đồ án thiết kế máy: tính toán Thiết kế máy tiện ren vít vạn năng (Cùng cỡ máy T620…)

§å ¸ n

thiÕt kÕ m¸y c«ng cô

TRƯỜNG ĐHBK-HN BỘ MÔN MÁY VÀ MA SÁT HỌC
KHOA CƠ KHÍ DEPT.MACHINE – TOOLS AND TRIBOLOGY
Văn phòng :

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MÁY
Sinh viên thiết kế :
Lớp : CHẾ TẠO MÁY
Nhiệm vụ thiết kế:Thiết kế máy tiện ren vít vạn năng (Cùng cỡ máy T620…)
Số liệu xác định:
1. Hộp tốc độ : Z =23 ;
ϕ
= 1,26 ; n
min
= 12,5 (v/p) ; n
max
= 2000 (v/p).
2. Hộp chạy dao :
- Ren hệ Metric :
- Ren Inch :
- Ren Module :
- Ren Pitch :
S
dọcmin
= ; S
ngangmin
= .
Nội dung thuyết minh:

I. Khảo máy cùng cỡ
⇒
chọn máy mẫu .
II. Cơ sở xác định các thông số kĩ thuật của máy
⇒
tự chộn các thông số
cho máy thiết kế .
III. Thiết kế động học toàn máy .
IV. Tính công suất động cơ điện .
V. Thiết kế kết cấu .
1. Bố trí các bộ phận của máy.
2. Bố trí các trục lắp các chi tiết máy.
3. Chọn các kết cấu cho từng chi tiết máy .
4. Bảng thông số danh nghĩa toàn bộ các trục , bánh răng , ổ trục của
Hộp tóc độ / Hộp chạy dao.
VI. Thiết kế hệ thống điều khiển tương ứng với bản vẽ .
Bản vẽ:
- Vẽ khai triển (A
0
) + Hộp tốc độ .
+ (Hoặc) Hộp chạy dao .
- Vẽ các mặt cắt thể hiện hệ thống điều khiển tương ứng với bản
vẽ khai triển .
Ngày giao nhiệm vụ : 20/02/2003
Ngày hoàn thành :
Hà nội , ngày 20 tháng 02 năm 2003
Thầy hướng dẫn : NGUYỄN HOA ĐĂNG
THUYẾT MINH
Ph¹m M¹nh Hïng CTM8-K44
Page-1

§å ¸ n

thiÕt kÕ m¸y c«ng cô

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kỹ sư cơ
khí và cán bộ kỹ thuật cơ khí được đào tạo ra phải có kiến thức cơ bản tương đối rộng
, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể
thường gặp trong thiết kế chế tạo và vận dụng trong sản xuất , sửa chữa và sử dụng.
Môn học thiết kế máy công cụ là một môn học có vị trí rất quan trọng trong
chương trình đào tạo kỹ sư và cán bộ kỹ thuật về cơ khí nhất là đối với kỹ sư và cán bộ
kỹ thuật về thiết kế , chế tạo các loại máy phục vụ các ngành kinh tế như công
nghiệp , nông nghiệp , giao thông vận tải , điện lực…
Như ta đã biết trong công nghiệp cơ khí , đẻ có một cụm chi tiết hay một đơn vị
thiết bị , máy móc hoàn chỉnh , cần những chi tiết có hình dạng và kích thước khác
nhau , làm từ những vật liệu khác nhau , lắp ráp lại . Giai đoạn đầu những chi tiết
máy chỉ là những cái phôi thô có hình dáng thích hợp . Qua những quá trình công
nghệ khác nhau như : tiện , phay … Chúng được chế tạo thành những chi tiết máy
thích hợp . Để thực hiện được những quá trình công nghệ nêu trên , cần phải sử dụng
những dụng cụ cắt , đồ gá và đặc biệt là những chiếc máy công cụ thích hợp . ( Ví dụ
để tạo các chi tiết tròn xoay cần sử dụng dụng cụ là dao tiện và thực hiện trên máy
tiện .
Mục tiêu của môn học này là tạo điều kiện cho người học nắm vững và vận dụng
có hiệu quả các phương pháp thiết kế , xây dựng và quản lý các quá trình chế tạo các
loại máy công cụ nhằm đạt được những chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật theo yêu cầu trong
điều kiện và qui mô sản xuất cụ thể ở nước ta hiện nay .
Mặt khác môn học còn truyền đạt những yêu cầu về chỉ tiêu công nghệ thiết kế
chế tạo nhằm nâng cao tính công nghệ trong quá trình thiết kế các loại máy phục vụ
cho sản xuất các chi tiết máy chất lượng cao .
Đồ án môn học “ Thiết kế máy cắt kim loại ” là môn học với những kiến thức tổng

hợp từ những tài liệu tham khảo và sự tận tình hướng dẫn của các thầy giáo và bộ
môn với hai nội dung đó là :
Phần I : Khảo sát máy mẫu.
Phần II : Thiết kế máy mới .
Trong quá trình làm đồ án chắc chắn em còn rất nhiều sai sót , em mong các thầy
hướng dẫn chỉ bảo để em hoàn thành tốt đồ án môn học.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo và bộ môn đã tận tình giúp đỡ em hoàn
thành đồ án này.

Hà Nội , ngày 01 tháng 03 năm 2003
Sinh viên : PHẠM MẠNH HÙNG
Ph¹m M¹nh Hïng CTM8-K44
Page-2
§å ¸ n

thiÕt kÕ m¸y c«ng cô

Phần I – KHẢO SÁT MÁY TIỆN CÙNG CỠ
1. Những tính năng kĩ thuật của máy tiện 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 1K62).
Qua việc nghiên cứu khảo sát các máy mẫu, ta có bảng thông số một số máy hạng
trung cùng cỡ sau:
Bảng thống kê các đặc trưng kĩ thuật chính của các máy tiện cùng cỡ

Đặc tính kĩ thuật Một số máy tham khảo
1A62 T620(1K62) T616
Chiều cao tâm máy (mm) 200 200 160
Khoảng cách hai mũi tâm (mm) 1500 1400 750
Gia công chi tiết có D
max
(mm) 400 400 320
Số cấp tốc độ Z 21 23 12
Tốc độ trục chính n
min

÷
n
max
(v/p) 11,5
÷
1200 12,5
÷
2000 44
÷
1980
Lượng chạy dao dọc(mm/vòng)
0,082
÷
1,59 0,07
÷
4,16 0,06
÷
1,07
Lượng chạy dao ngang (mm/vòng)

0,027
÷
0,52 0,035
÷
2,08 0,04
÷
0,78
Công suất động cơ N
đc
(Kw) 7 10 4,5
Hiệu suất máy
η
0,75 0,75
Số cấp tiện trơn Z
s
42
Lực chạy dao hướng trục
lớn nhất (N)
P
xmax
3430 3530 3000
P
ymax
5400 5400 8100
Khả năng cắt
ren
Ren hệ Metric
1
÷
192 1

÷
192 0,5
÷
9
Ren Inch
2
÷
24 3
÷
24 3,5
÷
36
Ren Module
0,5
÷
48 0,5
÷
48 0,5
÷
9
Ren Pitch
1
÷
96 1
÷
96 2,75
÷
38
Nhận xét :
Với yêu cầu thiết kế máy tiện ren vít vạn năng hạng trung có các đặc tính kĩ thuật

tương tự với máy T620 (1K62) . Vì loại máy T620 được dùng rộng rãi trong nền công
nghiệp nước ta , đồng thời việc chế tạo cũng tương đối phù với khả năng chế tạo và
nguồn vật liệu ở nước ta . Vì vậy máy T620(1K62) được chọn làm máy mẫu phục vụ
cho việc thiết kế chế tạo máy mới.
Ph¹m M¹nh Hïng CTM8-K44
Page-3
§å ¸ n

thiÕt kÕ m¸y c«ng cô

2. Phân tích máy tiện ren vít vạn năng mẫu (T620)

2.1. Hộp tốc độ.
Sơ đồ động học của hộp tốc độ máy T620
Z=56
Z=51
Z=50
Z=24
Z=88
Z=45
Z=45
Z=22
Z=43
Z=54
Z=27
Z=88
Z=45
Z=65
Z=22
Z=45

Z=38
Z=38
Z=55
Z=47
Z=29
Z=39
Z=34
Ø
=260
N=10(kw)
n=1450(vßng/phót)
Ø
=145
Z=21
Kinematic diagram of speed box
(T620 engine lathe)
I
II
III
IV
V
VI
Theo số liệu khảo sát được từ máy mẫu (T620) ta có chuỗi số vòng quay của trục
chính gồm 23 tốc độ ( 12,5 ; 16 ; 20 ; 25 ; 31,5 ; 40 ; 50 ; 63 ; 80 ; 100 ; 125 ; 160 ;
200 ; 250 ; 315 ; 400 ; 500 ; 630 ; 800 ; 1000 ; 1250 ; 1600 ; 2000)
Với chuỗi tốc độ n
min
= 12,5 (vòng/phút)
÷
n

max
= 2000 (vòng/phút) ta có trị số
ϕ
=
k
k
n
n
1+
=
63
80

≈
1,269 . Theo bảng I – 1 ta có trị số
ϕ
tiêu chuẩn
ϕ
= 1,26 vậy ta
lấy
ϕ
= 1,26 ứng với tổn thất tốc độ lớn nhất của máy là
∆
max
= 20 % .
Để vẽ được lưới kết cấu và đồ thị vòng quay ta cần phải tính được các tỷ số
truyền của từng nhóm truyền . Ta thấy chuỗi số vòng quay của trục chính biến thiên
theo quy luật cấp số nhân với công bội
ϕ
= 1,26 vì vậy các tỷ số truyền trong từng

nhóm truyền cũng tuân theo quy luật cấp nhân có nghĩa i = f(
ϕ
).
Vậy với các tỷ số truyền tuân theo quy luật cấp số nhân ta đi xác định i dựa vào số
bánh răng và trị số
ϕ
:
Ta có :

Nhóm truyền I:
Ph¹m M¹nh Hïng CTM8-K44
Page-4
§å ¸ n

thiÕt kÕ m¸y c«ng cô

i
đai
=
260
145
Φ
Φ
=
d
x
ϕ
log hoá 2 vế
⇒
x

d
=
261
260
145
,ln
ln

≈
- 2,5
Nhóm truyền II:
i
1
=
39
51
Z
Z
=
1
x
ϕ
log hoá 2 vế
⇒
x
1
=
261
39
51

,ln
ln

≈
1
i
2
=
34
56
Z
Z
=
2
x
ϕ
log hoá 2 vế
⇒
x
2
=
261
34
56
,ln
ln

≈
2
Nhóm truyền III:

i
3
=
55
21
Z
Z
=
3
x
ϕ
log hoá 2 vế
⇒
x
3
=
261
55
21
,ln
ln

≈
- 4
i
4
=
47
29
Z

Z
=
4
x
ϕ
log hoá 2 vế
⇒
x
4
=
261
47
29
,ln
ln

≈
- 2
i
5
=
38
38
Z
Z
=
5
x
ϕ
log hoá 2 vế

⇒
x
5
=
261
38
38
,ln
ln
= 0
Nhóm truyền IV:
i
6
=
88
22
Z
Z
=
6
x
ϕ
log hoá 2 vế
⇒
x
6
=
261
88
22

,ln
ln

≈
- 6
i
7
=
45
45
Z
Z
=
7
x
ϕ
log hoá 2 vế
⇒
x
7
=
261
45
45
,ln
ln
= 0
Nhóm truyền V:
Ph¹m M¹nh Hïng CTM8-K44
Page-5

§å ¸ n

thiÕt kÕ m¸y c«ng cô

i
8
=
88
22
Z
Z
=
8
x
ϕ
log hoá 2 vế
⇒
x
8
=
261
88
22
,ln
ln

≈
- 6
i
9

=
45
45
Z
Z
=
9
x
ϕ
log hoá 2 vế
⇒
x
9
=
261
45
45
,ln
ln
= 0
Nhóm truyền VI:
i
10
=
54
27
Z
Z
=
10

x
ϕ
log hoá 2 vế
⇒
x
10
=
261
54
27
,ln
ln

≈
- 3
Nhóm truyền VII:
i
tt
=
43
65
Z
Z
=
tt
x
ϕ
log hoá 2 vế
⇒
x

tt
=
261
43
65
,ln
ln

≈
2
•
Phương trình xích động biểu thị khả năng biến đổi tốc độ của máy :
Xích nối từ động cơ điện công suất N = 10 (kw) với số vòng quay trục động cơ
n
đc
= 1450 (vòng/phút) , qua bộ truyền đai vào hộp tốc độ làm quay trục chính.
Ta thấy trên trục I của hộp tốc độ có ly hợp ma sát để đảo chiều chuyển động . Trên
đường truyền tốc độ của hộp tốc độ được tách ra làm 2 đường truyền :

♥
Đường truyền trực tiếp từ trục III đến trục chính cho ta chuỗi tốc độ cao.

♥
Đường truyền gián tiếp từ trục III qua các trục IV , V đến trục chính
cho ta chuỗi tốc độ thấp .
Phương trình cân bằng xích động tốc độ của máy
56
34
51
39

29
47
21
55
38
38
x
65
43
22
88
45
45
x
22
88
45
45
x
27
54
n
Spindle
Motor
n
Belt
i
xx
Direct
Indirect

Từ phương trình xích tốc độ ta có :

•
Phương án không gian của máy là :

Z
1

= 2x3x2x2
Z
2

= 2x3x1
Ph¹m M¹nh Hïng CTM8-K44
Page-6
§å ¸ n

thiÕt kÕ m¸y c«ng cô

Số tốc độ đủ Z = Z
1
+ Z
2
= 24 + 6 = 30
Nhưng trên thực tế máy mẫu (T620) chỉ có 23 tốc độ như vậy sẽ có 7 tốc độ trùng
.
•
Phương án thứ tự của máy :
+ Phương án thứ tự của Z
1

Số tốc độ đủ Z
1đủ
= 2 x 3 x 2 x 2
I II III IV
[1][2][6][12]
Trong đó nhóm truyền 2[12] có lượng mở cực đại [X]
max
= 12 và có

ϕ
[x]max
= 1,26
12
= 16.
Theo điều kiện của tỷ số truyền
4
1
< i < 2
Mà i =
max]X[
ϕ
1
=
12
261
1
,
<
4

1
như vậy ta phải giảm lượng mở vì lí do kết
cấu do đó ta phải tạo ra hiện tượng trùng tốc độ.
Vì tỷ số truyền trong từng nhóm truyền tuân theo quy luật cấp nhân nên chuỗi tốc
độ trên trục cuối cùng cũng tuân theo quy luật cấp nhân .
Để đảm bảo tỷ số truyền của nhóm truyền 2[12] có i
≥

4
1
ta phải cưỡng bức
cho trùng ít nhất là 3 tốc độ tức ta giảm [X] = 12 xuống [X] = 9 và có
i =
4
1
. Như ta cũng biết trên trục III có 6 tốc độ vì vậy ta cưỡng bức cho trùng 6
tốc độ tức là [X] = 6 và ta bù lại 6 tốc độ đã trùng ta cho tốc độ đi theo đường
truyền trực tiếp từ trục III đến trục chính tạo ra 6 tốc độ cao .
Vậy phương án không gian của Z
1
là 2 x 3 x 2 x 2
Phương án thứ tự của Z
1
là I II III IV
[1] [2] [6] [6]
+ Phương án thứ của Z
2
Ta thấy rằng số tốc độ trùng trên được khắc phục bằng cách bù lại tốc độ ở
đường truyền trực tiếp .
Vậy phương án không gian của Z

2
là 2 x 3 x 1
Phương án thứ tự của Z
2
là I II III
[1] [2] [0]
Lưới kết cấu của hai đường truyền
Ph¹m M¹nh Hïng CTM8-K44
Page-7
§å ¸ n

thiÕt kÕ m¸y c«ng cô

n
1
n
2
n
n
4
3
n
nn
6
8
n
5
7
nn
nn

10 12
n
9 11
n n
14
16
13
n
15
18
n
n
17
22
nn
20
n
19
n
21
n
24
n
23
Trôc I
Trôc II
Trôc III
Trôc IV
Trôc V
2[1]

3[2]
2[6]
2[6]
2[1]
3[2]
1[0]
Trôc I
Trôc III
Trôc II
Trôc chÝnh
Đồ thị vòng quay của máy
12,5
16
25
20
50
40
31,5
63
125
100
80
630
400
160
500315 1250
1000
800
1600
2000200

250
1450(v/p)
Trôc
§éng c¬
Trôc I
Trôc III
Trôc II
Trôc V
Trôc chÝnh
Trôc IV
Từ phương trình xích tốc độ và đồ thị vòng quay ta thấy rằng trên thực tế máy mẫu
T620 chỉ có 23 tốc độ vì :
Ph¹m M¹nh Hïng CTM8-K44
Page-8
§å ¸ n

thiÕt kÕ m¸y c«ng cô


•
Trên đường truyền tốc độ thấp tại hai trục IV và V có hai khối băng di trượt hai
bậc đáng nhẽ tạo ra 4 tỷ số truyền nhưng chỉ có 3 tỷ số truyền vì có 2 tỷ số truyền
giống nhau cụ thể ta có :
22
88
45
45
iii iv
22
88

45
45
v
1)
88
22
88
22
x
=
16
1
3)
88
22
45
45
x
=
4
1

2)
45
45
88
22
x
=
4

1
4)
45
45
45
45
x
= 1
Như vậy trên đường truyền tốc độ thấp chỉ tạo ra 18 tốc độ n
1

÷
n
18

•
Trên đường truyền tốc độ cao tạo ra 6 tốc độ n
19

÷
n
24

Số tốc độ trên trục chính theo đường truyền thuận là 18 + 6 = 24 .
Trên thực tế tồn tại hai tốc độ n
18
và n
19
có trị số gần bằng nhau ( n
18

≈
n
19
)
Vậy số tốc độ trên trục chính theo đường truyền thuận là 23 tốc độ .
Đánh giá:

•
Đánh giá về phương án không gian
Về mặt lý thuyết dùng phương án không gian 3x2x2x2 là tốt nhất nhưng trên thực tế
máy lại sử dụng phương án không gian là 2x3x2x2 .
Sở dĩ các nhà thiết kế máy sử dụng PAKH 2x3x2x2 lí do là :
Vì ngoài chuyển động quay thuận của máy phục vụ công việc gia công máy còn
phải có chuyển động quay ngược ( đảo chiều ) để phục vụ cho việc lùi dao vậy nên
trên trục I người ta phải sử dụng một cơ cấu đảo chiều .
Trên máy T620 sử dụng li hợp ma sát để đảo chiều chuyển động quay . Sở dĩ dùng
li hợp ma sát mà không dùng các cơ cấu đảo chiều khác là do máy tiện là một loại
máy thường xuyên đảo chiều và sử dụng với dải tốc độ rộng có trị số vòng quay
lớn . Với tốc độ cao như vậy thì chỉ có thể dùng cơ cấu li hợp ma sát để đảo chiều
chuyển động là hợp lí nhất vì li hợp ma sát khắc phục được sự va đập gây ồn và
ảnh hưởng đến sức bền của toàn cơ cấu khi đảo chều.
Tóm lại chỉ dùng li hợp ma sát để đảo chiều là thuận tiện , đơn giản , êm và an
toàn nhất .
Như vậy trên trục I đã sử dụng 1 li hợp ma sát để đổi chiều chuyển động quay người
thiết kế không dùng 3 bánh răng lắp trên đó nữa mà thay vào đó chỉ dùng 2 bánh
răng . Nừu mà sử dụng 3 bánh răng cộng với 1 li hợp ma sát sẽ làm cho kích thước
( dọc trục cũng như hướng kính ) của trục I tăng sẽ gây nên võng trục và sức bền
yếu. Vậy PAKH là : 2x3x2x2.
•

Đánh giá về phương án thứ tự
Phương án không gian : 2 x 3 x 2 x 2
Phương án thứ tự : I II III IV
Dùng phương án thứ tự như trên sẽ tạo ra lưới kết cấu có hình rẻ quạt do đó làm cho
kết cấu máy hợp lí . ( Bản chất của lưới kết cấu hình rẻ quạt là do sự chênh lệch tỷ số
truyền của nhốm truyền đầu tiên là nhỏ vì vậy cho ta kết cấu máy hợp lí ) .
•
Đánh giá về đồ thị vòng quay
Ph¹m M¹nh Hïng CTM8-K44
Page-9
§å ¸ n

thiÕt kÕ m¸y c«ng cô

Từ trục I sang trục II người thiết kế cố tình tăng tốc sau đó giảm tốc vì trên trục I
dùng li hợp ma sát do đó để li hợp làm việc tốt số đĩa phải hợp lí nên sử dụng tốc độ
trên trục li hợp ở vào khoảng 800 (vòng/phút).
Mặt khác để tận dụng may ơ của khối bánh răng 56 –51 trên trục I làm vỏ của li hợp
ma sát cho nên bánh răng trên trục I cần có kích thước đủ lớn ( khoảng 100 mm )
nghĩa là bánh răng trên trục I phải chọn lớn lên vì kết cấu . Còn nếu không tăng tốc
mà tiếp tục giảm tốc thì bánh răng trên trục II sẽ quá lớn không có lợi cho kết cấu
máy .
2.2 Hộp chạy dao
Nhận xét về kết cấu động học của xích cắt ren.
Các loại hộp chạy dao hiện nay có sơ đồ động , hình dáng kết cấu rất khác nhau , tuy
vậy người ta có thể chia chúng ra làm 3 nhóm cơ bản có nguyên tắc thiết kế khác
nhau:

•
Hộp chạy dao thông thường bảo đảm cho dao hoặc phôi có được 1 tốc độ di

động cần thiết trong quá trình cắt .

•
Hộp chạy dao bảo đảm tỷ số truyền chính xác giữa trục chính và phôi .

•
Hộp chạy dao tạo ra chuyển động chạy dao không liên tục .
Hộp chạy dao để tiện ren cần có tỷ số truyền đảm bảo thật chính xác vì nó ảnh hưởng
trực tiếp tới độ chính xác gia công . Vì vậy trên máy tiện ren vít cần sử dụng hộp chạy
dao đảm bảo tỷ số truyền chính xác .
Loại hộp chạy dao này phải đảm bảo một loại tỷ số truyền chính xác do phôi gia công
yêu cầu . Đặc trưng nhất của loại hộp này là để cắt các hệ thống ren khác nhau . Ta
biết rằng bước ren được cắt thường đã được tiêu chuẩn hoá . Nếu giữa tỷ số truyền
thực tế của hộp chạy dao có sai số so với tỷ số truyền tính toán thì sai số đó sẽ phản
ánh trực tiếp đến độ chính xác bước ren được cắt Vì vậy tỷ số truyền của hộp chạy
dao loại này phải bảo đảm thật chính xác .
Ta đi khảo sát hộp chạy dao để cắt ren ở máy tiện.
Gọi t
v
là bước vít me
t
p
là bước ren cần cắt trên phôi
i là tỷ số truyền chung giữa trục chính và vít me

Ta có phưong trình xích cắt ren :
1 vòng trục chính (phôi) . i . t
v
= t
p

i =
v
p
t
t
Các bước ren được tiêu chuẩn hoá nhưng không tiêu chuẩn theo cấp số nhân
(vì quá lẻ) do đó người ta tiêu chuẩn các bước ren theo cấp số cộng với công sai dễ
nhớ (có công sai không đều – không có qui tắc thiết kế ) . Các bước ren tạo thành từng
nhóm có giá trị gấp đôi nhau
⇒
tận dụng để hợp lí hoá kích thước hệ thống chạy dao .
Do yêu cầu sử dụng thế giới vẫn tồn tại 2 loại ren :

♥
Ren dùng đẻ kẹp chặt (ren Metric và ren Inch )
Ph¹m M¹nh Hïng CTM8-K44
Page-10
§å ¸ n

thiÕt kÕ m¸y c«ng cô


♥
Ren dùng để truyền động ( ren Module và ren Pitch )
a) 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.
b) Xích chạy dao

* Xích chạy dao khi cắt ren

Máy tiện vạn năng T620 (1K62) có khả năng tiện ren vít được 4 loại ren :

♥
Ren hệ Metric ( Quốc tế ) ( t
p
)

♥
Ren Inch ( Anh ) ( n )

♥
Ren Module (Môđun) ( m )

♥
Ren Pitch ( Pit ) ( D
p
)
Loại ren được tiêu chuẩn và dùng rộng rãi nhất là ren hệ Met .
Ren Anh thì có nhiều qui tắc bất thường do đó rất phức tạp và rấtt khó áp dụng.
Bốn loại ren trên phục vụ hai yêu cầu :

♥
Ren hệ Met và ren Anh dùng để kẹp chặt.

♥
Ren Môđun và ren Pit dùng để truyền động.


•
Khi cắt ren tiêu chuẩn xích truyền động từ trục chính truyền đến trục VII , VIII sau

đó qua cơ cấu bánh răng thay thế vào hộp chạy dao và ra trục vít me .
Xích cắt ren cho hệ ren tiêu chuẩn có lượng di chuyển giữa hai đầu xích là :
Một vòng trục chính thì dao chuyển động tịnh tiến dọc bàn xe dao và cắt được bước
ren là t
p
(mm).
•
Để cắt được 4 loại ren trên với các bước ren khác nhau trong hộp chạy dao
của máy T620 dùng cơ cấu bánh răng thay thế , khối bánh răng Noorton
gồm 7 bậc và dùng 2 khối bánh răng di trượt ( 18 – 28 ) & ( 28 – 48 ).
Có những khả năng điều chỉnh như sau :

♥
Cơ cấu bánh răng thay thế giữa trục VIII và trục IX đảm nhận hai khả
năng làm việc đó là :
+ Dùng cặp răng thay thế
50
95
95
42
x
để cắt ren hệ Met và ren Anh.
+ Dùng cặp răng thay thế
97
95
95
64
x
để cắt ren Môđun và ren Pit.
Ph¹m M¹nh Hïng CTM8-K44

Page-11
§å ¸ n

thiÕt kÕ m¸y c«ng cô


♥
Khi khối bánh răng Noorton chủ động
Truyền động từ trục IX qua li hợp C
2
làm quay khối bánh răng Noorton
truyền chuyển động xuống trục X qua li họp C
4
rồi lần lượt tới các trục
XII , XIII , XIV và tới trục vít me.

♥
Khi khối bánh răng Noorton bị động
Truyền động từ IX xuống trục X qua cặp bánh răng
25
28
rồi truyền đến khối
bánh răng Noorton làm quay trục XI sau đố truyền xuống trục XII qua cặp bánh
răng đệm
35
28
28
35
x
từ đây chuyển động được truyền tới các trục XIII , XIV và

dến trục vít me .
Sơ đồ cấu trúc động học của chuyển động cắt ren
i
gb
i
c®
i
tt
i
cs
p
t
Cutting tool
Workpiece
t
= 12
Kinematic diagram of the
thread cutting motion
Từ sơ đồ cấu trúc động học của chuyển động cắt ren ta có phương trình cân bằng xích
động tổng quát cắt ren .
1
Vòng trục chính
x i
cđ
x i
tt
x i
cs
x i
gb

x ( t = 12 ) = t
p


;
♥
Khi cắt ren quốc tế ( Ren hệ Metric)
Ta có :
i
tt
=
50
95
95
42
x
; i
cs
=
36Z
Z
noorton
; t
p
= t
p

♥
Khi cắt ren Anh ( Ren hệ Inch)
Ta có :

Ph¹m M¹nh Hïng CTM8-K44
Page-12
gb
i
28
35
x
15
48
18
45
x
35
28
18
45
x
15
48
28
35
x
35
28
x
60
60
i
c®

28
56
35
28
x
28
35

42
42
§å ¸ n

thiÕt kÕ m¸y c«ng cô

i
tt
=
50
95
95
42
x
; i
cs
=
noorton
Z
Z 36
;
t

p
= t
n
=
n
,425
; n : số mối ren
♥
Khi cắt ren Môđun ( Ren Module)
Ta có :
i
tt
=
97
95
95
64
x
; i
cs
=
36Z
Z
noorton
;
t
p
= t
m
=

π
.m ; m : môđun
♥
Khi cắt ren quốc tế ( Ren hệ Metric)
Ta có :
i
tt
=
97
95
95
64
x
; i
cs
=
noorton
Z
Z 36
; t
p
=
π
.
p
,425
;
p = k.
π
; k : số nguyên

•
Ngoài 4 xích tiện ren trên là các loại ren thông thường máy T620 còn có khả năng
tiện được các loại ren khác như : Ren khuyếch đại , ren chính xác và ren mặt đầu.

♥
Phương trình cân bằng xích cắt ren khuyếch đại.
1
Vòng trục chính
x i
kđ
x i
cđ
x i
tt
x i
cs
x i
gb
x ( t = 12 ) = t
p

Trong đó :

88
22
45
45
x x
k®
i

x
54
27
88
22
45
45
45
45

i
kđ
= 2 ; 8 ; 32
♥
Phương trình cân bằng xích cắt ren chính xác.
1
Vòng trục chính
x i
cđ
x i
tt
( Clutches C
2
, C
3
, C
5
: close ) x ( t = 12 ) = t
p

♥
Khi cắt ren mặt đầu .
Phương pháp cắt ren này chỉ dùng để gia công đường xoắn Asimet trên mâm cặp
ba chấu .
* Tiện trơn
Khi tiện trơn có chuyển động chạy dao dọc và chuyển động chạy dao ngang.
Ph¹m M¹nh Hïng CTM8-K44
Page-13
§å ¸ n

thiÕt kÕ m¸y c«ng cô

Xích tiện trơn truyền động cũng giống xích cắt ren nhưng đến trục XIV không đóng li
hợp với vít me mà qua cặp bánh răng
56
28
xuống trục XV ( Trong bánh răng 56 có li
hợp siêu việt ).

•
Phương trình cân bằng xích của dao cho lượng chạy dao dọc

1
Vòng trục chính
x i
cđ
(i
đảochiều
)x i
tt

x i
cs
(Noorton direct)x i
gb
x i
xedao
x
π
.m.Z = S
d


Với m = 3 ; Z = 10

•
Phương trình cân bằng xích của dao cho lượng chạy dao ngang.

1
Vòng trục chính
x i
cđ
(i
đảochiều
)x i
tt
x i
cs
x i
gb
x(i

đảochiều2
x ( t = 5 ) = S
ng


•
Chuyển động chạy dao nhanh của bàn xe dao .
n
Motor2
x
66
14
37
40
20
4
28
20
20
27
xxxx
x (
π
.3.10) = S
d
nh

c) Một số cơ cấu đặc biệt trong hộp chạy dao.

•

Cơ cấu li hợp siêu việt.
Cơ cấu XV-XVII là li hợp siêu việt , nó có tác dụng đảm bảo an toàn khi ta sử dụng
truyền dẫn từ động cơ 2 tạo ra cuyển động chạy dao nhanh trong khi đang có chuyển
động chạy dao công tác . Nếu không có cơ cấu li hợp siêu việt thì trong khi xích chạy
dao nhanh và động cơ chính đều truyền tới cơ cấu chấp hành là trục trơn bằng hai
đường truyền khác nhau sẽ làm xoắn và sinh ra gãy trục.
Cơ cấu này được dùng trong trường hợp máy chạy dao nhanh và khi đảo chiều quay
của trục chính .
Cấu tạo của cơ cấu li hợp siêu việt.
Ph¹m M¹nh Hïng CTM8-K44
Page-14
§å ¸ n

thiÕt kÕ m¸y c«ng cô

Key
Shaft XV
Body
Outering
Roll
Pin
Pin Spring
Z = 56
Có hai đường truyền dẫn :

♥
1
Vòng trục chính
x i
cđ

x i
tt
x i
cs
x i
gb
x
56
28
( làm cho vòng ngoài quay vớivận
tốc n
1
).

♥
Từ motor 2 truyền đến trục XV làm cho thân quay với vận tốc n
2
> n
1

do đó con lăn ở vị trí ra khớp và trục XV quay , thân quay không ảnh hưởng
đến tốc độ vòng ngoài li hợp .
•
Cơ cấu đai ốc mở đôi .
Vít me truyền động cho hai má đai ốc mở đôi tới hộp chạy dao , khi quay tay quay
làm hai chốt 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 chuyển động khi máy có hiện tượng quá tải
.

Ph¹m M¹nh Hïng CTM8-K44
Page-15
§å ¸ n

thiÕt kÕ m¸y c«ng cô

Phần II THIẾT KẾ MÁY TIỆN REN VÍT VẠN NĂNG
I . Thiết kế động học của máy
1 . Thiết kế truyền dẫn hộp tốc độ
1.1 . Công dụng và yêu cầu đối với hộp tốc độ máy tiện ren vít vạn năng
Hộp tốc độ trong máy tiện ren vít là dùng để truyền lực cho các chi tiết gia
công , có kich thước , vật liệu khác nhau với những chế độ cắt cần thiết .
Thiết kế hộp tốc độ này yêu cầu phải đảm bảo những chỉ tiêu về kỹ thuật và kinh
tế tốt nhất trong điều kiện cụ thể cho phép . Hộp tốc độ 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 , sử dụng bảo quản dễ dàng , an toàn khi làm việc . . .
Từ tính chất quan trọng như vậy của hộp tốc độ và từ yêu cầu thực tế của sản xuất,
ta cần thiết kế hộp tốc độ của máy mới phải đảm bảo những yêu cầu kỹ thuât sau:
•
Tốc độ cắt của máy:
Để xác định được tốc độ cắt hợp lí cho máy ta cần phải xét các yêu cầu kỹ thuật
khác nhau và điều kiện chế tạo khác nhau của các chi tiết khi gia công trên máy . Để
xác định giới hạn tốc độ cắt ( V
min
; V
max
) cho máy thiết kế ta phải dựa vào lý thuyết
về cắt gọt kim loại và lý thuyết về năng suất máy .
Như vậy 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
d.
V.
π

1000
( v/p) ; n
min
=
max
min
d.
V.
π
1000
( v/p) .
Ở đây :
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 những yêu cầu cần thiết trong quá trình sử dụng và

đảm bảo được tính năng của máy , ta căn cứ vào tài liệu thống kê sơ bộ để cắt thử
các chi tiết như sau:

♥
Chi tiết: d
min
=
φ
10 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
=
φ
400 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:
Ph¹m M¹nh Hïng CTM8-K44
Page-16
§å ¸ n

thiÕt kÕ m¸y c«ng cô

n

max
=
10143
8621000
1000
.,
,.
d.
V.
min
max
=
π
= 2000 ( v/p) .
n
min
=
400143
7151000
1000
.,
,.
d.
V.
max
min
=
π
= 12,5 ( v/p) .
Vậy phạm vi điều chỉnh tốc độ của máy R

n
=
512
2000
,n
n
min
max
=
= 160
•
Lực cắt của máy
Lực cắt tác dụng lên trục chính của máy được xác định theo công thức đã cho
trong tài liệu nguyên lý cắt kim loại . Hộp tốc độ phải đảm bảo cho trục chính thực
hiện được lực cắt đó . Cho nên các kích thước , vật liệu của các chi tiết và động cơ
điện phải tính theo điều kiện lực cắt tương ứng với chế độ cắt của quy trình công nghệ
điển hình . Như vậy khi gia công các chi tiết khác nhau trên máy thì tốc độ cắt và lực
cắt phải phù hợp với đẳng thức :
P
1
. V
1
= P
1
. V
1
= Const
Như vậy công suất của hộp tốc độ không đổi
tại các trị số vòng quay khác nhau trong
chuỗi số vòng quay của máy ( phạm vi điều

chỉnh tốc độ ).
•
Về việc sử dụng máy
Điều khiển hộp tốc độ phải thuận tiện , dễ dàng , an toàn khi làm việc .Tránh
tình trạng hộp tốc độ không làm việc được .
Tận dụng mọi điều kiện để hộp tốc độ làm việc với hiệu suất cao nhất .Muốn
Vậy phải nâng cao chất lượng chế tạo các chi tiết trong hộp tốc độ , giảm
các bánh răng ăn khớp quay không định chế độ làm việc hợp lý , có thể giảm
ngắn xích truyền dẫn .
Ngoài ra còn một số yêu cầu khác là truyền động ít ồn , bố trí chặt chẽ , dễ
quan sát , kết cấu có tính công nghệ cao , sửa chữa và thay thế nhanh chóng
dễ dàng
1.2 . Chuỗi số vòng quay của hộp tốc độ

•
Xác định quy luật cho chuỗi số vòng quay.
Theo phần (1.1) ta đã phân tích và xác định được giới hạn của chuỗi số vòng quay
trục chính là từ n
min
= 12,5( v/p) đến n
max
= 2000 (v/p) .
Trong khoảng (n
min

÷
n
max
) này có Z tốc độ đó là :
n

1
= n
min
; n
2
; n
3
; . . . ; n
Z
= n
max

Các trị số vòng quay này phải phân bố như thế nào có lợi nhất .
Ta đi xét vấn đề sau :
Từ công thức tính tốc độ cắt :
Ph¹m M¹nh Hïng CTM8-K44
Page-17
d
m
a
x
d
m
i
n
V
1
P
1
V

2
P
2
§å ¸ n

thiÕt kÕ m¸y c«ng cô

V =
1000
n.d.
π
(m/p) =
α
. n
Trong đó :
d : Đường kính chi tiết gia công (mm) .
n : Số vòng quay trục chính (v/p) .

α
=
1000
d.
π

Nếu d thay đổi ta vẽ được đồ thị biểu diễn quan hệ giữa “ V , d , n ”.
Xét khi gia công chi tiết có đường
kính d
0
. Dựa vào vật liệu của chi
tiết gia công , vật liệu và thông

số hình học của dao và yêu cầu
kỹ thuật của chi tiết ta xác định
được tốc độ cắt hợp lý V
0
.
Dùng đồ thị này xác định số vòng
quay hợp lý n
0
.
Nhưng vì trong máy có hữu hạn cấp
tốc độ nên có n
k
< n
0
< n
k+1
.
Để dao đỡ mòn ta chọn tốc độ gia
công thực tế là : n
k
ứng với V
k
.
Như vậy có sự tổn thất tốc độ
( cũng như về năng suất ) . Độ tổn thất tương đối đó là :
∆
V =
%.
V
VV

k
100
0
0
−
= ( 1 -
0
V
V
k
) . 100%
Cùng một đường kính d
0
gia công , nhưng vật liệu , điều kiện kỹ thuật khác nhau , gia
công trong những điều kiện khác nhau , có thể chọn V
0
khác nhau nên tổn thất tương
đối lớn nhất sẽ xảy ra khi V
0
tiến dần đến V
k+1
và bằng :
(
∆
V)
max
= lim ( 1 -
0
V
V

k
) . 100% = ( 1 -
1+k
k
V
V
) . 100%
Nếu sự phân bố vòng quay là bất kỳ thì (
∆
V)
max
sẽ thay đổi bất kỳ . Ta mong muốn khi
gia công các đường kính khác nhau tổn thất (
∆
V)
max
luôn luôn không đổi và
nằm trong một giới hạn nhất định .
(
∆
V)
max
= ( 1 -
1+k
k
V
V
) % = hằng số
⇒

1+k
k
V
V
= hằng số
⇒

1+k
k
n
n
= hằng số
Vậy ta rút ra kết luận :
Trong chuỗi số vòng quay có tỷ số giữa hai số vòng quay bất kỳ kề nhau
n
k
và n
k+1
là một số không đổi . Vậy chuỗi số vòng quay của máy phân bố theo cấp số
nhân có công bội là :
Ph¹m M¹nh Hïng CTM8-K44
Page-18
0
d0
Vk+1
A
M
B
C
d (mm)

V0
Vk
Vk+1
n1 = nmin
n2
n3
nk
n0
nk+1
nz = nmax
V
0
V
k+1
§å ¸ n

thiÕt kÕ m¸y c«ng cô

ϕ
=
k
k
n
n
1+
Với sự phân tích để chọn qui luật cho chuỗi số vòng quay của trục chính cùng với sụ
khảo sát máy mẫu T620 ta đi thiết kế hộp tốc độ cho máy tiện ren vít vạn năng có
những thông số kỹ thuật giống như máy mẫu .
Với máy tiện ren vít vạn năng hạng trung ta chọn tổn thất về tốc độ ( cũng như tổn
thất về năng suất ) giống máy mẫu đồng thời đó cũng phù hợp với yêu cầu thực tiễn và

khả năng thiết kế chế tạo ở nước ta .
Ta có :
(
∆
V)
max
= 20 %
⇒

ϕ
= 1,25 .
Ta chọn
ϕ
theo tiêu chuẩn
ϕ
= 1,26 .
•
Tính số tốc độ Z và tính số hạng của chuỗi số vồng quay
Ta có :
n
1
= n
min

n
2
= n
1
.
ϕ

1

n
3
= n
2
.
ϕ
1
= n
1
.
ϕ
2

n
4
= n
3
.
ϕ
1
= n
1
.
ϕ
3

. . .
n

z-1
= n
z-2
.
ϕ
1
= n
1
.
ϕ
z-2

n
z
= n
z-1
.
ϕ
1
= n
1
.
ϕ
z-1
= n
max

Phạm vi điều chỉnh :
R
n

=
1
z
n
n
=
ϕ
z-1
Số cấp tốc độ :
Z =
1
)lg(
)Rlg(
n
+
ϕ
=
1
)26,1lg(
)160lg(
+

≈
22,96
Vậy số cấp tốc độ Z = 23 .
•
Lưới kết cấu và đồ thị vòng quay của hộp tốc độ

Để thiết kế được sơ đồ động của hộp tốc độ , ta cần phải vẽ lưới kết cấu và đồ
thị vòng quay của hộp tốc độ . Ta lấy đây là cơ sở để tính toán truyền dẫn động học

của các cơ cấu trong hộp và qua đây ta đánh giá được chất lượng của phương án thiết
kế .
Muốn vẽ được lưới kết cấu và đồ thị vòng quay ta cần phải xác định quan hệ các
tỷ số truyền và tong trị số tỷ số truyền cụ thể của các cơ cấu ding trong hộp tốc độ .
♥
Chọn phương án không gian cho hộp tốc độ.
Với hộp tốc độ của máy có số cấp tốc độ Z = 23 ta có thể chọn được rất nhiều
phương án không gian . Với các phương án không gian như vậy để máy hoạt động
có hiệu quả tốt nhất ta phải lựa chọn cho máy một phương án không gian thích hợp
nhất bằng cách thông qua các chỉ tiêu kỹ thuật để đánh giá chất lượng của hộp tốc
độ .
Ph¹m M¹nh Hïng CTM8-K44
Page-19
§å ¸ n

thiÕt kÕ m¸y c«ng cô

- Trước tiên ta phải xác định số nhóm truyền tối thiểu trong phương án không
gian .
Dựa vào chuỗi số vòng quay n
1

÷
n
Z
; với n
1
= n
min
= 12,5 (vòng/phút)

và số vòng quay của động cơ điện n
đc
= 1450 (vòng/phút) .
Theo công thức
i
mingh
=
dc
min
x
n
n
4
1
=
Trong đó :
i
mingh
: Tỷ số truyền giới hạn của cả xích truyền
x : Số nhóm truyền thay đổi tối thiểu của xích phân từ động
cơ điện tới cuối xích
Thay số ta có :
1450
5,12
4
1
x
=

⇒

x =
4
)
5,12
1450
lg(

≈
3,43
Vậy ta chọn số nhóm truyền x = 4 .
- Với 4 nhóm truyền và số tốc độ thực Z = 23 ta có thể phân tích số
tốc độ Z thành :
Z = p
1
. p
2
. p
3
. p
4
Z = 24 = 3 x 2 x 2 x 2 = 2 x 3 x 2 x 2 = 2 x 2 x 3 x 2 = 2 x 2 x 2 x 3
Vậy ta có 4 phương án không gian cho hộp tốc độ của máy là :
1. 3 x 2 x 2 x 2 3. 2 x 2 x 3 x 2
2. 2 x 3 x 2 x 2 4. 2 x 2 x 2 x 3
- Tính tổng số bánh răng của hộp tốc độ theo công thức :
S
Z
= 2 . ( p
1
+ p

2
+ p
3
+ p
4
)
Theo phần trên ta có 4 phương án không gian nên ta tính được:
1. S
Z
= 2 . ( 3 + 2 + 2 + 2 ) = 18
2. S
Z
= 2 . ( 2 + 3 + 2 + 2 ) = 18
3. S
Z
= 2 . ( 2 + 2 + 3 + 2 ) = 18
4. S
Z
= 2 . ( 2 + 2 + 2 + 3 ) = 18
- Tính tổng số trục của phương án không gian theo công thức :
S
tr
= ( x + 1 )
Với 4 nhóm truyền ta có : S
tr
= ( 4 + 1 ) = 5
- Tính chiều dài sơ bộ của hộp tốc độ theo công thức :
L =
∑∑
+ fb

Trong đó :
b : là chiều rộng bánh răng
b = ( 6
÷
10 ) . m = ( 0,15
÷
0,3 ) . A
m : là môđun với máy hạng trung thì có m
≤
4 (mm)
A : là khoảng cách trục
f : là khoảng hở để lắp miếng gạt ; đẻ thoát dao xọc răng ; để bảo
vệ ( yêu cầu khối bánh răng di trượt phỉa ra khớp hoàn toàn mới
được phép vào khớp ) . Trị số cụ thể của f :
Ph¹m M¹nh Hïng CTM8-K44
Page-20
§å ¸ n

thiÕt kÕ m¸y c«ng cô

f = 8
÷
12 (mm) khi ding miếng gạt
f = 2
÷
3 (mm) khi ding để bảo vệ
f = 4
÷
6 (mm) khi dùng để thoát dao xọc răng .
Với phương án không gian 2 x 3 x 2 x 2 ta có sơ đồ động của hộp tốc độ là :

4b+3f
4b+3f7b+6f
4b+3f
I
II
III
IV
V
VI
Lmin
Chiều dài sơ bộ của hộp tốc độ trong cả 4 phương án không gian là :
L
min
= 19 . b + 18 . f
- Số lượng bánh răng chịu M
x
ở trục cuối cùng .
Với cả 4 phương án không gian trên ta tính số bánh răng chịu M
x
trên trục V vì
trên trục này có chuyển động quay thực hiẹn số vòng quay từ n
min

÷
n
max

Ta xác định được số bánh răng chịu M
xmax
ở trên trục V :

1. S
M
= 2 3. S
M
= 2
2. S
M
= 2 4. S
M
= 3
Ta chọn phương án không gian thỏa mãn chỉ tiêu đánh giá chất lượng hộp tốc độ :
→
Tổng số bánh răng của hộp là nhỏ nhất ( S
Z
min ) .

→
Tổng số trục ít nhất ( S
tr
min ) .

→
Chiều dài của hộp ngắn nhất ( L min ) .

→
Số bánh răng chịu mô men M
xmax
là ít nhất .
Ph¹m M¹nh Hïng CTM8-K44
Page-21

§å ¸ n

thiÕt kÕ m¸y c«ng cô

Bảng so sánh các phương án không gian
Yếu tố so sánh Phương án không gian
3 x 2 x 2 x 2 2 x 3 x 2 x 2 2 x 2 x 3 x 2 2 x 2 x 2 x 3
Tổng số bánh
răng ( S
Z
) 18 18 18 18
Tổng số trục
( S
tr
) 5 5 5 5
Chiều dài hộp
( L ) 19b+18f 19b+18f 19b+18f 19b+18f
Số bánh răng
chịu ( M
xmax
) 2 2 2 3
Cơ cấu đặc
biệt Li hợp ma sát Li hợp ma sát Li hợp ma sát Li hợp ma sát
Từ bảng so sánh trên ta they cả 3 phương án ( 1 , 2 , 3 ) đều như nhau . Thật ra theo lý
thuyết thì phương án 1 ( 3 x 2 x 2 x 2 ) là tốt nhất vì bố trí như vậy hộp sẽ có số tỷ số
truyền trong một nhóm sẽ giảm dần từ trục đầu đến trục cuối .
Sở dĩ cơ sở lý thuyết như vậy vì trên trục vào của hộp tốc độ có trị số mô men xoắn
nhỏ hơn nên đặt 3 bánh răng thì sẽ có lợi hơn các phương án khác.
Nhưng do yêu hộp tốc độ của máy phải có ly hợp ma sát để đổi chiều chuyển động
phục vụ cho quá trình làm việc đặt trên trục I . Vì trên trục đã bố trí đặt mộy ly hợp

ma sát nên nếu đặt thêm 3 bánh răng nữa thì dẫn tới kết cấu trục cồng kềnh cả theo
phương dọc trục và phương hướng kính . Vậy để đảm bảo kết cấu đồng thời thoả mãn
số tỷ số truyền giảm dần và theo máy mẫu đã chọn ta chọn phương án không gian cho
máy là phương án số 2 ( 2 x 3 x 2 x 2 ) .( Vì sao chọn cơ cấu li hợp ma sát phần khảo
sát máy mẫu đã giải thích ).
Vậy phương án không gian của máy là : Z = p
1
. p
2
. p
3
. p
4
= 2 x 3 x 2 x 2

♥
Chọn phương án thứ tự cho hộp tốc độ
Phần trên ta đã xác định được số nhóm truyền x = 4 và phương án không gian là :
2 x 3 x 2 x 2.
Như vậy với phương án không gian trên ta có x ! phương án thứ tự ( 4! = 24 ).
Với 24 phương án thứ tự khác nhau có những phương án trùng nhau vì có
p
1
= p
3
= p
4
= 2
Như vậy ta phải so sánh để chọn ra một phương án hợp lí nhất cho hộp tốc độ.
Dựa vào lưới kết cấu để loại trừ phương án không đạt yêu cầu với chỉ tiêu so sánh

ϕ

[X]max

≤
8
Ph¹m M¹nh Hïng CTM8-K44
Page-22
§å ¸ n

thiÕt kÕ m¸y c«ng cô

Bảng so sánh các phương án thứ tự
Thứ tự
1 2 3 4 5 6
PAKG 2x3x2x2 2x3x2x2 2x3x2x2 2x3x2x2 2x3x2x2 2x3x2x2
PATT I II III
IV
I II IV
III
I III II IV I III IV II I IV II
III
I IV III
II
Số đặc
tính
nhóm
[X]
[1][2][6]
[12]

[1][2]
[12][6]
[1][4][2]
[12]
[1][4][12]
[2]
[1][8][2]
[4]
[1][8][4]
[2]
Lưới
kết
cấu
Lượng
mở
cực
đại
[X]
max
12 12 12 12 16 16
ϕ
[x]max
16>8 16>8 16>8 16>8 40>>8 40>>8
Kết
quả
Không
đạt
Không
đạt
Không đạt Không đạt Không

đạt
Không
đạt
Thứ tự
1 2 3 4 5 6
PAKG 2x3x2x2 2x3x2x2 2x3x2x2 2x3x2x2 2x3x2x2 2x3x2x2
PATT II I III
IV
II I IV
III
II III I IV II III IV I II IV I
III
II IV III
I
Số đặc
tính
nhóm
[X]
[3][1][6]
[12]
[3][1]
[12][6]
[2][4][1]
[12]
[2][4][12]
[1]
[2][8][1]
[4]
[2][8][4]
[1]

Lưới
kết
cấu
Lượng
mở 12 12 12 12 16 16
Ph¹m M¹nh Hïng CTM8-K44
Page-23
1
2
2
6 12
1
4
4
2 12
1
2
2
12 6
1
4
4
12 2
1
8
8
4 2
1
8
8

2 4
3
1
1
6 12
3
1
1
612
2
4
4
1
12
2
4
4
1
12
2
8
8
1
4
2
8
8
4
1
§å ¸ n

thiÕt kÕ m¸y c«ng cô

cực
đại
[X]
max
ϕ
[x]max
16>8 16>8 16>8 16>8 40>>8 40>>8
Kết
quả
Không
đạt
Không
đạt
Không đạt Không đạt Không
đạt
Không
đạt
Thứ tự
1 2 3 4 5 6
PAKG 2x3x2x2 2x3x2x2 2x3x2x2 2x3x2x2 2x3x2x2 2x3x2x2
PATT III I II
IV
III I IV
II
III II I IV III II IV I III IV I
II
III IV II

I
Số đặc
tính
nhóm
[X]
[6][1][3]
[12]
[6][1]
[12][3]
[6][2][1]
[12]
[6][2][12]
[1]
[4][8][1]
[2]
[4][8][2]
[1]
Lưới
kết
cấu
Lượng
mở
cực
đại
[X]
max
12 12 12 12 16 16
ϕ
[x]max
16>8 16>8 16>8 16>8 40>>8 40>>8

Kết
quả
Không
đạt
Không
đạt
Không đạt Không đạt Không
đạt
Không
đạt
Thứ tự
1 2 3 4 5 6
PAKG 2x3x2x2 2x3x2x2 2x3x2x2 2x3x2x2 2x3x2x2 2x3x2x2
PATT IV I II
III
IV I III
II
IV II I III IV II III I IV III I
II
IV III II
I
Số đặc
tính
nhóm
[X]
[12][1]
[3][6]
[12][1]
[6][3]
[12][2][1]

[6]
[12][2][6]
[1]
[12][4]
[1][2]
[12][4][2]
[1]
Lưới
Ph¹m M¹nh Hïng CTM8-K44
Page-24
6
1
1
3
12
6
1
1
3
12
6
2
2
1
12
6
2
2
12
1

4
1
2
8
8
4
8
8
2
1
12
1
1
3
6
12
1
1
3
6
12
2
2
1
6
12
2
2
6
1

12
4
4
1
2
12
4
4
12
§å ¸ n

thiÕt kÕ m¸y c«ng cô

kết
cấu
Lượng
mở
cực
đại
[X]
max
12 12 12 12 12 12
ϕ
[x]max
16>8 16>8 16>8 16>8 16>8 16>8
Kết
quả
Không
đạt
Không

đạt
Không đạt Không đạt Không
đạt
Không
đạt
Qua bảng so sánh trên ta they rằng các phương án thứ tự đưa ra đều có
ϕ

[X]max
> 8 nhưu vậy không thoả mãn điều kiện
ϕ

[X]max

≤
8 .
Do đó để thoả mãn điều kiện
ϕ

[X]max

≤
8 ta phải gia công thêm một trục trung gian
hoặc tách ra thành hai đường truyền .
Theo sự so sánh giữa các phương án ta they phương án thứ tự I II III IV
( với
ϕ

[X]max
= 16 ) có lượng mở tăng dần theo từng nhóm truyền . Mặt khác theo máy

chuẩn đã chọn thì phương án I II III IV là tốt hơn cả , có lượng mở đều đặn và tăng
từ từ , kết cấu chặt chẽ , hộp tương đối gọn và lưới kết có hình rẻ quạt đều đặn .
Vậy theo phương án thứ tự của máy mẫu và sự so sánh trực tiếp trên bảng ta chọn
phương án thứ tự cho máy thiết kế là : I II III IV
Cụ thể ta có : PAKG 2 x 3 x 2 x 2
PATT I II III IV
[X] [1] [2] [6] [12]
Để thoả mãn điều kiện
ϕ

[X]max

≤
8 ta phải thu hẹp lượng mở từ [X] = 12 xuống .
Để giảm lượng mở một cách hợp lý về thiết kế mà vẫn đảm bảo các yêu cầu của máy
ta phải đi xét lưới kết cấu .
Như phần trên ta đã xác định được số chuỗi tốc độ ở trục chính tuân theo quy luật cấp
số nhânvậy nên tỷ số truyền trên từng nhóm truyền cũng tuân theo cấp số nhân.
Ta thấy
ϕ

[X]
= 8 khi [x] = 9 .

ϕ
12
ϕ

9

Như vậy để có được [X] = 9 ta đã phải cưỡng bức giảm [X] = 12 đi một lượng
[X]
giảm
= 3 có nghĩa là ta đã cưỡng bức cho trùng 3 tốc độ .
Sở dĩ ta cưỡng bức giảm lượng mở [X]
giảm
= 6 tức là cho trùng 6 tốc độ vì ta thấy
rằng trên trục I tạo ra trên trục II 2 tốc độ ( với khối bánh răng di trượt 2 cấp ) và
Ph¹m M¹nh Hïng CTM8-K44
Page-25

= 8

= 16