Thiết kế máy cán ren con lăn và chế tạo mô hình thu nhỏ.pdf

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ MÁY CÁN REN CON LĂN VÀ
CHẾ TẠO MÔ HÌNH THU NHỎ
Người hướng dẫn: PGS.TS LƯU ĐỨC BÌNH
Sinh viên thực hiện: PHẠM MINH ĐINH
PHẠM MINH HẢI
Đà Nẵng, 2017

Thiết kế máy cán ren con lăn và chế tạo mô hình thu nhỏ
SVTH: Phạm Minh Hải – Đinh Trường Quốc Hướng dẫn: TS. Lưu Đức Bình Trang: 1
PHẦN I: TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ REN VÀ MÁY CÁN REN
1.1. MỐI GHÉP REN:
1.1.1. Khái niệm:
Ghép bằng ren là loại mối ghép có thể tháo đƣợc. Các chi tiết máy đƣợc ghép lại
với nhau nhờ các chi tiết có ren nhƣ: bulong và đai ốc, vít…Tùy thuộc vào vít xiết ta
có: mối ghép bulong (hình 1.1), mối ghép bằng vít và mối ghép bằng vít cấy (hình
1.2).
Hình 1.1 Mối ghép bu lông đai ốc
Hình 1.2 Mối ghép bằng vít và mối ghép vít cấy
Ghép bằng ren đƣợc dùng rất nhiều trong ngành chế tạo máy.Các chi tiết có
ren chiếm trên 60% tổng số chi tiết trong các máy hiện đại bao gồm: các chi tiết mối
ghép ren(bulong ,đai ốc,vít…), các chi tiết thân máy cần xiết bằng mối ghép ren, các
DUT.LRCC

trục có ren để cố định và điều chỉnh ổ hoặc chi tiết quay…Mối ghép ren còn đƣợc
dung nhiều trong các cần trục và các kết cấu thép dùng trong viêc xây dựng, vì nhờ
chúng mà kết cấu đƣợc chế tạo và lắp ghép dễ dàng.
1.1.2. Nguyên lý hình thành và ưu nhược điểm của mối ghép bulong ren:
A. Nguyên lý hình thành:
Ren đƣợc hình thành khi cho một tiết diện phẳng(hình tam giác, hình vuông,
hình thang,…) thuộc mặt phẳng kinh tuyến của bề mặt tròn xoay nào đó chuyển động
theo quỹ đạo đƣờng xoắn ốc.
B. Ưu nhược điểm:
a. Ưu điểm:
- Cấu tạo đơn giản
- Có thể tạo lực dọc trục lớn
- Có thể cố định các chi tiết ghép ở bất kỳ vị trí nào nhờ khả năng tự hãm
- Dễ tháo lắp
- Giá thành tƣơng đối thấp do đƣợc tiêu chuẩn hóa và đƣợc chế tạo bằng các
phƣơng pháp có năng suất cao.
b. Nhược điểm
Chủ yếu của mối ghép ren là có tập trung ứng suất tại chân ren, do đó làm giảm
độ bền mỏi của mối ghép.
1.1.3. Phân loại và các thông số hình học của ren:
A. Phân loại ren:
Hình 1.3. Các loại ren
DUT.LRCC

Có nhiều cách để phân loại ren, sau đây là một số cách phân loại phổ biến:
1. Phân loại ren theo hình dạng mặt cơ sở:
- Ren hình trụ: Nếu đƣờng xoắn ốc nằm trên mặt cơ sở là hình trụ
- Ren hình côn: Nếu đƣờng xoắn ốc nằm trên mặt cơ sở là hình côn
- Ren hình trụ đƣợc dùng phổ biến hơn ren hình côn. Ren hình côn thƣờng chỉ
đƣợc dùng để ghép các ống ,các bình dầu,nút dầu…
2. Phân loại theo chiều xoắn ống ren: Ren trái và ren phải.
2. Phân loại theo số đầu mối ren ta có ren một mối, hai mối và ba mối,…Ren một
mối thƣờng đƣợc dùng phổ biến.
3. Phân loại theo hệ đơn vị:
- Ren hệ mét: Có tiết diện là tam giác đều, góc ở đỉnh =60 . Để dễ gia công cũng
nhƣ để giảm bớt tập trung ứng suất ở chân ren và dập xƣớc đỉnh ren, đỉnh ren và
chân ren không đƣợc hợt bằng hoặc tạo góc lƣợn và bo tròn.Bán kính bo tròn
chân ren r=H/6=0,144p. Theo tiêu chuẩn quốc tế ISO thì bán kính góc lƣợn đối
với ren ngành hang không và vũ trụ r=(0,15 )p.
- Ren hệ Anh: Có tiết diện hình tam giác,góc ở đỉnh =55 . Đƣờng kính đƣợc đo
bằng hệ đơn vị Anh (1inch=25,4mm) bƣớc ren đƣợc đặc trƣng bởi số ren trên
chiều dài 1inch.
4. Phân loại theo công dụng:
Ren ghép chặt: Dùng để ghép chặt các chi tiết máy lại với nhau. Ren ghép chặt
gồm các loại ren: ren hệ mét, ren ống, ren tròn, ren vít gỗ.
Ren ghép chặt kín: Ngoài dùng để ghép chặt các chi tiết còn dùng để giữ không
cho chất lỏng chảy qua ren( ren nối đƣờng ống và phụ tùng nối ống). Ren có dạng tam
giác nhƣng không có khe hở hƣớng tâm và đỉnh đƣợc bo tròn.
Ren của cơ cấu vít: Dùng đê truyền chuyển động hoặc để điểu chỉnh. Ren của
cơ cấu vít có các loai: Ren vuông, ren hình thang cân, ren hình răng cƣa.
Ren ống dùng để ghép các ống với đƣờng kính 1/16’’ đến 6’(1,5875 152,4)
(mm). Ren ống là ren hệ anh có bƣớc nhỏ, có biên dạng đƣợc bo tròn và không có khe
hở theo đỉnh và đáy để tăng độ kín khít.Kích thƣớc chủ yếu của ren này là đƣờng kính
trong ống ren.
5. Phân loại theo hình dạng ren:
Ren tròn đƣợc dùng chủ yếu trong các bulong,vít chịu tải va đập lớn hoặc trong
các chi tiết máy làm việc trong môi trƣơng bẩn và cần thiết phải nối.Ren tròn đƣợc
dùng trong các chi tiết máy có vỏ mỏng hoặc trong các vật phẩm đúc bằng gang hoặc
chất dẻo.Biên dạng ren tròn là các cung tròn đƣợc nối với nhau bằng các đoạn thẳng
DUT.LRCC

,góc ở đỉnh 30 .Do bán kính cung tròn lớn nên có ít sự tập trung ứng suất.
Ren vuông có tiết diện là hình vuông, =0,nên hiệu suất cao.Trƣớc đây loại
ren này đƣợc dùng nhiều trong các cơ cấu vít,nhƣng hiện nay ít dùng và đƣợc thay thế
bằng ren hình thang vì khó chế tạo,độ bền không cao,khó khắc phục khe hở dọc trục
sunh ra do mòn.
Ren hình thang cân có độ bền cao hơn ren vuông.Ren này có độ bền cao hơn
ran tam giác,thuận tiện chế tạo và có độ bền cao hơn ren hình vuông.Ren hình thang
cân có góc ở đỉnh =30 ,chiều cao làm việc h=0,5p khe hở hƣớng tâm 0,15 1mm phụ
thuộc vào đƣờng kính ren.Ren hình thang cân tiêu chuẩn hóa có đƣờng kính
d1=8 640mm,có thể sử dụng với ren bƣớc lớn,trung bình và nhỏ.Ren hình thang cân
đƣợc dùng trong truyền động chịu tải theo hai chiều.
A. Các thông số hình học:
Ren (hình trụ) đƣợc đặc trƣng bởi các thông số hình học chủ yếu sau đây:
Hình 1.4 Các thông số hình học của mối ghép ren
d: Đƣờng kính ngoài của ren,là đƣờng kính hình trụ bao đỉnh ren ngoài
(bulong,vít) đƣờng kính này là đƣờng kính danh nghĩa của ren.Đối với đai ốc đƣờng
kính ngoài D
d1: Đƣờng kính trong của ren, là đƣờng kính trụ bao đỉnh ren trong. Đối với đai
ốc là D1
d2: Đƣờng kính trung bình, là đƣờng kính hình trụ phân đôi tiết diện ren, trên
đó chiều rộng ren bằng chiều rộng rãnh. Đối với các ren tam giác có đƣờng kính trong
và đƣờng kính ngoài cách đều đỉnh tam giác của ren và rãnh ren, và đối với ren vuông:
d2 = (d + d1 )/2
h: chiều cao tiết diện làm việc của ren.
P: bƣớc ren là khoảng cách giữa 2 mặt song song của 2 den kề nhau,đo theo
phƣơng dọc trục bu long hay vít.
: bƣớc đƣờng xoắn ốc, đối với ren 1 mối = p , đối với ren có mối :
= p
DUT.LRCC

: góc tiết diện ren(góc ở đỉnh)
: góc nâng ren ( tham khảo chƣơng trục vít ) là góc hợp bởi tiếp tuyến của
đƣờng xoắn ốc ( trên hình trụ trung bình) với mặt phẳng vuông góc với trục của ren:
tgƔ =Pz/Πd2
Các thông số hình học và dung sai kích thƣớc của phần lớn các loại ren đã đƣợc
tiêu chuẩn hóa.
1.1.4. Các phương pháp gia công ren:
Có 2 phƣơng pháp chế tạo ren: Gia công cắt gọt và gia công áp lực
1.1.4.1. Gia công cắt gọt:
A. Phay ren:
Hình 1.5 Phay ren
Phay ren là phƣơng pháp gia công ren tƣơng đối đơn giản, nhƣng có năng suất
cao, có 2 phƣơng pháp phay ren cơ bản:
 Phay ren dài với dao phay dĩa
 Phay ren ngắn với dao phay lƣợc hoặc với dao phay gió lốc
Phay ren chủ yếu với dao phay dĩa chủ yếu dùng để gia công các trục vít dài có
ren hình thang hoặc chữ nhật. Phay ren với dao phay lƣợc hoặc dao phay gió lốc dùng
để gia công ren của bu lông hoặc vít tiêu chuẩn có chiều dài gia công ngắn hơn dao
phay. Phƣơng pháp này dùng cho cả ren ngoài và ren trong. Phay gió lốc dùng trong
trƣờng hợp chi tiết gia công lớn, đứng yên, đầu dao phay quanh chi tiết gia công.
Trục của dao phay cần đặt lệch trục của phôi bằng một góc α. Nhƣng nếu đặt
song song thì sai lệch cũng không nhiều. Độ sai lệch càng lớn, khi bƣớc ren và đƣờng
kính dao phay càng lơn, đƣờng kính phôi càng nhỏ. Đặc biệt khi gia công ren tam giác
có góc nâng nhỏ, độ sai lệch này không đáng kể.
Việc dùng dao phay lƣợc có các ƣu điểm tối ƣu rất có lợi. Về thực chất, dao
phay lƣợc là một bộ dao phay dĩa, do đó thời gian trong quá trình phay đƣợc rút ngắn
rất nhiều, vì các vòng ren trên suốt chiều dài cần cắt đƣợc các lƣỡi dao gia công cùng
một lúc.
DUT.LRCC

Sau một vòng quay của chi tiết cần gia công, điểm cuối của vòng ren do dao
trƣớc tạo thành sẽ trùng với điểm đầu của vòng ren do đĩa dao khác thực hiện. cho nên
ren đƣợc cắt xong sau một vòng quay của phôi.
Trên thực tế để ren đạt đƣợc chiều sâu cần thiết phôi cần quay quá một vòng.
Tùy thuộc vào cấu trúc của máy, chu kì gia công kết thúc khi phôi quay từ 1.2÷1.4
vòng. Chiều dài dao phay cần dài hơn chiều dài ren cần cắt ít nhất 2÷3 ren
Sơ đồ nguyên lý gia công:
Hình 1.6 Các chuyển động gia công.
Chuyển động chính S1: là chuyển động tạo nên tốc độ cắt cho dao.
Chuyển động chạy dao: gồm 3 chuyển động:
+ S2: Di chuyển dao dọc trục chi tiết.
+ S3: Di chuyển dao vuông góc với chi tiết.
+ S4: Chuyển động để quay hộp trục chính.
B. Tiện:
1. Cắt ren bằng dao tiện:
Dao tiện ren:
Hình 1.7 Dao tiện ren.
- Vật liệu làm dao tiện ren có thể là thép gió hoặc hợp kim, góc giữa các lƣỡi cắt (
góc mũi dao) phải phù hợp với góc đỉnh ren (60o đối với ren hệ mét, 55o đối với ren
hệ Anh). Trong quá trình gia công dao có thể mở rộng góc rãnh ren vì thế góc mũi dao
có thể đƣợc mài nhỏ đi so với lý thuyết, tùy theo vật liệu làm dao ta có: Dao thép gió
DUT.LRCC

thì mài góc mũi dao nhỏ đi khoảng 10 – 20’, dao hợp kim thì mài góc mũi dao nhỏ đi
khoảng 20 – 30’.
- Thông thƣờng góc trƣớc dao tiện ren bằng không, góc sau cả hai bên bằng 3 – 5o.
- Khi cắt ren có bƣớc xoắn lớn thì ngƣời ta thƣờng mài góc sau phía tiến dao lớn hơn
một lƣợng bằng góc nâng của ren.
- Để tăng năng suất cắt, ngƣời ta có thể dùng dao cắt ren răng lƣợc, dao răng lƣợc có
thể là dao lăng trụ hoặc dao đĩa.
2. Sơ đồ nguyên lý gia công
Chuyển động chính S1:
là chuyển động tạo nên tốc độ cắt.
Chuyển động chạy dao: gồm 2 chuyển động:
+ S2: Di chuyển dao dọc trục chi tiết.
+ S3: Di chuyển dao vuông góc với chi tiết.
Ren nhiều đầu mối :
- Trong một số mối ghép ren cần tháo xiết nhanh mà yêu cầu số ren tham gia
trong mối ghép lớn ngƣời ta dùng ren nhiều đầu mối.
- Ren nhiều đầu mối gồm nhiều đƣờng ren triển khai trên các đƣờng xoắn ốc
cách đều nhau trên mặt cơ sở. Lúc này ta có bƣớc xoắn bằng k lần bƣớc ren
( k là số đầu mối).
- Để cắt ren nhiều đầu mối về kỹ thuật cơ bản thì cũng tƣơng tự nhƣ cắt ren một
đầu mối. Ngƣời ta tuần tự cắt từng đƣờng ren, các đƣờng ren giống nhau và cách đều
nhau. Để phân độ khi cắt ren nhiều đầu mối ngƣời ta có nhiều cách:
3. Cắt ren bằng dao định hình:
Thông thƣờng , cắt ren tiêu chuẩn có kích thƣớc nhỏ ngƣời ta thƣờng dùng dao
định hình, các loại dao định hình thông dụng là Tarô, bán ren.
a. Cắt ren bằng Bàn ren:
Cắt ren trên trục bằng một dụng cụ cắt ren định hình đƣợc gọi là bàn ren. Bàn
ren thực ra là một bộ gồm nhiều dao cắt ren đƣợc ghép nối tiếp dọc trục và có vị trí
DUT.LRCC

ngang giữa các dao cách nhau một khoảng bằng chiều sâu cắt. Bàn ren có kết cấu nhƣ
là một chiếc đai ốc làm bằng thép dụng cụ hoặc thép gió, trên bàn ren đƣợc khoan từ 3
– 8 lỗ để tạo các thông số cắt cho các lƣỡi cắt, lƣỡi cắt ở hai đầu đƣợc vát côn để quá
trình cắt đƣợc bắt đầu dễ dàng hơn, phần trụ còn lại là phần sửa đúng gồm 5 – 6 vòng
ren. Bàn ren đƣợc sử dụng bằng cả hai mặt nhƣ nhau.
Khi cắt ren bằng bàn ren ngƣời ta có thể gá bàn ren lên ụ động hoặc ổ dao
b. Gá bàn ren trên ụ động: Bàn ren đƣợc kẹp chặt trong một giá kẹp bàn ren có
thể trƣợt dọc trên một thân có chuôi côn để lắp vào ụ động. Quay tay quay ụ động để
đƣa bàn ren vào bắt đầu cắt, sau khi bàn ren đã cắt đƣợc 2 – 3 vòng ren thì bàn ren sẽ
tự động đƣợc kéo vào mà không xoay theo chi tiết nhờ vào một chốt trƣợt. Cách gá
này cho phép cắt ren có chiều dài ren giới hạn.
c. Gá bàn ren trên ổ dao: Bàn ren đƣợc lắp vào tay quay bàn ren gá trên một
giá có thể trƣợt trong một thân kẹp chặt trên ổ dao. Để chống xoay cho bàn ren ngƣời
ta bố trí một thanh tì chặn vào một đầu của tay quay. Tƣơng tự nhƣ khi gá trên ụ động,
ta quay tay quay của bàn xe dao để đƣa bàn ren vào vị trí cắt, sau khi bàn ren đã cắt
đƣợc 2 – 3 vòng ren thì bàn ren sẽ tự động đƣợc kéo vào mà không cần phải tiến bàn
xe dao. Cách gá này cho phép ta cắt ren dài vô tận.
Chú ý:
- Cần vát cạnh đầu phôi để bàn ren có thể bắt đầu cắt dễ hơn.
- Khi cắt ren bằng bàn ren, chi tiết đƣợc tiện với kích thƣớc bé hơn kích thƣớc danh
nghĩa và khi cắt ren bằng tay, để bù trừ sự nén vật liệu.
Cắt ren bằng Tarô:
Cắt ren trong lỗ bằng một dụng cụ cắt ren định hình có dạng là một con vít
đƣợc gọi là Ta rô. Tƣơng tự nhƣ bàn ren, ta rô thực sự là một bộ gồm nhiều dao cắt ren
đƣợc ghép nối tiếp dọc trục và có vị trí ngang giữa các dao cách nhau một khoảng
bằng chiều sâu cắt. Trên thân Ta rô có ghi ký hiệu mác vật liệu làm ta rô và loại ren.
Ngoài ra, để phân biệt thứ tự các cây tao rô trong bộ ngƣời ta ký hiệu bằng số vạch
hoặc số vòng ở cán.
Khi cắt ren bằng ta rô ngƣời ta có thể dùng tay quay ta rô hoặc trục gá ta rô.
Mài ren:
.
DUT.LRCC

Hình 1.9 Mài ren
Mài ren đƣợc dùng rộng rãi trong ngành chế tạo dụng cụ để nâng cao độ chính
xác của ren đã đƣợc gia công trƣớc ở những máy khác.
Các loại ren cần mài thƣờng là ren của ta rô, của dƣỡng, của trục vít, trục cán,
dao phay trục vít…..phần lớn những chi tiết này đều đã đƣợc nhiệt luyện, nên ren ít
nhiều bị biến dạng.
Sơ đồ nguyên lý gia công:
+ Chuyển động chính S1, S3: là chuyển động tạo nên tốc độ cắt.
+ Chuyển động chạy dao: gồm 2 chuyển động:
S2: Di chuyển dao dọc trục chi tiết.
S3: Di chuyển dụng cụ vuông góc với chi tiết.
1.1.4.2. Gia công áp lực:
Cán ren:
Cán ren là phƣơng pháp gia công không phoi. Phôi đƣợc đặt giữa các dụng cụ
lăn ép dƣới tác dụng của áp lực trên bề mặt chi tiết gia công hình thành các vết lăn ép
của dụng cụ
DUT.LRCC

Cán ren là một trong những phƣơng pháp đƣợc sử dụng rộng rãi nhất trong
ngành chế tạo máy hiện đại. Trong quá trình cán, độ mòn và độ chịu mòn của bề mặt
ren đƣợc nâng cao, giá thành máy cán thấp mà năng suất cao, nên cán ren đƣợc dùng
để chế tạo nhiều loại ren trong sản xuất hàng loạt và hàng khối.
Cán ren đƣợc thực hiện trên cơ sở biến dạng kim loại của chi tiết gia công. Tùy
thuộc vào dụng cụ cán, máy cán ren có thể phân thành 3 loại:
 Máy cán bằng bàn ren
 Máy cán cán bằng trục cán ren
 Máy cán bằng đầu cán ren
Hình 1.11 Cán ren.
1.2. TỔNG QUAN VỀ MÁY CÁN REN:
1.2.1. Cán ren – Lăn ép ren:
- Cán ren ( lăn ép ren) là phƣơng pháp gia công không phoi. Phôi đƣợc đặt giữa
các dụng cụ lăn ép (bàn lăn hoặc con lăn) dƣới tác dụng của áp lực trên bề mặt chi tiết
gia công hình thành các vết lăn ép của dụng cụ. Theo kết cấu của dụng cụ có thể phân
ra làm 2 loại chính là bàn lăn và con lăn. Lăn ép ren có thể gia công ren ngoài cũng
nhƣ ren trong, ren một đầu mối và nhiều đầu mối. Lăn ép ren là một trong nhƣng
phƣơng pháp chế tạo ren năng suất cao và kinh tế nên đƣợc sử dụng rộng rãi trong sản
xuất hàng hàng loạt. Lăn ép ren dựa trên quá trình biến dạng dẻo của vật liệu để hình
thành ren nên có thể nâng cao độ nhẵn bề mặt và độ bền của ren. Ngoài ra so với cắt
ren, lăn ép ren còn có ƣu điểm là giá thành hạ, tiêu hao dụng cụ ít, tiết kiệm vật liệu.
Yếu tố hạn chế là phạm vi sử dụng của phƣơng pháp lăn ép ren là độ cứng của vật liệu,
hình dạng và kích thƣớc của chi tiết. Khuyết điểm của phƣơng pháp này là hình thành
độ elip trên đƣờng kính trung bình của ren.
DUT.LRCC

1.2.2.Lịch sử hình thành
Nửa cuối thế kỉ 19, cán ren (lăn ép ren) hình thành sau quá trình phát triển của
công nghiệp cán thép, xuất hiện ý tƣởng chế tạo vít bắt gỗ bằng phƣơng pháp lăn ép 2
con lăn (Tài liệu “Screws and Screw-making”, tác giả Britannia company, nhà xuất
James H. Wood, 1892 – Chƣơng Machines for Screw-Making trang 161). Nhƣng đến
giữa thế kỉ 20, chủ đề “Ren vít chính xác cho doanh nghiệp” bắt đầu hình thành máy
cán ren chính xác đầu tiên (Công ty Precision Screw Thread) và tiếp tục phát triển cho
đến ngày nay.
1.2.3.Ưu điểm ren lăn ép so với ren cắt
So với ren gia công cắt, ren lăn ép thể hiện rõ những ƣu điểm vƣợt trội về cơ
tính, kết cấu cũng nhƣ tiết kiệm vật liệu.
Hình a.Ren cắt hình b.Ren cán
Hình 1.12 Kết cấu bên trong của ren cắt và ren lăn ép.
Kết cấu của ren lăn ép cho phép tăng thêm 30% cơ tính so với ren cắt
bằng
phƣơng pháp thông thƣờng. Tăng độ cứng bề mặt ren, giới hạn bền, năng suất
của ren
Hình 1.13 Kết cấu bên ngoài của ren cắt và ren lăn ép
Với cùng một kích thƣớc ren giống nhau, cán ren thể hiện sự tiết kiệm vật
liệu nâng cao giới hạn bền mỏi, không tạo phoi sau quá trình gia công, đồng thời bề
mặt gia công đạt độ bóng tốt.
.
DUT.LRCC

Hình 1.14 Vít me đai ốc bi gia công bằng phƣơng pháp cán
Với ren cán, sản phẩm tạo ra tiết kiệm vật liệu hơn với phƣơng pháp thông
thƣờng, giá thành giảm nhƣng chất lƣợng vƣợt trội.
1.2.4.Phân loại máy cán ren
Các máy cán ( lăn ép ren) có nhiều loại khác nhau, chia làm 2 loại chính với sự
khác nhau về kết cấu của dụng cụ cán (lăn ép).
1.2.4.1. Máy cán ren bằng
Hình 1.15 Máy cán ren bằng bàn phẳng
Dùng trên máy cán ren thƣờng và máy cán ren tự động. Bàn cán ren làm việc
theo bộ, có hai chiếc: Một bàn không chuyển động, một bàn thực hiện chuyển động
tịnh tiến qua lại. Hƣớng của góc nâng ren trên bàn cán ngƣợc lại với hƣớng ren đƣợc
cán.
Kích thƣớc của bàn cán ren hệ mét có đƣờng kính từ 16 ÷ 27mm. Kích thƣớc
của các bàn cán để cán ren có đƣờng kính nhỏ hơn 1,6mm và lớn hơn 27mm phụ thuộc
vào loại máy và đƣợc xác định cho từng trƣờng hợp cụ thể.
Bàn cán ren phẳng khi cán các ren trên các sản phẩm có ≤ 600 Mpa thƣờng
đƣợc chế tạo bằng thép X12M; X12Φ1.
Khi cán ren trên các sản phẩm có ≤ 850 Mpa thì bàn cán đƣợc chế tạo bằng
thép 6X6B3MΦC có độ cứng HRC 57 ÷ 60.
Bàn cán ren phảng có thể tạo ren đạt chính xác cấp 6.
DUT.LRCC

Bộ phận cơ bản, quyết định quá trình tạo hình ren khi cán là phần tạo hình.
Hình 1.16 Bàn cán ren phẳng
1.2.4.2. Máy Cán bằng con lăn
Hình 1.17 Máy cán ren 2 con lăn
Cán ren đƣợc tiến hành trên máy bằng một bộ quả cán gồm 2 hoặc 3 quả cán.
Đƣờng tâm của quá cán có thể song song hoặc không song song (cán bằng con lăn hớt
vòng) với đƣờng tâm phôi, phôi quay tự do.
Thƣờng ngƣời ta chế tạo quả cán ren theo 2 cấp chính xác : độ chính xác cao và
độ chính xác bình thƣờng.
Hình 1.18 Cán ren bằng con lăn
Quả cán cấp chính xác 1 bảo đảm tạo ra ren có vung dung sai không thấp hơn
4h, quả cán cấp chính xác 2 tạo ra ren có vùng dung sai không thấp hơn 6h.
DUT.LRCC

1.2.4.3. Cán ren bằng đầu cán ren
Đƣợc thực hiện trên các máy tiện ren vít thông thƣơng, máy khoan, máy tiện tự
động.
Hình 1.19 Cán ren bằng đầu cán ren
Đƣợc dùng phổ biến nhất là các loại đầu cán ren hƣớng trục tự mở đến cán các
ren ngoài có góc ren nhọn, sắc và cán các ren ngoài hình thang.
Các đầu mối cán ren có kết cấu khác nhau để cán các loại ren một hay nhiều
đầu mối, phải hoặc trái trên phôi đặc hoặc rỗng. Các quả cán đều có phần cấu tạo hình
ren và phần sửa đúng. Bộ quả cán có bƣớc ren giống nhƣ bƣớc ren cần cán của bất kỳ
đƣớng kính ren nào trong một phạm vi đƣờng kính nhất định. Các quả cán trong một
bộ đƣợc phân biệt bằng số thứ tự, xác định bằng lƣợng dịch chuyển của ren tới mặt
đầu của quả cán, lƣợng dịch chuyển này thay đổi liên tiếp trên mỗi quả cán để đám bảo
gia công liên tục đƣờng xoán vít trên chi tiết gia công.
Đƣờng kính phôi để cán lấy gần đúng bằng đƣờng kính trung bình của ren gia
công. Trong trƣờng hợp dùng máy có công suất lớn hoặc máy có chu kỳ làm việc tự
động thì tốc độ cán có thể tới 70 ÷ 80 m/ph đối với ren hệ mét bƣớc nhỏ và tới 25
m/ph đối với ren hệ mét bƣớc lớn và ren thang. Độ bền của quả cán giảm đi 2 ÷ 3 lần
nếu khi cán trên các đầu của phôi có sãn các đƣờng xoắn.
DUT.LRCC

CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Cơ sở lý thuyết về biến dạng của kim loại
2.1.1. Biến dạng của kim loại
2.1.1.1.Khái niệm biến dạng của kim loại
Gồm có biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá hủy.
Hình 2.1 Biến dạng trong kim loại.
a. Biến dạng đàn hồi:
Là biến dạng bị mất đi sau khi bỏ tải trọng. Nếu giá trị của tải trọng nhỏ hơn
điểm p trên đồ thị thì biến dạng sẽ mất đi ngay sau khi bỏ tải trọng.
Biến dạng đàn hồi đƣợc biểu diễn bằng đồ thị nằm trong vùng là đoạn bậc nhất
thể hiện mối liên hệ giữa biến dang và tải trọng.
b. Biến dạng dẻo
Là biến dạng vẫn còn lại ngay sau khi bỏ tải trọng. Nó xảy ra khi tải trọng đặt
vào đủ lớn ( P ˃ Pb ). Biến dạng dẻo là biến dạng xảy ra khi tải trọng vƣợt quá tải
trọng đàn hồi, khi đó quan hệ giữa biến dạng và tải trọng không còn là bậc nhất.(vùng
II của đồ thị). Nguyên nhân của biến dạng dẻo là sự trƣợt mạng tinh thể.
c. Giai đoạn phá hủy:
Giai đoạn phá hủy là khi tải trọng đạt đến mốc cực đại (Pmax), vết nứt xuất
hiện và mẫu bị phá hủy.(vùng III của đồ thị).
DUT.LRCC

2.1.1.2. Những nhân tố ảnh hƣởng đến biến dạng dẻo
- Tải trọng tác dụng.
- Cơ tính của vật liệu.
Nhìn chung hai yếu tố trên ảng hƣởng rất lớn đến quá trình biến dạng dẻo của
kim loại. Khi có biến dạng dẻo xảy ra tức là có sự trƣợt và song tinh.
Trƣợt là sự chuyển dời tƣơng đối với nhau giữa các phần tinh thể theo những
mặt và phƣơng nhất định gọi là phƣơng mặt trƣợt. Các mặt và phƣơng mặt trƣợt cơ
bản.
a) b)
c)
Hình 2.2 Mặt trƣợt và phƣơng trƣợt cơ bản.
a) Lục phƣơng diện tâm
b) Lục giác xếp chặt
c) Lập phƣơng thể tâm
Mạng tinh thể của kim loại bao gồm vô số mặt và phƣơng tinh thể nhƣng không
phải mặt và phƣơng nào cũng có thể là mặt và phƣơng trƣợt. Mặt và phƣơng xảy ra
trƣợt phải có liên kết nguyên tử bền hơn cả để khi chuyển dời mối liên kết giữa các
nguyên tử thì nó không bị phá hủy. Đồng thời mối liên kết giữa các mặt trƣợt với nhau
phải yếu hơn.
2.1.1.3.Ảnh hưởng của gia công đến tổ chức và tính chất của kim loại
Khi gia công dƣới tác dụng của ngoại lực, kim loại sẽ biến dạng theo ba giai
đoạn nối tiếp nhau: Biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo, và biến dạng phá hủy. Khi gia
công kim loại bằng phƣơng pháp cán sẽ làm thay đổi hình dạng bề mặt kim loại liên
tục. Do quá trình trƣợt tạo nên các đƣờng trƣợt và giải trƣợt, mạng tinh thể ở vùng
xung quanh mặt trƣợt bị xô lệch. Do vậy sau khi bị biến dạng, ngoài biên giới hạt ra,
một phần khá lớn mạng tinh thể của kim loại không sắp xếp trật tự. Tác dụng ngoại lực
DUT.LRCC

càng lớn và thời gian càng lâu thì mức độ xô lệch mạng tinh thể càng cao. Quá trình
biến đổi nhƣ vậy sẽ làm thay đổi các thớ của kim loại tạo cho cơ tính bề mặt tốt hơn.
Tăng độ bền cho vật liệu.
2.1.2.Biến dạng dẻo của kim loại khi cán
2.1.2.1.Biến dạng dẻo trong đơn tinh thể
Biến dạng còn lại khi bỏ tải trọng gọi là biên dạng dẻo.Biến dạng dẻo có thực
hiện bằng trƣợt,đổi tính hoặc chuyển maxtenxit và khuyến tán . Cơ chế của quá trình
trƣợt :
Khi trƣợt tất cả các nguyên tử ở trên mặt trƣợt đều dịch chuyển đi đồng thờ i,
nghĩa là ở mỗi thời điểm các nguyên tử đều dịch chuyển đi những đoạn bằng nhau.
Cách trƣợt nhƣ vậy gọi là trƣợt cứng. Theo cách trƣợt này ứng suất tiếp tác dụng phải
rất lớn để khắc phục đƣợc cùng một lúc tất cả các mối liên kết giữa các nguyên tử ở
hai bên mặt trƣợt.Nhƣng trong thực tế ứng suất gây ra trƣợt của kim loại lại rất thấp.
Do đó cơ chế trƣợt cứng ở trên không giải thích đƣợc tính dễ trƣợt của kim loại.
Hình 2.3 Sự trƣợt trong kim loại
Nếu nhƣ trong mạng tinh thể luôn luôn có lệch thì chúng luôn luôn là nơi xuất
phát của các quá trình trƣợt, sự trƣợt tác động đến các nguyên tử ở trên mặt trƣợt một
cách nối tiếp nhƣ chạy tiếp sức. Cho nên ở mỗi thời điểm chỉ có một số lƣợng hạn chế
các nguyên tử tham gia quá trinh trƣợt. Do đó ứng suất gây ra trƣợt chỉ cần thấp.
Hình trên trình bày quá trình trƣợt trong mạng tinh thể có lệch thẳng
(lệch biên). Sự có mặt của bán mặt AB ở trong mạng tinh thể gây ra ở vùng
xung quanh nó sự xô lệch đàn hồi đối xứng. Do đó ứng suất (nén hay kéo) ở hai bên nó
cũng mang tính chất đối xứng nên chúng sẽ cân bằng lẫn nhau.
Theo sự trình bày cơ chế trƣợt có lệch nhƣ vậy thì ở mỗi thời điểm chỉ có một
số lƣợng hạn chế các nguyên tử ở xung quanh bán mặt AB tham gia trƣợt và có thể
hình dung sự chuyển dịch của bán mặt lần lƣợt qua từng vị trí nhƣ là cuộc chạy tiếp
sức.
DUT.LRCC

2.1.2.2. Biến dạng dẻo trong đa tinh thể
Đa tinh thể là tập hợp của nhiều hạt có phƣơng mạng định hƣớng một
cách ngẩu nhiên. Vùng ranh giới giữa các hạt có cấu tạo, tính chất khác vùng trung
tâm. Đây là những yếu tố cần phải tính đến khi nghiên cứu biến dạng của đa tinh thể.
Trong thực tế quá trình biến dạng dẻo thƣờng xảy ra trong đa tinh thể kim loại. Quá
trình biến dạng dẻo của đa tinh thể chịu ảnh hƣởng rõ rệt bởi cấu trúc của đa tinh thể.
Đó là tập hợp của các hạt có phƣơng mạng định hƣớng một cách ngẩu
nhiên và vùng biên giới hạt có sắp xếp không trật tự khác với bản thân hạt. Chính vì
vậy quá trình biến dạng dẻo đa tinh thể có các đặt điểm sau :
- Khi tác dụng tải trọng lên đa tinh thể, các hạt sẽ bị biến dạng khác nhau.
Hạt nào có phƣơng mạng định hƣớng thuận lợi cho trƣợt sẽ bị biến dạng dẻo trƣớc với
ứng suất tƣơng đối bé. Ngƣợc lại hạt nào có phƣơng mạng định hƣớng không
lợi cho trƣợt thì sẽ bị biến dạng dẻo sau với ứng suất lớn hơn.
- Sự biến dạng dẻo của mỗi hạt luôn có ảnh hƣởng đến hạt bên
cạnh và bị chúng cản trở. Do vậy các hạt trong đa tinh thể có thể bị trƣợt ngay theo
nhiều hệ trƣợt khác nhau. Và xảy ra đồng thời sự quay của các mặt và phƣơng trƣợt.
- Vùng biên giới hạt có sắp xếp không trật tự, do đó sự trƣợt rất khó phát
triển ở đây. Vì không hình thành đƣợc các mặt và phƣơng trƣợt.
Ảnh hƣởng của biến dạng dẻo đến tính chất :
- Sau biến dạng dẻo trong kim loại có tồn tại ứng suất dƣ. Chia làm hai
loại lớn : ứng suất dƣ tế vi và ứng suất dƣ thô.
- Ứng suất dƣ tế vi là loại ứng suất tồn tại ở trong kim loại sau khi bỏ tải
trọng biến dạng và đƣợc cân bẳng trong phạm vi từng phần nhỏ của hạt hay trong từng
hạt.
Ứng suất dƣ thô tồn tại ở trong cả thể tích kim loại sinh ra do biến dạng không
đồng đều trên tòan tiết diện mẫu.
- Biến dạng dẻo làm biến đổi cơ tính của kim loại. Kết quả có giá trị thực
tiễn của biến dạng dẻo là sự biến đổi mạnh cơ tính của kim loại theo chiều hƣớng tăng
bền hay còn đƣợc gọi là hóa bền, làm tăng giới hạn bền, giới hạn chảy, giới hạn đàn
hồi, độ cứng.
- Biến dạng dẻo làm biến đổi lý hóa tính của kim loại. Biến dạng dẻo làm
tăng xô lệch mạng, làm nhỏ hạt, các yếu tố này làm giảm tính dẫn điện.
2.1.3. Những định luật cơ bản khi gia công kim loại bằng áp lực:
2.1.3.1.Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại khi biến dạng dẻo
DUT.LRCC

Biến dạng dẻo kim loại, đồng thời với biến dạng dẻo có xảy ra biến dạng đàn
hồi. Trong quá trình biến dạng đàn hồi quan hệ giữa lực và biến dạng tuân theo định
luật Huck, do đó kích thƣớc của chi tiết sau gia công có sai khác với kích thƣớc cùa
chi tiết đang gia công.
2.1.3.2.Định luật ứng suất dư
- Trong bất cứ một kim loại biến dạng nào cũng đƣợc sinh ra một ứng
suất dƣ cân bằng nhau.
- Ứng suất dƣ này tồn tại bên trong vật thể đau khi biến dạng làm giảm
tính dẻo, độ bền và độ dai va chạm làm cho vật thể biến dạng hoặc phá hủy. Khi phân
tích ứng suất chính cần tính đến ứng suất dƣ và khắc phục hậu qủa do nó sinh ra.
2.1.3.3.Định luật thể tích không đổi:
- Thê tích của vật thể trƣơc và sau khi cán không biến dạng.
- Định luật này có ý nghĩa thực tiễn nó cho biết chiều dài sau khi biến
dạng dƣới tác dụng của ngoại lực.
2.1.3.4.Định luật trở lực bé nhất
- Trong quá trình biến dạng các chất điểm của vật thể sẽ di chuyển theo
phƣơng nào có trở lực bé nhất.
- Đƣờng đi của chất điểm xác định theo nguyên tắc : hƣớng di chuyển của
một điểm bất kỳ nào trên mặt phẳng thẳng góc vơi phƣơng của lực tác dụng sẽ theo
hƣớng thẳng góc với chu vi mặt phẳng ấy.
2.1.3.5.Định luật đồng dạng
- Trong điều kiện biến dạng đồng dạng,hai vật thể có hình dạng hình học
đồng dạng nhau.
DUT.LRCC

PHẦN II: THIẾT KẾ MÁY
CHƢƠNG 3: LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN CÁN REN
3.1. Sơ đồ khối quá trình gia công:
Hình 3. 1 Sơ đồ khối quá trình gia công.
Sản phẩm có thể cán một hoặc nhiều lần để đạt sản phẩm theo yêu cầu kỹ thuật.
Số lần cán tùy thuộc vào bƣớc ren, loại ren và vật liệu của chi tiết cán. Độ cứng tối đa
của phôi cán phụ thuộc vào vật liệu làm con lăn cán ren.
3.2. Các phƣơng án cán ren:
3.2.1. Phương án 1: Cán ren bằng bàn ren
Hình 3.2 Nguyên lý cán ren bằng bàn cán
Nguyên lý làm việc này là tạo ren trên chi tiết trụ nhờ chuyển động tịnh tiến và
áp lực của bàn ren tác dụng vào ren chi tiết cần tạo ren.
DUT.LRCC

Ƣu điểm: Khả năng tự động cao, sản phẩm đƣợc hình thành trong thời gian
ngắn.
Nhƣợc điểm: Đối tƣợng sản phẩm không nhiều, thƣờng cho các chi tiết ren
ngắn, máy khá cồng kềnh làm việc ồn. Khả năng hỏng hóc, kẹt gây sự cố cao hơn các
phƣơng pháp khác.
3.2.2. Phương án 2: Cán ren bằng đầu cán.
Nguyên lý làm việc của phƣơng pháp này là đầu cán ren đƣợc quay quanh trục,
có khoảng cách với cách mảnh dải quạt cố định không đổi. Chi tiết đƣợc lăn và hình
thành ren giữa đầu cán và dải quạt nhờ chuyển động quay của đầu cán. Trục quay có
thể là máy tiện ren vít thông thƣờng, máy khoan, máy tiện tự động.
Hình 3.3 Nguyên lý cán ren bằng đầu cán
Ƣu điểm: Dễ dàng lắp với các máy công cụ thông thƣờng. Chi tiết tạo ren đƣợc
hình thành nhanh chóng.
Nhƣợc điểm: Phạm vi chi tiết hạn chế ( ren kẹp chặt đƣờng kính tối đa 10mm.
Dễ hỏng hóc, kẹt gây nguy hiểm cho ngƣời sủ dụng.
3.2.3. Phương án 3: Cán ren bằng bộ 2 con lăn
Hình 3.4 Nguyên lý cán ren bằng 2 con lăn
DUT.LRCC

Nguyên lý làm việc: chi tiết tạo ren đƣợc lăn giữa 2 con lăn quay cùng chiều.
Chi tiết và con lăn có tâm thẳng hàng hoặc chéo nhau. Con lăn chuyển động theo chiều
hƣớng kính hoặc phôi chuyển động hƣớng trục tạo hình vào bề mặt chi tiết tạo ra biến
dạng hình thành ren cho chi tiết cần tạo ren.
Ƣu điểm: Có thể cán ren đƣờng kính lớn ( tùy thuộc máy và vật liệu làm con
lăn cán). Ren có chiều dài bất kì. Khả năng làm việc ổn định, an toàn.
Nhƣợc điểm: Thƣờng là các máy bán tự động. Giá thành khá cao để chế tạo con
lăn. Dễ hình thành sai số hình học trên chi tiết.
3.2.4. Phương án 4 : Cán ren bằng bộ 3 con lăn
Hình 3.5 Nguyên lý cán ren bằng bộ 3 con lăn
Nguyên lý: Bộ quả cán gồm 3 con lăn quay cùng chiều với nhau bố trí nhƣ sơ
đồ. Khi làm việc, phôi đƣơc giữa 3 con lăn, các con lăn quay và cùng tịnh tiến về tâm
máy tạo áp lực gây biến dạng bề mặt chi tiết hình thành ren.
Ƣu điểm: máy đạt độ chính xác cao. Áp lực đƣợc phân bố đồng đều trên chi tiết
ít gây sai số hình học.
Nhƣợc điểm: máy phức tạp, yêu cầu về chuyển động cao. Giá thành cao.
3.3. Lựa chọn phƣơng pháp cán.
Dựa vào yêu cầu của nhiệm vụ thiết kế, chọn phƣơng pháp cán bằng bộ cán 2
con lăn.
DUT.LRCC

CHƢƠNG 4: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ ĐỘNG
4.1. Sơ đồ động của máy:
a. Các phương án truyền động:
- Phương án 1:
1
2
3
4
6
7
8
5
Hình 4.1 phƣơng án 1.
1/ Động cơ điện
2/ Bộ truyền đai thang
3/ Hộp giảm tốc
4/ Bộ truyền bánh răng phân lực
5/ Bộ truyền vít me
6/ Con lăn
7/ Tấm đỡ phôi
DUT.LRCC

- Phương án 2:
2
1
10
9
8
7
4
3
Hình 4. 2 phƣơng án 2.
4/ Ly hợp
5/ Cơ cấu cam-con đội
6/ Lò xo
7/ Bộ truyền trục vít bánh vít
8/ Bộ bánh răng phân lực
DUT.LRCC

- Phương án 3:
1
2
3
6
5
4
7
8
Hình 4. 3 phƣơng án 3.
5/ Con lăn cán
6/ Piston-xylanh thủy lực
DUT.LRCC

- Phương án 4:
2
1
3 4 5
6
7
Hình 4.4 phƣơng án 4
3/ Hộp giảm tốc bánh răng trụ
5/ Piston-xylanh thủy lực
a. Sơ đồ động phương án thiết kế máy:
Dựa vào ƣu, nhƣợc điểm và điều kiện kinh tế chọn phƣơng án 1 để tiến hành
thiết kế máy.
DUT.LRCC

1
2
3
4
6
7
8
5
Hình 4.5 phƣơng án 5
5/ Bộ truyền vít me
6/ Con lăn
4.2. Xác định kích thƣớc, kết cấu con lăn cán:
a/ Kích thước cơ bản của bu lông:
Hình 4.6 kích thƣớc cơ bản bulong.
DUT.LRCC

Kích thƣớc của ren:
H = 0,86603.p = 0,866 mm
Cung 0,144
6
H
r mm
  .
h = 0,54125.p = 0,54 mm
2
1
6.
0,65
8
2. 1,08
0,47
ph
H
d d d
d d h d
d d
   
   
 
Chọn các sản phẩm bulong cán là M6x1 nên ta có các kích thƣớc bu lông
cán nhƣ sau:
*Loại bu lông M8x1:
Đƣờng kính trung bình :
2
6.
0,65 8 0,65 7,35( )
8
H
d d d mm
      
Đƣờng kính chân ren : 1 2. 1,08 8 1,08 6,92( )
d d h d mm
      
Đƣờng kính phôi : 0,47 8 0,47 7,53( )
ph
d d mm
    
b/ Kích thước lô cán:
(1) Sản phẩm bu lông M6x1:
- Đƣờng kính trung bình lô cán: 2
. 20.7,35 147( )
tb
D i d mm
  
lấy tb
D  150 (mm)
+ Trong đó i :Số đầu mối ren lô cán, lấy i=20.
2
d :Đƣờng kính trung bình bu lông.
- Đƣờng kính ngoài lô cán:
2. 2.0,866
150 150,57( )
3 3
ng tb
H
D D mm
    
- Đƣờng kính chân ren:
6. 6.0,866
150 149,35( )
8 8
cr tb
H
D D mm
    
- Chiều dài lô cán: 0 (2 5)( ) 54( )
B l mm mm
   
- Đƣờng kính lỗ: d = 54(mm).
4.3. Tính toán lực cán :
Lực cán đƣợc tính nhƣ sau:
+ Lực hƣớng kính: R
P
DUT.LRCC

3
1
1
1
.
3,5. . .( ).
.( ) cos
2
ch ng ph
R
ng
D d d
P d a K
E D d



 

(N)
+ Lực tiếp tuyến : 0,08.
T R
P P
 (N)
Trong đó ch
 : giới hạn chảy của kim loại (Mpa)
1
d : đƣờng kính trong của ren đƣợc cán (mm)
a : chiều rộng rãnh ren (mm)
ph
d : đƣờng kính phôi (mm)
 : góc profin của ren (0
)
E : modun đàn hồi ( 2
/
N mm )
K : số đỉnh ren cán.
Xét khi lực cán lớn nhất, đối với trƣờng hợp cán bu lông M6x1:
+ ch
 = 290 2
/
N mm = 290Mpa (thép CT51)
(theo TCVN 1765-1975)
+ 1
d = 6,92 (mm)
+
0 0,866
2. . 1 2. 30 . 0,75( )
2 4 4
H
a p tg tg mm

    
+ 150( )
ng
D mm

+ 7,53( )
ph
d mm

+
0
60
 
+
25
25
1
l
K
p
  
Trong đó l : chiều dài ren đƣợc cán (mm)
P : bƣớc ren (mm)
+
5
2,1.10 ( )
E Mpa

3
5 0
290 .150 7,53 6,82
3,5. .6,82.(0,75 ).25 111225( )
2,1.10 .(150 6,82) cos30
R
P N

   

0,08. 0,08.111225 8898( )
T R
P P N
   
4.4. Xác định tốc độ quay trục cán, lƣợng chạy dao hƣớng kính :
a/ Tốc độ cán :
+ Vận tốc cán:
DUT.LRCC

Vì vật liệu làm bu lông là thép CT31 CT51 có giới hạn bền kéo từ
310 510( 2
/
N mm ) do đó V từ 40 60 (m/ph).
Để đảm bảo đầu ra (lô cán ) quay cùng một tốc độ quay khi cán bu lông thì ta
chọn V sao cho tốc độ quay trục cán n là không đổi.
+ Chọn vận tốc cán khi cán bu lông M6x1 : 40( / )
V m ph

 Số vòng quay trục cán
1000 1000.40
80(vog/ )
. 3,14.150
ng
V
n ph
D

  
Vận tốc cán khi cán bu lông M6x1 :
. . 80.3,14.150
40( / )
1000 1000
ng
n D
V m ph

  
b/ Lƣợng chạy dao hƣớng kính : s = 0,15 (mm/vòng).
4.5. Xác định công suất dẫn động máy, chọn động cơ điện:
Tính cho trƣờng hợp lực cán lớn nhất khi cán bu lông M8x1.
1/ Xác định công suất dẫn động máy:
a/ Momen cán hữu ích :
.D 8898.150
667350( . )
2 2
T ng
c
P
M N mm
  
Trong đó: T
P lực tiếp tuyến (N)
ng
D đƣờng kính ngoài lô cán (mm)
b/ Momem ma sát trên cổ trục cán :
1 1 1
2.( . . . . )
ms A A B B
M R r f R r f
 
Trong đó : ,
A B
R R phản lực tại gối đỡ A,B (N)
,
A B
r r bán kính cổ trục cán tại A,B
1
f hệ số ma sát ở ổ đỡ trục cán.
* Sơ đồ phân bố lực :
RA RB
PB
L1 L2
Hình 4.7 sơ đồ phân bố lực
DUT.LRCC

Tính sơ bộ 1 2
,
l l : theo sách TKCTM Nguyễn Trọng Hiệp / 118
+ 1
l : Khoảng cách giữa gối đỡ trục và điểm đặt lực cán.
' "
1
2 2
ot
B
B
l l l
   
Trong đó : B Bề rộng của lô cán, B = 54(mm)
'
l Khoảng cách từ nắp ổ đến cạnh của lô cán, '
l =20(mm)
"
l Chiều cao nắp ổ và đầu bu lông, "
l =20(mm)
ot
B bề rộng ổ trƣợt, lấy sơ bộ 0,6
B
d

Theo sách TK hệ dẫn động cơ khí tập 1
với d = 30(mm)  ot
B = 18(mm)
1
54 18
20 20 76( )
2 2
l mm
     
+ 2
l : lấy sơ bộ 100 (mm).
Theo sơ đồ phản lực, ta có :
1
2 1
2
. 111225.76
84531( )
. .
100
84531 111225 195756( )
R
B
B R
A B R
A
P l
R N
R l P l
l
R R P
R N

  

 

 
 
    

+
35
15( )
2
A B
r r mm
  
1
f : hệ số ma sát, 1
f = 0,003 (TK hệ số dẫn động cơ khí)
1 2.(195756.0,003.15 84531.0,003.15) 25225( . )
ms
M N mm
   
c/ Momem không tải :
0 1
(0,08 0,12).( )
c ms
M M M
  
Ta lấy : 0 1
0,1.( ) 0,1.(667350 25225) 69257( . )
c ms
M M M N mm
    
d/ Mo men ma sát sinh ra do lực ma sát giữa phôi và con lăn cán :
Lấy 2 0,03. 0,03.667350 20020( . )
ms c
M M N mm
  
d/ Công suất trên trục cán 1 2
N N N
 
*Công suất khi cán: (tính ở cụm cán)
1 1 0 2 6
( ).
10
t
c ms ms
N M M M M

    (Trong đó t
 là vận tốc góc trục cán)
. 3,14.80
8,37( / )
30 30
t
n
rad s

   
DUT.LRCC

1 6
8,37
(667350 25225 69257 20020). 2,5( )
10
N kW
    
*Công suất chạy dao quy về trục cán:
2
2
.
1000.
R ms
s
P P
N w



Trong đó : ms
P là lực cản ma sát ụ động
lấy 0,05. 0,05.111225 5561( )
ms R
P P N
  
2
 hiệu suất truyền động từ ụ động đến trục cán
2 . 0,75.0,99 0,7425
bv br
  
  
s
w tốc độ dịch chuyển ụ động
. 0,15.80
0,0025( / )
60.1000 60.1000
d
s
S n
w m s
  
2
111225 5561
.0,0025 0,39( )
1000.0,7425
N kW

  
Vậy công suất trên trục cán :
1 2 2,5 0,39 2,89( )
N N N kW
    
2/ Chọn động cơ điện :
đc
N
N

 (Trong đó  là hiệu suất truyền động)
4 7 2 4 7. 2
. . . 0,96.0,98 .0,995 .0,99 0,84
đai br ol ot
    
  
2,89
3,4( )
0,84
đc
N
N kW

   
Chọn loại động cơ điện DK52-6 có thông số công suất N = 4(kW),
đc
 = 950 vòng/ phút (theo bảng P1.1 TKCTM Nguyễn Trọng Hiệp)
DUT.LRCC

Chƣơng 5: THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG
5.1. Phân phối t số truyền:
*T số truyền động chung của máy:
950
11,875
80
đc
conlan
n
i
n
   ; Với đc
n = 950(vòng/phút)
80
conlan
n  (vòng/phút)
Ta có : .
h pl
i i i
 ; Lấy 2
pl
i 
. 6
h n c
pl
i
i i i
i
  
*Đối với hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp khai triển để các bánh răng của cấp
nhanh và cấp chậm đều đƣợc ngâm trong dầu gần nhƣ nhau. Nên phân phối n c
i i
 và
chọn (1,2 1,3).
n c
i i
 
*Theo bảng 3.1 sách TK hệ dẫn động cơ khí để cho hộp giảm tốc đảm bảo
khối lƣợng nhỏ ,các bánh răng lớn ngâm dầu ít nhất thì: 2,73; 2,2
n c
i i
 
Từ đó ta phân phối đƣợc t số nhƣ sau: 1,67; 2,37; 2,2
đai brn brc
i i i
  
5.2. Thiết kế hộp giảm tốc :
A/ Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh (bộ truyền bánh răng nghiêng)
Thông số ban đầu:
+ T số truyền: 2,73; 2,2
n c
i i
 
+ Số vòng quay vào: 950( / )
v
n v ph

+ Số vòng quay ra: 80( / )
r
n v ph

+ Công suất vào: 4( )
v
N kW

1/ Chọn vật liệu chế tạo bánh răng:
+ Bánh nhỏ : thép C45 thƣờng hóa
2
2
600( / )
300( / )
b
ch
N mm
N mm


 





;HB = 190, phôi
r n (giả thuyết đƣờng kính phôi dƣới 100mm, theo bảng (3-8)/40 TKCTM ).
+ Bánh lớn: thép C35 thƣờng hóa:
2
2
480 /
240 /
b
ch
N mm
N mm


 





;HB = 160 , phôi r n
giả thuyết đƣờng kính phôi từ 300 500(mm).
2/ Định ứng suất cho phép:
DUT.LRCC

+ Số chu kỳ làm việc của bánh lớn :
6
2 5.300.2.6.60.212,8 230.10
N  
Gỉa sử lấy thời gian làm việc 5 năm, năm làm việc 300 ngày, 1 ngày làm việc 2
ca, mỗi ca 6 giờ. 2 2
.
N T n
 ;
Trong đó T : Thời gian làm việc.
2
n : Số vòng quay của bánh lớn.
+ Số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ:
6 6
1 2
. 2,73.230.10 627,9.10
N i N
  
Vì 1 2
,
N N đều lớn hơn hệ số chu kỳ cơ sở của đƣờng cong mỏi tiếp xúc và
đƣờng cong mỏi uốn ( bảng 3-9 ) TKCTM do đó khi tính ứng suất cho phép bánh nhỏ
và bánh lớn lấy ' "
1
N N
K K
 
+ Ứng suất cho phép của bánh nhỏ:
'
1 1
[ ] [ ] .
tx Notx N
k
 
 theo ct (3-1)/38
Trong đó 1
[ ]Notx
 : Ứng suất tiếp xúc cho phép ( 2
/
N mm ).
Khi bánh răng làm việc lâu dài, phụ thuộc độ cứng HB lấy theo bảng (3-9), ta có:
2
1 1 1
[ ] [ ] 2,6. 2,6.190 494( / )
tx Notx HB N mm
 
   
+ Ứng suất tiếp xúc bánh lớn:
2
2 2
[ ] 2,6. 2,6.160 416( / )
tx HB N mm
   
Để ứng suất uốn cho phép, lấy hệ số an toàn n = 1,5 (vì thép thƣờng hóa) và hệ
số tập trung ứng suất ở chân răng 1,8
k  .
+ Giới hạn mỏi của thép C45 là :
2
1 (0,4 0,45). 0,43.600 258( / )
bk N mm
 
    
+ Giới hạn mỏi của thép C35 là:
1
 =0,43.480 = 206,4(N/ 2
mm )
Vì bánh răng quay 1 chiều nên:
+ Đối với bánh nhỏ:
"
2
1
1
(1,4 1,6). . 1,5.258.1
[ ] 143( / )
. 1,5.1,8
N
u
k
N mm
n k

 

  
+ Đối với bánh lớn:
2
2
1,5.206,4.1
[ ] 115( / )
1,5.1,8
u N mm
  
3/ Chọn sơ bộ hệ số tải trọng k = 1,3 .
4/ Chọn sơ bộ bề rộng bánh răng 0,3
A
  .
DUT.LRCC

5/ Tính khoảng cách trục A :
'
(1,15 1,35)
   ; Lấy '
 =1,25.
Theo bảng (3-10)/45. Khoảng các trục A :
 
2
6
3
'
2
1,05.10 .
( 1). .
. . .
A
tx
K N
A i
i n
  
 
   
 
 
Trong đó i : T số truyền ; i = 2,73 .
K : Hệ số tải trọng ; k = 1,3 .
N : Công suất bộ truyền ; N = 5,08 kW .
 tx
 : Ứng suất tiếp xúc bánh lớn,  tx
 =416(N/ 2
mm ).
0,3
A
 
'
1,25
 
2
580,8
212,75( / )
2,73
n v ph
 
2
6
3
1,05.10 1,3.5,08
(2,73 1). . 154( )
416.2,73 0,3.1,25.212,75
A mm
 
  
 
 
6/ Tính vận tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng:
+ Vận tốc vòng của bánh răng trụ.
1 1 1
. . 2. . . 2.3,14.154.580,8
2,5( / )
60.1000 60.1000.( 1) 60.1000.(2,73 1)
d n An
v m s
i
 
   
 
Với vận tốc này ta chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng là cấp 9 (theo bảng 3-11/46).
7/ Định chính xác hệ số tải trọng k:
Vì tải trọng thay đổi nhỏ và độ rắn của các bánh răng 350
HB  do đó 1
tt
K  ,
hệ số tập trung tải trọng .
đ
K : Gỉa sử
2,5.
sin
n
m
b

 , với cấp chính xác 9 và vận tốc vòng v < 3 (m/s)
tra bảng (3-14)/48 .
Do đó hệ số tải trọng K = 1,2 . 1 = 1,2
Vì trị số K không chênh lệch nhiều nên không cần tính lại khoảng cách trục
A, có thể lấy A = 150 (mm).
8/ Xác định modun, số răng, chiều rộng bánh răng và góc nghiêng của răng:
Modun đƣợc chọn theo khoảng cách trục A và đối với bánh lăng trụ thì :
(0,01 0,02). (1,5 3)( )
n
m A mm
   
+ Ta lấy 2,5( )
n
m mm
 chọn theo bảng (3-1).
DUT.LRCC

+ Chọn sơ bộ góc nghiêng 0
10 ,cos 0,985.
 
 
+ Tổng số răng của 2 bánh :
1 2
2. .cos 2.150.0,985
119
2,5
n
A
Z Z Z
m

    
 (răng)
Số răng của bánh răng nhỏ:
1
2. .cos 2.150.0,985
32
.( 1) 2,5.(2,73 1)
n
A
Z
m i

  
 
(răng)
+ Số răng của bánh răng lớn 2
Z :
2 1
. 2,73.32 87
Z i Z
   (răng)
+ Tính chính xác góc nghiêng  :
0 '
1 2
( ). (87 32).2,5
cos 0,991 7 24
2. 2.150
n
Z Z m
A
 
 
    
+ Chiều rộng bánh răng : . 0,3.150 45( )
A
b A mm

  
Lấy bề rộng bánh răng nhỏ : 1 52( )
B mm

Lấy bề rộng bánh răng lớn : 2 48( )
B mm

Bề rộng b thỏa mãn 0
2,5. 2,5.2,5
45( )
sin sin(7 24')
n
m
b mm

  
9/ Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng:
+ Tính số răng tƣơng đƣơng của bánh nhỏ :
1
1 2 0 2
32
33
cos (cos7 24')
tđ
Z
Z

   (răng)
+ Tính số răng tƣơng đƣơng của bánh lớn :
2
2 2 0 2
87
88
cos (cos7 24')
tđ
Z
Z

   (răng)
Tra bảng (3-18)
+ Hệ số dạng răng của bánh nhỏ : 1 0,455
y 
+ Hệ số dạng răng của bánh lớn : 2 0,515
y 
+ Lấy hệ số " 1,5
  , hệ số phản ánh sự tăng khả năng tải khí tính theo sức
bền uốn của bánh răng nghiêng. (Lấy " 1,4 1,6
   )
+ Kiểm nghiệm ứng suất uốn tại chân răng bánh nhỏ:
6 6
2
1 2 2
1 1 1 1
19,1.10 . . 19,1.10 .1,2.5,08
28,2( / )
. . . . . " 0,455.2,5 .32.580,8.52.1,5
u
n
K N
N mm
y m Z n B


   ;
Tra bảng (3-34).
2
1 1
[ ] 143( / )
u u N mm
 
 
DUT.LRCC

+ Kiểm nghiệm ứng suất uốn tại chân răng bánh lớn :
2
1
2 1
2
0,455
. 28,2. 25( / )
0,515
u u
y
N mm
y
 
  
2
2 2
25 [ ] 115( / )
u u N mm
 
  
10/ Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền :
+ Modun pháp : 2,5( )
n
m mm

+ Số răng : 1 2
32; 87
Z Z
 
+ Góc ăn khớp : 0
20
n
 
+ Góc nghiêng : 0
7 24'
 
+ Đƣờng kính vòng chia (lăn):
1
1
. 2,5.32
80,73( )
cos 0,991
n
m Z
d mm

  
2
2
. 2,5.87
219,48( )
cos 0,991
n
m Z
d mm

  
+ Khoảng cách trục A = 150 (mm).
+ Chiều rộng bánh răng : 1 2
52( ), 48( ).
B mm B mm
 
+ Đƣờng kính vòng đỉnh răng:
1 1
2 2
2. 85,73( )
2. 224,48( )
e n
e n
D d m mm
D d m mm
  
  
+ Đƣờng kính vòng chân răng :
1 1 2. 2. 74,48( )
i n
D d m c mm
    ; (Với c là độ hở hƣớng tâm 0,25. n
c m
 )
2 2 2,5. 213,23( )
i n
D d m mm
  
11/ Lực tác dụng lên trục:
Lực vòng :
1
0
0
2. 2.83529
2069( )
80,73
. 2069. (7 24') 269( )
. 2069. 20
760( )
cos 0,991
x
a
n
R
M
p N
d
P P tg tg N
P tg tg
P N




  



  


   


x
M : Modun xoắn;
6 6
9,55.10 . 9,55.10 .5,08
83529( . )
580,8
x
N
M N mm
n
  
B/ Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm :
+ Thông số ban đầu :
T số truyền : i = 2,2
Số vòng quay bánh chủ động : 1 212,75( / )
n v ph

DUT.LRCC

Số vòng quay bánh bị động : 2 97( / )
n v ph

Công suất : 2
5,29.0,97.0,98.0,995 4,93( )
N kW
 
1/ Chọn vật liệu chế tạo bánh răng :
+ Bánh nhỏ :
thép C45 thƣờng hóa có 2 2
580( / ), 290( / ), 190
b ch
N mm N mm HB
 
  
(Phôi r n, đƣờng kính nhỏ hơn 300(mm), tra bảng (3-8)).
+ Bánh lớn :
thép C35 thƣờng hóa có 2 2
480( / ), 240( / ), 160
b ch
N mm N mm HB
 
  
(Phôi r n, đƣờng kính (300 500)
 (mm) )
2/ Xác định ứng suất cho phép :
+ Số chu kỳ làm việc của bánh lớn : 6
2 5.300.2.6.60.97 104,76.10
N  
+ Số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ : 6 6
1 2
. 2,2.104,76.10 230.10
N i N
  
Vì 1 2
,
N N đều lớn hơn chu kỳ cơ sở 7
10 của đƣờng cong mỏi uốn nên đối với
bánh lớn , bánh nhỏ đều lấy ' "
1
N N
K K
  .
+ Ứng suất tiếp xúc của bánh nhỏ : 2
1
[ ] 2,6. 2,6.190 494( / )
tx HB N mm
   
+ Ứng suất tiếp xúc của bánh lớn : 2
2
[ ] 2,6. 2,6.160 416( / )
tx HB N mm
   
Để xác định ứng suất uốn cho phép lấy hệ số an toàn n = 15 , hệ số tập trung
ứng suất ở chân răng 1,8
K  (vì phôi r n, thép thƣờng hóa).
+ Giới hạn mỏi thép C45 là : 2
1 0,43.580 249,4( / )
N mm
  
+ Giới hạn mỏi thép C35 là : 2
1 0,43.480 206,4( / )
N mm
  
+Ứng suất uốn cho phép của bánh nhỏ:
 
''
2
1
1
(1,4 1,6). . 1,5.249,4.1
138,5 /
. 1,5.1,8
N
u
K
N mm
n K

 

  
+Ứng suất uốn cho phép của bánh lớn:
 
''
2
1
2
(1,4 1,6). . 1,5.206,4.1
115 /
. 1,5.1,8
N
u
K
N mm
n K

 

  
3/ Chọn sơ bộ hệ số tải trọng K=1,3
4/ Chọn sơ bộ hệ số chiều rộng răng 0,2
A
  c
5/ Tính khoảng cách trục A.
 
2
6
3
2
2
1,05.10 .
( 1). .
. .
A
tx
K N
A i
i n
 
 
   
 
 
DUT.LRCC

2
6
3
1,05.10 1,3.4,93
(2,2 1). . 192
416.2,2 0,2.97
A mm
 
  
 
 
6/ Tính vận tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng:
Vận tốc vòng v đƣợc tính :
1
2 . . 2.3,14.192.212,75
1,34 /
60.1000.( 1) 60000.(2,2 1)
An
v m s
i

  
 
Với vận tốc này ta có thể chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng là cấp 9,
bảng 3-11 TKCTM.
7/ Định chính xác hệ số tải trọng K:
Vì tải trọng thay đổi ít và độ cứng của các bánh răng < 350HB nên hệ số tải
trọng tập trung Ktt = 1.
Hệ số tải trọng động 1,45
d
K  bảng 3-13 TKCTM.
. 1.1,45 1,45
tt d
K K K
   
Vì hệ số tải trọng K sai khác nhiều so với khi chọn nên ta tính lại khoảng
cách trục A.
3
1,45
192. 200
1,3
A mm
 
8/ Xác định mô dun, số răng và chiều rộng bánh răng:
+Mô đun m: (0,01 0,02) (0,01 0,02).200 2 4
m A
      mm.
Theo bảng 3-1 ta chọn mô đun m = 4mm.
+Số răng bánh nhỏ: 1
2 2.200
31
.( 1) 4.(2,2 1)
A
Z
m i
  
 
+Số răng bánh lớn: 2 1
. 2,2.31 68
Z i Z
  
+Bề rộng bánh răng: . 0,2.200 40
A
B A mm

  
Bề rộng bánh răng lớn 2
B = 40mm
Bề rộng bánh răng nhỏ 1
B = 45mm.
9/ Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng:
Tra theo bảng 3-18 TKCTM, ta có đƣợc
Hệ số dạng răng bánh nhỏ: 1 0,452
y 
Hệ số dạng răng bánh lớn: 1 0,5
y 
+Ứng suất uốn tại chân răng bánh nhỏ:
DUT.LRCC

6 6
2
1 2 2
1 1 1 1
19,1.10 . . 19,1.10 .1,45.4,93
63 /
. . . . 0,452.4 .31.213.45
u
K N
N mm
y m Z n B
   
ta có   2
1 1
138,5 /
u u
N mm
 
 
+Ứng suất uốn tại chân răng bánh lớn:
2
1
2 1
2
0,452
. 63. 57 /
0,5
u u
y
N mm
y
 
  
ta có   2
2 2
115 /
u u
N mm
 
 
10/ Các thông số của bộ truyền:
+Mô dun: m=4 mm.
+Số răng: 1 2
31, 68
Z Z
 
+Góc ăn khớp 20o
 
+Đƣờng kính vòng lăn (chia):
1 1
. 4.31 124 .
d m Z mm
  
2 2
. 4.68 272 .
d m Z mm
  
+Khoảng cách trục A= 198mm.
+Chiều rộng bánh răng 1 2
45 , 40 .
B mm B mm
 
+Đƣờng kính vòng đỉnh răng:
1 1 2 124 2.4 132
e
D d m mm
    
2 2 2 272 2.4 280
e
D d m mm
    
+Đƣờng kính vòng chân răng:
1 1 2,5 124 2,5.4 114
i
D d m mm
    
2 2 2,5 272 2,5.4 262
i
D d m mm
    
11/ Tính lực tác dụng lên trục:
Lực vòng:
6
1
2 2.9,55.10 .4,93
3569
124.212,75
x
M
P N
d
  
Lực hƣớng tâm . 3569. 20 1299
o
r
P Ptg tg N

  
C/ Tính toán thiết kế trục và then:
1/ Tính sơ bộ đường kính trục :
Đƣờng kính trục tính theo công thức: 3
. ,
N
d C mm
n

+Đối với trục I: . . 5,29.0,96.0,995 5,05
I ct d ol
N N kW
 
  
DUT.LRCC

580,8( / )
I
n v p

C=120, hệ số phụ thuộc ứng suất xoắn.
3
5,05
120. 25 .
580,8
I
d mm
 
+Đối với trục II: . . 5,05.0,98.0,995 4,93
II I br ol
N N kW
 
  
212,7( / )
II
n v p

C = 120.
3
4,93
120. 34 .
212,7
II
d mm
 
+Đối với trục III: . . 4,93.0,98.0,995 4,81
III II br ol
N N kW
 
  
97( / )
III
n v p

C = 120.
3
4,81
120. 44 .
97
III
d mm
 
Để chuẩn bị cho bƣớc tính gần đúng trục tiếp theo trong 3 trị số đƣờng kính trên
ta chọn 35
II
d mm
 ở ngõng trục để chọn loại ổ bi đỡ cỡ trung tra bảng 14P ta có
chiều rộng ổ lăn là 21
ol
B mm
 .
2/ Tính gần đúng trục:
Vẽ sơ đồ tính khoảng cách trong hộp giảm tốc:
Hình 5.1 kích thƣớc bố trí trục
DUT.LRCC

*Để tính các chiều dài a,b,c,l ta tính theo hình 7-9, bảng 7-1, sách TKCTM.
+ l Khoảng cách từ điểm đặt lực của bánh đai tác dụng lên trục đến gối đỡ
trục. 1 2
2 2
dai ol
B B
l l l
    68 21
15 20 79,5 .
2 2
mm
    
Trong đó: 1
l Khoảng cách từ nắp ổ đến mặt cạch của chi tiết quay ngoài, 1
l =15 mm.
68 .
dai
B mm

21
ol
B mm
 .
2
l Chiều cao nắp ổ và đầu bu lông, 2 20 .
l mm

+Kích thƣớc b: 1
3 4
51 21
15 15 66
2 2 2 2
brn ol
B B
b l l mm
        
Trong đó: 1 52 .
brn
B mm
 Bề rộng bánh răng nghiêng 1.
21
ol
B mm

3
l Khoảng cách từ mặt cạch đến thành trong của hộp, 3
l = 15mm.
4
l Khe hở giữa bánh răng và thành trong của hộp , 4 15 .
l mm

+Kích thƣớc c: 2 1
5
48 45
15 61,5 .
2 2 2 2
brn brt
B B
c l mm
      
Trong đó: 2 48 .
brn
B mm
 Bề rộng bánh răng nghiêng 2.
1 45 .
brt
B mm
 Bề rộng bánh răng trụ 1.
5 15 .
l mm
 Khoảng cách giữa các chi tiết máy quay.
+Kích thƣớc a:
2
3 4
40 21
15 15 60,5
2 2 2 2
brt ol
B B
a l l mm
        
Vậy
79,5
60,5
66
61,5
l mm
a mm
b mm
c mm


 




 

* Vẽ sơ đồ phân tích lực tác dụng lên trục :
DUT.LRCC

Hình 5. 2 sơ đồ phân tích lực.
* Trục I :
RAy
Pr1
Pa1
P1
RBy
RBx
RAx
l b c+a
Muy
Mux
Mx
Rd
29280 N.mm
91664N.mm
29158 N.mm
83036 N.mm
Hình 5. 3 sơ đồ phân bố lực lên trục 1.
+ Tìm phản lực gối tựa :
1 1 1
. .( ) . 0
R By a
mAy P b R c a b P d
     

1 1 1
. . 760.66 269.80,73
151( )
( ) 188
R a
By
P b P d
R N
a b c
 
   
 
1 760 151 609( )
Ay R By
R P R N
    
DUT.LRCC

1. . .( ) 0
đ Bx
mAx P b R l R a b c
     

1. . 2069.66 1153.79,5
239( )
188
đ
Bx
P b R l
R N
a b c
 
   
 
1 1 2069 1153 239 2983( )
Ax Bx đ Ax đ Bx
R R P R R P R R N
          
+ Tính momen uốn ở tiết diện nguy hiểm :
2 2
,
u m m uy ux
M M M
  
Trong đó: 1
1
80,73
.( ) . 151.122 269. 29280( . )
2 2
uy By a
d
M R a c P N mm
     
.( ) 239.122 29158( . )
ux Bx
M R a c N mm
   
2 2
, 29280 29158 41322( . )
u m m
M N mm

   
, . 1153.79,5 91664( . )
u n n ux đ
M M R l N mm
    
+ Tính đƣờng kính trục ở tiết diện nguy hiểm theo công thức (7-2) TKCTM
3 ( )
0,1.[ ]
td
M
d mm


 Đƣờng kính trục ở tiết diện n-n : 3
0,1.[ ]
td
n n
M
d

 
đây : 2 2
0,75.
td u x
M M M
 
6 6
9,55.10 . 9,55.10 .5,05
83036( . )
580,8
x
N
M N mm
n
  
2 2
91664 0,75.83036 116505( . )
td
M N mm
   
  2
80( . )
N mm
  trị số ứng suất cho phép của thép C45, tôi, bảng 7-2, TKCTM.
3
116505
24,42( )
0,1.80
n n
d mm

  
 Đƣờng kính trục ở tiết diện m – m :
2 2
41322 0,75.83036 82938( . )
td
M N mm
  
3
82938
22( )
0,1.80
m m
d mm
  
* Đƣờng kính ở tiết diện n – n lấy bằng 25 (mm) ( vì ngõng trục lắp ổ ):
Đƣờng kính ở tiết diện m – m lấy bằng 28 (mm) có lắp then.
DUT.LRCC

*Trục II:
+ Tìm phản lực gối tựa :
Pr2
Pa1
P2
P3
Pr3
RCy
RCx RDx
RDy
b c a
24178 N.mm
27649 N.mm
164406 N.mm
190393 N.mm
221352 N.mm
Hình 5.4 sơ đồ phân bố lực trục 2
2
3 2 2
.( ) . .( ) . 0
2
r r Dy a
d
mCy P b c P b R a b c P
       

2
3 2 2
.( ) . .
1299.(66 61.5) 269.110
2 457( )
( ) 188
r r a
Dy
d
P b c P b P
R N
a b c
  
 
   
 
2 3 760 457 1299 82( )
Cy r Dy r
R P R P N
        chiều Cy
R đổi lại chiều so
với khi giả thiết.
Nên 82
Cy
R N
 .
3 2
.( ) .( ) . 0
Dx
mCx R a b c P b c P b
      

3 2
.( ) . 3596.(61.5 66) 2069.66
3147( )
188
Dx
P b c P b
R N
a b c
   
   
 
3 2 3569 2069 3147 2491( )
Ax Cx Dx
R R P P R N
       
+ Tính momen uốn ở tiết diện nguy hiểm :
. tiết diện e-e:
2 2
,
u e e uy ux
M M M
  
Trong đó: ux . 2491.66 164406 .
Cy
M R b N mm
  
DUT.LRCC

2
2. . 269.110 82.66 24178 .
2
uy a Cy
d
M P R b N mm
    
2 2
, 164406 24178 166174( . )
u e e
M N mm

   
. tiết diện i-i
2 2
,
u i i uy ux
M M M
  
ux . 3147.60,5 190393 .
Dx
M R a N mm
  
uy . 457.60,5 27649 .
Dy
M R a N mm
  
2 2
, 190393 27649 192390 .
u i i
M N mm
   
+ Tính đƣờng kính trục ở tiết diện nguy hiểm theo công thức (7-2) TKCTM
3 ( )
0,1.[ ]
td
M
d mm


 Đƣờng kính trục ở tiết diện e-e :
3
0,1.[ ]
td
e e
M
d

 
đây : 2 2
0,75.
td u x
M M M
 
6 6
9,55.10 . 9,55.10 .4,93
221352( . )
212,7
x
N
M N mm
n
  
2 2
166174 0,75.221352 253695( . )
td
M N mm
   
  2
80( . )
N mm
  trị số ứng suất cho phép của thép C45, tôi, bảng 7-2,
TKCTM.
3
253695
32( )
0,1.80
e e
d mm

  
 Đƣờng kính trục ở tiết diện i – i :
2 2 2 2
u 0.75 192390 0,75.221352 271590 .
td x
M M M N mm
    
3
271590
32( )
0,1.80
i i
d mm
  
hai đoạn trục này đều có rãnh then nên lấy đƣờng kính đoạn
35 .
e e
d mm
  36 .
i i
d mm
  Đƣờng kính ngõng trục lấy bằng 30mm.
DUT.LRCC

Trục III :
P4
Pr4
REx RFx
REy
RFy
b+c a
Muy
Mux
Mx
53300 N.mm
146410 N.mm
473562 N.mm
Hình 5. 5 sơ đồ phân bố lực trục 3
+ Tìm phản lực tại gối :
4
.( ) .( ) 0
Fy r
mEy R a b c P b c
     

4.( ) 1299.127,5
881( )
188
r
Fy
P b c
R N
a b c

   
 
4 1299 881 418( )
Ey r Fy
R P R N
    
4.( ) .( ) 0
Fx
mEx P b c P a b c
     

4.( ) 3569.127,5
2420( )
188
Fx
P b c
R N
a b c

   
 
4 3569 2420 1149( )
Ex Fx
R P R N
    
+ Tính momen uốn ở tiết diện nguy hiểm l – l :
2 2
,
u l l ux uy
M M M
  
. 2420.60,5 146,410( . )
ux Fx
M R a N mm
  
. 881.60,5 53300( . )
uy Fy
M R a N mm
  
, 155810( . )
u l l
M N mm

 
+ Tính đƣờng kính trục tại tiết diện l – l :
2 2 2 2
.0,75 155810 0,75.473562 438717( . )
td u x
M M M N mm
    
3
,
438717
38( )
0,1.80
III l l
d mm
  
DUT.LRCC

* Đƣờng kính trục tại l - l lấy bằng 42(mm) vì có lắp then , đƣờng kính ngõng
trục lắp ổ lấy 40(mm).
3/ Tính chính ác trục :
Tính chính xác trục tiến hành cho tiết diện trục tải lớn có ứng suất tập trung.
a/ Trục I :
Kiểm nghiệm tại tiết diện m – m :
Theo công thức tính chính xác trục (7-5) TKCTM.
 
2 2
.
n n
n n
n n
 
 
 

Vì trục quay nên ứng suất pháp (uốn) biến đổi theo chu kỳ đối xứng.
+ Trong đó : n là hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp.
1 1
;
. . . .
. .
a m a m
n n
k k
 
 
 
 
 
     
   
 
 
 
+ Trong đó : ,
k k
  là hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn, khi xoắn .
Tra bảng (7-8) TKCTM . Với thép C45, 2
600( / )
b N mm
 
1,63, 1,5
k k
 
 
1 1
,
 
  là giới hạn mỏi uốn và xoắn với chu kỳ đối xứng có thể lấy gần đúng :
2
1
2
1
0,45. 0,45.600 270( / )
0,25. 0,25.600 150( / )
b
b
N mm
N mm
 
 


  
  
,
a a
  là biên độ ứng suất pháp và tiếp, sinh ra trong tiết diện trục .
max min
max min
2
u
a
M
w
 
  

    
0
m
 
max
0
2 2.
x
a m
M
w

 
  
,
m m
  là trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp.
Trong đó w, 0
w là momen cản uốn và momen cản xoắn của tiết diện trục.
Vì trục có then :
Theo bảng 7-36, ta có :
2 2
3
3 2
3
0
. . .( )
1855( )
32 2.
. . .( )
4010( )
16 2.
d b t d t
w mm
d
d b t d t
w mm
d



  

  
2
41322
22,27( / )
1855
u
a
M
N mm
ý

   
DUT.LRCC

2
0
83036
10,35( / )
2. 2.4010
x
m a
M
N mm
w
 
   
,
 
  là hệ số xét đến ảnh hƣởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền
mỏi, tính theo công thức :
1 0 1 0
0 0
2. 2.
;
 
   
 
 
 
 
 
0 0
,
  là giới hạn mỏi ứng với chu kỳ mạch động .
Có thể lấy : 0,1; 0,05
 
 
 
,
 
  là hệ số kích thƣớc, ảnh hƣởng kích thƣớc tiết diện trục đến giới hạn mỏi.
0,88; 0,77
 
 
  ; tra bảng (7-4) .
 là hệ số tăng bền,  =1,5.
270
9,8
1,63
.22,27 0,1.0
0,88.1,5
a

  

150
10,7
1,5
.10,35 0,05.10,35
0,77.1,5
n  

 
2 2
9,8.10,7
7,22 1,5 2,5
9,8 10,7
n n
     

Đảm bảo an toàn vì n  
n

b Trục II:
Kiểm nghiệm tại tiết diện i – i :
 
2 2
.
n n
n n
n n
 
 
 

1
1
. .
.
. .
.
a m
a m
n
k
n
k









  
 

  
 






Trong đó : 1,63; 1,5
k k
 
 
2 2
1 1
270( / ); 150( / )
N mm N mm
 
 
 
3 3
0
4010( ), 8590( )
w mm w mm
  (Tra bảng 7-37)
2
192390
48( / ), 0
4010
u
a m
M
N mm
w
 
   
DUT.LRCC

2
0
221352
13( / ),
2. 2.8590
x
a m a
M
N mm
w
  
   
0,1; 0,05
 
 
 
0,85; 0,73
 
 
  ( Tra bảng 7-4)
1,5
 
 
2 2 2 2
270
4,4
1,63
.48 0
0,85.1,5
150
8,1
1,5
.13 0,05.13
0,73.1,5
. 4,4.8,1
3,9
4,4 8,1
1,5 2,5
n
n
n n
n
n n
n n


 
 
 

 

   
 
  
 Đảm bảo an toàn.
c/ Trục III:
Kiểm nghiệm tại tiết diện l – l:
 
2 2
.
n n
n n
n n
 
 
 

1
1
. .
.
. .
.
a m
a m
n
k
n
k









  
 

  
 






Trong đó: 1,63; 1,5
k k
 
 
2 2
1 1
270 / ; 150 /
N mm N mm
 
 
 
3 3
W 6450 ; 13720
o
mm W mm
 
2
155810
24,2 / ; 0
W 6450
u
a m
M
N mm
 
   
2
473562
17,25 /
2 2.13720
x
a m
o
M
N mm
W
 
   
0,1; 0,05
 
 
 
0,83; 0,71
 
 
  ; 1
 
DUT.LRCC

270
8,5
1,63.24,2
0,83.1,5
n   ;
150
6
1,5
17,25 17,25.0,05
1,5.0,71
n  

 
2 2
8,5.6
4,5; 1,5 2,5
8,5 6
n n n
     

Đảm bảo bền.
4/ Tính then :
b
h
t
t1
k
Hình 5.6 Mối ghép then bằng.
a/ Để cố định bánh răng theo phƣơng tiếp tuyến thì ta dùng then. Theo đƣờng
kính trục I để chọn then, tra bảng 7-23 .
Ta chọn then có b = 8 ; h = 7 ; t= 4 ; 1 3,1
t  ; k = 3,5 ; r = 0,3 .
Chiều dài then 0,8.
t mayo
l l
 .
+ Kiểm nghiệm về sức bền dập theo công thức :
  2
2.
( / )
. .
x
d d
M
N mm
d k l
 
 
đây 2
83036( / )
x
M N mm

d = 28 (mm)
k = 3,5
l = 0,8. mayo
l = 0,8.1,2.d = 0,8.1,2.28 = 28 (mm) (theo tiêu chuẩn ).
2
2.83036
63( / )
28.3,5.28
d N mm

  
2
150( / )
d N mm
  , bảng 7-20 , vật liệu theo CT6  
d d
 
 .
+ Kiểm nghiệm sức bền cắt :
 
2.
. .
x
c c
M
d bl
 
 
Trong đó b = 8 (mm), d = 28 (mm), l = 27 (mm).
DUT.LRCC

2
2.83036
27( / )
28.8.27
c N mm

  
  2
120( / )
c N mm
  , tra bảng (7-21).
b/ Then trục II :
* tiết diện e – e, 35( )
e e
d mm
  , ta chọn then có b = 10; h = 8; t = 4,5; 1 3,6
t  ;
k = 4,2 ; r=0,3 .
Chiều dài then 0,8. 0,8.1,2. 0,8.1,2.35 32( )
t mayo
l l d mm
   
+ Kiểm nghiệm sức bền dập :
2
2. 2.221352
94( / )
. . 35.4,2.32
x
d
M
N mm
d k l
   
  2
150( / )
d d N mm
 
 
2
2. 2.221352
39,5( / )
. . 35.10.32
x
c
M
N mm
d k l
   
  2
120( / )
c c N mm
 
 
* tiết diện i – i , 3,6( )
i i
d mm
  chọn then nhƣ ở tiết diện e – e.
Có b = 10 ; h = 8 ; t = 4,5 ; 1 3,6
t  ; k = 4,2.
c/ Then ở trục III :
+ 42( )
l l
d mm
  , chọn then có b = 12; h = 8; 1
t =3,6; k = 4,4 theo bảng 7-23.
Chiều dài then : 0,8. 0,8.1,2. 40( )
mayo l l
l l d mm

   .
+ Kiểm nghiệm về sức bền dập :
2
2. 2.473562
128( / )
. . 42.40.4,4
x
d
M
N mm
d k l
   
Trong đó 2
473562( / )
x
M N mm

d = 42 (mm)
k = 4,4 (mm)
l = 40 (mm)
  2
150( / )
d d N mm
 
 
2
2. 2.473562
47( / )
. . 42.12.40
x
c
M
N mm
d bl
   
  2
120( / )
c c N mm
 
 
DUT.LRCC

5/ Thiết kế gối đ trục :
Chọn ổ lăn :
Trục I và trục II có lực dọc trục tác dụng nên ta dùng ổ bi đỡ chặn, còn đối
với trục III ta dùng ổ bi đỡ.
a/ Sơ đồ chọn ổ cho trục I :
Pa1
SA
RA
SB
RB

Hình 5.7 sơ đồ chọn ổ đỡ trục I
+ Dự kiến chọn góc 0
16
  ( kiểu 36000 ).
+ Hệ số khả năng làm việc tính theo công thức : 3
.( . ) bang
C Q n h C
  .
đây n = 580,8 ( v/ph )
h = 1000 giờ, thƣờng lấy theo ngành chế tạo máy.
( . . ). .
v t n t
Q k R m A k k
 
Trong đó 1
t
k  , tải trọng tĩnh (bảng 8-3)
n
k =1, làm việc nhiệt độ dƣới 0
100 C (bảng 8-4)
v
k = 1, (bảng 8-5)
m = 1,5 ;(bảng 8-3)
2 2 2 2
609 2983 3044( )
A Ay Ax
R R R N
    
2 2 2 2
239 151 283( )
B By Bx
R R R N
    
0
1,3. . 1,3.3044. 16 1135( )
A A
S R tg tg N

  
0
1,3. . 1,3.283. 16 106( )
B B
S R tg tg N

  
Tổng lực chiều trục :
1 1135 269 106 760( )
t A a B
A S P S N
      
Nhƣ vậy, t
A hƣớng về gối trục bên phải. Vì lực hƣớng tâm ở hai gối trục gần
bằng nhau, nên ta chỉ tính cho gối bên phải, còn gối bên trái thì lấy cùng loại.
(1.3044 1,5.760).1 4184( )
B
Q N
  
Hoặc 418,4( )
B
Q daN

0,3 0,3
.( . ) 418,4.(580,8.1000) 22428
B
C Q n h
  
DUT.LRCC

Tra bảng 17P, ứng với d = 25 (mm) lấy ổ có ký hiệu 36305, có d = 25, D = 64,
B = 17, 41000
bang
C  .
b/Sơ đồ chọn ổ trục II :
Pa2
SC
RC
SD
RD

D
C
Hình 5.8 sơ đồ chọn ổ đỡ trục II
Trong đó n = 212,7 (v/ph )
h = 1000 giờ
2 2 2 2
2491 82 2492( )
C Cy Cx
R R R N
    
2 2 2 2
3147 457 3180( )
D Dy Dx
R R R N
    
0
1,3. . 1,3.2492. 16 929( )
C C
S R tg tg N

  
0
1,3. . 1,3.3180. 16 1185( )
D D
S R tg tg N

  
Tổng lực dọc trục :
2 929 269 1185 13( )
t C a D
A S P S N
      
Nhƣ vậy, t
A hƣớng về ổ bên phải , lực Q ở ổ này lớn hơn:
(1.3180 1,5.13) 3200( )
D
Q N
  
0,3 0,3
.( . ) 320.(212,7.1000) 12690
D
C Q n h
  
+ Ứng với d = 30 (mm), tra bảng 17P lấy loại ổ có ký hiệu 26206, có d = 30,
D = 80, B = 21, C = 41000.
c/ Sơ đồ chọn ổ cho trục III :
E F
RE
RF
Hình 5.9 sơ đồ chọn ổ đỡ trục III
2 2 2 2
1149 418 1223( )
E Ey Ex
R R R N
    
2 2 2 2
2420 881 2575( )
F Fy Fx
R R R N
    
Tính cho ổ F vì chịu lực lớn hơn.
257,5( )
F
Q R daN
 
0,3
257,5.(1000.97) 8069
C  
DUT.LRCC

Tra bảng 14P chọn ổ có ký hiệu 308,d = 40 (mm), D = 90 (mm), B = 23 (mm),
C = 48000
5.3. Thiết kế bộ truyền bánh răng phân lực:
a/ Chọn tỷ số truyền:
Chọn t số truyền của cặp bánh răng 1 và 2 là i=1
từ đó ta có 1
2
2
n
i
n
  => 1
2
80
40
2 2
n
n   
b/ Chọn vật liệu chế tạo bánh răng:
+Bánh răng nhỏ: Thép C45 thƣờng hóa, có 2
580 /
b N mm
  , 2
290 /
c N mm
  ,
HB= 190, phôi r n, giả thiết đƣờng kính phôi từ 100 300 mm.
+ Bánh răng nhỏ: Thép C35 thƣờng hóa, có 2
480 /
b N mm
  , 2
240 /
c N mm
  ,
HB= 160, phôi r n, giả thiết đƣờng kính phôi từ 300 500 mm.
c/ Định ứng suất cho phép:
+Số chu kì làm việc của bánh lớn: 6
2 5.300.2.6.60.34,6 37.10
N  
+Số chu kì làm việc của bánh nhỏ: 6 6
1 2
. 2.37.10 74.10
N i N
  
Vì 1
N , 2
N đều lớn hơn số chu kì cơ sở của đƣờng cong mỏi tiếp và đƣờng cong
mỏi uốn nên đối với bánh nhỏ và bánh lớn đều lấy hệ số chu kì ứng suất ' ''
N N
K K
 =1.
+Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ:
2
1
[ ] 2,6. 2,6.190 494 /
tx HB N mm
   
+Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn:
2
2
[ ] 2,6. 2,6.160 416 /
tx HB N mm
   
Để định ứng suất uốn cho phép, lấy hệ số an toàn n= 1,5 và hệ số tập trung ứng
suất ở chân răng 1,8
K  (vì là phôi r n, thép thƣờng hóa). Giới hạn mỏi của thép C45
là 2
1 0,43.580 294,4 /
N mm
   , của thép C35 là 2
1 0,43.480 206,4 /
N mm
   .
+Ứng suất uốn cho phép của bánh nhỏ:
"
2
1
1
(1,4 1,6). . 1,5.249,4.1
[ ] 138,5 /
. 1,5.1,8
N
u
K
N mm
n K

 

  
+Ứng suất uốn cho phép của bánh lớn:
"
2
1
2
(1,4 1,6). . 1,5.206,4.1
[ ] 115 /
. 1,5.1,8
N
u
K
N mm
n K

 

  
d/ Chọn sơ bộ hệ số tải trọng K= 1,3.
e/ Chọn sơ bộ hệ số chiều rộng bánh răng 0,2
A
 
f/ Tính khoảng cách trục A:
DUT.LRCC

Theo công thức :
2
6 6
2
3
3
2 2
1,05.10 . 1,05.10 1,3.2,225
( 1). ( ) . (2,8 1). . 180
[ ] . . 416.2,8 0,2.34.6
tx A
K N
A i mm
i n
 
 
    
 
 
g/ Tính vận tốc vòng và chọn cấp chính ác chế tạo bánh răng:
Vận tốc vòng: 1
2 . . 2.3,14.180.80
0,5 /
60.1000.( 1) 60.1000.(2 1)
An
n m s
i

  
 
Với vận tốc này theo bảng 3-11(TKCTM Nguyễn Trọng Hiệp) chọn cấp
chính xác chế tạo bánh răng là cấp 9.
h/ Định chính ác hệ số tải trọng K:
Vì tải trọng ít thay đổi và độ rắn bề mặt của bánh răng nhỏ hơn 350HB
nên 1
tt
K  , tra bảng 3-11(TKCTM) thì 1,1
d
K  . Do đó K= . 1.1,1 1,1
tt d
K K  
Vì hệ số K khác nhiều so với đã chọn nên ta tính lại khoảng cách trục A.
3
1,1
180. 170
1,3
A mm
  .
i/ Xác định mô đun, số răng, chiều rộng bánh răng:
+ Mô đun đƣợc tính theo công thức:
(0,01 0,02). (0,01 0,02).170 1,7 3,4
m A mm
     
Ta chọn theo bảng 3-1(TKCTM) lấy m= 3 mm.
+Số răng bánh nhỏ: 1
2. 2.170
37,77
.( 1) 3.(2 1)
A
Z
m i
  
 
răng. Lấy 1 40
Z 
+Số răng bánh lớn: 2 1
. 2.40 80
Z i Z
   răng.
+Chiều rộng bánh răng : . 0,2.170 34
A
B A mm

   .
k/ Kiểm nghiệm sức bền uốn chân răng:
Tra bảng 3-18 (TKCTM) với 1 40
Z  thì hệ số dạng răng 1 0,513
y  , với
2 60
Z  thì 2 0,513
y  .
+Ứng suất uốn tại chân răng bánh nhỏ:
6
1 2
1 1 1
19,1.10 . .
. . . .
u
K N
y m Z n B
  =
6
2
2
19,1.10 .1,1.2,225
70,57 /
0,451.3 .60.80.34
N mm

+Ứng suất uốn tại chân răng bánh lớn:
1
2 1
2
0,451
. 70,57. 62
0,513
u u
y
y
 
   2
/
N mm .
Ta có 1 1
[ ]
u u
 
 và 2 2
[ ]
u u
 

l/ Các thông số chủ yếu của bộ truyền:
+Mô đun: m= 3 mm.
DUT.LRCC

+Số răng: 1 40
Z  , 2 80
Z  .
+Góc ăn khớp: 0
20
 
+Đƣờng kính vòng chia (lăn):
1 1
. 3.40 120
d m Z
   mm. 2 2
. 3.80 240
d m Z
   mm.
+Đƣờng kính vòng đỉnh răng:
1 1 2 126
e
D d m
   mm.
2 2 2 246
e
D d m
   mm.
+Đƣờng kính vòng chân răng:
1 1 2,5. 112,5
i
D d m
   mm.
2 2 2,5. 238,5
i
D d m
   mm.
+Bề rộng bánh răng B= 34mm.
+Khoảng cách trục A= 171mm.
m/ Tính lực tác dụng lên trục:
Lực vòng:
6
1
2 2.9,55.10 .2,225
5902
. 90.80
x
M
P N
d n
   .
Lực hƣớng tâm : 0
. 5902. 20 2148
r
P Ptg tg N

   .
5.4. Thiết kế trục và then ở bộ truyền bánh răng phân lực:
+Trục: Đƣờng kính lỗ mayơ của lô cán m
d =45 mm, do đó ta chọn đƣờng
kính 2 trục cán bằng 45 .
I III
d d mm
  Còn đƣờng kính ở trục giữa bộ bánh răng phân
lực ta lấy bằng 45 .
III
d mm

+Chọn then:
Để cố định bánh răng theo phƣơng tiếp tuyến, hay là để truyền momen và chuyển
động từ trục đến bánh răng ta dùng then.
Đƣờng kính trục cán 45 .
I II III
d d d mm
   để lắp then. Chọn then cho các trục
này ta tra theo bảng 7-23 TKCTM Nguyễn Trọng Hiệp chọn đƣợc then có thông số
sau.
b= 14mm, h= 9mm, t= 5mm, 1 4,1
t mm
 ,k= 5mm.
Chiều dài then: 0,8 0,8. 0,8.34 27
t m
l l B
    , chọn t
l = 28 mm theo tiêu chuẩn.
Trong đó: m
l là chiều dài phần may ơ bánh răng lắp với trục.
B là bề rộng bánh răng
*Nghiệm bền then:
DUT.LRCC

Theo sức bền dập:  
2 x
d d
I
M
d kl
 
 
đây: x
M là mô men xoắn trên đoạn trục cán. 2
/
N mm
6 6
2
9,55.10 . 9,55.10 .2,225
219059 /
97
x
N
M N mm
n
  
45 , 5 , 28 .
I
d mm k mm l mm
  
2
2.219059
69 /
45.5.28
d N mm

  
  2
150 /
d N mm
  (bảng 7-20) TKCTM do đó  
d d
 

Theo sức bền cắt:  
2 x
c c
I
M
d bl
 
 
đây:
2
219059 / , 45 , 14 , 28
x I
M N mm d mm b mm l mm
   
2
2.219059
24,8 /
45.14.28
c N mm

  
  2
120 /
c N mm
  bảng (7-21) TKCTM. Do đó  
c c
 

5.5. Thiết kế gối đỡ trục ở trục cán và bộ bánh răng phân lực:
Chọn ở trƣợt để làm gối đỡ trục, ổ trƣợt có các ƣu điểm nhƣ: Khả năng chịu
tải chấn động, làm việc êm, làm việc tốt trong môi trƣờng nhiệt độ thay đổi trong
phạm vi lớn, kết cấu nhỏ, gọn, đơn giản.
1/ Chọn vật liệu lót ổ:
Chọn vật liệu lót ổ có ảnh hƣởng quan trọng đến khả năng làm việc của ổ
trƣợt. Vật liệu lót ổ cần thỏa mãn các yêu cầu chủ yếu sau:
+Hệ số ma sát giữa lót ổ và ngõng trục thấp.
+Đủ sức bền.
+Có khả năng chống mòn và dính cao.
+Dẫn nhiệt tốt.
Trong thực tế thƣờng dùng các loại vật liệu để chế tạo ổ trƣợt nhƣ:
+Babit: Babit là hợp kim có tính giảm ma sát, giảm mòn và chống dính
tốt. Nhƣng cơ tính babit thấp (
2
80 90 /
ch N mm
  ) nên babit đƣợc tráng một lớp
mỏng khoảng vài phần mƣời mm lên lót ổ làm bằng vật liệu có cơ tính cao nhƣ gang,
thép.
DUT.LRCC

+Đồng thanh: Khi áp suất và vận tốc cao, tải trọng thay đổi, thƣờng dùng
đồng thanh chì có sức bền mỏi cao hơn babit.
+Đồng thanh thiếc: Có thể làm việc tốt khi áp suất cao và vận tốc trung
bình, nhƣng giá cao nên dùng hạn chế.
+Hợp kim nhôm: Có hệ số ma sát khá thấp, dẫn nhiệt và chạy mòn tốt,
nhƣng nếu làm với vận tốc cao thì khả năng chống xƣớc kém, hệ số giản nỡ vì nhiệt
lớn.
+Đồng thau: Dùng làm lót ổ khi vận tốc ngõng trục thấp (dƣới 2 m/s) ,
giá thành thấp.
+Gang xám: Thƣờng dùng khi trục quay chậm, áp suất thấp và tải trọng
ổn định. Gang rẻ hơn đồng thanh nhƣng tính giảm mòn kém.
Theo những phân tích các loại vật liệu trên thì chọn đồng thau để chế tạo lót ổ.
2/ Cấu tạo ổ trượt:
Ta chọn loại ổ nguyên.
3/ Tính ổ trượt:
+Chọn các thông số của ổ:
a/ Chọn t số l/d và chiều dày lót ổ.
+Thông thƣờng chọn t số 0,5 0,9
l
d
  là hợp lý về khả năng tải và thoát nhiệt
cho ổ. Ta chọn 0,6 0,6 0,6.45 27 .
l
l d mm
d
    
+Chiều dày lót ổ xác định theo công thức: (0,035 0,05) 2,5
d
    mm.
Ta lấy 0,04.45 2,5 4,5 .
mm
   
b/ Chọn độ hở tƣơng đối. Chọn sơ bộ  theo công thức:
3 0,25
0,8.10 .v
 
 =
3 0,25
0,8.10 .0,23 0,0006.


Trong đó v Vận tốc vòng của ngõng trục (m/s).
. . 3,14.45.97
0,23 /
60000 60000
I I
d n
v m s

  
Từ độ hở tƣơng đối ta xác định độ hở S= .d
 = 0,0006.45 0,027 .
mm

Theo bảng P4.1 và P4.2 tập II (Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí Trịnh
Chất-Lê Văn Uyển) chọn kiểu lắp là
8
8
H
e
có đƣợc sai lệch giới hạn của lỗ ES=0,05
EI=0; sai lệch giới hạn của trục es= -0,05,ei= -0,089. Nhƣ vậy min 0,05 .
S mm
 và
max 0,128
S mm
 do đó độ hở trung bình max min
0,089
2
S S
S mm

 
 
 
 
DUT.LRCC

Từ đó tính đƣợc: độ hở tƣơng đối
0,089
0,002
45
I
S
d
   
c/ Chọn loại dầu bôi trơn cho ổ trƣợt:
Dùng loại dầu công nghiệp 30 và giả thiết nhiệt độ làm việc trung bình của ổ
trƣợt là 0
50 C từ bảng 12.2 sách (Tính toán TK hệ dẫn động cơ khí) ta có độ nhớt
động lực của dầu là 26 0,0026 .
cP MPa s
  
4/ Tính kiểm nghiệm ổ:
Kiểm nghiệm theo áp suất p và tích số pv:
Theo bảng 12.1 sách (Tính toán TK hệ dẫn động cơ khí) với vật liệu lót ổ là
đồng thau có
   
12 , 10 . /
P MPa pv MPa m s
 
Theo công thức: 12-4, 12-5 sách TK hệ dẫn động cơ khí:
Áp suất
1208
1
. 27.45
r
I
F
p MPa
l d
    
p

Trong đó r
F là lực hƣớng tâm của bánh răng phân lực tác dụng lên
các trục. N
l là chiều dài của ổ trƣợt. mm
I
d đƣờng kính trục I, mm
Tích số
. 1208.97
. 0,23 . /
19100. 19100.27
r
F n
p v MPa m s
l
    
pv

Trong đó n là số vòng quay của ngõng trục.
Kiểm nghiệm trên cho thấy ổ trƣợt thỏa mãn điều kiện.
5.6. Tính chọn khớp nối
Thông số đầu vào:
Mômen cần truyền: T = T3= 473562 Nmm
Đƣờng kính trục 3: d3 =40 mm
Chọn khớp nối:
Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi đẻ nối trục
Chọn khớp nối theo điều kiện:
Trong đó - Đƣờng kính trục cần nối dt = d3 =40 mm
–Mômen xoắn tính toán
k -Hệ số chế độ làm việc tra bảng 16.1Tr58 [2] lấy k=1,2
Do vậy
DUT.LRCC

Tra bảng 16.10a [2] tr 68 với điều kiện
Ta đƣợc: , , ,
 Kiểm nghiệm khớp nối
Ta kiểm nghiệm theo 2 điều kiện:
-Ứng suất dập cho phép của vòng cao su
Do vậy ứng suất dập sinh ra trên vòng đàn hồi:
Thỏa mãn.
a) Điều kiện bền của chốt:
Trong đó:
[ ]- Ứng suất uốn cho phép của chốt.Ta lấy [ ]=(60 ) MPa;
Do vậy, ứng suất sinh ra trên chốt:
Thỏa mãn.
 Lực tác dụng lên trục:
Ta có
DUT.LRCC

Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi
Hình 5.10 Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi
5.7. Lựa chọn trục nối Các đăng
Trục các đăng truyền đồng từ hộp giảm tốc đến trục cán. Momen truyền đi
T = 370Nm.
Theo đó ta lựa chọn trục các đăng của nhà sản xuất Unique Transmission PVT
với các thông số nhƣ sau:
Hình 5.11 Thông số kích thƣớc trục các đăng lựa chọn
Series lựa chọn : 1140
Momen xoắn lớn nhất Tmax = 571 Nm
Đƣờng kính đĩa truyền 87,3 mm
Đƣờng kính vòng bulong 69,8 mm
Số bulong liên kết : M8x4 chiều dài 20mm
Góc lệch tối đa: 20o
D
D
0
d
d
m
d
c
D
3
d
1
L
l B
l
2
l1
D
2
l3
l
h
l1
l2
d
c
d
1
DUT.LRCC

Thiết kế máy cán ren con lăn và chế tạo mô hình thu nhỏ.pdf

Thiết kế máy cán ren con lăn và chế tạo mô hình thu nhỏ.pdf

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Thiết kế máy cán ren con lăn và chế tạo mô hình thu nhỏ.pdf

Similar to Thiết kế máy cán ren con lăn và chế tạo mô hình thu nhỏ.pdf (20)

More from Man_Ebook

More from Man_Ebook (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (19)

Thiết kế máy cán ren con lăn và chế tạo mô hình thu nhỏ.pdf