Đồ án thiết kế hộp số Hộp số trên động cơ xăng

l TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC -*** - ĐỒ ÁN TÍNH TỐN THIẾT KẾ Ô TÔ Giáo viên hướng dẫn: Huỳnh Hải Đăng Sinh viên thực hiện: Phan Hữu Nhân Đỗ Duy Pha Nguyễn Trọng Huy Lớp: CĐ OTO 20B Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 LỜI NĨI ĐẦU Trong trình phát triển kinh tế quốc dân phục vụ đời sống xã hội, việc vận chuyển hàng hố, hành khách có vai trị to lớn Với việc vận chuyển tơ có khả đáp ứng tốt nhiều mặt so với phương tiện vận chuyển khác đặc tính đơn giản, an tồn, động Trong loại hình vận chuyển vận chuyển tơ loại hình thích hợp vận chuyển loại đường ngắn trung bình Ơ tơ đến nhiều vùng, nhiều khu vực địa điểm mà phương tiện vận chuyển khác khó thực Nó đưa đón khách tận nhà, giao hàng tận nơi, đưa hàng đến tận chân cơng trình mà giá cước phù hợp với nhu cầu nhân dân Ngày nhu cầu vận chuyển hàng hoá, hành khách tăng nhanh, mật độ vận chuyển lớn Đồng thời với mở rộng phát triển đô thị ngày tăng nhanh vận chuyển tơ lại có ưu nước công nghiệp phát triển, công nghiệp ô tô ngành kinh tế mũi nhọn Trong nước ta ngành cơng nghiệp tơ dừng lại mức khai thác, sử dụng, sửa chữa bảo dữơng Những năm 1985 trở trước ô tô hoạt động Việt Nam ô tô nhập ngoại với nhiều chủng loại nhiều công ty nước sản xuất Từ năm đầu thập kỷ 90 thực việc liên doanh, liên kết với cơng ty nước ngồi Nên Việt Nam có 14 liên doanh hoạt động như: TOYOTA, MERCEDES - BENZ VMC, DEAWOO, MITSUBISHI, NISSAN, FORD Ngồi cịn kể đến số hãng nước như:Trường Hải, MêKông, Vinasuki, Công ty ô tô 1-5 , Công ty ô tô 3-2 … Tại liên doanh ô tô lắp ráp dây chuyền công nghệ đại Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam chuyển sang giai đoạn Để hoàn thành Đồ án ngồi nỗ lực thân khơng thể khơng kể đến bảo tận tình thầy cô giáo môn nhà trường Đặc biệt hướng dẫn quý thầy cô A THƠNG SỐ XE YA3-469 Các thơng số - Trọng tải, kg - - Khối lượng cho phép rơ móc Khối lượng cuả thân, kg Phân bố lên cầu trước Phân bố lên cầu sau Trọng lượng toàn tải (kể người) Phân bố cầu trước Phân bố cầu sau Khoảng sáng gầm xe trục trước sau Bán kính quay vịng theo vết bánh xe trước, phía ngồi Tốc độ cực đại Quảng đường phanh cực đại 70 km/h Tiêu hao nhiên liệu 30 km/h, lít/100 km Động Đường kính xi lanh Hành trình pít tơng Dung tích cơng tác Tỉ số nén Thứ tự làm việc Công suất cực đại Mô men xoắn cực đại Caburato Thiết bị điện Acquy Chia điện Biến áp đánh lửa Nến đánh lửa Máy phát Rơ le điều chỉnh Máy khởi động Li hợp Hộp số Hộp phân phối Truyền động - Tỉ số truyền hộp số - Hộp phân phối Cặp bánh truyền lực Giảm tốc bánh xe Tỉ số truyền chung hộp truyền lực Cơ cấu lái - Hệ thống treo trước sau - Phanh công tác - Xe YA3-469 600 kg người 700 kg người 850 kg 1650 kg 890 kg 760 kg 2450 kg 1020 kg 1430 kg 300 mm 6,5 m 100 km/h 53 m 10,6 Động xăng kì xi lanh 92 mm 92 mm 2,445 lít 6,7 1–2–3–4 55,2 kw 4000 vịng/phút 17 kGm 2200 – 2500 vg/ph K-129B 12V 6CT-60 P132 B5-A CH302-A T250-Ei PP350 CT230-B2 Ma sát đĩa khô cấp đồng tốc cho số cấp Bánh xoắn; giảm tốc có bánh trụ ăn khớp I: 3,13; II: 2,17; III: 1,44; IV: 1; Lùi: 5,22 1,94 2,77 1,94 5,38 Trục vít gồm có lãnh lăn, tỉ số truyền 20,3 Trên hai nhíp dọc giảm chấn thủy lực tác dụng chiều Phanh tang trống lên bánh xe có dẫn động thủy lực B PHẦN TÍNH TỐN PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ Cơng dụng: Hộp số ôtô thực nhiệm vụ sau: - Thay đổi lực kéo tiếp tuyến số vòng quay bánh xe chủ động để phù hợp với lực cản đường vận tốc ôtô theo nhu cầu sử dụng - Thực chuyển động lùi cho ơtơ - Có thể ngắt dịng truyền lực thời gian dài động làm việc Phân loại: Tuỳ theo yếu tố để phân loại, hộp số chia ra: - Theo trạng thái trục hộp số trình làm việc: + Hộp số có trục cố định + Hộp số có trục di động (hộp số hành tinh) - Theo số trục hộp số (không kể trục số lùi): + Hộp số hai trục + Hộp số ba trục - Theo số cấp (không kể số lùi): + Hộp số cấp + Hộp số cấp + Hộp số cấp, - Theo cấu gài số: + Bằng bánh di trượt + Bằng đồng tốc + Bằng phanh ly hợp (đối với hộp số thuỷ cơ) - Theo phương pháp điều khiển: + Điều khiển tay + Điều khiển tự động + Điều khiển bán tự động Yêu cầu: Hộp số cần đảm bảo yêu cầu sau: - Có tỉ số truyền thích hợp để bảo đảm chất lượng động lực học tính kinh tế nhiên liệu ơtơ - Có khả trích cơng suất ngồi để dẫn động thiết bị phụ - Điều khiển sang số đơn giản, nhẹ nhàng - Hiệu suất truyền động cao - Kết cấu đơn giản, dễ chăm sóc bảo dưỡng PHẦN 2: TRÌNH TỰ TÍNH TỐN HỘP SỐ Chọn tỷ số truyền cho hộp số: Tỉ số truyền hộp số tơ xác định tính toán lực kéo tay số Tỉ số truyền lực xác định theo cơng thức: ih1  • G.rbx  max 24500.0,38165.0, 2878   3,16356 M e max i0 tl 170.5,3804.0,93 Trong đó: G: trọng lượng tồn xe (N) rbx : bán tính bánh xe có tính đến biến dạng lốp (m)  max : hệ số cản chuyển động lớn i0 : tỉ số truyền lực i0 : hiệu suất hệ thống truyền lực Bán kính bánh xe có tính đến biến dạng lốp rbx tính theo cơng thức: d 15    rbx  .r0    B  .25,  0,945 8,  .25,  381,6477 2 2   (mm) • Trong đó:  hế số kể đến biến dạng lộp (Lốp áp suất thấp  = 0,930 – 0,935; Lốp áp suất cao  = (0,945 – 0,95) r0 : bán kính thiết kế (mm) B: bề rộng lốp (inch) d : đường kính vành bánh xe (inch) Tỷ số truyền truyền lực xác định: i0   • rbx 0,38165  37,359  5,3804 2,65 2,65 Trong đó:  : hệ số vịng quay động  Đối với xe du lịch:  = 30  40  Đối với xe tải:  = 40  50 Chọn   37,359 Hiệu suất hệ thống truyền lực tl thường tính kinh nghiệm Hộp số có cấp với số IV số truyền thẳng số V số truyền tăng thì: ih1  3,16356 ih  ih12  3,163562  2,15502 ih3  ih1  3,16356  1, 468 ih  ih  1   0,68120 3 i 3,16356 h1 iR  ihr  3,16356 Số truyền cao hộp số nên làm số truyền thẳng hay số truyền tăng tùy thuộc vào thời gian sử dụng Nên chọn số truyền làm việc nhiều để làm số truyền thẳng để giảm tiêu hao truyền lực tăng tuổi thọ hộp số Chọn sơ đồ động học hộp số  Sơ đồ động học hộp số ba trục Sơ đồ cấu tạo hộp số ba trục thể hình 3.9.a Trục sơ cấp trục thứ cấp bố trí đồng trục với Ngồi vỏ hộp số khơng thể đây, phận hộp số bao gồm: Trục sơ cấp 1, trục thứ cấp trục trung gian 3, bánh Z1, Z2, Z3, Z4, Z' 1, Z' 2, Z ' 3, Z' 4, ống gài Bánh Z4 chế tạo liền với trục sơ cấp Các bánh trục thứ cấp Z1, Z2, Z3 quay trơn trục Còn bánh trục trung gian Z' 1, Z' 2, Z' 3, Z' cố định trục Các ống gài liên kết then hoa với trục có vấu hai phía để ăn khớp với bánh cần gài Hình 1: sơ đồ động học hộp số ba trục a Sơ đồ cấu tạo hộp số ba trục cấp số b Dịng truyền mơ men Chọn thông số kết cấu hộp số 3.1 Chọn khoảng cách trục (A): Khoảng cách trục liên quan đến kích thước trọng lượng hộp số Khi khoảng cách tăng trọng lượng hộp số lớn, đồng thời vận tốc vòng, tiếng ồn, tải trọng động tang trình gài số trở nên phức tạp Vì vậy, chọn khoảng cách trục A nên giới hạn từ 160 mm trở lại Đối với xe tải (A  160 mm),đối với xe du lịch (A = 60  80 mm) Khoảng cách trục A xác định theo công thức kinh nghiệm sau: A  a M e max  15,344 170  85,00052 • (mm) Trong đó: M e max : Mơ men xoắn cực đại động (Nm) a : Hệ số kinh nghiệm + Đối với xe du lịch: a  14,5 16 + Đối với xe tải dung động xăng: a  14,5  16 + Đối với xe tải dung động diesel: a  20,5  21,5 3.2 Chọn mô đun pháp tuyến bánh răng, mn Khi chọn mô đun cho bánh rang hộp số cần đảm bảo yêu cầu sau: - Để giảm tiếng ồn làm việc nên giảm mô đun tang chiều rộng bánh - Để giảm trọng lượng có khoảng cách đường tâm nên tăng mơ đun giảm chiều rộng bánh - Bánh phải đủ độ bền Ở ô tô tải vấn đề giảm tiếng ồn làm việc khơng u cầu cao tơ du lịch chọn mô đun ô tô tải nên ý đến vấn đề giảm trọng lượng Để xác định mô đun pháp tuyến hộp số dựa vào cơng thức sau: m  (0,032  0,040) A   0, 032  0, 04  85,00052   2, 72002  3, 40002  Ta chọn m = 3.3 Chọn bề rộng bánh hộp số, b Có thể chọn theo công thức kinh nghiệm: b  (0,18  0, 24) A b  (0,18  0, 24).85,00052   15,30009  20, 40012  Ta chọn b = 20 mm Tuy nhiên, bề rộng bánh sẻ điều chỉnh lại tính tốn bền 3.4 Xác định số bánh hộp số, zi: Để xác định số rnagw bánh phải xác định số bánh chủ động za, tỉ số truyền cặp bánh ăn khớp ia, tỉ số truyền cặp bánh ii, từ xác định số cặp bánh (sơ cấp, thứ cấp, trung gian) Số bánh chủ động za cặp bánh ăn khớp chọn theo điều kiện không bị cắt đỉnh với số lớn 18 ( Z a  17) không dịch chỉnh từ 14 trở lên ( Z a  14) bánh dịch chỉnh Khi chọn số bánh chủ động không nên chọn q nhỏ để tránh việc khó bố trí ổ bi trục thứ cấp Hình 2: Sơ đồ tính tốn số hộp số trục Sau chọn Za, biết khoảng cách trục A mô đun mn, ta xác định tỉ số truyền cặp bánh ăn khớp theo công thức sau: Xét mặt phẳng Oxz: Lập phương trình cân lực  Fz  Rz1  Rz  P ' a  P  P  P  P  Pr  m OL1 80 P ' a  180 P3  210 P2  310 P1  340 Pr  370 Rz  400 P4    Fz Rz1  Rz  43180,16    mA 370.Rz  11462701,8  Giả phương trình la được: Rz1 = -12199,65784 N (ngược chiều giả định) Rz2 = -30980,50216 N (ngược chiều giả định) 39  Tại ổ lăn thứ (OL1) M tdOL1   M   M  M tdOL1   0 dOL1  OL1 z OL1 y  0,75  M xOL1      0,75  272283,33  235804, 2808 2 N.mm OL1 td M 235804, 2808  dOL1   dOL1  32,3mm 0,1.  u  0,1.70  Tại bánh P’a M tdP ' a   M   M  M tdOL1   346592,04644  dP 'a  P 'a z P 'a y  0,75  M xP ' a    975972,6272   0,75  272283,33  M tdP ' a 1062192, 202  dP'a   d P ' a  53,3mm 0,1.  u  0,1.70  Tại bánh M td3  M tdOL1  M  z   M y3   0, 75  M x3   514430,8107  2   1688832, 411  0,75  272283,33  40 2 M td3 1781122,576 d3   d3   d3  63, mm 0,1.  u  0,1.70  Tại bánh M td2   M   M  M td2   564857,3475  d2  2 z  0, 75  M x2  2 y   1724458,846   0,75  272283,33  2 M td2 1829870, 431  d2   d  64mm 0,1.  u  0,1.70  Tại bánh M td1   M   M  M td1   395857,8275  d1  z y  0,75  M 1x  2   1117861,63   0,75  272283,33  2 M td1 1209099,542  d1   d1  55,7 mm 0,1.  u  0,1.70  Tại bánh lùi R M tdR   M   M  M tdR   139036,0199  R z  0, 75  M xR  R y 2   662338,8656   0,75  272283,33  2 M tdR 716678,0634 dR   dR   d R  46,8mm 0,1.  u  0,1.70  Tại OL2 M tdOL   M   M  M tdOL   241664, 4877  dOL  OL 2 z OL 2 y  0, 75  M xOL    133538,0992   0,75  272283,33  M tdOL 363094,7637  dOL   dOL  37,3mm 0,1.  u  0,1.70  Tại bánh M td4   M   M  M td4   183154,5877  d4   z y  0, 75  M x4      0,75  272283,33  2 M td4 298575,7364  d4   d  35mm 0,1.  u  0,1.70 Tính tốn trục thứ cấp: 41 Sơ đồ bố trí trục sơ cấp: Sơ đồ phân bố lực: Với: MQ '1  Q '1 r '1  2652,37.55,00857  145903,0808 N.mm 42 MQ '2  Q '2 r '2  2892,64.47,33063  136910,4736 N.mm MQ '3  Q '3 r '3  2926,66.39,04111  114260,055 N.mm MQ '4  Q '4 r '4  2764,26.23,47437  64889,26202 N.mm MQ 'r  N.mm Xét mặt phẳng Oxy:  Fy  R OD m OD  R '3  R '2  R '1  R 'r  Ry3  R '4   100 R '3  130 R '2  230 R '1  260 R 'r  290 Ry3  320 R '4  MQ '1  MQ '2  MQ '3  MQ '4    Fy  YOD  Ry  13559,65    mOD  290 Ry3  3666451,158  Giải hệ phương trình ta được: ROD = -916,71497 N Ry3 = -12642,93503 N 43 Xét mặt phẳng Oxz:  Fz  ZOD  P '3  P '2  P '1  P 'r  Rz3  P '4   m  100P '  130P '  230P '  260P '  290Rz3  320P '   Fz  Z  Rz  34687,71    m  290 Rz  7250903,  OD OD OD Giải hệ phương trình ta được: ZOD = -9684,59552 N Rz3 = -25003,11448 N Với mô men xoắn tay số: + Tay số 1: M’t1 = 466464,34 N.mm + Tay số 2: M’t2 = 319281,8 N.mm + Tay số 3: M’t3 = 215708,9 N.mm + Tay số 4: M’t4 = 170000 N.mm 44 r 0 + Tay số 5: M’t5 = 96820,75 N.mm + Tay số lùi: M’tr = 426839,86 N.mm  Tại đồng tốc số (ĐT34): M tdDT34  M M tdDT34   45835,7485 d DT34 DT34 z   M DT34 y    0, 75 M xDT34    484229,776   0,75  215708,9  2 M tdDT34 521034,6811   d DT34   d DT34  42mm 0,1.  u  0,1.70  Tại bánh 3’: M td3 '   M   M  M td3'   205931,552  3' z  0, 75  M x3'  3' y   968459,552   0,75  215708,9  2 M td3' 1007580,992 d3'   d3   d3'  52,4mm 0,1.  u  0,1.70  Tại bánh 2’: M td2 '   M   M  M td2 '   302072, 4747  2' z  0, 75  M x2 '  2' y   1093242,318   0,75  215708,9  2 M td2 ' 1149488,709 d2 '   d2 '   d3'  54,8mm 0,1.  u  0,1.70  Tại đồng tốc số (ĐT12) : M tdDT12  M M tdDT12   100549,7232  d DT12  DT12 z   M DT12 y    0,75 M xDT12    963924,594   0,75  466464,34  2 M tdDT12 1049977, 431 3  d DT12   d DT12  53, 2mm 0,1.  u  0,1.70 Tại bánh 1’: M td1'   M   M  M td1'   100973,0283 1' z 1' y  0,75  M 1'x    834606,8696   0,75  466464,34  45 M td1' 932714, 2728 d1'   d1'   d1'  51,1mm 0,1.  u  0,1.70  Tại bánh lùi R’: M tdR '   M   M  M tdR '   172999,9984  dR '    0, 75  M xR '    502621,6352   0,75  466464,34  2 M tdR ' 667644,5484  dR '   d R '  45,7mm 0,1.  u  0,1.70 M td4 '   M   M  M td4 '   443857,8493 4' z 4' y  0, 75  M x4 '      0,75  466464,34  2 M td4 ' 600167,9146  d4 '   d '  44,1mm 0,1.  u  0,1.70 Tại ổ lăn (OL3) : M tdOL3   M   M  M tdOL3   498072,9493 dOL3  R' y Tại bánh 4’: d4 '   R' z OL3 z OL3 y 2   0, 75 M xOL3    123735,8992   0,75  466464,34  M tdOL3 653130,1332   dOL3   dOL3  45, 4mm 0,1.  u  0,1.70 Tại đồng tốc số (ĐT5) : M tdDT5   M   M  M tdDT5   0 d DT5 DT5 z 2 DT5 y   0,75 M xDT5     0,75. 466464,34   2 M tdDT5 403696,9684 3  d DT5   d DT5  38, mm 0,1.  u  0,1.70  Tính tốn trục sơ cấp: - Các lực tác dụng lên trục sơ cấp: P  5452,75 + Lực vịng: a N + Mơ men vịng tác dụng lên bánh răng: MPa  Pa.ra  5452,75.31,17692.103  170 N.mm Qa  3148,15 N R  2291,66 N + Lực hướng tâm: a + Lực dọc trục: + Mô men quay tác dụng lên bánh răng: MQa  Qa  3148,15.31,17692  98149,62 N.mm + Các lực tác dụng ổ đỡ: 46 Ry3 = 961,71497 N (hướng xuống) Rz3 = 9684,59552 N (hướng vào) Xét mặt phẳng Oxy:  Fy  Ry  Ry1  Ra  Ry3   m 100Ry1  140Ra  170Ry3    Fy  Ry  Ry1  1329,94503  OL 47 48 49 50