Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
LỜI NÓI ĐẦU
Trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, các ngành
kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng, đòi hỏi các kỹ sư và các cán bộ
kỹ thuật có kiến thức tương đối rộng và biết vận dụng sáng tạo những kiến
thức đã học để giải quyết những vấn đề thường gặp trong thực tế.
Trong ngành chế tạo máy, bánh răng là một chi tiết máy phức tạp vì yêu
cầu thiết kế và chế tạo các loại bánh răng trụ, côn thẳng côn xoắn được dùng
nhiều trong truyền động ôtô, máy kéo, máy bay, máy công cụ trong ngành đo
kỹ thuật và nhiều ngành khác.
Dụng cụ cắt răng là một yếu tố quan trọng để gia công bánh răng và là
nhân tố quan trọng có ảnh hưởng đến sự chính xác của chi tiết. Thiết kế và
chế tạo dụng cụ cắt răng có chất lượng tốt và giá thành hạ là yêu cầu cần thiết
của ngành chế tạo máy. Thiết kế dụng cụ cắt răng là khâu quan trọng và đầu
tiên cung cấp cho công nghệ chế tạo những dụng cụ cắt răng cho chất lượng
tốt.
Môn học dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật là những môn chính của sinh viên
chuyên ngành chế tạo máy. Trong quá trình 5 năm học và rèn luyện tại trường,
thời gian làm đồ án tốt nghiệp giúp sinh viên hiểu rõ hơn về môn học, trang bị
cho sinh viên những kiến thức cơ bản và khả năng vận dụng sáng tạo những
kiến thức đã học để làm đồ án cũng như trong công tác sau này. Là một sinh
viên chuyên ngành cơ khí, trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp em được giao
làm đồ án "Thiết kế chế tạo dao phay lăn trục vít'' do thầy giáo Cao Thanh
Long hướng dẫn.
Đây là một đề tài khá phức tạp nhưng được sự hướng dẫn chỉ bảo tận
tình của thầy hướng dẫn và các thầy cô trong bộ môn, cùng với sự nỗ lực của
bản thân đến nay em đã hoàn thành đồ án của mình. Mặc dù vậy đồ án tốt
nghiệp của em vẫn không tránh khỏi những vấp váp và thiếu sót.
Em rất mong được sự chỉ bảo thêm của các thầy cô giáo hướng dẫn và
các thầy cô giáo trong bộ môn giúp em hiểu sâu hơn về môn học cũng như
phương pháp để thiết kế và chế tạo dụng cụ cắt một cách hợp lý hơn.

nghiêng (hình 1e) dùng để truyền động
giữa các trục cắt nhau.
- Truyền động bánh răng - thanh răng dùng để đổi chuyển động quay
thành chuyển Hình2
động tịnh tiến hoặc ngược lại (hình 2 ).
* Theo đặc trưng của chuyển động của trục mang bánh răng có:
- Truyền động thường: Trong loại này đường tâm hình học của các trục
bánh răng là cố định.
- Truyền động hành tinh: Đường tâm của trục một vài bánh răng là di
động. ( Hình 3)
- 3 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Hình 3
* Theo vị trí tương đối của hai tâm quay đối với tiếp tuyến với hai đường
tròn lăn tại điểm tiếp xúc giữa hai vòng này:
- Bánh răng ngoại tiếp: tâm quay của hai bánh răng nằm ở hai phía của
đường tiếp tuyến. ( Hình 4a)
- 4 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
a b
Hình 4
- Bánh răng nội tiếp: tâm quay của hai bánh răng ở về một phía của
đường tiếp tuyến ( hình 4b)
* Theo vết của đường răng trên bánh răng:
- Bánh răng thẳng
- Bánh răng nghiêng
- Bánh răng xoắn
- Bánh răng cong
* Theo biên dạng của răng
- Bánh răng thân khai

cong thuộc họ xyclôit. Sự phát triển của bánh răng xyclôit gắn liền với công
nghiệp chế tạo đồng hồ.
* Đặc điểm của bánh răng xyclôit, phạm vi sử dụng
So với bánh răng thân khai, bánh răng xyclôit có những đặc điểm sau:
- Độ mòn nhỏ hơn trong điều kiện bôi trơn không tốt.
- Hệ số trùng khớp của cặp bánh răng xycloit phụ thuộc vào các bán
kính của vòng đỉnh răng và vòng sinh, ở bánh răng xycloit vòng đỉnh không
bị hạn chế bởi hiện tượng cắt chân răng còn vòng sinh cũng có thể trọn trong
một phạm vi rộng rãi. Do đó trong những điều kiện giống nhau, hệ số trùng
khớp của cặp bánh răng xycloit có thể lớn hơn của cặp bánh răng thân khai
- Trong cặp bánh răng xycloit hệ số trượt biên dạng ở đầu răng và chân
răng là hằng số.
- Trong những bộ truyền bánh tăng tốc, đặc biệt đồng hồ bánh răng
xyclôit truyền lực rất tốt.
- 6 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Khi xuất hiện việc chế tạo bánh răng xyclôit bằng phương pháp lăn.
Nhưng bánh răng có mô đun nhỏ, năng xuất chế tạo tăng lên rất nhiều. Nhưng
những ưu điểm căn bản các bánh răng thân khai đã làm hạn chế việc sử dụng
bánh răng xyclôit trong ngành chế tạo máy, ngoại trừ ngành chế tạo đồng hồ.
Trong chế tạo máy, bánh răng xyclôit được dùng dưới dạng bánh răng chốt,
máy ép, bơm Root ...
* Ưu nhược điểm của cặp bánh răng xycloit.
a) Ưu điểm
- Hệ số trượt là hằng số và nhỏ hơn trị số lớn nhất ở cặp bánh răng thân
khai tương ứng.
- Áp suất tiếp xúc cực đại nhỏ vì biên dạng lồi tiếp xúc với biên dạng
lõm.
- Số răng có thể ít không có hiện tượng cắt chân răng.
- Hệ số trùng khớp lớn.

bánh răng trụ tròn giới hạn bởi hai mặt phẳng vuông góc với trục quay của
bánh răng.
Về đặc tính ăn khớp của bánh răng trụ tròn răng thẳng: Do chế tạo và
lắp ráp không thể chính xác tuyệt đối đồng thời do biến dạng của trục bánh
răng trong quá trình truyền lực các răng không thể tiếp xúc nhau dọc suốt
đường tiếp xúc lú thuyết. Chiều dày của bánh răng cành lớn sự tiếp xúc càng
khó hoàn toàn. Đây cũng là một nhược điểm của bánh răng trụ tròn răng
thẳng.
3.2 Bánh răng trụ tròn răng nghiêng
Bánh răng trụ tròn răng nghiêng dùng để truyền chuyển động quay giữa
hai trục song song và chéo nhau trong không gian.
Trong truyền động trục song song góc nghiêng của các đường răng
trên hình trụ lăn của cả hai bánh răng ăn khớp ngoài là bằng nhau về giá trị và
ngược hướng xoắn. Còn đối với truyền động trục chéo nhau, góc nghiêng của
đường răng trên hai bánh răng là khác nhau.
- 8 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trong các hộp giảm tốc bánh răng nghiêng được sử dụng rất rộng rãi.
Thường gặp nhất là bánh răng trụ tròn răng thân khai nghiêng là cặp bánh
răng có mặt răng đối tiếp là mặt xoắn ốc thân khai.
Đặc điểm ăn khớp của bánh răng trụ tròn răng nghiêng
Bánh răng nghiêng biên dạng thân khai có hệ số trùng khớp lớn. Trong
thực tế, có khi gặp những cặp bánh răng nghiêng có hệ số trùng khớp đến 20.
Cùng với hệ số trung khớp lớn, quá trình ăn khớp thực hiện theo từng
tiết diện đường tiếp xúc nằm chéo trên mặt răng và chiêu dài đường tiếp xúc
thay đổi từ một điểm thành đường ngắn rồi tăng dần chiều dài sau đó lại giảm
dần đến khi thành một điểm. Nên bánh răng nghiêng làm việc êm. Thường
dùng bánh răng nghiêng ở những bộ truyền cao tốc.
Trên các mặt trụ lăn, góc nghiêng của răng đối ứng nhau.
Số răng tối thiểu ít hơn 17 nên kích thước gọn hơn.

- Đặc điểm ăn khớp: ở mỗi tiết diện, hai răng chỉ tiếp xúc tại một điểm
M, nên ε
s
= 0. Để đảm bảo ăn khớp liên tục, trong kiểu ăn khớp Nô vi kốp,
phải sử dụng bánh răng nghiêng với hệ số trùng khớp chiếu trục ε
β
>1.
Trong quá trình ăn khớp điểm tiếp xúc của răng sẽ di chuyển dọc theo
đường tiếp xúc giữa hai hình trụ lăn. Đường này chính là đường ăn khớp.
Khoảng cách từ gốc ăn khớp đến đường ăn khớp gọi là hệ số dịch chỉnh e. Hệ
số dịch chỉnh e có quan hệ với tốc độ trượt của các bề mặt răng. Khi chạy
nhanh các răng ăn khớp với nhau trên toàn bộ chiều cao nên ăn khớp điểm trở
thành ăn khớp đường.
Trong thực tế do biến dạng đàn hồi, hai mặt răng sẽ tiếp xúc theo một
tiết diện nhỏ. Diện tích này sẽ phát triển rất nhanh trong thời gian chạy mài
nhờ quanh điểm tiếp xúc. Khe hở rất nhỏ.
- Bánh răng nghiêng biên dạng cung tròn.
Khả năng truyền tài lớn: vì hai biên dạng lồi,
lõm tiếp xúc với nhau nên bán kính cong tương
đương lớn ứng suất tiếp xúc phát sinh sẽ nhỏ, khả
năng truyền tải có thể lớn hơn 1,5 lần so với bánh
răng thân khai có cùng kích thước (độ cứng
HB < 320 và vận tốc vòng v ≤ 12m/s). Hình 5
- 10 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Khi cắt bằng phương pháp bao hình thanh răng sinh của bánh răng
Nôvicốp có cấu tạo rất phức tạp khó chế tạo.
Ưu điểm của bánh răng Novikov là khả năng chịu tải trọng lớn, chịu mài
mòn cao và làm việc êm vì ăn khớp Novikov ăn khớp theo chiều cao nên các
bánh răng có dạng răng nghiêng. Bánh răng Novikov được ứng dụng trong

Bánh vít là một bánh răng thân khai, trục vít- bánh vít cững ăn khớp
điểm như cặp bánh răng trụ chéo. Vì vậy việc tính toán tỷ số truyền của trục
vít – bánh vít tương tự như với cặp bánh răng trụ chéo. Tuy nhiên vì ren của
trục vít quấn nhiều vòng theo đường xoắn ốc trên mặt trụ tròn, cho nên trục
vít hay sử dụng góc λ=90º-β
1
gọi là góc xoắn ốc của ren hay cho góc β
1
.
Hình 5
Vì ren quấn nhiều vòng nên số răng Z
1
của bánh 1 ( thường là số đầu
mối ren ) chỉ cần ít ( thông thường Z
1
= 1 – 4) trong khi đó số răng của bánh 2
thường rất nhiều cho nên tỷ số truyền của cặp trục vít – bánh vít có thể rất
lớn. Đây là ưu điểm của loại truyền động này.
* Trục vít hình trụ
Cặp trục vít trụ tròn – bánh răng thân khai có tất cả các khuyết điểm của
cặp bánh răng trụ chéo. Để khắc phục khuyết điểm đó người ta thay đổi cấu
tạo mặt răng bánh vít: răng bánh vít được cắt bằng dao phay lăn có hình dạng
hoàn toàn giống như trục vít và quá trình chuyển động khi cắt giống y như
quá trình ăn khớp giữa trục vít bánh vít, do đó mặt chân răng của bánh vít
không phải là mặt trụ tròn như mặt trụ chân răng của bánh răng thân khai nữa
mà là một mặt xoay có đường sinh là một cung tròn gọi là mặt xuyến chân
răng. Loại truyền động với bánh vít như trên không phải tiếp xúc điểm mà
tiếp xúc đường. Để tăng chất lượng ăn khớp, phần giữa của mặt trụ đỉnh răng
- 12 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

xoắn ốc acsimet, do đó mặt xoắn ốc acsimet cũng là trường hợp đặc biệt của
mặt xoắn convolut. Trục vít convolut (hình 7b) có cạnh ren thẳng trong mặt
cắt pháp tuyến, giao tuyến của mặt ren với mặt cắt ngang là đường thân khai
kéo dài.
Hình 7
+ Trục vít thân khai (hình 7c) có cạnh ren thẳng trong mặt cắt tiếp xúc
với mặt trụ cơ sở. Giao tuyến của mặt ren với mặt cắt nganh là đường thân
khai
* Trục vít glôbôit ( Trục vít lõm)
- 14 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Hình 8
Trường hợp này ren không nằm trên mặt trụ tròn mà nằm trên mặt xuyến
(hình 8). Đặc điểm của loại truyền động này là không những bánh vít bao lấy
trục vít mà trục vít cũng bao lấy bánh vít và đường tiếp xúc rất có lợi cho việc
tăng khả năng chịu tảI, do đó loại trục vít này truyền được công suất lớn hơn
các loại trục vít thường.
4.3. Bánh răng nón
Trong bộ truỳên bánh răng hình nón, răng phân bố trên hình nón cắt.
Bánh răng nón dùng để truyền chuyển động giữa hai trục giao nhau.
- 15 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Hình 8
Dựa vào dạng đường sinh trên bánh răng dẹt sinh người ta chia bánh
răng nón làm nhiều loại
4.3.1 Bánh răng nón răng thẳng, răng nghiêng
Bánh răng nón răng thẳng: đường răng chụm vào đỉnh bánh răng (h5.a)
Đường răng nghiêng tiếp xúc với vòng tròn bán kính P (h5.b)
4.3.2 Bánh nón răng xoắn.
Đường răng là cung tròn bán kính r

Hiện nay đang sử dụng hai phương pháp để cắt răng của bánh răng.
- Phương pháp định hình (còn gọi là phương pháp chép hình).
- Phương pháp bao hình
Trong quá trình cắt răng có các điểm chung sau:
+ Có nhiều răng cùng tham gia cắt, lực cắt lớn và luôn thay đổi
- 18 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
+ Tốc độ cắt tại các điểm trên lưỡi cắt là khác nhau.
+ Lưỡi cắt có hình dáng phức tạp, các chuyển động trong quá trình cắt
cũng rất phức tạp nên các thông số hình học của dao trong quá trình cắt
thường không đạt trị số hợp lý.
+ Dao đòi hỏi có độ chính xác cao, đắt tiền, tuổi bền lớn.
1. Cắt răng theo phương pháp định hình (chép hình)
Là phương pháp gia công răng bằng dao phay (hoặc chuốt). Có biên
dạng lưỡi cắt răng dao giống biên dạng rãnh giữa hai răng của bánh răng gia
công. Trong quá trình cắt prôfin của dụng cụ cắt ở tất cả các điểm trùng với
prôfin rãnh giữa hai răng của bánh răng gia công. Nó gồm các loại sau:
Hình
1.1 Phay định hình
Phay răng bằng phương pháp định hình được tiến hành bằng dao phay
định hình mà profil của nó phù hợp với profij của rãnh răng.
Dao phay định hình để gia công bánh răng là dao phay đĩa mođun ( hình
a) và dao phay ngón mođun ( hình b). Phương pháp này sử dụng nhiều trên
các máy vạn năng có trang bị dụng cụ phân độ.
Đặc điểm của phay định hình:
- Đạt độ chính xác thấp ( cấp 7,8) khó khăn trong việc điều chỉnh
chính xác vị trí tương đối giữa dao và chi tiết gia công. Năng suất thấp nhưng
lại tương đối đơn giản.
- Thường là sản xuất cho bộ truyền bánh răng có tốc độ thấp.
Trong sản xuất hàng loạt lớn, hàng khối đối với những bánh răng có mođun

- Chuyển động chạy dao: do dao hoặc phôi đảm nhận
- Chuyển động để cắt hết chiều sâu của rãnh răng
* Ưu điểm
- Việc cắt đơn giản có thể được thực hiện trên các máy phay (vạn năng
chuyên dùng) dùng đầu phân độ vạn năng hoặc đĩa chia độ đơn giản thao tác
cũng đơn giản.
- Với m ≥ 10 Phương pháp này chiếm ưu thế vì khi đo chế chế tạo các
loại dao theo phương pháp bao hình rất tốn kém và hơn thế nữa với m ≥ 10
thường chỉ dùng cho các bộ truyền có độ chính xác không cao, chịu tải nặng.
* Nhược điểm:
- Năng suất thấp vì mỗi lần chỉ cắt được một rãnh răng (trừ chuốt răng).
Không liên tục do phân độ và chạy không lớn.
- Độ chính xác đạt được thấp thường chỉ đạt cấp 8,9 do hai nguyên nhân
cơ bản sau:
+ Độ chính xác của đồ gá để cắt răng bằng dao phay định hình thường
chỉ đạt cấp 8, nên khi phân độ gây sai số bước vòng, pháp tuyến chung lớn;
Độ nhẵn bề mặt răng thấp.
+ Với cùng mô đuyn mà số răng của bánh răng được cắt khác nhau
Trong khi đó z (số răng của bánh răng cần gia công) lại thay đổi từ 12
đến vô cùng mà số dao lại chỉ có số lượng hạn chế (do đảm bảo tính kinh tế
nên chấp nhận sai số).
* Phạm vi sử dụng:
Được sử dụng gia công răng trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ hoặc
sửa chữa các bộ truyền có độ chính xác không cao và mô đuyn của bánh răng
- 21 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
lớn. Còn được sử dụng bánh răng chữ V không có rãnh thoát dao (dao phay
vấu môđun).
2. Cắt răng theo phương pháp bao hình.
Là phương pháp cắt răng mà biên dạng răng của bánh răng gia công

Về bản chất dụng cụ cắt là một bánh răng mà mặt đầu được tạo thành
mặt trước còn các mặt bên được tạo thành mặt sau của lưỡi cắt. Trong qúa
trình gia công, dụng cụ cắt chuyển động cắt theo hướng dọc trục của bánh
răng và cùng với chi tiết có chuyển động quay cưỡng bức.
* Xọc răng bằng dao xọc dạng thanh răng.
Phương pháp này dựa trên nguyên tắc ăn khớp của bánh răng và thanh
răng. Dao có dạng thanh răng với profil hình thang chuyển động cắt theo
hướng vuông góc với mặt đầu của bánh răng gia công.
- 23 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Hình : Sơ đồ xọc răng bằng dao dạng thanh răng
Phương pháp này dùng để gia công chính xác bánh răng thẳng, nghiêng,
bánh răng chữ V. Dao thanh răng chế tạo đơn giản và rẻ tiền hơn so với dao
xọc dạng bánh răng, tuy nhiên máy để xọc răng bằng dao dạng thanh răng lại
rất phức tạp cho nên phương pháp này ít được sử dụng hơn phương pháp xọc
bằng dao dạng bánh răng.
Đặc điểm của xọc răng
-Phương pháp này đạt độ chính xác tương đối cao do dao dễ chế tạo
chính xác. Độ bang bề mặt tốt vì phôI được cắt liên tục theo chiều dài của
răng.
-Là phương pháp duy nhất có thể gia công bánh răng bậc nhỏ, bánh răng
trong.
-Do có chuyển động tịnh tiến khứ hồi nên có lực quán tính sẽ gây va đập
vì thế không nâng được vận tốc cắt nên năng suất không cao.
- Khi cắt răng nghiêng thì dao khó chế tạo và cần phải có bạc dẫn
chuyên dùng
2.5 Ưu nhược điểm phạm vi ứng dụng của gia công răng bằng phương
pháp bao hình
* Ưu điểm
- Cho năng suất cao vì liên tục (do nó nhắc lại sự ăn khớp giữa bánh