Đồ án Thiết kế máy công cụ Thiết kế máy tiện ren vít vạn năng

Đồ án thiết kế máy công cụ-T06
Nhiệm vụ thiết kế
THIẾT KẾ MÁY TIỆN REN VÍT VẠN NĂNG
SỐ LIỆU THIẾT KẾ
1. Hộp tốc độ:
  1, 26

Z=23

nmin= 14 (v/ph)

2. Hộp chạy dao dùng cơ cấu Norton, khuếch đại ren uKđmax = 32:
Ren hệ mét :

tp=

1,5  16

Ren Anh

n=

48  4

Ren mô-đun :

m=

0, 75  8

Ren Pitch:

Dp=

:

Sdọcmin = 2.Sngangmin = 0,08 (mm/vòng)
Động cơ chính: N=10Kw; n= 1440 (vòng/ph)
NỘI DUNG THUYẾT MINH
-

Phân tích máy tương tự

-

Tính toán động học toàn máy

-

Tính công suất động cơ

-

Tính bền:
+ Trục chính
+Một cặp bánh răng

-

Tính hệ thống điều khiển

BẢN VẼ
Vẽ khai triển và vẽ cắt hệ thống điều khiển: HỘP TỐC ĐỘ 
Vẽ khai triển và vẽ cắt hệ thống điều khiển: HỘP CHẠY DAO 
Hà nội,ngày 10 tháng 2 năm 2014
Giáo viên hướng dẫn
BÙI TUẤN ANH
Sinh viên thực hiện: Đặng Duy Kiên MSSV:20100396

Page 1


Đồ án thiết kế máy công cụ-T06

LỜI NÓI ĐẦU
Một trong những nội dung đặc biệt quan trọng của cuộc cách mạng khoa học
kĩ thuật trên toàn cầu nói chung và với sự nghiệp công nghiệp hóa,hiện đại hóa đất
nước ta nói riêng hiên nay đó là việc cơ khí hóa và tự động hóa quá trình sản xuất.
Nó nhằm tăng năng suất lao động và phát triển nên kinh tế quốc dân. Trong đó công
nghiệp chế tạo máy công cụ và thiết bị đóng vai trò then chốt. Để đáp ứng nhu cầu
này,đi đôi với công việc nghiên cứu, thiết kế nâng cấp máy công cụ là trang bị đầy
đủ những kiến thức sâu rộng về máy công cụ và trang thiết bị cơ khí cũng như khả
năng áp dụng lí luận khoa học thực tiễn sản suất cho đội ngũ cán bộ khoa hoc kĩ thuật
là không thể thiếu được. Với những kiến thức đã được trang bị,sự hướng dẫn nhiệt
tình của các thầy cô giáo cũng như sự cố gắng của bản thân. Đến nay nhiệm vụ đồ
án máy công cụ được giao cơ bản em đã hoàn thành. Trong toàn bộ quá trình tính
toán thiết kế máy mới “Máy tiện ren vít vạn năng” có thể có nhiều hạn chế. Rất mong
được sự chỉ bảo của thầy.
Phần tính toán thiết kế máy mới gồm các nội dung sau:
Chương I : Phân tích máy tương tự
Chương II : Tính toán động học toàn máy

Chương III: Tính công suất động cơ
Chương IV: Tính bền
Chương V : Tính hệ thống điều khiển
Qua đây em cũng xin cảm ơn các thầy cô trong bộ môn, đặc biệt là thầy Bùi Tuấn
Anh đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

Sinh viên thực hiện

Đặng Duy Kiên

Sinh viên thực hiện: Đặng Duy Kiên MSSV:20100396

Page 2


Đồ án thiết kế máy công cụ-T06

CHƯƠNG I : PHÂN TÍCH MÁY TƯƠNG TỰ
1.1) KHẢO SÁT CÁC ĐẶC TÍNH KĨ THUẬT CỦA MỘT SỐ
LOẠI MÁY TIỆN THƯỜNG GẶP
Máy tiện là loại máy phổ thông được dùng nhiều nhất, nó chiếm khoảng 40%
đên 50% thiết bị trong nhà máy. Sở dĩ nó được trang bị nhiều như vậy vì khả năng
gia công của loại máy này khá đa dạng từ việc gia công các mặt tròn xoay (mặt trụ,
mặt định hình, mặt nón, mặt ren vít) đến khoan, khoét, doa, tạo hình nhiều cạnh, elip,
cam, gia công cắt đứt)
Các loại máy tiện hiện trang bị trong các nhà máy ở nước ta hiện nay hầu hết
là các máy cũ của Liên Xô hay do chúng ta tự sản xuất dựa theo
các kiểu máy
của Liên Xô,có cải tiến để phù hợp với điều kiện sản xuất của nước ta.
Các loại máy tiện vạn năng chúng ta hay gặp trong các xưởng cơ khí và đặc

tính kĩ thuật của chúng:
Bảng 1.1): Tính năng kĩ thuật của các máy đã có

T620
200
1400
400
23
12,52000
0,074,16
0,0352,0
10

Các loại máy
1K62
200
1500
400
21
11,51200
0,0821,59
0,0270,527
7

T616
160
700
320
12
441980

0,061,07
0,040,78
4,5

3530
5400

3430
5400

3000
8100

Đặc tính kĩ thuật
Chiều cao tâm máy (mm)
Khoảng cách hai mũi tâm (mm)
Đường kính vật gia công Dmax(mm)
Số cấp tốc độ (z)
Số vòng quay:nminnmax (v/p)
Lượng chạy dao dọc (mm)
Lượng chạy dao ngang (mm)
Công suất trục chính (kw)
Lực chạy dao lớn nhất
Pxmax (N)
Pymax (N)
Khả năng cắt ren
Ren quốc tế (tp)
Ren Mô-đun (m)
Ren Anh (n)
Ren pitch (Dp)

1192
0,548
242
961

Sinh viên thực hiện: Đặng Duy Kiên MSSV:20100396

Page 3


Đồ án thiết kế máy công cụ-T06

Kết Luận: Theo đề bài thiết kế thì ta thấy máy tiện ren vít vạn năng T620 có các đặc
tính tương tự. Do đó ta sử dụng máy T620 làm máy mẫu để khảo sát thiết kế máy
mới

1.2) PHÂN TÍCH MÁY TƯƠNG TỰ-MÁY TIỆN REN VÍT VẠN
NĂNG T620
1.2.1) Sơ đồ động học máy
Ly hî p ma
s¸ t
®- êng
truyÒn
ng hÞc h

II

V

®- êng
q ua y
thuËn

III
tõ ®éng
c¬

VI

IV

®- êng truyÒn tèc ®é thÊp

VII
®- êng truyÒn tèc ®é c a o

Hình 1.1) Sơ đồ động học máy tiện T620

Sinh viên thực hiện: Đặng Duy Kiên MSSV:20100396

Page 4


Đồ án thiết kế máy công cụ-T06

Hình 1.2) Sơ đồ động của máy tiện T620
a) Xích tốc độ:
Xích nối từ động cơ điện công suất N=10kW số vòng quay n=1450 vg/ph, qua bộ
truyền đai vào hộp tốc độ làm quay trục chính VII

Lượng di động tính toán ở hai đầu xích là:
nđc (vg/ph) của động cơ  ntc (vg/ph) của trục chính
Xích tốc độ có đường quay thuận. Mỗi đường truyền khi tới trục chính bị tách ra làm
2 đường truyền:
Sinh viên thực hiện: Đặng Duy Kiên MSSV:20100396

Page 5


Đồ án thiết kế máy công cụ-T06
+ Đường truyền trực tiếp tới trục chính cho ta tốc độ cao
+ Đường truyền tốc độ thấp đi từ trục IV-V-VI-VII
Phương trình xích động biểu thị khả năng biến đổi tốc độ của máy

Hình 1.3) Phương trình xích động
Từ phương trình trên ta thấy:
+ Đường tốc độ cao vòng quay thuận có 6 cấp tốc độ
2x3x1=6
+ Đường tốc độ thấp vòng quay thuận có 24 cấp tốc độ
2 x 3 x 2 x 2 x 1 = 24
Thực tế đường truyền tốc độ thấp vòng quay thuận chỉ có 18 cấp tốc độ, vì giữa
trục IV và trục VI có khối bánh răng di trượt hai bậc có khả năng cho ta 4 tỉ số
truyền
22
88

IV

22
88

V
45
45

VI
45
45

1 1 1
,
1 4 16

Nhìn vào phương trình thực tế chỉ có 3 tỉ số truyền ,

Như vậy đường truyền tốc độ thấp vòng quay thuận còn 18 tốc độ
Sinh viên thực hiện: Đặng Duy Kiên MSSV:20100396

Page 6


Đồ án thiết kế máy công cụ-T06
2 x 3 x 3 x 1 = 18
Vậy đường truyền thuận có 18+6=24 cấp tốc độ bao gồm:
Tốc độ thấp từ n1 n18
Tốc độ cao từ n19n24
Về mặt độ lớn ta thấy n18  n19 . Vậy trên thực tế chỉ có 23 tốc độ khác nhau. Các tỉ
1 1 1
, tạo nên ikđại dùng để cắt ren khuếch đại
1 4 16

số truyền ,

b) Xích chạy dao cắt ren:
Máy tiện ren vít vạn năng T620 có khả năng cắt 4 loại ren:
+ Ren quốc tế (tp)
+ Ren mô-đun (m)
+ Ren Anh (n)
+ Ren Pitch (Dp)
Khi cắt ren tiêu chuẩn xích truyền từ trục VII xuống trục VIII về trục IX qua cặp
bánh răng thay thế vào hộp dao và trục vit me.
Lượng di động tính toán ở hai đầu xích là:
Một vòng trục chính-cho tiện được 1 bước ren tp (mm).
Để cắt được 4 loại ren máy có 4 khả năng điều khiển sau:
+ Cơ cấu bánh răng thay thế qua trục IX và trục X đảm nhận 2 khả năng (dùng cặp
bánh răng

64
42
và
).
97
50

+ Bộ bánh răng Nooctong chủ động chuyển động từ trục IX qua li hợp C2 tới trục
X làm quay khối bánh răng hình tháp xuống trục XI qua C3 tới trục XII đến trục XIV
tới trục vít me.
+ Nooctoong bị động chuyển động từ trục X thông qua C2 mà đi từ cặp bánh răng
28
tới trục XI và 28-25-36 bánh răng hình tháp XII qua bánh răng 35 (không truyền

36

qua trục XV) xuống dưới 18-28-35-XIII tiếp tục truyền qua XIV-XV tới vít me.
+ Để cắt được nhiều ren khác nhau trong cùng một loại ren trong hộp chạy dao của
máy dùng khối bánh răng hình tháp 7 bậc và 2 khối bánh răng di trượt.
Khi cắt ren trái trục chính giữ nguyên chiều quay cũ cần đổi chiều chạy dao ngược
lại trong xích có cơ cấu đổi chiều nối giữa trục VIII và IX tới bánh răng đệm 28.
Lược đồ cấu trúc động học hộp chạy dao

Sinh viên thực hiện: Đặng Duy Kiên MSSV:20100396

Page 7


Đồ án thiết kế máy công cụ-T06

Hình 1.4) Lược đồ cấu trúc chạy dao
Từ cấu trúc động học xích chạy dao trên ta có phương trình tổng quát cắt ren như
sau:
1 vòng trục chính x icố định x ithay thế x icơ sở x igấp bội x tv = tp
 Khi cắt ren quốc tế ( dùng cho các mối ghép):
- Lượng di động tính toán : 1 vòng trục chính  tp (mm)
- Bánh răng thay thế

42
,bánh răng nooctong chủ động
50

 Khi cắt ren Anh:
- Lượng di động tính toán : 1 vòng trục chính  25,4/n (mm)

Trong đó n: số vòng quay trên 1 tấc Anh
- Bánh răng thay thế

42
,con đường 2 bánh nooctong chủ động
50

Phương trình cắc ren Anh
1vgtc (VII)

60
42
42
35 28
28 36
35 28
(VIII)
(IX)
(X) .
(XI)
. (XII)
60
42
50
25 z n
28 35
38 35

(XIII).igb.XV.tv=tp
 Khi cắt ren mô-đun : (dùng cho truyền động)

- Lượng di động tính toán : 1 vòng trục chính  m
- Bánh răng thay thế

64
,con đường 1 nooctong chủ động
97

Phương trình xích động
1vgtc (VII)

60
42
64
z 25
(VIII)
(IX)
(X) C2 n .
(XI) C3 (XII).igb.(XV).12=tp
60
42
97
36 28

 Khi cắt ren Pitch:

Sinh viên thực hiện: Đặng Duy Kiên MSSV:20100396

Page 8

Đồ án thiết kế máy công cụ-T06
- Lượng di động tính toán : 1 vòng trục chính  25,4.  /Dp
- Bánh răng thay thế

64
, con đường 1 nooctong chủ động
97

* Chạy dao dọc : Từ trục bánh vít 28( trục XVII) qua cặp bánh răng 14/60 (bánh răng
lồng không) đóng ly hợp bánh răng thanh răng t=10 (m=3) xe dao chạy dọc hướng
vào mâm cặp (chạy thuận),khi chạy dao lùi đường truyền từ trục XVIII xuống ly hợp
qua bánh răng đệm 38 tới bánh răng 14/60 tới cặp bánh răng thanh răng 14/60 làm
bánh xe chạy dao lùi
* Chạy dao ngang : Đường truyền giống như chạy dao dọc truyền theo nửa bên phải
hộp chạy dao tới vít me ngang t=5
* Chạy dao nhanh : Máy có động cơ điện chạy dao nhanh N = 1 kW, n= 1410 vg/ph
trực tiếp làm quay nhanh trục trơn XVI
Từ các yêu cầu đó ta có được một bảng sắp xếp ren như sau:
Bảng 1.2) Bảng xếp ren

1
1,25
1,5

14
16
18
19
20
22

24

Ren quốc tế
tp=mm
1,75
3,5
2
4
2,25
4,5
2,5
5
5,5
3
6
Ren Anh
n=25,4/tp
7
31/2
8
4
9
41/2
9,5
10
5
11
12
6

7
8
9
10
11
12

-

2
3

56
64
72
80
88
96
-

Ren modun
m=tp/
0,5
1
1,25
1,5
Ren pitch
Dp=25,4/tp
28
14

32
16
36
18
40
20
44
22
48
24
-

1,75
2
2,25
2,5
3

7
8
9
10
11
12
-

c) Một số cơ cấu đặc biệt:
+ Cơ cấu ly hợp siêu việt : Trong xích chạy dao nhanh và động cơ chính đều truyền
tới cơ cấu chấp hành là trục trơn bằng hai đường truyền khác nhau. Nên nếu không
có ly hợp siêu việt truyền động sẽ làm xoắn và gẫy trục. Cơ cấu ly hợp siêu việt được

Sinh viên thực hiện: Đặng Duy Kiên MSSV:20100396

Page 9


Đồ án thiết kế máy công cụ-T06
dùng trong những trường hợp khi máy chạy dao nhanh và khi đảo chiều quay của
trục chính
+ Cơ cấu đai ốc mở đội : vít me truyền động cho 2 má đai ốc mở đôi tới hộp xe dao.
Khi quay tay quay làm đĩa quay chốt gắn cứng với 2 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

1.2.2) Vẽ lưới vòng quay
a. Tính trị số 
Ta có : nmin = 12,5 vòng/phút
nmax = 2000 vòng/phút
Z = 23

Tính công bội  theo công thức  = z 1

n max
n min

Ta có  =

23 - 1

2000

 1,2595  1,26
12,5

Bởi vậy công bội  của máy T620 có giá trị  = 1,26.
b. Tính trị số vòng quay của trục đầu tiên của hộp tốc độ
+ Trên trục II : nII = nđcơ x iđt= 1450 x

145
= 808,65 (v/ph)
260

+ Trên trục VII:Căn cứ vào nmin tra bảng vòng quay tiêu chuẩn ta có 23 tốc độ
12,5-16-20-25-31,5-40-50-63-80-100-125-160-200-250-310-400-500-630800-1000-1250-1600-2000
+ Xác định vị trí n0 đặt trên đồ thị vòng quay no = nII = 809  800 =n19
+ Xác định độ xiên của các nhóm truyền theo công thức i   x với  = 1,26
 Nhóm truyền thứ nhất có 2 tỉ số truyền
56
lg
56
i1 =
=1,26x  X1 = 34 = 2,16  2
34
lg 1,26
51
lg
51
i2 =
=1,26x  X2 = 39 = 1,16  1
39
lg 1,26

 Tia i1 lệch sang phải 2 khoảng log
 Tia i2 lệch sang phải 1 khoảng log
Sinh viên thực hiện: Đặng Duy Kiên MSSV:20100396

Page 10


Đồ án thiết kế máy công cụ-T06
Lượng mở giữa hai tia x : x = i1/i2 = 2/ =  = x
 x = 1
 Nhóm truyền thứ hai (từ trục II tới trục III) có 3 tỉ số truyền
i3 =

21
38
29
; i4 = ; i5 =
47
55
38

Tương tự cách làm nhóm truyền 1 ta có :
X3 = - 2,09  - 2  Tia i3 lệch sang trái 2 khoảng log
X4 = - 4,17  - 4  Tia i4 lệch sang trái 4 khoảng log
X5 = 1
 Tia i5 thẳng đứng
Lượng mở x = 2 ứng với nhóm truyền khuếch đại
 Nhóm truyền thứ ba (từ trục III tới trục IV) có 2 tỉ số truyền
i6 =

22
88

i7 =

45
45

X6 = -6
 Tia i6 lệch sang trái 6 khoảng log
X7 =1
 Tia i7 thẳng đứng
 Nhóm truyền thứ tư (từ trục IV tới trục V) có 2 tỉ số truyền
i8 =

22
88

i9 =

45
45

X8 = -6
 Tia i8 lệch sang trái 6 khoảng log
X9 =1
 Tia i9 thẳng đứng
 Nhóm truyền gián tiếp (từ trục V tới trục VI) có 1 tỉ số truyền
i10 =

27
54

X10 = -4
 Tia i10 lệch sang trái 4 khoảng log
 Nhóm truyền trực tiếp (từ trục III tới trục VI) có 1 tỉ số truyền
i11=
X11= 2

65
43

 Tia i11 lệch sang phải 2 khoảng log

c. Vẽ đồ thị vòng quay

Sinh viên thực hiện: Đặng Duy Kiên MSSV:20100396

Page 11


Đồ án thiết kế máy công cụ-T06
n®c = 1450

i

I

®

n

0

i

i

1

II
i

i

i
i

III
4

3

i
i

2

5

IV
6

i

7

9

V

8

i

11

VI
i

10

VII
2000

12,5

Hình 1.5) Đồ thị vòng quay

* Kết luận
Công thức động học của máy T620
Phương án không gian chạy vòng 2 x 3 x 2 x 2 x 1 = z1
Phương án không gian chạy tắt 2 x 3 x 1 = z2\
Số tốc độ đủ : z = z1 + z2 = 24 + 6 = 30
Phương án thứ tự của z1
2x3x2x2

1 2 6 12

Trong đó nhóm truyền 2 12 có 12 = 1,2612 = 16 > 8 không thõa mãn điều kiện
max  8. Nên phải tạo ra hiện tượng trùng tốc độ như sau
Z1 thu hẹp = 2 1 .3 2.2 6 .2 6
Số tốc độ trùng zx = 12 - 6 = 6 được bù lại bằng đường truyền thứ hai có phương án
không gian 2x3
Phương án thứ tự
2x3x1

1 2 0

Do đó lưới kết cấu của máy sẽ là

Sinh viên thực hiện: Đặng Duy Kiên MSSV:20100396

Page 12


Đồ án thiết kế máy công cụ-T06

I

I
2[1]

2[1]

II

II

3[2]

3[2]

III

III

2[6]
IV

1[0]

2[6]
V
n1

n2

n3

n4

n5

n6

n7

n8

n9

n10

n11

Đường truyền gián tiếp
(Đường truyền chính)

n12

n13

n14

n15

n16

n17

n18

n19

n20

n21

n22

n23

n24

Đường truyền trực tiếp
(Đường truyền phụ)

Hình 1.6) Lưới kết cấu

Sinh viên thực hiện: Đặng Duy Kiên MSSV:20100396

Page 13


Đồ án thiết kế máy công cụ-T06

Chương II : THIẾT KẾ TRUYỀN DẪN MÁY MỚI
2.1) THIẾT KẾ TRUYỀN DẪN HỘP TỐC ĐỘ

2.1.1) Chuỗi số vòng quay
Máy tiện ren vít vạn năng theo kiểu T620 với các thông số Z=23; n min = 14 (v/ph);
 = 1,26
a) Chuỗi số vòng quay tuân theo quy luật cấp số nhân
Công bội   z 1
Ta có:   z 1

nmax
nmin

nmax
 1, 26
14

Suy ra nmax = 2261 (v/ph)
n1= nmin= 14 (v/ph)
n2= n1. 
n3= n2. = n1= 2
…………
n23= n22. = n1. 22
Công thức tính tốc độ cắt:
V=

 .d .n
1000

(m/ph)

Trong đó: d- Đường kính chi tiết gia công (mm)
n- Số vòng quay trục chính (v/ph)

b) Tính số hạng của chuỗi số
Phạm vi điều chỉnh Rn 

nmax 2260

 161, 43
nmin
14

Công bội = 1,26
Số cấp tốc độ Z= 23
Trị số vòng quay cơ sở thành lập từ trị số vòng quay đầu tiên n1= 14 v/ph và
nz= n1. z-1
Lần lượt thay Z= 1  23 vào ta có bảng sau:

Sinh viên thực hiện: Đặng Duy Kiên MSSV:20100396

Page 14


Đồ án thiết kế máy công cụ-T06

Tốc độ
n1
n2
n3
n4
n5
n6
n7

n8
n9
n10
n11
n12
n13
n14
n15
n16
n17
n18
n19
n20
n21
n22
n23

Công thức tính
nmin= n1
n1. 
n1. 2
n1. 3
n1. 4
n1. 5
n1. 6
n1. 7
n1. 8
n1. 9
n1. 10
n1. 11

n1. 12
n1. 13
n1. 14
n1. 15
n1. 16
n1. 17
n1. 18
n1. 19
n1. 20
n1. 21
n1. 22

Bảng 2.1) Bảng chuỗi số vòng quay
n tiêu chuẩn
14
18
22,4
28
35,5
45
56
71
90
112
141
180
224
280
355
450

560
710
900
1120
1410
1800
2240

c) Số nhóm truyền tối thiểu
nmin 1

nmax 4i

với i: số nhóm truyền tối thiểu
ndc
)
nmin
= 3,67
lg 4

lg(

=> i=

Vì số nhóm truyền là nguyên nên lấy i= 4

Sinh viên thực hiện: Đặng Duy Kiên MSSV:20100396

Page 15

Đồ án thiết kế máy công cụ-T06
2.1.2) Phương án không gian
Các phương án không gian
24x1
12x2
3x4x2
6x2x2
2x3x2x2
Dựa vào số nhóm truyền tối thiểu i=4 ta loại trừ các phương án không gian và lấy
phương án không gian là : 2x3x2x2
Cách bố trí các bộ phân tổ hợp thành xích tốc độ bố trí theo phương án hộp tốc độ
và hộp trục chính vì máy có độ phức tạp lớn ( Z=23) công suất lớn N=10kW
 Dựa vào công thức Z=p1.p2.p3….pj
Trong đó pj là tỷ số truyền trong một nhóm
Ta có Z= 24= 2x2x3x2= 2x2x2x3= 3x2x2x2= 2x3x2x2
Mỗi thừa số pj là 1 hoặc 2 khối bánh răng di trượt truyền động giữa 2 trục liên
tục
 Phương án không gian được lựa chọn hợp lý dựa trên các tiêu chuẩn:
1. Tổng số bánh răng trên một trục
Sz= 2(p1+p2+….+pj)
2. Tổng số trục của phương án là nhỏ nhất
S= i+1
i: số nhóm truyền động
3. Chiều dài sơ bộ của hộp tốc độ theo công thức
L = b + f
b: Chiều rộng bánh răng
f: khoảng hở giữa bánh răng và khe hở để lắp miếng gạt
4. Số bánh răng chịu momen xoắn ở trục cuối cùng là ít nhất
5. Các cơ cấu đặc biệt dùng trong hộp: ly hợp ma sát,phanh

Phương án
Yếu tố so sánh
1.Tổng số bánh răng
Sz
2. Tổng số trục Str
3. Chiều dài L
4. Số bánh răng Mmax
5. Cơ cấu đặc biệt

Bảng 2.2) Bảng so sánh phương án bố trí không gian
3x2x2x2
2x2x3x2
2x3x2x2
2x2x2x3
18

18

18

18

5
19b + 18f
2

5
19b + 18f
2

5
19b + 18f
2

5
19b + 18f
3

Ly hợp ma sát

Ly hợp ma sát

Ly hợp ma sát

Ly hợp ma sát

Sinh viên thực hiện: Đặng Duy Kiên MSSV:20100396

Page 16


Đồ án thiết kế máy công cụ-T06
Kết luận: Với phương án và bảng so sánh trên ta thấy nên chọn phương án không
gian 2x3x2x2 vì
- Tỷ số truyền giảm dần từ trục đầu tiên đến trục cuối. Nhưng phải bố trí trên
trục đầu tiên một bộ ly hợp ma sát nhiều đĩa và một bộ bánh răng đảo chiều
- Số bánh răng phân bố trên các trục đều hơn PAKG 3x2x2x2 và 2x2x3x2
- Số bánh răng chịu momen xoắn lớn nhất Mmax trên trục chính là ít nhất
Do đó để đảm bảo tỷ số truyền giảm từ từ đồng đều ưu tiên việc bố trí kết cấu ta
chọn PAKG 2x3x2x2

b
f

I

f

II

III

IV

V

Hình 2.1) Sơ đồ động học của máy
2.1.3) Phương án thứ tự (PATT)
- Số phương án thứ tự q=m! m: số nhóm truyền
Với m=4 ta có q= 4!= 24
Để chọn PATT hợp lý nhất ta lập bảng để so sánh tìm phương án tối ưu
Bảng 2.3) Bảng so sánh các phương án thứ tự
TT
1

2

Nhóm 1
2 x 3 x 2 x2
I II III IV
[1][2] [6][12]

2x3x2x2
I III II IV
[1][4] [2][12]

TT
7

8

Nhóm 2
2 x3x2 x2
II I III IV
[3][1][6] [12]
2x3x2x2
II III I IV
[2] [4] [1] 12]

TT
13

14

Nhóm 3
2x3x2x2
III I II IV
[6][1][3] [12]
2x3x2x2
III II I IV
[6] [2] [1] 12]

Sinh viên thực hiện: Đặng Duy Kiên MSSV:20100396

TT
19

20

Nhóm 4
2x3x2x2
IV I II III
[12][1][3] [6]
2x3x2x2
IV II I III
[12][2] [1][6]

Page 17


Đồ án thiết kế máy công cụ-T06

3

4

5

6
xmax
xmax

2x3x2x2
I IV II III
[1] [8] [2] [4]
2x3x2x2
I II IV III
[1][2][12][6]
2x3x2x2
I III IV II
[1][4][12][2]
2x 3x2x2
I IV III II
[1][8][4][2]
12
16
16
40,32

9

10

11

12

2x3x2x2
II III IV I
[2][4][12][1]
2x3x2x2
II I IV III

[3][1][12][6]
2x 3x2x2
II IV III I
[2][8][4][1]
2x3x2x2
II IV I III
[2][8][1][4]
12
16
16
40,32

15

16

17

18

2x3x2x2
III IV I II
[4] [8] [1] [2]
2x3x2x2
III I IV II
[6][1][12][3]
2x3x2x2
III II IV I
[6][2][12][1]
2x3x2x2

III IV II I
[4][8][2][1]
12
16
16
40,32

21

22

23

24

2x 3 x2x2
IV III I II
[12][4][1][2]
2x 3x2x2
IV I III II
[12][1][6][3]
2x 3x2x2
IV II III I
[12][2][6][1]
2x3x2x2
IV III II I
[12][4][2][1]
12
16
16

40,32

Nhận xét: Qua bảng trên ta thấy các phương án đều có xmax > 8 như vậy không thõa
mãn điều kiện xmax = i(p-1)  8
Do đó để chọn được phương án đạt yêu cầu ta phải tăng thêm trục trung gian hoặc
tách ra làm hai được truyền
Như vậy PATT I II III IV có xmax = 1,2612 là nhỏ hơn cả theo máy chuẩn đã chọn
thì phương án này là tốt hơn,có lượng mở đều đặn và tăng từ từ, kết cấu chặt chẽ,
hộp tương đối gọn, lưới kết cấu có hình rẻ quạt
Cụ thể:
PAKG
2x3x2x2
PATT
I II III IV
[x]
[1] [2] [6] [12]
xmax
 8 ta phải thu hẹp lượng mở tối đa từ xmax = 12 xuống xmax = 6
Để đảm bảo 
Do thu hẹp lượng mở nên số tốc độ thực tế bị giảm. Ta có số tốc độ thực tế là
Z1 = Z - lượng mở thu hẹp = 24 – 6= 18
PATT bây giờ là 2[1] x 3[8] x 2[6] x 2[6]
Để bù lại số tốc độ trùng vì thu hẹp lượng mở ta thiết kế thêm đường truyền tốc độ
cao ( đường truyền tắt)
PAKG đường truyền này là Z2= 2x3x1=6 tốc độ
Vậy PAKG cuả hộp tốc độ là Z = Z1+Z2= 24+6 = 30
Do trùng 7 tốc độ ( Tốc độ cuối của đường truyền tốc độ thấp trùng với tốc độ của
đường truyền cao)
Nên số tốc độ thực tế của máy là Z = 30 – 7 = 23 tốc độ
Ta có lưới kết cấu của máy như sau:

Sinh viên thực hiện: Đặng Duy Kiên MSSV:20100396

Page 18


Đồ án thiết kế máy công cụ-T06

Hình 2.2)
Lưới kết
cấu của
máy

n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11n12n13 n14 n15 n16 n17 n18 n19 n20 n21 n22 n23 n24

2.1.4) Vẽ đồ thị vòng quay
Trị số vòng quay giới hạn n0 trên trục I được biến thiên trong khoảng
n0 min  n0  n0 max
Tính theo các tỷ số truyền lớn nhất và tỷ số truyền nhỏ nhất kể từ trục chính đến
trục đầu tiên
i

n0min = nmax/  Uimax
1
i

n0max = nmin/  Uimin
1

Trong đó i- chỉ số biểu thị nhóm truyền
i

 U max = U max. U max. . . U max
i

1
i

1

2

i

 U min = U min. U min. . . U min
i

1

2

i

1

Có thể lấy:
i

 U max = U max. U max. . . U max = 2
1
i

i

1

2

i

 U min = U min. U min. . . U min = ¼
i

1

2

1

1

Vậy n0 max =14/(1/4)4 = 3584 v/ph
n0 min = 2261/24 = 141 v/ph
Sinh viên thực hiện: Đặng Duy Kiên MSSV:20100396

Page 19


Đồ án thiết kế máy công cụ-T06
Như vậy giới hạn n0 biến thiên trong khoảng 141  n0  3584
Để trục và bánh răng đầu vào của hộp chịu Mx kích thước nhỏ gọn. Thường đặt n0 ở

các trị số n0 lớn. Vì vậy sẽ gần với nđc. Hơn nữa n0 tới nmin của trục chính bao giờ
cũng giảm nhiều hơn tăng
Giả sử ta chọn n0= n19 = 900 v/ph
Khi đó iđtr = n0/nđcơ.  đ = 900/1440.0,985 = 0,635
Ta vẽ được đồ thị vòng quay của máy như sau:
n0=900
II
i1
i3

i2

III

i4
i5

i6

IV
i7

i9

V

i8
i11

VI

i10

VII
n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11 n12 n13 n14 n15 n16 n17 n18 n19 n20 n21 n22 n23
Hình 2.3) Đồ thị vòng quay

Sinh viên thực hiện: Đặng Duy Kiên MSSV:20100396

Page 20


Đồ án thiết kế máy công cụ-T06
2.1.5) Tính toán số răng của các nhóm truyền trong hộp tốc độ
a) Tính nhóm truyền cố định từ trục động cơ đến trục thứ nhất
Ta có: no = nđc. io. đ= 900
 io=

900
= 0,635
1440.0,985

b) Tính số răng của nhóm truyền thứ nhất
5 𝑓1
=
→ 𝑓1 + 𝑔1 = 9
4 𝑔1
→ 𝑓2 + 𝑔2 = 18

𝑖1 = 𝜑1 = 1,261 =
𝑖2 = 𝜑 2 = 1,262 =

11
7

=

𝑓2
𝑔2

Bội số chung nhỏ nhất của (fx + gx ) = 18 .Vậy K = 18
Vì tia có tỷ số truyền nghiêng phải nhiều nhất do đó Emin
𝑏đ
được tính theo bánh răng bị động 𝐸𝑚𝑖𝑛 = 𝐸𝑚𝑖𝑛
17(𝑓2 + 𝑔2 ) 17.18
𝑏đ
𝐸 ≥ 𝐸𝑚𝑖𝑛
=
=
= 2,43
𝑔2 . 𝐾
7.18
Với Zmin = 17.

n0
i2
i1

Chọn Emin = 3  Z = E.K =3.18 = 54 răng.
Để tận dụng bánh răng làm vỏ ly hợp ma sát nên đường kính của bánh răng khoảng
100 mm, theo các máy đẫ có thì môdul bánh răng khoảng 2,5 nên bánh răng chủ động

chọn khoảng trên 50 răng do đó tăng tổng số răng của cặp
Chọn Emin = 5  Z = E.K =5.18 = 90 răng.

Ta lấy E = 5
Vậy ∑ 𝑍 = 𝐾. 𝐸 = 5.18 = 90 răng
𝑓2
11
𝑍2 =
. 𝐸. 𝐾 =
. 90 = 55
(𝑓2 + 𝑔2 )
18
𝑔2
7
𝑍′2 =
. 𝐸. 𝐾 =
. 90 = 35
(𝑓2 + 𝑔2 )
18
𝑓1
5
𝑍1 =
. 𝐸. 𝐾 = . 90 = 50
(𝑓1 + 𝑔1 )
9
𝑔1
4
𝑍′1 =
. 𝐸. 𝐾 = . 90 = 40
(𝑓1 + 𝑔1 )

9
c) Tính số răng của nhóm truyền thứ hai
5
1
1
31
𝑓3
𝑖3 = 4 =
≈
=
→
𝑓
+
𝑔
=
108
3
3
4

i

𝜑

1,26

77

𝑔3

i4

Sinh viên thực hiện: Đặng Duy Kiên MSSV:20100396

Page 21

i3


Đồ án thiết kế máy công cụ-T06
1
1
7
𝑓4
=
≈
=
→ 𝑓4 + 𝑔4 = 18
𝜑 2 1,262 11 𝑔4
1
1 𝑓5
𝑖5 = 0 = =
→ 𝑓5 + 𝑔5 = 2
𝜑
1 𝑔5
Bội số chung nhỏ nhất của (fx + gx ) = 108 .
Vậy K = 108
Ta nhận thấy bánh răng nhỏ nhất là Z3 trong đường truyền
Giảm tốc nên Emin được tính theo bánh răng chủ động
𝑐đ

𝐸𝑚𝑖𝑛 = 𝐸𝑚𝑖𝑛
17.108
𝑏đ
𝐸 ≥ 𝐸𝑚𝑖𝑛
=
= 0,55
31.108
Ta lấy E = 1
Vậy ∑ 𝑍 = 𝐾. 𝐸 = 1.108 = 108 răng
𝑓3
31
𝑍3 =
. 𝐸. 𝐾 =
. 108 = 31
(𝑓3 + 𝑔3 )
108
𝑔3
77
𝑍′3 =
. 𝐸. 𝐾 =
. 108 = 77
(𝑓3 + 𝑔3 )
108
𝑓4
7
𝑍4 =
. 𝐸. 𝐾 =
. 108 = 42
(𝑓4 + 𝑔4 )
18

𝑔4
11
𝑍′4 =
. 𝐸. 𝐾 =
. 108 = 66
(𝑓4 + 𝑔4 )
18
𝑓5
1
𝑍5 =
. 𝐸. 𝐾 = . 108 = 54
(𝑓5 + 𝑔5 )
2
𝑔5
1
𝑍′5 =
. 𝐸. 𝐾 = . 108 = 54
(𝑓5 + 𝑔5 )
2
d) Tính số răng của nhóm truyền thứ ba
1
1
1 𝑓6
𝑖6 = 6 =
≈
=
→ 𝑓6 + 𝑔6 = 5
𝜑
1,266 4 𝑔6
1

1
𝑓
i7
𝑖7 = 0 = = 7 → 𝑓7 + 𝑔7 = 2
𝑖4 =

𝜑

1

𝑔7

Bội số chung nhỏ nhất của (fx + gx ) = 10 .
Vậy K = 10
Ta nhận thấy bánh răng nhỏ nhất là Z6 trong
đường truyền giảm tốc nên Emin được tính
theo bánh răng chủ động
𝑐đ
𝐸𝑚𝑖𝑛 = 𝐸𝑚𝑖𝑛

i6

Sinh viên thực hiện: Đặng Duy Kiên MSSV:20100396

Page 22


Đồ án thiết kế máy công cụ-T06

𝑏đ

𝐸 ≥ 𝐸𝑚𝑖𝑛
=

17.5
= 8,5
1.10

Ta lấy E = 11
Vậy ∑ 𝑍 = 𝐾. 𝐸 = 11.10 = 110 răng
𝑓6
1
𝑍6 =
. 𝐸. 𝐾 = . 110 = 22
(𝑓6 + 𝑔6 )
5
𝑔6
4
𝑍′6 =
. 𝐸. 𝐾 = . 110 = 88
(𝑓6 + 𝑔6 )
5
𝑓7
1
𝑍7 =
. 𝐸. 𝐾 = . 110 = 55
(𝑓7 + 𝑔7 )
2
𝑔7
1
𝑍′7 =

. 𝐸. 𝐾 = . 110 = 55
(𝑓7 + 𝑔7 )
2
e) Tính số răng của nhóm truyền thứ tư
1
1
1 𝑓8
𝑖8 = 6 =
≈ =
→ 𝑓8 + 𝑔8 = 5
6
𝜑
1,26
4 𝑔8
1
1
𝑓
𝑖9 = 0 = = 9 → 𝑓9 + 𝑔9 = 2
𝜑

1

i9

𝑔9

Bội số chung nhỏ nhất của (fx + gx ) = 10 .
Vậy K = 10
Ta nhận thấy bánh răng nhỏ nhất là Z8 trong
đường truyền giảm tốc nên Emin được tính

theo bánh răng chủ động
𝑐đ
𝐸𝑚𝑖𝑛 = 𝐸𝑚𝑖𝑛
𝑏đ
𝐸 ≥ 𝐸𝑚𝑖𝑛
=

i8

17.5
= 8,5
1.10

Ta lấy E = 11
Vậy ∑ 𝑍 = 𝐾. 𝐸 = 11.10 = 110 răng
𝑓8
1
𝑍8 =
. 𝐸. 𝐾 = . 110 = 22
(𝑓8 + 𝑔8 )
5
𝑔8
4
𝑍′8 =
. 𝐸. 𝐾 = . 110 = 88
(𝑓8 + 𝑔8 )
5
𝑓9
1
𝑍9 =

. 𝐸. 𝐾 = . 110 = 55
(𝑓9 + 𝑔9 )
2
𝑔9
1
𝑍′9 =
. 𝐸. 𝐾 = . 110 = 55
(𝑓9 + 𝑔9 )
2

Sinh viên thực hiện: Đặng Duy Kiên MSSV:20100396

Page 23


Đồ án thiết kế máy công cụ-T06
f) Tính số răng của nhóm truyền thứ năm
1
1
1 𝑓10
𝑖8 = 3 =
≈
=
→ 𝑓10 + 𝑔10 = 3
𝜑
1,263 2 𝑔10
Bội số chung nhỏ nhất của (fx + gx ) = 3 .Vậy K = 3
Ta nhận thấy bánh răng nhỏ nhất là Z10 trong đường truyền
Giảm tốc nên Emin được tính theo bánh răng chủ động
𝑐đ

𝐸𝑚𝑖𝑛 = 𝐸𝑚𝑖𝑛
17.3
𝑐đ
𝐸 ≥ 𝐸𝑚𝑖𝑛
=
= 17
3.1
Ta lấy E = 27 ( để bánh răng Z’10 có đường kính chân răng lớn hơn trục chính)
Vậy ∑ 𝑍 = 𝐾. 𝐸 = 3.27 = 81 răng
𝑓10
1
𝑍10 =
. 𝐸. 𝐾 = . 81 = 2710
(𝑓10 + 𝑔10 )
3
𝑔10
2
𝑍′10 =
. 𝐸. 𝐾 = . 81 = 54
(𝑓10 + 𝑔10 )
3
g) Tính số răng của nhóm truyền trực tiếp
11 𝑓11
𝑖11 = 𝜑 2 = 1,262 =
=
→ 𝑓11 + 𝑔11 = 18
7
𝑔11
Bội số chung nhỏ nhất của (fx + gx ) = 18 .Vậy K = 18
Ta nhận thấy bánh răng nhỏ nhất là Z’11 trong đường truyền

tăng tốc nên Emin được tính theo bánh răng bị động
𝑏đ
𝐸𝑚𝑖𝑛 = 𝐸𝑚𝑖𝑛
17.18
i tt
𝑏đ
𝐸 ≥ 𝐸𝑚𝑖𝑛
=
= 2,42
18.7
Ta lấy E = 6
Vậy ∑ 𝑍 = 𝐾. 𝐸 = 6.18 = 108 răng
𝑓11
11
𝑍11 =
. 𝐸. 𝐾 =
. 108 = 66
(𝑓11 + 𝑔11 )
18
𝑔11
7
𝑍′11 =
. 𝐸. 𝐾 =
. 108 = 42
(𝑓11 + 𝑔11 )
18

i

Sinh viên thực hiện: Đặng Duy Kiên MSSV:20100396

Page 24


Đồ án thiết kế máy công cụ-T06
Bảng 2.4) Bảng thống kê

z
z
z
z

i
'

I

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

tính

50
40

55
35

31
77

42
66

54
54

22
88

55

55

22
88

55
55

27
54

66
42

51
39

56
34

21
55

29
47

38
38

22

88

45
45

22
88

45
45

27
54

65
43

i

tham khảo

i
'
i

 Điền số răng vào sơ đồ động:
55

50

I
88
42 31

55

55

54

IV

II
35

22

40

V

III
VI

66
54

77

22

55

27

66

55

88

42
54

Hình 2.4 ) Sơ đồ động hộp tốc độ
Kiểm nghiệm sai số vòng quay trục chính
Ta có phương trình cân bằng xích động nt/c = nđc¬.đ.iđt.

z .z
'
z1 z '2
1

2

. . . .

Trong đó nđcơ = 1440 vg/ph
đ = 0,980
ta chọn iđt =

164
=0,630
260

 nII tính = nđc.đ.iđt = 1440. 0,985. 0,630= 893,592 vg/ph
nlýthuyết = n19 = 900 v/ph
Tính sai số vòng quay theo công thức:

n = nt / c  ntính .100%

n

t/c

Sinh viên thực hiện: Đặng Duy Kiên MSSV:20100396

Page 25