Đồ án máy khoan đứng k125

Thiết kế máy khoan K125

LỜI MỞ ĐẦU
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 cơng 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 cơng lỗ. Ngồi
ra, nó cịn 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 lỗ khoan.
Việc thiết kế một cái máy khoan đứng là một q trình rất phức tạp
địi hỏi người thiết kế phải vận dụng những kiến thức đã học để tính tốn
các thơng 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 .

1


Thiết kế máy khoan K125
CHƯƠNG I
PHÂN TÍCH MÁY TƯƠNG TỰ
I. CHỌN MÁY TƯƠNG TỰ
Chọn máy khoan đứng K125 do nhà máy cơ
khí Hà Nội sản xuất để phân tích.
1. Sơ bộ về máy khoan đứng K125

- Giải thích kí hiệu K125
+ K: Khoan.
+ 1: Máy khoan đứng.
+ 25: Đường kính mũi khoan lớn nhất là 25
Máy có thể gia cơng các lỗ có đường kính là (0
÷25)mm. Độ chính xác gia cơng đạt (1÷17) Ra.Máy
cịn có thể taro, doa, kht
2. Các thông số kĩ thuật của máy khoan K125
TT
1
2
3
4
5

Số trục khoan
Đường kính lớn nhất gia cơng được
Lực tối đa tác dụng lên mũi khoan
Số cơn mc
Khoảng cách từ tâm trục chính đến mặt
trượt thân máy
6 Khoảng cách lên xuống của trục khoan khi
đĩa phân khắc quay1vòng(bằng tay tự động)
7 Khoảng trượt của hộp tốc độ khoan sâu là
8 Số tốc độ
9 Giới hạn tốc độ quay của trục khoan
10 Các tốc độ quay của trục khoan: 97, 140,
195, 272,392, 315, 680, 900, 1360
11 Lượng tốc độ khoan sâu là: 9: 0,1; 0,13;
0,17; 0,22; 0,28; 0,36; 0,48; 0,62; 0,81;

12 Khoảng lên xuống của bàn máy
13 Diện tích bàn làm việc

2

Số lượng
1
25
900
N03
250

Đơn vị

175

mm

200
9
97 ÷ 1360

mm
V/p
V/p
V/p

mm
Kg
mm

mm/v
325
500 ÷ 375

mm
mm


Thiết kế máy khoan K125
14 Khoảng cách từ mặt dưới trục khoan đến
0 ÷ 700
bàn
15 Khoảng cách từ mặt cuối trục khoan đến 750 ÷ 1100
nền
16 Kích thước máy: dài x rộng x cao
900x825x230
0
17 Trọng lượng máy khơng có động cơ
885
18 Trọng lượng máy có động cơ
925
19 Động cơ ba pha tần số
50
20 Động cơ có cơng suất
2,8
21 Tốc độ
1420

mm

mm
mm
Kg
Kg
Hz
Kw
v/p

II:ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO HỘP TỐC ĐỘ MÁY KHOAN K125
Hộp tốc độ lắp trên thân máy, vỏ hộp đúc bằng gang xám có gia cơng
các lỗ để lắp các ổ bi đỡ của trục.
Trong hộp gia công rỗng để lắp các trục, trên các trục có bố trí các
khối bánh răng cố định và di trượt. Trên trục 2 có lắp cam lệch tâm để giúp
cho bơm pistong làm việc, phía ngồi hộp có hai tay gạt, trên có lắp các
bánh răng rẻ quạt để điều khiến các tốc độ và để tạo ra 9 tốc độ cho máy
khoan K125.
Hộp tốc độ máy khoan K125 có các trục được bố trí theo phương thẳng
đứng có tác dụng : Làm hộp giảm tốc nhỏ gọn, đỡ cồng kềnh, giảm giá
thành khi gia công

3


Thiết kế máy khoan K125

Hình 1: Cảnh tồn hộp.
- HTĐ máy khoan K125 gồm có 3 trục, trên mỗi trục có lắp các khối
bánh răng di trượt và cố định. Vỏ hộp có dạng hình hộp chữ nhật được đúc
bằng gang xám Cψ15 ÷ 32

Hình 2: Hình dáng bên ngồi HTĐ máy khoan K125

1. Các trục trong hộp tốc độ
1.1. Trục I:
Là trục then hoa. Trên trục có lắp khối bánh răng di trượt 3 bậc. Các
bánh răng này lắp ghép với nhau bằng lắp ghép trung gian có sử dụng then
bằng và vòng phanh.
4


Thiết kế máy khoan K125
Đặc điểm của lắp ghép trung gian là có cả độ hở và độ dơi nhưng trị số
bé. Khi lắp ghép có thể dùng tay, dùng búa hoặc dùng máy ép.
Ưu điểm của việc lắp ghép đó là có thể thay thế từng bánh răng một
khi bánh răng khác bị hỏng hóc.
Khối bánh răng di trượt ba bậc gồm:
•

Bánh răng Z23 x 2,5: Có 23 răng mơ đun là 2,5.

•

Bánh răng Z27 x 2,5: Có 27 răng mơ đun là 2,5.

•

Bánh răng Z25 x 2,5: Có 25 răng mô đun là 2,5.
Bánh răng ( Z25 x 2,5 ) có tác dụng như một bánh răngrộng bản, phía đầu có giacơng
một rãnh để lắp ngàm gạt. Bánh răng Z25 gia công rộng bản để tạo đủ 9 tốc độ cho hộp.
2. Trục II.

Là trục then hoa. Trên trục có lắp các khối bánh răng di trượt ba bậc.
Các bánh răng này lắp ghép với nhau bằng lắp ghép trung gian và định tâm
theo đường kính ngồi.
Các trục được cố định với nhau bằng than bằng và vòng phanh.
Khối bánh răng di trượt 3 bậc gồm :

•

Bánh răng Z18 x 3: Có 18 răng mơ đun bằng 3.

•

Bánh răng Z70 x 3: Có 70 răng mơ đun bằng 3.

•

Bánh răng Z25 x 2,5: Có 25 răng mơ đun bằng 2,5.

•

Bánh răng Z36 x 3: Có 36 răng mơ đun bằng 3.
Phía đầu bánh răng Z36 x 3 có gia công một rãnh để lắp ngàm gạt.
Đồng thời trên trục cịn có hai bánh răng cố định là:

•

Bánh răng Z68 x 2,5: Có 68 răng mơ đun bằng 2,5.

•

Bánh răng Z72 x 2,5: Có 72 răng mơ đun bằng 2,5.
Hai bánh răng này được lắp cố định trên trục bằng 2 vịng phanh.
Phía đầu trục có lắp một cam lệch tâm để bơm dầu pistong hoạt động.
Trục được đỡ bằng 2 ổ bi đỡ.
5


Thiết kế máy khoan K125
3. Trục III
Đây là trục chính của hộp cà cũng là trục chính của máy.
Trục được chế tạo rỗng, đoạn đầu của trục gia công then hoa phía
trong.
Trên trục có lắp 3 bánh răng cố định:
Bánh răng Z45 x 3: Có 45 răng mơ đun bằng 3.
•

Bánh răng Z27 x 3: Có 27 răng mơ đun bằng 3.

•

Bánh răng Z63 x 3: Có 25 răng mơ đun bằng 3.
Các bánh răng này được cố định trên trục nhờ vai trục và vòng phanh.

III:NGUYÊN LÝ VÀ ĐẶC ĐIỂM LÀM VIỆC
1. Nguyên lý làm việc

Chuyển động được truyền từ động cơ đến trục I qua bộ truyền đai.
Trục I quay làm khối bánh răng di trượt 3 bậc là Z25, Z27, Z23 lắp
trên trục I quay cùng vận tốc.
Dùng tay gạt điều chỉnh để khối bánh răng này lần lượt ăn khớp với

khối bánh răng di trượt trên trục II là Z18, Z45, Z36 hoặc ăn khớp với 2
bánh răng lắp cố định trên trục là Z36 và Z72. Làm chi trục II chuyển động
với các vận tốc khác nhau tùy vào sự ăn khớp của các bánh răng trên trục I
và II.
Dùng tay gạt điều chỉnh khối bánh răng di trượt trên trục II lần lượt ăn
khớp với khối bánh răng cố định trên trục III là Z45, Z27, Z63 làm trục III
chuyển động quay tròn với các vận tốc khác nhau. Tùy vào sự ăn khớp của
các cặp bánh răng.
- Xích tốc độ:
Z 25
Z 70

6

Z18
Z 63


Thiết kế máy khoan K125
N = 2,8kw
Động cơ n = 1420v / p I

Z 27
Z 68

II

Z 54
Z 27

Z 23
Z 72

III(Trục chính v/p)

Z 36
Z 45

Vậy HTD máy K125 có 9 tỷ số truyền cụ thể như sau:
S1=97v/p

S2=140v/p

S3=195v/p

S4=272v/p

S5=392v/p

S6=315v/p

S7=680v/p

S8=900v/p

S9=1360v/p

CHƯƠNG II
TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY

7


Thiết kế máy khoan K125
1

PHÂN TÍCH CÁC CHUYỂN ĐỘNG TẠO HÌNH – THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KẾT
CẤU ĐỘNG HỌC CỦA MÁY

Máy khoan dùng để gia công lỗ, mở rộng lỗ, kht ,doa lỗ .Ngồi ra
máy có thể gia cơng tự động, liên tục ren trong và ren ngoài bằng
taro máy.
- Các chuyển động tạo hình của máy khoan bao gồm chuyển động
quay trịn V của trục chính và chuyển động tịnh tiến của mũi khoan.
Với + Tỉ số truyền cửa hộp tốc độ
: iv
+ Tỉ số truyền của hộp chạy dao : i s
+ Động cơ : ĐC
- Ta có các phương án sơ đồ kết cấu động học
Phương án 1
Phương án 2
-

Phuong án 1

I

Phuong án 2

2

2

I

ÐC

ndc

ÐC

Iv

Iv

4

3

n dc
3

s

s

Is

5

6
M
V

8

Is

5

M
V

4


Thiết kế máy khoan K125
Phuong án 3

2

I
Ð1

Iv
Ð2

s

ndc1

ndc2

Is

M
V

Phương trình xích động xích tốc độ:
+ Phương án 1: n đ c .i 1 2 .i v = n t c
+ Phương án 2: n đ c .i 1 2 .i v = n t c
+ Phương án 3: n đ c 1 .i 1 2 .i v = n t c
Phương tình xích động xích chạy dao
+ Phương án 1: 1vg/tc.M.i s .i 3 4 .i 5 6 = S
+ Phương án 2: n đ c .i 1 2 .i 2 3 .i 4 5 .i s .M= S
+ Phương án 3: n đ c 2 .i s .M= S
So sánh:
Phương án 1 có mối liên hệ mật thiết giữa tốc độ quay của trục chính n t c và
lượng chạy dao S, điều này giúp ta dễ điều chỉnh chế độ cắt khi gia công
các chi tiết khác nhau.
Phương án 2 khơng có mối quan hệ trực tiếp giữa số vịng quay trục chính
và lượng chạy dao, nếu ta điều chỉnh máy để gia cơng phải tính tốn để tìm
mối quan hệ giữa V và S điều này rất khó.
Phương án 3 sử dụng 2 động cơ nên rất tốn kém, hơn nữa việc bố trí 2
dộng cơ trên máy cũng khó khăn, làm cho máy cơng kềnh. Phương án này
cúng giống như phương án 2 khơng có mối quan hệ trực tiếp giữa tốc độ
cắt và lượng tiến dao.
Vậy ta chon phương án 1 là phương án tối ưu nhất.
9

Thiết kế máy khoan K125

1. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY

Theo đề bài cho ta có
-

Số cấp tốc độ của hộp tốc độ Z n = 12

-

Phạm vi bước tiến dao S = 0,2 – 1,2 mm/vịng

-

Cơng bội ϕ = 1,41

-

n m i n = 42 vòng/phút
n max n1 .ϕ z −1
=
= ϕ z −1
n1
Ta có R n = nmin

 n m a x = n m i n . ϕ Z - 1 = 42.1,41 11 = 1839.3

Chọn n m a x = 1840 vịng/phút

-

Cv × D q
× kv
m
y
Tính V : V = T × s

K v = k m v .k u v .k n v

-

Tra sổ tay CNCTM ta có
-

K m v = 1,02 (hệ số phụ số phụ thuộc chất lượng vật liệu gia công)

-

K u v = 1 thuộc chất lượng vật liệu dụng cụ cắt)

-

K n v = 0,75 (hệ số phụ thuộc tình trạng bề mặt gia cơng)

-

K v =1,02.1.075 = 0,765

-

10

Vmax

17,1 × 25 0, 25
× 0,765 = 43,2
0 ,125
0, 4
= 70 × 0,1
(m/p)

Vmin

7 × 5 0, 4
× 0,765 = 6,33(m / p )
0, 2
0,7
= 15 × 0.91

nmax 1840
=
= 43,8
n
42
min
=

-

Rn

-

Các số vịng quay:


Thiết kế máy khoan K125
Theo bảng chuỗi số vòng quay tiêu chuẩn và tốc độ min, max ta có:
n1 = 42.5 (v/p).

n 2 = n 1 . ϕ= 42.5.1,41 = 59.925⇒ chọn n 2 =60 (v/p)
n 3 = n 1 . ϕ 2 = 42.5.1,41 2 = 84.494⇒ chọn n 3 = 85 (v/p)
n 4 = n 1 . ϕ 3 = 42.5.1,41 3 = 119.136⇒ chọn n 4 = 118 (v/p)
n 5 = n 1 . ϕ 4 = 42.5.1,41 4 = 167.986⇒ chọn n 5 = 170 (v/p)
n 6 = n 1 . ϕ 5 = 42.5.1,41 5 = 236.856⇒ chọn n 6 = 236 (v/p)
n 7 = n 1 . ϕ 6 = 42.5.1,41 6 = 333.967⇒ chọn n 7 = 335 (v/p)
n 8 = n 1 . ϕ 7 = 42.5.1,41 7 = 470.893⇒ chọn n 8 = 475 (v/p)
n 9 = n 1 . ϕ 8 = 42.5.1,41 8 = 663.959⇒ chọn n 9 = 670 (v/p)
n 1 0 = n 1 .ϕ 9 = 42.5.1,41 9 = 936.183⇒ chọn n 1 0 = 950 (v/p)
n 11 = n 1 .ϕ 1 0 = 42.5.1,41 1 0 = 1320.018⇒ chọn n 11 = 1320 (v/p)
n 1 2 = n 1 .ϕ 11 = 42.5.1,41 11 = 1861.226⇒ chọn n 1 2 = 1900 (v/p)
- Các số bước tiến:
S max 1, 4
=
= 14
số cấp chạy dao của máy:Rs = Smin 0,1
ln Rs
ln14
+1 =

+ 1 = 12.4
ln
φ
ln1,
26
s
Công bội ϕs = 1,26; Zs =
Chọn Zs = 14

Ta có : Smin = 0,1 mm/vòng.Smax = 1,4 mm/vòng
2. THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC XÍCH TỐC ĐỘ

Các số liệu ban đầu :
n m i n ÷ n m a x = 42÷ 1840 (vịng/phút)
Z v = 12
ϕ = 1,41
Số nhóm truyền tối thiểu
x = 1, 6 × log

nmax
1840
= 1, 6 × log
= 2, 62
nmin
42

Chọn x = 3
Vậy số nhóm truyền tối thiểu là x = 3
Với số cấp tốc độ của máy là 12 ta có các phương án khơng
gian:3x2x2; 2x3x2; 2x2x3

Vậy có 3 phương án khơng gian và ta chọn phương án tối ưu nhất
11


Thiết kế máy khoan K125

So sánh các phương án không gian :
+tổng số trục của các phương án không gian bằng nhau :
S t r = x + 1 = 3+1 = 4 (trục).
+tổng số bánh răng trong các phương án không gian bằng nhau và bằng:
x

Sr = 2

∑p
i =1

i

=2(3+2+2) = 2(2+3+2) = 2(2+2+3) = 14 (bánh răng)

i: số nhóm truyền.
P: số tỷ số truyền.
+chú ý lượng bánh răng chịu mômen xoắn ở trục cuối cùng
+chú ý các cơ cấu đặt biệt trong ly hợp ma sát , phanh .
Lập bảng so sánh phương án không gian:

PAKG

3x2x2

2x3x2

2x2x3

Tổng số bánh răng

14

14

14

Tổng số trục

4

4

4

Số bánh răng trụcra

2

2

3

Yêú tố so sánh

Từ bảng ta có thể chọn phương án khơng gian là 3 x 2 x 2
hay 2 x 3 x 2
Vì phương ánh khơng gian 3 x 2 x 2 có 3 bánh răng chịu tốc độ cao
nên nhanh mịn ,khơng kinh tế.
Vậy ta chọn phương án 2 x 3 x 2 là tốt nhất
Thiết kế phương án thứ tự
Với phương án không gian trên ta có B n = K l = 3 ! = 6 phương án thứ
tự
(K: số nhóm bánh răng truyền dẫn trong hộp tốc độ)
Ta có các phương án thứ tự sau:
12


Thiết kế máy khoan K125
1) Z =

2x3x2

PATT I

II

III

1

2

6

4) Z =
PATT

2) Z =

2x3x2
II

III

I

2

4

1

2x3x2

3) Z =

PATT I

III

II

1

4

2

5) Z =

PATT

II

I

3

2x3x2

PATT

2x3x2

6) Z =

III

I

II

6

1

3

PATT

III

1

6

2x3x2
III II
6

I

2

1

Vì số vịng quay của trục chính là cấp số nhân nên tỉ số truyền trong
từng nhóm cũng là cấp số nhân với công bội la ϕ x i
+ x i gọi là đặc tính hay lượng mở của nhóm truyền động nó là một số
ngun, lượng mở í xi phụ thuộc hốn vị các nhóm truyền.
+tỷ số truyền và lượng mở phải nằm trong giới hạn cho phép
ϕxmax≤ 8
ϕxmax = ϕx(p-1)

Trong đó:
x: lượng mở
p: số tỷ số truyền trong nhóm
Lập bảng so sánh phương án thứ tự.
PAKG

2x3x2

PATT

I

Lượng
mở

1 2

2x3x2

II III I
6

III

1 4

2x 3 x 2

II II
2

3

2 x 3 x2

2 x 3 x2

I III

II

III I III I

1 6

2

4

1

6

2x3x2

II III

1 3

II

6

2

Lượng
mở max

6

8

6

8

6

6

ϕxmax≤ 8

7,85

15,6

7,86

15,6

7,86

7,86

Từ bảng trên ta loại hai phương án thứ tự
13

I III II và II III I

I
1


Thiết kế máy khoan K125
Còn lại các phương án sau:
a) PATT

I II III
[1] [2] [6]

n0

I

i2

i1
II
i4

i3

i5

III
i6

i7

IV
n1

n2

b) PATT

n3

n4

n5

n6

n7

n8

n9

n10

n12

n12

n8

n9

n10

n11

n 12

II
I
III
[3] [1] [6]

n0

I

i2

i1
II
i3

i4

i5

III
i6

i7

IV
n1
c) PATT
14

n2

n3
III

n4
I

n5
II

n6

n7

Thiết kế máy khoan K125
[6] [1] [3]

n0

I

i2

i1
II
i3

i4

i5

III
i6

i7

IV
n1

n2

n3

d) PATT

n4

n5

n6

n7

n8

n9

n10

n11

n 12

n8

n9

n10

n11

n 12

III II I
[6] [2] [1]

n0

I

i2

i1
II
i3

i4

i5

III
i6

i7

IV
n1

n2

n3

n4

n5

n6

n7

Từ các phương án ta chọn phương án thứ tự b:II, I, III phương án này
có ưu điển sau:
+ kích thước hộp ngắn
+ có tầm với rộng
15


Thiết kế máy khoan K125
+ có tỷ số truyền hợp lý
Vì lưới kết cấu khơng cho biết trước được giá trị thực tế của số vòng
quay tỷ số truyền icho nên để biết được giá trị này thì phải xây dựng lưới
đồ thị vịng quay được tiến hành như sau:
Trình tự xây dựng đồ thị vịng quay

•

a)

Chọn n = n 1 0 =950 (vòng/phút) ; ϕ = 1,41
Số vòng quay trục chính là: 42.5, 60, 85, 118, 170, 236, 335, 475, 670,
950, 1320, 1900 (vòng/phút)
Dựa vào lưới kết cấu ta xây dựng 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 .giá trị tỷ số truyền theo quay tắc sau:
+Các tia nghiên sang phải biểu diễn tỷ số truyền i > 1
+Các tia nghiên 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
b) ta có cơng thức kết cấu sau:
Z = 12 = 2[3] x 3 [1] x 2 [6]
ϕ = 1,41
Tỷ số truyền I phải thoải mảng điều kiện :
1/4 ≤ i ≤ 2
i 1 : i 2 = 1:ϕ 3

+ Nhóm 1:
+ Nhóm 2:

; chọn i 1 = 1/ϕ 2 do đó i 2 = ϕ

i 3 : i 4 : i 5 = 1 : ϕ : ϕ 2 ; chọn i 3 = 1/ϕ 3 ; i 4 = 1/ϕ 2 , i 5 = 1/ϕ

+Nhóm 3: i 6 : i 7 = 1 : ϕ 6

; chọn i 7 = ϕ 2 ⇒ i 6 = 1/ϕ 4

+ tính tỷ số truyền đai :

n1 = nđ/c . iâ . ηđ
chọn η đ = 0,95 hệ suất trượt của bánh đai

n
n .η

=

1

đc

đ

950
= 0,69
1450.0,95

Suy ra: i đ =

16

n 1 = 910 (vòng/phút)


Thiết kế máy khoan K125
Vậy đường kính bánh đai nhỏ và lớn là: d = 128 (mm); D = 200 (mm)
Từ các thông số trên ta vẽ được đồ thị vịng quay

•

Từ các tính tốn trên ta có:
ϕ = 1,41; Z v = 12; x = 3; n m i n = 42.5 (vòng/phút); n m a x = 1900 (vòng/phút)
1
1

1
1
1
2
3
2
4
i 1 = ϕ ; i 2 = ϕ; i 3 = ϕ ; i 4 = ϕ ; i 5 = ϕ ; i 6 = ϕ ; i 7 = ϕ 2 .
1
1
4
4
i
2
2
Ta có: imin = ϕ = 1,41 =0,71; max = ϕ =1,41 =1,98.
1
≤i≤2
Thỏa mãn điều kiện: 4

PAKG : 2 X 3 X 2
PATT : II I III
Lượng mở: [3] [1] [6]
n0

I

i2

i1

II
i3

i5

i4

III
i6

i7

IV
n1
•

n2

n3

n4

n5

n6

n7

n8

n9

n 10

n 11

n 12

Xác định số răng của các bánh răng :

Ở đây ta xác định số răng của các bánh răng theo phương pháp tính
chính xác. Yêu cầu khi tính theo phương pháp này là các bánh răng có
cùng mơđun và các khoảng cách trục trong một nhóm truyền là bằng nhau
Hay : ΣZ x = E 1 .(f 1 + g 1 ) = E 2 .(f 2 + g 2 ) = .. = E P .(f P + g P )
Gọi k là bội số chung nhỏ nhất của các tổng (f x + g x ):
ΣZ x = k.E
Vậy :

17

fx
gx
Z x' = k .E
fx + gx
Z x = k.E x . f x + g x (1);

(2)


Thiết kế máy khoan K125

Trị số E cần phải chọn trong một giới hạn giới hạn nào đó để cho
số răng tính ra khơng nhỏ hơn số răng giới hạn Z m i n = 17. Cho nên để
tránh hiện tượng cắt chân răng thì cần đảm bảo: Z ≥ Z m i n
♦ Nếu bánh chủ động có số răng nhỏ nhất thì: Z x ≥ Z m i n
'

♦ Nếu bánh bị động có số răng nhỏ nhất thì: Z x ≥ Z m i n
Từ (1) & (2) , ta rút ra được trị số giới hạn E m i n trong hai trương
hợp sau :
♦ Bánh chủ động

min
Echuí
=

Z min ( f x + g x )
k. f x

min
E bë
=

Z min ( f x + g x )
k .g x

min
và ta xác định E theo Echuí khi i < 1.

E min

♦ Bánh bị động
và ta xác định E theo bë khi i > 1.
Và khi E không nguyên thì lấy giá trị E là lớn hơn và gần E tính nhất .
Trong hộp tốc độ có 3 nhóm truyền với các tỷ số truyền sau :
♦ Nhóm I :
♦ Nhóm II :

1
2
i 1 = ϕ ; i 2 = ϕ.
1
1
1
3
2
i3 = ϕ ; i4 = ϕ ; i5 = ϕ .
1
4
i = ϕ ; i = ϕ2 .

♦ Nhóm III :
6
7
1) Xác định số răng của các bánh răng trong nhóm I :
1
1
1
≈
2
2

Ta có : i 1 = ϕ = 1,41 2 ⇒ (f 1 + g 1 ) = 1 + 2 = 3
7
≈
i 2 = ϕ = 1,41 5 ⇒ (f 2 + g 2 ) = 7 + 5 = 12 = 2 2 .3

Vậy bội số chung nhỏ nhất của các tổng trên: K= 2 2 .3.= 12
Vì i1 < 1 nên ta tính E m i n theo Z m i n chủ động:
Z min ( f1 + g 1 )
f 1 .k
E minc =
Với Z m i n = 17
Z min ( f 1 + g1 ) 17(1 + 2)
=
= 4,25
f
.
K
1
.
12
1
Ta có: E m i n c =

Chọn : E m i n c = 5
Tổng số răng của một cặp bánh răng ăn khớp trên trục :
Z = K.E = 12.5 = 60
Số răng của các cặp bánh răng trong nhóm truyền thứ nhất :
f1
1
= 12.5

= 20
f
+
g
(
1
+
2
)
1
1
Z 1 = K.E .
.

18


Thiết kế máy khoan K125
Z 1' = K .E.

g1
2
= 12.5
= 40
f1 + g1
(1 + 2)
.

f2
7

= 12.5
= 35
f
+
g
(
7
+
5
)
Z 2 = K.E . 2 2
g2
5
Z 2' = K .E.
= 12.5
= 25.
f2 + g2
(7 + 5)


Z1 = 20, Z’1= 40, Z2 = 35 , Z’2 = 25

2) Xác định số răng của các bánh răng trong nhóm II:
ta có:

1
1
11
≈
3

3
i3 = ϕ = 1,41 31 ⇒ (f3 + g3) = 11 + 31 = 42=3x2x7
1
1
1
≈
2
2
i4 = ϕ = 1,41 2 ⇒ (f4 + g4) = 1 + 2 = 3
1
1
5
≈
i5 = ϕ = 1,41 7 ⇒ (f5 + g5) = 5 + 7 = 12

Vậy bội số chung nhỏ nhất của các tổng trên: K = 12x7 = 84
Vì i3 < 1 nên ta tính Emin theo Zmin chủ động:
Z min ( f 3 + g 3 )
f 3 .K
Eminc =
Với Zmin = 17

Ta có:

Z min ( f 3 + g 3 ) 17(11 + 31)
=
≈ 0,772
f 3 .K
11 .84
Eminc =

Chọn: E m i n c = 1
Tổng số răng của một cặp bánh răng ăn khớp trên trục:
Z = K .E = 84.1 = 84.
Số răng của các cặp bánh răng trong nhóm truyền thứ nhất:
f3
11
= 84.1
= 22
f
+
g
(
11
+
31
)
Z 3 = K.E . 3 3
g3
31
Z 3' = K .E.
= 84.1
= 62
f3 + g3
(11 + 31)
f4
1
= 84.1
= 28
f

+
g
(
1
+
2
)
4
4
Z = K.E .
4

g4
2
Z 4' = K .E.
= 84.1.
= 56
f4 + g4
(1 + 2)
f5
5
= 84.1.
= 35
f
+
g
(
5
+
7

)
5
5
Z = K.E .
5

19


Thiết kế máy khoan K125
Z 5' = K .E


g5
7
= 84.1.
= 49
f5 + g5
(5 + 7)

Z3= 22, Z’3= 62 , Z4= 28

Z’4= 56,

Z5= 35, Z’5= 49

3) Xác định số răng của các bánh răng trong nhóm III:
1
1
11

≈
4
4
Ta có : i6 = ϕ = 1,41 43 ⇒ (f6 + g6) = 11 + 43 = 54 = 2.33.
2
2
i7 = ϕ = 1., 41 ≈ 2 ⇒ (f7 + g7) = 2 + 1 = 3
3

Vậy bội số chung nhỏ nhất của các tổng trên : K = 2.3 = 54
E m i n tính tại tia có tỷ số truyền i 6 ; Bánh răng Z m i n là chủ động nên :
Z min ( f 6 + g 6 )
f 6 .K
E minc =
Với Z m i n = 17
Z min ( f 6 + g 6 ) 17(11 + 43)
=
= 1,54
f
.
k
54
.
11
6
E minc =
. Chọn E=2

Ta có :
Tổng số răng của một cặp bánh răng ăn khớp trên trục:

Z = K . E = 54.2 = 108.
Số răng của các cặp bánh răng trong nhóm truyền thứ III:
f6
11
= 54.2.
= 22
f
+
g
(
11
+
43
)
6
6
Z 6 = K.E .
g6
43
Z 6' = K .E.
= 54.2.
= 86
f6 + g6
(11 + 43)
f7
2
= 54.2.
= 72
(2 + 1)
Z = K.E . f 7 + g 7

7

Z 7' = K .E

g7
1
= 54.2.
= 36
f7 + g7
(2 + 1)

Vậy số răng của các bánh răng trong hộp như sau :
'
Z 1 = 20 ; Z 1 = 40
'
Z 2 = 35 ; Z 2 = 25
Z 3 = 22

;

Z 3' = 62

Z 4 = 28

;

Z 4' = 56

Z 5 = 35

;

Z 5' = 49

Z 6 = 22

;

Z 6' = 86

Z 7 = 72 ; Z 7 = 36
Kiểm tra sai số vòng quay trục ra ∆n :
'

•

20


Thiết kế máy khoan K125
ntc − nth
% ≤ [∆ n ]
n
tc
Sai số vòng quay trục ra ∆n =

∗ Sai số vòng quay cho phép [ ∆n]
[∆n] = ± 10 (ϕ - 1)% = ± 10 (1,41 - 1 ) = 4,1%
∗ Số vòng quay tiêu chuẩn ntc :
Tra bảng số vịng quay tiêu chuẩn , ta có chuỗi số vịng quay:

42.5, 60, 86, 118, 170, 236, 335, 475, 670, 950,1320, 1900
vòng/phút
∗ Số vòng quay thực tế n t h
n Z 
Π  i' 
i =1
= n đ c .η đ a i .i đ a i .  Z i 

ηđai

⇒

n th
Với :
n đ c = 1450 (vòng/phút).
= 0,985 (η đ a i : hiệu suất bộ truyền đai).
i đ a i = 0,7 (i đ a i :tỷ số truyền của bộ truyền đai).
n Z 
Π i' 
i =1
= 995  Z i 

n th
Ta có phương trình đường truyền của xích tốc độ nhơ sau:
20/40

128
.d
1450. 200

22/62

22/86

28/56
35/25

35/49

n

tc

72/36

Ta tính giá trị số vịng quay thực tế của trục chính :
n1 =
n2 =
n3 =
n4 =
n5 =
n

21

6

=

20 22 22

× ×
= 43.11
950 . 40 62 86
;
20 28 22
× ×
= 60.75
950. 40 56 86
;
20 35 22
× ×
= 86.79
950 . 40 49 86
;
35 22 22
× ×
= 120.72
950 . 25 62 86
;
35 28 22
× ×
= 170.11
950 . 25 56 86
;
35 35 22
× ×
= 243.02
950 . 25 49 86
;

20 22 72
× ×
= 337.09
n 7 = 950. 40 62 36
20 28 72
× ×
= 475
n 8 = 950. 40 56 36
20 35 72
× ×
= 678.57
n 9 = 950. 40 49 36
35 22 72
× ×
= 943.87
n 1 0 = 950. 25 62 36
35 28 72
× ×
= 1330
n 11 = 950. 25 56 36
35 35 72
× ×
= 1900
n 1 2 = 950 . 25 49 36


Thiết kế máy khoan K125

Từ các giá trị trên ta tính sai số và lập được bảng sau:
Lập bảng tính sai số tốc độ của trục chính theo cong thức sau :

n −n
= n
tc

tt

tc
∆n
x 100%
Trong đó :
n T C : số vòng quay tiêu chuẩn
n T T : số vòng quay tính tốn
∆n: sai số vịng quay cho phép .

Bảng 2.3 : Bảng tính tốn và so sánh sai số vịng quay:
TT

n TC

nTT

1
2
3
4
5
6
7
8

9
10
11
12

42.5
60
85
118
170
236
335
475
670
950
1320
1900

43.11
60.75
86.79
120.72
170.11
243.02
337.09
475
678.57
943.87
1330
1900

∆n%
-1.435
-1.250
-2.105
-2.300
-0,064
-2.974
-0.623
0.000
-1.279
0.645
-0.757
0.000

Ta có cơng thức sau:
∆n = ±10( ϕ -1 )% = ± 4,1%

Vậy ∆n <[∆n]thỏa mãn. Vậy bộ truyền thiết kế thỏa mãn yêu cầu thiết kế

- Lập bảng tính sai sơ từng cặp bánh răng như sau:

22


Thiết kế máy khoan K125

Bảng tính sai số bánh răng
∆i x
1

2

3

4

5

6

7

23

z
z

%

∆i = ± 10 (ϕ 1)%

20 
 1
 1,412 − 40 


1



 1,412 
x 100%

0,75

4,1

35 

1,41 − 25 


 1,41 

 x 100%

0,71

22 
 1
−
3
 1,41 62 


1


 1,413 
x 100%

0,53

(i X -

x
'
x

/i x )x 100%

28 
 1
 1,412 − 56 


1


 1,412 
x 100%
35 
 1
 1,41 − 49 


1


 1,41 

x 100%
22 
 1
 1,414 − 86 


1


 1,414 
x 100%
72 

2
1,41 − 36 


2
 1,41


 x 100%

-0,60

-0,71

1,19

-0,1

4,1

4,1

4,1

4,1

4,1

4,1


Thiết kế máy khoan K125
. Vẽ sơ đồ động :
Từ những tính tốn trên ta vẽ được sơ đồ động hộp tốc độ như sau
200
22

86

128
40

72

20
35

25

36

22

62
49

N= 4 Kw
n= 1450(v/ph)

35
28

56

4. THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC XÍCH CHẠY DAO
Đặc điểm kết cấu hộp chạy dao của máy khoan đứng là dịch chuyển theo
trục chính nên địi hỏi phải bố trí riêng và có kết cấu nhỏ gọn, khối lượng
càng nhỏ càng tốt. Cho nên ta sử dụng hộp chạy dao có cơ cấu then kéo và
sử dung bánh răng dùng chung. Cơ cấu này đơn giản bao gồm một số bánh
răng hình tháp ghép ngược nhau, có một trục gồm các bánh răng cố định,
trục kéo gắn các bánh răng lồng không, khi cần sự ăn khớp của cặp bánh
răng nào chỉ việc di chuyển then kéo.
Số bánh răng trên một trục bộ then kéo từ 3 ÷ 5 khơng nên lớn
hơn. Để đảm bảo then kéo khơng móc vào 2 bánh răng cùng một lúc thì
1
2 ).b; với b là

hai đỉnh then kéo cần cách nhau một khoảng bằng (k khoảng cách giữa hai bánh răng lân cận, k là số bánh răng của mổi hệ hình
tháp.
4.1. Xác định chuỗi số vịng quay và công bội ϕ :
Các thông số ban đầu dựa trên tính năng kỹ thuật của máy K125:
S m i n = 0,1 (mm/vòng); S m a x = 1,4 (mm/vịng);
Zv
= 9
∗ Hệ số cơng bội ϕ v : ϕ v = 1,26
24


Thiết kế máy khoan K125
∗ Số nhóm truyền tối thiểu :
S max
1, 4
= 1, 6log
= 1,83
S
0,1
min
x = 1,6 log
⇒ Ta chọn x = 2

4.2. Thiết kế phương án không gian :
♦ Phương án khơng gian :
Từ cấp số vịng quay Z s = 9 và số nhóm truyền tối thiểu x = 2 ta có
các phương án khơng gian sau :
Z S = 12 = 3× 3
Sơ đồ bố trí phương án khơng gian được bố trí như hình vẽ sau:

I
II
III

PAKG: 3 x 3
Hình vẽ: Sơ đồ phương án khơng gian HCD
4.3. Thiết kế phương án thứ tự :
∗ Lập bảng các phương án thứ tự :
Với phương án không gian trên ta có B n = K l = 2! = 2 phương án thứ
tự
(K: số nhóm bánh răng truyền dẫn trong hộp tốc độ)
Ta có các phương án thứ tự sau: Do cả 2 nhóm bánh răng đều có 3 cặp
bánh răng nên PATT là như nhau.
1) Z =
PATT

3x3
I

II

[1] [3]
Vì số vịng quay của trục chính là cấp số nhân nên tỉ số truyền trong
từng nhóm cũng là cấp số nhân với công bội la ϕ x i
25