đồ án máy công cụ: quy trình tính toán thiết kế máy tiện vạn năng dựa trên máy mẫu T620

§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô
LỜI NÓI ĐẦU

Một trong những nội dung đặc biệt quan trọng của cuộc cách mạng khoa học kỹ
thuật trên toàn cầu nói chung và với sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước
ta nói riêng hiện nay đó là việt cơ khí hoá và tự động hoá quá trình sản xuất. Nó nhằm
tăng năng xuất lao động và phát triển nền kinh tế quốc dân. Trong đó công nghiệp chế
tạo máy công cụ và thiết bị đóng vai trò then chốt . Để đáp ứng nhu cầu này, đi đôi với
công việc nghiên cứu,thiết kế nâng cấp máy công cụ là trang bị đầy đủ những kiến
thức sâu rộng về máy công cụ và trang thiết bị cơ khí cũng như khả năng áp dụng lý
luận khoa học thực tiễn sản xuất cho đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật là không thể
thiếu được. Với những kiến thức đã được trang bị, sự hướng dẫn nhiệt tình của các
thầy giáo cũng như sự cố gắng cuả bản thân. Đến naynhiệm vụ đồ án máy công cụ
được giao cơ bản em đã hoàn thành. Trong toàn bộ quá trình tính toán thiết kế máy
mới " Máy tiện ren vít vạn năng "có thể nhiều hạn chế. Rất mong được sự chỉ bảo của
các thầy giáo và cộng sự.
Lª V¨n Huyªn _ CTM7-K45
1
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô
PHẦN I: KHẢO SÁT MÁY CÙNG CỠ
Máy tiện là máy công cụ phổ thông, chiếm 40 – 50% số lượng máy công cụ trong các
nhà máy, phân xưởng cơ khí. Dùng để tiện các mặt tròn xoay ngoài và trong (mặt trụ,
mặt côn, mặt định hình, mặt ren) xén mặt đầu, cắt đứt… Có thể khoan, khoét, doa trên
máy tiện.
Trong thực tế, chúng ta có các loại máy tiện vạn năng, máy tiện tự động, bán tự động,
chuyên môn hoá và chuyên dùng, máy tiện revolve, máy tiện CNC…
Tuy nhiên do thực tế yêu cầu thiết kế máy tiện vạn năng hạng trung, vì vậy ta chỉ xem
xét, khảo sát nhóm máy tiện ren vít vạn năng hạng trung (đặc biệt là máy T620).
Các máy hạng trung đang được sử dụng rộng rãi trên thị trường Việt Nam được thống
kê trong bảng sau:
Chỉ tiêu so sánh T620 T616 1A62 1A616

Công suất động cơ (Kw) 10 4,5 7 4,5
Chiều cao tâm máy (mm) 200 160 200 200
Khoảng cách lớn nhất giữa hai mũi tâm (mm) 1400 750 1500 1000
Số cấp tốc độ 23 12 21 21
Số vòng quay nhỏ nhất n
min
(v/p) 12,5 44 11,5 11,2
Số vòng quay lớn nhất n
Max
(v/p) 2000 1980 1200 2240
Lượng chạy dao dọc nhỏ nhất S
dmin
(mm/v) 0,070 0,060 0,082 0,080
Lượng chạy dao dọc lớn nhất S
dMax
(mm/v) 4,16 1,07 1,59 1,36
Lượng chạy dao ngang nhỏ nhất S
nmin
(mm/v) 0,035 0,040 0,027 0,080
Lượng chạy dao ngang lớn nhất S
nMax
(mm/v) 2,08 0,78 0,52 1,36
Các loại ren tiện được Ren Quốc tế, Anh, Môđun, Pitch
Nhận xét: trên đây chưa phải là tất cả các loại máy trong nước ta có nhưng do hạn chế
về tài liệu và kinh nghiệm nên ta mới chỉ phân tích được 4 loại máy trên.
Nhận thấy đề tài thiết kế với các loại máy trên ta thấy máy tiện ren vít vạn
năngT620 có đặc tính tướng tự và có tài liệu tham khảo đầy đủ nhất  ta lấy máy
T620 để khảo sát cho việc thiết kế máy mới.
I. Khảo sát động học máy mẫu (T620):
1. Đồ thị số vòng quay thực tế của máy T620:

Trị số công bội
ϕ
:
Từ các thông số của máy
n
min
= 12,5 v/p.
n
Max
= 2000 v/p.
Z = 23.
Suy ra công bội ϕ là: ϕ =
1
min
−Z
Max
n
n
=
123
5,12
2000
−
= 1,259 =1,26
Vẽ lại đồ thị vòng quay của máy T620:
Sơ đồ động của máy biểu thị các nhóm tỷ số truyền như sau:
+ Nhóm 1 từ trục II – III:
Lª V¨n Huyªn _ CTM7-K45
2
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô

i
1
=
≈
39
51
1,30 = ϕ
X1

⇒
x
1
≈
1,13

⇒
Tia i
1
lệch sang phải 1 khoảng là: 1,33.logϕ
i
2
=
≈
34
56
1,65 = ϕ
X2

⇒
x

2
≈
2,17
⇒
Tia i
2
lệch sang phải 1 khoảng là: 2,17.logϕ
Lượng mở giữa hai tia [x]: ϕ
x
=
2
1
i
i
=
17,2
13,1
ϕ
ϕ
= ϕ
-1,04
= ϕ
x
 [x] = -1,04.
+ Nhóm 2 từ trục III – IV:
i
3
=
≈
55

21
0,38 = ϕ
X3

⇒
x
3
≈
-4,19
⇒
Tia i
3
lệch sang trái 1 khoảng là: 4,19.logϕ
i
4
=
≈
47
29
0,62 = ϕ
X4

⇒
x
4
≈
-2,07
⇒
Tia i
4

lệch sang trái 1 khoảng là: 2,07.logϕ
i
5
=
=
38
38
1 = ϕ
X5

⇒
x
5
≈
0 Tia i
5
thẳng đứng.
Lượng mở [x] = [2] ứng với nhóm truyền khuếch đại.
+ Nhóm 3 từ trục IV – V:
i
6
=
≈
88
22
0,25 = ϕ
X6

⇒
x

6
≈
-6
⇒
Tia i
6
lệch sang trái 1 khoảng là: 6.logϕ
i
7
=
=
60
60
1 = ϕ
X7

⇒
x
7
≈
0 Tia i
7
thẳng đứng
+ Nhóm 4 từ trục V – VI:
i
8
=
≈
88
22

0,25 = ϕ
X8

⇒
x
8
≈
-6
⇒
Tia i
8
lệch sang trái 1 khoảng là: 6.logϕ
i
9
=
=
49
49
1 = ϕ
X9

⇒
x
9
≈
0 Tia i
9
thẳng đứng.
+ Nhóm gián tiếp từ trục VI – VII:
i

10
=
≈
54
27
0,5 = ϕ
X10

⇒
x
10
≈
-3
⇒
Tia i
10
lệch sang trái 1 khoảng là: 3.logϕ
+ Nhóm trực tiếp từ trục IV – VII:
i
11
=
≈
40
60
1,50 = ϕ
X11

⇒
x
11

≈
1,754
⇒
Tia i
11
lệch sang phải 1 khoảng là: 1,754.logϕ
+ Số vòng quay của động cơ n
đc
= 1450 v/p.
+ Tỷ số truyền của bộ truyền đai: i
đ
=
260
145

≈
0,56.
Lª V¨n Huyªn _ CTM7-K45
3
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô
+ Hiệu suất của bộ truyền đai: η = 0,985

⇒
Trị số vòng quay của trục đầu tiên của hộp tốc độ trên trục II:
n
0
= n
đc
x i
đ

x η = 1450 x
260
145
x 0,985
≈
800 v/p.
Nhóm truyền Tỷ số truyền Bánh răng
(chủ động/bịđộng)
x
ϕ
x
1.trục II_III i
1
51/39 1,30 1,13
i
2
56/34 1,65 2,17
2.Trục III_IV
i
3
21/55 0,38 - 4,19
i
4
29/47 0,62 - 2,07
i
5
38/38 1 0
3.Trục IV_V i
6
22/88 0,25 - 6

i
7
60/60 1 0
4.Trục V_VI i
8
22/88 0,25 - 6
i
9
49/49 1 0
5.Trục VI_VII i
10
27/54 0,5 - 3
6.Trục IV_VII
(Nhóm trực tiếp)
i
11
60/40 1,5 1,754

Qua đó, đồ thị vòng quay của máy T620 có dạng:
II
III
IV
V
VI
VII
n
0
i
1
i

2
i
3
i
4
i
5
i
6
i
7
i
8
i
9
i
10
i
11
i
®
n
®c
= 1450
12,5
2000
I
2.Xích tốc độ quay trục chính:
Xích này nối từ động cơ điện có công suất N = 10 Kw, số vòng quay n = 1450 (v/p),
qua bộ truyền đai vào hộp tốc độ (cũng là hộp trục chính) làm quay trục chính VII.

Lượng di động tính toán ở hai đầu xích là:
Lª V¨n Huyªn _ CTM7-K45
4
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô
n
đc
(v/p) (số vòng quay của động cơ)
→
n
tc
(v/p) (số vòng quay của trục chính).
Từ sơ đồ động ta có thể xác định được đường truyền động qua các trục trung gian tới
trục chính.
Xích tốc độ có đường truyền quay thuận và đường truyền quay nghịch, mỗi đường
truyền khi tới trục chính bị tách ra làm hai đường truyền:
+ Đường truyền trực tiếp tới trục chính cho ra tốc độ cao.
+ Đường truyền tốc độ thấp đi từ trục III – IV – V – VI.
Phương trình xích động biểu thị khả năng biến đổi tốc độ của máy:
n
đc

×
i
đai
(
260
145
)
×
34

56
39
51
×
47
29
55
21
38
38
→
trực tiếp
40
60
→
gián tiếp
88
22
60
60
×
88
22
49
49
×
54
27
→
n

tc
3. Phương án không gian và phương án thứ tự:
Từ trên ta xác định được công thức kết cấu của máy là:
Z = (2 x 3 x 2 x 2) + (2 x 3 x 1) = 30.
Đường truyền chính Đường truyền phụ
Ta nhận thấy máy tổ chức hai đường truyền: đường truyền gián tiếp (tốc độ thấp) và
đường truyền trực tiếp (tốc độ cao), như vậy là tốt, vì đường truyền tốc độ cao cần số
TST ít dẫn đến sẽ giảm được ồn, rung, giảm ma sát, tăng hiệu suất… khi máy làm
việc.
Theo lí thuyết tính toán để TST giảm từ từ đồng đều, đảm bảo được mô men xoắn
yêu cầu thì số bánh răng các trục đầu phải nhiều hơn. Do đó, đáng ra PAKG là 3 x 2 x
2 x 2 là tốt nhất. Tuy nhiên, phương án 2 x 3 x 2 x 2 là hợp lí nhất vì:
Do yêu cầu thực tiễn, máy có truyền động quay thuận thì phải có truyền động quay
nghịch để phục vụ quá trình gia công và đổi chiều (giả sử đối với bàn xe dao chẳng
hạn, nếu chỉ có một truyền động thì không thể đưa bàn dao tịnh tiến ngược lại trên
băng máy mà chỉ tịnh tiến được một chiều, khi cắt ren thì trục chính phải có chuyển
động quay nghịch để chạy dao ra…). Muốn vậy trên trục vào (II) phải dùng li hợp ma
sát (gồm 2 nửa: chạy thuận và chạy nghịch) để thực hiện nhiệm vụ đó.
Sở dĩ dùng li hợp ma sát mà không dùng các cơ cấu khác cùng tác dụng là vì ở máy
tiện cho đảo chiều thường xuyên, do đó cần phải êm, không gây va đập mạnh…mà li
hợp ma sát lại khắc phục được những nhược điểm đó, đồng thời ding ly hợp ma sát
cũng có tác dụng đề phòng quá tải.
Do đó, li hợp ma sát được lắp trên trục vào (II), để tránh kết cấu và kích thước lớn
(trục II phải lắp thêm vỏ ly hợp)  ta lấy may ơ của bánh răng làm vỏ của LHMS 
bánh răng trên trục 2 có đường kính lớn. Nếu trên trục 3 ta tiệp tục giảm tốc độ thì
Lª V¨n Huyªn _ CTM7-K45
5
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô
đường kính bánh răng trên trục 3 sẽ có đường kính lớn hơn  kết cấu của hộp tốc độ
sẽ lớn do đó trên trục 3 người ta tăng tốc độ để kích thước bánh răng trên trục 3 nhỏ 

kết cấu hộp tốc độ nhỏ sau đó mới giảm tốc ở trục 4. Đồng thời, trục 2 có lắp LHMS
( thuận 15 má, nghịch 11 má) chiếm chiều dài khá lớn trên trục, nếu ta lắp thêm bánh
răng để thực hiện phương án không gian ( 3x2 ) thì trục 3 dài gây ra võng trục ảnh
hưởng nhiều đến chất lượng gia công để giảm chiều dài trục tận dụng may ơ của
bánh răng và thực hiện phương án không gian (2x3 )
Sở dĩ LHMS được đặt trên trục II mà không đặt trên các trục khác là vì:
Trục II có tốc độ không đổi và là trục vào nên có mômen xoắn nhỏ, do đó, LHMS đặt
trên trục này chỉ có 1 tốc độ, mômen xoắn nhỏ nhất, để đạt kích thước li hợp là hợp lý
khoảng D = 100 (mm) thì tốc độ trục II có thể đạt được khoảng n
0
= 800 v/p.
Vì vậy PAKG 2 x 3 x 2 x 2 là hợp lí.
Về phương án thứ tự (PATT) của máy có dạng là:
PATT: I II III IV
Ta nhận thấy, máy đã sử dụng PATT rất chuẩn, do quy luật phân bố TST các nhóm
đầu có chênh lệch nhỏ, vì vậy kết cấu máy là hợp lí.
Từ đồ thị vòng quay ta nhận thấy máy chỉ có 23 tốc độ riêng biệt, tức là có 7 tốc độ
trùng.
Ta có:
Đối với đường truyền gián tiếp:
PAKG : 2 x 3 x 2 x 2
PATT : I II III IV
Lượng mở [x]: [1] [2] [6] [12]
Đối với đường truyền trực tiếp:
PAKG : 2 x 3 x 1
PATT : I II IV
Lượng mở [x]: [1] [2] [0]
Từ đường gián tiếp ta nhận thấy, lượng mở [x] = 12 là không hợp lí. Trong máy công
cụ, ở hộp tốc độ có hạn chế TST i phải đảm bảo theo:

2
4
1
≤≤ i

Với công bội ϕ = 1,26 TST i được biểu diễn trên đồ thị vòng quay như sau:
i =
1
4
i = 2
Nghĩa là: tia i
1
=
4
1
nghiêng trái tối đa là 6 ô và tia i
2
= 2 nghiêng phải tối đa là 3 ô.
Tức là, lượng mở tối đa X
max
= 9 ô.
Mặt khác, i =
12][
26,1
11
=
X
ϕ
<
4

1
không thoả mãn điều kiện đã phân tích trên.
Lª V¨n Huyªn _ CTM7-K45
6
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô
Vì vậy để khắc phục, người ta phải giảm bớt lượng mở của đường truyền gián tiếp từ
[X] = 12 xuống [X] = 9, còn đường truyền trực tiếp giữ nguyên. Giảm như vậy thì
đường gián tiếp sẽ có 3 tốc độ trùng. Khi đó, số tốc độ của máy sẽ là:
Z = (2x3x2x2 – 3) + (2x3x1) = 27 tốc độ, mà số tốc độ yêu cầu là 23 dẫn đến là sẽ
thừa ra 4 tốc độ
Vì vậy, để khắc phục người ta đã xử lí bằng cách:
+ Vẫn giữ nguyên số cấp tốc độ của đường truyền trực tiếp (6 tốc độ) vì nó có số
TST ít dẫn đến sẽ giảm được tiếng ồn, giảm rung động, giảm ma sát, đồng thời lại tăng
được hiệu suất… khi máy làm việc.
+ Mặt khác, tiếp tục giảm thêm 3 tốc độ của đường truyền gián tiếp sẽ có lợi vì: máy
sẽ giảm đi được số tốc độ có hiệu suất thấp dẫn đến kết cấu HTĐ sẽ nhỏ, gọn hơn,
đồng thời số tốc độ mất đi đó sẽ được bù vào đường truyền trực tiếp. Ngoài ra khi i =
1/ ϕ
9
khá lớn nhất là khi giảm tốc độ khích thước của cặp bánh răng khá lớn.
Như vậy đường truyền gián tiếp sẽ có lượng mở nhóm cuối là: [X] = 12 – 6 = 6.
Suy ra:
Số tốc độ danh nghĩa của đường truyền gián tiếp là: Z
1
= 2x3x2x2 – 6 = 18
Số tốc độ danh nghĩa của đường truyền trực tiếp là: Z
2
= 2x3x1 = 6
Dẫn đến tổng số tốc độ là: Z = Z
1

+ Z
2
= 18 + 6 = 24
Vì máy chỉ đòi hỏi 23 tốc độ, nên người ta đã xử lí bằng cách: cho tốc độ thứ 18 (cao
nhất) của đường truyền gián tiếp trùng với tốc độ thứ 1 (thấp nhất) của đường truyền
trực tiếp, do đó máy chỉ còn 23 tốc độ. Nghĩa là trị số tốc độ thứ 18 (n
18
= 630 v/p), có
thể đi bằng 2 đường truyền (trực tiếp và gián tiếp). Tuy nhiên, khi sử dụng tốc độ này
thì ta nên sử dụng đường truyền trực tiếp (vì những ưu điểm đã nói trên).
Vì vậy phương án chuẩn của máy là:
Đối với đường truyền gián tiếp:
PAKG : 2 x 3 x 2 x 2
PATT : I II III IV
Lượng mở [x]: [1] [2] [6] [6]
Đối với đường truyền trực tiếp:
PAKG : 2 x 3 x 1
PATT : I II IV
Lượng mở [x]: [1] [2] [0]
Do đó, lưới kết cấu của máy T620 sẽ là:
Lª V¨n Huyªn _ CTM7-K45
7
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô
Đường truyền gián tiếp Đường truyền trực tiếp
(Đường truyền chính) (Đường truyền phụ)
II. Hộp chạy dao:
1. Bàn xe dao:
Bàn xe dao sử dụng bộ truyền bánh răng thanh răng cho việc chạy dao dọc, sử dụng
bộ truyền vít me - đai ốc cho việc chạy dao ngang. Để chạy dao nhanh thì có thêm một
động cơ phụ 1 Kw, n = 1410 v/p qua bộ truyền đai để vào trục trơn.

Công thức tổng quát để chọn tỷ số truyền trong hộp chạy dao là:
i = i
bù
.i
cs
.i
gb
=
v
p
t
t
(một vòng trục chính)
Trong đó: t
v
bước vít me.
t
p
bước ren cần cắt trên phôi.
i
bù
TST cố định bù vào xích tryền động.
i
cs
TST của khâu điều chỉnh tạo thành nhóm cơ sở.
i
gb
TST nhóm gấp bội.
2. Xích chạy dao:
Ở máy tiện ren vít vạn năng ngoài xích tốc độ của trục chính thì xích chạy dao cũng

đóng vai trò rất quan trọng. Chức năng của nó là dùng để cắt ren, tiện trơn.
Thế giới quy chuẩn về 2 hệ ren (trong đó, mỗi hệ có 2 loại ren):
+ Ren Quốc tế (t
r
).
Ren môđun (m).
+ Ren Anh (n).
Ren Pitch (D
p
).
Lª V¨n Huyªn _ CTM7-K45
8
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô
Vì vậy, máy tiện ren vít vạn năng T620 cũng đáp ứng được 4 loại ren đó với khoảng
112 bước ren tiêu chuẩn và 112 bước ren khuếch đại phủ kín toàn bộ các loại ren thuộc
TCVN, thỏa mãn đầy đủ các nhu cầu trong cơ khí chế tạo và sửa chữa.
Lược đồ cấu trúc động học hộp chạy dao:

Từ cấu trúc động học xích chạy dao trên ta có phương trình tổng quát cắt ren như sau:
1 vòng trục chính x i
x
x t
v
= t
r
(1)
Ta thấy rằng để cắt hết được các bước ren như yêu cầu thì với mỗi bước ren thì ta cần
phải có một tỉ số truyền, như vậy thì ta cần một số lượng bánh răng rất lớn là 8×12 =
112, ngoài ra để cắt các bước ren gấp bội thì cần phải có các tỉ số truyền khác gấp bội
lên (×2; ×4 ), do đó số bánh răng cần thiết sẽ là 112×2; 112×4 điều đó nằm ngoài

khả năng của máy. Để khắc phục chuyện này thì qua khảo sát máy mẫu ta đã thấy
rằng, để có được có các tỉ số truyền khác nhau để cắt các bước ren khác nhau thì ta
chia đường truyền thành các các nhóm khác nhau, trong đó thì có nhóm cơ sở là nhóm
tạo ra một tỉ số truyền cơ sở để cắt các bước ren cơ sở, rồi từ đó ta mới cho qua một tỉ
số gấp bội để thay đổi tỉ số truyền để cắt các bước ren còn lại, ngoài ra ta còn bố trí
một tỉ số truyền khuếch đại để có thể cắt được các bước ren khuyếch đại.
Từ các yêu cầu đó ta có được một bảng sắp xếp các bước ren như sau:
Lª V¨n Huyªn _ CTM7-K45
9
iv ĐC1 igb2
LĐ1

ĐC2 Phôi
Tv2
itt igb1 Tv1
ics
LĐ4

LĐ2 LĐ3 LĐ5
Sơ đồ KCĐH máy Tiện T620
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô
Ren quốc tế
t
p
=mm
Ren module
m=t
p
/π
- 1,75 3,5 7 - - - 1,75

1 2 4 8 - 0,5 1 2
- 2,25 4,5 9 - - - 2,25
1,25 2,5 5 10 - - 1,25 2,5
- - 5,5 11 - - - -
1,5 3 6 12 - - 1,5 3
Ren Anh
n=25,4/t
p
Ren pitch
D
p
=25,4π/t
p
13 - 3
1
/
4
- - - - -
14 7 3
1
/
2
- 56 28 14 7
16 8 4 2 64 32 16 8
18 9 4
1
/
2
- 72 36 18 9
19 9,5 - - 80 40 20 10

20 10 5 - 88 44 22 11
22 11 - - 96 48 24 12
24 12 6 3 - - - -
3. Một số cơ cấu đặc biệt:
Cơ cấu li hợp siêu việt: Trong xích chạy dao nhanh và động cơ chính đều truyền đến
cơ cấu chấp hành là trục trơn bằng hai đường truyền khác nhau. Do vậy nếu không có
li hợp siêu việt truyền động sẽ làm xoắn và gãy trục. Cơ cấu li hợp siêu việt được dùng
trong những trường hợp khi máy chạy dao nhanh và khi 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 làm đĩa quay gắn cứng với hai má sẽ trượt theo rãnh ăn khớp với vít
me.
Cơ cấu an toàn trong hộp chạy dao: Nhằm đảm bảo khi làm việc quá tải, được đặt
trong xích chạy dao (tiện trơn) nó tự ngắt truyền động khi máy quá tải.
4. Nhận xét về máy T620:
Máy có 23 tốc độ khác nhau của trục chính, có tính vạn năng cao, tiện được nhiều
kiểu ren khác nhau. Đồng thời phương án không gian và phương án thứ tự đã được sắp
xếp một cách hợp lý để có được một bộ truyền không bị cồng kềnh.
Bộ ly hợp ma sát ở trục I được làm việc ở vận tốc là 800 v/p là một tốc độ hợp lý,
đồng thời bộ ly hợp ma sát còn tận dụng được bánh răng trên trục I nên tăng được độ
cứng vững.
Trong máy có bộ ly hợp ma sát siêu việt, thuận tiện cho quá trình chạy dao nhanh.
Lª V¨n Huyªn _ CTM7-K45
10
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô
PHẦN II: THIẾT KẾ MÁY MỚI.
CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY CẮT KIM LOẠI.
A. Hộp tốc độ trong máy cắt kim loại:
1. Yêu cầu đối với hộp tốc độ:
Hộp tốc độ (HTĐ) trong máy cắt kim loại dùng để truyền lực cắt cho các chi tiết gia
công với những chế độ cắt cần thiết. Thiết kế HTĐ yêu cầu phải đảm bảo những chỉ

tiêu về kỹ thuật, và kinh tế tốt nhất trong điều kiện cụ thể cho phép. HTĐ phải có kích
thước nhỏ gọn, hiệu suất cao, tiết kiệm nguyên vật liệu, kết cấu có tính công nghệ
cao, làm việc chính xác…
Từ tính chất quan trọng như vậy của HTĐ và từ yêu cầu thực tế của sản xuất, HTĐ
của máy mới mà ta cần thiết kế phải đảm bảo những yêu cầu kỹ thuât sau:
+ Tốc độ cắt của máy:
Những trị số tốc độ trong khoảng từ V
min
đến V
max
được quy thành số vòng quay của
trục chính. Phạm vi điều chỉnh được xác định theo công thức sau:
R
n
=
min
max
n
n
,
Trong đó: R
n
là

phạm vi điều chỉnh số vòng quay.
n
max
, n
min
là số vòng quay lớn nhất và nhỏ nhất của trục chính.

n
max
=
min
max
.
.1000
d
V
π
v/p.
n
min
=
max
min
.
.1000
d
V
π
v/p.
Trong đó: V
max
, V
min
là tốc độ lớn nhất, nhỏ nhất
d
max
, d

min
là đường kính lớn nhất, nhỏ nhất của chi tiết gia công
Xuất phát từ tình hình thực tế hiện nay, chúng ta cần sủa chữa và chế tạo các loại
máy công nghiệp và nông nghiệp có đường kính trục trong khoảng 10 ÷ 400  chúng
ta cần thiết kế máy công cụ hạng trung, thiết kế máy này dựa trên máy đã có T620
Đường kính nhỏ nhất: d
min
= 10 mm;
Đường kính lớn nhất: d
max
= 400 mm.
Để máy thiết kế ra đảm bảo được chất lượng, tính năng thì theo kinh nghiệm của
những người đi trước, căn cứ vào tài liệu thống kê sơ bộ
Thiết kế máy tiện có n
min
= 12,5 v/ph, với tốc độ này thì phù hợp cho thao tác của
công nhân khi gia công tiện ren
n
max
= 2000 v/ph, với tốc độ này khi tiện trơn chi tiết đảm bảo
được sức khoẻ của công nhân
Phạm vi điều chỉnh:
R
n
=
160
5,12
2000
=
,

2. Chuỗi số vòng quay của hộp tốc độ:
Chọn công bội và số cấp tốc độ:
Lª V¨n Huyªn _ CTM7-K45
11
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô
Thực tế gia công thì phôi có kích thước bất kỳ, vật liệu phôi rất khác nhau nên chế
độ cắt khác nhau mà cụ thể là cần tốc độ trục chính phải rất khác nhau, về lý thuyết
thì tốc độ trục chính là vô cấp là tốt nhất, nhưng phương án này là không khả thi vì rất
tốn kém do đó phải dùng phương án phân cấp
Ta nhận thấy, chuỗi vòng quay tuân theo quy luật cấp số nhân là tốt hơn cả vì khi đó
tổn thất công suất( tốc độ) tương đối sẽ là không đổi. Trong khoảng từ n
min
đến n
max
có
Z cấp tốc độ: n
1
= n
min
, n
2
, …, n
k
, n
k+1
, …, n
Z
= n
max
.

Trong chuỗi số vòng quay có tỉ số giữa hai số vòng quay bất kỳ kế tiếp n
k
và n
k+1
là
một số không đổi thì chuỗi đó phải tuân theo quy luật cấp số nhân có công bội là ϕ
Do yêu cầu của việc thiết kế máy (là máy tiện vạn năng), đồng thời để tổn thất tốc
độ cũng như tổn thất năng suất là không đổi và không vượt quá giới hạn, tra bảng 1.1
sách “Tính toán thiết kế máy cắt kim loại” ta chọn ϕ theo tiêu chuẩn là:
ϕ = 1,26 và tổn thất ∆V
max
< 20%
Do vậy số cấp tốc độ của máy tiện vạn năng cần thiết kế là:
Theo II-7 ta có:
Z =
1
26,1lg
5,12
2000
lg
1
lg
lg
+=+
ϕ
n
R
≈
23 cấp tốc độ.
3. Lưới kết cấu và đồ thị vòng quay của HTĐ:

3.1. Cách xác định các nhóm truyền và tỷ số truyền (TST):
Từ công thức:

Xi
n
n
)
4
1
(
max
min
=
; Trong đó X
i
là số nhóm truyền tối thiểu.
X
i
=
4lg
)
5,12
1450
lg(
4lg
)lg(
min
=
n
n

dco
= 3,4
Vì số nhóm truyền là nguyên nên chọn X
i
= 4.
3.2. Phương án không gian và phương án thứ tự:
Chọn phương án không gian:
Một phương án bố trí không gian, ta có nhiều phương án thứ tự thay đổi khác nhau.
Với số cấp tốc độ được tính dựa vào yêu cầu thực tế của sản phẩm cần gia công, dựa
theo máy hiện có T620 đã khảo sát ta có các phương án không gian khác nhau:
Z = 24 x 1= 12 x 2= 3 x 4 x 2= 6 x 2 x 2= 2 x 3 x 2 x 2 …
Dựa vào số nhóm truyền tối thiểu X
i
= 4, đồng thời để kích thước HTĐ nhỏ gọn nên
cần phải có TST chênh lệch nhóm đầu ít (dẫn đến chênh lệch bánh răng không quá
lớn).
Vì vậy, ta có thể loại trừ các phương án không gian trên và chọn phương án hợp lí
nhất là:
PAKG: 2 x 3 x 2 x 2
Dựa vào công thức: Z = p
1
.p
2
…p
j
Trong đó p
j
là TST trong một nhóm.
Ta có:
Z = 24 = 2 x 2 x 3 x 2 = 2 x 2 x 2 x 3 = 3 x 2 x 2 x 2 = 2 x 3 x 2 x 2

Mỗi thừa số p
j
là 1 hoặc 2 khối bánh răng di trượt truyền động giữa hai
Lª V¨n Huyªn _ CTM7-K45
12
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô
trục liên tục.
Tính tổng số bánh răng của HTĐ theo công thức:
S
z
= 2.(p
1
+ p
2
+ … + p
j
)
+ Phương án không gian 2 x 2 x 2 x 3 có:
S
z
= 2.(2 + 2 + 2 + 3) = 18
+ Phương án không gian 3 x 2 x 2 x 2 có:
S
z
= 2.(2 + 2 + 2 + 3) = 18
+ Phương án không gian 2 x 2 x 3 x 2 có:
S
z
= 2.(2 + 2 + 2 + 3) = 18
+ Phương án không gian 2 x 3 x 2 x 2 có:

S
z
= 2.(2 + 2 + 2 + 3) = 18
Tóm lại tổng số bánh răng của HTĐ cần thiết kế là: S
Z
= 18 bánh răng.
Tính tổng số trục của phương án không gian theo công thức:
S
tr
= X
i
+ 1 = 4 + 1 = 5
Trong đó X
i
là số nhóm truyền động
Số bánh răng chịu mô men xoắn ở trục cuối cùng:
PAKG: 2 x 2 x 3 x 2 ; 2 x 2 x 2 x 3 ; 3 x 2 x 2 x 2 ; 2 x 3 x 2 x 2
2 3 2 2
Chiều dài sơ bộ của HTĐ được tính theo công thức:
L =
∑ ∑
+ fb
Trong đó: b là chiều rộng bánh răng
f là khoảng hở giữa hai bánh răng.

Các cơ cấu đặc biệt dùng trong hộp:
Li hợp ma sát (LHMS), phanh …
Qua phân tích trên ta có bảng so sánh phương án bố trí không gian:
Yếu tố so sánh
Phương án

3x2x2x2 2x2x3x2 2x3x2x2 2x2x2x3
Tổng số bánh răng S
z
18 18 18 18
Tổng số trục S
tr
5 5 5 5
Chiều dài L 19.b + 18.f 19.b + 18.f 19.b + 18.f 19.b + 18.f
Số bánh răng M
max
2 2 2 3
Cơ cấu đặc biệt LHMS LHMS LHMS LHMS
Lª V¨n Huyªn _ CTM7-K45
13
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô
Kết luận:
Từ phương án của máy hiện có và bảng so sánh các phương án khảo sát trên ta thấy:
nên chọn phương án không gian 2x3x2x2 vì:
+ Theo lí thuyết thì TST phải đảm bảo giảm dần từ trục đầu tiên đến trục cuối (tức là
PAKG 3 x 2 x 2 x 2 là đúng nhất). Nhưng do yêu cầu về kết cấu dẫn đến phải bố trí
trên trục II (với tốc độ hợp lí nên là 800 v/p) 1 bộ li hợp ma sát nhiều đĩa và 1 bộ bánh
răng đảo chiều, vì vậy để tránh cho kết cấu cồng kềnh (trục II dài ra để chứa thêm
bánh răng) nên ta chọn phương án 2x3x2x2 là hợp lí. Do đó, cũng như máy mẫu, từ
trục II đến trục III ta phải tăng tốc vì: ta dùng bánh răng trên trục II làm vỏ li hợp ma
sát dẫn đến kích thước 2 bánh răng đó khá lớn, nếu tiếp tục giảm tốc sẽ dẫn đến kích
thước bộ truyền rất lớn, vì vậy ta phải tăng tốc ở đoạn này.
+ Số bánh răng phân bố trên các trục đều hơn PAKG 3x2x2x2 và 2x2x3x2.
+ Số bánh răng chịu mô men xoắn lớn nhất M
max
trên trục chính là ít nhất.

Do đó, để đảm bảo yêu cầu về kết cấu cũng như TST ta ưu tiên chọn
PAKG là 2x3x2x2.
Chọn phương án thứ tự:
Số PATT: q = m! m là số nhóm truyền.
Suy ra q = 4! = 24 phương án.
Để chọn PATT hợp lí nhất ta lập bảng để so sánh tìm phương án tối ưu nhất.
Bảng so sánh các PATT:
TT Nhóm 1 TT Nhóm 2 TT Nhóm 3 TT Nhóm 4
1 2 x 3 x 2 x 2
I II III IV
[1] [2] [6] [12]
7 2 x 3 x 2 x 2
II I III IV
[3] [1] [6] [12]
13 2 x 3 x 2 x 2
III I II IV
[6] [1] [3] [12]
19 2 x 3 x 2 x 2
IV I II III
[12] [1] [3] [6]
2 2 x 3 x 2 x 2
I III II IV
[1] [4] [2] [12]
8 2 x 3 x 2 x 2
II III I IV
[2] [4] [1] [12]
14 2 x 3 x 2 x 2
III II I IV
[6] [2] [1] [12]
20 2 x 3 x 2 x 2

IV II I III
[12] [2] [1] [6]
3 2 x 3 x 2 x 2
I IV II III
[1] [8] [2] [4]
9 2 x 3 x 2 x 2
II III IV I
[2] [4] [12] [1]
15 2 x 3 x 2 x 2
III IV I II
[4] [8] [1] [2]
21 2 x 3 x 2 x 2
IV III I II
[12] [4] [1] [2]
4 2 x 3 x 2 x 2
I II IV III
[1] [2] [12] [6]
10 2 x 3 x 2 x 2
II I IV III
[3] [1] [12] [6]
16 2 x 3 x 2 x 2
III I IV II
[6] [1] [12] [3]
22 2 x 3 x 2 x 2
IV I III II
[12] [1] [6] [3]
5 2 x 3 x 2 x 2
I III IV II
[1] [4] [12] [2]
11 2 x 3 x 2 x 2

II IV III I
[2] [8] [4] [1]
17 2 x 3 x 2 x 2
III II IV I
[6] [2] [12] [1]
23 2 x 3 x 2 x 2
IV II III I
[12] [2] [6] [1]
6 2 x 3 x 2 x 2
I IV III II
[1] [8] [4] [2]
12 2 x 3 x 2 x 2
II IV I III
[2] [8] [1] [4]
18 2 x 3 x 2 x 2
III IV II I
[4] [8] [2] [1]
24 2 x 3 x 2 x 2
IV III II I
[12] [4] [2] [1]
Nhận xét:
Lª V¨n Huyªn _ CTM7-K45
14
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô
Qua bảng trên ta thấy các phương án đều có ϕ
Xmax
> 8 do đó không thoả mãn điều
kiện ϕ
Xmax

≤
8. Vì vậy, để chọn phương án đạt yêu cầu ta phải tăng thêm trục trung
gian hoặc tách ra làm hai đường truyền.
Ta nhận thấy, máy hiện có đã sử dụng PATT rất chuẩn, do quy luật phân bố TST các
nhóm đầu có chênh lệch nhỏ (phân bố hình rẻ quạt) dẫn đến kích thước bộ truyền nhỏ,
phương án I II III IV là tốt hơn cả vì nó có lượng mở đều đặn và tăng từ từ, kết cấu
chặt chẽ, hộp tương đối gọn…
Khi đó ta có:
PAKG : 2 x 3 x 2 x 2
PATT : I II III IV
Lượng mở [x]: [1] [2] [6] [12]
Từ trên ta nhận thấy, lượng mở [x] = 12 là không hợp lí. Trong máy công cụ, ở hộp
tốc độ có hạn chế TST i phải đảm bảo theo:

2
4
1
≤≤ i

Với công bội ϕ = 1,26 TST i được biểu diễn trên đồ thị vòng quay như sau:
i =
1
4
i = 2
Nghĩa là: tia i
1
=
4
1
nghiêng trái tối đa là 6 ô và tia i

2
= 2 nghiêng phải tối đa là 3 ô.
Tức là, lượng mở tối đa X
max
= 9 ô.
Mặt khác, i =
12][
26,1
11
=
X
ϕ
<
4
1
không thoả mãn điều kiện đã phân tích trên.
Vì vậy để khắc phục, ta phải giảm bớt lượng mở từ [X] = 12 xuống [X] = 9. Giảm
như vậy thì với số tốc độ trên máy sẽ có 3 tốc độ trùng. Khi đó, số tốc độ của máy sẽ
là:
Z = (2x3x2x2 – 3) = 21 tốc độ, mà số tốc độ yêu cầu là 23 dẫn đến là sẽ thiếu 2 tốc
độ
Vì vậy, để khắc phục ta đã xử lí bằng cách:
Bù số tốc độ thiếu ấy vào một đường truyền khác mà theo máy mẫu ta đã khảo sát,
để vẫn giữ nguyên số cấp tốc độ của máy, ta bố trí thêm đường truyền tốc độ cao hay
còn gọi là đường truyền trực tiếp. Đường truyền này có số TST ít dẫn đến sẽ giảm
được tiếng ồn, giảm rung động, giảm ma sát, đồng thời lại tăng được hiệu suất… khi
máy làm việc.
Có thể bù 2 tốc độ bằng đường truyền phụ từ trục II, nhưng làm như vậy thì khó bố
trí tỷ số truyền giữa trục II và trục chính, đồng thời không tận dụng được nhiều tốc độ
cao

+ Mặt khác, theo máy mẫu ta sẽ giảm thêm 3 tốc độ của đường truyền gián tiếp sẽ có
lợi vì: máy sẽ giảm đi được số tốc độ có hiệu suất thấp dẫn đến kết cấu HTĐ sẽ nhỏ,
gọn hơn, đồng thời số tốc độ mất đi đó sẽ được bù vào đường truyền trực tiếp từ trục
IV sang trục VI.
Lª V¨n Huyªn _ CTM7-K45
15
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô
Như vậy đường truyền gián tiếp sẽ có lượng mở nhóm cuối là: [X] = 12 – 6 = 6.
Suy ra:
Số tốc độ danh nghĩa của đường truyền gián tiếp là: Z
1
= 2x3x2x2 – 6 = 18
Số tốc độ danh nghĩa của đường truyền trực tiếp là: Z
2
= 2x3x1 = 6
Dẫn đến tổng số tốc độ là: Z = Z
1
+ Z
2
= 18 + 6 = 24
Vì máy chỉ đòi hỏi 23 tốc độ, nên ta đã xử lí bằng cách: cho tốc độ thứ 18 (cao nhất)
của đường truyền gián tiếp trùng với tốc độ thứ 1 (thấp nhất) của đường truyền trực
tiếp, do đó máy chỉ còn 23 tốc độ. Nghĩa là trị số tốc độ thứ 18 (n
18
= 630 v/p), có thể
đi bằng 2 đường truyền (trực tiếp và gián tiếp). Tuy nhiên, khi sử dụng tốc độ này thì
ta nên sử dụng đường truyền trực tiếp (vì những ưu điểm đã nói trên).
Vì vậy phương án chuẩn của máy mới là:
Đối với đường truyền gián tiếp:
PAKG : 2 x 3 x 2 x 2

PATT : I II III IV
Lượng mở [x]: [1] [2] [6] [6]
Đối với đường truyền trực tiếp:
PAKG : 2 x 3 x 1
PATT : I II IV
Lượng mở [x]: [1] [2] [0]
3.3. Vẽ lưới kết cấu:
Từ hai đường truyền trên ta có sơ đồ lưới kết cấu như sau:
3.4. Vẽ đồ thị vòng quay:
Lª V¨n Huyªn _ CTM7-K45
16
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô
Nhược điểm của lưới kết cấu là không biểu diễn được TST cụ thể, các trị số vòng
quay cụ thể trên các trục, do đó không tính được truyền dẫn trong hộp, để khắc phục
nhược điểm này ta vẽ đồ thị vòng quay.
Qua khảo sát và nghiên cứu máy hiện có T620, ta nhận thấy dạng máy mà ta đang
thiết kế có kết cấu và các phương án được chọn gần như tương tự u. Do đó, để vẽ được
đồ thị vòng quay hợp lí, dựa vào máy mẫu và các loại máy hạng trung cung cỡ để khảo
sát.
Chọn số vòng quay động cơ điện: trên thực tế , đa số các máy vạn năng hạng trung
đều dùng động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ có n
đc
= 1450 v/p.
Như trên, để dễ dàng vẽ được đồ thị vòng quay nên chọn trước số vòng quay n
0
của
trục vào rồi sau đó ta mới xác định TST. Mặt khác, n
0
càng cao thì càng tốt, vì nếu n
0

cao thì số vòng quay của các trục ngang trung gian sẽ cao, mômen xoắn bé dẫn tới
kích thước của các bánh răng, các trục nhỏ gọn, tiết kiệm được nguyên vật liệu.
Thông qua việc khảo sát máy T620, trên trục đầu tiên có lắp bộ li hợp ma sát, để cho li
hợp ma sát làm việc trong điều kiện tốt nhất thì ta chọn tốc độ n
0
= 800v/p, vận tốc này
cũng là một vận tốc của trục cuối cùng.
Suy ra:
i
đ
=
η
.
0
c
n
n

=
985,0.1450
800
= 0,54.
Trong đó:
n
đc
: số vòng quay của động cơ.
i
đ
: tỉ số truyền từ trục động cơ đến trục đầu tiên (bộ truyền đai).
η = 0,985: hệ số trượt của dây đai.

Đối với mỗi nhóm tỉ số truyền ta chỉ cần chọn một tỉ số truyền tuỳ ý (độ dốc của tia
tuỳ ý) nhưng cần phải đảm bảo
4
1
≤ i ≤ 2. Các tỉ số khác dựa vào đặc tính của nhóm
truyền để xác định.
Nhóm truyền thứ nhất:
Truyền từ trục II sang trục III, có 2 tỉ số truyền (i
1
& i
2
), đặc tính nhóm là 2[1]. Cũng
như máy hiện có, do phải bố trí bộ đảo chiều LHMS, nên để kết cấu hợp lí, nhỏ gọn thì
ta cần phải tăng tốc độ ở đoạn này (như đã phân tích ở phần chọn PAKG).
Do đó, dựa vào máy mẫu ta chọn tỉ số truyền
i
1
= ϕ
1
= 1,26
1
Tức là tia i
1
nghiêng phải 1 khoảng lgϕ, từ đó ta có thể xác định được i
2
thông qua
quan hệ:
i
1
: i

2
= ϕ
1
: ϕ
2
⇒ i
2
= 1,26
2
= 1,5876 ⇒ tia i
2
nghiêng phải 2 khoảng lgϕ.
Tương tự như vây ta chọn tỉ số truyền cho các nhóm truyền khác.
Nhóm truyền thứ hai:
Truyền từ trục III sang trục IV, có 3 tỉ số truyền (i
3
, i
4
& i
5
), đặc tính của nhóm truyền
là 3[2], đoạn truyền giảm tốc nên i ≤ 1. Ta chọn i
5
= 1, nghĩa là tia i
5
thẳng đứng. Từ
đó xác định hai tỉ số truyền còn lại thông qua quan hệ:
i
5
: i

4
: i
3
= 1 : ϕ
-2
: ϕ
-4
⇒ i
4
= ϕ
-2
= 1,26
-2
= 0,63 ⇒ tia i
4
nghiêng trái 2 khoảng lgϕ.
⇒ i
3
= ϕ
-4
= 1,26
-4
= 0,40 ⇒ tia i
3
nghiêng trái 4 khoảng lgϕ.
Lª V¨n Huyªn _ CTM7-K45
17
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô
Nhóm truyền thứ ba (theo đường gián tiếp):
Truyền từ trục IV sang trục V, có 2 tỉ số truyền (i

6
& i
7
), đặc tính của nhóm truyền là
2[6], đoạn truyền giảm tốc nên i≤1. Ta chọn i
7
= 1. Từ đó ta có:
i
7
: i
6
= 1 : ϕ
-6
⇒ i
6
= ϕ
-6
= 1,26
-6
= 0,25 ⇒ tia i
6
nghiêng trái 6 khoảng lgϕ.
Nhóm truyền thứ tư (theo đường gián tiếp):
Truyền từ trục V sang trục VI, có 2 tỉ số truyền (i
8
& i
9
), đặc tính của nhóm truyền là
2[6], đoạn truyền giảm tốc nên i≤1. Ta chọn i
9

= 1. Từ đó ta có:
i
9
: i
8
= 1 : ϕ
-6
⇒ i
8
= ϕ
-6
= 1,26
-6
= 0,25 ⇒ tia i
8
nghiêng trái 6 khoảng lgϕ.
Nhóm truyền cuối trên đường truyền gián tiếp (tốc độ thấp):
Truyền từ trục VI sang trục VII, có một tỉ số truyền (i
10
). Tỉ số truyền của nhóm này
ta không thể chọn được nữa mà nó phụ thuộc vào vận tốc nhỏ nhất n
min
của dãy tốc độ
trục chính. Ta có quan hệ:
n
min
= n
0
.i
1

.i
3
.i
6
.i
8
.i
10
⇒ i
10
=
86310
min
iiiin
n
=
25,0.25,0.4,0.26,1.800
5,12
= 0,496 ≈ 1,26
-3
= ϕ
-3
⇒ tia i
10
nghiêng trái 3 khoảng lg
ϕ
.
Nhóm truyền cuối trên đường truyền trực tiếp (tốc độ cao):
Truyền từ trục IV sang trục VII, có 1 tỉ số truyền (i
11

). Tương tự như trên, tỉ số truyền
này phụ thuộc vào vận tốc lớn nhất n
max
của dãy tốc độ trục chính. Ta có quan hệ:
n
max
= n
0
.i
2
.i
5
.i
11
⇒ i
11
=
520
max
iin
n
=
1.5876,1.800
2000
= 1,575 ≈ 1,26
2
= ϕ
2
⇒ tia i
11

nghiêng phải 2 khoảng lg
ϕ
.
Qua phần chọn tỉ số truyền trên ta thấy tất cả các tỉ số truyền đều đạt yêu cầu là nằm
trong khoảng (
4
1
; 2). Từ đó ta có thể xác định được đồ thị vòng quay của hộp tốc độ:
Lª V¨n Huyªn _ CTM7-K45
18
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô

12,5

II

III

IV

V

VI

VII

n

0

i

1

i

2

i

3

i

4

i

5

i

6

i

7

i

8

i

9

i

10

i

11

I

i

®

n

®c

= 1450

4. Tính toán số răng của các nhóm truyền trong hộp tốc độ:
Vì đã qua khảo sát và nghiên cứu máy mẫu, nên ta chỉ tính toán số răng của 1 nhóm
truyền trong hộp, còn các nhóm truyền khác để thuận tiện và nhanh chóng ta tra bảng
tiêu chuẩn để chọn số răng. Chọn nhóm truyền thứ nhất để tính toán.

4.1. Số răng của nhóm truyền thứ nhất:
Theo công thức:
Z
x
=
xx
x
gf
f
+
.E.K Z
x
’ = ΣZ – Z
x

Trong đó:
K là BSCNN của mọi tổng f
x
+ g
x
ΣZ là tổng số răng trong cặp.
Từ đồ thị vòng quay ta có:
i
1
= ϕ
1
= 1,26
1
=
4

5
có f
1
+ g
1
= 5 + 4 = 9.
i
2
= ϕ
2
= 1,26
2
=
7
11
có f
1
+ g
1
= 11 + 7 = 18.
Suy ra BSCNN của tổng f
1
+ g
1
là K = 18
Ta nhận thấy E
min
nằm ở TST i
2
, vì i

2
giảm nhiều hơn so với i
1
. Do tia i
2
nghiêng phải
dẫn đến ta dùng công thức:
E
minbị
=
Kg
gfZ
x
xx
.
).(
min
+
=
Kg
gfZ
.
).(
2
22min
+
=
18.7
18.17

≈
2,43.
Lª V¨n Huyªn _ CTM7-K45
19
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô
Với Z
min
= 17.
Chọn E
min
= 3
⇒
ΣZ = E.K =3.18 = 54 răng.
Để tận dụng bánh răng làm vỏ ly hợp ma sát nên đường kính của bánh răng khoảng
100 mm, theo các máy đẫ có thì môdul bánh răng khoảng 2,5 nên bánh răng chủ động
chọn khoảng trên 50 răng đo đó tăng tổng số răng của cặp
Chọn E
min
= 5
⇒
ΣZ = E.K =5.18 = 90 răng.
Suy ra:
Z
1
=
11
1
gf
f
+

.E.K =
9
5
.5.18 = 50 răng.
Z
1
’ = ΣZ – Z
1
= 90 – 50 = 40 răng.
Z
2
=
22
2
gf
f
+
.E.K =
18
11
.5.18 = 55 răng.
Z
2
’ = ΣZ – Z
2
= 90 – 55 = 35 răng.
Theo đó ta kiểm tra lại TST:
i
1
=

≈
40
50
1,25
≈
ϕ
1
⇒ sai số ≈ 1%
i
2
=
≈
35
55
1,57
≈
ϕ
2
⇒ sai số ≈ 1,3%
TST không chênh lệch đáng kể so với kết cấu và máy mẫu đã khảo sát.
Từ đó ta tra bảng tiêu chuẩn, chọn số răng các nhóm truyền:
4.2. Số răng nhóm truyền thứ 2:
Sử dụng phương pháp tra bảng để xác định tổng số răng của cặp bánh răng ăn khớp
∑Z. Từ đó ta sử dụng công thức tính số răng cho từng cặp bánh răng với sai số ≤
±10(ϕ+1)%.
Z
x
+ Z
x
’

= ΣZ
Z
x
/ Z
x
’
= i
x
Giải ra công thức:
Z
x
= i
x
. ΣZ/(i
x
+1) Z
x
’

= ΣZ/( i
x
+ 1)
Trong trường hợp nhóm truyền II các tỉ số truyền đều ≤ 1 nên để có thể tra bảng thì ta
phải nghịch đảo các tỉ số truyền, tính ra số răng của bánh chủ động và bị động như
công thức rồi sau đó đảo lại. Như vậy ta có các tỉ số truyền của nhóm II lúc này là:
i
5
’ = i
5
= 1; i

4
’ = (i
4
)
-1
= 1,26
2
≈ 1,58; i
3
’ = (i
3
)
-1
= 1,26
4
≈ 2,51.
Đối chiếu 3 tỉ số truyền này để tra bảng ta chọn được cột có ∑Z=80 răng.
Từ đó ta có số răng của từng cặp bánh răng:
i
5
’ = 1 ⇒
40
40
4080
40
'
5
5
=
−

=
Z
Z
⇒ sai số 0% nằm trong giới hạn cho phép.
i
4
’=1,58 ⇒
49
31
3180
31
'
4
4
=
−
=
Z
Z
⇒ sai số 0,5% nằm trong giới hạn cho phép.
i
3
’

=1,58 ⇒
57
23
2380
23
'

3
3
=
−
=
Z
Z
⇒ sai số 0,8% nằm trong giới hạn cho phép.
4.3. Số răng của nhóm truyền 3:
Tương tự như nhóm truyền 2, nhóm truyền 3 có 2 tỉ số truyền, ta tra bảng để tính
tổng số răng trong nhóm với các tỉ số truyền sau:
Lª V¨n Huyªn _ CTM7-K45
20
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô
i
7
’ = i
7
= 1; i
6
’ = (i
6
)
-1
= 3,98.
Tra bảng ta được: ∑Z = 110. Ta có số răng của từng cặp bánh răng như sau:
i
7
’ = 1 ⇒
55

55
55110
55
'
7
7
=
−
=
Z
Z
⇒ sai số 0% nằm trong giới hạn cho phép.
i
6
’ = 3,98 ⇒
88
22
22110
22
'
6
6
=
−
=
Z
Z
⇒ sai số 0% nằm trong giới hạn cho phép.
4.4. Số răng của nhóm truyền 4:
Hoàn toàn tương tự như nhóm truyền 3, ta có:

i
9
’ = 1 ⇒
55
55
55110
55
'
9
9
=
−
=
Z
Z
⇒ sai số 0% nằm trong giới hạn cho phép.
i
8
’ = 3,98 ⇒
88
22
22110
22
'
8
8
=
−
=
Z

Z
⇒ sai số 0% nằm trong giới hạn cho phép.
4.5. Số răng của nhóm truyền gián tiếp:
Nhóm truyền này chỉ có một tỉ số truyền i
10
= ϕ
-3
= 1,26
-3
≈ 0,5. Tra bảng ta có tổng
số răng ∑Z = 81.
⇒
54
27
2781
27
'
10
10
=
−
=
Z
Z
⇒ sai số nằm trong giới hạn cho phép.
4.6. Số răng của nhóm truyền trực tiếp:
Tương tự như trên với i
11
= 1,26
2

ta có:
42
66

1
58,1
'
11
11
≈=
Z
Z
⇒ sai số 0,5% nằm trong giới hạn cho phép.
Bảng thống kê số răng bánh răng:
i
I
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
/
i
i
Z
Z
tính
40
50
35
55
57
23
49

31
40
40
88
22
55
55
88
22
55
55
54
27
42
66
/
i
i
Z
Z
máy T620
39
51
34
56
55
21
47
29
38

38
88
22
60
60
88
22
49
49
54
27
40
60
5. Sai số của các tốc độ trục chính:
Để tính được sai số của các tốc độ trục chính ta lập bảng so sánh, với sai số cho phép
là [∆n] = ±10(ϕ+1)% = 2,6%. Ta có bảng như sau:
n Phương trình xích n
tính
n
tiêu chuẩn
∆n%
Lª V¨n Huyªn _ CTM7-K45
21
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô
n
1
n
đc
.η
đ

.i
đ
.
54
27
.
88
22
.
88
22
.
57
23
.
40
50
12,607 12,5 0,85
n
2
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
54
27
.

88
22
.
88
22
.
57
23
.
35
55
15,85 16 0,95
n
3
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
54
27
.
88
22
.
88
22
.

49
31
.
40
50
19,77 20 1,17
n
4
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
54
27
.
88
22
.
88
22
.
49
31
.
35
55
24,85 25 0,61

n
5
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
54
27
.
88
22
.
88
22
.
40
40
.
40
50
31,24 31,5 0,82
n
6
n
đc
.η
đ

.i
đ
.
54
27
.
88
22
.
88
22
.
40
40
.
35
55
39,28 40 1,81
n
7
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
54
27
.

88
22
.
55
55
.
57
23
.
40
50
50,43 50 0,85
n
8
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
54
27
.
88
22
.
55
55
.

57
23
.
35
55
63,39 63 0,63
n
9
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
54
27
.
88
22
.
55
55
.
49
31
.
40
50
79,06 80 1,17

n
10
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
54
27
.
88
22
.
55
55
.
49
31
.
35
55
99,39 100 0,61
n
11
n
đc
.η
đ

.i
đ
.
54
27
.
88
22
.
55
55
.
40
40
.
40
50
124,97 125 0,02
n
12
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
54
27
.

88
22
.
55
55
.
40
40
.
35
55
157,11 160 1,81
n
13
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
54
27
.
55
55
.
55
55
.

57
23
.
40
50
201,71 200 0,85
n
14
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
54
27
.
55
55
.
55
55
.
57
23
.
35
55
253,6 250 1,43

n
15
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
54
27
.
55
55
.
55
55
.
49
31
.
40
50
316,3 315 0,4
n
16
n
đc
.η
đ

.i
đ
.
54
27
.
55
55
.
55
55
.
49
31
.
35
55
397,6 400 0,61
n
17
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
54
27
.

55
55
.
55
55
.
40
40
.
40
50
499,9 500 0,02
n
18
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
54
27
.
55
55
.
55
55
.

40
40
.
35
55
628,43 630 0,25
n
19
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
42
66
.
57
23
.
35
55
797 800 0,38
Lª V¨n Huyªn _ CTM7-K45
22
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô
n
20
n

đc
.η
đ
.i
đ
.
42
66
.
49
31
.
40
50
994 1000 0,6
n
21
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
42
66
.
49
31
.

35
55
1249,5 1250 0,04
n
22
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
42
66
.
40
40
.
40
50
1571 1600 1,8
n
23
n
đc
.η
đ
.i
đ
.

42
66
.
40
40
.
35
55
1975 2000 1,2

Trong đó:
n
đc
là vận tốc quay của động cơ, n
đc
= 1450
v
/
p
.
η là hiệu suất của bộ truyền đai, η = 0,985.
i
đ
là tỉ số truyền của bộ truyền đai, i
đ
= 0,56.
Từ bảng tính sai số trục chính ta thấy tất cả các sai số đều thoả mãn đIều kiện
B. Thiết kế hộp chạy dao:
Máy ta đang cần thiết kế là máy tiện ren vít vạn năng hạng trung cỡ máy T620, hộp
chạy dao có 2 công dụng là tiện trơn và tiện ren, tuy nhiên ta chỉ quan tâm đến khâu

tiện ren là chủ yếu. Sau khi thiết kế xong ta có thể kiểm tra lại các bước tiện trơn, có
thể bị trùng nhau, sát nhau hoặc cách quãng. Vấn đề đó không quá quan trọng vì thực
tế các bước tiện trơn là khá sát nhau và các đoạn cách quãng không gây ra nhiều tổn
thất năng suất gia công.
Có hai 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 là dùng cơ cấu Noocton tương tự như ở máy T620.
I. Yêu cầu của hộp chạy dao:
Máy yêu cầu cần phải tiện được các ren quy chuẩn như sau:
Ren quốc tế: t
p
= 1; 1,25; 1,5; 1,75; 2; 2,25; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5; 5,5; 6; 7; 8; 9; 10;
11; 12 (mm).
Ren Anh: được tính bằng số bước ren trên 1 inch theo công thức n=25,4/t
p
; với t
p
là b-
ước ren được cắt (mm); ta có n= 24; 20; 19; 18; 16; 14; 12; 11; 10; 9; 8; 7; 6; 5; 4
1
/
2
; 4;
3
1
/
2
; 3
1
/

4
; 3; 2.
Ren module: tính theo công thức m=t
p
/π; với t
p
là bước ren được cắt (mm); ta có m=
0,5; 1; 1,25; 1,5; 1,75; 2; 2,25; 2,5; 3.
Ren pitch: tính theo công thức D
p
=25,4π/t
p
; D
p
= 96; 88; 80; 72; 64; 56; 48; 44; 40;
36; 32; 28; 24; 22; 20; 18; 16; 14; 12; 11; 10; 9; 8; 7.
Để thiết kế hộp chạy dao ta cần phải thông qua các bước thiết kế sau:
- Sắp xếp bước ren cắt để tạo thành nhóm cơ sở và nhóm gấp bội.
- Thiết kế nhóm cơ sở.
- Thiết kế nhóm gấp bội.
- Kiểm tra lại độ chính xác các bước ren.
- Tính sức bền (động lực học) các chi tiết trong hộp chạy dao.
Lª V¨n Huyªn _ CTM7-K45
23
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô
II. Sắp xếp các bước ren:
Các ren tiêu chuẩn được sắp xếp dưới dạng một cấp số cộng có công bội không đều
nhau chưa có quy tắc thiết kế, tuy nhiên ta nhận thấy rằng các bước ren được chia
thành các nhóm có trị số gấp đôi nhau, do đó ta cần sắp xếp các bước ren thành những
nhóm cơ sở và nhóm khuếch đại với các tỉ số truyền của nhóm khuếch đại họp thành

cấp số nhân với công bội ϕ=2. Việc sắp xếp có các yêu cầu sau:
- Số hàng ngang là ít nhất để cho số bánh răng của nhóm cơ sở Noocton là ít
nhất, bởi nếu số bánh răng của nhóm Noocton này càng nhiều thì khoảng cách
giữa hai gối tựa càng xa, độ cứng vững càng kém.
- Không để các bước ren trùng hoặc sót.
- Khi sắp xếp ta sắp thành 4 bảng ren, cả 4 bảng đều do một cơ cấu Norton tạo
ra, do đó để tránh cho quá trình tính toán quá phức tạp thì các con số xếp trong
một cột dọc giữa các bảng ren cần đợc thống nhất hoá về mặt sắp xếp.
- Với ren Anh, nếu số vòng ren trong 1 inch càng lớn thì bước ren càng nhỏ nên
ta phải xếp loại ren có n nhỏ về phía phải của bảng xếp ren, n nhỏ cần xếp lên
trên.
Phương trình cơ bản của xích cắt ren:
1vTC x i
đ/c
x i
x
x t
v
= t
r

Ta thấy rằng để cắt hết được các bước ren như yêu cầu thì với mỗi bước ren thì ta cần
phải có một tỉ số truyền, như vậy thì ta cần một số lượng bánh răng rất lớn là 8×12 =
112, ngoài ra để cắt các bước ren gấp bội thì cần phải có các tỉ số truyền khác gấp bội
lên (×2; ×4 ), do đó số bánh răng cần thiết sẽ là 112×2; 112×4 điều đó nằm ngoài
khả năng của máy. Để khắc phục chuyện này thì qua khảo sát máy mẫu ta đã thấy
rằng, để có được có các tỉ số truyền khác nhau để cắt các bước ren khác nhau thì ta
chia đường truyền thành các các nhóm khác nhau, trong đó thì có nhóm cơ sở là nhóm
tạo ra một tỉ số truyền cơ sở để cắt các bước ren cơ sở, rồi từ đó ta mới cho qua một tỉ
số gấp bội để thay đổi tỉ số truyền để cắt các bước ren còn lại,

1vTC x i
đ/c
x i
cs
x i
gb
x t
v
= t
r

Ren có 2 hệ Anh và Mét, hai hệ này có hệ số chênh lệch về bước, hiệu chính bằng tỷ
số truyền i
cđ

Trong 2 hệ ren lại có 2 loại ren là kẹp chặt và truyền động, khác nhau một hệ số pi,
do đó hiệu chính bằng i
tt
1vTC x i
đ/c
x i
cs
x i
cđ
x i
tt
x i
gb
x t
v

= t
r

Ngoài ra, ta còn bố trí một tỉ số truyền khuếch đại để có thể cắt được các bước ren
khuyếch đại, theo máy T620 nhóm này tận dụng hộp tốc độ.
1vTC x i
kđ
x i
đ/c
x i
cs
x i
cđ
x i
tt
x i
gb
x t
v
= t
r

Từ các yêu cầu đó ta có được một bảng sắp xếp các bước ren như sau:
Ren quốc tế
t
p
=mm
Ren module
m=t
p

/π
- 1,75 3,5 7 - - - 1,75
1 2 4 8 - 0,5 1 2
- 2,25 4,5 9 - - - 2,25
1,25 2,5 5 10 - - 1,25 2,5
Lª V¨n Huyªn _ CTM7-K45
24
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô
- - 5,5 11 - - - -
1,5 3 6 12 - - 1,5 3
Ren Anh
n=25,4/t
p
Ren pitch
D
p
=25,4π/t
p
13 - 3
1
/
4
- - - - -
14 7 3
1
/
2
- 56 28 14 7
16 8 4 2 64 32 16 8
18 9 4

1
/
2
- 72 36 18 9
19 9,5 - - 80 40 20 10
20 10 5 - 88 44 22 11
22 11 - - 96 48 24 12
24 12 6 3 - - - -
III. Thiết kế nhóm cơ sở:
Nhóm cơ sở Noocton là một nhóm bánh răng hình tháp, tương tự như khi ta khảo sát
máy T620, cơ cấu Noocton ăn khớp với một bánh răng, để cắt các bước ren khác nhau
thì ta thay đổi ăn khớp giữa bánh răng đó với các bánh răng khác nhau trên cơ cấu
Noocton. Nếu gọi số răng của các bánh răng trên cơ cấu Noocton lần lượt là Z
1
, Z
2
,
Z
3
thì các bánh răng này là để cắt ra các ren thuộc nhóm cơ sở, các trị số Z
i
này cần
là số nguyên và có tỉ lệ đúng như tỉ lệ của các bước ren trong một cột trên bảng sắp
xếp các bước ren ở trên. Mặt khác thì số răng Z
i
không được quá lớn vì nó sẽ làm tăng
kích thước của nhóm truyền nên cần hạn chế trong khoảng 25 ≤ Z
i
≤ 60.
Từ đó ta có:

Để cắt ren quốc tế:
Z
1
: Z
2
: Z
3
: Z
4
: Z
5
: Z
6
= 3,5 : 4 : 4,5 : 5 : 5,5 : 6
Hoặc = 7 : 8 : 9 : 10 : 11 : 12
Ta có tỉ lệ theo số răng:
Z
1
: Z
2
: Z
3
: Z
4
: Z
5
: Z
6
= 28 : 32 : 36 : 40 : 44 : 48
Hoặc = 35 : 40 : 45 : 50 : 55 : 60

Để cắt ren Anh:
Z
1
: Z
2
: Z
3
: Z
4
: Z
5
: Z
6
: Z
7
: Z
8
= 13 : 14 : 16 : 18 : 19 : 20 : 22 : 24
Hoặc = 6,5 : 7 : 8 : 9 : 9,5 : 10 : 11 : 12
Ta có tỉ lệ theo số răng:
Z
1
: Z
2
: Z
3
: Z
4
: Z
5

: Z
6
: Z
7
: Z
8
= 26 : 28 : 32 : 36 : 38 : 40 : 44 : 48
Để cắt ren module:
Z
1
: Z
2
: Z
3
: Z
4
: Z
5
= 1,75 : 2 : 2,25 : 2,5 : 3
Ta có tỉ lệ theo số răng:
Z
1
: Z
2
: Z
3
: Z
4
: Z
5

= 28 : 32 : 36 : 40 : 48
Hoặc = 35 : 40 : 45 : 50 : 60
Để cắt ren pitch:
Z
1
: Z
2
: Z
3
: Z
4
: Z
5
: Z
6
= 56 : 64 : 72 : 80 : 88 : 96
Ta có tỉ lệ theo số răng:
Z
1
: Z
2
: Z
3
: Z
4
: Z
5
: Z
6
= 28 : 32 : 36 : 40 : 44 : 48

Hoặc = 35 : 40 : 45 : 50 : 55 : 60
Lª V¨n Huyªn _ CTM7-K45
25