Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành công nghệ chế tạo
máy
LỜI NÓI ĐẦU
Trong ngành Cơ Khí-Chế Tạo Máy, yêu cầu về chất lượng sản phẩm ngày
càng đòi hỏi khắt khe. Buộc người công nghệ luôn luôn phải tìm tòi, sáng tạo để
tìm ra những phương pháp gia công tối ưu nhất cho từng nguyên công cũng như
cho cả quy trình công nghệ gia công (qtcngc) nhằm mục đích nâng cao năng
suất, chất lượng, đồng thời giảm chi phí gia công, giảm thời gian gia công, qua
đó giảm giá thành sản phẩm. Để lựa chọn phương pháp gia công tối ưu nhất,
điều đặc biệt quan trọng là phải xác định được những yếu tố ảnh hưởng trong
quá trình gia công và trên cơ sở đó, người làm công nghệ sẽ lựa chọn và đưa ra
được phương pháp gia công tốt nhất cho từng nguyên công và cho cả quy trình
công nghệ gia công. Được sự đồng ý và hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng
dẫn Phí Trọng Hảo, em xin giới thiệu nhiệm vụ Thiết Kế Đồ án Tốt Nghiệp với
đề tài “Thiết kế qtcn gia công chi tiết tang quấn xích ”.
Mặc dù được sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo hướng dẫn và các thầy cô
trong bộ môn cùng các bạn. Nhưng vì thời gian có hạn nên em còn nhiều thiếu
xót, em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô trong bộ môn cũng
như của các bạn để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Cuối cùng cho phép em
được nói lời cảm ơn tới toàn bộ các thầy cô trong bộ môn và đặc biệt là thầy giáo
hướng dẫn trực tiếp Phí Trọng Hảo đã giúp đỡ em hoàn thành tốt phần đồ án tốt
nghiệp này.
Hà Nội 5/2005
Sinh Viên
Phạm Minh Thắng
1
Phạm Minh Thắng Lớp CTM2 - K45
1
Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành công nghệ chế tạo
máy
PHẦN I

2
Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành công nghệ chế tạo
máy
- Bánh vệ tinh: planet carrier

Hình 1.2
Tuy nhiên, vì các tài liệu tiếng Việt vẫn gọi các bánh răng có trục quay cố
định là bánh trung tâm nên trong bản báo cáo này vẫn dùng như vậy.
Để hiểu rõ về truyền động này ta tìm hiêu thêm ví dụ hình 1.3 sau:

a) b) c)

3
Phạm Minh Thắng Lớp CTM2 - K45
3
Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành công nghệ chế tạo
máy
Hình 1.3
Trong hình 1.3:
- Trường hợp a: hệ là hệ vi sai, trường hợp này các bánh trung tâm đều
quay.
- Trường hợp b: hệ hành tinh, trong trường hợp này ta cố định một trong
các bánh răng trung tâm ( ở đây ta cố định bánh răng 3).
- Trường hợp c: hệ trở thành hệ bánh răng thường khi ta cố định cần c.
Như vậy nếu theo phân tích trên thì hệ hành tinh là một trường hợp đặcbiệt
của hệ vi sai. Tuy nhiên, vì hệ truyền động này có tên xuất phát từ việc quay
hành tinh của một bánh răng vì vậy cả hệ vi sai va hành tinh có một tên gọi
chung là truyền động hành tinh ( Planetary Gear Train).
II- ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA TRUYỀN ĐỘNG HÀNH TINH.
1. Ưu điểm của truyền động hành tinh.

chuyển động tương đối đối với cần. Để tính toán tỉ số truyền của truyền động
hành tinh ta lấy một số ví dụ điển hình sau:
a) cơ cấu hành tinh 2k – c: là loại cơ cấu hành tinh trong đó có 2 bánh trung
tâm (2k) và cần (c) là những khâu cơ bản.
Trong cơ cấu này cũng được
chia làm 2 loại: Cơ cấu vi
sai (Hình 1.4a) và cơ cấu
hành tinh (hình 1.4b). a) b) Hình 1.4
 Tỷ số truyền của cơ cấu vi sai 2k – c:
Theo công thức Wllis thì tỷ số truyền từ bánh trung tâm 1 đến bánh trung tâm
3 trong chuyển động tương đối với cần c là:
5
Phạm Minh Thắng Lớp CTM2 - K45
5
Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành công nghệ chế tạo
máy

.
z
z
i

z
z
p =
thì i
c
13

= -p.
 Tỷ số truyền của cơ cấu hành tinh 2k – c:

p.-
z
z
i
1
3
c3
c1
3
c
1
c
c
13
=−=
−
−
==
ϖϖ
ϖϖ

máy
Hình 1.5

.
i
i
.ii.i
3
50
3
10
3
05
3
10
35
30
30
31
35
31
5
3
1
3
3
15
==
−
−

i
5
4
2
3
1
3
0
53
0
13
3
50
3
10
3
15
−
+
===
Hoàn toàn tương tự ta có:

.
z
z
.
z
z
1
z

song song và có tỷ số truyền bằng +1, vạn tốc góc của khâu v bằng vận tốc góc
của bánh vệ tinh 2.
Tỷ số truyền:
Vì n
v
= n
2
nên i
3
vc
= i
3
2c
tức ta có:
i
3
vc
= i
3
2c
= 1 – i
c
23
.

7
Phạm Minh Thắng Lớp CTM2 - K45
7
Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành công nghệ chế tạo
máy

Hình 1.8
Khi ta ghép 2 khâu cơ bản bất kỳ của 2 cơ cấu 2k- o với nhau, đồng thời có sự
nối kín hai khâu khác của cấp nhanh và cấp chậm tạo nên các hệ vi sai kín. Hình
1.9 là một số cách ghép cụ thể. Hình 1.9
 Ghép các cơ cấu 3k với 2k- o.
Cách ghép này cho phép thực hiện tỷ số truyền khá lớn nhưng kết cấu lại rất
phức tạp, khó chế tạo và lắp ráp, nên hiệu suất truyền động không cao.
Trên hình 1.10a là một ví dụ cụ thể, trong sơ đồ này ta thực hiện ghép cấp thứ
nhất là cơ cấu 3k với cấp thứ 2 là cơ cấu 2k- o.9
Phạm Minh Thắng Lớp CTM2 - K45
9
Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành công nghệ chế tạo
máy
a) b)
Hình 1.10
 Ghép liên tiếp các cơ cấu 3k.
Cách ghép này cho ta tỷ số truyền rất lớn, phương án ghép nối đa dạng, song
do kết cấu phức tạp, chế tạo và lắp ráp rất khó khăn nên hiệu suất và giá thành
cao. Nhưng trong những trường hợp cụ thể thì nó lại cho hiệu qủa cao nên cách
ghép này vẫn được dung nhiều trong thực tế.
Trên hình 1.10b ta thực hiện ghép liên tiếp hai cơ cấu 3k với nhau.
Như vậy, việc ghép nối các cơ cấu hành tinh cơ bản cho phép tạo ra các hệ
hành tinh khác nhau với các thông số về tĩnh học, động học, kết cấu và hiệu suất
khác nhau. Trong thực tế thường gặp các truyền động hành tinh (hộp tốc độ, hộp

= 2k.
Từ đó ta có công thức xác định bậc tự do cho truyền động hành tinh bất kỳ:
W = n
0
- k.
Để làm rõ công thức trên ta lấy một số ví dụ sau:
Ví dụ 1: tính bậc tự do của cơ cấu hành tinh sau, hình 1.11
Trong ví dụ này ta có:
Số khâu cơ bản n
0
= 3 (bánh 1, 3 và cần c)
Số cụm bánh vệ tinh k = 1 (cụm vệ tinh chứa bánh
vệ tinh 2).
Vì vậy bậc tự do của cơ cấu:
W = n
0
- k = 3- 1 = 2.
10
Phạm Minh Thắng Lớp CTM2 - K45
10
Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành công nghệ chế tạo
máy
Hình 1.11
Ví dụ 2: tính bậc tự do của cơ cấu hành tinh sau, hình 1.12:

Trong hình 1.12 có
Số khâu cơ bản n
0
= 2 (bánh trung tâm 1 và
cần c).

hệ vi sai sẽ co rất nhiều phương án truyền động khác nhau tuỳ thuộc
vàocơ cấu vi sai trong hệ và cách ghép nối. Hình 1.14 là một ví dụ về
hệ vi sai. Hình 1.14
b) Hệ thuần hành tinh:
Từ hệ hành tinh có w bậc tự do, ta sẽ nhận được một hệ thuần hành tinh có
một bậc tự do, khi ta hạn chế (w- 1) bậc tự do bằng cách cố định một số khâu
cơ bản. Ví dụ hình 1.15.
Trong hình 1.15, ta cố định một
trong các bánh trung tâm, ở đây
ta cố định bánh trung tâm 3 thì
12
Phạm Minh Thắng Lớp CTM2 - K45
12
Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành công nghệ chế tạo
máy
cho ta một hệ thuần hành tinh.

Hình 1.15
13
Phạm Minh Thắng Lớp CTM2 - K45
13
Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành công nghệ chế tạo
máy
c) Hệ vi sai kín:


Hình 1.17

4) Các điều kiện trong truyền động bánh răng hành tinh.
a) Đặt vấn đề.
Số răng của các bánh răng trong hệ hành tinh được chọn không những để thực
hiện tỉ số truyền cho trước mà đồng thời còn phải thoả mãn một số điều kiện cấu
tạo và lắp ghép nữa. Trước hết để cơ cấu có thể chuyển động được trục của các
bánh răng trung tâm phảI trùng với với trục của cần c. Mặt khác, trong quá trình
chuyển động của hệ bánh răng ứng với mỗi bánh vệ tinh hay mỗi khối bánh vệ
tinh có một lực li tâm. Để cân bằng lực li tâm này phảI dùng một số bánh vệ tinh
hay một số khối bánh vệ tịnh phân bố cách đều nhau xung quanh trục quay của
cần c. Khi phân bố như vậy thì nó có dạng một chạc có nhiều nhánh phân bố
đều, mỗi bánh này mang ổ trục một bánh vệ tinh hoặc một khối bánh vệ tinh.
Khi đó vấn đề đặt ra là phảI lắp được các bánh vệ tinh hay khối bánh vệ tinh trên
các nhánh của cần c sao cho các bánh vệ tinh hay các khối bánh vệ tinh đồng
thời ăn khớp với các bánh trung tâm(chính là điều kiện lắp của hệ hành tinh).
b) Các điều kiện trong hệ hành tinh.
Bởi vì mỗi hệ hành tinh có cấu tạo khác nhau nên nói chung là có các điều
kiên đồng trục, điều kiện lắp, điều kiện kề khác nhau, vì vậy để nêu ra được các
điều kiện của hệ hành tinh ta phải lấy một sơ đồ cụ thể. Ví dụ ta tìm điều kiện
lắp cho sơ đồ cơ bản trên hình 1.18
 Điều kiện đồng trục.
Gọi bán kính vòng lăn của các bánh răng 1, 2, 3 lần lượt là r
1
, r
2
, r
3
, để các

+ 2z
2
Từ đó ta có:

.
2
zz
z
13
2
−
=
(1.1)
Biểu thức (1.1) cho thấy số răng z
1
và số răng z
3
của các bánh trung tâm 1 và
3 phảI là những số cùng chẵn hoặc cùng lẻ (để số răng z
2
của bánh vệ tinh 2 là số
nguyên) được gọi là điều kiện đồng trục của hệ bánh răng hành tinh đã cho.
 Điều kiện lắp.
Việc tìm ra điều kiện lắp xuất phát từ việc lắp các bánh răng vệ tinh vào cần
sao cho các bánh vệ tinh ăn khớp được đồng thời với các bánh trung tâm.
Gọi k là số bánh răng vệ tinh, thì cần c có k nhánh phân bố đều nhau, góc
giữa hai nhánh kế tiếp nhau sẽ là:
16
Phạm Minh Thắng Lớp CTM2 - K45
16

c
131c
+=−=
(1.3)
Nên có:

).
z
z
α(1β
1
3
+=
(1.4)
Điều kiện lúc này là hai bánh vệ tinh phải ăn khớp được đồng thời với các
bánh trung tâm 1 và 3 tại vị trí hiện tại của chúng. Nên vị trí hiện tại của bánh
trung tâm 1 và 3 phải giống như vị trí tương đối ban đầu giữa chúng như khi
lắp bánh vệ tinh thứ nhất. Vì 3 cố định nên vị trí của nó vẫn được giữ như cũ.
Cho nên để thoả mãn điều kiện vừa nêu trên thì cung chứa góc β (trên vòng
lăn) của bánh trung tâm 1 phải bằng bội số bước răng của nó:

qp.βr
1
=
(1.5)
Trong đó:
p- bước trên vòng lăn của bánh răng trung tâm 1.
q- một số nguyên.
Từ các biểu thức trên ta suy ra được điều kiện lắp cho hệ hành tinh như sau:


a
Trong đó:
O
1
O
2
= 2a.sin(π/k).
Từ đó ta có điều kiện :
D
a
< 2a.sin (π/k). (1.7)
Điều kiện (1.7) là điều
kiện kề cần tìm. Hình 1.19
c) Ví dụ.
Tính toán bộ truyền giảm tốc gắn với động cơ có công suất N = 1,5 Kw số
vòng quay của trục động cơ n
đc
= 950 vg/ph, số vòng quay yêu cầu ở trục ra của
động cơ là n = 23 vg/ph, hình 1.20.
18
Phạm Minh Thắng Lớp CTM2 - K45
18
Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành công nghệ chế tạo
máy

Hình 1.20
Lời giải:

1c1
3
= 8, i
2
= i
6
4c2
= 5,17.
Chọn z
1
= 20 răng, có:

1).(izz
.
z
z
1i1i
3
1c113
1
3
c1
13
3
1c1
−=⇒
+=−=
Thay số vào ta có:
z
3

=
+
=
+
là một số nguyên.
đồng thời điều kiện đồng trục cũng thoã mãn:

58
2
20-136
2
zz
z
13
2
==
−
=
.
- Như vậy tỷ số truyền thực của cấp nhanh sẽ là:

7,8.
20
136
1)
z
z
(1i1ii
1
3

Có:

68.1)16(5,31)(izz
.
z
z
1)
z
z
(1i1ii
6
4c246
4
6
4
6
c2
46
6
4c22
=−=−=⇒
+=−−=−==
Kiểm tra:
20
Phạm Minh Thắng Lớp CTM2 - K45
20
Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành công nghệ chế tạo
máy
+ Điều kiện lắp:
28

1
z
z
1i
4
6
2
=+=+=
Vậy tỉ số truyền thực của bộ truyền thực được thiết kế:
i = i
1
.i
2
= 7,8.5,25 = 40,95.
Suy ra sai số: ∆i = 41,3 – 40,95 = 0,35, hay sai số gặp phảI là

0,8%..100
41,3
0,35
.100
i
Δi
==

Với sai số đó hoàn toàn có thể chấp nhận được.
 Kiểm tra điều kiện chạm nhau:
Điều kiện chạm nhau: d
a
< 2a.sin(π/3). (*)
Trong đó:

21
Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành công nghệ chế tạo
máy

4,3628
3
π
).sin26(16226
3
π
).sinz(z2z
3
π
.sin
2
m
)z2(z2mzm
545
2
54252
<⇔
+<+⇔
+<+⇔
+<+
Như vậy điều kiện kề của cấp chậm được thoả mãn.
IV- VẤN ĐỀ KẾT CẤU TRONG TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG HÀNH
TINH.
Cũng như trong các truyền động khác vấn đề kết cấu trong truyền động hành
tinh đóng vai trò hết sức quan trọng.Những vấn đề chính cần nghiên cứu trong
kết cấu của truyền động hành tinh đó là: kết cấu cần mang bánh vệ tinh, kết cấu

3
. Loại này tránh đựơc hiện tượng lắc hoặc xoắn trục cho nên
cho sự phân bố đều tải trọng. Loại này được dùng phổ biến trong truyền
động hành tinh. Trên hình 1.22 là một số kết cấu tự lựa hai vành răng hay
được dung trong thực tế.
a) b
Hình 1.22. Kết cấu tự lựa bánh răng loại hai vành răng.
Nếu chú ý đến bánh nào tự lựa thì người ta phân ra bánh răng cần tự lựa ăn
khớp ngoài và bánh răng cần tự lựa ăn khớp trong. Tuỳ trường hợp bánh cần tự
lựa ăn khớp ngoài hay trong mà kết cấu tự lựa sẽ khác nhau.
Trên các hình 1.21 và hình 1.22 là kết cấu tự lựa dùng cho bánh răng ăn khớp
ngoài. Còn trên hình 1.23 là kết cấu tự lựa cho các bánh răng ăn khớp trong.
23
Phạm Minh Thắng Lớp CTM2 - K45
23
Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành công nghệ chế tạo
máy
a) Loại một vành răng.
b) Loại hai vành răng.
Hình 1.23. Kết cấu tự lựa bánh răng ăn khớp trong.
 Các phương án hình dáng răng của khớp nối răng tự lựa: Tuỳ vào mục đích tự
lựa chính là gì ta sẽ dùng các dạng răng khác nhau. Các dạng răng thường đựơc
dùng trong bánh răng tự lựa là: dạng răng thẳng, dạng răng tang trống, dạng răng
vát nghiêng, vv… Trên hình 1.24 là một số mặt cắt ngang của răng tự lựa.
24
Phạm Minh Thắng Lớp CTM2 - K45
24
Đồ án tốt nghiệp Chuyên ngành công nghệ chế tạo
máy
a) b) c)