Thiết kế máy khoan 2A125

THIẾT KẾ MÁY KHOAN ĐỨNG DỰA TRÊN CƠ SỞ
MÁY KHOAN K135
Phần 1 : PHÂN TÍCH MÁY CHUẨN
1.1 Máy chuẩn : máy 2A125 với các thông số như sau :
Đặc tính kỹ thuật

Máy khoan 2A125

Đường kính lớn nhất khoan được (mm)

25

Khoảng cách từ đường trục tâm chính tới trụ (mm)
Khoảng cách lớn nhất từ mút trục chính tới bàn máy (mm)

300
750

Kích thước bề mặt làm việc bàn máy (mm x mm)

450x500

Độ côn trục chính

Mooc N  4

Dịch chuyển lớn nhất của trục chính (mm)

170

Số cấp tốc độ trục chính

Phạm vi tốc độ trục chính (vg/ph)

99,5-1360

Số cấp bước tiến

11

Phạm vi bước tiến ( mm/vg)
Lực tiến dao (kG)

0,1 – 1,4
1600

Mômen xoắn (kG.cm)
Công suất động cơ chính (kW)

8830
2.8

Khối lượng máy (kg)

1300

Kích thước của máy :
- Dài
- Rộng
- Cao

1245

815
2690

1.2 Đánh giá máy chuẩn :
1.2.1 Nhận xét về mặt động học của máy chuẩn :
* Hộp tốc độ :
Từ sơ đồ động học của máy chuẩn ta có chuỗi số vòng quay trục chính là 99,5 –
130 – 160 – 210 – 260 –320–420– 540 –680– 860 – 1050 – 1360 (vg/ph), từ đó ta
vẽ được lưới kết cấu và đồ thị số vòng quay của hộp tốc độ như sau:


@Lưới kết cấu:

(1)

(2)

(3)

n1

n12

(4)

- Nhận xét về lưới kết cấu:
+Ưu điểm:
Lưới là một hình rẻ quạt đều như vậy :
 Số vòng quay giảm dần từ trục (1) đến trục (4) và ở miền có số vòng quay
cao số lượng bánh răng làm việc nhiều hơn và điều này làm cho kích thước

của các bánh răng làm việc nhỏ gọn hơn do mômen xoắn bé.
 Lượng mở giửa các tia của nhóm truyền bánh răng là thay đổi từ từ, các tỉ
số truyền bố trí giảm từ từ, đây là điều kiện làm việc tốt nhất cho các bánh
răng làm cho tuổi thọ của bánh răng và do đó tuổi thọ của hộp tốc độ cao.
+ Nhược điểm :
Về mặt động học ta thấy đây là một lưới kết cấu tốt nhất.

1,Đồ thị số vòng quay:


- Nhận xét về đồ thị số vòng quay:
+Ưu điểm:
*Khi tăng hay giảm tốc qua nhiều trục trung gian , ta thấy các tỉ số truyền đều
tăng hay giảm từ từ, điều này làm cho bộ truyền làm việc tốt nhất.
*Trên đồ thị ta thấy có các cặp tỉ số truyền bằng 1 như vậy nó góp phần làm
giảm kích thước của hộp tốc độ.
+Nhược điểm:
Một nhược điểm của đồ thị số vòng quay là giới hạn tỉ số truyền
Ri 

i max
8,3  8 với giá trị này thì các máy công cụ ít dùng.
i min

-Nhận xét chung về máy:
*Ưu điểm của máy : Độ cứng vững cao hơn các máy khoan đứng nhỏ hơn cũng
như máy khoan cần do đó lỗ có độ chính xác cao hơn các máy này .Có thể điều
chỉnh tốc độ chạy dao tự động hoặc bằng tay .Gá đặt chi tiết gia công đơn giản .
*Nhược điểm của máy : Độ chính xác của lổ không cao do ảnh hưởng từ kết cấu
mũi khoan chưa hoàn thiện cũng như độ cứng vững của mũi khoan .Không khoan

được các lổ theo chu vi tròn như máy khoan cần trong một lần gá đặt .
Với những ưu điểm và nhược điểm trên ta thiết kế lại máy khoan với thông số
động học của hộp tốc độ như sau:
- Số vòng quay nhỏ nhất của trục chính n min = 99,5 (vg/ph)
- Số vòng quay lớn nhất của trục chính n max = 1360 (vg/ph)
- Số cấp tốc độ Z = 12
=> công bội  =

11

1360
 1,26.
99,5

Với công bội  1,41 thì ta chọn từ chuỗi số vòng quay tiêu chuẩn được chuỗi số
vòng quay là : 99,5 –130 – 160 – 210 – 260 –320–420– 540 –680– 860 – 1050 –
1360 (vg/ph).
* Hộp chạy dao :


Máy chuẩn 2A125 có :
-

Phạm vi bước tiến Z = 11

-

Lượng chạy dao nhỏ nhất s min = 0,1 (vg/ph)

-

Lượng chạy dao lớn nhất s max = 1,4 (vg/ph)

=> công bội :  10

1,4
1,3
0,1

Chuỗi số lượng chạy dao theo máy chuẩn là :0,1 – 0,13 – 0,17 – 0,22 – 0,28 – 0,38
– 0,5 – 0,63 – 0,82 – 1,05 – 1,4 .
Từ sơ đồ động học ta có lưới kết cấu và đồ thị số vòng quay như sau :
@Lưới kết cấu:
ln

i1

(1)

i2 i3
(2)

i4
i5

i6

i7

(3)

- Nhận xét về lưới kết cấu:
+Ưu điểm:
Lưới là một hình rẻ quạt đều như vậy :
 Số vòng quay giảm dần từ trục (1) đến trục (3) và ở miền có số vòng quay
cao số lượng bánh răng làm việc nhiều hơn và điều này làm cho kích thước
của các bánh răng làm việc nhỏ gọn hơn do mômen xoắn bé.
 Lượng mở giửa các tia của nhóm truyền bánh răng là thay đổi từ từ, các tỉ
số truyền bố trí giảm từ từ, đây là điều kiện làm việc tốt nhất cho các bánh
răng làm cho tuổi thọ của bánh răng và do đó tuổi thọ của hộp tốc độ cao.


+ Nhược điểm :
Về mặt động học ta thấy đây là một lưới kết cấu tốt nhất.
@Đồ thị số vòng quay:

ln

(1)

i1
i2 i3

(2)

i4
n1

n2

n3

i5
n4

n5

n6

n7

i6
n8

i7
n9

n10

n11

(3)

n12

- Nhận xét về đồ thị số vòng quay:
+Ưu điểm:
*Khi tăng hay giảm tốc qua nhiều trục trung gian , ta thấy các tỉ số truyền đều
tăng hay giảm từ từ, điều này làm cho bộ truyền làm việc tốt nhất.
*Trên đồ thị ta thấy có các cặp tỉ số truyền bằng 1 như vậy nó góp phần làm

giảm kích thước của hộp tốc độ.
+Nhược điểm:
Về mặt động học ta thấy đây là một đồ thị số vòng quay tốt.
Theo máy chuẩn thì hộp chạy dao dùng cơ cấu then kéo với một cặp bánh răng
dùng chung. Như vậy trong 12 cấp tốc độ trên thì sẽ có một cặp tốc độ trùng nhau.
Ta nhận thấy công bội  1,3 không nằm trong trị số tiêu chuẩn nên ta thiết kế
máy mới với số liệu là:
-

Phạm vi bước tiến Z = 11

-

Lượng chạy dao nhỏ nhất s min = 0,1 (vg/ph)


-

Lượng chạy dao lớn nhất s max = 1 (vg/ph)

=> công bội :  10

1
1,26
0,1

Chuỗi số lượng chạy dao tra theo chuỗi số vòng quay cơ sở ta có: 0,1 – 0,125 –
0,16 – 0,2 – 0,315 – 0,4 – 0,5 – 0,63 – 0,8 – 1

Phần 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY

2.1 Tính toán các thông số động học cơ bản của máy :
2.1.1 Thông số động học
@Với hộp tốc dộ::
* Với máy chuẩn :
- Phạm vi điều chỉnh vận tốc : R =

n max
nmin

=

 z 1


 nmax

 nmin
ln R
- Số cấp tốc độ Z : Z =
ln 

- Công bội  :  =

z 1





+1

Với n max = 2000 (vg/ph) ; n min = 99,5 (vg/ph) ; Z = 12
=>  =

11

1360
 1,268
99,5

* Máy ta cần thiết kế có đặc tính như sau:
- Số vòng quay nhỏ nhất của trục chính n min = 99.5(vg/ph)
- Số vòng quay lớn nhất của trục chính n max = 1360 (vg/ph)
- Số cấp tốc độ Z = 12
- Lượng mở  1,26 .
Với hộp chạy dao:
* Với máy chuẩn :
-

Phạm vi bước tiến Z = 11

-

Lượng chạy dao nhỏ nhất s min = 0,1 (vg/ph)

-

Lượng chạy dao lớn nhất s max = 1,4 (vg/ph)

=> công bội :  10

1,4
1,3
0,1

Chuỗi số lượng chạy dao theo máy chuẩn là :0,1 – 0,13 – 0,17 – 0,22 – 0,28 – 0,38
– 0,5 – 0,63 – 0,82 – 1,05 – 1,4 .
* Với máy thiết kế:
-

Phạm vi bước tiến Z = 11

-

Lượng chạy dao nhỏ nhất s min = 0,1 (vg/ph)

-

Lượng chạy dao lớn nhất s max = 1 (vg/ph)

=> công bội :  10

1
1,26
0,1

Chuỗi số lượng chạy dao tra theo chuỗi số vòng quay cơ sở ta có: 0,1 – 0,125 –
0,16 – 0,2 – 0,315 – 0,4 – 0,5 – 0,63 – 0,8 – 1.
2.2 Thiết kế động học hộp tốc độ :

2.2.1 Thiết kế phương án không gian (PAKG) :
* Tính số nhóm truyền tối thiểu :
Gọi x là số nhóm truyền tối thiểu ta có :
đc

n min
1

; với n min = 99,5(vg/ph) còn n
x
nđc
4

= 1450 (vg/ph)
 1450 

=> x  log  99.5 

4

 2,55 => x = 3 do đó ta có các phương án không gian là :

Z = 3 x 2 x 2 ( Phương án 1 )
Z = 2 x 3 x 2 ( Phương án 2 )
Z = 2 x 2 x 3 ( Phương án 3 )
* So sánh để chọn PAKG :
- Số trục trong hộp tốc độ : S tr = x + 1 = 3 + 1 = 4 (trục)
n

- Số bánh răng trong hộp tốc độ : S br = 2  Px
x 1

+ Phương án 1 : S br = 2.( 3 + 2 + 2 ) = 14
+ Phương án 2 : S br = 2.( 2 + 3 + 2 ) = 14
+ Phương án 3 : S br = 2.( 2 + 2 + 3 ) = 14
- Kích thước chiều dài hộp sơ bộ : L =

b +  f

= Lh

Với b là bề rộng bánh răng còn f là bề rộng các khe hở , do các trục bánh răng bố
trí song song nhau nên cả ba phương án điều có kích thước hộp tốc độ như nhau .
- Số lượng bánh răng trên trục cuối :
+ Phương án 1 : 2 bánh răng
+ Phương án 2 : 2 bánh răng
+ Phương án 3 : 3 bánh răng
Ta lập bảng so sánh các phương án không gian như sau :

Số trục trong HTĐ
Số bánh răng
Kích thước HTĐ

Z=3x2x2
4
14
Lh

Z=2x3x2

4
14
Lh

Z=2x2x3
4
14
Lh


Số bánh răng trục cuối

2

2

3

Từ bảng ta thấy phương ánh không gian Z = 3 x 2 x 2 là hợp lý nhất do có số bánh
răng trên trục cuối và trục kế trục cuối là ít nhất .
2.2.2 Phân tích và chọn phương án thứ tự (PATT) :
* Các phương án thứ tự :
Hộp tốc độ có 3 nhóm truyền do đó có 3! = 6 Phương án thứ tự ( PATT) như sau :
- Phương án thứ tự : (1) (2) (3)
- Phương án thứ tự : (1) (3) (2)
- Phương án thứ tự : (2) (3) (1)
- Phương án thứ tự : (2) (1) (3)
- Phương án thứ tự : (3) (1) (2)
- Phương án thứ tự : (3) (2) (1)
* Phân tích chọn phương án thứ tự :

Ta so sánh các PATT để rút ra PATT tốt nhất :
Phương án thứ tự: (1) (2) (3)

(1)

(2)

(3)

n1

n12

(4)


- Phương án thứ tự : (1) (3) (2)

(1)

(2)

(3)

n1

n12

- Phương án thứ tự : (2) (1) (3)

(1)

(2)

(3)

n1

n12

(4)

(4)


- Phương án thứ tự : (2) (3) (1)

(1)

(2)

(3)

n1

- Phương án thứ tự : (3) (1) (2)

n12

(4)

(1)

(2)

(3)

n1

n12

(4)

- Phương án thứ tự : (3) (2) (1) :

(1)

(2)

(3)

n1

n12

Nhìn vào 6 lưới kết cấu ta thấy lưới kết cấu đầu tiên ( PATT là (1) (2) (3) ) là phù
hợp nhất vì Lượng mở cũng như các tia đặc trưng cho tỷ số truyền thay đổi từ từ ,

(4)

tạo thành lưới kết cấu có hình rẻ quạt .Như vậy với PATT (1) (2) (3) số vòng quay
giảm dần từ trục (1) đến trục (4) ,các tý số truyền bố trí giảm từ từ nên các trục
trung gian có số vòng quay tới hạn cao ,kích thước sẽ nhỏ , hộp tốc độ bố trí gọn.
Số bánh răng làm việc ở các trục có số vòng quay cao nhiều hơn nên kích thước
nhỏ hơn .
2.2.3 Chọn tỉ số truyền và vẽ lưới đồ thị số vòng quay :
* Chọn tỉ số truyền :
- Ta nên chọn tỉ số truyền i 1 , vì như vậy kích thước của bánh răng chủ động và
bị động gần bằng nhau , điều kiện ăn khớp tốt hơn , kích thước nhỏ gọn hơn
.Nhưng hộp tốc độ thông thường là giảm tốc , nếu chọn i 1 thì xích truyền động
sẽ dài , kích thước toàn hộp sẽ lớn .Cho nên nguyên tắc nầy chỉ dùng cho những
nhóm truyền động ở các trục đầu tiên .
- Khi tăng hay giảm tốc qua nhiều trục trung gian , nên chọn tỉ số truyền tăng hay
giảm từ từ
- Chọn tỉ số truyền sao cho số vòng quay tới hạn của trục trung gian càng lớn
càng tốt .Vì mômen xoắn tỉ lệ nghịch với số vòng quay , nên khi số vòng quay
càng cao thì kích thước của các chi tiết máy sẽ nhỏ .
- Các tỉ số truyền nên nằm trong giới hạn cho phép ,và nên chọn theo trị số tiêu
chuẩn của dãy số Renard 40 , tức là :
i = 1,06 E ( E là số nguyên âm hay dương )
Trong các máy công cụ thì giới hạn của tỉ số truyền thường dùng là :
1
i  2
4
1
i  2,8
+ Đối với hộp chạy dao :
5

+ Đối với hộp tốc độ :

* Vẽ đồ thị số vòng quay :
Trên cơ sở lưới kết cấu đã được chọn và những phân tích trên ,ta vẽ đồ thị số vòng
quay để thể hiện mối quan hệ của số vòng quay với những trị số thực của tỉ số
truyền. Ở đồ thị này vòng quay và tỉ số truyền đều có giá trị thực .


Với  = 1,41 và n min = 42,5 ta có thông số của chuỗi tốc độ của trục chính là
(vg/ph ):99,5 – 125 – 160 – 200 – 250 –315 –400 – 500 – 630 – 800 –1050 – 1360.
Tốc độ n 1 lớn gần bằng tốc độ của động cơ điện để puly của bánh đai nhỏ lại đảm
bảo bộ truyền bánh đai làm việc tốt .Như vậy ta chọn n 1 = 950(vg/ph) .
Ta có đồ thì số vòng quay như sau :
Kiểm tra điều kiện động học:
99,5 2

250 5
1360

1,7
800

i min 
i max

Thỏa mãn điều kiện

1
i 2

4

2.2.4 Tính toán số răng của bánh răng :
* Phân tích và tính toán số răng của các bánh răng :
Với khoảng cách trục chưa biết ta có :
A=

1
1
1
m( Z 1  Z 1' )  m( Z 2  Z 2' ) .....  m  Z
2
2
2

Với A là khoảng cách trục , m là môdul , Z i là số răng trên bánh chủ động và Z i là
'

số răng trên bánh bị động .
 Z i
f
 i ; Z i  Z i '  Z
gi
 Z i /

Đặt 

Ta suy ra :



fi
fi
Z =
K .E  Z min ;
fi  gi
fi  gi
gi
gi
Z =
K .E Z min
Z i' 
fi  gi
fi  gi

Zi =

Để không bị hiện tượng cắt chân răng thì Z min =17 ; để Z i và Z i là những số
'

nguyên thì K là “bội chung nhỏ nhất” của các tổng ( f i + g i ) và E là số nguyên bất
kì thỏa mãn biểu thức :
E  E min 

fi  gi
.17 Với bánh nhỏ là bánh chủ động
f i .K


E  E min 

fi  gi
.17 Với bánh nhỏ là bánh bị động
g i .K

1, Nhóm 1:
- Tỉ số truyền :
Dựa vào đồ thị số vòng quay ta tính được :
f1
=> f 1 + g 1 = 1+ 1 =2
g1
1
4 f
  2 => f 2 + g 2 = 4 + 5 = 9=32
+ i2 =
1,26 5 g 2
1
3 f
  3 => f 3 + g 3 = 3+ 5 = 8 = 23
+ i3 =
2
5 g3
1,26
1
1

+ i1 = 1 = =

=> Bội số chung nhỏ nhất của ( f i + g i ) là K = 23.32 = 72
- Số răng :

Dựa vào đồ thị số vòng quay ta thấy đường nghiêng trái của tỉ số truyền i 3 là lớn
nhất do đó bánh răng có số răng nhỏ nhất Z 3 là bánh răng chủ động .
E  E min 

fi  gi
2
.17 =
.17 = 0,47 < 1
f i .K
1.72

Chon : E =1
1
1
.72  36 ; Z’1= .72 36
2
2
4
5
Z 2 = .72 32 ; Z’ 2' = .72 40
9
9
3
5
Z3= .72  27 ; Z’3= .72  45
8
8

Z1 =

2.Nhóm 2 :
- Tỉ số truyền :
1 f4

=> f 4  g 4 2
1 g4
1
1 f
  5 => f 5  g 5 3
+ i5 =
3
2 g5
1,26

+ i4 = 1 =

=> Bội số chung nhỏ nhất là K = 6


- Số răng :
Dựa vào đồ thị số vòng quay thì i 5 là tỉ số truyền có đường nghiêng trái lớn nhất
nghĩa là bánh răng có số răng nhỏ nhất Z 5 là bánh chủ động .
E  E min 
Z4 =Z4’ =

fi  gi
1
.17 =
.17 8,5 => E =8
f i .K

1.2

1
.24  12
2

1
3

Z5 = .24  8 ; Z5’ =

2
.24  16
3

Do Z5 = 8 < Zmin nên ta biến đổi thừa số K
K nhỏ do ( f5 + g5 ) = 3 nhỏ nên ta biến đổi hệ số này
i5 =

1
1 4
 
3
1, 26
2 8

 K = 12
1
2

Z4 =Z4’ = .12.8  48
Z5 =

4
8
.12.8  24 ; Z5’ = .12.8  64
12
12

@Nhóm 3 :
- Tỉ số truyền :
5 f6
=> f 6  g 6 8 = 23
3 g6
1
2 f
  7 => f1 + g1 = 7
+ i7 =
4
5 g7
1,26
2

+ i 6 = 1,26  

=> Bội số chung nhỏ nhất là K = 56
- Số răng :
Dựa vào đồ thị số vòng quay thì tỉ số truyền i 7 có đường nghiêng trái là lớn nhất
điều đó có nghĩa là bánh răng có số răng nhỏ Z 7 là bánh chủ động
fi  gi

8
.17 =
.17 0.485 => E = 1
f i .K
5.56
5
3
Z6 = .56 35 ; Z6’= .56 21
8
8
2
5
Z7= .56 16 ; Z7’= .36 40
7
7

E  E min 


Do Z7 = 16 < zmin = 17 nên ta biến đổi lại i7
+ i7 =

f
1
10
  7 => f1 + g1 = 36= 22.32
4
26 g 7
1,26

 K = 72
5
3
.72  45 ; Z6’ = .72  27
8
8
10
26
.72  52
Z7= .72  20 ; Z7’ =
36
36

Z6 =

Vậy ta có kết quả sau:
Z1=Z1’ = 36 ; Z2 = 32 Z2’ = 40
Z3 = 27
; Z3’ = 45
Z4 = Z4’ = 48
Z5 = 24
; Z5’ = 64
Z6 = 45
; Z6’ = 27
Z7 = 20
; Z7’ = 52
*Tính số vòng quay thực tế , sai số vòng quay và vẽ đồ thị sai số :
- Số vòng quay thực tế của trục chính :
Z

Z

Z

27 24 20

3
5
7
+ n1 n0 .i3 .i5 .i7 n0 . Z . Z . Z 800. 45 . 64 . 52 96,1 (vg/ph)
3
5
7
'

'

'

Z

Z

Z

32 24 20

5
7
2

+ n 2 n0 .i2 .i5 .i7 n0 . Z . Z . Z 800. 40 . 64 . 52 128,25 (vg/ph)
2
5
7
'

'

Z

Z

'

Z

36 24 20

5
7
1
+ n3 n0 .i1 .i5 .i7 n0 . Z . Z . Z 800. 36 . 64 . 52 160 (vg/ph)
1
5
7
'

'

Z

'

Z

Z

27 48 20

3
7
4
+ n 4 n0 .i3 .i4 .i7 n0 . Z . Z . Z 800. 45 . 48 . 52 256,5 (vg/ph)
3
4
7
'

Z

'

'

Z

Z

32 48 20
7

2
4
+ n5 n0 .i2 .i4 .i7 n0 . Z . Z . Z 800. . .  215(v / ph)
40 48 52
2
4
7
'

Z

'

'

Z

Z

36 48 20
7
1
4
+ n6 n0 .i1 .i4 .i7 n0 . Z . Z . Z  800. . .  427,5(vg / pg )
36 48 52
1
4
7
'

'

Z

'

Z

Z

27 24 45
3
5
6
+ n7 n0 .i3 .i5 .i6 n0 . Z . Z . Z  800. . .  356(vg / ph)
45 64 27
3
5
6
'

'

Z

Z

'

Z

32 24 45
5
6
2
+ n8 n0 .i2 .i5 .i6 n0 . Z . Z . Z 800. . .  475(vg / ph)
40 64 27
2
5
6
'

'

'


Z

Z

Z

36 24 45
5
6
1
+ n9 n0 .i1 .i5 .i6 n0 . Z . Z . Z  800. . .  593, 75(vg / ph)
36 64 27
1

5
6
'

'

'

Z

Z

Z

27 48 45
3
6
4
+ n10 n0 .i3 .i4 .i6 n0 . Z . Z . Z  800. . .  850(vg / ph)
45 48 27
3
4
6
'

'

Z

'

Z

Z

32 48 45
6
2
4
+ n11 n0 .i2 .i4 .i6 n0 . Z . Z . Z 800. . .  1166(vg / ph)
40 48 27
2
4
6
'

Z

'

'

Z

Z

36 48 45
6
1
4

+ n12 n0 .i1 .i4 .i6 n0 . Z . Z . Z 800. . .  1390(vg / ph)
36 48 27
1
4
6
- Sai số vòng quay :
'

'

'

Sai số vòng quay được tính theo công thức :
n 

ntt  ntc
.100%
ntc

Với ntt là số vòng quay thực tế (vg/ph) còn ntc là số vòng quay tiêu chuẩn ( vg/ph)
.Từ đó ta lập được bảng sai số vòng quay như sau :
ntc

99,5

125

150

200

250

315

400

500

625

800

1050

1360

ntt

95,6

128,5

160

215

242

356

427,5

475

593,75

850

1166

1390

 n [%]

0,58

1,75

0,58

-1,3

-0,21

1,05

2,05

2,38

2,05

0

2,74

0

- Vẽ đồ thị sai số vòng quay :
Trên cơ sở bảng sai số vòng quay được thiết lập ở trên ta vẽ được đồ thị sai số
vòng quay như sau :
Sai số vòng quay cho phép là :
 n [%] = 10(  1) = 10(1,26  1) 2,6 %
 n [%]


5
4
3
2
1

n2

n3

n4

n5

n6

n7

n8

n9

n10

n11

n12
lg(n)

-1
-2
-3
-4
-5

Trên đồ thị ta thấy sai số vòng quay hoàn toàn ở trong giới hạn của sai số cho
phép. Do đó giá trị các số răng ta tính được ở trên là hợp lý .

2.3 Thiết kế động học hộp chạy dao :
Máy thiết kế có:
-

Phạm vi bước tiến Z = 11

-

Lượng chạy dao nhỏ nhất s min = 0,1 (vg/ph)

-

Lượng chạy dao lớn nhất s max = 1 (vg/ph)

=> công bội :  10

1
1,26
0,1

Chuỗi số lượng chạy dao tra theo chuỗi số vòng quay cơ sở ta có: 0,1 – 0,125 –
0,16 – 0,2 – 0,315 – 0,4 – 0,5 – 0,63 – 0,8 – 1.
2.3.1 Thiết kế phương án không gian (PAKG) :
Ta thiết kế với Z = 12 nhưng sẽ có một cặp lượng chạy dao trùng nhau.
Với Z = 12 ta có các PAKG sau :
-

Phương án 1 : 3 x 2 x 2

-

Phương án 2 : 2 x 2 x 3

-

Phương án 3 : 2 x 3 x 2

-

Phương án 4 : 4 x 3


-

Phương án 5 : 3 x 4

-

Phương án 6 : 6 x 2

-

Phương án 7 : 2 x 6

Với hộp chạy dao máy khoan thì để kết cấu hộp đơn giản nhất ta dùng cơ cấu then
kéo .Và với yêu cầu số bánh ren lắp kế tiếp nhau trên một trục không nên vượt quá
3 5 , hơn nữa theo kinh nghiệm thì then kéo lắp trên trục bị động sẽ lâu mòn hơn
so với lắp trên trục chủ động .Do đó phương án 5 là hợp lý nhất
Vậy PAKG là : Z = 3 x 4 .
Ưu nhược điểm của loại cơ cấu then kéo :
=>Ưu điểm :
Nhỏ gọn , không có bánh răng di trượt và ly hợp , các bánh răng đặt kề nhau
với khe hở nhỏ .
=>Nhược điểm :
- Độ bền và độ cứng vững kém nên không thể truyền mômen xoắn lớn ,trục

rỗng vừa có rãnh nên bị yếu
- Độ mòn của các bánh răng lớn , hiệu suất truyền động thấp vì các bánh răng
không làm việc vẫn ăn khớp với nhau .
- Không thể dùng bánh răng có đường kính lớn vì để hạn chế lượng di động của
then kéo , bánh răng cần mỏng , bánh răng mỏng không thể dùng đường kính lớn .
2.3.2 Thiết kế phương án thứ tự ( PATT ) :
Với PAKG Z = 3 x 4 ta có 2! = 2 PATT , ta so sánh PATT tối ưu qua lưới kết cấu
sau :


- PATT : (1) (3)

ln

i1

(1)

i2 i3
(2)

i4
i5

i6

i7

(3)

- PATT (3) (1) :
ln

i1

i2

(1)

i3

(2)

i4 i5

i6

i7
(3)

Ta chọn PATT (1) (3) do có lưới kết cấu đối xứng và tỉ số truyền thay đổi từ từ hơn
.
2.3.3 Đồ thị số vòng quay :
Để rút ngắn khoảng cách chiều trục, giảm chiều cao của hộp chạy dao ta dùng
hộp chạy dao then kéo có cặp bánh răng dùng chung.
Ưu điểm:
+ Giảm số bánh răng cần thiết
+ Giảm kích thước trục

Nhược điểm:
+ Bánh răng dùng chung mau hỏng
=> Biện pháp khắc phục là các bánh răng dùng chung làm bằng vật liệu tốt.
Để thỏa mãn điều kiện dùng chung ta tính các tỉ số truyền:
i1 

Z3
Z1
Z2
Z4
; i2 
; i3 
; i4 
Z '1
Z '2
Z '3
Z '4

i5 

Z5
Z6
Z7
; i6 
; i7 
Z '5
Z '6
Z '7

Để kích thước nhỏ thì tích của 2 tỉ số truyền do bánh răng dùng chung ở 2 nhóm

truyền nên bằng 1 hay gần bằng 1.
Trường hợp dùng 2 bánh răng dùng chung:
Bánh răng dùng chung phải nằm tốt nhất trong 2 tia i1i7 và i3 i6 do đó:
Z '1  Z 7 và Z '3  Z 6

Suy ra:
Z 1  Z '1 Z 3  Z '3
Z1  Z '7 Z 3  Z 6

=> Z '1 (1  i1 ) Z '3 (1  i3 )
Z '1 (1 

1
1
)  Z '3 (1  )
i7
i6

1  i1 1  i3

=> 1  1 1  1
i7
i6

=> i7 

(1  i3 ).i6
(1  i1 ).(1  i6 )  i6  i6 .i3

Vì chuỗi n của trục 3 phân bố theo qui luật cấp số nhân, nên ta có:

n1 : n 2 : n3 : ......n12 1 :  :  2 : ...... 12

Dựa vào hệ thống 12 phương trình số vòng quay ở trên, ta tính các tỉ số truyền
trong từng nhóm với công bội  1,26
i1:i2:i3 = n1:n2:n3


n1:n2:n3 = 1::2


i1:i2:i3 =1::2
chọn i3 = 1/  i2 = 1/2  i1 = 1/3
n1:n7 = i4:i6
n1:n7 = 1:6



i4:i6 =1:6
Choün i6 =   i4 = 1/5
Vơïi i3 = 1/, i1 = 1/3 vaì i6 =   i7 = 4
n1:n4 = i4:i5
n1:n4 = 1:3



i4:i5 =1:3

 i5 = 1/2
Kiểm nghiệm điều kiện động học:
4

Ta có: imax i7  2

i min i 4 1 /  5 0,315

Các giá trị trên điều thỏa mãn điều kiện :
1
i 2,8
5

Phạm vi điều chỉnh tỉ số truyền :
Ri 

i max
2

6,35 14
i min 0,315

Vậy đồ thị số vòng quay được chọn là thỏa mãn.
Đồ thị số vòng quay như sau:


i4

i3

i2

i1
i6

i5
1

2

3

4

i7
5

6

7

8

9

10

11

12

2.3.4 Tính toán bánh răng:
@Tính số bánh răng của nhóm truyền 1:
Dựa vào đồ thị số vòng quay ta có:
i1 =

1
1
1 f1

   f1 + g1 = 1+2 = 3
3
3
2 g1

1,26

i2 =

1
1
31 f 2

 
 f2 + g2 = 31+50 = 81= 34
2
2
50 g 2

1,26

i3 =

1
1

4 f3

 
 f3 + g3 = 4+5 = 9 = 32
1,26 5 g 3


Vậy bội chung nhỏ nhất là K=81 , ta thấy tia i1 nghiêng trái nhất nên Z 1 là
bánh răng chủ động và giảm tốc.
Vậy Eminc =

f g
k. f
1

1

Zmin ; Zmin = 17

1

Eminc =

3
x 17 < 1
81

Choün Emin = 1
Suy ra : .Z = k . E = 81 x 1 = 81

 Z1 =

f
g

1

x Z =

1

f



1

1
. 81 = 27
3

 Z'1 = Z - Z1 = 81 - 27 = 54
 Z2 =

f
g

2

x Z =

2

f



2

31
. 81 = 31
81

 Z'2 = Z - Z2 = 81 - 31 = 50
 Z3 =

f
g

3

x Z =

3



f

3

4
. 81 = 36
9

 Z'3 = Z - Z3 = 81 - 36 = 45
@Tính số bánh răng của nhóm truyền 2:
Ta có :Z’1 = Z7; Z’3 = Z6.
Nên : Z7 = 54 Z’7 =

Z7
54

 27
i7 1,264

Trong một nhóm truyền tổng số răng là bằng nhau :
 Z6 + Z’6 = 54 + 27 =81
Z6 = 45 Z’6 = 36
Z 5  Z '5 81
Z5
1

Z '5 1,26 2

Z5 = 31; Z’5 = 50
Z4 + Z’4 = 81
Z4
1


Z ' 4 1,26 5

Z4 = 19; Z’4 = 62
Vậy số răng tính ra được là :
Z1 = 27; Z’1 = 54