ĐỒ ÁN
THIẾT KẾ MÁY
CÔNG CỤ
1
2
3
I. Tính toán thiết kế hộp tốc độ máy tiện
1. Tính thông số còn lại:
Theo đề bài ta cần tính toàn hộp tốc độ với các thông số đã biết là:
n = 12,5 ÷ 2000 vòng/phút; Z = 23.
Do dãy tốc độ tuân theo quy luật cấp số nhân với công bội ϕ nên ta có:
max
22
z 1
min
n
2000
1,259
n 12,5
−
ϕ = = =
Ta chọn ϕ = 1,26 theo tiêu chuẩn.
2. Tính dãy tốc độ theo lý thuyết:
TT
z 1
z 1
n n .
−
= ϕ
i
n

n n .= ϕ
252,19 250
3
2
3 1
n n .= ϕ
19,85 20 15
14
15 1
n n .= ϕ
317,76 315
4
3
4 1
n n .= ϕ
25,01 25 16
15
16 1
n n .= ϕ
400,38 400
5
4
5 1
n n .= ϕ
31,51 31,5 17
16
17 1
n n .= ϕ
504,47 500
6

79,41 80 21
20
21 1
n n .= ϕ
1271,51 1250
10
9
10 1
n n .= ϕ
100,1 100 22
21
22 1
n n .= ϕ
1602,11 1600
11
10
11 1
n n .= ϕ
126,07 125 23
22
23 1
n n .= ϕ
2018,65 2000
12
11
12 1
n n .= ϕ
158,85 160
3. Phân tích chọn phương án không gian ( PAKG )
Do Z = 23 là số nguyên tố không thể phân cấp được nên ta sử dụng

4. Lập bảng chọn vị trí các nhóm truyền của phương án không gian:
Dựa trên các yếu tố so sánh sau để chọn phương án bố trí nhóm truyền của
phương án không gian:
- Tổng số bánh răng của hộp tốc độ, tính theo công thức.
S = 2.( P + P + ….+ P )
Với P là số tỷ số truyền trong một nhóm truyền.
- Tổng số trục của phương án không gian theo công thức.
S = i + 1 ; với i - là số nhòm truyền động.
- Chiều dài sơ bộ của hộp tốc độ.
+ Gọi b là chiều rộng bánh răng.
+ Gọi f là khoảng hở giữa hai bánh răng và khoảng hở giữa thành hộp với các
bánh răng gần nhất.
- Số bánh răng chịu mômen xoắn lớn nhất ở trục cuối cùng.
- Các cơ cấu đặc biệt dùng trong hộp.
Ta có bảng so sánh phương án bố trí không gian trong hộp tốc độ như sau:
5
PA
Yếu tố so sánh
3x2x2x2 2x2x3x2 2x3x2x2 2x2x2x3
Tổng số bánh răng 18 18 18 18
Tổng số trục 5 5 5 5
Chiều dài sơ bộ của
hộp
19b+18f 19b+18f 19b+18f 19b+18f
Số bánh răng chịu
mômen xoắn lớn nhất.
2 2 2 3
Cơ cấu đặc biệt Ly hợp ma
sát
Ly hợp ma

I II III IV
1 2 6 12 1 2 2 6 12
12
12
1,26 16=
2
[ ] [ ] [ ] [ ]
2 x 3 x 2 x 2
I III II IV
1 4 2 12
1 4 4 2 12
12
12
1,26 16=
3
[ ] [ ] [ ] [ ]
2 x 3 x 2 x 2
I IV II III
1 8 2 4
1 8 8 2 4
16
16
1, 26 40, 4=
4
[ ] [ ] [ ] [ ]
2 x 3 x 2 x 2
I II IV III

12
12
1,26 16=
7
8
[ ] [ ] [ ] [ ]
2 x 3 x 2 x 2
II III I IV
2 4 1 12
2 4 4 1 12
12
12
1,26 16=
9
[ ] [ ] [ ] [ ]
2 x 3 x 2 x 2
II III IV I
2 4 12 1
2 4 4 12 1
12
12
1,26 16=
10
[ ] [ ] [ ] [ ]
2 x 3 x 2 x 2
II I IV III
3 1 12 6
3 1 1 12 6
12
12

14
[ ] [ ] [ ] [ ]
2 x 3 x 2 x 2
III II I IV
6 2 1 12
6 2 2 1 12
12
12
1,26 16=
15
[ ] [ ] [ ] [ ]
2 x 3 x 2 x 2
III IV I II
4 8 1 2
4 8 8 1 2
16
16
1, 26 40, 4
=
8
16
[ ] [ ] [ ] [ ]
2 x 3 x 2 x 2
III I IV II
6 1 12 3
6 1 1 12 3
12
12
1,26 16=
17

IV II I III
12 2 1 6
12 2 2 1 6
12
12
1,26 16=
21
[ ] [ ] [ ] [ ]
2 x 3 x 2 x 2
IV III I II
12 4 1 2
12 4 4 1 2
12
12
1,26 16=
22
[ ] [ ] [ ] [ ]
2 x 3 x 2 x 2
IV I III II
12 1 6 3
12 1 1 6 3
12
12
1,26 16=
23
[ ] [ ] [ ] [ ]
2 x 3 x 2 x 2
IV II III I
12 2 6 1
12 2 2 6 1

2[12]

+ Phương án 2: PAKG 2 x 3 x 2 x 2
10
PATT I III II IV
[1] [4] [2] [12]
Ta có lưới kết cấu sau:
I
II
III
IV
V
2[1]
3[4]
2[2]
2[12]

Ta thấy phương án 1 lưới kết cấu có hình rẻ quạt với lượng mở đều đặn và
tăng từ từ, kết cấu chặt chẽ, hộp tương đối gọn. Nên ta chọn phương án thứ tự cuối
cùng là phương án 1. cụ thể :
PATT I II III IV
[1] [2] [6] [12]
Để đảm bảo ϕ ≤ 8 ta phải thu hẹp lượng mở tối đa từ ϕ = 12 xuống ϕ = 6.
Do thu hẹp lượng mở nên số tốc độ thực tế bị giảm. Ta có số tốc độ thực tế là: Z
= Z - lượng mở thu hẹp = 24 - 6 = 18.
Ta có phương án thứ tự và phương án không gian bây giờ như sau:

PATT I II III IV

Để bù lại số tốc độ trùng vì thu hẹp lượng mở ta thiết kế thêm đường truyền

7
n
8
n
9
n
10
n
11
n
12
n
13
n
14
n
15
n
16
n
17
n
18
I
II
III
VI
n
19
n

16
20
25
31,5
40
50
63
80
100
125
160
200
250
310
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
3[2]
2[6]
2[6]
2[1]
VI
1[0]
n
dc

1
f g 9
f
5
i 1,26 1,26
4 g
⇒ + == ϕ = = = =

2 2
2 2
2
2
2
f g 18
f
11
i 1,26
7 g
⇒ + == ϕ = = =
Ta có bội số chung nhỏ nhất của các tổng f + g là: K= 18.
Chọn Z = Z = 17 ⇒
2 2
min
min
2
17.18
1,54
18.11
Z .(f g )
E






= = =
+
⇒ = =
= = =
+

13
⇒
2
2
2 2
2
'
2
2
2 2
K.E.f
54.11
Z 33(răng)
f g 18
33
i 1,57
21
K.E.g
54.7

⇒ + == ϕ = = =

4 4
2
4
4
2
4
1
f g 76
f
30
i
46 g
1,26
−
⇒ + == ϕ = = =
5 5
0 0
5
5
5
f g 2
f
1
i 1,26
1 g
⇒ + == ϕ = = =
Ta có bội số chung nhỏ nhất của các tổng f + g là: K= 76.
Chọn

76.22
Z 22(răng)
f g 76
22
i 0,41
54
K.E.g
76.54
Z 54(răng)
f g 76







= = =
+
⇒ = =
= = =
+

⇒
4
4
4 4
4
'
4

'
5
5
5 5
K.E.f
76.1
Z 38(răng)
f g 2
38
i 1
38
K.E.g
76.1
Z 38(răng)
f g 2







= = =
+
⇒ = =
= = =
+
- Tính số răng của nhóm truyền thứ ba
Ta có:
6

min 6
Z Z 17(răng)= =
⇒
6 6
min
min
6
17.5
8.5
10.1
Z .(f g )
E
K.f
= =
+
=
Chọn E = 9 ⇒
Z K.E 10.9 90= = =
∑
( răng )
⇒
6
6
6 6
6
'
6
6
6 6
K.E.f

7
7 7
K.E.f
90.1
Z 45(răng)
f g 2
45
i 1
45
K.E.g
90.
Z 45(răng)
f g 2







= = =
+
⇒ = =
= = =
+
- Tính số răng của nhóm truyền thứ tư
Ta có:
8
8 8
8

6 6
min
min
6
17.5
8.5
10.1
Z .(f g )
E
K.f
= =
+
=
Chọn E = 10 ⇒
Z K.E 10.10 100= = =
∑
( răng )
⇒
8
8
8 8
8
'
8
8
8 8
K.E.f
100.1
Z 20(răng)
f g 5

K.E.f
100.1
Z 50(răng)
f g 2
50
i 1
50
K.E.g
100.1
Z 50(răng)
f g 2







= = =
+
⇒ = =
= = =
+
- Tính số răng của nhóm truyền thứ năm
Ta có:
10
10 10
10
3
10

( răng )
10
10
10 10
8
'
10
10
10 10
K.E.f
105.1
Z 35(răng)
f g 3
35
i 0,5
70
K.E.g
105.2
Z 70(răng)
f g 3







= = =
+
⇒ = =

Z K.E 18.6 108= = =
∑
( răng )
10
10
10 10
8
'
10
10
10 10
K.E.f
108.11
Z 66(răng)
f g 18
66
i 1,57
42
K.E.g
108.7
Z 42(răng)
f g 18







= = =

35
70
66
42
8. Ta có sơ đồ động như sau
- Ta có phương trình xích động như sau:
1 2
t/cđ/c đ tđ
' '
1 2
Z Z
n n . .i . .
Z Z
= η
Trong đó: n = 1440 vòng/phút.

đ
0,985η =
Ta chọn
đt
145
i
260
=
⇒ n = 1440.0,985. = 791 vòng/phút.
Tính sai số vòng quay theo công thức:
t/c tinh
t/c
n n
n .100%

55 33 18 20 35
n n .i .i .i .i .i 791. . . . .
35 21 72 80 70
= =
15,83 16 1,13
3
o
1 4 6 8 10
t/c
30 30 18 20 35
n n .i .i .i .i .i 791. . . . .
24 46 72 80 70
= =
20,15 20 - 0,76
4
o
2 4 6 8 10
t/c
33 30 18 20 35
n n .i .i .i .i .i 791. . . . .
21 46 72 80 70
= =
25,33 25 - 1,33
5
o 5
1 6 8 10
t/c
30 38 18 20 35
n n .i .i .i .i .i 791. . . . .
24 38 72 80 70

9
o 7
1 4 8 10
t/c
30 30 45 20 35
n n .i .i .i .i .i 791. . . . .
24 46 45 80 70
= =
80,60 80 - 0,76
10
o 7
2 4 8 10
t/c
33 30 45 20 35
n n .i .i .i .i .i 791. . . . .
21 46 45 80 70
= =
101,33 100 - 1,3
11
o 5 7
1 8 10
t/c
30 38 45 20 35
n n .i .i .i .i .i 791. . . . .
24 38 45 80 70
= =
123,59 125 1,12
12
o 5 7
2 8 10

24 46 45 50 70
= =
322,42 315 - 2,3
16
o 7
2 4 9 10
t/c
33 30 45 50 35
n n .i .i .i .i .i 791. . . . .
21 46 45 50 70
= =
405,33 400 - 1,3
17
o 5 7
1 9 10
t/c
30 38 45 50 35
n n .i .i .i .i .i 791. . . . .
24 38 45 50 70
= =
494,38 500 1,1
18
o 5 7
2 9 10
t/c
33 38 45 50 35
n n .i .i .i .i .i 791. . . . .
21 38 45 50 70
= =
621,50 630 - 0,5

o 5
1 11
t/c
30 38 66
n n .i .i .i 791. . .
24 38 42
= =
1563,75 1600 2,2
23
o 5
2 11
t/c
33 38 66
n n .i .i .i 791. . .
21 38 42
= =
1953,29 2000 2,3
Ta có đồ thị sai số vòng quay như sau:
18

n(%)
n
1
n
2
n
3
n
4
n

20
n
21
n
22
n
23
2,6
-2,6
Từ đồ thị sai số vòng quay ta thấy
n∆
nằm trong phạm vi cho phép nên không phải
tính lại các tỷ số truyền.
II. Thiết kế hộp chạy dao
1. Liệt kê các bước ren tiêu chuẩn của bốn loại ren yêu cầu
- Ren quốc tế: t = 1 ÷ 192 (mm)
t
p
= 1-1,25-1,5-1,75-2-2,25-2,5-3-3,5-4-4,5-5-5,5-6-7-8-9-10-11-12-14-16-18-20-
22-24-28-32-36-40-44-48-56-63-72-80-88-96-112-138-192.
- Ren Anh: Số vòng ren trên một tấc anh - t =
n = 24-20-19-18-16-14-12-11-10-9-8-7-6-5-4,5-4-3,5-3,25-3-2.
- Ren môdun: t = π.m
m = 0,5-1,25-1,5-2-2,25-2,5-3-3,5-4-4,5-5-5,5-6-7-8-9-10-11-12-14-16-18-20-
22-24-28-32-36-40-44-48.
- Ren pitch: Số môdun trên một tấc Anh - t =
D = 0,5-1,25-1,5-2-2,25-2,5-3-3,5-4-4,5-5-5,5-6-7-8-9-10-11-12-14-16-18-20-
22-24-28-32-36-40-48-56-64-72-80-88-96.
2. Lý luận chọn cơ cấu trong hộp chạy dao
Ta thấy giới hạn của bước ren rất lớn, do đó phải sắp sếp bảng ren rất nhiều

c. Bảng xếp ren Anh: t = 24 ÷ 1
Thông dụng
24 12 6 3
22 11
1
5
2
-
20 10 5 2,5
18 9
1
4
2
-
16 8 4 2
20
14 7
1
3
2
-
13
1
6
2
1
3
4
-
d. Bảng xếp ren Pitch: D = 96 ÷ 1

- Để cắt ren môdun thì:
Z
1
: Z
2
: Z
3
: Z
4
: Z
5
: Z
6
= 7 : 8 : 9 : 10 : 11 : 12
= 28 : 32 : 36 : 40 : 44 : 48
- Để cắt ren Anh:
Z
1
: Z
2
: Z
3
: Z
4
: Z
5
: Z
6
: Z = 13 : 14 : 16 : 18 : 20 : 22 : 24
= 26 : 28 : 32 : 36 : 40 : 44 : 48

= 28 : 32 : 36 : 40 : 44 : 48
4. Tính toán thiết kế nhóm gấp bội
Nhóm gấp bội phải tạo ra 4 tỷ số truyền với ϕ = 2. Chọn cột 7 ÷ 12 trong bảng
xếp ren quốc tế làm nhóm cơ sở thì các tỷ số truyền nhóm gấp bội là:
1
1
:
2
1
:
4
1
:
8
1
a. Chọn phương án không gian:
21
Ta có Z = 4 = 4 x 1 = 2 x 2
Ta có bảng so sánh phương án không gian như sau:
PA
Yếu tố
4 x1 2 x 2
- Tổng số bánh răng 10 8
- Tổng số trục 3 3
- Chiều dài trục 8b+7f 8b+7f
- Số bánh răng chịu mômen
xoắn lớn nhất.
1 2
Nhận xét: do phương án không gian 4 x 1 có số răng trên trục quá nhiều sẽ làm tăng
chiều dài trục, đồng thời làm giảm độ cứng vững của trục nên ta chọn PAKG hợp lý

=

Z 2 x 2
II I
[2] [1]
=
22

I
II
III
2[1]
2[2]

I
II
III
2[2]
2[1]
Ta thấy phương án 1 có lưới kết cấu nhịp nhàng cân đối, dạng dẻ quạt nên ta chọn
phương án 1 là phương án thứ tự chuẩn.
Do đó ta có đồ thị vòng quay như sau:
Z 2 x 2
I II
[1] [2]
=
23
I
II
III

1 1 1
i i .i .
1 4 4
= = =

'
3 1 4
1 1 1
i i .i .
2 1 2
= = =

'
4 3 4
1 1 1
i i .i .
1 1 1
= = =
c. Tính toán số răng trong các nhóm truyền
- Tính số răng cho nhóm truyền thứ 1:
Ta có:
1
1
1 1 1
1
f1
i f g 3
2 g
−
= ϕ = = ⇒ + =

⇒
1
1
1 1
1
'
1
1
1 1
K.E.f
54.1
Z 18(răng)
f g 3
18
i 0,5
36
K.E.g
54.2
Z 36(răng)
f g 3







= = =
+
⇒ = =

+
⇒ = =
= = =
+
- Tính số răng cho nhóm truyền thứ 2:
Ta có:
2
3
3 3 3
3
f
1
i f g 5
4 g
−
= ϕ = = ⇒ + =
0
4
4 4 4
4
f1
i f g 2
1 g
= ϕ = = ⇒ + =
⇒ Bội số chung nhỏ nhất của f + g là K = 10.
24
Chọn
min 3
Z Z 17(răng)= =
⇒

18
i 0,25
72
K.E.g
90.4
Z 72(răng)
f g 5







= = =
+
⇒ = =
= = =
+
⇒
4
4
4 4
2
'
4
4
4 4
K.E.f
90.1

cs x p
TC
gb
1vg / .i .i .i .t t=

Trong đó: i - là tỷ số truyền nhóm cơ sở.
i - là tỷ số truyền nhóm gấp bội
i - tỷ số truyền còn lại bù vào phương trình xích động
i = i . i
i - tỷ số truyền cặp bánh răng thay thế.
I - tỷ số truyền cặp bánh răng cố định còn lại trên xích truyền.
Vậy ta có phương trình xích cắt ren như sau:

tt
cd
cs x p
TC
gb
. .i1vg / i .i .i .t t=

⇒
p
bù
cs gb x
t
6 6
i
48 1
i .i .t 8
. .12