tiểu luận môn thiết kế ô tô Đề tài TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MÔN THIẾT KẾ ÔTÔ BÀI TẬP LỚN Đề tài : TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỘP SỐ GVHD: PGS.NGUYỄN MẠNH CƯỜNG SVTH MSSV Nguyễn Đạt Khoa Nguyễn Nhựt Tâm Nguyễn Thành Trọng Lớp thứ tiết 11-12 TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2022 I SỐ LIỆU CHO TRƯỚC - Loại xe ôtô : Xe tải - Tải trọng định mức: 8225 (Kg) - Độ dốc lớn mặt đường mà xe vượt :αmax = 00 - Các số liệu lại tham khảo xe Zil 130 II NỘI DUNG CẦN HOÀN THÀNH: - Xác định tỷ số truyền hệ thống truyền lực - Tính tốn lựa chọn bánh hộp số - Tính tốn trục - Tính tốn ổ lăn hộp số III : BẢN VẼ: - 01 vẽ A0 : mặt cắt dọc hộp số - 01 vẽ A3 : chi tiết trục thứ cấp hộp số Lời Nói Đầu Nước ta q trình cơng nghiệp hố đại hố đất nước Ngành khí ơtơ ngành trình phát triển mạnh, với nhiều nhà máy sản xuất tiên tiến mọc lên Ơtơ sử dụng rộng rãi thực tế đời sống tiện ích mà mang lại Một phận thiếu ơtơ ảnh hưởng trực tiếp đến q trình điều khiển ơtơ,đó hộp số Ngày nay, hộp số ôtô phong phú chủng loại, kết cấu công nghệ Nhưng phổ biến hộp số truyền động khí, loại xe chất lượng cao cịn trang bị hộp số tự động.Tuy có số nhược điểm so với hộp số tự động hộp số truyền động khí có ưu điểm sử dụng phổ biến loại ôtô Trong trình học tập trường, qua đợt thực tập lẫn truờng em bắt kiến thức hộp số, từ kết cấu đến công nghệ chế tạo bản…từ kiến thức có em thực thành công đồ án ô tô2 với đề tài “TÍNH TỐN THIÉT KẾ HỘP SỐ” Trong q trình làm đồ án em giúp đỡ giáo viên hướng dẫn, thầy môn, có góp ý, hướng dẫn tận tình giúp em hoàn thành tốt đồ giao Mặc dù cố gắng, tài liệu, lực có hạn nên chắn đồ án khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong góp ý thầy bạn để đề tài em ngày hoàn thiện Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, tạo điều kiện tốt cho em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC T T nội dung Xác định tỷ số truyền hệ thống truyền lực Tính tốn thơng số bánh Tính tốn sức bền hộp số Tính tốn trục hộp só Tính tốn ổ lăn Tài liệu tham khảo Kết cấu tính tốn ôtô máy kéo Lý thuyết ôtô máy kéo Thiết kế chi tiết máy Vẽ kỹ thuật khí Giáo trình dung sai lắp ghép Sức bền vật liệu Giáo trình hướng dẫn thiết kế chi tiết máy trang 28 32 39 CÁC THÔNG SỐ XE THAM KHẢO TT Thông Số Xe Zil 130 Kích thước bao(dài x rộng x cao) Chiều dài sở Tỷ số truyền hộp số 10 11 Tỷ số truyền truyền lực Trọng lượng thiết kế Phân bố lên cầu trước Phân bố lên cầu sau Trọng lượng toàn tải Phân bố lên cầu trước Phân bố lên cầu sau Số vịng quay trục khưỷu ứng với Cơng suất cực đại Kích thước lốp B - d Hiệu suất hệ thống truyền lực Hệ số cản khơng khí Công suất cực đại động 12 13 Mômen xoắn cực đại động Tốc độ cực đại xe 415 83 14 15 Góc dốc lớn 12 3800*1800*2400 3800 7,45:4,1:2,29: 1,475:1:7,26 I0 = 6,32 4000 2000 2000 8225 2350 5875 3200 - 20 0,85 0,07 150 Đ ơn Vị mm mm Kg Kg Kg Kg Kg Kg V/p M ã l ự c N/m Km/ h độ Chọn sơ đồ trục Chế độ số sau: Vị trí trung gian số khơng cặp bánh đồng tốc chưa vào ăn khớp , lúc trục vào quay truyền sang trục không truyền trục thư cấp - Vị trí tay số ● Gài số : Dùng bánh di trượt sang trái để bánh 1’ ăn khớp với bánh ● Dịng truyền cơng suất : Từ trục sơ cấp đến cặp bánh a’a đến trục trung gian sang cặp bánh 1’1 trục thứ cấp - Vị trí tay số 2: ● Gài số : Gạt đồng tốc sang phải ăn khớp với bánh 2’ ● Dịng truyền cơng suất : Từ trục sơ cấp cặp bánh a’a trục trung gian sang cặp bánh 2’2 cuối trục thứ cấp - Vị trí tay số ● Gài số : Gạt đồng tốc sang trái ăn khớp với bánh 3’ ● Dịng truyền cơng suất : Từ trụ sơ cấp cặp bánh a’a trục trung gian sang cặp bánh 3’3 trục thư cấp - Vị trí tay số ● Gài số : Gạt đồng tốc sang phải ăn khớp với bánh 4’ ● Dịng truyền cơng suất : Từ trục sơ cấp cặp bánh a’a’ trục trung gian sang cặp bánh 4’4 trục thư cấp - Vị trí tay số 5: ● Gài số : Gạt đồng tốc song trái ăm khớp với bánh răngâ’ ● Dịng truyền cơng suất : Từ trục sơ cấp qua đồng tốc sang trục thư cấp - Vị trí tay số lùi : ● Gài số : Gạt bánh di trượt 1’ sang ăn khớp với bánh ZL2 + Dịng truyền cơng suất :Từ trục thứ cấp đến cặp bánh a’a trục trung gian cặp bánh ZL-ZL1 cặp bánh ZL2-1’ trục thứ cấp I XÁC ĐỊNH TỶ SỐ TRUYỀN CỦA HỆ THNG TRUYN LC 1.1: xác định trọng lợng toàn ô tô Trọng lợng toàn ô tô tải : G = G0 + Gh.nc + Ghh Trong ®ã : G _ trọng lợng toàn ô tô (N) G0 _ trọng lợng thân ô tô (N) Gh _ trọng lợng ngời (N) nc _ số chổ ngồ buồng lái ô tô Ghh _ trọng lợng hàng hoá chuyên chở (N) Theo đề : Ghh= 4000 9,8 =39200 (N) Theo hệ số tải trọng xe tải thông thờng Mà ta có : G0= (8225 - 4000).9,8 = 41405 (N) VËy : G = 80605 (N) ● chọn lốp: Trọng lợng phân bố lên cầu: Cầu tríc: G1= (0,25 G Chän G1= 0,3.G =0,3.80605 = 24182 (N) Trọng lợng phân bố lên lốp cÇu tríc : G1/2 = 12091 (N) CÇu sau : G2= (0,70 G G2= 0,70.80605 = 56424 (N) Träng lỵng phân bố lên lốp cầu sau: G2/4 = 14106 (N) Dựa vào trọng lợng phân bố lốp ta chọn đợc loại lốp Có thông số nh sau 9- 20 có thông số : BỊ réng cđa lèp : B = in = 25,4.9 = 228,6 (mm) đờng kính vành b¸nh xe : d = 20.25,4 = 508 (mm) Lốp có bán kính thiết kế : r0 = (mm) bán kính làm việc trung bình : rb = r0 lốp áp suất thấp, hệ số kể đến biến dạng lốp : = 0,93 rb = 448,8 (mm) 1.2 : Tû sè truyÒn lùc chÝnh cđa c¸c tay sè Tû sè trun cđa truyền lực i0 đợc xác định đảm bảo cho ô tô đạt vận tốc lớn nhất, đợc xác định theo c«ng thøc : I0 = 0,377 Suy :nv = nn = 0,9.3200 = 2880 (v/p) rb - bán kính trung bình làm việc bánh xe : rb = 0,4488 (m) ( lÊy ë xe tham kh¶o ) ifc - tû sè trun cđa hép sè phơ : ifc = ihn - tû sè trun cđa hép sè chÝnh ë sè trun th¼ng :ihn = Vmax - vận tốc lơn ô tô :Vmax = 83 Km/h Từ công thức ta tính đợc i0= 5,87 Theo xe tham khảo ta chọn : i0= 6,45 1.3 : Tû sè truyÒn hép số Trong - R lực hớng tâm tác dụng lên điểm C (N) - M0 mômen uốn điểm C (N.m) - a, b, l, khoảng cách đặt lực chiều dài trục(m) - E mô men đàn hồi vật liệu E= 2.105MN/m2 - J mômen quán tính tiết diện, trục đặc ta xác định nh sau với D ®êng kÝnh trơc m Do trªn trơc cã nhiỊu lùc mômen tác dụng nên độ võng góc xoay tiết diện tổng đại số độ võng góc xoay tiết diện lực mô men riêng rẽ tác dụng Tên gọi D(m) Tiết diện bánh Tiết diện bánh Tiết diện bánh Tiết diện bánh Kết phù hợp (rad) 0,07 (m m) 0,0066 0,065 0,0028 1,118.10-4 0,065 0,0027 2,981.10-4 0,065 0,0026 2,234.10-4 5,145.10-4 4.2.2 : Đối với trục trung gian Giả sử phản lực ổ lăn có chiều nh hình vẽ Ta có phơng trình cân lực mômen nh sau Hình v: Dựa vào sơ đồ hộp số công thức tính ta tính đợc lực tác dụng lên trục vị trí b(mm) c(m m) L2(mm) X3( N) Y3(N) Gµi sè1 20 330 360 -26232 11114 X4( N ) 779 Y4(N ) 5128 Gµi sè2 20 210 360 -11494 5120 Gµi sè3 20 100 360 -3718 1971 159 -999 7663 8713 Gµi sè4 20 70 360 -1879 Mô men uốn tiết diện bánh số Tại bánh ¨n khíp 1250 -47 8304 Mux=b.y4, bíc nh¶y M’ux=b.y4+ Qa.ra Muy =b x4 Tại vị trí bánh gài sè Mux =b.y4 +Qa.ra-Ra(c-b)-Q1.r1 Bíc nh¶y : M’ux=b.y4+Qa.ra-Ra(c-b)Q1.r1 Muy=c.x4-Pa.(c-b) Dùa vào ta có bảng kết sau vị X4(N) Y4(N Mux M’ ux1 trÝ ) Gµi 7793 512 102 64 sè1 Gµi 1592 766 153 69 sè2 Gµi sè3 -999 Gµi sè4 -47 174 71 830 166 70 ● KiĨm nghiƯm vÞ trí cài số Biểu diễn mômen uốn Hình vẽnkđkglk Kiểm nghiệm vị trí cài số Biểu diễn mômen uốn: Hình vẽgkfgjlkg Kiểm nghiệm vị trí cài số Biểu diễn mômen uốn: Hình vẽ Kiểm nghiệm vị trí cài số Biểu diễn mômen uốn: H×nh vÏ Mu M’ Muy x2 ux2 155 87 13 33 76 786 - 11 08 11 17 172 25 10 62 51 966 11 26 90 36 545 11 08 31 871 Mz Muy 19, 0,9 Dựa vào công thức tính độ bền uốn xoắn ta có kết vị trí cài số khác nh sau: vị trí (MN/m ) M u ( N ) (MN/m ) (MN/m2 ) M u ( N ) (MN/m ) (MN/m ) Gµi sè1 20 Gµi sè2 20 Gµi sè3 20 ,5 Gµi sè4 20 ,1 6 7 24 47 85 31 50,9 25 48 18 87 68 80 26 48 10 94 39,8 57 25 47 ,9 65 23 46,8 So sánh với điều kiện :đối với thép C45: =288MN/m2 0,8 =0,8.360 Thì vị trí gài số 1, 2, 3, 4, đủ bền 5.2.1.3 Giả sử phản lực ổ lăn có chiều nh hình vẽ ta có phơng trình cân lực mô men nh sau: Hình vẽ: Y5=-Y1Ra X5=X1-Pa Dựa vào sơ đồ hộp số công thức tính ta tính đợc lực tác dụng lên trục là: vị trÝ Gµi sè1 b(m m) 20 Gµi sè2 20 Gµi sè3 20 X5(N ) 1353 2040 2327 Y5(N ) 1988 1022 4855 Gµi sè4 20 2222 2999 Mômen uốn tiết diện ổ lăn là: Mux=b.y Muy=b.x Mz=b.ra Dựa vào ta có bảng kết sau: vị trí b(m m) X5(N ) Y5(N ) Mux(N m) Mz(N M) 397,7 Muy(N m ) -270,7 Gµi sè1 20 1988 Gµi sè2 20 Gµi sè3 20 1353 2040 2327 1022 204,4 -408 820,6 4855 97 -465,5 820,6 820,6 Gµi sè4 20 -22221 2999 59,9 -444,4 820,6 KiĨm nghiƯm vÞ trí cài số Biểu diễn mô men uốn: Hình v Kiểm nghiệm vị trí cài số Biểu diễn mô men uốn: Hình vẽ Kiểm nghiệm vị trí cài số Biểu diễn mô men uốn: Hình vẽ Kiểm nghiệm vị trí cài số Biểu diễn mô men uốn: Hình vẽ Dựa vào công thức tính độ bền uốn xoắn ta có bảng kết vị trí cài số khác nh sau Vị trí Mu( N) Gµi sè 481 Gµi sè 456 Gµi số 475 Gài sô 448 So sánh với ®iỊu kiƯn : (MN/m2) 7 7 (MN/m2) 64,1 (MN/m2) 148 64,1 146 64,1 148,2 64,1 146,1 ®èi víi thÐp C45 : 0,8 =0,8 360=288MN/m2 Thì vị trí cài số 1, 2, 3, đủ bền V: Tính toán ổ lăn ổ lăn hộp số đợc chọn theo khẳ làm việc với chế độ tải trọng trung bình Phải đảm bảo yêu cầu làm việc bền lâu kích thớc ổ nhỏ số trờng hợp kích thớc ổ đợc chọn tăng lên để đảm bảo điều kiện lắp ghép chi tiết hộp số, nâng cao độ cứng vững Do tốc độ vòng quay ổ bi việc ổ (vg/p) nên ta tính đợc khả làm Hệ số khả làm việc ổ đợc xác định C= Rtđ.K1.Kđ.Kt (55-(5)) đây: K1: hệ số tính đến vòng quay , K1=1 vòng ổ quay Kđ: hệ số tải trọng ®éng , K®=1 ● Kt: hƯ sè tÝnh ®Õn ¶nh hởng chế độ nhiệt đến độ bền lâu ổ bi, hộp số thờng làm việc nhiệt độ díi 3980k, ta lÊy Kt=1 ● L: ti thä tÝnh theo triệu vòng L= Trong đó: nt: số vòng quay tính toán ổ bi (vg/p), số vòng quay tính toán xác định theo tốc độ trung bình ôtô ë sè trun th¼ng (ih=1) n t= ht: thêi gian làm việc lăn (h) h t= S : quÃng đờng chạy ô tô gia lần đại tu (km) m: bËc cđa ®êng cong mái thư ỉ lăn ,m=3 ổ bi, m=10/3 ổ bi đũa - Rtđ: lực tơng đơng tác dụng lên ổ đơn vị (N) Rtđ= : : hệ số thời gian làm việc ổ lăn số truyền đà cho hộp , tơng ứng với giá trị ( 0,1,1, 3, 10,80(%) : hệ số vßng quay , tÝnh b»ng tØ sè vßng quay cđa ổ lăn số truyền , 1,2,3,4, với số vòng quay tính toán (nt) Với trục sơ cấp : , víi mäi sè trun Víi trơc thø cÊp , hệ số lần lợt 7,3 ; 4,5 ; 2,7 ; 1,66; Rq1, Rq2, …Rq4: t¶i träng quy dÉn hớng kính tác dụng lên ổ lăn số truyền 1,2,3,4, Đối với bi cầu hớng kính : Rqn=A+mQ A: tải trọng hớng kính tác dụng ổ lăn *Trục thø cÊp : A0= , A1= Trong ®ã : X0, Y0, X1,Y1, lực tác dụng lên ổ lăn tính theo tảI trọng trung bình Mtb Tải trọng tác dụng lên ổ lăn trục thứ cấp Vị trí Gài số Gài số Gài số Gài sô X0(N) 26571 Y0(N) 15263 A0(N) 29331 X1(N) 2702 Y1(N) -27117 A1(N) 24425 11165 7339 12778 9570 -15736 17466 3110 2950 4283 12442 -9248 15499 1374 1581 2610 11387 -6748 13573 Q: tải trọng chiều trục tác dụng lên ổ lăn m: hệ số qui dẫn lực chiều trục lùc híng kÝnh , m=2,5 ®èi víi ỉ bi híng kính loại tựa dới tác dụng tảI trọng hớng kính A, phát sinh thành phần chiều trục S đợc xác định theo công thức S = 1,3.A.tg góc tiếp xúc lăn chọn =120 Lùc chiỊu trơc : VÞ trÝ S0 ( N) 187 814 S1 ( N) Gµi sè 155 Gµi sè 111 Gµi sè 273 988 Gài sô 166 865 Vì thành phần S0,S1, tải trọng hớng kính ổ không nên tảI trọng quy dẫn đợc tính, Rqn=A+m(Q- S0 + S1) Trong ®ã S0,S1: lùc chiỊu trơc sinh tác dụng lực hớng kính vị trí vị trí Rq1(N) 64243 Rq2(N) 38808 Rq3(N) 25034 Rq4(N) 19917 Rt®(N) 82037 C(N) 144890 vÞ trÝ 59337 43497 36250 3088 100520 177450 Dựa vào giá trị C đờng kính trục thứ cấp ta chọn đợc ổ Vị trÝ K ý hi Ö u 751 d D B c 5 0 14030 ’ C Qtm ax 1520 00 8300 Vò ng quay giới hạn 3200 Đối với trục trung gian Dựa vào công thức tính toán trục sơ cấp ta có kết trục trung gian Tải trọng tác dụng lên ổ lăn trục trung gian : Vị trí Gài số Gài số Gài số Gài sô X3(N) -26232 Y3(N) 11114 X4(N) 7793 Y4(N) 5128 A3(N) 28489 A4(N) 9329 -11494 5120 1592 7663 12583 7827 -3718 1971 -999 8713 4208 8770 -1879 1250 -47 8304 2257 8304 Lùc chiỊu trơc Vị trí Gài số Gài số Gài số Gài sô S3(N) 1.816 S4 ( N) 594 802 499 268 559 143 529 ,5 VÞ trÝ Rq1(N) 54027 34867 Rq2(N) 25413 20658 Rq3(N) 9233 13796 Rq4(N) 3642 9689 Rt®(N) 2535 6745 C(N) 17665 46989 Dùa vào công thức tính trục sơ cấp ta có bảng kết trục trung gian nh sau v Þ t r Ý Ký hiÖu d D B c C Qtm ax Vß ng qu ay Gíi 200711 200711 55 95 23,3 22 55 95 23,3 22 12 0’ 1203 0’ 720 00 720 00 h¹n 500 500 4000 4000 ● Đối với trục sơ cấp Vị trí Gài số Gài số Gài số Gài sô X5(N) Y5(N) -13536 19888 -20404 10224 -23276 4855 -22221 2999 v Þ t r Ý Ký hi Ö u d D B c 761 50 110 42, 40 1101 0’ A5( N) 240 57 228 22 237 77 224 22 S4(N) 1534 1455 1516 1429 C Qtm ax Vò ng qu ay giới hạn 21000 1150 320 Đối với trục sơ cấp C quấ lớn không chon đợc ổ lăn nên ta tăng đờng kính trục lên d=60mm, với C = 186150 ta chon đợc ổ đỡ chặn cỡ trung có thông số sau: VÞ trÝ Rq1(N) 55916 Rq2(N) 44467 Rq3(N) 38949 Rq4(N) 34408 Rt®(N) 26721 C(N) 186150 ... tỷ số truyền hệ thống truyền lực Tính tốn thơng số bánh Tính tốn sức bền hộp số Tính tốn trục hộp só Tính tốn ổ lăn Tài liệu tham khảo Kết cấu tính tốn ơtơ máy kéo Lý thuyết ? ?tô máy kéo Thiết kế. .. đời sống tiện ích mà mang lại Một phận thiếu ? ?tô ảnh hưởng trực tiếp đến q trình điều khiển ơtơ,đó hộp số Ngày nay, hộp số ? ?tô phong phú chủng loại, kết cấu công nghệ Nhưng phổ biến hộp số truyền... TỶ SỐ TRUYỀN CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 1.1: xác định trọng lợng toàn ô tô Trọng lợng toàn ô tô tải : G = G0 + Gh.nc + Ghh Trong ®ã : ● G _ trọng lợng toàn ô tô (N) G0 _ trọng lợng thân ô tô (N)