tiểu luận THIẾT KẾ ÔTÔ 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 thfí tiết 11-12 TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2022 I SỐ LIỆU CHO TRƯỚC - Loại xe ôtô : Xe tải - Tải trọng định mfíc: 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 thfí cấp hộp số Lời Nói Đầu Nước ta 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 sfí dụng rộng rãi thực tế đời sống tiện ích mà mang lại Một phận thiếu ôtô 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 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 sfí dụng phổ biến loại ôtô Trong trình học tập trường, qua đợt thực tập lẫn truờng em bắt kiến thfíc hộp số, từ kết cấu đến công nghệ chế tạo bản…từ kiến thfíc có em thực thành cơng đồ án tơ2 với đề tài “TÍNH TỐN THIÉT KẾ HỘP SỐ” Trong trình làm đồ án em giúp đỡ giáo viên hướng dẫn, thầy mơn, có góp ý, hướng dẫn tận tình giúp em hồn thành tốt đồ giao Mặc dù cố gắng, tài liệu, lực có hạn nên chắn đồ án 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 sfíc 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 ôtô máy kéo Thiết kế chi tiết máy Vẽ kỹ thuật khí Giáo trình dung sai lắp ghép Sfíc 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 Đ ơn Kích thước bao(dài x rộng x cao) Chiều dài sở Tỷ số truyền hộp số 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 fíng 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 10 11 với Cơng suất cực đại Kích thước lốp B - d Hiệu suất hệ thống truyền lực Hệ số cản khơng khí Cơng suất cực đại động - 20 0,85 0,07 150 Vị mm mm Kg Kg Kg Kg Kg Kg V/p M ã l ự 12 13 14 15 Mômen xoắn cực đại động Tốc độ cực đại xe Góc dốc lớn 415 83 12 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 ● Dòng truyền công suất : Từ trục sơ cấp đến cặp bánh a’a đến trục trung gian sang cặp bánh 1’1 trục thfí 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 thfí cấp - Vị trí tay số ● Gài số : Gạt đồng tốc sang trái ăn khớp với bánh 3’ ● Dòng truyền công suất : Từ trụ sơ cấp cặp bánh a’a 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’ trục ● 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 + Dòng truyền cơng suất :Từ trục thfí cấp đến cặp bánh a’a trục trung gian cặp bánh ZL-ZL1 cặp bánh ZL2-1’ trục thfí cấp I XÁC ĐỊNH TỶ SỐ TRUYỀN CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN 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 _ träng lỵng cđa mét ngêi (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 Mµ ta cã : G0= (8225 - 4000).9,8 = 41405 (N) VËy : G = 80605 (N) ● chän lèp: Trọng lợng phân bố lên cầu: Cầu trớc: G1= (0,25 G Chän G1= 0,3.G =0,3.80605 = 24182 (N) Trọng lợng phân bố lên lốp cầu trớc : G1/2 = 12091 (N) CÇu sau : G2= (0,70 G G2= 0,70.80605 = 56424 (N) Trọng lợng 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 : Bề réng cña lèp : B = in = 25,4.9 = 228,6 (mm) đờng kính vành bánh xe : d = 20.25,4 = 508 (mm) Lèp cã 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 trun lùc i0 đợc xác định đảm bảo cho ô tô đạt vận tốc lớn nhất, đợc xác định theo công thøc : I0 = 0,377 Suy :nv = nn = 0,9.3200 = 2880 (v/p) rb - b¸n kÝnh 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 kh¶o ta chän : i0= 6,45 1.3 : Tû sè truyÒn hép sè chÝnh 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 đờng kính trục m Do trục có nhiều lực 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 0,07 (m m) 0,0066 Tiết diện bánh 0,065 0,0028 1,118.10-4 Tiết diện bánh 0,065 0,0027 2,981.10-4 Tiết diện bánh 0,065 0,0026 2,234.10-4 (rad) 5,145.10-4 Kết phù hợp 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 L2(mm) X3( N) Y3(N) m) Gµi sè1 20 330 360 -26232 11114 Gµi sè2 20 210 360 -11494 5120 X4( N ) 779 159 Y4( N) 5128 7663 Gµi sè3 20 100 360 -3718 Gài số4 20 70 360 -1879 Mô men uốn tiết diện bánh số 1971 1250 -999 -47 8713 8304 Tại bánh ¨n khíp Mux=b.y4, bíc nh¶y M’ux=b.y4+ Qa.ra Muy =b x4 Tại vị trí bánh gài số Mux =b.y4 +Qa.ra-Ra(c-b)-Q1.r1 Bớc nhảy : Mux=b.y4+Qa.ra-Ra(c-b)Q1.r1 Muy=c.x4-Pa.(c-b) Dựa vào ta có bảng kết sau vị X4( Y4(N Mux1 M trÝ Gµi N) 779 ) 512 sè1 Gµi 159 766 sè2 Gµi - 871 sè3 999 Gµi -47 830 sè4 Mux M’ ux2 102 64 15 87 33 - 11 153 69 31 13 76 786 - 08 11 174 71 - 17 10 51 1724 - 25 11 62 966 26 70 19, - 90 36 - 11 0,9 545 08 166 Muy Mz Muy ux1 ● Kiểm nghiệm vị 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: Hình vẽ Dựa vào công thức tính độ bền uốn xoắn ta có kết vị trí cài số khác nh sau: vị trÝ (MN/m ) Gµi sè1 20 Gµi sè2 20 Gµi sè3 20,5 Gµi sè4 20,1 M u ( N ) 6 7 (MN/m ) (MN/m ) 24 47 25 48 26 25 M u ( N ) 85 (MN/m ) (MN/m ) 31 50,9 18 87 68 80 48 10 94 39,8 57 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 b(mm X5(N) Y5(N) trí Gài ) 20 -13536 19888 sè1 Gµi 20 -20404 10224 sè2 Gµi 20 -23276 4855 số3 Gài 20 -22221 2999 số4 Mômen uốn tiết diện ổ lăn là: Mux=b.y Muy=b.x Mz=b.ra Dựa vào ta có bảng kết sau: vị b(m trí m) Gài 20 số1 Gài số2 Gài 20 20 X5(N) Y5(N Mux(N Mz(N 397,7 Muy(N m ) -270,7 ) m) -13536 1988 -20404 1022 204,4 -408 820,6 -23276 4855 97 -465,5 820,6 M) 820,6 sè3 Gài 20 -22221 2999 số4 Kiểm nghiệm vị trí cài sè BiĨu diƠn m« men n: 59,9 -444,4 820,6 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 Mu( trÝ Gµi sè N) 481 (MN/m2) Gµi sè 456 Gài số Gài sô (MN/m2) 64,1 (MN/m2) 64,1 475 64,1 148,2 448 64,1 146,1 So sánh với điều kiện : thép 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 kÝch thíc ỉ nhá mét sè trêng hỵp 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 ổ (vg/p) nên ta tính đợc khả làm việc 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 vßng cđa ỉ quay ● Kđ: hệ số tải trọng động , Kđ=1 Kt: hệ số tính đến ảnh hởng chế độ nhiệt ®Õn ®é bỊn l©u cđa ỉ bi, hép sè thêng làm việc nhiệt độ dới 3980k, ta lấy Kt=1 ● L: ti thä tÝnh theo triƯu vßng 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 số truyền thẳng (ih=1) nt= ht: thời gian làm việc lăn (h) ht= S : quÃng đờng chạy ô tô gia lần đại tu (km) m: bậc đờng cong mỏi thử ổ lăn ,m=3 ổ bi, m=10/3 ®èi víi ỉ bi ®ịa - Rt®: lùc t¬ng ®¬ng tác dụng lên ổ đơn vị (N) Rtđ= : : hƯ sè thêi gian lµm viƯc cđa ỉ lăn số truyền đà cho hộp , tơng ứng với giá trị ( 0,1,1, 3, 10,80(%) : hƯ sè vßng quay , tÝnh b»ng tØ sè vòng quay ổ lăn số truyền , 1,2,3,4, với số vòng quay tính toán (nt) Với trục s¬ cÊp : , víi mäi sè trun Víi trơc thứ cấp , hệ số lần lợt 7,3 ; 4,5 ; 2,7 ; 1,66; Rq1, Rq2, …Rq4: t¶i trọng quy dẫn 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 thứ cấp : A0= , A1= Trong : 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 X0(N) Y0(N) A0(N) X1(N) Y1(N) Gài số Gài số Gài số Gài sô 26571 15263 29331 2702 -27117 11165 7339 12778 9570 -15736 3110 2950 4283 12442 -9248 1374 1581 2610 11387 -6748 A1(N ) 2442 1746 1549 1357 Q: tải trọng chiều trục tác dụng lên ổ lăn m: hƯ sè qui dÉn lùc chiỊu trơc vỊ lùc híng kính , m=2,5 ổ bi hớng 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 Lực chiỊu trơc : VÞ S0 ( S1 ( trÝ N) N) Gµi sè 187 155 Gµi sè 814 111 Gµi sè 273 988 Gµi 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 S0,S1: lực chiều trục sinh tác dụng cđa lùc híng kÝnh vÞ trÝ Rq1(N) Rq2(N) Rq3(N) Rq4(N) Rtđ(N) C(N) vị trí vị trí 64243 38808 25034 19917 82037 59337 43497 36250 3088 100520 1448 90 1774 50 Dựa vào giá trị C đờng kính trục thứ cấp ta chọn đợc ổ Vị d trÝ K ý hi Öu D B c C 751 14030 0 ’ Qtm ax 1520 8300 Vßn g quay giới hạn 3200 00 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 X3(N) Y3(N) X4(N) Y4(N) A3(N) Gài số Gài số Gài số Gài sô 26232 11494 -3718 11114 7793 5128 28489 A4(N ) 9329 5120 1592 7663 12583 7827 1971 -999 8713 4208 8770 -1879 1250 -47 8304 2257 8304 Rt®(N) C(N) Lùc chiều trục Vị trí Gài số Gài số Gài số Gài sô Vị trí Rq1(N) S3(N) 1.816 S4 ( N) 594 802 499 268 559 143 529 ,5 Rq2(N) Rq3(N) Rq4(N) 54027 25413 9233 3642 2535 34867 20658 13796 9689 6745 1766 4698 Dựa vào công thức tính trục sơ cấp ta có bảng kết trục trung gian nh sau v Þ tr Ý Ký d D B c C hiƯu Qtma Vß x ng qua y 200711 55 95 23,3 22 1203 0’ 7200 4000 Gíi h¹n 500 200711 55 95 23,3 22 1203 0’ 7200 4000 500 ● §èi với trục sơ cấp Vị X5(N Y5( A5(N S4(N) trí Gµi sè ) 1353 2040 2327 2222 N) 198 88 ) 2405 1534 102 24 2282 1455 485 2377 1516 299 2242 1429 Gµi sè Gµi sè Gài sô v ị tr í Ký hi ệu d 761 50 D B c C Qtma x 11 42, 40 Vß ng qua y giíi h¹n 1101 21000 1150 320 0’ 0 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: Vị trí Rq1(N) 55916 Rq2(N) 44467 Rq3(N) 38949 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ MÔN THIẾT KẾ ÔTÔ Đề tài : TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỘP SỐ TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2022 Rq4(N) 34408 Rt®(N) 26721 C(N) 1861 50 Lời Nói Đầu MỤC LỤC Tài liệu tham khảo CÁC THÔNG SỐ XE THAM KHẢO I XÁC ĐỊNH TỶ SỐ TRUYỀN CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 1.1: x¸c định trọng lợng toàn ô tô 1.2 : Tỷ sè trun lùc chÝnh cđa c¸c tay sè 1.3 : Tû sè truyÒn hép sè chÝnh Chän ihl = 7.4 II TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN CỦA BÁNH RNG 2.2 : Chọn mô đun góc nghiêng bánh Ta lấy : m = 4,0 2.3 : Xác định số bánh tay số tiến Ii = 2.4 : Xác định số bánh tay số lùi 2.5 :Xác định lại xác tỷ số truyền khoảng cách trục hộp số 2.6 : Dịch chỉnh góc bánh Xác định hệ số dịch chỉnh tổng cộng : 2.7 : Tổng hợp kết tính ta có bảng thông số cho bánh sau Bảng 1: Cặp bánh z1 z1 Bảng III: Cặp bánh z3 z3 BảngV: Cặp bánh za za BảngVII: Cặp bánh zL2 z1 3.1 Chế độ tải trọng để tính toán hộp số 3.2: Tính bền bánh Khi ta có bảng kết sau IV: Tính toán trục hộp số 4.2 : TÝnh bỊn trơc 4.2.1 : §èi víi trơc thứ cấp Kiểm nghiệm vị trí gài số Kiểm nghiệm vị trí gài số Kiểm nhiệm vị trí gài số Kiểm nghiệm vị trí cài số So sánh với điều kiện : Thoả mÃn bền tay số Tính cứng vững trục với D đờng kính trục m Kết phù hợp Mô men uốn tiết diện bánh số Mux=b.y4, bớc nhảy Mux=b.y4+ Qa.ra Mux =b.y4 +Qa.ra-Ra(c-b)-Q1.r1 Kiểm nghiệm vị trí cài số Kiểm nghiệm vị trí cài số Kiểm nghiệm vị trí cài số Kiểm nghiệm vị trí cài số So sánh với điều kiện : V: Tính toán ổ lăn Với trục sơ cấp : , với số truyền Tải trọng tác dụng lên ổ lăn trục thứ cấp Dựa vào giá trị C đờng kính trục thứ cấp ta chọn đợc ổ ... tỷ số truyền hệ thống truyền lực Tính tốn thơng số bánh Tính tốn sfíc bền hộp số Tính tốn trục hộp só Tính toán ổ lăn Tài liệu tham khảo Kết cấu tính tốn ơtơ máy kéo Lý thuyết ơtơ máy kéo Thiết. .. 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 thfí cấp hộp số. .. rộng vành bw 30 Góc ăn khớp 20 tính toán sức bền hộp số 3.1 Chế độ tải trọng để tính toán hộp số a, mô men truyền đến trục hộp số III trị T T Tên gọi Từ động số Theo điều kiện bám từ truyền