TỔNG hợp cấu TRÚC ĐỘNG học máy

M¸y c«ng cô

PHẦN I
TỔNG HỢP CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY

I.

CÔNG DỤNG CỦA MÁY PHAY LĂN RĂNG – CÁC
THÔNG SỐ CHỦ YẾU

1. Đặc điểm, công dụng của máy phay lăn răng
Máy phay lăn răng là máy chuyên dùng, được sử dụng để gia công bánh răng
trụ răng thẳng, răng nghiêng, bánh vít ,…….
Gia công trên máy phay lăn răng dựa theo nguyên lý bao hình, biên dạng
răng gia công hình thành từ vô số các vết cắt của dao và phôi do quá trình ăn
khớp cưỡng bức tạo lên.
Gia công bánh răng trên máy phay lăn răng có
-Ưu điểm :
+ Có tính vạn năng cao, cùng môđun một dao phay lăn răng có thể gia
công được các bánh răng với số răng bất kỳ.
+ Gia công trên máy phay lăn răng, bánh răng có độ chính xác biên dạng
cao hơn nhiều so với bánh răng gia công bằng phương pháp chép hình trên các
máy phay vạn năng như 6H82.
-Nhược điểm cơ bản của phương pháp này là chi phí chế tạo dao cao hơn,
do cấu tạo của dao phay lăn răng phức tạp, khó chế tạo hơn.
2. Các thông số chủ yếu
Theo yêu cầu, cần thiết kế máy phay lăn răng bán tự động với các thông số:
- Đường kính phôi lớn nhất gia công được:
- Môđun lớn nhất của bánh răng được cắt:

Dmax = 800 mm.

mmax = 8 mm.

Thiết kế dựa trên máy chuẩn 5K32.

1


M¸y c«ng cô

II.

CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO HÌNH BỀ MẶT CHI TIẾT
GIA CÔNG
Dao

Máy phay lăn răng làm việc theo
nguyên lý bao hình, tạo hình bề mặt răng
bằng phương pháp lăn và tiếp xúc.
Trên máy có các chuyển động sau:
- Chuyển động tạo ra đường chuẩn
- Chuyển động tạo ra đường sinh

.

Q1

.

- Chuyển động phân độ.
Ở đây đường sinh công nghệ là

đường thân khai, đường chuẩn là đường
răng.

T3

Q2

Sơ đồ cắt bánh răng trụ răng thẳng

1. Gia công bánh răng trụ răng thẳng
Đường sinh là đường thân khai, được tạo thành bằng phương pháp bao hình
(đường bao của các vị trí liên tiếp của lưỡi cắt thực).
Do đó, chuyển động tạo hình đường sinh là sự kết hợp hai chuyển động:
chuyển động quay Q1 của dao và chuyền động Q2 của phôi. Chuyển động phân
độ trùng với chuyển động tạo hình đường sinh . Vậy chuyển động tạo hình
đường sinh

.

nhắc lại sự ăn khớp giữa trục vít – bánh răng, trong đó trục vít đóng vai
trò là dao.
Đường chuẩn ở đây là đường thẳng, được tạo thành bằng phương pháp quỹ
tích (vết). Để tạo ra đường chuẩn này, dao thực hiện chuyển động tịnh tiến T 3
dọc trục phôi với lượng chạy dao Sd xác định trên một vòng quay của phôi. Vậy
.

2

Phôi

M¸y c«ng cô
Dao

2. Gia công bánh răng trụ răng
nghiêng
Đường sinh là đường thân khai, được
tạo thành bằng phương pháp bao hình.

Q1

Phôi

Q2

T3

Chuyển động tạo hình sinh là sự kết
hợp của hai chuyển động quay Q1 của dao
và quay Q2 của phôi. Vậy
.

Q4

Sơ đồ cắt bánh răng trụ răng nghiêng

Đường chuẩn ở đây là đường xoắn vít, được tạo thành bằng phương pháp
quỹ tích. Để tạo ra đường chuẩn này, dao thực hiện chuyển động tịnh tiến T 3 hết
chiều dài răng kết hợp với chuyển động quay phụ Q4 của phôi. Vậy
.

3. Gia công bánh vít
Gia công bánh vít bằng máy phay lăn răng có hai phương pháp: chạy dao
tiếp tuyến và chạy dao hướng kính.

Dao

Dao

Q1
Q1
Q2
Phôi

T3
Phôi

T3

Gia công bánh vít: chạy dao hướng kính

Q2
Q4

Gia công bánh vít: chạy dao tiếp tuyến

Chạy dao hướng kính chỉ áp dụng với trường hợp k = 1, nếu k ≥ 2 dùng
phương pháp này sẽ gây lên hiện tượng cắt lẹm đỉnh và chân răng bánh vít. Để
khắc phục người ta dùng phương pháp chạy dao tiếp tuyến.
Khi gia công bánh vít thì đường chuẩn là đường cong ghềng, được tạo thành
bằng phương pháp quỹ tích, do kết cấu của dao tạo nên trong khi gia công. Do

vậy không có .

3


M¸y c«ng cô
Đường sinh là đường thân khai, được tạo thành bằng phương pháp bao hình
.

III. THÀNH LẬP SƠ ĐỒ CÂU TRÚC ĐỘNG HỌC TOÀN
MÁY
Từ việc phân tích các phương pháp tạo hình trên ta thấy máy phay lăn răng
thiết kế cần có các chuyển động tạo hình sau:
Khi cắt bánh răng thẳng cần có các chuyển động quay chính của dao là Q1 để
tạo ra tốc độ cắt, chuyển động quay của phôi Q 2 phù hợp với Q1. Do vậy giữa
dao và phôi phải có liên kết nội với chạc điều chỉnh i x, đó là nhóm tạo hình
đường sinh
.
Khi cắt bánh răng trụ răng nghiêng để tạo thành đương chuẩn thì máy phải
có thêm chuyển động tạo thành đường xoắn ốc, đó là chuyển động quay phụ
thêm Q4 phù hợp với chuyển động thẳng đứng của bàn máy T 3, lúc này bàn máy
mang phôi nhận đồng thời 2 chuyển động độc lập nhau là Q 2 và Q4 vì vậy trong
cấu tạo của máy cần bố trí thêm cơ cấu cộng (cơ cấu vi sai) để gộp 2 chuyển
động này đó là nhóm tạo hình đường chuẩn
.
Để tạo thành các chuyển động trên ta thấy có rất nhiều phương án thành lập
sơ đồ cấu trúc động học.
Cơ sở cho việc thành lập sơ đồ cấu trúc là trước hết phải viết được nội liên
kết và chuyển động của các nhóm hình thành. Ta có 4 phương án thành lập sơ
đồ cấu trúc

4


M¸y c«ng cô

- Phương án 1:

Td
Q1
1

Q2

2

10

Q4

ix

6

3
4

n

7

iy

5
8

9

- Phương án 2:

Td
Q1
1

Q2

2
8

ix

7

3

4
9

10

Q4

iy
6

n

5

5


M¸y c«ng cô

- Phương án 3:

Td
Q1
1

Q2
10

Q4
6
5

ix
4

2

n

7

iy

3
8

9

- Phương án 4:

Td
Q1
1

Q2
Q4
7

is
8

6
5

ix

2
12

4

n

3
11

iy
10

6

9


M¸y c«ng cô

Theo phương án 1 – 2 ta có: Lượng di động tính toán (LDĐTT) xích vi sai
Gọi T là bước xoắn đường răng bánh răng: T =
LDĐTT:

T mm

π mn Z
sin β

→ Phôi quay phụ thêm ± 1 vòng

T

⇔ k .t .i78 .iy .i9−10 .iΣ .i56 = ±1vong
vm vm
sin β

⇔ i y = C y m .Z
n

(công thức điều chỉnh)

Trong đó:
-

Tvm: bước của trục vít me đứng
iΣ: tỉ số truyền của cơ cấu cộng chuyển động
mn: môđun pháp của bánh răng cần gia công
Z: số răng của bánh răng cần gia công
β: góc xoắn vít của bánh răng cần gia công

Khi điều chỉnh xích bao hình:

Dao (Q1) → Phôi (Q2)

LDĐTT: 1 vòng dao → K/Z vòng phôi
Phương trình cân bằng động học :
1.i12.ix.i34.iΣ.i56 = K/Z vòng phôi
Công thức điều chỉnh :
ix = C x

K
Z

Theo phương án 3 – 4, ta có:
iy = C y

sin β
mn .K

Trong 4 phương án trên ta thấy phương án 3 – 4 có việc điều chỉnh vi sai
không phụ thuộc vào số răng cần cắt, do đó khi cắt bánh răng với các số răng
khác nhau ta chỉ cần điều chỉnh chạc ix, như vậy sẽ rút ngắn được thời gian điều
chỉnh, người điều chỉnh sẽ đỡ vất vả hơn do đã thay đổi cách bố trí i x về phía
sau cơ cấu cộng. Phương án 1 – 2 không có ưu điểm nào.
Trong phương án 3, có nhược điểm là khi cắt bánh răng nghiêng lượng chạy
dao thẳng đứng phụ thuộc vào tốc độ quay của dao. Do đó năng suất không cao
vì không thể tăng tốc độ quay của dao lên liên tục được.

7


M¸y c«ng cô
Để khắc phục nhược điểm này ta sử dụng sơ đồ cấu trúc máy theo phương
án 4, ở phương án này có thêm khâu điều chỉnh lượng chạy dao is.
Các phương án được trình bày như hình vẽ trên.
Mặt khác khi cắt bánh vít trên máy phay lăn răng, cần có các chuyển động sau:
Q1 – chuyển động quay của dao tạo tốc độ cắt
Q2 – chuyển động quay của phôi phù hợp với chuyển động của dao
Sk – chuyền động chạy dao hướng kính để cắt hết chiều sau răng khi cắt bánh

vít theo phương pháp chạy dao hướng kính (hình vẽ)
St – chuyển động chạy dao dọc trục khi cắt bánh răng bằng phương pháp
chạy dao tiếp tuyến (hình vẽ)
Q1
Q1
Q2

Sk

Q2

St

Q4

Như vậy ta phải có khâu điều chỉnh is vào xích chạy dao để thành lập sơ đồ
cấu trúc động học toàn máy ở trường hợp này.
Khi cắt bánh vít bằng phương pháp chạy dao tiếp tuyến thì chuyển động
quay của dao và phôi là chuyển động nhắc lại sự ăn khớp của trục vít – bánh vít.
Chuyển động chạy dao của vít me mang bàn dao nhắc lại sự ăn khớp khớp của
bánh răng – thanh răng, do đó phôi phải quay thêm một lượng là Q 4 do xích vi
sai đảm nhiệm.
Để mở rộng và thay đổi lượng chạy dao tiếp tuyến trên sơ đồ cấu trúc động
học ta bố trí thêm khâu điều chỉnh i o. Như vậy để thỏa mãn các yêu cầu của máy
sao cho thích hợp nhất ta chọn phương án bố trí động học như phương án 4.
Từ đó thành lập được sơ đồ cấu trúc động học toàn máy gồm các xích liên
kết trong, ngoài và các khâu điều chỉnh như sau:

8

Máy công cụ

1
M

2

iV

3

nf
nt

4

Sđ
nd
10

9

SK

iS

12
11

8

St

ix
7

i0

5
15



6

iy
14

13

Sơ đồ cấu trúc động học máy phay lăn răng

Vi s cu trỳc ng hc ton mỏy nh trờn ta cú cỏc thnh phn lng di
ng tớnh toỏn v cụng thc iu chnh nh sau:
1. Xớch tc
ng c Trc chớnh (mang dao)
LDTT

:

nc (v/p) ntc (v/p)
9


M¸y c«ng cô
Phương trình cân bằng động học :
Công thức điều chỉnh :

nđc . i12 . iv . i34 = nt/c

iv = Cv . ntc

2. Xích bao hình
Xích này liên hệ giữa chuyển động quay của dao (trục chính) Q1 và phôi Q2
Trục chính → Phôi
1 vòng dao →

LDĐTT :
Phương trình cân bằng động học :

K
vòng phôi
Z

1. i45 . iΣ . i67 . ix . i89 =
K
Z

ix = C x

Công thức điều chỉnh :

K
Z

3. Xích chạy dao
Xích này liên hệ giữa chuyển động quay của phôi và chuyển động tính tiến
của dao T3.
Gọi Sd mm/vg là lượng chạy dao dọc của máy.
Phôi → Dao (T3)
LDĐTT

1 vòng phôi → Sd (mm)

:

Phương trình cân bằng động học :

1. i9-10 . is . i11-12 . kvm . tvm = Sd

Công thức điều chỉnh :

is = Cs S d

4. Xích vi sai
a. Khi cắt bánh răng nghiêng
Gọi T là bước xoắn đường răng bánh răng: T =
LDĐTT: T mm

π mn Z
sin β

→ Phôi quay phụ thêm ± 1 vòng

T

⇔ k .t .i12−13.i y .i14−15 .iΣ .i67 .ix .i8−9 = ±1vong
vm vm
sin β

⇔ i y = C y m .K
n

b. Khi cắt bánh vít bằng chạy dao tiếp tuyến
Lượng di động tính toán:
10


M¸y c«ng cô
Dao (T3) → Phôi (Q4)
π.md.Z→ 1 vòng

LDĐTT :
Phương trình cân bằng động học
Công thức điều chỉnh :

md .π .Z
.i12−13 .i y .i14 −15 .iΣ .i67 .ix .i89 = 1
i0 .tvm .kvm

:

iy = C y

PHẦN II
11

1
K .md


M¸y c«ng cô

XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG KỸ THUẬT
CƠ BẢN CỦA MÁY

I.

Đặc trưng về công nghệ

Máy phay lăn răng là loại máy chuyên dùng để gia công bánh vít, bánh răng
trụ răng thẳng, răng nghiêng.
Phôi gia công là phôi trụ có đường kính lớn nhất:

Dmax = 800mm.

Vật liệu gia công trên máy: Thép, gang, đồng và chất dẻo. Dao được sử dụng
là dao phay trục vít, dao bay.

II.

Đặc trưng về kích thước

Đường kính lớn nhất của bánh răng gia công:
Modul lớn nhất của bánh răng được cắt:

Dmax = 800mm.
mmax = 8 mm.

Góc nghiêng lớn nhất của bánh răng gia công: λ = ± 600
m

max
Môđun bé nhất được tính theo công thức: mmin = R
m

Chọn Rm =4 nên mmin = 2 mm.
Theo bảng trang 50 tài liệu [I]. ta chọn thông số của dao là:
Ddmin = 50 mm
;
Ddmax = 200 mm.
Zdmax = 12.

III. ĐẶC TRƯNG VỀ ĐỘNG HỌC
1. Xích tốc độ
Tốc độ cắt giới hạn được chọn căn cứ vào các tài liệu thống kê. Tham
khảo tài liệu đã cho đối với máy chuẩn khi phay lăn răng, tốc độ cắt có thể sử
dụng theo Sổ tay CNCTM. Đối với vật liệu dao là thép gió:
Vận tốc lớn nhất: Vmax = 50 m/ph

;
Vmin = 16 m/ph
Phạm vi điều chỉnh tốc độ:
V
50
R v = max =
= 3,125
Vmin 16
Phạm vi điều chỉnh đường kính của dao:

12


M¸y c«ng cô

Rd =

D max 200
=
=4
D min
50

Vật liệu
Gang
Thép σb< 60(kg/mm2)
Thép σb> 60(kg/mm2)
Đồng
Chất dẻo

Vận tốc cắt (m/ph)
Thô
16÷20
25÷28
20÷25
25÷40
25÷50

Tinh
20÷25
20÷25
25÷30
25÷40
25÷50

Vậy phạm vi điều chỉnh số vòng quay trục chính của dao là :
Rn = Rv.Rd = 3,125.4 = 12,5
Số vòng quay nhỏ nhất của trục dao là :
nmin =

1000 × Vmin 1000 ×16
=
= 25,5(v / ph)
π × Dmax
3,14 × 200

Trong thực tế, số vòng quay nhỏ nhất ít được sử dụng. Nếu dao phay trục
vít làm bằng thép gió Coban thì có thể tăng tốc độ cắt 1 đến 2 lần, vậy:
nmin = (1÷2) . 25,5 = 25,5÷51 v/ph
Lấy nmin = 50 v/ph. Khi đó số vòng quay trục chính dao có phạm vi điều

chỉnh
1
Rn = 12,5. = 6, 25
2

Chọn công bội ϕ:
Để tổn thất tương đối về tốc độ là không đổi tức là lợi về mặt kinh tế
(năng suất) khi gia công phôi có đường kính khác nhau ta chọn chuỗi số vòng
quay trục chính là chuỗi số nhân. Tra bảng: 6-2-STKMCKL - Phạm Đắp. Chọn
công bội ϕ tiêu chuẩn. Máy thiết kế là máy phay lăn răng nên chọn ϕ =1,26.
Khi đó số tốc độ của máy thiết kế là:
lg R n
lg 6,25
Z=
+ 1=
+ 1= 9
lg ϕ
lg 1,26
Lấy theo bảng 5 - TKMCKL - Mai Trọng Nhân. Ta có chuỗi số vòng
quay tiêu chuẩn sau:
47,5 ; 64 ; 79 ;97 ; 127 ; 155 ; 192 (v/ph).
2. Xích chạy dao

13


M¸y c«ng cô
Máy bố trí 3 xích chạy dao. Xích chạy dao đứng, xích chạy dao tiếp
tuyến và xích chạy dao hướng kính. Với lượng chạy dao S d, Sv, St, được xác lập
theo yêu cầu độ bóng và độ chính xác của chi tiết gia công.

a. Xích chạy dao đứng
Theo nguyên lý cắt, khi cắt thô lượng chạy dao từ 2 đến 3mm/v (vật liệu
phôi: gang, thep, đồng). Khi cắt tinh lượng chạy dao từ 0,5 đến 3 mm/v. Lượng
chạy dao này nhỏ nên dễ xẩy ra hiện tượng trượt dao.
Chiều sâu cắt được xác định theo môđun của bánh răng cần gia công. Đối
với các bánh răng có môđun nhỏ hơn 8 mm thì ta cho một hành trình cắt hết
chiều sâu. Đối với bánh răng có m > 8mm (vật liệu bánh răng là gang) và m >
6mm (vật liệu là thép) thì cắt 2 hành trình. Hành trình đầu cắt theo chiều sâu t =
1,4 mm, hành trình sau cắt hết phần còn lại.
Với vật liệu gia công là chất dẻo thì lượng chạy dao có thể chọn lớn hơn.
Theo máy chuẩn có lượng chạy dao cho máy thiết kế là.
Sdmin = 0,8 mm/v ;
Sdmax = 5 mm/v.
S
5
R sd = d max =
= 6,25
Vậy:
S d min 0,8
Để khống chế tổn thất máy không đổi, và có được tốc độ và lượng chạy
dao ta chọn chuỗi chạy dao là chuỗi cấp số nhân với ϕs = 1,26.
Ta có chuỗi cấp chạy dao đứng là:
lg R sd
lg 6,25
Zs =
+ 1=
+ 1= 9
lg ϕ
lg 1,26
Lượng chạy dao đứng:

0,8 ; 1 ;1,26 ; 1,58 ; 2 ; 2,5 ; 1 ; 3,2 ; 4 ; 5 (mm/v)
b. Xích chạy dao hướng kính
Để gia công bánh vít bằng chạy dao hướng kính, trong máy bố trí xích
chạy dao hướng kính được nối từ xích chạy dao dọc. Theo máy chuẩn ta chọn
lượng chạy dao hướng kính của máy là 1/3 lượng chạy dao dọc. Khi đó ta có
lượng chạy dao hướng kính là:
0,27 ; 0,34 ; 0,43 ; 0,54 ; 0,68 ; 0,85 ; 1,08 ; 1,36 ; 1,7 (mm/v).
c. Xích chạy dao tiếp tuyến
Để cắt bánh bít bằng phương pháp chạy dao tiếp tuyến và cắt bánh răng
bằng phương pháp chạy dao đường chéo. Máy còn bố trí xích chạy dao tiếp
tuyến. Lượng chạy dao phụ thuộc vào góc nghiêng của bánh răng và số răng của
bánh vít khi gia công.
d. Xích chạy dao nhanh
Để giảm thời gian phụ ở các hành trình chạy không, trên máy bố trí xích
chạy dao nhanh cho chạy dao hướng kính và chạy dao thẳng đứng lượng dịch
14


M¸y c«ng cô
chuyển có thể lấy bằng 0,1 ÷ 0,6m/ph. Theo máy chuẩn chọn lượng dịch chuyển
nhanh của bàn máy là 0,17m/ph. Dịch chuyển nhanh của bàn trượt dao là
0,55m/ph. Dịch chuyển nhanh của trục gá dao dọc theo trục dao là 0,13 m/ph.

IV. ĐẶC TRƯNG VỀ ĐỘNG LỰC HỌC MÁY
Đặc trưng về động lợc học máy được xác định theo chế độ cắt tính toán có
tải trọng và công suất lớn nhất. Công suất cắt có thể tính theo 2 phương pháp:
1. Theo nguyên lý cắt
Công suất cắt được tính theo công thức:
Nc =

C p × V ∗ × S ∗. x × m y
60 ×120

( KW )

Tra bảng 112 (STCNCTM - T4)
Cp = 30
y=1
x = 0,75
Vật liệu gia công là thép:
Lượng chạy dao : S* = 0,7 . Smax =0,7 . 5 = 3,5 mm/vg.
Vận tốc cắt : V = 50 m/ph.
Modul
: m = 8 mm.
Đường kính dao : Dd = Ddmax = 200 mm.
Số đầu mối dao phay : k = 1.
Số răng của bánh răng gia công : Z = 12.
→
2. Theo nguyên lý đàn hồi
Lực cắt được tính theo công thức:
Pz = k(a + 0,4c). b.
Trong đó: k: Đặc tính của vật liệu cắt. Với thép 40X và 40XH.
Chọn: k =1800N/mm
a: Chiều sâu cắt.
b: Chiều dài lớp cắt
c: Độ mòn lớn nhất cho phép của dao theo mặt sau:
Chọn c = 0,6mm (bảng II - 3 - TKMCKL - Mai Trọng Nhân)
Với phương pháp gia công này thi trị số của a, b luôn biến đổi. Do đó để
tính toán ta xác định trị số trung bình của chúng:
mm

atb =

F .S
(mm)
D.ξ .nlc .lcd

F: Diện tích tiết diện rãnh răng của toàn bộ bánh răng
F = 3,14.m.z = 3,14.100.12 = 3768 mm
S: Lượng chạy dao. S =3,5 mm/vg
15


M¸y c«ng cô
nlc: Số lát cắt sau một vòng quay của phôi. Khi phôi quay được một vòng
thì phôi quay được 12 vòng . Vậy số lát cắt là:
nlc = 12.12 = 144
lcd: Chiều dài cắt:
lcd = Rd 2 − ( Rd − 2, 25) 2 = 9

ξ: Số răng đồng thời tham gia cắt được quy ước trên hình trụ chia của dao
với trục ngoài của phôi:
ξ = L/T = L /3,14 .m
2

2

D  D

L = 2  c ÷ − c −m÷
 2   2



Dc: Đường kính ngoài của phôi.
Dc = Z .m + 2 . m = (12 + 2 ) . 10 = 140 mm
⇒L = 72,1 mm
Vậy ξ =72,1/3,14.10 = 2,3 răng.
⇒atb = 0,04 mm
Lực cắt tính cho một răng
Pz1 = k(a + 0,4c)b = 1800(0,04 + 0,4.0,6).15,7 = 1912,8 N
Vậy Pz = ξ.Pz1 = 18120 N
Chọn vận tốc khi cắt thô và vật liệu thép: Vc = 25 m/ph
Ta có : Pz.Vc / 60.1000 = 6,04 KW
Chọn hiệu suất truyền dẫn:
η = 0,83 (TKMCKL-Phạm Đắp)
nđc = Ks.nc / η =1,02.6,04 / 0,83 =7,42 KW
Ks = 0,2 : Hệ số kể đến công suất chạy dao.
Dựa vào công suất động cơ tính toán, tra bảng 3-P4 (STKCTM - Nguyễn
Trọng Hiệp) chọn động cơ kiểu A0Π2 51-4 có:
N = 2,8KW; n = 1420 v/p; i = 0.23 ; Mbd/Mdm = 1,8.

PHẦN III
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC MÁY
16


Máy công cụ

Phần tính toán động học máy là một trong những phần quan trọng cho máy . Nó
thể hiện đợc tính chất chuyển động thực của máy với những thông số động học
cụ thể, tỉ số truyền của từng cặp bánh răng ,số răng của bánh răng và từ đó ta

hình dung đợc kết cấu máy .
Nhiệm vụ của phần này là: lựa chon phơn án truyền dẫn,bố trí cơ cấu
truyền dẩn, bố trí kích thớc vỏ hộp ,xác định đợc đồ thị vòng quay từ đó xác
định đợc tỉ số truyền cho các bộ truyền và tính số răng của các bánh răng, sau
cùng là kiểm tra sai số vòng quay với giá trị cho phép

I - Hộp tốc độ
Vì máy thiết kế là máy chuyên dùng, chi tiết đợc gia công hàng loạt. Do đó ta
sử dụng hộp tốc độ dùng bánh răng thay thế.
Hộp tốc độ dùng bánh răng thay thế có u , nhợc điểm sau:
+) Kích thớc chiều trục nhỏ.
+) Số cặp bánh răng thay thế không hạn chế, nó chỉ bị giới hạn bởi tỷ số
truyền.
+) Phạm vi điều chỉnh của nhóm là: Rp = imax/imin = 16ữ20:
-) Nếu phạm vi truyền dẫn không vợt quá Rp thì việc điều chỉnh số vòng
quay chỉ còn tiến hành với một nhóm truyền. Nh thế kết cấu truyền dẫn sẽ
đơn giản.
+) Khả năng đóng cần tốc độ làm gãy bánh răng không có do đó không
phải dùng cơ cấu hãm nào cả.
+) Việc điều chỉnh máy chậm chạp là nhợc điểm gây ra do ta sử dụng cặp
bánh răng thay thế. Nhng ta lại gia công một lô sản phẩm nên thời gian phụ
đó là quá nhỏ so với thời gian chạy máy. Do đó không ảnh hởng đến năng
suất máy.
1- Chọn dạng kết cấu
Khi thit k mỏy vic la chn kt cu n gin hay phc tp cn cn c vo
phm vi iu chnh yờu cu, cụng dng ca mỏy. Theo kinh nghim ca cỏc nh
thit k mỏy, ch ra rng cu trỳc n gin c s dng khi phm vi iu chnh
yờu cu nh hn tr s ti hn: Rn R*
Ta cú: R

*

[R]
= i


2

82
=
= 50, 79
1, 26

Phm vi iu chnh Rn = 6,25 < R* = 50,79. Do ú ta s dng kt cu truyn
dn n gin.
17


M¸y c«ng cô
2 - Chän ph¬ng ¸n kÕt cÊu
Do Z = 9 nên ta có hai phương án kết cấu là: Z = 3.3 và Z = 1.9.1
Vì sử dụng bánh răng thay thế nên ta sử dụng phương án cấu trúc Z = 1.9.1
Với phương án này, do dùng bánh răng thay thế nên nó đảm bảo tổng số bộ
truyền là ít nhất. Và để phòng quá tải người ta bố trí mắc bộ truyền đai nối từ
động cơ tới trục I của hộp tốc độ.
3- Đồ thi vòng quay:
Để giảm kích thước kính của nhóm truyền động, trên độ thị vòng quay nên
tận dụng bố trí các tia trong nhóm đối xứng với nhau để i min . imax = 1, để các
bánh răng trong nhóm truyền không chênh lệch nhau về kích thước quá lớn và
kích thước của nhóm truyền sẽ bé.

Mặt khác theo kinh nghiệm, các tỷ số truyền cũng được giới hạn. Đối với
chuyển động
chính
thẳng, theo
I
II dùng bánh
III răngIV
V lời khuyên:
VI
VII
1
= imin ≤ i ≤ 2 = imax
4

2000

Theo lời khuyên, đối với bánh răng thay thế thì có thể cho phép imax ≤ 4.
1420(v/f)
1

Vậy ta lấy tỉ số truyền: = imin ≤ i ≤ 4 = imax
4 i
i1
2
Tỷ số truyền đai nhỏ hơn 2,5. Từ động cơ n = 1460 v/ph, ta đặt cặp bánh
răng thay thế từ trục I và trục II.i3
Từ đó ta có chuỗi số vòng quay
i của hộp tốc độ như sau: (Hình vẽ)
4

i5
i6
i7

192 (v/ph)

i8

155 (v/ph)

i9

127 (v/ph)

i10

97 (v/ph)
79 (v/ph)
64 (v/ph)
47 (v/ph)
63 (v/ph)
18

Đồ thị vòng quay máy phay lăn răng

50 (v/ph)


M¸y c«ng cô

Trong xích ta bố trí một bộ truyền đai từ trục dộng cơ đến trục I và các cặp
bánh răng côn có tỷ số truyền bằng 1 để đổi hướng truyền chuyển động trong
không gian cặp bánh răng trụ răng nghiêng để hạn chế tỷ số truyền của các
nhóm trong giới hạn cho phép.
Ta xây dựng đồ thị số vòng quay như hình vẽ trên: Từ đồ thị số vòng quay ta
đi xác định tỷ số truyền.
Khi đó với ϕ = 1,26 ta có:
i2 = ϕ3 = 2

i5 = ϕ0 = 1

i8 = 1/ϕ3 = 0,5

i3 = ϕ2 = 1,58

i6 = 1/ϕ = 0,79

i9 = 1/ϕ4 = 0,39

i4 = ϕ = 1,26

i7= 1/ϕ2 = 0,63

i10= 1/ϕ5 = 0,315

Gọi ii = iđai
Dựa vào chuỗi số vòng quay ta chọn (theo hình vẽ) ta tính được tốc độ quay
của trục II là 635 vg/ph. Từ đó suy ra:
i1 =

635
= 0, 45
1406

4- Tính toán động học bánh răng
19


M¸y c«ng cô
Tính toán động học bánh răng là đi xác định số răng Z của mỗi bánh răng
sao cho đảm bảo tỷ số truyền đã lựa chọn.
Tính bộ truyền bánh răng thay thế.
Ta có:
i2 = ϕ 3 = 2 =

58 a2
=
29 b2

i3 = ϕ 2 = 1,58 ≈
i4 = ϕ = 1, 26 ≈
i5 = ϕ 0 = 1 ≈

53 a3
=
34 b3

49 a4
=
38 b4

44 a5
=
43 b5

→ a2 + b2 = 87 = 3.29
→ a3 + b3 = 87 = 3.29
→ a4 + b4 = 87 = 3.29
→ a5 + b5 = 87 = 3.29

i6 =

1
38 a6
= 0, 79 ≈
=
ϕ
49 b6

→ a6 + b6 = 87 = 3.29

i7 =

1
34 a7
= 0, 63 ≈
=
2
ϕ
53 b7

→ a7 + b7 = 87 = 3.29

i8 =

1
29 a8
= 0,5 ≈
=
3
ϕ
58 b8

→ a8 + b8 = 87 = 3.29

i9 =

1
24 a9
= 0,39 ≈
=
4
ϕ
63 b9

→ a9 + b9 = 87 = 3.29

1
21 a10
= 0,315 ≈

=
5
ϕ
66 b10

→ a10 + b10 = 87 = 3.29

i10 =

Ta có bội số chung nhỏ nhất của :SZ = K = Zj + Zj’= 87
Vậy ta tính được số răng của các cặp bánh răng ăn khớp:
Z10 =

a10 .S Z
21.87
=
= 21
a10 + b10 21 + 66

⇒ Z10' = 87 − 21 = 66

Z9 =

a9 .S Z
24.87
=
= 24
a9 + b9 24 + 63

⇒ Z 9' = 87 − 24 = 63

Z8 =

a8 .S Z
29.87
=
= 29
a8 + b8 29 + 58

⇒ Z8' = 87 − 29 = 58

Z7 =

a7 .S Z
34.87
=
= 34
a7 + b7 34 + 53

⇒ Z 7' = 87 − 34 = 53

Z6 =

a6 .S Z
38.87
=
= 38
a6 + b6 38 + 49

⇒ Z 6' = 87 − 38 = 49

20


M¸y c«ng cô

Z5 =

a5 .S Z
44.87
=
= 44
a5 + b5 44 + 43

⇒ Z 5' = 87 − 44 = 43

Z4 =

a4 .S Z
49.87
=
= 49
a4 + b4 49 + 38

⇒ Z 4' = 87 − 49 = 38

Z3 =

a3 .S Z
53.87

=
= 53
a3 + b3 53 + 34

⇒ Z 3' = 87 − 53 = 34

Z2 =

a2 .S Z
58.87
=
= 58
a2 + b2 58 + 29

⇒ Z 2' = 87 − 58 = 29

Tính toán bộ truyền cuối cùng của xích tốc độ để máy làm việc ít bị rung
động nên ở bộ truyền này ta chọn cặp bánh răng nghiêng có góc nghiêng β =
18o. Modul dọc trục m = 4 mm.
Ta có : i11 = 1/4 = Z11/Z11’ = 17/68.
Chọn Z11 = 17 ;

Z11’ = 68.

5- Tính toán bộ truyền đai
Bộ truyền đai thường để truyền chuyển động từ động cơ đến hộp tốc độ (trục
công tác). Nó có ưu điểm là truyền động giữa hai trục xa nhau, có khả năng
phòng quá tải, kết cấu đơn giản, rẻ tiền. Có nhược điểm là cồng kềnh, gây trượt
khi truyền động . . .
Chọn kiểu đai dẹt có thiết diện E = 138 mm2

Đường kính bánh nhỏ : D1 = 140 ÷ 280 . Chọn D1 = 145 mm
n

dc
Đường kính bánh lớn: D2 = D1 ( 1 − ξ ) n
II

Trong đó : ξ = 0,02, thay số được
D2 = 145(1 − 0, 02)

1460
= 326(mm)
635

Kiểm tra đai theo điều kiện
V=

π .D1.nd / c
≤ [ vmax ] = (30 ÷ 35)( m / s )
60.103

V=

3,14.145.1460
= 11, 07 < [ vmax ]
60.103

(thỏa mãn)

6- Kiểm tra sai số vòng quay

Trong quá trình tính toán số răng do phân tích tỷ số truyền i j ≈ aj / bj, mặt
khác khi tính toán Zj và Zj’ cũng có những sai số, nên số vòng quay của trục
cuối (trục chính) có thể có những sai lệch so với số vòng quay tiêu chuẩn. Vì
21


M¸y c«ng cô
vậy cần phải kiểm tra lại sai số vòng quay trục chính, nếu không thảo mãn điều
kiện cho phép thì phải điều chỉnh lại tỉ số truyền.
Sai số cho phép xác định theo công thức:
∆n ≤ [ ∆n ] = ±10 ( ϕ − 1) %

Với ∆n là sai số vòng quay, [∆n] sai số vòng quay cho phép. Ta có:

[ ∆n ] = ±10 ( ϕ − 1) = ±10(1, 26 − 1) = 2, 6%
∆n =

ntc − ntc
.100%
ntc

Ờ đây:

ntc là số vòng quay tiêu chuẩn, lấy theo bảng (v/ph)
ntt là số vòng quay thực tế của trục cuối (v/ph)

Vậy sai số vòng quay của trục chính để thảo mãn thì: ∆n ≤ ± 2,6 %
Ta lập bảng kiểm tra sai số vòng quay sau để tiện so sánh.

22

M¸y c«ng cô
Ta lập bảng kiểm tra sai số vòng quay :
Phương trình truyền
dẫn

STT

ntc (v/f) ntt (v/f)

δ%

sai số
quay
so với
vòng
tiêu
nằm
giới
cho

1

635.

58
17
.1.1.1.
29

38

315

317,5

0,79

2

635.

53
17
.1.1.1.
34
38

250

247,75

- 0,89

3

635.

49
17

.1.1.1.
38
38

200

204,7

2,3

4

635.

44
17
.1.1.1.
43
38

160

162,4

1,53

II.

5

635.

38
17
.1.1.1.
49
38

125

123,1

-1,68

6

635.

34
17
.1.1.1.
53
38

100

101,1

1,8

7

635.

29
17
.1.1.1.
58
38

80

79,31

-0,78

8

635.

24
17
.1.1.1.
63
38

63

60,47

2

9

635.

21
17
.1.1.1.
66
38

50

50,51

1

Vậy
vòng
thực
sai số
quay
chuẩn
trong
hạn
phép .

THI
ẾT

KẾ

XÍCH CHẠY DAO
So với hộp tốc độ, hộp chạy dao có một số đặc điểm sau:
- Công suất truyền dẫn bé, thường chỉ bằng 5 – 10% công suất truyền động
chính.
- Tốc độ làm việc chậm nhiều so với hộp tốc độ. Do hai nguyên nhân trên,
trong hộp chạy dao có thể dùng các cơ cấu giảm tốc nhiều và hiệu suất
thấp như trục vít – đai ốc, trục vít – bánh vít. Trong điều kiện có thể nếu
dùng nhiều cặp răng nối tiếp nhau để giảm tốc độ thì không nhất thiết
phải dùng các cơ cấu hiệu suất thấp nói trên.
- Phạm vi điều chỉnh tỷ số truyền động
1
≤ is ≤ 2,8
5
Rs max =

is max 2,8
=
= 14
1
is min
5

23


M¸y c«ng cô
1. Xích chạy dao dọc
Để biến chuyển động quay của phôi thành chuyển động tịnh tiến dọc của bàn

dao, ta sử dụng cơ cấu vít me đai ốc có bước t = 10 mm.
Như phân tích chọn phương án thay đổi tốc độ của xích tốc độ, xích chạy
dao ta cũng sở dụng bánh răng thay thế. Ta cũng có :
Rs = 6,25 nên hộp chạy dao ta sử dụng cặp bánh răng thay thế (Rs < 14).
Ta chuyển chuỗi lượng chạy dao S thành chuỗi số vòng quay của cơ cấu
S

i
chấp hành – trục vít me với: ns = t
vm
i

Ta có chuỗi vòng quay của trục vít me như sau:
n1 = 0,08 (v/1vph)

n6 = 0,25(v/1vph)

n2 = 0,1 (v/1vph)

n7= 0,32(v/1vph)

n3 = 0,126(v/1vph)

n8 = 0,4(v/1vph)

n4 = 0,158(v/1vph)

n9 = 0,5(v/1vph)

n5 = 0,2 (v/1vphôi)

Ta xây dựng đồ thị vòng quay của trục vít me để tính số răng của cặp bánh
răng thay thế, ta chọn lưới vòng quay của trục vít me hoàn toàn đối xứng nhằm
muốn cho các cặp bánh răng thay thế được sử dụng hai lần, một lần tạo tỷ số
truyền tăng tốc i, một lần tạo tỷ số truyền giảm tốc 1/i.
Lập bảng ta có:
i1 = 96
i2 = 0,39
i3 = 0,5
i4 = 0,63

i5 = 0,79
i6 = 1

i9 = 2

i13 = 1/24

i10 = 2,52
i7 = 1,26

i8 = 1,58

i11 = 39/65

i12 = 10/9

Đối với các cặp bánh răng thay thế của xích này ta kết hợp với xích chạy dao
hướng kính để cho tính toán đơn giản hơn và cũng giúp cho việc bảo quản, chế
tạo bánh răng thay thế của hai xích này dễ dàng hơn, tránh nhầm lẫn và lựa chọn
dễ khi sử dụng.

Từ trên ta có đồ thị vòng quay trục vít me như sau:(Hình vẽ).

24


M¸y c«ng cô

I

II

III

IV

V

VI

VII

i10
i9
i8

i13
i1

1vphô

io

i7

0,50

i6

0,40

i5

0,32

i4

0,25

i3

0,20

i2

0,158
0,128
0,10
0,08

Đồ thị vòng quay xích chạy dao đứng

2. Xích chạy dao hướng kính
Như ta đã biết ở xích chạy dao đứng ta sử dụng các cặp bánh răng thay thế
của xích chạy dao đứng cho xích chạy dao hướng kính này:
Tra bảng 70 - X - STCNCTM: Ta có.
Skmax = 1,7 mm/v ;

Skmin = 1,7/6,25 = 0,27 mm/v.

Dựa vào chuỗi vòng quay tiêu chuẩn ta chọn chuỗi vòng quay :
25