Đang tải... (xem toàn văn)
Ch¬ng Iii tÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ thèng truyÒn lùc thêng 47 Ch¬ng Iii tÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ thèng truyÒn lùc thêng 3 1 s¬ ®å cÊu tróc tiªu biÓu cña hÖ thèng vµ c¸c ph¬ng ¸n CÊu tróc hÖ thèng Dßng t.
Ch-ơng Iii : tính toán thiết kế hệ thống truyền lực th-ờng 3.1 sơ đồ cấu trúc tiêu biểu hệ thống ph-ơng án - Cấu trúc hệ thống : Dòng truyền công suất nh- sau : Động ly hợp hộp số đăng vi sai bán trục moayơ cầu xe bánh xe Hình 3.1 Hệ thống truyền lực th-ờng - Các ph-ơng án : + Động đặt tr-ớc,bánh tr-ớc chủ động : -47- + Động đặt tr-ớc,bánh sau chủ động : 3.2 Tính toán thiết kế ly hợp 3.2.1 Sơ đồ cấu trúc tải trọng tính toán : 3.2.1.1 Sơ đồ cấu trúc : 11 10 H×nh 3.2 Sơ đồ cấu trúc ly hợp 1.Trục khuỷu; 2.Bánh đà; 3.Đĩa bị động; 4.Đòn mở; 5.bàn đạp; 6.Bi T; 7.Càng mở; 8.Lò xo hồi vị mở; 9.Lò xo ép; 10.Vỏ ly hợp; 11.Đĩa ép 3.2.1.2 Tải trọng tính toán : Ly hợp phải thiết kế với kích th-ớc truyền mô men lớn mô men động Làm nh- để ly hợp truyền đ-ợc hết mô men động đến hệ thống truyền lực mà không bị tr-ợt ma sát bị dầu nhờn rơi vào hay làm việc bị mòn lò xo ép bị tính chất đàn hồi chút Mô men ma sat ly hợp Mc đ-ợc xác định theo c«ng thøc: M c = M e max (3- 1) -48- Trong đó: M e max mô men xoắn cực đại động ôtô hệ số dự trữ ly hợp ( >1) Nếu chọn nhỏ không đảm bảo truyền hết mô men Nếu chọn lớn ly hợp không làm nhiệm vụ cấu an toàn Th-ờng lấy với ô tô du lịch =1,3 1,5 Th-ờng lấy với ô tô tải không rơ mooc =1,3 1,5 Th-ờng lấy với ô tô tải kéo rơ mooc =1,3 1,5 3.2.2 Xác định kích th-ớc thiết kế chi tiết : -49- 3.2.2.1 Công tr-ợt sinh trình đóng ly hợp * Ta tính công tr-ợt sinh theo cách thức nhả bàn đạp từ từ Cách tính tính đến trình diễn biến thực tế dóng ly hợp gồm hai giai đoạn + Tăng mô men quay ly hợp M1 từ giá trị đến giá trị Ma bắt đầu đóng ly hợp, lúc ô tô bắt đầu khởi động chỗ + Tăng mô men quay ly hợp M1 đến giá trị mà tr-ợt ly hợp không Hình 3.3 Sơ đồ tính công tr-ợt ly hợp Công tr-ợt giai đoạn đầu L1 xác định nh- sau: L1 = M a m a t1 Công tr-ợt giai đoạn thứ hai L2 xác định theo công th-c sau: L2 = J a ( m − a ) + M a ( m a ).t 2 Công tr-ợt đ-ợc xác định theo công thức sau: 2.t t L = L1 + L2 = M a ( m − a ) + + J a ( m − a ) 2 (3-2) Trong đó: + Ma mô men cản chuyển động quy dẫn trục ly hợp, đ-ợc tÝnh theo c«ng thøc: Ma= [(G + Gm) + kFv2] rb (kg.m) io ih i f tl đây: 50 G : trọng l-ợng toàn ôtô KG Gm : trọng l-ợng rơmooc KG K : hệ số cản không khí ( Khi tốc độ nhỏ KFv 0) i0, ih, if lần l-ợt tỉ số truyền hệ thống truyền lực chÝnh, cđa hép sè vµ cđa hép sè phơ hệ số cản tổng cộng mặt đ-ờng rb bán kính làm việc bánh xe tl lµ hiƯu st cđa hƯ thèng trun lùc + m tốc độ góc động lấy t-ơng ứng với mô men cực đại động cơ, rad/s + a tốc độ góc trục ly hợp ( rad/s ) + Ja mô men quán tính ôtô quy dẫn trục ly hợp đ-ợc xác định theo c«ng thøc: G r b2 Ja= g (i0 ih i f ) ; (KG.m.s2) g lµ gia tèc träng tr-êng + t1 : thêi gian ®ãng ly hợp giai đoạn đầu, đ-ợc xác định theo: t1= Ma/k + t2: thời gian đóng ly hợp giai đoạn hai, đ-ợc xác định theo công thức: t2= Aá k Với: k: hệ số tỷ lệ kể đến nhịp độ tăng mô men Ml đóng ly hợp, đ-ợc xác định theo thực nghiệm Đối với ô tô du lịch k = 50 - 150 Nm/s Đối với ô tô vận tải k =150 -750Nm/s A biểu thức rút gọn đ-ợc tính theo công thức: A= J a (m a ) 3.2.2.2 Xác định kính th-ớc ly hợp - Mô men ma sát ly hợp viết nh- sau: M e = .M e max = .P R tb i Trong đó: P - lực ép lên đĩa ma sát - hệ số ma sát đĩa ma sát i - số đôi bề mặt ma sát Rtb - bán kính trung bình đĩa ma sát 51 Rtb = R1 + R2 (3- 3) Với : R1 - bán kính đĩa bị động R2 - bán kính đĩa bị động Do đó: P = .Me max .Rtb i (3- 4) - Đ-ờng kính vòng vòng ma sát đựơc tính: D2 = R2 = 3,16 M e max C Trong ®ã: C - hệ số kinh nghiệm Đối với ô tô du lịch C = 4,7 Đối với ô tô vận tải diều kiện bình th-ờng C = 3,6 Đối với ô tô tải điều kiện vân tải nặng C =1,9 Từ D2 ta tính đựơc R2 - Bán kính đĩa ma sát đựơc tính: R1=(0,53 0,75).R2 Cần ý chọn R1 R2 cho hợp lý để đĩa ma sát - Kiểm tra áp suất sinh bề mặt đĩa ma sát Kiểm tra áp suất bề mặt ma sát làm việc theo công thức: q= M e max [q] 2. Rtb2 b..i (3-5) (3- 6) (3 - 7) Trong : b bề rộng ma sát gán đĩa bị động ( b =R2 - R1 ) q áp suất cho phép lên bề mỈt, q = 150 – 250 KN/m 3.2.2.3 KiĨm tra công tr-ợt riêng Để đánh giá hao mòn đĩa ma sát phải xác định công tr-ợt riêng theo c«ng thøc: l0 = L [l ] F i (3- 8) Trong đó: L công tr-ợt ly hợp F diện tích bề mặt vòng ma s¸t : F = (R 22 - R 12 ) i số đôi bề mặt ma sát l0 công tr-ợt riêng [l0] công tr-ợt riêng cho phép 52 Công tr-ợt riêng cho phép đ-ợc xác định loại ô tô nh- sau: + Ô tô : [ l0 ] = 1000 1200 KJ/m2 + Ô tô tải có tải trọng 50 KN : [ l0 ] = 400 600 KJ/m2 + Ô tô t¶i cã t¶i träng d-íi 50 KN : [ l0 ] = 150 – 250 KJ/m2 3.2.2.4 KiÓm tra theo nhiệt độ chi tiết Công tr-ợt sinh làm nóng chi tiết: lò xo, đĩa ép Do phải kiểm tra nhiệt độ chi tiết cách xác định độ gia tăng nhiệt độ theo công thøc: T= L C.mt + 273 C (3- 9) Trong đó: T: nhiệt độ chi tiết tính toán : hệ số xác định phần công tr-ợt dùng nung nóng chi tiết cần tính đĩa ép = 12 n với n số l-ợng đĩa bị động C: nhiệt dung riêng chi tiết bị nung nóng C = 500J/kg.độ mt : khối l-ợng chi tiết bị nung nóng Gt: trọng l-ợng chi tiết bị nung nóng 3.2.3 Thiết kế dẫn động ly hợp Dẫn động ly hợp th-ờng gồm hai loại : + Loại ly hợp th-ờng đóng: Để điều khiển ly hợp th-ờng đóng ng-ời ta dùng dẫn động ly hợp loại khí khí có c-ờng hoá thuỷ lực hay c-ờng hoá chân không + Loại ly hợp không th-ờng đóng Hầu hết xe ô tô n-ớc ta sử dụng loại điều khiển ly hợp th-ờng đóng thiết kế nhà thiết kế chủ yếu ý đến tr-ờng hợp 3.2.3.1 Đối với dẫn động khí c-ờng hoá Sơ đồ dẫn động ly hợp khí c-ờng hoá biểu thị sơ đồ hình 3.4 Đối với dẫn động khí tỷ số truyền hệ dẫn động hành trình bàn đạp đ-ợc xác định nh- sau: 53 Hình 3.4 Sơ đồ dẫn động ly hợp khí c-ờng hoá + Phân tỷ số truyền cho hệ dẫn động a c e b d f ic=i1.i2= (3- 10) Trong ®ã : a c lµ tû sè trun tõ bµn đạp đến ổ bi tê b d i1= i2= e tỷ số truyền đòn mở f Ta chän i2 = sau ®ã suy tû sè Khi ®ã i vµ cã tû sè Tõ e tõ ®ã chän e= ,f= f a c a = chän = råi chän a, b b d b c = ta chọn đ-ợc c d d + Hành trình bàn đạp Hành trình toàn bàn đạp xác định theo công thức: a c S t = l.ic + = S1 + S [ S t ] b d (3- 11) Trong đó: l: khe hở đĩa ép cần thiết để mở ly hợp ( =(1,5 2)mm) ic: lµ tû sè trun cđa hƯ dẩn động : khe hở đòn mở ly hợp bạc mở (hay bi tê ), =(3 5)mm S1: hành trình làm việc bàn đạp (mm) S0: hành trình tự bàn đạp (mm) [ S t ] : hành trình cho phép bàn đạp Đối với ô tô vận tải: [St] =180mm Đối với ô tô du lịch: [St] =150mm 54 3.2.3.2 Đối với dẫn động khí có c-ờng hoá Sơ đồ ly hợp dẫn động khí có c-ờng hoá đ-ợc biểu thị sơ đồ hình Hình 3.5 Sơ đồ dẫn động ly hợp khí có c-ờng hoá + Phân tỷ số truyền cho hệ dÉn ®éng a c e d 22 b d g d12 ic=i1.i2= (3- 12) + Hành trình bàn đạp Hành trình toàn bàn đạp xác định theo công thức: a c d2 S t = l.ic + 22 = S1 + S [ S t ] b d d1 (3- 13) 3.2.3.3 Lực tác dụng lên bàn đạp ly hợp Lực cần thiết ng-ời lái tác dụng lên bàn đạp ly hợp để mở ly hợp : Qbd p , = [Qbd ] ic k (3- 14) Trong đó: Qbđ : lực ng-ời lái tác dụng lên bàn đạp p , : tổng lực ép cực đại lò xo ép lên đĩa ép mở ly hợp p , =1,2 p Trong đó: p : tổng lực ép lò xo ép lên ®Üa Ðp ch-a më ly hỵp p = Me R tb i ic: tû sè truyÒn chung cđa hƯ dÉn ®éng k : hiƯu st cđa cấu dẫn động.( k =0,8 0,85) [Qbd ] : lực đạp cần thiết ng-ời lái để mở ly hợp 55 Đối với ô tô vận tải: [Qbd] =200N Đối với ô tô du lịch : [Qbd] =150N 3.2.4 Tính chi tiết ly hợp dẫn động ly hợp 3.2.4.1 Đinh tán - Đinh tán để gán ma sát vào đĩa bị động Th-ờng đinh tán làm đồng nhôm có đ-ờng kính : mm - Đinh tán bố trí đĩa ly hợp theo vòng tròn làm nhiều dÃy Coi phân bố lực tác dụng lên đinh tán day tỷ lệ thuận với bán kính có bán kính r1 r2 - Lực tác dụng lên đinh tán xác định theo c«ng thøc: F1 = M e max r1 2(r12 + r22 ) F2 = M e max r2 2(r12 + r22 ) (3- 15) Trong : F1 lực tác dụng đinh tán vòng F2 lực tác dụng đinh tán vòng - Đinh tán đựơc xác định theo ứng suất cắt chèn dập: F1 [ c ] d n1 F = [ cd ] n1 l.d c1 = cd KG/cm2 ; ; KG/cm2 (3- 16) Trong : c1 ứng suất cắt đinh tán vòng (KG/cm2 ) cd ứng suất chèn dập đinh tán (KG/cm2) n1 số l-ợng đinh tán bố trí vòng d đ-ờng kính đinh tán l chiều dài làm việc đinh tán [ c1 ] [ cd ] lần l-ợt ứng suất cắt chèn dập cho phép [ c ] = 30 MN/m2 [ cd ]= 80MN/m2 T-¬ng tự nh- kiểm nghiệm cho đinh tán vòng 3.2.4.2 Moay đĩa bị động 56 3.3.4 Tính bền chi tiết hộp số dẫn động số 3.3.4.1 Tính toán bánh hộp số a Tính bền bánh theo ứng suất uốn ứng suất uốn đ-ợc xác định: u = K d K ms K c K K gc P b..mntb .K u (3- 35) Víi : P lực vòng tác dụng lên chi tiết tính (MN); Lực vòng tác dụng lên bánh vị trí ăn khớp: P= M t 2M t = r0 z.ms (3- 36) ro bán kính vòng tròn chia z số bánh cần tính ms - mô đun mặt cầu b chiều rộng lm việc vnh (m); mntb mô đun pháp tuyến tiêt diện trung bình (m) Hệ số dạng (y) đ-ợc chọn phụ thuộc hệ số dịch chỉnh Đối với bánh không ®iỊu chØnh cã thĨ chän sè liƯu ë b¶ng IV-2 sách TKTT- ô tô máy kéo (Nguyễn Hữu Cẩn Phan Đình Phùng) Kd hệ số tải trọng động bên ngoi: Đối với ô tô vận tải: Kd = 2,0 - 2,5 Đối với ô tô con: Kd = 1,5 - 2,0 Đối với ô tô vận tải có tính động cao: Kd = 2,5 - 3,0 Đối với ô tô máy kéo: Kd = 4,0 - 4,0 Kms hệ số tính đến ma sát: Đối với bánh chủ động: Kms=1,1 Đối với bánh bị động: Kms=0,9 Kc hệ số tính đến độ cứng vững trục Đối với bánh công-xôn ỏ trục sơ cấp: Kc=1,2 Đối với bánh tr-ợt trục thứ cấp: Kc=1,1 Đối với bánh ăn khớp trục có độ cứng bình th-ờng: Kc=1 Ktp hệ số tính đến tải trọng động phụ sai số b-ớc gia công gây nên Ktb = 1,1- 1,3 (trÞ sè nhá dïng cho sè trun thÊp) Kgc – hƯ sè tÝnh ®Õn øng st tập trung góc l-ợn Nếu góc l-ợn đ-ợc mi: Kgc=1 65 Nếu góc l-ợn không đ-ợc mi: Kgc=1,1 K hệ số tính đến ảnh h-ởng độ trùng khớp sức bền Đối với thẳng K = Tại ứng suất uốn cho phép bánh hộp số có trục cố định: u =(350 - 850) MN/m2: Đối với bánh số I v số II u =(150 - 450) MN/m2: §èi víi bánh số III v số IV, V u =(300 - 1200) MN/m2: Đối với bánh số lùi (giá trị nhỏ dùng cho xe du lịch) b Tính bền bánh theo ứng suất tiếp xúc Các bánh đ-ợc tính bên tiếp xúc theo chế độ tải trọng lớn Đối với cặp bánh chế t¹o cïng mét vËt liƯu, øng st tiÕp xóc tÝnh theo công thức t-ơng ứng với chế độ tải trọng: §èi víi « t« lÊy b»ng 0,5Mt tx = 0,418 cos 1 1 PE tx b'.sin cos r1 r2 (3 -37) Với: góc nghiêng đ-ờng P lực vòng, MN E mô đun đn håi, ®èi víi thÐp: E=(0,2 - 0,22) MN/m2 b’ – chiều di tiếp xúc răng, m góc ăn khớp r1; r2 bán kính vòng lăn bánh chủ động v bánh bị động, m Dấu (+): Đối với căp bánh ăn khớp ngoi Dấu (-): Đối với cặp bánh ăn khớp Víi « t« chän: tx = (1500 - 3000) MN/m2 cho bánh thẳng tx = (100 - 2500) MN/m2 cho bánh nghiêng 3.3.4.2 Chon sơ kích th-ớc trục hộp số Đ-ờng kính trục hộp số đ-ợc xác định sơ theo kinh nghiƯm nh- sau: - Trơc s¬ cÊp: d1 10,6 M e max , mm (3 -38) Víi Mem· l mô đun xoắn lớn động cơ, Nm - Trôc trung gian d2 = 0,45.A ; d2 = 0,16 – 0,18 l2 (3 -39) 66 ... ép 3.2.1.2 Tải trọng tính toán : Ly hợp phải thiết kế với kích th-ớc truyền mô men lớn mô men động Làm nh- để ly hợp truyền đ-ợc hết mô men động đến hệ thống truyền lực mà không bị tr-ợt ma sát... không đảm bảo truyền hết mô men Nếu chọn lớn ly hợp không làm nhiệm vụ cấu an toàn Th-ờng lấy với ô tô du lịch =1,3 1,5 Th-ờng lấy với ô tô tải không rơ mooc =1,3 1,5 Th-ờng lấy với ô tô. .. Đình Phùng) Kd hệ số tải trọng động bên ngoi: Đối với ô tô vận tải: Kd = 2,0 - 2,5 Đối với ô tô con: Kd = 1,5 - 2,0 Đối với ô tô vận tải có tính động cao: Kd = 2,5 - 3,0 Đối với ô tô máy kéo: Kd