đồ án thiết kế máy : tính toán thiết kế máy tiện vạn năng hạng trung dựa trên máy chuẩn T620

§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô Sinh viªn:
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 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
Từ các tài liệu nghiên cứu và yêu cầu thiết kế của bài ra, ta nhận thấy máy tiện ren vít
vạn năng T620 có tư liệu tương đối tốt, ổn định được thị trường chấp nhận. Do đó, ta đi
sâu khảo sát máy T620 nhằm tìm hiểu các xử lí kỹ thuật của nhà sản xuất để giúp ích 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
−
= 1,26
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:
i
1
=
≈
39
51
1,30 = ϕ
X1

⇒
x
1
≈
1,13
Líp ChÕ T¹o M¸y
1
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô Sinh viªn:

⇒
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
=
=
45
45
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
=
=
45
45
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 VI – VII:
i

11
=
≈
43
65
1,51 = ϕ
X11

⇒
x
11
≈
1,78
⇒
Tia i
11
lệch sang phải 1 khoảng là: 1,78.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.
+ Hiệu suất của bộ truyền đai: η = 0,985

⇒
Trị số vòng quay của trục đầu tiên của hộp tốc độ trên trục II:
Líp ChÕ T¹o M¸y
2
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô Sinh viªn:
n
0
= n
đc
x i
đ
x η = 1450 x
260
145
x 0,985
≈
800 v/p.
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 VI.
Lượng di động tính toán ở hai đầu xích là:

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

×
34
56
×
→
trực tiếp
43
65
Líp ChÕ T¹o M¸y

3
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô Sinh viªn:
39
51
47
29
55
21
38
38
→
gián tiếp
88
22
45
45
×
88
22
45
45
×
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.

Qua đồ thị vòng quay và công thức kết cấu nên phương án không gian (PAKG) lí tưởng
của máy là:
2 x 3 x 2 x 2 + 2 x 3 x 1
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…). 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.
Do đó, li hợp ma sát được lắp trên trục vào (II), để tránh kết cấu và kích thước lớn (trục
II lắp thêm bánh răng), thay vào đó ta chuyển sang trục III mà TST và số cấp tốc độ vẫn
đảm bảo.
Sở dĩ LHMS được đặt trên trục II mà không đặt trên các trục khác là vì:
Trục II có tốc độ không đổi (n
0
= 800 v/p) là trục vào nên có mômen xoắn nhỏ, do đó,
LHMS đặt trên trục này chỉ có 1 tốc độ, mômen xoắn nhỏ nhất, kích thước li hợp là nhỏ
nhất.
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
Líp ChÕ T¹o M¸y
4
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô Sinh viªn:
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.
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.
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
Líp ChÕ T¹o M¸y
5
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô Sinh viªn:
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] [12]

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:
I
II
III
IV
V
2[1]
3[2]
2[6]
2[6]
2[1]
3[2]
1[0]
Đường truyền gián tiếp Đường truyền trực tiếp
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)
Líp ChÕ T¹o M¸y
6
Đồ án thiết kế máy công cụ Sinh viên:
Trong ú: t
v
bc vớt me.
t
p
bc ren cn ct trờn phụi.
i
bự
TST c nh bự vo xớch tryn ng.
i
cs
TST ca khõu iu chnh to thnh nhúm c s.
i
gb
TST nhúm gp bi.
2. Xớch chy dao:
mỏy tin ren vớt vn nng ngoi xớch tc ca trc chớnh thỡ xớch chy dao cng
úng vai trũ rt quan trng. Chc nng ca nú l dựng ct ren, tin trn.
Th gii quy chun v 2 h ren (trong ú, mi h cú 2 loi ren):
+ Ren Quc t (t
r

).
Ren mụun (m).
+ Ren Anh (n).
Ren Pitch (D
p
).
Vỡ vy, mỏy tin ren vớt vn nng T620 cng ỏp ng c 4 loi ren ú vi khong 112
bc ren tiờu chun v 112 bc ren khuch i ph kớn ton b cỏc loi ren thuc
TCVN, tha món y cỏc nhu cu trong c khớ ch to v sa cha.
Lc cu trỳc ng hc hp chy dao:
i
đcơ
i
tthế
i
gbội
i
csở
L ợc đồ cấu trúc động
học hộp chạy dao

T cu trỳc ng hc xớch chy dao trờn ta cú phng trỡnh tng quỏt ct ren nh sau:
1 vũng trc chớnh x i
x
x t
v
= t
r
(1)
Ta thy rng ct ht c cỏc bc ren nh yờu cu thỡ vi mi bc ren thỡ ta cn

phi cú mt t s truyn, nh vy thỡ ta cn mt s lng bỏnh rng rt ln l 8ì12 = 112,
ngoi ra ct cỏc bc ren gp bi thỡ cn phi cú cỏc t s truyn khỏc gp bi lờn (ì2;
ì4 ), do ú s bỏnh rng cn thit s l 112ì2; 112ì4 iu ú nm ngoi kh nng ca
mỏy. khc phc chuyn ny thỡ qua kho sỏt mỏy mu ta ó thy rng, cú c cú
cỏc t s truyn khỏc nhau ct cỏc bc ren khỏc nhau thỡ ta chia ng truyn thnh
cỏc cỏc nhúm khỏc nhau, trong ú thỡ cú nhúm c s l nhúm to ra mt t s truyn c
s ct cỏc bc ren c s, ri t ú ta mi cho qua mt t s gp bi thay i t s
truyn ct cỏc bc ren cũn li, ngoi ra ta cũn b trớ mt t s truyn khuch i cú
th ct c cỏc bc ren khuych i.
T cỏc yờu cu ú ta cú c mt bng sp xp cỏc bc ren nh sau:
Lớp Chế Tạo Máy
7
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô Sinh viªn:
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 800v/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.
Líp ChÕ T¹o M¸y
8
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô Sinh viªn:
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 sản phẩm gia công, máy phải tiện được:
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, ta sẽ có các chi tiết thử như sau:
Chi tiết: d
min
= φ10 x 200 thép C45 (HB = 207), dao tiện thường thép gió P9, chế độ cắt
V
max
= 62,8 m/p; S = 4,16 mm/v; t = 2 mm;
Chi tiết: d
Max
= φ400 x 500 thép 20X (HB = ), dao tiện thép hợp kim T15K6, chế độ cắt
V
min
= 15,7 m/p; S = 0,07 mm/v; t = 2 mm;
Do đó, số vòng quay giới hạn của máy sẽ là:
n
max
=
10.14,3
8,62.1000
.
.1000
min
max
=
d
V

π
= 2000 v/p.
n
min
=
400.14,3
7,15.1000
.
.1000
max
min
=
d
V
π
= 12,5 v/p.
2. Chuỗi số vòng quay của hộp tốc độ:
Chọn công bội và số cấp tốc độ:
Líp ChÕ T¹o M¸y
9
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô Sinh viªn:
Ta nhận thấy, chuỗi vòng quay tuân theo quy luật cấp số nhân. 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
c
= 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 mẫu 1K62 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
trục liên tục.
Tính tổng số bánh răng của HTĐ theo công thức:
Líp ChÕ T¹o M¸y
10
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô Sinh viªn:
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
Kết luận:
Từ phương án của máy mẫu 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.
Líp ChÕ T¹o M¸y
11
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô Sinh viªn:
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:
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 mẫu 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:
Líp ChÕ T¹o M¸y
12
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô Sinh viªn:
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 3 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.
+ 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.
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] [12]
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:
3.3. Vẽ lưới kết cấu:
Líp ChÕ T¹o M¸y
13
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô Sinh viªn:
Từ hai đường truyền trên ta có sơ đồ lưới kết cấu như sau:
I
II
III
IV
V
2[1]
3[2]
2[6]
2[6]
2[1]
3[2]
1[0]
3.4. Vẽ đồ thị vòng quay:
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 mẫu 1K62, ta nhận thấy dạng máy mà ta đang thiết kế
có kết cấu và các phương án được chọn gần như tương tự máy mẫu. 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.
Líp ChÕ T¹o M¸y
14
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô Sinh viªn:
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 I sang trục II, có 2 tỉ số truyền (i
1

& i
2
), đặc tính nhóm là 2[1]. Cũng như
máy mẫu, 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 II sang trục III, 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.
Nhóm truyền thứ ba (theo đường gián tiếp):
Truyền từ trục III sang trục IV, 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 IV sang trục V, 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 V sang trục VI, 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 III sang trục VI, 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
Líp ChÕ T¹o M¸y
15
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô Sinh viªn:
⇒ 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:
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

0
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:
Líp ChÕ T¹o M¸y
16
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô Sinh viªn:
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.
Với Z
min
= 17.
Chọn E
min
= 3
⇒
ΣZ = E.K =3.18 = 54 răng.
Suy ra:
Z
1
=
11
1

gf
f
+
.E.K =
9
5
.3.18 = 30 răng.
Z
1
’ = ΣZ – Z
1
= 54 – 30 = 24 răng.
Z
2
=
22
2
gf
f
+
.E.K =
18
11
.3.18 = 33 răng.
Z
2
’ = ΣZ – Z
2
= 54 – 33 = 21 răng.
Theo đó ta kiểm tra lại TST:

i
1
=
≈
24
30
1,25
≈
ϕ
1
⇒ sai số ≈ 1%
i
2
=
≈
21
33
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)%.
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=101 răng.
Từ đó ta có số răng của từng cặp bánh răng:
i
5
’ = 1 ⇒
50
51
51101
51

'
5
5
=
−
=
Z
Z
⇒ sai số 2% nằm trong giới hạn cho phép.
i
4
’=1,58 ⇒
62
39
39101
39
'
4
4
=
−
=
Z
Z
⇒ sai số 0,6% nằm trong giới hạn cho phép.
i
3
’

=1,58 ⇒

72
29
29101
29
'
3
3
=
−
=
Z
Z
⇒ sai số 1,08% nằm trong giới hạn cho phép.
4.3. Số răng của nhóm truyền 3:
Líp ChÕ T¹o M¸y
17
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô Sinh viªn:
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:
i
7
’ = i
7
= 1; i
6
’ = (i
6
)
-1
= 3,98.

Tra bảng ta được: ∑Z = 101. Ta có số răng của từng cặp bánh răng như sau:
i
7
’ = 1 ⇒
50
51
51101
51
'
7
7
=
−
=
Z
Z
⇒ sai số 2% nằm trong giới hạn cho phép.
i
6
’ = 3,98 ⇒
81
20
20101
20
'
6
6
=
−
=

Z
Z
⇒ sai số 1,76% 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 ⇒
50
51
51101
51
'
9
9
=
−
=
Z
Z
⇒ sai số 2% nằm trong giới hạn cho phép.
i
8
’ = 3,98 ⇒
81
20
20101
20
'
8

8
=
−
=
Z
Z
⇒ sai số 1,76% 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 = 63.
⇒
42
21
2163
21
'
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:
24
38
24
2462
'
11
11
=
−
=
Z
Z
⇒ sai số 0,2% nằm trong giới hạn cho phép.
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%
n
1
n

đc
.η
đ
.i
đ
.
60
30
80
20
80
20
57
23
40
50

12,607 12,5 0,85
n
2
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
60
30
80

20
80
20
57
23
35
55

16,33 16 2,09
n
3
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
60
30
80
20
80
20
49
31
40
50

19,77 20 1,17

n
4
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
60
30
80
20
80
20
49
31
35
55

24,85 25 0,61
n
5
n
đc
.η
đ
.i
đ
.

60
30
80
20
80
20
40
40
40
50

31,24 31,5 0,82
n
6
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
60
30
80
20
80
20
40
40
35

55

39,28 40 1,81
Líp ChÕ T¹o M¸y
18
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô Sinh viªn:
n
7
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
60
30
80
20
80
20
57
23
40
50

50,43 50 0,85
n
8
n

đc
.η
đ
.i
đ
.
60
30
80
20
80
20
57
23
35
55

63,39 63 0,63
n
9
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
60
30
80

20
80
20
49
31
40
50

79,06 80 1,17
n
10
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
60
30
80
20
50
50
49
31
35
55

99,39 100 0,61

n
11
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
60
30
80
20
50
50
40
40
40
50

124,97 125 0,02
n
12
n
đc
.η
đ
.i
đ
.

60
30
80
20
50
50
40
40
35
55

157,11 160 1,81
n
13
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
60
30
50
50
50
50
57
23
40

50

201,71 200 0,85
n
14
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
60
30
50
50
50
50
57
23
35
55

253,6 250 1,43
n
15
n
đc
.η
đ

.i
đ
.
60
30
50
50
50
50
49
31
40
50

316,3 315 0,4
n
16
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
60
30
50
50
50
50

49
31
35
55

397,6 400 0,61
n
17
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
60
30
50
50
50
50
40
40
40
50

499,9 500 0,02
n
18
n

đc
.η
đ
.i
đ
.
60
30
80
20
50
50
40
40
35
55

628,4 630 0,25
n
19
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
35
55
57

23
35
55

803 800 0,37
n
20
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
35
55
49
31
40
50

1002 1000 0,15
n
21
n
đc
.η
đ
.i
đ

.
35
55
49
31
35
55

1259 1250 0,72
n
22
n
đc
.η
đ
.i
đ
.
35
55
40
40
40
50

1583 1600 1,06
n
23
n
đc

.η
đ
.i
đ
.
35
55
40
40
35
55

1990 2000 0,5

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.

Líp ChÕ T¹o M¸y
19
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô Sinh viªn:
Từ đó ta có đồ thị sai số:
6. Sơ đồ động máy mới:
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
Líp ChÕ T¹o M¸y
20
n
1
2,6
-2,6
∆n
1
 
  
  
  
s¬ ®å ®éng m¸y tiÖn v¹n n¨ng h¹ng trung
(m¸y míi thiÕt kÕ)
  
  
  
 
  
  
 
  

  
 
  
  
  
  
 
  
 
  
 
  


 
 
  
  
  

  

  
  
 
  
  
  
  
  

 

  
  
  
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô Sinh viªn:
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 b-
ước 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 Norton và hộp chạy dao
dùng bánh răng di trợt. Để thuận tiện cho quá trình thiết kế ta sẽ chọn kiểu hộp chạy dao
là dùng cơ cấu Norton 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 bước
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.
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, 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 Norton là ít nhất,
bởi nếu số bánh răng của nhóm Norton 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.
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
Líp ChÕ T¹o M¸y
21
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô Sinh viªn:
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:
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 - - - -
III. Thiết kế nhóm cơ sở:
Nhóm cơ sở Norton là một nhóm bánh răng hình tháp, tương tự như khi ta khảo sát máy
T620, cơ cấu Norton 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 Norton. Nếu
gọi số răng của các bánh răng trên cơ cấu Norton lần lợt 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
Líp ChÕ T¹o M¸y
22
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô Sinh viªn:
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
Xét cho cả 4 trường hợp cắt 4 loại ren khác nhau thì ta thấy rằng để cắt đủ số bước ren
cơ sở của cả 4 nhóm thì cơ cấu Norton cần có 8 bánh răng có số răng như sau:
Z
1
: Z
2
: Z
3
: Z
4
: Z
5
: Z
6
: Z
7
: Z
8
= 26 : 28 : 32 : 36 : 38 : 40 : 44 : 48
Ta lấy luôn số răng đó cho cơ cấu Norton. Tuy nhiên khi khảo sát máy T620 thì ta thấy
rằng cơ cấu Norton chỉ có 7 bánh răng, lý do là để cắt ren Anh có n=19
ren
/
inch
thì cần đến

bánh răng 38, trong khi đó 3 loại ren còn lại thì không cần đến bánh răng này, nên thấy
không thật cần thiết ta sẽ loại bỏ bánh răng Z
4
=38, như vậy nhóm Norton của ta chỉ còn
lại 7 bánh răng là:
Z
1
: Z
2
: Z
3
: Z
5
: Z
6
: Z
7
: Z
8
= 26 : 28 : 32 : 36 : 40 : 44 : 48
IV. Thiết kế nhóm gấp bội:
Nhóm gấp bội cần tạo ra 4 tỉ số truyền theo quy luật cấp nhân có công bội ϕ=2, cụ thể
trị số bằng bao nhiêu thì còn phụ thuộc vào cột bước ren nào được chọn làm cột bước ren
cơ sở. Ta chọn nhóm thứ 4 làm nhóm cơ sở, như vậy thì nhóm gấp bội cần phải tạo ra 4 tỉ
số truyền là
1
/
1
:
1

/
2

:
1
/
4

:
1
/
8
.
Tương tự như máy T620, ở đây ta thiết kế nhóm gấp bội dùng bộ bánh răng di trượt, bao
gồm 8 bánh răng nằm trên 3 trục theo phương án không gian 2×2 và phương án thứ tự là
I-II, từ đó ta xác định được lưới kết cấu. Mặt khác, do yêu cầu cần nâng cao tính công
nghệ (thuận lợi cho việc gia công) hộp chạy dao, tâm các trục của nhóm gấp bội nên lấy
trùng với tâm trục của nhóm cơ sở (cơ cấu Norton) nên khi chọn số răng và module cho
nhóm gấp bội ta lấy sao cho đảm bảo khoảng cách tâm A (phụ thuộc vào m và Z) phù
hợp với nhóm cơ sở.
- Nhóm 1: có đặc tính là 1 (ϕ
1
=2), để cho kết cấu bánh răng tương đối đồng đều thì
ta chọn tỉ số truyền của nhóm giảm xuống một chút (tương tự như máy T620),
mặc dù sau đó ta lại phải tăng tốc để có đợc tỉ số truyền i=1. Ta chọn i
1
=4/5 ⇒
i
2
=2/5 vì i

1
:i
2
=1:ϕ
-1
.
- Nhóm 2: đặc tính của nhóm truyền là 2, tỉ số truyền không thể tự chọn được nữa
mà ta phải lấy i
3
=5/4. Từ đó ta có i
4
=5/16.
Líp ChÕ T¹o M¸y
23
i
2
i
1
i
3
i
4
II
III
I
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô Sinh viªn:
Ta có lới kết cấu và đồ thị vòng quay như sau:
Tương tự như phần thiết kế hộp tốc độ, đến đây ta tính số răng của các bánh răng của
từng nhóm theo phương pháp tra bảng ta đợc:
i

1
=
35
28
2863
28
5
4
=
−
=
; i
2
=
45
18
1863
18
5
2
=
−
=
;
i
3
=
28
35
28

2863
4
5
=
−
=
; i
4
=
48
15
1563
15
16
5
=
−
=
;
V. Tính các tỉ số truyền còn lại i
bù
:
Ta có phương trình cân bằng xích chạy dao tiện ren:
1
vòng trục chính
.i
bù
.i
cơ sở
.i

gấp bội
.t
v
=t
p
Trong đó:
i
cơ sở
(i
cs
) là tỉ số truyền của nhóm Norton.
i
gấp bội
(i
gb
) là tỉ số truyền của nhóm gấp bội.
t
v
=12mm là bước của vít me chạy dao.
t
p
là bước ren đợc cắt.
i
bù
là tỉ số truyền còn lại bù vào xích động, i
bù
=i
thay thế
.i
cố định

.
i
thay thế
(i
tt
) là tỉ số truyền bộ bánh răng thay thế.
i
cố định
(i
cđ
) là tỉ số truyền của một số bộ bánh răng cố định còn lại trên xích truyền.
Để tính i
bù
ta chọn cắt một bước ren nào đó. Ví dụ ta chọn cắt ren quốc tế có bước ren
t
p
=10mm. Qua bảng xếp ren ta có tỉ số truyền của nhóm gấp bội là i
gb
=1. Dựa vào máy
T620 ta đã khảo sát ở trên ta chọn t
v
=12mm, Z
0
=36, nhưng để đến nhóm khuếch đại thì
còn cần đến một tỉ số truyền là i=
25
/
28
, ta có tỉ số truyền của nhóm cơ sở là i
cs

=
28
25
.
36
40
28
25
.
0
4
=
Z
Z
(Norton chủ động). Ta có:
i
bù
=
25
21
1.
28
25
.
36
40
.12
10
i.i.t
t

gbcsv
p
==
Dựa vào máy T620 ta chọn i
cđ
=
42
42
.
⇒ i
tt
=
50
42
42
42
.
25
21
i
i
§C
bï
==
Thông thường bộ bánh răng thay thế này dùng chung cho cả trường hợp cắt ren Anh.
Nhưng khi cắt ren Anh, xích cắt ren đi theo đường khác (bộ bánh răng Norton bị động).
Để tính i
cđ
ta cần tính thử cắt ren Anh có n=10
ren

/
inch
khi đó ta có các giá trị:
t
p
=25,4/n=25,4/10;
i
cs
=
25
28
.
40
36
25
28
.
6
0
=
Z
Z
; i
gb
=
4
1
⇒ i
cố định Anh
=

42
42
50
42
.
4
1
.
25
28
.
40
36
.12
10
4,25
.i.i.it
t
ttgbcsv
p
≈=
Líp ChÕ T¹o M¸y
24
§å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng cô Sinh viªn:
Tỉ số truyền i
cđ
này cũng được dùng cho tiện ren Pitch vì ren Anh và ren Pitch đều đi
theo con đường Norton bị động nhưng lại với hai bộ bánh răng thay thế khác nhau. Để
tìm bánh răng thay thế cắt ren Pitch ta tính cắt thử ren Pitch có D
p

=10 ⇒ t
p
=
10
4,25
D
4,25
p
π
=
π
; i
gb
=1; i
cđ
=
42
42
⇒ i
thay thế Pitch
=
97
67
42
42
.1.
25
28
.
40

36
.12
10
4,25
i.i.i.t
t
§Cgbcsv
p
≈
π
=
Tóm lại, dựa vào máy T620 ta có các tỉ số truyền thay thế là:
- Để cắt ren quốc tế và ren Anh: i
tt
=
50
95
.
95
42
- Để cắt ren module và ren Pitch: i
tt
=
97
95
.
95
67
VI. Xác định các bớc ren tiện trơn:
Bước dao tiện trơn ta chọn tương tự như máy mẫu T620 mà ta đã khảo sát ở trên, ta

chọn:
S
dmin
= 0,07
mm
/
vòng
.
S
ngmin
= 0,035
mm
/
vòng
.
Xích tiện trơn được truyền động từ hộp chạy dao, qua một cặp bánh răng 28/56 để đến
được bàn xe dao. Đối với bước tiến dao dọc thì truyền động được truyền đến cặp bánh
răng – thanh răng có Z = 10 và module m = 3mm, còn đối với bước tiến dao ngang thì
truyền động được đi đến vít me - đai ốc có t = 5mm.
Ta có thể viết phương trình xích cho các bước tiện trơn S
d
và S
ng
:
1
vt/c
.i
tt
.i
cđ

.i
cs
.i
gb
.
10.3
66
14
.
60
38
.
30
60
.
28
6
.
26
37
.
37
30
.
56
28
π
=S
d
1

vt/c
.i
tt
.i
cđ
.i
cs
.i
gb
.
5.
21
64
.
64
42
.
60
38
.
30
60
.
28
6
.
26
37
.
37

30
.
56
28
=S
ng
.
Từ đó ta thấy rằng các bước ren tiện trơn được thay đổi bằng cách tương tự như khi thay
đổi hộp tốc độ khi tiện ren. Việc thay đổi hộp chay dao sẽ cho ta các bước tiện trơn khác
nhau, các bước tiện trơn này dầy hơn nhiều so với bước tiện ren nên có thể đảm bảo được
cho quá trình tiện trơn.
Líp ChÕ T¹o M¸y
25