Đề tài tính toán thiết kế hộp số cơ khí trên xe con có ứng dụng thiết kế 3d trên catia và đánh giá độ bền các chi tiết bằng cosmos

MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN Công dụng, yêu cầu, phân loại 1.1 Công dụng 1.2 Yêu cầu 1.3 Phân loại Đặc điểm cấu tạo hộp số khí 2.1 Hộp số trục 2.2 Hộp số trục .10 Các phận hộp số 12 CHƯƠNG II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ .19 Các phương án lựa chọn .19 1.1 Hộp số trục số tiến 19 1.2 Hộp số trục số tiến 21 1.3 Hộp số trục số tiến 22 Chọn phương án thiết kế 24 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ TÍNH TỐN HỘP SỐ 25 Tính tốn tỉ số truyền 27 1.1 Xác định tỉ số truyền truyền lực 27 1.2 Xác định tỉ số truyền tay số 27 1.3 Xác định tỉ số truyền tay số trung gian 28 Tính tốn thơng số bánh 29 2.1 Xác định khoảng cách trục 29 2.2 Chọn thông số modun bánh .29 2.3 Xác định số 30 2.4 Xác định lại tỷ số truyền khoảng cách trục .32 2.5 Tính bề rộng 35 2.6 Dịch chỉnh bánh 35 Chế độ tải trọng tính tốn hộp số 37 4.Tính bền bánh 40 Tính tốn trục hộp số 40 5.1 Tính sơ kích thước trục hộp số 41 5.2 Tính bền trục hộp số 41 5.2.1 Trục thứ cấp 43 5.2.2 Trục trung gian 46 5.2.3 Trục sơ cấp 50 Tính tốn ổ lăn 52 6.1.Trục thứ cấp .57 6.2 Trục trung gian .57 6.3 Trục sơ cấp 58 CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG CATIA THIẾT KẾ 3D .58 1.Tổng quan CATIA 58 Các công cụ sử dụng thiết kế 3D 58 2.Phương pháp thiết kế bánh .61 3.Thiết kế trục .70 4.Ráp bánh vào trục 71 CHƯƠNG V:ĐÁNG GIÁ BỀN CHI TIẾT BẰNGCOSMOS 72 1.Giới thiệu phần mềm COSMOS 72 Quy trình tính bền COSMOS .72 3.Tính bền cho trục trung gian 72 3.1 Đưa chi tiết thiết kế vào COSMOS .72 3.2 Chọn vật liệu cho chi tiết 73 3.3 Chia lưới cho chi tiết 74 3.4 Tạo ràng buộc cho chi tiết 75 3.5 Đặt lực lên chi tiết 76 3.6 Chạy chương trình tính tốn 77 2.7 Xem kết tính toán 77 Kết tính bền trục trung gian 78 Chương VI: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ GIA CƠNG TRỤC THỨ CẤP 82 Cắt phôi, tiện mặt đầu khoan chống tâm 82 Tiện thô bậc trục 82 Tiện tinh 83 Gia công then hoa 83 Gia công ren đầu trục 83 Nhiệt luyện 85 Mà mặt trụ 85 Gia cơng tinh lần cuối mặt trụ ngồi 86 Mài siêu tinh lần cuối mặt trụ 87 10 Kiêm tra trục 87 KẾT LUẬN 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 LỜI NĨI ĐẦU Ngày tơ trở thành phương tiện giao thông quan trọng đời sống hàng ngày.ngành công nghiệp ô tô phát triển lâu giới.Tuy nhiên Việt Nam công nghiệp ôtô chủ yếu cịn mang tính chất sản xuất nhỏ lẻ, lắp ráp nhập xe qua sử dụng, để phát triển bền vững trình hội nhập, ngành cơng nghiệp ơtơ cần có mục tiêu, định hướng, qui hoạch chiến lược cụ thể Đối với ngành ơtơ nói riêng ngành khí nói chung, khối lượng cơng việc thiết kế tính tốn cho chi tiết lớn Việc áp dụng tiến khoa học kỹ thuật giúp trình thiết kế rút ngắn thời gian, kết tối ưu, tăng suất lao động, tăng hiệu kinh tế,… Sau năm đào tạo chuyên ngành ô tô trường đại học Bách Khoa Hà Nội thân em có kiến thức định tơ cịn nhiều hạn chế Em giao đề tài “Tính tốn thiết kế hộp số khí xe có ứng dụng thiết kế 3D CATIA đánh giá độ bền chi tiết COSMOS” Với kiến thức tich lũy năm học trường ứng dụng số phần mềm em cố gắng để hồn thành cơng việc giao Em xin cảm ơn thầy giáo Nguyễn Trọng Hoan thầy Hồng Thăng Bình với thầy giáo mơn Ơ tơ xe chun dụng-ĐHBKHN dạy tận tình trình thực đồ án Tuy nhiên thời gian trình độ có hạn, chắn đề tài cịn nhiều thiếu sót, mong nhận ý kiến phê bình thầy giáo bạn bè Sinh viên thực Nguyễn Tiến Nam CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.Công dụng yêu cầu, phân loại hộp số ô tô 1.1 Công dụng - Thay đổi tỷ số truyền hệ thống truyền lực để tạo lực kéo bánh xe chủ động phù hợp với điều kiện chuyển động - Tạo chuyển động lùi cho tơ - Có thể ngắt dịng truyền lực thời gian dài Trên số ô tơ, chức thay đổi mơmen truyền đảm nhận nhờ số cụm khác (hộp phân phối, cụm cầu xe) nhằm tăng khả biến đổi mô men đáp ứng mở rộng điều kiện làm việc ô tô 1.2 Yêu cầu Cấu tạo ô tô cần đáp ứng số yêu cầu sau: - Có số tay số dải tỷ số truyền thích hợp để đảm bảo tính động lực học tính kinh tế nhiên liệu xe - Phải có hiệu suất truyền lực cao - Việc chuyển số phải thực dễ dàng, tiện lợi (lực tác động hành trình cần gạt khơng q lớn), nhanh chóng khơng gây tiếng ồn - Có cấu định vị chống nhảy số cấu chống gài đồng thời hai số - Có vị trí trung gian để ngắt động khỏi hệ thống truyền lực thời gian dài - Có cấu báo hiệu gài số lùi - Kết cấu nhỏ, gọn, dễ điều khiển, bảo dưỡng sửa chữa.- Có khả bố trí cụm trích cơng suất để dẫn động thiết bị phụ khác 1.3 Phân loại Tùy theo yếu tố để phân loại, hộp số phân loại sau: 1.3.1.Theo trạng thái trục hộp số trình làm việc -Hộp số có tất trục cố định -Hộp số có trục di động (hộp số hành tinh): Hộp số hành tinh biến mô men cụm có chung vỏ làm thành cụm hộp số tự động lắp liền sau động Cụm hộp số tự động có hệ thống điều khiển điện từ thủy lực làm việc theo chương trình lập sẵn, thực tự động đóng ngắt thay đổi tỷ số truyền bên hộp số chính.Cấu tạo hộp số hành tinh dùng ô tô phương tiện giao thông phức tạp Hộp số hành tinh tổ hợp từ cấu hành tinh từ cấu hành tinh tổ hợp 1.3.2 Theo số trục hộp số (không kể trục số lùi) Trên ô tô thường sử dụng hộp số ba trục hai trục -Hộp số ba trục có trục chủ động (trục sơ cấp) trục bị động (trục thứ cấp) thiết kế đồng trục Phần lớn số truyền thông qua hai cặp bánh ăn khớp, nối trực tiếp trục chủ động trục bị động tạo số truyền thẳng Cấu trúc thường gặp tơ có cầu sau chủ động -Hộp số hai trục : tất số truyền truyền qua cặp bánh ăn khớp Trong số trường hợp số truyền cao truyền qua nhiều cặp bánh Cấu trúc thường gặp tơ có động đặt trước, cầu trước chủ động 1.3.3 Theo số tỷ số truyền chung hộp số Theo số lượng số tiến 3,4,5… 1.3.4 Theo đặc điểm thay đổi tỷ số truyền: hộp số vơ cấp hộp số có cấp - Hộp số vô cấp dùng để tạo thành HTTL vơ cấp, hộp số có tỷ số truyền biến đổi liên tục, khoảng tỷ số truyền (R) định sẵn, từ thấp đến cao ngược lại Trên ô tô truyền vô cấp thường gặp: biến mô men thủy lực, truyền đai đặt biệt, Nếu mô men động làm việc giá trị định, biến đổi mô men sau hộp số vô cấp đường liên tục, truyền gọi truyền liên tục khoảng tỷ số truyền R cho trước Ví dụ: biến mơ men thủy lực, khoảng R đạt tới 2,7, truyền đai đặc biệt R = 4,5 - Hộp số có cấp, tạo thành HTTL có cấp, dùng phổ biến tô Tỷ số truyền hộp số thay đổi với giá trị cố định khác nhau, gọi truyền gián đoạn Mức độ gián đoạn phụ thuộc vào số lượng tỷ số truyền bên hộp số Ở truyền vơ cấp có dạng bao điểm ngồi hộp số có cấp, cho phép thay đổi mô men tốc độ đặn hơn, tận dụng tốt công suất động cơ.Trong HTTL tập hợp truyển vơ cấp với hộp số có cấp 1.3.5 Theo phương pháp điều khiển chuyển số hộp số Điều khiển tay, điều khiển tự động, điều khiển bán tự động Trong thời gian gần xuất hộp số cho phép làm việc theo phương pháp điều khiển tay điều khiển tự động tùy chọn nút chọn bảng điều khiển (hộp số có hai li hợp số tơ con) Với tính chất đa dạng hộp số, tài liệu trình bày với hai dạng hộp số thường gặp ô tô: hộp số đơn giản có cấp hộp số tự động chuyển số Đặc điểm cấu tạo hộp số khí có cấp Hộp số khí tơ tải thường có loại hộp số: hộp số trục, hộp số trục 2.1 Hộp số ba trục Hộp số trục có phận sau đây: Bánh răng, trục sơ cấp, trục thứ cấp, trục số lùi Cơ cấu điều khiển gồm có: cấu định vị trục trượt, khóa hãm, đồng tốc, tay số Hộp số có ưu điểm sau: Khi kích thước bên ngồi hộp số cho tỉ số truyền lớn Đặc điểm quan trọng động cao tốc dùng nhiều ô tô Như nghĩa cần đảm bảo tỉ số truyền loại hộp số có kích thước bé, trọng lượng bé hơn, giảm trọng lượng tồn ôtô Hình 1.1: Hộp số trục Trục sơ cấp trục thứ cấp đặt đồng tâm tạo tỉ số truyền thẳng nghĩa gài cứng trục sơ cấp trục thứ cấp lại với Trong trường hợp hiệu suất cao, coi 1, truyền động khơng qua cặp bánh Đối với ô tô quan trọng thời gian làm việc số truyền thẳng chiếm tỉ lệ 50%-80% Trên đoạn đường phẳng gài số truyền thẳng, thời gian sử dụng tay số trung gian đi, bánh ổ bi tay số có kích thước Nhược điểm: - Hộp số có số truyền thẳng có khuyết điểm ổ bi đằng trước (theo chiều chuyển động ôtô) trục thứ cấp đặt vào lỗ đằng sau trục sơ cấp Do điều kiện kết cấu hộp số (kích thước trục sơ cấp, ổ bi khơng thể làm to được, làm việc có lực tác dụng ổ bi tình trạng căng thẳng Trong hộp số bánh có nhiệm vụ truyền động trục Để truyền động bánh trục phải ăn khớp với - Hình 1.2 Đường truyền cơng suất Bánh hộp số lắp cố định trục then bán nguyệt, then (hoặc liền khối với trục), bánh lắp lồng không trục nhờ bạc lót - Bánh răng: hộp số trục thường sử dụng bánh di trượt để gài số, lên trình gài số trình va đập thường dẫn đến mòn, vỡ - Khi dùng phương pháp di trượt để gài số buộc phải dùng bánh thẳng để lắp then hoa, cho lên dẫn đến chất lượng ăn khớp bánh không bánh nghiêng Nếu muốn dùng bánh nghiêng then hoa phải chế tạo công nghệ xoắn phức tạp 2.2 Hộp số trục Hay gọi loại trục cố định không đồng tâm, loại hộp số khơng có số truyền thẳng Ở tất số truyền có cặp bánh ăn khớp Hộp số có ưu điểm là: - Có hiệu suất cao, tất số truyền làm việc ăn khớp qua cặp bánh - Có thể tăng nhiều độ cứng vững độ bền chi tiết, hộp số khơng có cụm bị bị hạn chế điều kiện kích thước - Kết cấu đơn giản tiện lợi sử dụng Khuyết điểm hộ số có kích thước lớn, tỷ số truyền hộp số cặp bánh ăn khớp nên trọng lượng lớn Về mặt cấu tạo nguyên lý làm việc cấu điều khiển tương tự hộp số trục Nó khác hộp số trục bố trí trục số lượng trục mà Hộp số thường dùng cho xe du lịch với cầu trước chủ động Hình 1.3 Kết cấu hộp số trục đặt ngang 1- Trục thứ cấp 10