Thiết kế máy trộn bê tông tự do kiểu lật đổ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG PHƯỚC VINH
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây nhằm đáp ứng nhu cầu về quy mô, chất lượng và
tiến độ thi công xây dựng dân dụng và công nghiệp, xây dựng cầu đường , thủy lợi,
sân bay, bến cảng,….Nước ta đã và dang áp dụng nhiều công nghệ mới và sử dụng
các thiết bị thi công tiên tiến của nhiều nước trên thế giới.
Bên cạnh việc sử dụng các thiết bị thi công của các nước trên thế giới thì trong
nước đã có nhiều cơ sở, nhà máy chế tạo một số thiết bị thi công trong lĩnh vực xây
dựng dần thay thế việc sử dụng các thiết bị nhập từ nước ngoài, trong đó việc sản
xuất chế tạo các thết bị các máy trộn bê tông ngày càng phát triển nhanh chóng với
nhiều cải tiến kỹ thuật. Đến nay trong nước đã có nhiều chủng loại máy trộn bê tông
nhằm phục vụ cho các yêu cầu khác nhau ở các công trình.
Thiết kế máy trộn bê tông tự do kiểu lật đổ là một đề tài mang tính thực
tiến cao, giúp cho sinh viên nghành cơ điện tử có thể áp dụng kiến thức đã học
của mình vào các yêu cầu kỹ thuật trong thực tế sản xuất.
Cùng với sự phát triển của thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa thì nhu
cầu sử dụng máy móc độ chính xác ngày càng cao, làm tăng năng suất lao động
và mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Đồ án thiết kế máy là mục đích giúp em hệ thống lại những kiến thức cơ
bản đã hoc trước lúc ra trường
Em xin chân thành cảm ơn thầy Đặng Phước Vinh đã giúp đỡ em để hoàn
thành đồ án thiết kế máy này.
Tuy nhiên đề hoàn thành đồ án này em không tránh phải những sai sót,
em kính mong sự chỉ bảo của thầy cô để kiến thức của em được hoàn thiện hơn.
Đà Nẵng, ngày 22 tháng năm 2013
Sinh viên thực hiện
Phạm Văn Linh
MỤC LỤC
SVTH: PHẠM VĂN LINH –LỚP 12CDTLT TRANG 1
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG PHƯỚC VINH
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY TRỘN BÊ TÔNG VÀ MÁY TRỘN

BÊ TÔNG TỰ DO KIỂU LẬT ĐỔ ………………………………………………….4
1.1 Công dụng và phân loại………………………………………………………… 4
1.2Giới thiệu máy trộn bê tông hình quả táo di động ………………………………4
CHƯƠNG II : CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐỘNG HỌC VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
CỦA MÁY…………………………………………………………………………… 7
2. 1 Phương án 1…………………………………………………………………… 7
2. 2 Phương án 2………………………………………………………………………8
2. 3 Phương án 3………………………………………………………………………9
CHƯƠNG III :CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 11
3.1 Chọn động cơ…………………………………………………………………… 11
3.2Chọn phương án thiết kế bộ truyền …………………………………………….11
3.2.1 Tỷ số truyền…………………………………………………… 11
3.2.2 Số vòng quay của các trục ………………………………………………… 12
3.2.3 Công suất trên các trục…………………………………………………… 12
3.2.4 Moment xoắn trên các trục………………………………………………….12
CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN 14
4.1 Thiết kế bộ truyền bánh răng nón răng thẳng ……………………………… 14
4.2 Tính toán bộ truyền cấp nhanh (Bánh trụ răng nghiêng) 18
4.2.1Tính toán nhanh bộ truyền bánh răng trụ nghiêng 18
4.2.2 Kiểm nghiệm răng về ứng suất tiếp xúc 20
4.2.3 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 22
4.3 Tính toán bộ truyền cấp chậm (bộ truyền bánh răng trụ nghiêng) 25
4.3.1 Xác định sơ bộ khoảng cách trục với cấp nhanh 25
4.3.2 Xác định các thông số ăn khớp: 25
4.3.3Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 26
SVTH: PHẠM VĂN LINH –LỚP 12CDTLT TRANG 2
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG PHƯỚC VINH
4.3.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 28
CHƯƠNG V: THIẾT KẾ TRỤC 32
5.1. Chọn vật liệu chế tạo 32

5.2. Xác định đường kính sơ bộ: 32
5.3. Xác định lực tác dụng lên các cặp bánh răng 34
5.4. Xác đinh khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 34
a. Trục 1: 35
b. Trục 2: 40
c. Trục 3: 47
CHƯƠNG VI: THIẾT KẾ TÍNH Ổ LĂN 54
6.1.Chọn ổ lăn cho trục 1: 54
6.2.Chọn ổ lăn cho trục 2: 55
6.3 Chọn ổ lăn cho trục 3 57
CHƯƠNG VII: THIẾT KẾ KHỚP NỐI 59
7.1 Tính và chọn loại khớp nối 59
CHƯƠNG VIII: THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC, BÔI TRƠN VÀ ĐIỀU CHỈNH
ĂN KHỚP 60
8.1. Tính kết cấu của vỏ hộp: 60
8.2. Bôi trơn trong hộp giảm tốc: 60
8.3. Dầu bôi trơn hộp giảm tốc : 60
8.4. Lắp bánh răng lên trục và điều chỉnh sự ăn khớp: 60
8.5. Điều chỉnh sự ăn khớp: 60
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY TRỘN BÊ TÔNG VÀ MÁY TRỘN
BÊ TÔNG TỰ DO KIỂU LẬT ĐỔ
SVTH: PHẠM VĂN LINH –LỚP 12CDTLT TRANG 3
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG PHƯỚC VINH
1.1 Công dụng và phân loại:
*Công dụng:
Máy trộn bêtông dùng để trộn đều các thành phần vật liệu: cát, đá, ximăng, chất phụ
gia và nước để tạo nên hỗn hợp bêtông. Trộn bê tông bằng máy đảm bảo được chất lượng
bê tông, cho năng suất cao và tiết kiệm xi măng.
*Phân loại:
Dựa vào phương pháp trộn, máy trộn bêtông được chia làm 2 loại: máy trộn tự do và

máy trộn cưỡng bức.
Dựa vào phương pháp dỡ liệu (đổ bêtông ra khỏi thùng trộn), máy trộn bêtông có các
loại:
- Máy trộn dỡ liệu bằng cách lật úp thùng.
- Máy trộn dỡ liệu bằng máng.
- Máy trộn dỡ liệu bằng cách nghiêng thùng.
- Máy trộn dỡ liệu bằng cách quay ngược thùng so với chiếu quay khi trộn.
- Máy trộn dỡ liệu bằng cách mở đáy thùng. Phương pháp này chỉ được thiết kế cho máy
trộn cưỡng bức.
Dựa vào tính liên tục, chia 2 loại: máy trộn chu kỳ và máy trộn liên tục. Dựa vào tính
cơ động, chia 2 loại: máy trộn cố định và máy trộn độc lập. Máy trộn cố định được lắp
trong các dây chuyền sản xuất bêtông và tại các xưởng đúc các cấu kiện bêtông. Máy trộn
độc lập thường được sử dụng tại các công trường xây dựng.
1.2GIỚI THIỆU MÁY TRỘN BÊTÔNG TỰ DO HÌNH QUẢ TÁO DI ĐỘNG
Trong phạm vi đồ án này, em xin chọn máy trộn bê tông, với thùng trộn dạng quả
táo, không có gầu tiếp liệu, kết cấu thùng trộn đơn giản, cơ cấu truyền động đơn giản,
gọn nhẹ, dễ sử dụng trong công việc nhào trộn bê tông và thao tác lật đổ bê tông phục vụ
trong xây dựng
nhà dân dụng,
dễ chế tạo …
.
SVTH: PHẠM VĂN LINH –LỚP 12CDTLT TRANG 4
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG PHƯỚC VINH
Hình 1.1 : Máy trộn bê tông hình nón cụt dạng quả táo không có gầu tiếp liệu.
1- Khung máy; 2- Thùng trộn; 3- Vô lăng quay giá lật thùng; 4- Hộp giảm tốc; 5- Bộ
truyền đai; 6- Động cơ điện; 7- Đĩa địng vị thùng trộn; 8- Bàn đạp kéo thanh dài đĩa định
vị thùng trộn; 9- Bánh răng nón; 10- Vành răng quanh thùng trộn; 11- Giá lật thùng trộn;
12 – Trục và ổ quay.
+ Nguyên lý hoạt động :
Để trộn vật liệu thì thùng trộn để nghiêng một góc 45

o
so với phương nằm ngang.
Động cơ điện (6) quay, truyền chuyển động qua bộ truyền đai và hộp giảm tốc làm bánh
răng nón (9) quay, kéo theo vành răng gắn vào thùng trộn (10) quay, làm cho vật liệu ở
trong thùng trộn được nhào trộn.
Khi xả hỗn hợp bê tông ra khỏi thùng trộn thì trước hết đạp bàn đạp (8) để kéo thanh
gài ra khỏi đĩa định vị, rồi quay vô lăng (3), nhờ chuyển động của cặp bánh răng ăn khớp
trong, giá lật (11) quay, làm thùng trộn úp xuống để đổ vật liệu đã trộn ra ngoài. Khi đổ
thì thùng trộn quay một góc 135
o
so với phương thẳng đứng.
+ Ưu điểm :
Loại này có cấu tạo đơn giản, tiêu hao năng lượng ít, được dùng nhiều nhưng chất
lượng bê tông chưa thật tốt thường dùng để trộn bê tông nặng, bê tông cốt liệu lớn, di
chuyển dễ dàng, không đòi hỏi người sử dụng có trình độ cao, chế tạo gọn nhẹ, vật liệu
chế tạo không cao, sử dụng rộng rãi.
+ Nhược điểm :
Đòi hỏi người công nhân phải đổ vật liệu trực tiếp vào thùng trộn, với kết cấu miệng
thùng trộn cao nên người công nhân phải mất nhiều công sức và thời gian để đổ hết vật
liệu vào thùng trộn, cung cấp vật liệu bê tông xây dựng nhà cao tầng năng suất thấp, đòi
SVTH: PHẠM VĂN LINH –LỚP 12CDTLT TRANG 5
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG PHƯỚC VINH
hỏi phải liên tục, tuổi bền sử dụng không cao, nên chỉ dùng cho các loại máy trộn dung
tích nhỏ.
CHƯƠNG II :CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐỘNG HỌC VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
CỦA MÁY
SVTH: PHẠM VĂN LINH –LỚP 12CDTLT TRANG 6
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG PHƯỚC VINH
Trên cơ sơ những máy trộn đã được chế tạo và đưa vào sử dụng trong thực tế, đồng
thời theo nhiệm vụ đồ án thiết kế máy trộn bê tông di động cở nhỏ với dung tích hữu ích

là 350 lít em thiết lập ba phương án thiết kế máy như sau:
2. 1 Phương án 1
2.1.1. Sơ đồ động:
xx
2
3
4
6
7
5
y
8
9
10
11
12
1
Hình 2.1. Máy trộn kiểu lật đổ.
1. động cơ điện, 2. Hộp giảm tốc., 3. Thùng trộn, 4. Giá lật., 5. Gầu tiếp liệu,
6. Vô lăng., 7. Cặp bánh răng quay giá., 8. Phanh, 9. cáp, 10. ly hợp, 11. Tăng xích ,
12. Xích
2.1.2. Ngyên lý hoạt động:
Trên hình vẽ thể hiện cấu tạo chung và hệ thống truyền động của loại máy trộn tự
do kiểu lật đổ. Động cơ 1 qua hộp giảm tốc 2 làm bánh răng nón và xích 12 quay. Bánh
răng làm quay vành răng gắn trên thùng trộn làm nó quay quanh trục y-y ( nghiêng 45
0

so với mặt phẳng đứng ) để trộn vật liệu. xích 11 qua làm bộ phận chủ động b của ly hợp
10 quay trơn trên trục.
Muốn đổ vật liệu vào thùng trộn, kéo tay đòn A nó sẽ nới phanh hãm 8 và đóng ly

hợp 10 lại và cuốn dây cáp 9 để kéo gầu 5 trượt theo giá dẫn lên dần tới miệng thùng
trộn. Khi gầu tới đỉnh giá dẫn thì bị chặn lại, gầu bị lật ngược và đổ vật liệu chưa trộn vào
thùng trộn. Muốn lấy bê tông ra thì quay vô lăng 6, nhờ truyền động của cặp bánh răng trụ
7, giá lật 4 quay, làm thùng trộn úp xuống, đổ vật liệu đã trộn ra ngoài.
2.1.3. Phân tích phương án:
SVTH: PHẠM VĂN LINH –LỚP 12CDTLT TRANG 7
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG PHƯỚC VINH
Loại đổ bê tông này rất nhanh và tương đối sạch, nhưng động tác lật thùng tốn
nhiều lực, nhất là khi quay thùng ngược lại vị trí cũ, nên chỉ dùng cho các loại máy trộn
có dung tích nhỏ.
Hiện nay thường dùng các loại máy tương tự như hình trên nhưng có hai động cơ
riêng biệt trong đó một động cơ gắn với hộp giảm tốc đặt ở giá lập dẫn gắn với động cơ
quay thùng trộn, một động cơ khác qua khớp nối và hộp giảm tốc trục vít bánh vít để dẫn
động gầu nạp liệu. Do đó phương án này chỉ thích hợp với dung tích mẻ trộn nhỏ, năng
suất thấp.
2. 2 Phương án 2:
2.2.1. Sơ đồ động học:
Hình 2.3. Phương án máy trộn kiểu nghiêng đổ.
1. Bộ phận đóng mở, 2. Khóa, 3. Lọc khí, 4. Van phân phối, 5. Xi lanh khí nén, 6. Ổ lăn,
7. Thùng trộn, 8. Vành răng, 9. Ổ lăn, 10. Động cơ điện, 11. Khớp nối, 12. Hộp
giảm tốc.
2.2.2. Nguyên lý hoạt động.
Máy gồm giá đỡ 5, thùng trộn 7 bên trong có lắp các cánh trộn, động cơ điện 10,
xi lanh ép nghiêng thùng 5 và vành răng 8.
Từ động cơ điện qua khớp nối trục 11, truyền qua hộp giảm tốc 12, các bánh răng
truyền mô men xoắn tới vành răng 11 của thùng trộn. Để nghiêng thùng đổ vật liệu và
đưa thùng về vị trí ban đầu, người ta dùng hệ thông khí nén gồm xilanh 9, van phhan phối
SVTH: PHẠM VĂN LINH –LỚP 12CDTLT TRANG 8
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG PHƯỚC VINH
8, lọc khí bằng dầu 7, khóa 6 và bộ phận đóng mở 1. Thùng trộn khi quay tỳ vào các con

lăn đỡ. Các con lăn này quay trong ổ 10 và 12.
2.2.3. Phân tích phương án.
Nguyên lý này có hiệu quả cao cho hỗn hợp bê tông cóa cấp liệu to ( > 70 mm ),
thời gian trộn lâu ( thời gian của một chu kỳ xấp xỉ 120
÷
240 giây ) chu trình trộn phải
được nâng lên đổ xuống 30
÷
40 lần.
Máy trộn tự do này có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo vận hành, nhưng để hỗn hợp
được nhào trộn tự do trong thùng thì dung tích hình học của thùng phải lớn hơn 2,5
÷
3
lần dung tích của hỗn hợp trộn, do đó làm cho dung tích của thùng trộn to, nặng, cồng
kềnh, nên tốc độ quay của thùng là không lớn. Nếu quá lớn thì lục ly tâm của thùng sẽ
cản trở quá trình trộn tự do. Thể tích sản xuất của thùng nhỏ : 56 lít, 165 lít 330 lít. Vì
vậy năng suất thấp, chất lượng bê tông không cao.
2.3. Phương án 3.
2.3.1. Sơ đồ động học:
Hình.2.4. Phương án máy thiết kế.
1. Động cơ điện, 2.Khớp nối, 3. Hộp giảm tốc, 4. bánh răng nón, 5. Thùng trộn, 6. Vành
răng nón, 7. Giá đỡ, 8. Volăng.
2.3.2. Nguyên lý hoạt động:
Động cơ 1 truyền qua bộ truyền đai 2 rồi qua hộp giảm tốc 3 hoạt động thông qua
bộ truyền bánh răng - vành răng làm cho thùng trộn 5 quay.
Khi đổ liệu ra khỏi thùng trộn thì quay volang 8,nhờ truyềnđộng của cặp bánh
răng giá lật 7 quay làm cho thùng trộn 5 úp xuống, đổ vật liệu ra ngoài.
SVTH: PHẠM VĂN LINH –LỚP 12CDTLT TRANG 9
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG PHƯỚC VINH
* Chọn phương án thiết kế:

Qua phân tích các kiểu máy trộn bê tông, thông qua các yêu cầu cơ bản về nhu cầu
thực tế: Nguyên lý trộn của máy phải đảm bảo về yêu cầu chất lượng cao. Kết cấu máy
đơn giản, gọn nhẹ, dễ tháo lắp.
Như vậy để phù hợp với yêu cầu thiết kế ta chọn Phương án 3 để thiết kế máy trộn
bê tông với dung tích mẻ trộn theo nhiệm vụ được giao.
CHƯƠNG III :CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
3.1 CHỌN ĐỘNG CƠ
ta chọn loại động cơ điện loại có các thông số sau đây :
SVTH: PHẠM VĂN LINH –LỚP 12CDTLT TRANG 10
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG PHƯỚC VINH
Ký hiệu : AO2-42- 4
Công suất : 5,5 (KW)
Số vòng quay : 1440 (vòng/ phút)
Hiệu suất : 88 %
Hệ số công suất : 0.9
Khối lượng : 88 (Kg)
Nơi sản xuất : Việt Nam
3.2Chọn phương án thiết kế bộ truyền :
3.2.1 Tỷ số truyền
Tý số truyền động chung: i = n/ n
lv
n
lv
=30(vòng/phút)
Vậy i =
48
30
1440
=
Ta có: i = ihgt.ibrc = in.ic.ibrc= 48

ihgt : tỷ số truyền của hộp giảm tốc
in : tỷ số truyền cấp nhanh
ic : tỷ số truyền cấp chậm.
ibrc : tỷ số truyền của bánh răng côn.
Tỷ số truyền là đặc trưng, là chỉ tiêu kỹ thuật có ảnh hưởng đến kích thước, chất
lưọng của bộ truyền cơ khí. Việc phân phối it cho các bộ truyền trong hộp giảm tốc (quan
hệ giữa i
n
và i
t
) theo nguyên tắc:
- Kích thước và trọng lượng cuả hộp giảm tốc là nhỏ nhất
- Điều kiện bôi trơn tốt nhất
Trong hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển để cho các bánh răng bị dẫn
của cấp nhanh và cấp chậm được ngâm trong dầu gần như nhau tức là đường kính của
các bánh răng phải xấp xỉ nhau, ta phân phối in> ic.
Trong bộ truyền này ta chọn
in = 1,2 ic
in.ic =12
SVTH: PHẠM VĂN LINH –LỚP 12CDTLT TRANG 11
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG PHƯỚC VINH
suy ra ic=3,16 và in=3,8
3.2.2Số vòng quay của các trục
)/(378
8,3
1440
)/(1440
phútvòng
i
n

n
phútvòngnn
n
I
II
dcI
===
==
)/(120
16,3
378
phútvòng
i
n
n
C
II
III
===

3.2.3Công suất trên các trục
k
dc
P
P
η
1
=

dck

Pp .
1
η
=⇒
với P
dc
=5,5(kw)
)(445,55,5.99,0.
1
kwPp
dck
===⇒
η
)(33,599,0.445,5.99,0
12
kwPp
olk
===
ηη
)(06,596,0.33,5.99,0
23
kwPp
olbr
===
ηη
3.2.4Moment xoắn trên các trục.
)(402691
120
06,5.10.55,9
.10.55,9

)(134660
378
33,5.10.55,9
.10.55,9
)(36110
1440
445,5.10.55,9
.10.55,9
)(36475
1440
5,5.10.55,9
.10.55,9
6
3
6
3
6
2
6
2
6
1
6
1
6
6
Nmm
n
P
M

Nmm
n
P
M
Nmm
n
p
M
Nmm
n
p
M
III
II
âC
âC
dc
dc
===
===
===
===
Trục Động cơ I II III
P(kw) P
dc
=5,5 5,445 5,33
5,06
TS
Truyền
1

i
n
=3,8 i
c
=3,16
SVTH: PHẠM VĂN LINH –LỚP 12CDTLT TRANG 12
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG PHƯỚC VINH
N(vg/ph) 1440
1440
1
=n
378
2
=n
120
3
=n
M(Nmm) 36475 36110 134660 402691

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN
4.1Thiết kế bộ truyền bánh răng nón răng thẳng
SVTH: PHẠM VĂN LINH –LỚP 12CDTLT TRANG 13
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG PHƯỚC VINH
Hình 4.1 bộ truyền bánh răng nón răng thẳng
- Chọn vật liệu làm bánh răng.
Bánh răng nhỏ: chọn thép 45 tôi cải thiện có:
σ
b
= 800 N/mm
2

; σ
ch
= 300 N/mm
2
; HB = 210.
Bánh răng lớn: chọn thép 35 thường hóa có:
σ
b
=500 N/mm
2
; σ
ch
= 260 N/mm
2
; HB = 170.
- Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép:
+ Ứng xuất tiếp xúc cho phép:
Tỉ số truyền : i = 4
Thời gian làm việc: 6 năm, một năm làm việc 280 ngày, mỗi ngày làm việc 8 giờ.
Số chu kỳ tương đương của bánh lớn:
N
tđ2
= 60 u Σ(M
i
/M
max
)
3
n
i

.T
i
M
i
,n
i
,T
i
là moment xoắn, số vòng quay trong 1 phút và tổng số giờ bánh răng làm
việc ở chế độ i.
M
max
là moment xoắn lớn nhất tác dụng lên bánh răng
u là số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay 1 vòng.
N
tđ2
=60.1.6.280.8 .(806/2).[1
3
.0,5 + (0,6)
3
.0,5]= 1,75.10
7
> N
o
Vì N
1
và N
2
đều lớn hơn số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc và
đường cong mỏi uốn nên khi tính ứng suất cho phép của bánh nhỏ và bánh lớn lấy:

K’
N
= K”
N
= 1
Theo bảng 3-9: [σ]
Notx
= 2,6.HB
[σ]
tx
= [σ]
Notx
. k’
N
.
Ứng xuất tiếp xúc cho phép của bánh lớn: [σ]
tx2
= 2,6.170 = 442 N/mm
2
SVTH: PHẠM VĂN LINH –LỚP 12CDTLT TRANG 14
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG PHƯỚC VINH
Ứng xuất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ: [σ]
tx2
= 2,6.210 = 546 N/mm
2
Để tính sức bền ta dùng trị số nhỏ : [σ]
tx2
= 442 N/mm
2
+ Ứng suất uốn cho phép:

Số chu kỳ tương đương của bánh lớn:
N
tđ2
= 1,7.10
7
⇒ N
tđ1
= 2.1,7.10
7
= 3.4.10
7
.
Cả N
tđ1
vàN
tđ2
>N
o
do đók’’
N
= 1.
[σ]
u
=
σ
−
σ
k.n
k.5,1
''

N1
do răng chịu ứng suất thay đổi mạch động.,
Giới hạn mỏi uốn của thép 45: σ
-1
= 0,43.800 = 344 N/mm
2
.
Giới hạn mỏi uốn của thép 35: σ
-1
= 0,43.500 = 215 N/mm
2
.
Hệ số an toàn: n = 1,5.
Hệ số tập trung ứng suất ở chân răng: k
σ
= 1,8.
Bánh nhỏ: [σ]
u1
=
8,1.5,1
344.5,1
= 191,1 N/mm
2
.
Bánh lớn: [σ]
u2
=
8,1.5,1
215.5,1
= 119,4 N/mm

2
.
- Sơ bộ chọn hệ số tải trọng k:
Có thể chọn sơ bộ k = 1,3.
- Chọn hệ số chiều rộng bánh răng:
ψ
A
= b/A = 0,3.
- Xác định khoảng cách trục:
Theo công thức 3-11
3
3
2
6
.
.
.][
10.05,1
)1(
n
Nk
i
iA
atx
θψσ









+≥
θ
’
-hệ số phản ánh sự tăng khả năng tải tính theo sức bền tiếp xúc của bánh răng
nghiêng so với bánh răng thẳng. Chọn θ
’
= 1,25.

)(186
120.25,1.3,0
06,5.3,1
4.442
10.05,1
)14(
3
2
6
mmA
=









+≥
- Tính vận tốc vòng và chọn cấp chế tạo bánh răng:
SVTH: PHẠM VĂN LINH –LỚP 12CDTLT TRANG 15
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG PHƯỚC VINH
Vận tốc vòng của bánh răng nón:
Theo công thức (3-18)
)/(6,5
5.1000.60
1440.186 2
)1(1000.60
2
1
sm
i
nA
v
==
+
=
π
π
Với vận tốc này theo bảng 3-11 ta chọn cấp chính xác 9.
- Định chính xác hệ số tải trọng k:
Hệ số tải trọng k được tính theo công thức : k = k
tt
.k
đ.
k
tt
- hệ số tập trung tải trọng

k
đ
- hệ số tải trọng động
Chọn K
tt
= 1, K
đ
=1,2 theo bảng 3-14
Vậy K=1.1,2=1,2
Vì trị số K không chênh lệch nhiều so với dự đoán nên không tính lại khoảng cách
trục A. Có thể lấy A= 186mm
- Xác định modun, số răng và góc nghiêng của răng:
Modun: m
A
= (0,01- 0,02).A = (1,86-3,72)mm.
Lấy m
L
=2 mm
Chọn góc nghiêng sơ bộ β=10
0
Cosβ=0.985
Tổng số răng hai bánh:
185
cos 2
21
==+=
m
A
ZZZ
θ

Số răng bánh nhỏ:
Z
1
= 37
Số răng bánh lớn:
Z
2
= Z
1
.i = 37.4= 148
Tính chính xác góc nghiêng:
0
21
1,8
99,0
2
).(
=
=
+
=
β
β
A
mZZ
Cos
Chiều rộng bánh răng b thỏa mãn điều kiện:
mm
m
b 35

sin
5,2
==
β
Lấy b=35 mm
- Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng:
SVTH: PHẠM VĂN LINH –LỚP 12CDTLT TRANG 16
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG PHƯỚC VINH
Số răng tương đương của bánh nhỏ theo công thức (3-37)
37
99,0
37
cos
2
1
2
1
1
===
ϕ
Z
Z
td
Số răng tương đương:
151
cos
2
2
2
2

==
ϕ
Z
Z
td
Theo bảng (3-18) và số răng tương đương tìm được hệ số dạng răng:
Bánh nhỏ y
1
=0,49
Bánh lớn y
2
=0,511
Chọn:
''
θ
=1,5
Ứng suất uốn tại chân răng bánh nhỏ: công thức (3-34)
)/(763,22
1440.35.5,1.37.2.49,0
445,5.2,1.10.1,19

10.1,19
2
2
6
''
2
6
1
mmN

bnZmy
NK
n
u
===
θ
δ
<[
1u
δ
]
Ứng suất uốn tại chân răng bánh lớn:
)/(827,21
2
2
1
12
mmN
y
y
uu
==
δδ
- Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền:
Modun pháp m
n
: m
n
= 2mm
Số răng : Z

1
= 37 ; Z
2
= 148
Góc ăn khớp : α
n
= 20
o
Góc nghiêng : β=8,1
0
Đường kính vòng chia :
mm
Zm
d 74
999.0
37.2
cos
.
1
1
===
θ
mm
Zm
d 296
999.0
148.2
cos
.
2

1
===
θ
Bề rộng bánh răng : b = 35 mm.
Chiều dài trục : 186mm
Các kích thước khác được tính theo các công thức trong bảng (3-5)
- Tính lực tác dụng lên trục:
Lực tác dụng lên bánh răng được chia làm 3 thành phần: lực vòng P, lực hướng
tâm và lực dọc trục Pa.
Đối với bánh nhỏ
SVTH: PHẠM VĂN LINH –LỚP 12CDTLT TRANG 17
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG PHƯỚC VINH
Lực vòng:
N
Zm
M
d
M
P
tb
x
tb
x
998
3,72
36110.2
.2.2
1
11
1

====
Lực hướng tâm:
)(9.366
cos
.Pr
11
N
tg
P
n
==
β
α
Lực dọc trục: Pa
1
= P
2
. tgβ = 142(N)
Đối với bánh lớn:
Lực vòng: P
2
=P
1
=998(N)
Lực hướng tâm: P
r2
=P
a1
= 142 (N)
Lực dọc trục: P

a2
=P
r1
=366,9(N)
4.2 Tính toán bộ truyền cấp nhanh (Bánh trụ răng nghiêng)
Do hộp giảm tốc 2 cấp chậm với đặc tính làm việc va đập vừa nên chọn vật liệu nhóm I
đồng thời để tăng khả năng chạy mòn của răng, nên nhiệt luyện bánh răng lớn đạt độ rắn
thấp hơn độ rắn bánh răng nhỏ từ 10 ÷15 đơn vị
HBHH )1510(
21
÷+≥
Bánh nhỏ: thép 45 thường hoá HB= 170 ÷217 (kích thước s ≤ 80 mm)
)(340)(600
11
MPAMPA
chb
==
σσ
Chọn
180
1
=HB
Bánh nhỏ: thép 45 thường hoá HB= 170 ÷217 (kích thước s ≤ 80 mm)
)(340)(600
22
MPAMPA
chb
==
σσ
Chọn

170
2
=HB
4.2.1Tính toán nhanh bộ truyền bánh răng trụ nghiêng
- Xác định sơ bộ khoảng cách trục với cấp nhanh
( )
[ ]
3
1
2
1
1

.
1.
baH
H
aw
u
KT
uka
ψσ
β
+=
[1, Trang 96, công thức 6.15a]
Trong đó:
a
K
: hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng,
i

T
: mômen xoắn trên trục
bánh chủ động (N.mm),
[ ]
H
σ
: ứng suất tiếp xúc cho phép MPA,
1
u
: tỷ số truyền cấp
nhanh.
w
w
ba
a
b
=
ψ

w
b
: chiều rộng vành răng
SVTH: PHẠM VĂN LINH –LỚP 12CDTLT TRANG 18
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG PHƯỚC VINH
Tra bảng 6.5 với răng nghiêng vật liệu 2 bánh là: Thép – Thép
43=
a
K
Tra bảng 6.6
4,0=

ba
ψ
( ) ( )
10176,118,34,0.53,01.53,0
1
≈=+=+= u
babd
ψψ
Tra bảng 6.7 với sơ đồ 3
05,1=
β
H
K
( )
)(114
)(58,114
4,0.8,3.8,381
05,1.36110
18,343
).(36110
1
1
3
2
1
mma
mma
mmNT
w
w

=⇒
=+=⇒
=
Xác định các thông số ăn khớp
21114).02,001,0()02,001,0(
1
÷=÷=÷=
w
am
Theo bảng 6.8 chọn m = 1,5(mm)
Chọn sơ bộ
0
10=
β
do đó cosβ = 0,9848
⇒ số răng bánh nhỏ
31
18,31
)18,3(5,1
9848,0.114.2
)1(
cos 2
1
1
1
1
=⇒
=
+
=

+
=
Z
um
a
Z
w
β
⇒ số răng bánh lớn
118
8,11731.8,3.
2
112
=⇒
===
Z
ZuZ
do đó tỷ số truyền thực sẽ là:
'25.1142,11
9802,0
114.2
)11831(5,1
2
)(
806,3
31
118
0
21
1

2
1
o
w
m
a
ZZm
Cos
Z
Z
u
=⇒=⇒
=
+
=
+
=
===
ββ
β
SVTH: PHẠM VĂN LINH –LỚP 12CDTLT TRANG 19
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG PHƯỚC VINH
Theo bảng 6.9
19217231
min1
=+=+≥= ZZ
Với
17
min
=Z

Hệ số dịch chỉnh bánh nhỏ
0
1
=x
bánh lớn
0
2
=x
4.2.2 Kiểm nghiệm răng về ứng suất tiếp xúc
[ ]
H
wmw
mH
HMH
dub
uKT
ZZZ
σσ
ε
≤
+
=
2
1
1

)1.( 2

[1,trang 105, công thức 6.33]
trong đó

M
Z
Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp
Tra bảng 6.5
3
1
)(274 MPAZ
M
=
H
Z
: hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc
tw
B
H
Sin
Cos
Z
α
β
.2
.2
=
ta có
1894,042,11).33,20cos(.cos
0
=== tgtgtg
tb
βαβ
o

twt
b
tg
arctg
tg
arctg 37,20
9802,0
20
cos
72,10
0
=






=








==
=⇒
β

α
αα
β
vì theo TCVN góc profil
o
20=
α
733,1
37,20.2
)42,11cos(.2
==⇒
o
o
H
Sin
Z
ε
Z
: hệ số kể đến sự trùng khớp của răng
π
β
ε
β
.
1
m
Sinb
w
=

)(6,45114.4,0.
1
1
mmab
wbaw
===
ψ
1915,1
.5,1
)42,11(.6,45
≥==⇒
π
ε
β
o
Sin
do đó
α
ε
ε
1
=Z
SVTH: PHẠM VĂN LINH –LỚP 12CDTLT TRANG 20
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG PHƯỚC VINH
763,0
715,1
11
715,19802,0
118
1

31
1
2,388,1cos
11
2,388,1
21
===
=












+−=















+−=
α
ε
α
ε
βε
Z
ZZ
1
w
d
đường kính vòng lăn bánh nhỏ
[ ]
u
uKT
Kd
baH
H
dw
3
2
1

)1(.
1

ψσ
β
±
=
[1,trang 96,công thức 6.15b]
K
d
: hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng ( nghiêng hoặc thẳng hay nghiêng) –
bảng 6.5[1,trang 96]
[ ]
H
σ
: ứng suất tiếp cho phép,Mpa.
1
;
w
w
bd
w
w
ba
d
b
a
b
==
ψψ
- các hệ số,trong đó b
w
là chiều rộng bánh răng tra bảng

6.6[1,trang97].
`
52,52
1.8,3.8,318
8,4.05,1.36110
.5.67
3
2
1
==⇒
w
d
(mm)

)/(95,3
000.60
1440.52,52.
000.60

1
1
sm
nd
v
w
===
π
π
Theo bảng 6.13[1,106] với v=3,95 (m/s) dùng cấp chính xác 9 (vì v ≤ 4 (m/s)) với cấp
chính xác 9 và v≤10 (m/s),

16,1=
α
H
K
theo bảng 6.14[1,107]
m
w
oHH
u
a
vg
1

σν
=
Tra bảng 6.15
002,0=⇒
H
σ
Tra bảng 6.16
73=⇒
o
g
15,3
806,3
114
95,3.73.002,0 ==⇒
H
υ
Theo bảng 6.7 với sơ đồ hình 3

SVTH: PHẠM VĂN LINH –LỚP 12CDTLT TRANG 21
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG PHƯỚC VINH
)(815,98
52,52.806,3.40
)1806,3(09,0.36110.2
.763,0.733,1.274
]39.6,106,1[09,0065,0.16,1.2,1
]41.6,107,1[065,0
16,1.2,1.36110.2
52,52.40.15,31
2
1
2,1
2
1
1
MPA
cttrangKKKK
cttrang
KKT
db
K
K
H
HHHH
HH
wwH
H
H
=

+
=
===
=
+
=
+
=
=
σ
υ
υαβ
αβ
υ
β
Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép với v=3,95(m/s)
v
Z
:hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng khi v≤10 (m/s)
1=⇒
v
Z
-Với cấp chính xác động học là 9 chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 7 khi đó
cần gia công đạt độ nhám
)(25,15,2 mR
a
µ
÷=

95,0=⇒

R
Z
-Khi đường kính vòng đỉnh bánh răng
)(700 mmd
a
≤
[ ] [ ]
[ ]
)(71,362815,98
)(71,3621.95.0.1.8,381
1
MPA
MPAZZZ
K
HH
XHRVHH
XH
=≤=
===⇒
=⇒
σσ
σσ
Do đó kết quả tính toán phù hợp với yêu cầu.
4.2.3 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
[ ]
1
1

2
11

1
1
F
ww
FF
F
mdb
YYYKT
σσ
βε
≤=
[1,Trang108, ct 6.43]
α
ε
ε
1
=Y
: hệ số kể đến sự trùng khớp của răng với
α
ε
là hệ số trùng khớp ngang.
Với
βε
α
cos.)
11
(2,388,1
21







+−=
zz
[1,Trang 105, Ct 6.38b]
⇒

=








+−= 42,11cos.)
118
1
31
1
(2,388,1
α
ε
1,71
10176,1 ≈=
bd
ψ

SVTH: PHẠM VĂN LINH –LỚP 12CDTLT TRANG 22
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG PHƯỚC VINH
m
w
oFF
u
a
vg
1
1

δυ
=

006,0=
F
δ

56=
o
g
109,1
37,1.41,1.36110.2
52,52.40.26,7
1
2

1
26,7
806,3

114
95,3.56.006,0
1
111
1
=+=+=
==⇒
αβ
υ
υ
FF
wwF
F
F
KKT
db
K
v
Tra bảng 6.14[1,107] chọn
4,1=
α
F
K
Do đó:
86,1109,1.4,1.2,1 ===
υαβ
FFHF
KKKK
Với
71,1=

α
ε

584,0
71,1
11
===
α
ε
ε
Y
Với
O
42,11=
β

91,0
140
42,11
1
140
1
0
=−=−=
O
Y
β
β
Số răng tương đương
12529,125

9802,0
118
3391,32
9802,0
31
22
11
33
2
33
1
=⇒===
=⇒===
vv
vv
Z
Cos
Z
Z
Z
Cos
Z
Z
β
β
Tra bảng 6.18[1,109] ta có được
6,3
8,3
2
1

=
=
F
F
Y
Y
Với hệ số dịch chỉnh
0
21
== xx
1
052,1)5,1ln(0695,008,1)ln(0695,008,1
=
=−=−=
R
S
Y
mY
Bánh răng phay
)400(1 mmdK
aXF
≤=
Tương tự
SVTH: PHẠM VĂN LINH –LỚP 12CDTLT TRANG 23
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG PHƯỚC VINH
[ ]
[ ]
[ ]
)(48,2525,71
8,3

6,3.5,75
.
)(25,2145,75
5,1.52,52.114.4,0
8,3.91,0.584,0.86,1.36110.2
)(48,2521.052,1.1.240
2
1
21
2
11
1
MPA
Y
Y
MPA
MPA
F
F
FF
F
FF
F
=≤===
=≤==
==
σ
σ
σ
σσ

σ
Kiểm nghiệm răng về quá tải với
[ ]
[ ]
[ ]
[ ]
)(2721,1004,1.5,71
)(2727,1054,1.5,75
)(952)(1,1344,134,113.
4,1
4,1
222
111
1
11
MPAk
MPAk
MPAMPAk
T
T
T
T
k
Max
FqtFF
Max
FqtFF
Max
HqtH
Max

H
Max
qt
Max
Max
=≤===
=≤===
=≤===
===
σσσ
σσσ
σσσ
- Kết luận : Các thông số và kích thước bộ truyền là:
-Khoảng cách trục
)(114
1
mma
w
=
-Môdun pháp m=1,5(mm)
-Chiều rộng vành răng
)(40
1
mmb
w
=
-Tỷ số bộ truyền
806,3=
m
u

-Góc nghiêng của răng
o
42,11=
β
-Số răng của bánh răng
118
31
2
1
=
=
Z
Z
-Hệ số dịch chỉnh
0
21
== xx
-Đường kính vòng chia
)(5,180
9802,0
118.5,1
.
)(43,47
9802,0
31.5,1
.
2
2
1
1

mm
Cos
Zm
d
mm
Cos
Zm
d
===
===
β
β
-Đường kính đỉnh răng
)(5,1835,1.25,180)1(2
)(43,505,1.243,47)1(2
22
11
2
1
mmmyxdd
mmmyxdd
a
a
=+=∆−++=
=+=∆−++=
SVTH: PHẠM VĂN LINH –LỚP 12CDTLT TRANG 24
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG PHƯỚC VINH
-Đường kính đáy răng
)(75,1765,1.5,25,180)25,2(
)(68,435,1.5,243,47)25,2(

22
11
2
1
mmmxdd
mmmxdd
f
f
=−=−−=
=−=−−=
4.3 Tính toán bộ truyền cấp chậm (bộ truyền bánh răng trụ nghiêng)
4.3.1 Xác định sơ bộ khoảng cách trục với cấp nhanh
( )
[ ]
3
2
2
2

.
1.
2
baH
H
aw
u
KT
uka
ψσ
β

+=
[1, Trang 96, công thức 6.15a]
Tra bảng 6.5 với răng nghiêng vật liệu 2 bánh là: Thép – Thép
43=
a
K
Tra bảng 6.6
4,0=
ba
ψ
( ) ( )
189,0116,34,0.53,01.53,0
2
≈=+=+= u
babd
ψψ
Tra bảng 6.7 với sơ đồ 3
15,1=
β
H
K
( )
)(168
)(8,168
4,0.16,3.8,381
15,1.134660
116,343
16,3
2
2

3
2
2
mma
mma
u
w
w
=⇒
=+=⇒
=
4.3.2 Xác định các thông số ăn khớp:
Modul pháp
36,368,1168).02,001,0()02,001,0(
2
÷=÷=÷=
w
am
Theo quan điểm thống nhất hoá trong thiết kế chọn modun tiêu chuẩn của răng cấp chậm
bằng modun răng cấp nhanh ⇒ m=1,5(mm)
Chọn sơ bộ
0
10=
β
do đó cosβ = 0,9848
Số răng bánh nhỏ
53
02,53
)116,3(5,1
9848,0.168.2

)1(
cos 2
1
2
1
2
=⇒
=
+
=
+
=
Z
um
a
Z
w
β
⇒ số răng bánh lớn
SVTH: PHẠM VĂN LINH –LỚP 12CDTLT TRANG 25