Đồ án Máy công cụ thiết Máy Khoan đứng dựa trên cơ sở máy khoan k135

Đồ án Máy công cụ

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

LỜI MỞ ĐẦU
Kính thưa thầy giáo
Máy công cụ đã có lịch sử phát triển từ lâu đời, nhưng mãi đến thế kỷ 18 mới có thể
nói máy cắt kim loại đã ra đời. Những máy công cụ này chủ yếu dùng để gia công lổ. Cùng
với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, máy công cụ đã có những bước phát triển lớn đáp
ứng được yêu cầu của sản xuất.
Máy công cụ là thiết bị cơ bản để tạo nên các máy móc và dụng cụ của các ngành kinh
tế khác nhau. Do đó mỗi quốc gia đều có chính sách nhằm phát triển về số lượng và chất
lượng của máy cắt kim loại và cũng chính loại trang thiết bị kỹ thuật này được coi là một
yếu tố đặc trưng cho trình độ sản xuất, trình độ phát triển của mổi nước.
Máy khoan là máy cắt kim loại chủ yếu dùng để gia công lỗ. Ngoài ra, nó còn dùng để
khoét, doa, cắt ren bằng tarô, hoặc gia công những bề mặt có tiết diện nhỏ, thẳng góc hoặc
cùng chiều trục với lổ khoa. Tuỳ theo kích thước và phương pháp điều chỉnh mũi khoan
đến vị trí gia công, máy khoan có thể phân thành các loại sau: máy khoan bàn, máy khoan
đứng, máy khoan cần, máy khoa nhiều trục, máy khoan chuyên dùng .
Việc thiết kế một cái máy khoan đứng là một quá trình rất phức tạp đòi hỏi người thiết
kế phải vận dụng những kiến thức đã học để tính toán các thông số của máy , tìm phương
án tối ưu trong việc thiết kế, chế tạo sao cho đảm bảo tính năng hoạt động và hiệu quả
kinh tế của máy .
Sau một thời gian tìm tòi học hỏi và sự làm việc tận lực của cá nhân cùng với sự chỉ
bảo tận tình của thầy PGS.TS Trần Xuân Tùy và các thầy cô bộ trong bộ môn đã giúp
cho em hoàn thành đồ án này. Do kiến thức và thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi
những sai sót trong quá trình tính toán thiết kế. Kính mong thầy cô chỉ dẫn thêm cho em
để rút kinh nghiệm cho đồ án tiếp theo được tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Trần Xuân Tùy và các thầy cô bộ môn đã
tận tình hướng dẫn chỉ bảo cho em hoàn thành đồ án này.
Đà Nẵng, ngày 10 / 11 / 2019

Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thừa Hưng

SVTH:
1 Nguyễn Thừa Hưng


Đồ án Máy công cụ

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

THIẾT KẾ MÁY KHOAN ĐỨNG DỰA TRÊN CƠ SỞ
MÁY KHOAN K135
CHƯƠNG 1 : PHÂN TÍCH MÁY TƯƠNG TỰ

1.1 Tính năng kỹ thuật của máy : Máy K135 với các thông số như sau
Đặc tính kỹ thuật

Máy khoan K135

Đường kính lớn nhất khoan được (mm)

35

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)
Độ côn trục chính

450x500


Mooc N 4
170

Dịch chuyển lớn nhất của trục chính (mm)
Số cấp tốc độ trục chính
Phạm vi tốc độ trục chính (vg/ph)

12
42 - 2000

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)

4000
6

Khối lượng máy (kg)

1300

Kích thước của máy :
- Dài
- Rộng
- Cao

1245
815
2690

1.2 Công dụng :
Máy khoan là máy cắt kim loại chủ yếu dùng để gia công lỗ. Ngoài ra, nó còn dùng để
khoét, doa, cắt ren bằng tarô, hoặc để gia công những bề mặt có tiết diện nhỏ, thẳng góc

SVTH:
2 Nguyễn Thừa Hưng


Đồ án Máy công cụ

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

hoặc cùng chiều trục với lỗ khoan. Tùy theo kích thước và phương pháp điều chỉnh mũi
khoan đến vị trí gia công, máy khoan có thể phân thành các loại sau: máy khoan đứng,

máy khoan cần, máy khoan nhiều trục, máy khoan chuyên dùng...vv
-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 lỗ 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 lỗ
theo chu vi tròn như máy khoan cần trong một lần gá đặt .

1.3 Phân tích động học máy K135:
+ Đường kính lớn nhất khoan được: φ = 35 (mm)
+ Phạm vi tốc độ trục chính:

42-2000 (vòng/giây)

+ Số cấp tốc độ của trục chính:

Z = 12

+ Pmax của cơ cấu chạy dao:

15700 (N)

+ Công suất của động cơ chính:
+ Phạm vi bước tiến dao:
+ Lực chạy cho

6 Kw
0,1 ÷ 1,4 (mm/vong)
> 1500 kg

- Sơ đồ động máy K135 được trình bày trên hình (Hình 1.1) sau:

SVTH:
3 Nguyễn Thừa Hưng


Đồ án Máy công cụ

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

Hình 1.1. Sơ đồ động toàn máy của máy khoan K135

SVTH:
4 Nguyễn Thừa Hưng


Đồ án Máy công cụ

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

1 . Phân tích hộp tốc độ:
∗ Xác định hệ số công bội ϕv của hộp tốc đô :
Từ các số liệu ban đầu về tính năng kỹ thuật của máy ta có:
Số vòng quay lớn nhất và nhỏ nhất của trục chính là:
nmin = 42 (vòng/phút)
nmax = 2000 (vòng/phút)
Số cấp tốc độ trục chính: z = 12
11

n max
2000
= 11
≈ 1,42
n min
42

Ta có ϕv =
Tra chuổi giá trị ϕ tiêu chuẩn ta có:

ϕv = 1,41

∗ Xác định các tỷ số truyền in của hộp tốc độ:
Theo sơ đồ động ta có phương án không gian (PAKG) là:
Giả sử ta chọn phương án thứ tự (PATT) là:
Ta có chuổi số vòng quay trục chính như sau:
n1 = n0 .i1 .i3 .i6
n2 = n0 .i1 .i4 .i6
n3 = n0 .i1 .i5 .i6
n 4 = n0 .i2 .i3 .i6
n5 = n0 .i2 .i4 .i6
n6 = n0 .i2 .i5 .i6

2 x 3 x 2
II - I - III

n7 = n0 .i1 .i3 .i7
n8 = n0 .i1 .i 4 .i7
n9 = n0 .i1 .i5 .i7
n10 = n0 .i2 .i3 .i7

n11 = n0 .i 2 .i 4 .i7
n12 = n0 .i2 .i5 .i7

Để xác dịnh mối quan hệ giữa các tỷ số truyền trong các nhóm truyền ta chia từng
vế của những số vòng quay tương ứng như sau:
n1 : n4 = i1 : i 2

Vì chuỗi số vòng quay n của trục chính là cấp số nhân có công bội ϕ , do đó :
3
n1 : n4 = 1 : ϕ
Từ trên ta có thể rút ra được mối quan hệ giữa các tỷ số truyền trong nhóm 1 như
sau :
i 1 : i 2 = 1 : ϕ3
(1)
Từ sơ đồ động ta có các giá trị của tỷ số truyền nhóm 1 :
20
35
= 0,5; = 1,4
40
25

So sánh với (1) ta được : i1 = 0.5; i2 = 1,4 thỏa mãn.
Mối quan hê tỉ số truyền trong nhóm 2:
n1 : n 2 : n 3 = i 3 : i 4 : i 5 .
Mà

2

n1 : n 2 : n 3 = 1 : ϕ : ϕ .
i3 : i4 : i5 = 1 : ϕ : ϕ

SVTH:
5 Nguyễn Thừa Hưng

2

(2)


Đồ án Máy công cụ

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

Từ sơ đồ động ta có giá trị của tỷ số truyền nhóm 2:
22
28
35
= 0,35
= 0.5
= 0,71
62
; 56
; 49
.

Kiểm nghiệm lại ta thấy các giá trị i3, i4, i5 trên là đúng.
Mối quan hệ tỷ số truyền nhóm 3:
n1 : n 7 = i 6 : i 7 .
6

n1 : n 7 = 1 : ϕ .

Mà
⇒

6

i6 : i7 = 1 : ϕ .
(3)
Từ sơ đồ động ta có giá trị cua tỷ số truyền nhóm 3.
21
= 0,25
84
;

70
=2
35
;

So sánh với (3) trị số trên ta thấy các giá trị i 6 , i 7 là thỏa mãn.
Vậy giả thiết ban đầu chọn phương án thứ tự trên là đúng.
∗ Phương án bố trí của hộp tốc đô :
PAKG :
2 x 3 x 2
PATT :
II - I - III
Lượng mở:
3 1 6
∗ Lưới kết cấu hộp tốc độ (hình 1.1) :

n0

PATT II-I-III

I

i1
II

i3

i2
i4

3

i5

1

III

i6
IV

n1

i7

n2

n3

n4

n5

n6

n7

n8

n9

6

n10 n11 n 12

Hình 1.2. Lưới kết cấu hộp tốc độ
∗ Xây dựng lưới đồ thị vòng quay của hộp tốc độ: (hinh 1.2)
Số vòng quay trục chính là: 42, 60, 87, 122, 173, 250, 338, 482, 696, 995, 1390,
2000 (vòng/phút).

SVTH:
6 Nguyễn Thừa Hưng


Đồ án Máy công cụ

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

Dựa vào cơ sở lưới kết cấu ta vẽ lưới đồ thị vòng quay các đường nằm ngang biểu
diễn các trục các điểm biểu diễn số vòng quay, các tia biểu diễn tỷ số truyền, ở đây không
phân bố đối xứng mà phân bố thích ứng với giá trị tỷ số truyền của nó với quy ước như
sau:
+ Các tia nghiêng sang phải biểu diễn tỉ số truyền i > 1.
+ Các tia nghiêng sang trái biểu diễn tỷ số truyền i < 1.
+ Các tia thẳng đứng biểu diễn tỷ số truyền
i = 1.
+ Các tia song song có giá trị như nhau.
Tỉ số truyền i phải thoả mãn điều kiện:
1/4 ≤ i ≤ 2
chọn i1 = 1/ϕ2 do đó i2 = ϕ

+ Nhóm 1:

i1 : i2 = 1:ϕ3 ;

+ Nhóm 2:

i3 : i4 : i5 = 1 : ϕ : ϕ2; chọn i3 = 1/ϕ3 ; i4 = 1/ϕ4 ; i5 = 1/ϕ

+ Nhóm 3:

i6 : i7 = 1 : ϕ6;

chọn i7 = ϕ2 ⇒ i6 = 1/ϕ4

n0

PATT II-I-III

I

i1

i2

3

i5

1

II

i3

i4

III

i6
IV

n1 n2

i7

n3

n4

n5

n6

n7

n8

n9

n10 n11 n12

Hình 1.3. Lưới đồ thị vòng quay hộp tốc độ
+ Tính tỉ số truyềnđai:
n0 = nđ/c . iđ . ηđ
Chọn ηđ = 0,985 hệ số trượt của đai.
n0 = 995 (vòng/phút).

SVTH:
7 Nguyễn Thừa Hưng

6


Đồ án Máy công cụ

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

n0
995
=
= 0,7
n
.
n
1440
.
0
,
985
dc
â
Suy ra: iđ =
.

Vậy đường kính bánh đai nhỏ và lớn là: d = 140 (mm); D = 200 (mm).
Số nhóm truyền của hộp tốc đô: x = 3
Số trục của hộp tốc đô:
Str = x + 1 = 4
x

Số bánh răng cả hộp:
Sz = 2
Trong đó:
i: số nhóm truyền (1 → x ).
P: số tỷ số truyền.

Số bánh răng di trượt: 7.
Số bánh răng cố định: 7.

∑ pi = 2(3 + 1 + 3) = 14
i =1

2. Phân tích hộp chạy dao :
Máy chuẩn K135 có :
- Phạm vi bước tiến Z = 11
-

Lượng chạy dao nhỏ nhất s

-

Lượng chạy dao lớn nhất s
ϕ = 10

min

max

= 0,1 (mm/vòng)
= 1,4 (mm/vòng)

1,4
≈ 1,3
0,1

=> công bội :

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 :

SVTH:
8 Nguyễn Thừa Hưng


Đồ án Máy công cụ

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

Lưới kết cấu:
lnϕ

i1

(1)

i2 i3
(2)

i4
i5

i6

i7

(3)

Hình 1.4. lưới kết cấu hộp chạy dao
- 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.
Xây dựng lưới đồ thị vòng quay của hộp chạy dao:
Từ những phân tích máy chuẩn ở chương I, tương tự việc xây dựng lưới đồ thị
vòng quay hộp tốc độ của hộp chạy dao, ta xây dựng lưới đồ thị vọng quay của hộp chay
dao như sau:
1
1
1
4
3
2
Nhóm I: i1 : i2 : i3 = 1 : ϕ : ϕ2; chọn i1 = ϕ ; i2 = ϕ ; i3 = ϕ ;

1 1
1
3
6
9
Nhóm II: i : i : i : i = 1: ϕ : ϕ : ϕ ,
4

5

6

7

SVTH:
9 Nguyễn Thừa Hưng


Đồ án Máy công cụ

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

1
1
4
i4 = ϕ ; i5 = ϕ ; i6 = ϕ2 ; i7 = ϕ5 .

Chọn
Lưới đồ thị vòng quay:

n0

PATT I-II

I

i1

i2

i3

1

II
i4
IIIn
1

i5

i7

3

i6

n 2 n3 n 4 n5 n 6 n7 n8 n9 n 10 n11 n 12
Hình 1.5 . Lưới đồ thị vòng quay hộp chạy dao

- 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.

1.4. Phân tích kết cấu máy :
Để tạo nên các bề mặt gia công cần có các chuyển động tạo hình:
+ Chuyển động chính là chuyển động quay tròn của dao.
+ Chuyển động chạy dao là chuyển động tịnh tiến do dao thực hiện.
Ngoài ra còn có chuyển động phụ là chuyển động tịnh tiến của bàn máy nhờ cơ cấu
trục vitme.
SVTH:
10 Nguyễn Thừa Hưng


Đồ án Máy công cụ

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

Như vậy để thiết kế máy khoan ta cần tạo ra chuyển động quay tròn của trục chính
(trục gá dao) và chuyển động lên xuống của trục dao tạo ra chiều sâu cắt. Ngoài ra cần
tạo
ra chuyển động tịnh tiến lên xuống của bàn gá phôi để tạo điều kiện cho dao thực hiện
các khả năng công nghệ đúng yêu cầu. Để thực hiện các chuyển động ấy ta phải thiết kế

một xích tốc độ để tạo ra nhiều cấp tốc độ khác nhau cho trục chính và cho xích chạy
dao.
Sơ đồ kết cấu động học:

Phuong án 1
3
2

4

1

ĐC

6 iv

5
S

Phuong án 2

7

4

is
8
9

10

2

3
iv

1

ĐC
5

S

is
6

V
Phuong án 3
3

4

2 1

8
ĐC1

iv
S

9

5
6
is
7
8

V

SVTH:
11 Nguyễn Thừa Hưng

ĐC2

V

7


Đồ án Máy công cụ

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY
2.1 Tính toán và lựa chọn tính năng kỹ thuật :
Với hộp tốc dộ::
* Với máy chuẩn :

- Phạm vi điều chỉnh vận tốc : R =

- Công bội

ϕ

:

ϕ

z −1

=

- Số cấp tốc độ Z : Z =
Với n
ϕ

max

 nmax

 n min
ln R
ln ϕ

= 2000 (vg/ph) ; n
11

min

nmax
n min

=

ϕ z −1





+1
= 42 (vg/ph) ; Z = 12

2000
42 ≈

=> =
1,42
* Máy ta cần thiết kế có đặc tính như sau:
- Số vòng quay nhỏ nhất của trục chính n
- Số vòng quay lớn nhất của trục chính n
- Số cấp tốc độ Z = 12
- Lượng mở
Với hộp chạy dao:

ϕ = 1,41

.

* Với máy chuẩn :
-

Phạm vi bước tiến Z = 11

-

Lượng chạy dao nhỏ nhất s

-

Lượng chạy dao lớn nhất s

SVTH:
12 Nguyễn Thừa Hưng

min

max

= 0,1 (mm/vg)
= 1,4 (mm/vg)

min

max

= 42,5(vg/ph)
= 1900 (vg/ph)

Đồ án Máy công cụ

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

ϕ = 10

1,4
≈ 1,3
0,1

=> công bội :
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
Lượng chạy dao lớn nhất s

-

ϕ = 10

min

max

= 0,1 (mm/vg)
= 1 (mm/vg)

1
≈ 1,26
0,1

=> công bội :
Chuỗi số lượng chạy dao tra theo chuỗi số vòng quay cơ sở ta có: 0,1 – 0,125 – 0,16 – 0,2
– 0,25 – 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 :
1450 (vg/ph)
=> x

≥

 1450 


 42, 5 

log

4

≈

nmin
1
4 x ≤ n đc

; với n

min

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 :

SVTH:
13 Nguyễn Thừa Hưng

đc

= 42,5(vg/ph) còn n =


Đồ án Máy công cụ

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

tr

- Số trục trong hộp tốc độ : S = x + 1 = 3 + 1 = 4 (trục)
n

∑P

br

- Số bánh răng trong hộp tốc độ : S = 2

x =1

x

br

+ Phương án 1 : S = 2.( 3 + 2 + 2 ) = 14
br

+ Phương án 2 : S = 2.( 2 + 3 + 2 ) = 14
br

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

∑b ∑ f
+

=L

h

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
Số bánh răng trục cuối

Z=3x2x2
4
14
h

L
2

Z=2x3x2
4
14
h

L

2

Z=2x2x3
4
14
h

L
3

Từ bảng ta thấy phương án 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 :

SVTH:
14 Nguyễn Thừa Hưng


Đồ án Máy công cụ

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

Hộp tốc độ có 3 nhóm truyền do đó có 3! = 6 Phương án thứ tự ( PATT) như sau :
- Phương án thứ tự : (I) (II) (III)
- Phương án thứ tự : (I) (III) (II)
- Phương án thứ tự : (II) (III) (I)
- Phương án thứ tự : (II) (I) (III)
- Phương án thứ tự : (III) (I) (II)

- Phương án thứ tự : (III) (II) (I)
* Phân tích chọn phương án thứ tự :
Ta so sánh các PATT để rút ra PATT tốt nhất :

- Phương án thứ tự: (I) (II) (III)
Lượng mở: (1) (3) (6)

(1)

(2)

(3)

n1

SVTH:
15 Nguyễn Thừa Hưng

n12

(4)


Đồ án Máy công cụ

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

- Phương án thứ tự : (I) (III) (II)
Lượng mở : (1) (6) (3)

(1)

(2)

(3)

n1
- Phương án thứ tự : (II) (I) (III)
Lượng mở : (2) (1) (6)

SVTH:
16 Nguyễn Thừa Hưng

n12

(4)


Đồ án Máy công cụ

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

(1)

(2)

(3)

n1

n12

(4)

- Phương án thứ tự : (II) (III) (I)
Lượng mở : (2) (6) (1)

(1)

(2)

(3)

n1
- Phương án thứ tự : (III) (I) (II)
Lượng mở : (6) (1) (2)

SVTH:
17 Nguyễn Thừa Hưng

n12

(4)


Đồ án Máy công cụ

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

(1)

(2)

(3)

n1

n12

(4)

- Phương án thứ tự : (III) (II) (I) :
Lượng mở : (4) (2) (1)

(1)

(2)

(3)

n1

n12

(4)

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 , tạo thành
lưới kết cấu có hình rẻ quạt .Như vậy với PATT (1) (2) (3) số vòng quay giảm dần từ trục

SVTH:
18 Nguyễn Thừa Hưng


Đồ án Máy công cụ

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

(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 :

E

i = 1,06 ( E là số nguyên âm hay dương )
Trong các máy công cụ thì giới hạn của tỉ số truyền thường dùng là :

+ Đối với hộp tốc độ :
+ Đối với hộp chạy dao :
* Vẽ đồ thị số vòng quay :

SVTH:
19 Nguyễn Thừa Hưng

1
4≤ ≤

i 2

1
5≤ ≤

i 2,8


Đồ án Máy công cụ

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

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

ϕ

= 1,41 và n

min

= 42,5 ta có thông số của chuỗi tốc độ của trục chính là

(vg/ph ):42,5 – 60 – 85 – 118 – 170 – 235 – 335 – 475 – 670 – 950 – 1320 – 1900.
1

Tốc độ n lớn gần bằng tốc độ của động cơ điện để puly của bánh đai nhỏ lại đảm bảo bộ
1

truyền bánh đai làm việc tốt .Như vậy ta chọn n = 950(vg/ph) .
Ta có đồ thì số vòng quay như sau :

(1)

i3

i2

i1
(2)

i5
i4

i6

i7
42,5

60

85

(4)

118 170 235 335 475 670 950 1320 1900

Kiểm tra điều kiện động học:
imin =

imax =

Thỏa mãn điều kiện

(3)

1
≤i≤2
4

SVTH:
20 Nguyễn Thừa Hưng

1900

=2
950

42,5 1
=
170 4


Đồ án Máy công cụ

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

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
i'

i

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

răng trên bánh bị động .

Đặt

 Z i
f
= i ; Z i + Z i' = ∑ Z

gi
 Z i /

i

Ta suy ra :

Z =

Z

}

fi
∑Z
fi + gi

gi
∑Z
' = f + g
i
i

i

=

=

fi
K .E
fi + gi
≥ Z min

;

gi
K .E ≥ Z min
fi + gi

Để không bị hiện tượng cắt chân răng thì Z
i

min

i

i'

=17 ; để Z và Z là những số nguyên thì
i

K là “bội chung nhỏ nhất” của các tổng ( f + g ) và E là số nguyên bất kì thỏa mãn biểu

thức :
≥ E min =

E
≥ E min

E

fi + gi
.17
f i .K

f + gi
= i
.17
g i .K

Với bánh nhỏ là bánh chủ động

Với bánh nhỏ là bánh bị động

@ Nhóm 1:
- Tỉ số truyền :
Dựa vào đồ thị số vòng quay ta tính được :

SVTH:
21 Nguyễn Thừa Hưng


Đồ án Máy công cụ

1
1

1

+i =1= =

f1
g1

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

1

2

1
5 f
≈ = 2
1,41 7 g 2

3

1
1 f
≈ = 3
2
2 g3
1,41

+i =

+i =

1

=> f + g = 1+ 1 =2
2

2

=> f + g = 5 + 7 = 12
3

=> f 3 + g = 1+ 2 = 3
i

i

=> Bội số chung nhỏ nhất của ( f + g ) là K = 12
- Số răng :
3

Dựa vào đồ thị số vòng quay ta thấy đường nghiêng trái của tỉ số truyền i là lớn nhất do
3

đó bánh răng có số răng nhỏ nhất Z là bánh răng chủ động .
≥ E min =

E

fi + gi
.17
f i .K

3

1
.12.5 = 20
3

2

5
.12.5 = 25
12

Z =
Z =

1'

1

Z =Z =

=

3
.17

1.12

= 4,25

3'

2
.12.5 = 40
3

2'

7
.12.5 = 35
12

; Z =
; Z =

1
.12.5 = 30
2

@Nhóm 2 :
- Tỉ số truyền :

4

1 f4
=

1 g4

5

f
1
9
≈
= 5
3
25 g 5
1,41

+i =1=

+i =

=>

SVTH:
22 Nguyễn Thừa Hưng

f4 + g4 = 2

=>

f 5 + g 5 = 34

=> E = 5

Đồ án Máy công cụ

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

=> Bội số chung nhỏ nhất là K = 34
- Số răng :
5

Dựa vào đồ thị số vòng quay thì i là tỉ số truyền có đường nghiêng trái lớn nhất nghĩa là
5

bánh răng có số răng nhỏ nhất Z là bánh chủ động .
≥ E min =

E
5

Z =

fi + gi
.17
f i .K

9
.34.2 = 18
34

4

4'

Z =Z =

=

34
.17 = 1,8
9.34

5'

; Z =

=> E = 2

25
.34.2 = 50
34

1
.34.2 = 34
2

@Nhóm 3 :
- Tỉ số truyền :
1,412

6

+i =
7

≈

2 f6
=
1 g6

=>

1
1 f
≈ = 7
4
4 g7
1,41

f6 + g6 = 3

f7 + g7 = 5

+i =
=>
=> Bội số chung nhỏ nhất là K = 15
- Số răng :

7

Dựa vào đồ thị số vòng quay thì tỉ số truyền i có đường nghiêng trái là lớn nhất điều đó

7

có nghĩa là bánh răng có số răng nhỏ Z là bánh chủ động
≥ E min =

E

fi + gi
.17
f i .K

SVTH:
23 Nguyễn Thừa Hưng

=

5
.17 = 5,6
1.15

=> E = 6


Đồ án Máy công cụ

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

7

1

.15.6 = 18
5

6

2
.15.6 = 60
3

Z =

7'

4
.15.6 = 72
5

6'

1
.15.6 = 30
3

; Z =

Z =
;Z =
Vậy ta có số răng của các bánh răng trong hộp tốc độ là:
Z 1 = Z '1 = 30

Z 2 = 25

Z 3 = 20

Z '3 = 40

Z 4 = Z ' 4 = 34

Z 5 = 18

Z '5 = 50

Z 6 = 60

Z 7 = 18

Z ' 7 = 72

Z ' 2 = 35

Z ' 6 = 30

*Tính số vòng quay thực tế , sai số vòng quay và vẽ đồ thị sai số :
- Số vòng quay thực tế của trục chính :
n1 = n0 .i3 .i5 .i7 = n0 .

Z3 Z5 Z7
20 18 18
.
.

= 950. . . = 42,75
Z 3' Z 5' Z 7 '
40 50 72

+

(vg/ph)
Z Z Z
25 18 18
n2 = n0 .i 2 .i5 .i7 = n0 . 2 . 5 . 7 = 950. .
= 61,07
Z 2 ' Z 5' Z 7 '
35 50 72

+
n3 = n0 .i1 .i5 .i7 = n0 .

Z1 Z 5 Z 7
30 18 18
.
.
= 950. .
= 85,5
Z 1' Z 5' Z 7 '
30 50 72

n4 = n0 .i3 .i4 .i7 = n0 .

Z3 Z 4 Z7
20 34 18

.
.
= 950. . . = 118 ,75
Z 3' Z 4' Z 7 '
40 34 72

n5 = n0 .i 2 .i4 .i7 = n0 .

Z2 Z4 Z7
25 34 18
.
.
= 950. .
= 169,64
Z 2 ' Z 4' Z 7 '
35 34 72

+

+

+

SVTH:
24 Nguyễn Thừa Hưng


Đồ án Máy công cụ

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

n6 = n0 .i1 .i 4 .i7 = n0 .

Z1 Z 4 Z 7
30 34 18
.
.
= 950. .
= 237,5
Z 1' Z 4' Z 7 '
30 34 72

n7 = n0 .i3 .i5 .i6 = n0 .

Z3 Z5 Z6
20 18 60
.
.
= 950. . . = 342
Z 3' Z 5' Z 6'
40 50 30

n8 = n 0 .i 2 .i5 .i 6 = n 0 .

Z2 Z5 Z6
25 18 60
.
.
= 950. .
= 488,57

Z 2 ' Z 5' Z 6 '
35 50 30

n9 = n0 .i1 .i5 .i6 = n0 .

Z1 Z 5 Z 6
30 18 60
.
.
= 950. .
= 684
Z 1' Z 5' Z 6'
30 50 30

+

+

+

+
n10 = n0 .i3 .i 4 .i6 = n0 .

Z3 Z 4 Z6
20 34 60
.
.
= 950. . . = 950
Z 3' Z 4' Z 6'
40 34 30

n11 = n0 .i2 .i 4 .i6 = n0 .

Z2 Z4 Z6
25 34 60
.
.
= 950. .
= 1357,14
Z 2' Z 4 ' Z 6'
35 34 30

n12 = n0 .i1 .i 4 .i6 = n0 .

Z1 Z 4 Z 6
30 34 60
.
.
= 950. .
= 1900
Z 1' Z 4' Z 6'
30 34 30

+

+

+
- Sai số vòng quay :
Sai số vòng quay được tính theo công thức :

∆n =

Với

ntt

ntt − ntc
.100%
ntc

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

42,5

60

85

118

170

235

335

475

670

950 1320 1900

ntt

42,7
5
0,58

61,0
7
1,75

85,5

118,7
5
-1,3

169,6
4
-0,21

237,5

342

684

1,05

2,05

488,5
7
2,78

950 1357 1900
,14
0
2,74
0

∆ n [%]

0,58

SVTH:
25 Nguyễn Thừa Hưng

2,05