Đồ Án máy công cụ

THIẾT KẾ MÁY KHOAN ĐỨNG DỰA TRÊN CƠ SỞ
MÁY KHOAN K135

Phần 1 : PHÂN TÍCH MÁY CHUẨN

1.1 Máy chuẩn : máy K135 với các thông số như sau :

[TABLE="width: 680"]
[TR]
[TD] Đặc tính kỹ thuật
[/TD]
[TD]Máy khoan K135
[/TD]
[TD]



[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Đường kính lớn nhất khoan được (mm)
[/TD]
[TD]35
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Khoảng cách từ đường trục tâm chính tới trụ (mm)
[/TD]
[TD]300
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Khoảng cách lớn nhất từ mút trục chính tới bàn máy (mm)
[/TD]
[TD]750
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Kích thước bề mặt làm việc bàn máy (mm x mm)
[/TD]
[TD]450x500
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Độ côn trục chính
[/TD]
[TD]Mooc N4
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Dịch chuyển lớn nhất của trục chính (mm)
[/TD]
[TD]170
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Số cấp tốc độ trục chính
[/TD]
[TD]12
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Phạm vi tốc độ trục chính (vg/ph)
[/TD]
[TD]42 - 2000
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Số cấp bước tiến
[/TD]
[TD]11
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Phạm vi bước tiến ( mm/vg)
[/TD]
[TD]0,1 – 1,4
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Lực tiến dao (kG)
[/TD]
[TD]1600
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Mômen xoắn (kG.cm)
[/TD]
[TD]4000
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Công suất động cơ chính (kW)
[/TD]
[TD]6
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Khối lượng máy (kg)
[/TD]
[TD]1300
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="colspan: 2"]Kích thước của máy :
- Dài 1245
- Rộng 815
- Cao 2690
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]

2. Khả năng công nghệ của máy khoan :
Máy khoan có các khả năng công nghệ chủ yếu:
+ Gia công các lỗ thông hay không thông, lỗ côn hay trụ
+ Gia công mở rộng lỗ bằng dao khoét
+ Gia công tạo độ bóng cao cho lỗ bằng dao doa
+ Gia công ren bằng mũi tarô
+ Ngoài ra còn gia công các bề mặt có tiết diện nhỏ, thẳng góc hay cùng chiều trục với mũi khoan.
3. Phân tích các chuyển động tạo hình:
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.
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:

4. Tính toán xác định các thông số kỹ thuật cơ bản của máy:
4.1. Thông số động học:
Gia công những chi tiết có kích thước, vật liệu khác nhau, yêu cầu kĩ thuật khác nhau, điều kiện chế tạo khác nhau dẫn đến đưa lý thuyết cắt gọt và lý thuyết về năng suất máy, để xác định giới hạn tốc độ V[SUB]max[/SUB], V[SUB]min[/SUB], phải đảm bảo các trị số biến đổi kích thước trong phạm vi trên. Những kích thước này quy thành số vòng quay của trục chính.
Phạm vi điều chỉnh tốc độ:
(vg/ph); (vg/ph)
n[SUB]max[/SUB], n[SUB]min[/SUB] – số vòng quay lớn nhất, nhỏ nhất của trục chính
V[SUB]max[/SUB], V[SUB]min[/SUB] – tốc độ lớn nhất, nhỏ nhất (m/ph)
D[SUB]max[/SUB], D[SUB]min[/SUB] – đường kính lớn nhất, nhỏ nhất của chi tiết gia công (mm).
Þ
R[SUB]v[/SUB] – phạm vi điều chỉnh tốc độ
R[SUB]D[/SUB] – phạm vi điều chỉnh đường kính gia công.
Thông thường
Chọn phạm vi điều chỉnh R[SUB]D[/SUB] = 5
D[SUB]max[/SUB] = 35 (mm) Þ D[SUB]min[/SUB] = 7 (mm)
a. Chế độ cắt:
Máy khoan có thể gia công được các loại thép: thép kết cấu, thép không gỉ, thép chịu nhiệt, thép đúc ; các loại gang dẻo, gang xám; hợp kim đồng, hợp kim nhôm vv.
Để đảm bảo máy làm việc với năng suất cao nhất, đồng thời đảm bảo chất lượng của chi tiết gia công thì máy thiết kế cần phải có khả năng để lựa chọn chế độ cắt thích hợp nhất.
+ Chiều sâu cắt t: (mm)
D[SUB]max[/SUB] = 35 (mm) Þ t[SUB]max[/SUB] = 17,5 (mm)
D[SUB]min[/SUB] = 7 (mm) Þ t[SUB]min[/SUB] = 3,5 (mm).
+ Lượng chạy dao S:
Lượng chạy dao S tra trong bảng 5.25 (trang 21) sổ tay CNCTM tập 2 với cách tra dựa vào đường kính gia công.
Đối với thép: S[SUB]max[/SUB] = 0,78 (mm/vg); S[SUB]min[/SUB] = 0,09 (mm/vg)
Đối với gang, hợp kim đồng, hợp kim nhôm: S[SUB]max[/SUB] = 1,19 (mm/vg); S[SUB]min[/SUB] = 0,18 (mm/vg).
Suy ra ta chọn S[SUB]max[/SUB] = 1,19 (mm/vg) và S[SUB]min[/SUB] = 0,09 (mm/vg)
+ Vận tốc cắt:
Ta có: (m/ph)
Trong đó: C[SUB]v[/SUB], q, y, m tra sổ tay CNCTM tập 2 tra bảng 5.28
K[SUB]v[/SUB] = K[SUB]mv[/SUB].K[SUB]uv[/SUB].K[SUB]lv[/SUB]
K[SUB]mv[/SUB] – hệ số phụ thuộc vật liệu gia công (bảng 5.1 ư 5.4)
K[SUB]uv[/SUB] – hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt (bảng 5.6)
K[SUB]lv [/SUB]– hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan (bảng 5.31)


Tra bảng thông số tốc độ cắt ta có: V[SUB]max[/SUB] = 30,66 (m/ph), V[SUB]min[/SUB] = 4,62 (m/ph)
Ta suy ra được số vòng quay lớn nhất và nhỏ nhất của động cơ:
(vg/ph)
(vg/ph)
Phạm vi điều chỉnh tốc độ:


b. Chọn công bội j:
Máy khoan sản phẩm không đa dạng, mức độ chuyên môn hóa thấp, chỉ dùng sản xuất đơn chiếc. Vì vậy đối với máy khoan ta thiết kế hộp tốc độ với công bội j = 1,41; còn hộp chạy dao do sử dụng cơ cấu đặc biệt là cơ cấu then kéo nên ta chọn công bội j = 1,26.
Số cấp tốc độ của máy:
Chọn Z = 12
Các số vòng quay theo số vòng quay tiêu chuẩn ta chọn
n[SUB]1[/SUB] = n[SUB]min[/SUB] = 42,5 (vg/ph)
n[SUB]2[/SUB] = 60 (vg/ph)
n[SUB]3[/SUB] = 87 (vg/ph)
n[SUB]4[/SUB] = 122 (vg/ph)
n[SUB]5[/SUB] = 173 (vg/ph)
n[SUB]6[/SUB] = 250 (vg/ph)
n[SUB]7[/SUB] = 338 (vg/ph)
n[SUB]8[/SUB] = 482 (vg/ph)
n[SUB]9[/SUB] = 696 (vg/ph)
n[SUB]10[/SUB] = 995 (vg/ph)
n[SUB]11[/SUB] = 1390 (vg/ph)
n[SUB]12[/SUB] = 2000 (vg/ph)
Số vòng quay tính toán (hay số vòng quay tới hạn)
(vg/ph)
Phạm vi điều chỉnh lượng chạy dao là:
Chọn j = 1,26

Chọn Z[SUB]s[/SUB]= 12
Các giá trị lượng tiến dao là:
S[SUB]1[/SUB] = S[SUB]min [/SUB]= 0,1 (mm/vg)
S[SUB]2[/SUB] = S[SUB]1[/SUB].j = 0,1.1,26 = 0,126 (mm/vg) Þ chọn S[SUB]2[/SUB] = 0,13 (mm/vg)
S[SUB]3[/SUB] = S[SUB]1[/SUB].j[SUP]2[/SUP] = 0,1.1,26[SUP]2[/SUP] = 0,15876 (mm/vg) Þ chọn S[SUB]3[/SUB] = 0,17 (mm/vg)
S[SUB]4[/SUB] = S[SUB]1[/SUB]. j[SUP]3[/SUP] = 0,1.1,26[SUP]3[/SUP] = 0,2 (mm/vg) Þ chọn S[SUB]4[/SUB] = 0,22 (mm/vg)
S[SUB]5[/SUB] = S[SUB]1[/SUB]. j[SUP]4[/SUP] = 0,1.1,26[SUP]4[/SUP] = 0,252 (mm/vg) Þ chọn S[SUB]5[/SUB] = 0,28 (mm/vg)
S[SUB]6[/SUB] = S[SUB]1[/SUB]. j[SUP]5[/SUP] = 0,1.1,26[SUP]5[/SUP] = 0,316 (mm/vg) Þ chọn S[SUB]6[/SUB] = 0,38 (mm/vg)
S[SUB]7[/SUB] = S[SUB]1[/SUB]. j[SUP]6[/SUP] = 0,1.1,26[SUP]6[/SUP] = 0,4 (mm/vg) Þ chọn S[SUB]7[/SUB] = 0,5 (mm/vg)
S[SUB]8[/SUB] = S[SUB]1[/SUB]. j[SUP]7[/SUP] = 0,1.1,26[SUP]7[/SUP] = 0,533 (mm/vg) Þ chọn S[SUB]8[/SUB] = 0,63 (mm/vg)
S[SUB]9 [/SUB]= S[SUB]1[/SUB]. j[SUP]8­[/SUP] = 0,1.1,26[SUP]8[/SUP] = 0,635 (mm/vg) Þ chọn S[SUB]9[/SUB] = 0,82 (mm/vg)
S[SUB]10[/SUB] = S[SUB]1[/SUB]. j[SUP]9[/SUP] = 0,1.1,26[SUP]9[/SUP] = 0,8 (mm/vg) Þ chọn S[SUB]10[/SUB] = 1,05 (mm/vg)
S[SUB]11[/SUB] = S[SUB]1[/SUB]. j[SUP]10[/SUP] = 0,1.1,26[SUP]10[/SUP] = 1,009 (mm/vg) Þ chọn S[SUB]11[/SUB] = 1,4 (mm/vg)
S[SUB]12[/SUB] = S[SUB]1[/SUB]. j[SUP]11[/SUP] = 0,1.1,26[SUP]11[/SUP] = 1,27 (mm/vg) Þ chọn S[SUB]12[/SUB] = 1,8 (mm/vg).
4.2. Tính công suất, chọn động cơ:
Khi thiết kế máy cần phải tiến hành xác định công suất động cơ điện, để tạo cơ sở cho việc tính toán động lực học của các chi tiết và bộ phận máy.
a. Xác định công suất động cơ truyền động chính:
Công suất cắt:
M[SUB]x[/SUB] = 10.C[SUB]M[/SUB].D[SUP]q[/SUP].S[SUP]y[/SUP].k[SUB]p[/SUB]
Với C[SUB]M[/SUB] = 0,0345; q = 2; y = 0,8; k[SUB]p[/SUB] = 1(tra sổ tay CNCTM T.2)
Þ M[SUB]x[/SUB] = 10.0,0345.35[SUP]2[/SUP].0,78[SUP]0,8[/SUP].1 = 346,442 (Nm)
Þ (KW)
Trong máy khoan công suất động cơ truyền dẫn chính gồm 3 phần:
N[SUB]đcv[/SUB] = N[SUB]c[/SUB] + N[SUB]o[/SUB] + N[SUB]p[/SUB]
N[SUB]o[/SUB] – công suất chạy không
N[SUB]p [/SUB]– công suất tiêu hao phụ
Thường N[SUB]c[/SUB] = (0,7 ư 0,8) N[SUB]đc[/SUB] nên có thể tính gần đúng công suất động cơ điện theo công suất cắt:
Với h = (0,7 ư 0,85) đối với các máy có chuyển động quay tròn.
Chọn h = 0,75
Þ (KW)
b. Công suất chạy dao:
Công suất chạy dao được tính theo tỉ lệ phần trăm công suất truyền dẫn chính:
N[SUB]đcs[/SUB] = K.N[SUB]đcv[/SUB]
Với máy khoan K = 0,04
Þ N[SUB]đcs[/SUB] = 0,04.5,23 = 0,2092 (KW)
Trong máy khoan dùng một động cơ cho truyền dẫn chính lẫn truyền dẫn chạy dao nên:
N[SUB]đc[/SUB] = N[SUB]đcv[/SUB] + N[SUB]đcs[/SUB] = 5,23 + 0,2092 = 5,4392 (KW)
Chọn loại động cơ điện che kín có quạt gió loại AO2 với công suất động cơ N = 5,5 (KW), tốc độ quay của động cơ n[SUB]đc[/SUB] = 1450 (vg/ph).
5. Thiết kế động học toàn máy:
5.1 Thiết kế động học hộp tốc độ:
Hộp tốc độ là bộ phận quan trọng trong máy cắt kim loại nói chung và trong máy khoan nói riêng, nó dùng để thực hiện những nhiệm vụ sau:
- Truyền công suất từ động cơ điện đến trục chính.
- Đảm bảo phạm vi điều chỉnh cần thiết cho trục chính hay trục cuối cùng của hộp tốc độ với cùng công bội j và số cấp tốc độ Z yêu cầu.
Từ các thông số cơ bản R[SUB]n[/SUB], j, và z ta có thể thực hiện nhiều phương án về kết cấu của hộp tốc độ với cách bố trí số vòng quay, số trục, hệ thống bôi trơn, điều khiển v.v rất khác nhau. Do đó, ta cần phải lựa chọn phương án thích hợp nhất dựa vào yêu cầu sau đây:
- Các giá trị số vòng quay từ n[SUB]1[/SUB] ư n[SUB]12[/SUB] và hệ số cấp vòng quay j phải phù hợp với trị số tiêu chuẩn.
- Các chi tiết máy tham gia vào việc thực hiện truyền động phải đầy đủ độ bền, độ cứng vững để đảm bảo truyền động chính xác, nhất là đối với trục chính.
- Kết cấu của hộp tốc độ phải đơn giản, xích truyền động phải hợp lý để đạt hiệu suất truyền động cao (80 ư 90%). Cơ cấu phải dễ dàng tháo lắp, điều chỉnh và sửa chữa.
- Điều khiển phải nhẹ nhàng và an toàn.
Với những yêu cầu trên, ta tiến hành phân tích, lựa chọn một phương án phù hợp với các chỉ tiêu về kỹ thuật, kinh tế trong điều kiện cho phép.
5.1.1. Thiết kế phương án không gian:
a. Tính số nhóm truyền tối thiểu:

Chọn x = 3
Vậy số nhóm truyền tối thiểu là x = 3.
b. Lựa chọn phương án không gian:
Với số cấp tốc độ Z = 12 ta có các phương án không gian là: 3x2x2, 2x3x2, 2x2x3.
Vậy ta có 3 phương án bố trí không gian vì các nhóm truyền dùng chung bánh răng di trượt nên ta chọn phương án nào là tối ưu nhất.
Sơ đồ các phương án không gian:

Phương án 3x2x2:


Phương án 2x3x2:

Phương án 2x2x3:

Ta so sánh các phương án không gian với các chỉ tiêu đánh giá sau:
+ So sánh tổng số trục của các phương án không gian:
S[SUB]tr[/SUB] = x + 1 ( x số nhóm truyền)
Tổng số trục của các phương án đều bằng nhau: S[SUB]tr[/SUB] = 3 + 1 = 4 (trục)
+ Tổng số răng trong hộp của các phương án đều bằng nhau:
P[SUB]x[/SUB] – số bánh răng trong nhóm truyền thứ x
S[SUB]Br[/SUB] = 2(3+2+2) = 2(2+3+2) = 2(2+2+3) = 14 (bánh răng)
+ Chiều dài hộp:
Với b = (6 ư 10)m; m £ 4
m – mođun; f – các loại khe hở

Ta có chiều dài hộp đều như nhau
+ Chú ý số lượng bánh răng chịu momen xoắn ở trục cuối cùng
+ Chú ý các cơ cấu đặc biệt dùng trong ly hợp ma sát, phanh
Lập bảng so sánh:
[TABLE]
[TR]
[TD] PAKG
Yếu tố so sánh
[/TD]
[TD]3 x 2 x 2
[/TD]
[TD]2 x 3 x 2
[/TD]
[TD]2 x 2 x 3
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Tổng số bánh răng
[/TD]
[TD]14
[/TD]
[TD]14
[/TD]
[TD]14
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Tổng số trục
[/TD]
[TD]4
[/TD]
[TD]4
[/TD]
[TD]4
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Chiều dài trục L (mm)
[/TD]
[TD]L
[/TD]
[TD]L
[/TD]
[TD]L
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Số bánh răng trục ra
[/TD]
[TD]2
[/TD]
[TD]2
[/TD]
[TD]3
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]

Từ bảng ta có thể chọn phương án không gian là 3x2x2 hoặc 2x3x2.
Vì phương án 3x2x2 có 3 bánh răng chịu tốc độ cao nên dẫn đến mau mòn, không kinh tế. Vậy ta chọn phương án không gian 2x3x2 là tốt nhất.
5.1.2. Phân tích và chọn phương án thứ tự:
Với phương án không gian tối ưu mà ta đã lựa chọn ở trên ta có nhiều phương án thay đổi thứ tự khác nhau.
Số phương án thay đổi thứ tự được tính theo công thức: q = m!
m – số nhóm bánh răng truyền dẫn trong hộp tốc độ
m = 3 Þ q = 3! = 6
Ta có các phương án thứ tự:
[TABLE]
[TR]
[TD]1) Z = 2 x 3 x 2
[/TD]
[TD]2) Z = 2 x 3 x 2
[/TD]
[TD]3) Z = 2 x 3 x 2
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]PATT I II III
[/TD]
[TD]PATT I III II
[/TD]
[TD]PATT II I III
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD] 1 2 6
[/TD]
[TD] 1 4 2
[/TD]
[TD] 3 1 6
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]4) Z = 2 x 3 x 2
[/TD]
[TD]5) Z = 2 x 3 x 2
[/TD]
[TD]6) Z = 2 x 3 x 2
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]PATT II III I
[/TD]
[TD]PATT III I II
[/TD]
[TD]PATT III II I
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD] 2 4 1
[/TD]
[TD] 6 1 3
[/TD]
[TD] 6 2 1
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]

Vì số vòng quay trục chính là cấp số nhân nên các tỷ số truyền trong từng nhóm cũng là cấp số nhân có công bội j[SUP]xi[/SUP] (i = 0, 1, 2, 3 .).
+ x[SUB]i[/SUB] gọi là đặc tính hay lượng mở của nhóm truyền động, là số nguyên phụ thuộc vào thứ tự hoán vị các nhóm truyền.
+ Tỷ số truyền và lượng mở phải nằm trong giới hạn cho phép:
j[SUP]Xmax[/SUP] = j[SUP]X(p-1)[/SUP]
j[SUP]X(p-1)[/SUP] £ 8
Trong đó: x – lượng mở giữa 2 tia lân cận
p – số tỷ số truyền trong nhóm
Lập bảng so sánh các phương án thứ tự:
[TABLE="align: center"]
[TR]
[TD]PAKG
[/TD]
[TD]2 x 3 x 2
[/TD]
[TD]2 x 3 x 2
[/TD]
[TD]2 x 3 x 2
[/TD]
[TD]2 x 3 x 2
[/TD]
[TD]2 x 3 x 2
[/TD]
[TD]2 x 3 x 2
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]PATT
[/TD]
[TD]I II III
[/TD]
[TD]I III II
[/TD]
[TD]II I III
[/TD]
[TD]II III I
[/TD]
[TD]III I II
[/TD]
[TD]III II I
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Lượng mở
[/TD]
[TD]1 2 6
[/TD]
[TD] 1 4 2
[/TD]
[TD]3 1 6
[/TD]
[TD]2 4 1
[/TD]
[TD]6 1 3
[/TD]
[TD] 6 2 1
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Lượng mở max
[/TD]
[TD]6
[/TD]
[TD]4
[/TD]
[TD]6
[/TD]
[TD]4
[/TD]
[TD]6
[/TD]
[TD]6
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]j[SUP]Xmax[/SUP] £ 8
[/TD]
[TD]7,86
[/TD]
[TD]3,95
[/TD]
[TD]7,86
[/TD]
[TD]3,95
[/TD]
[TD]7,86
[/TD]
[TD]7,86
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]


Từ bảng so sánh ta có 4 phương án thứ tự thích hợp có lượng mở thỏa mãn ta vẽ lưới kết cấu như sau:
a) PATT: I II III
(1) (2) (6)







b) PATT: II I III
(3) (1) (6)




c) PATT: III I II
(6) (1) (3)







d) PATT: III II I
(6) (2) (1)

Một phương án thứ tự tốt là phương án có phạm vi điều chỉnh tỷ số truyền trong các nhóm truyền động nằm trong giới hạn cho phép. Lượng mở cũng như các tia đặc trưng cho tỷ số truyền thay đổi từ từ, tạo thành lưới kết cấu có hình rẽ quạt. Trên cơ sở đó, trong các phương án trên thì phương án I – II – III là thích hợp nhất. Trong phương án này, số vòng quay giảm dần từ trục I đến trục IV. Các tỷ số truyền bố trí giảm từ từ nên các trục trung gian có số vòng quay tới hạn n[SUB]t[/SUB] 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.
5.1.3. Chọn tỉ số truyền và vẽ lưới đồ thì vòng quay:
Trên cơ sở lưới kết cấu đã được chọn, ta vẽ đồ thị số vòng quay để thể hiện mối quan hệ của số vòng quay với những trị số thực của các tỉ số truyền. Ở đồ thị này, số vòng quay và tỉ số truyền đều có giá trị thực.
Các đường biểu hiện trục, các điểm biểu thị số vòng quay giống như ở lưới kết cấu. Các tia ở đây không bố trí đối xứng mà bố trí thích ứng với giá trị tỷ số truyền của nó với quy ước như sau:
- Các tia thẳng đứng biểu hiện tỷ số truyền i = 1, tức là đồng tốc.
- Các tia nghiêng sang trái biểu diễn tỷ số truyền i < 1, tức là giảm tốc.
- Các tia nghiêng sang phải biểu diễn tỷ số truyền i > 1, tức là tăng tốc.
- Các tia song song có giá trị như nhau
Tỷ số truyền i thỏa mãn điều kiện:
+ Nhóm I: i[SUB]1[/SUB] ư i[SUB]2[/SUB] = 1 ư j ; chọn i[SUB]2[/SUB] = Þ
+ Nhóm II: i[SUB]3[/SUB] ư i[SUB]4[/SUB] ư i[SUB]5[/SUB] = 1 ư j[SUP]2[/SUP] ư j[SUP]4[/SUP] ; chọn i[SUB]5[/SUB] = j Þ ;
+ Nhóm III: i[SUB]6[/SUB] ư i[SUB]7[/SUB] = 1 ư j[SUP]6[/SUP] ; chọn i[SUB]7[/SUB] = j[SUP]2[/SUP] Þ
Lưới đồ thị vòng quay:

5.1.4. Tính toán bánh răng:
a. Phân tích và tính toán số răng của các bánh răng:
+ Nhóm I:

Þ f[SUB]1[/SUB] + g[SUB]1[/SUB] = 1 + 2 = 3

Þ f[SUB]2[/SUB] + g[SUB]2[/SUB] = 5 + 7 = 12 = 2[SUP]2[/SUP].3
Bội số chung nhỏ nhất là K = 2[SUP]2[/SUP].3 = 12
Tỷ số truyền i[SUB]1[/SUB] có độ nghiêng lớn hơn i[SUB]2[/SUB] nên bánh có số bánh răng nhỏ nhất nằm ở i[SUB]1[/SUB], tức là bánh răng chủ động. Do đó, ta xác định E[SUB]min [/SUB]­theo công thức:

Trị số E cần phải chọn trong một giới hạn nào đó để cho số răng tính ra không nhỏ hơn số răng giới hạn z[SUB]min[/SUB] = 17. Cho nên để tránh hiện tượng cắt chân răng thì z ³ z[SUB]min[/SUB].
Chọn E = 5
Tổng số răng cho phép trong hộp tốc độ
(thỏa mãn)
;
;
+ Nhóm II:

Þ f[SUB]3 [/SUB]+ g[SUB]3[/SUB] = 22 + 62 = 84 = 7.3.2[SUP]2[/SUP]

Þ f[SUB]4[/SUB] + g[SUB]4[/SUB]­ = 5 + 7 = 12 = 2[SUP]2[/SUP].3

Þ f[SUB]5[/SUB] + g[SUB]5[/SUB] = 7 + 5 = 12 = 2[SUP]2[/SUP].3
Bội số chung nhỏ nhất là K = 7.2[SUP]2[/SUP].3 = 84
Chọn i[SUB]3[/SUB] có độ nghiêng lớn hơn, giảm tốc làm bánh răng chủ động
< 1
Chọn E = 1

;
;
;
+ Nhóm III:

Þ f[SUB]6[/SUB] + g[SUB]6[/SUB] = 1 + 4 = 5
i[SUB]7[/SUB] = j[SUP]2[/SUP] = 1,41[SUP]2[/SUP] = 2 =
Þ f[SUB]7[/SUB] + g[SUB]7[/SUB] = 2 + 1 = 3
Bội số chung nhỏ nhất là K = 5.3 = 15
Chọn i[SUB]6 [/SUB]có độ nghiêng lớn hơn, giảm tốc làm bánh răng chủ động

Chọn E = 7

;
;
Vậy số răng của các bánh răng trong hộp tốc độ:
Z[SUB]1[/SUB] = 20;
Z[SUB]2[/SUB] = 25;
Z[SUB]3[/SUB] = 22;
Z[SUB]4[/SUB] = 35;
Z[SUB]5[/SUB] = 49;
Z[SUB]6[/SUB] = 21;
Z[SUB]7[/SUB] = 70;

b. Tính số vòng quay và sai số vòng quay – vẽ đồ thị sai số:
Tỷ số truyền đai:
Với n[SUB]0 [/SUB]= n[SUB]10[/SUB] = 955 (vg/ph); n[SUB]đc[/SUB] = 1450 (vg/ph); h[SUB]đ[/SUB] = 0,95

Vậy đường kính bánh đai nhỏ và lớn theo tiêu chuẩn là: D[SUB]1[/SUB] = 140 (mm); D[SUB]2[/SUB] = 200 (mm)




Ta có phương trình xích tốc độ:
(vg/ph)
Từ phương trình đường truyền ta tính được số vòng quay của trục chính như sau:
[TABLE="align: center"]
[TR]
[TD]n[SUB]1[/SUB]
[/TD]
[TD]n[SUB]2[/SUB]
[/TD]
[TD]n[SUB]3[/SUB]
[/TD]
[TD]n[SUB]4[/SUB]
[/TD]
[TD]n[SUB]5[/SUB]
[/TD]
[TD]n[SUB]6[/SUB]
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]42,77
[/TD]
[TD]61,1
[/TD]
[TD]86,09
[/TD]
[TD]122,99
[/TD]
[TD]168,74
[/TD]
[TD]241,06
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]n[SUB]7[/SUB]
[/TD]
[TD]n[SUB]8[/SUB]
[/TD]
[TD]n[SUB]9[/SUB]
[/TD]
[TD]n[SUB]10[/SUB]
[/TD]
[TD]n[SUB]11[/SUB]
[/TD]
[TD]n[SUB]12[/SUB]
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]342,15
[/TD]
[TD]488,79
[/TD]
[TD]688,75
[/TD]
[TD]983,73
[/TD]
[TD]1349,95
[/TD]
[TD]1928,5
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]


Lập bảng tính sai số vòng quay theo công thức:

Trong đó: n[SUB]tc[/SUB] – số vòng quay tiêu chuẩn
n[SUB]tt­ ­[/SUB]– số vòng quay thực tế
Các trị số vòng quay thực tế nhận được ở trên trục chính phải nằm trong giới hạn sai số cho phép:

[TABLE="align: center"]
[TR]
[TD]TT
[/TD]
[TD]n[SUB]tc[/SUB] (vg/ph)
[/TD]
[TD]n[SUB]tt[/SUB] (vg/ph)
[/TD]
[TD]Dn (%)
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]1
[/TD]
[TD]42
[/TD]
[TD]42,77
[/TD]
[TD]-1,83
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]2
[/TD]
[TD]60
[/TD]
[TD]61,1
[/TD]
[TD]-1,83
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]3
[/TD]
[TD]85
[/TD]
[TD]86,09
[/TD]
[TD]1,05
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]4
[/TD]
[TD]118
[/TD]
[TD]122,99
[/TD]
[TD]-0,81
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]5
[/TD]
[TD]170
[/TD]
[TD]168,74
[/TD]
[TD]2,46
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]6
[/TD]
[TD]235
[/TD]
[TD]241,06
[/TD]
[TD]3,58
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]7
[/TD]
[TD]335
[/TD]
[TD]342,15
[/TD]
[TD]-1,23
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]8
[/TD]
[TD]475
[/TD]
[TD]488,79
[/TD]
[TD]-1,41
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]9
[/TD]
[TD]670
[/TD]
[TD]688,75
[/TD]
[TD]1,04
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]10
[/TD]
[TD]950
[/TD]
[TD]983,93
[/TD]
[TD]-3,03
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]11
[/TD]
[TD]1320
[/TD]
[TD]1349,95
[/TD]
[TD]2,88
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]12
[/TD]
[TD]1900
[/TD]
[TD]1928,5
[/TD]
[TD]3,58
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]




5.2. Thiết kế động học hộp chạy dao:
Giới hạn lượng chạy dao: S[SUB]max[/SUB] = 1,14 (mm/vg); S[SUB]min[/SUB] = 0,1 (mm/vg);
Z[SUB]s[/SUB] = 12; j = 1,26
Hộp chạy dao trong máy khoan đảm bảo cho máy khoan có một tốc độ cần thiết trong quá trình cắt, lượng di động không đòi hỏi chính xác lắm.
Để đảm bảo chiều cao theo chiều trục người ta dùng cơ cấu then kéo. Tùy theo vị trí của then kéo mà một trong những bánh răng lồng không sẽ được cố định với trục, và thực hiện truyền chuyển động giữa 2 trục.
Cơ cấu này có ưu điểm: kích thước nhỏ gọn vì chỉ có 2 trục, không có bánh răng di trượt và ly hợp, các bánh răng đặt kề nhau với độ hở nhỏ. Ngoài ra còn có thể sử dụng bánh răng nghiêng.
Tuy nhiên hộp chạy dao dùng cơ cấu then kéo cũng có nhược điểm:
+ Độ bền và độ cứng vững kém nên không thể truyền được momen lớn (do phay rãnh then trên trục)
+ Độ mòn của bánh răng lớn, hiệu suất truyền động thấp vì các bánh răng không làm việc vẫn ăn khớp vào nhau.
+ Không thể dùng các bánh răng có đường kính lớn, vì để hạn chế lượng di động của then kéo thì bánh răng mỏng; bánh răng mỏng không thể dùng đường kính lớn.
5.2.1. Thiết kế phương án không gian:
Ta có các phương án không gian sau:
[TABLE="align: center"]
[TR]
[TD]Z = 12
[/TD]
[TD]3 x 4
[/TD]
[TD]4 x 3
[/TD]
[TD]3 x 2 x 2
[/TD]
[TD]2 x 3 x 2
[/TD]
[TD]2 x 2 x 3
[/TD]
[TD]2 x 6
[/TD]
[TD]6 x 2
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]
[/TD]
[TD]I
[/TD]
[TD]II
[/TD]
[TD]III
[/TD]
[TD]IV
[/TD]
[TD]V
[/TD]
[TD]VI
[/TD]
[TD]VII
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]


Lập bảng so sánh các phương án không gian:
[TABLE="align: center"]
[TR]
[TD]
[/TD]
[TD]3 x 4
[/TD]
[TD]4 x 3
[/TD]
[TD]3 x 2 x 2
[/TD]
[TD]2 x 3 x 2
[/TD]
[TD]2 x 2 x 3
[/TD]
[TD]2 x 6
[/TD]
[TD]6 x 2
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]P[SUB]imax[/SUB]
[/TD]
[TD]4
[/TD]
[TD]4
[/TD]
[TD]3
[/TD]
[TD]3
[/TD]
[TD]3
[/TD]
[TD]6
[/TD]
[TD]6
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]S[SUB]br [/SUB]= 2åP[SUB]i[/SUB]
[/TD]
[TD]14
[/TD]
[TD]14
[/TD]
[TD]14
[/TD]
[TD]14
[/TD]
[TD]14
[/TD]
[TD]16
[/TD]
[TD]16
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]S[SUB]tr[/SUB]
[/TD]
[TD]3
[/TD]
[TD]3
[/TD]
[TD]4
[/TD]
[TD]4
[/TD]
[TD]4
[/TD]
[TD]3
[/TD]
[TD]3
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]


Từ bảng trên ta rút ra nhận xét:
- Phương án III, IV, V sẽ làm cho kích thước chiều rộng hộp tăng lên
- Phương án VI, VII có số bánh răng trên trục nhiều dẫn đến trục yếu (số bánh răng trên một trục bộ then kéo không lớn hơn từ 3 ư 5 bánh), kích thước chiều dài hộp tăng.
- Phương án I, II là hợp lý nhưng PAKG 4 x 3 có số bánh răng ở trục vào cao nên dễ mòn và độ cứng vững thấp.
Vậy ta chọn phương án tối ưu là PAKG 3 x 4.
5.2.2. Phân tích và chọn phương án thứ tự:
Ta có 2 phương án thứ tự:
[TABLE="align: center"]
[TR]
[TD]PAKG
[/TD]
[TD]3 x 4
[/TD]
[TD]3 x 4
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]PATT
[/TD]
[TD]I II
[/TD]
[TD]II I
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]
[/TD]
[TD](1) (3)
[/TD]
[TD](4) (1)
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]

Lưới kết cấu:
a) PATT: I II
(1) (3)

b) PATT: II I
(4) (1)

So sánh 2 phương án ta thấy PAKG: I II hợp lý hơn.
(1) (3)
5.2.3. Chọn tỉ số truyền và vẽ lưới đồ thị vòng quay:
Để rút ngắn khoảng cách chiều trục, giảm chiều cao hộp chạy dao ta dùng cơ cấu bánh răng dùng chung.
Ưu điểm: + Giảm bớt được số lượng bánh răng
+ Rút ngắn khoảng cách chiều trục và tận dụng khả năng làm việc của các bánh răng dùng chung.
Nhược điểm: + Bánh răng dùng chung mau mòn
+ Chỉ có thể lắp cố định với trục
Hộp chạy dao dùng cơ cấu then kéo thì phải dùng ít nhất 2 bánh răng dùng chung, do đó ta phải biển đổi tốc độ bằng cách chịu trùng cấp và khi đó số cấp sẽ giảm đi bằng số cấp bị trùng.
Do vậy dựa vào lưới kết cấu ta có 2 trường hợp:
a. Trường hợp 2 bánh răng dùng chung:
Từ sơ đồ động, ta thấy bánh răng dùng chung tốt nhất nằm trong các tia tỷ số truyền i[SUB]1[/SUB]i[SUB]7[/SUB], i[SUB]3[/SUB]i[SUB]6[/SUB] do đó:
Z’[SUB]1[/SUB] = Z[SUB]7[/SUB]; Z’[SUB]3[/SUB] = Z[SUB]6[/SUB]
Vì trong 2 nhóm truyền động có cùng mođul nên:

Rút các bánh răng dùng chung Z’[SUB]1[/SUB]; Z’[SUB]3[/SUB] làm thừa số chung:

Với ; ; ; ; ; ;
[SUB] [/SUB]
Chia 2 đẳng thức cho nhau ta được:
Þ (*)
Vì chuỗi số vòng quay n của trục III phân bố theo quy luật cấp số nhân nên ta có:
n[SUB]1 [/SUB]: n[SUB]2[/SUB] : n[SUB]3[/SUB] : : n[SUB]12[/SUB] = 1 : j : j[SUP]2[/SUP] : : j[SUP]11[/SUP]
Dựa vào quy luật trên ta tính tỷ số truyền cho từng nhóm truyền:
+ i[SUB]1[/SUB] : i[SUB]2[/SUB] : i[SUB]3[/SUB] = n[SUB]1[/SUB] : n[SUB]2[/SUB] : n[SUB]3[/SUB]
n[SUB]1[/SUB] : n[SUB]2[/SUB] : n[SUB]3[/SUB] = 1 : j : j[SUP]2[/SUP]
Þ i[SUB]1[/SUB] : i[SUB]2[/SUB] : i[SUB]3[/SUB] = 1 : j : j[SUP]2[/SUP]
Chọn Þ Þ
+ n[SUB]1[/SUB] : n[SUB]7[/SUB] = i[SUB]1(4)[/SUB] : i[SUB]6[/SUB]
n[SUB]1 [/SUB]: n[SUB]7[/SUB] = 1 : j[SUP]6[/SUP]
Þ i[SUB]1(4)[/SUB] : i[SUB]6[/SUB] = 1 : j[SUP]6[/SUP]
Chọn i[SUB]6[/SUB] = j Þ
Với ; và i[SUB]6[/SUB] = j thay vào (*) ta được: i[SUB]7[/SUB] = j[SUP]3[/SUP]
+ n[SUB]1[/SUB] : n[SUB]4[/SUB] = i[SUB]4[/SUB] : i[SUB]5[/SUB]
n[SUB]1 [/SUB]: n[SUB]4[/SUB] = 1 : j[SUP]3[/SUP]
Þ i[SUB]4[/SUB] : i[SUB]5[/SUB] = 1 : j[SUP]3[/SUP]
Với Þ
Kiểm nghiệm điều kiện động học với j = 1,26
Ta có: i[SUB]max [/SUB] = i[SUB]7[/SUB] = j[SUP]3[/SUP] = 2

Các giá trị trên thỏa mãn điều kiện tỷ số truyền:
Phạm vi điều chỉnh tỷ số truyền giới hạn trong từng nhóm truyền là :

b. Trường hợp có 3 bánh răng dùng chung:
Các bánh răng dung chung nằm trong các tia: i[SUB]1[/SUB]i[SUB]7[/SUB]; i[SUB]2[/SUB]i[SUB]6[/SUB]; i[SUB]3[/SUB]i[SUB]5[/SUB]
Tức là ; ;
Þ

Dựa vào lưới kết cấu ta có:
i[SUB]2 [/SUB] = i[SUB]1[/SUB]. j ; i[SUB]3[/SUB] = i[SUB]1[/SUB]. j[SUP]2[/SUP] ; ;
Đặt e = i[SUB]1[/SUB]i[SUB]7[/SUB] Þ
Þ Û
Và Û
Giải hệ phương trình trên ta có: i[SUB]1[/SUB] = 0 và i[SUB]1[/SUB] = - 1/4 không thỏa mãn.
Vậy không thể dùng 3 bánh răng dùng chung được.
Đồ thị vòng quay:


5.2.4. Tính toán bánh răng:
Từ đồ thị số vòng quay ta xác định các tỷ số truyền khác và tính toán số răng của các bánh răng trong hộp chạy dao.
Giữa trục I và II có 3 tỷ số truyền: ; ;
+
Þ f[SUB]1 [/SUB]+ g[SUB]1[/SUB] = 1 + 2 = 3
+
Þ f[SUB]2 [/SUB]+ g[SUB]2[/SUB] = 31 + 50 = 81 = 3[SUP]4[/SUP]
+
Þ f[SUB]3 [/SUB]+ g[SUB]3[/SUB] = 4 + 5 = 9 = 3[SUP]2[/SUP]
BSCNN là K = 3[SUP]4 [/SUP]= 81
Chọn i[SUB]1[/SUB] có độ nghiêng hơn, giảm tốc làm bánh răng chủ động.
< 1
Chọn E[SUB]min[/SUB] = 1
Þ åZ = K. E = 81. 1 = 81

Þ

Þ

Þ
Giữa trục II và III có 4 tỷ số truyền:
;
;
+ Ta có: ;
Þ
+ Trong 1 nhóm truyền tổng số răng bằng nhau:
Þ
+ Þ Z[SUB]5[/SUB] = 31;
+ Þ Z[SUB]4[/SUB] = 19 ;
Vậy số răng của các bánh răng trong hộp chạy dao:
Z[SUB]1[/SUB] = 27;
Z[SUB]2[/SUB] = 31;
Z[SUB]3[/SUB] = 36;
Z[SUB]4[/SUB] = 19;
Z[SUB]5[/SUB] = 31;
Z[SUB]6[/SUB] = 45;
Z[SUB]7[/SUB] = 54;
5.2.5. Số vòng quay và sai số vòng quay – đồ thị sai số vòng quay.
Sai số vòng quay tính theo công thức:

Trong đó: n[SUB]tc[/SUB] – số vòng quay tiêu chuẩn
n[SUB]tt­ ­[/SUB]– số vòng quay thực tế
Các trị số vòng quay thực tế nhận được phải nằm trong giới hạn sai số cho phép: [Dn] = ± 10(j - 1) = ± 10(1,26 - 1) = ± 2,6
Số vòng quay nhỏ nhất của hộp chạy dao tính theo công thức:

Từ đó suy ra chuỗi số vòng quay tiêu chuẩn của hộp như sau:
0,03; 0,0378; 0,0476; 0,06; 0,0756; 0,095; 0,12; 0,151; 0,19; 0,24; 0,303 (vg/ph)
Số vòng quay thực tế:
n[SUB]tt[/SUB] = 1 vòng trục chính ´ i ´
n[SUB]1[/SUB] = 1 ´ 0,194 ´ = 0,0297
n[SUB]2[/SUB] = 1 ´ 0,194 ´ = 0,0369
n[SUB]3[/SUB] = 1 ´ 0,194 ´ = 0,0476
n[SUB]4[/SUB] = 1 ´ 0,194 ´ = 0,06
n[SUB]5[/SUB] = 1 ´ 0,194 ´ = 0,0746
n[SUB]6[/SUB] = 1 ´ 0,194 ´ = 0,0962
n[SUB]7[/SUB] = 1 ´ 0,194 ´ = 0,1213
n[SUB]8[/SUB] = 1 ´ 0,194 ´ = 0,15
n[SUB]9[/SUB] = 1 ´ 0,194 ´ = 0,194
n[SUB]10[/SUB] = 1 ´ 0,194 ´ = 0,24
n[SUB]11[/SUB] = 1 ´ 0,194 ´ = 0,31





Bảng sai số vòng quay:
[TABLE="width: 440, align: center"]
[TR]
[TD]STT
[/TD]
[TD]n[SUB]tc[/SUB] (vg/ph)
[/TD]
[TD]n[SUB]tt[/SUB] (vg/ph)
[/TD]
[TD]Dn (%)
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]1
[/TD]
[TD]0,03
[/TD]
[TD]0,0297
[/TD]
[TD]1
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]2
[/TD]
[TD]0,0378
[/TD]
[TD]0,0369
[/TD]
[TD]2,38
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]3
[/TD]
[TD]0,0476
[/TD]
[TD]0,0476
[/TD]
[TD]0
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]4
[/TD]
[TD]0,06
[/TD]
[TD]0,06
[/TD]
[TD]0
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]5
[/TD]
[TD]0,0756
[/TD]
[TD]0,0746
[/TD]
[TD]1,32
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]6
[/TD]
[TD]0,095
[/TD]
[TD]0,0962
[/TD]
[TD]-1,26
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]7
[/TD]
[TD]0,12
[/TD]
[TD]0,1213
[/TD]
[TD]-1,08
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]8
[/TD]
[TD]0,151
[/TD]
[TD]0,15
[/TD]
[TD]0,66
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]9
[/TD]
[TD]0,19
[/TD]
[TD]0,194
[/TD]
[TD]-2,11
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]10
[/TD]
[TD]0,24
[/TD]
[TD]0,24
[/TD]
[TD]0
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]11
[/TD]
[TD]0,303
[/TD]
[TD]0,31
[/TD]
[TD]-2,31
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]