
45
45
*
38
38
*
34
56

*
268
148
160,9 160 -1,25
n13
1460*0,98*
60
30
*
55
21
*
39
51
*
268
148
195 200 4
n14
1460*0,98*
60
30
*
55
21
*
34
56
*
268

148
245,7 250 0,8
n15
1460*0,98*
60
30
*
47
29
*
39
51
*
268
148
315,3 315 -0,6
n16
1460*0,98*
60
30
*
47
29
*
34
56
*
268
148
397 400 -1,75

n17
1460*0,98*
60
30
*
38
38
*
39
51
*
268
148
511 500 0,8
n18
1460*0,98*
60
30
*
38
38
*
34
56
*
268
148
643,5 630 -2
n19
1460*0,98*

48
60
*
47
29
*
39
51
*
268
148
788 800 2,5
n20
1460*0,98*
48
60
*
47
29
*
34
56
*
268
148
992,63 1000 0,2
n21
1460*0,98*
48
60

*
38
38
*
39
51
*
268
148
1277,4 1250 -0,8
n22
1460*0,98*
48
60
*
38
38
*
34
56
*
268
148
1608,7 1600 -0,6
B -Hộp chạy dao.
I - Đặc điểm.
Hộp chạy dao truyền dẫn với công suất bé thờng chỉ bằng (5 ữ 10)% công suất
truyền của động cơ chính. Hộp chạy dao làm việc với tốc độ thấp vì vậy đờng truyền
Trờng ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002-
Trang

26
dài, thờng phải dung các bộ truyền có tỷ số truyền lớn nh vít me - đai ốc, bánh vít - trục
vít, hiệu suất truyền dẫn thấp ( bé). Trong điều kiện có thể dung nhiều cặp bánh răng
nối tiếp với nhau thì không nhất thiết phải dùng những bộ truyền nói trên.
ở đây máy ta thiết kế để tiện đợc các loại ren hệ mét, hệ Anh với đờng kính lớn
nhất là 400 mm.
Vì hộp chạy dao ngoài tiện hơn còn phải cắt các loại ren do đó tỷ số truyền cần
chính xác, nếu không sai số sẽ phản ánh trức tiếp lên sản phẩm gia công.
Gọi t
v
là bớc ren vít me
t
p
là bớc ren của phôi đợc cắt
i là tỷ số truyên giữa phôi và vít me
Ta có phơng trình: 1
vòng phôi
. i . t
v
= t
p
II - Các b ớc thiết kế hộp chạy dao để tiện ren.
Hộp dao máy tiện có 2 công dụng tiện và tiện trơn nhng ta chỉ chú ý tới tiện ren,
sau khi thiết kế xong ta tính lại các bớc tiện trơn ta thấy chúng trùng nhau, sát nhau
hoặc có chỗ cách quãng, vấn đề này không quan trọng lắm vì thực tế các bớc tiện trơn
nói chung khá dày đặc nên điểm cách quãng hầu nh ít gây ra tổn thất về năng suất của
máy khi gia công.
Các bớc thiết kế:
- Sắp xếp bớc ren đơc cắt thành nhóm cơ sở và nhóm gấp bội.
- Thiết kế nhóm cơ sở

- Thiết kế nhóm gấp bội
- Kiểm tra lại các bớc ren đã thiết kế xem có đúng không
Theo yêu cầu thiết kế ta phải thiết kế các bộ truyền hộp chạy dao để cắt đợc các
bớc ren sau:
Ren quốc tế: t=(0.5 ữ 112) mm
Ren Anh: xác định bằng số vòng ren trên 1 tấc Anh: n= 0.5ữ112
Ren môđul : xác định theo công thức m=0.5ữ112
Ren Pít: Xác định theo công thức Dp = 56ữ0.25
III - Sắp xếp b ớc ren.
Đầu tiên sắp xếp các bớc ren đợc cắt thành những nhóm cơ sở và những
khuyếch đại với tỷ số truyền nhóm khuyếch đại 1, 2, 4, 8 hoặc
1
1
,
2
1
,
4
1
,
8
1
nghĩa là tỷ
số truyền khuyếch đại sắp xếp thành cấp số nhân có công bội =2 khi sắp xếp cần chú
ý:
- Số hàng ngang phải ít nhất
- Tránh để bớc ren trùng và sót
- Với ren Anh thì số vòng ren trong 1 tấc càng ít thì bớc ren càng lớn nên ta phải xếp ren
có n nhỏ về phía phải của bảng ren trong nhóm cơ sở những bớc ren lớn tức là n nhỏ cần
Trờng ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002-

Trang
27
xếp lên trên, sở dĩ nh vậy vì ngời ta chứng minh đợc khi cắt ren Anh và pít thì số răng
Z
i
tỷ lệ với số vòng ren n trong 1 tấc Anh và số Dp: r
1
:r
2
:r
3
:n
q
=Z
1
:Z
2
:Z
3
: :Z
q
và cắt
ren quốc tế và môđul thì: t
1
:t
2
: :t
q
= Z
1

:Z
2
: :Z
q
nên ren quốc tế và ren môđul có bớc
ngắn đợc xếp lên trên.
Khi sắp xếp lên trên bớc ren chú ý cả 4 bảng ren đều do 1 cơ cấu di trợt duy
nhất tạo ra. Để tránh cho qua trình tính toán phức tạp, các con số xếp trong cột dọc giữa
các bảng ren phải thống nhất hóa về mặt tiêu chuẩn và sắp xếp.
Dựa vào nguyên tắc sắp xếp ta có bảng sau:

Bảng Ren quốc tế (t
p
=mm)
Bớc ren tiêu chuẩn Bớc ren khuyếch đại
0,5 1 2 4 8 16 32 64
- 1,25 2,5 5 10 20 40 80
0,75 1,5 3 6 12 24 48 96
1,75 3,5 7 14 28 56 112
Bảng Ren môđul (m=

t
)
Bớc ren tiêu chuẩn Bớc ren khuyếch đại
0,5 1 2 4 8 16 32 64
- 1,25 2,5 5 10 20 40 80
0,75 1,5 3 6 12 24 48 96
1,75 3,5 7 14 28 56 112

Bảng Ren Anh (n=

t
4,25
)
Bớc ren tiêu chuẩn Bớc ren khuyếch đại
I
cs
I
gb
I
gb
4/5 56 28 14 3,5 1,75
Trờng ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002-
Trang
28
5/5 48 24 12 3 1,5 0,75
6/5 40 20 10 2,5 1,25
7/5 32 16 8 2 1 0,5
Bảng Ren Pit (Dp=
p
t

4,25
)
Bớc ren tiêu chuẩn Bớc ren khuyếch đại
I
cs
I
gb
I
gb

4/5 56 28 14 3,5 1,75
5/5 48 24 12 3 1,5 0,75
6/5 40 20 10 2,5 1,25
7/5 32 16 8 2 1 0,5
IV - Thiết kế nhóm cơ sở.
Có thể sử dụng cơ cấu noóc tông, mê an, bánh răng di trợt. Đối với loại này
ta dùng cơ cấu bánh răng di trợt vì dùng dạng cơ cấu này độ cứng vững cao công suất
truyền lớn, điều chỉnh đơn giản. Nhợc điểm của cơ cấu này là kích thớc trục lớn . Để
khắc phục ta dùng bánh răng dịch chỉnh.
Ta có phơng trình
1vòngtc.icđ.itt.ics.igb.tvm = tp
Vậy ics = tp/5
V - Thiết kế nhóm gấp bội.
Nhóm gấp bội phải tạo ra tỷ số truyền có công bội =2 nhng trị số còn phụ thuộc
vào việc chọn cột nào trong bảng xếp ren làm nhóm cơ sở.
Nếu chọn cột 1,75; 2; 2,25; 2,5; 2,75; và 3 làm nhóm cơ sở thì muốn tiện ra
toàn bộ số ren tỷ số truyền nhóm gấp bội là
2
1
;
1
1
;
1
2
;
1
4
(1)
Nếu chọn cột 3,5;4;4,5;5;5,5;6 làm nhóm cơ sở thì tỷ số truyền nhóm gấp bội là

2
1
;
1
1
;
1
2
;
1
4
(2) ở đây ta chọn cột theo đờng hợp.
Chọn cột 4 làm nhóm cơ sở tức là 7:8:9:10:11:12 làm nhóm cơ sở thì tỷ số
truyền nhóm gấp bội là
8
1
;
4
1
;
2
1
; 1.
ở đây nhóm gấp bội ta dùng bánh răng di trợt nen thiết kế nh hộp tốc độ.
Ta có phơng trình: i
gb1
: i
gb2
: i
gb3

: i
gb4
= 1:2:4:8
Chọn i
gb4
=4; Z
n
=4; =2 (Z
n
là số bánh răng của nhóm gấp bội)
Trờng ĐH KTCN Thái Nguyên -11/2002-
Trang
29