Tính toán thiết kế hệ bánh răng và các bộ đồng tốc của hộp số cơ học 2 trục 5 cấp số cho xe tải 8 tấn (trọng lượng toàn tải 16000kg)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC CẦN THƠ TRƯỜNG BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ  ĐỒ ÁN Ơ TƠ CN541 TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ BÁNH RĂNG VÀ CÁC BỘ ĐỒNG TỐC CỦA HỘP SỐ CƠ HỌC TRỤC CẤP SỐ CHO XE TẢI TẤN (TRỌNG LƯỢNG TOÀN TẢI 16000KG) CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Ths Phạm Văn Bình SINH VIÊN THỰC HIỆN Nguyễn Vỉnh Kim MSSV: B1903651 Tháng / 2022 Đồ Án Ô Tô LỜI CẢM ƠN Trước tiên chúng em xin cảm ơn sâu sắc đến cha mẹ cổ vũ, động viên, hỗ trợ tinh thần tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành tốt đồ án Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Văn Bình thầy Nguyễn Cơng Khải ln quan tâm dạy, theo dõi, giúp đỡ tận tình suốt khoảng thời gian em thực đồ án Và hết, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn trân trọng đến quý thầy cô trường Bách Khoa tận tình dạy, truyền đạt kiến thức quý báu cho chúng em thời gian vừa qua để chúng em có đủ kiến thức, điều kiện để thực đồ án Đồng cảm ơn đến tác giả sách báo, internet, anh chị trước tìm tịi, nghiên cứu đúc kết kinh nghiệm làm tài liệu để em tham khảo q trình thực đồ án Sau tơi xin cảm ơn bạn lớp Cơ khí tơ, khoa Cơ khí, trường Bách Khoa tận tình giúp đỡ, hỗ trợ cho thực đồ án Cần Thơ, ngày tháng năm 2022 Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Vỉnh Kim SVTH: Nguyễn Vỉnh Kim I Đồ Án Ô Tơ LỜI NĨI ĐẦU Trong cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước ngành xã hội nói chung ngành khí nói riêng địi hỏi kỹ sư cán kỹ thuật có kiến thức tương đối rộng phải vận dụng sáng tạo cá kiến thức trường để giải vấn đề thường gặp thưc tế Đồ Án Ơ Tơ môn học quan trọng ngành Cơ Khí Ơ Tơ Nhằm rèn luyện cho sinh viên kỹ năng, khả vận dụng lý thuyết học để giải yêu cầu từ thực tế đặt như: thiết kế chi tiết máy, phận máy,… vừa phải đảm bảo tiêu kỹ thuật, vừa phải đảm bảo tiêu kinh tế Vì lần bắt tay vào cơng việc thiết kế nên có nhiều mẻ nhiều bỡ ngỡ Do kiến thức cịn hạn hẹp nên q trình thiết kế tính tốn chắn có nhiều sai sót khó tránh khỏi Kính mong thầy bảo tận tình để chúng em hồn thành đồ án tốt Em xin chân thành cảm ơn Thầy Phạm Văn Bình Thầy Nguyễn Cơng Khải, cán bộ, giáo viên bạn sinh viên tận tình hướng dẫn cung cấp tài liệu tham khảo cho em trình làm đồ án Cần Thơ, ngày tháng năm 2022 Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Vỉnh Kim SVTH: Nguyễn Vỉnh Kim II Đồ Án Ơ Tơ MỤC LỤC CHƯƠNG PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CHUNG - 1.1 Công dụng - 1.2 Yêu cầu - 1.3 Phân loại hộp số - 1.4 Chọn kiểu hộp số - 1.5 Nguyên lý hoạt động - 1.6 Thông số xe - CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ BÁNH RĂNG HỘP SỐ TRỤC CẤP SỐ - 2.1 Yêu cầu hộp số bánh hộp số - 2.2 Kết cấu bánh hộp số - 2.3 Chọn vật liệu chế tạo bánh - 2.4 Tính tốn thơng số bánh hộp số - 2.5 Các thông số bánh - 10 2.6 Tính bền bánh - 12 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ ĐỒNG TỐC HỘP SỐ TRỤC CẤP - 23 3.1 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý hoạt động - 23 3.2 Nhiệm vụ - 24 3.3 Xác định thông số đồng tốc hộp số - 24 3.4 momen quán tính - 24 3.5 Mômen ma sát yêu cầu đồng tốc - 28 3.6 Bán kính ma sát đồng tốc - 30 3.7 Chiều rộng bề mặt vành ma sát đồng tốc - 31 3.8 Mômen ma sát thực tế đồng tốc xác định theo - 32 3.9 Thời gian chuyển số thực tế đồng tốc - 32 3.10 Công trượt đôi bề mặt côn ma sát đồng tốc - 34 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - 37 4.1 Kết luận - 37 4.2 Kiến nghị - 37 - SVTH: Nguyễn Vỉnh Kim III Đồ Án Ơ Tơ DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các trạng thái làm việc hộp số - Bảng 1.2 tỷ số truyền hộp số - Bảng 2.1 Bảng thông số bánh - 12 Bảng 2.2 Thông số bánh - 22 Bảng 3.1 moment quán tính khối lượng trục thứ cấp - 27 - SVTH: Nguyễn Vỉnh Kim IV Đồ Án Ơ Tơ DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ động học hộp số trục cấp - Hình 1.2 Sơ đồ động học trục số lùi - Hình 3.1 Sơ đồ đồng tốc - 23 - SVTH: Nguyễn Vỉnh Kim V Đồ Án Ơ Tơ CHƯƠNG PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CHUNG 1.1 Công dụng Thay đổi moment quay từ động đến bánh chủ động cho phù hợp với mômen cản, tốc độ chuyển động ô tô Đổi chiều chuyển động ô tô Ngắt truyền lực tới bánh chủ động thời gian dài 1.2 Yêu cầu Hộp số cần đảm bảo u cầu sau: +Có tỷ số truyền thích hợp để đảm bảo chất lượng động lực học tính kinh tế nhiên liệu tơ +Có khả trích cơng suất ngồi để dẫn động chi tiết phụ +Điều khiển sang số đơn giản, nhẹ nhàng +Hiệu suất truyền động cao +Kết cấu đơn giản dễ chăm sóc, bảo dưỡng 1.3 Phân loại hộp số a) Theo đặc tính truyền mơmen: - Hộp số vơ cấp - Hộp số có cấp - Hộp số kết hợp có cấp vơ cấp b) Theo đặc điểm mơi trường truyền mơmen: - Hộp số khí - Hộp số loại thủy lực - Hộp số loại điện - Hộp số loại liên hợp c) Theo phương pháp dẫn động điều khiển hộp số: - Điều khiển tay - Điều khiển tự động - Điều khiển bán tự động.Đồ án Ơ tơ d) Phân loại theo hộp số khí có cấp: - Theo số lượng trục chia hộp số đồng trục, hai trục, ba trục SVTH: Nguyễn Vỉnh Kim -1- Đồ Án Ơ Tơ - Theo đặc điểm bố trí trục có hộp số trục ngang, hộp số trục dọc - Theo đặc tính động học trục bao gồm hộp số có trục cố định di động 1.4 Chọn kiểu hộp số Ta chọn hộp số khí điều khiển tay, trục cấp số có số lùi ( cầu trước chủ động) Đặc điểm chung hộp số trục: mômen truyền qua cặp bánh Trục sơ cấp, trục thứ cấp không đồng tâm Không số truyền thẳng Ưu điểm:  Hiệu suất cao tất số truyền  Các chi tiết cứng vững, bền  Kết cấu đơn giản Khuyết điểm: Kích thước, trọng lượng lớn Trong hộp số ô tô, số truyền cao bánh thương chọn dạng nghiêng, ăn khớp với đồng tốc Phương án có ưu điểm truyền động êm, kích thước nhỏ gọn, điều khiển dễ dàng Nhược điểm: số lượng chi tiết tăng, khó chế tạo, mơmen qn tính phần phụ động ly hợp lớn Trục số lùi: Bố trục số lùi hộp số ô tô cần thỏa mãn yêu cầu:  Đảm bảo tỷ số truyền cố định  Vị trí trung gian, khơng ăn khớp với bánh trục thứ cấp  Ăn khớp dễ dàng gài số lùi Không gây va chạm SVTH: Nguyễn Vỉnh Kim -2- Đồ Án Ơ Tơ Hình 1.1 Sơ đồ động học hộp số trục cấp Hình 1.2 Sơ đồ động học trục số lùi SVTH: Nguyễn Vỉnh Kim -3- Đồ Án Ơ Tơ Bảng 1.1 Các trạng thái làm việc hộp số Số Vị trí gài Dịng truyền G3 sang trái, G1=0,G2=0 I, Z1 x Z’ 1, II G3 sang phải, G1=0,G2=0 I, Z2 x Z’ 2, II G2 sang trái, G1=0,G3=0 I, Z3 xZ’ 3, II G2 sang phải, G1=0,G3=0 I, Z4 xZ’ 4, II G1 sang trái, G2=0, G3=0 I, Z5 x Z’ 5, II Lùi G1=0, G2=0, G3=0 I, ZL1xZLxZL2, II 1.5 Nguyên lý hoạt động Hộp số trục sử dụng rộng rãi tơ có động nằm ngang, cầu trước chủ động nhờ ưu điểm nhờ kết cấu gọn, tiết, độ cứng vững trục cao Hộp số có thê bố trí 4,5 hay nhiêu cấp số truyền Trục chủ động (trục sơ cấp) đồng thời trục bị động li hợp đặt lăn Trên trục bố trí khớp gài dạng đông tốc, gắn then hoa trục Các bánh chủ động số số số lùi bố trí chế tạo liền trục Trục bị động (trục thứ cấp) bố trí ô lăn Trục mang theo: bánh bị động lắp then hoa trục, thực nhận momen truyền sang trục bị động Các bánh bị động tương ứng với số số lắp quay trơn trục thông qua ô lăn (được chế tạo từ nửa) Các bánh số số liên kết với trục nhờ khớp gài đồng tốc G3 Khớp gài G3 bố trí trục bị động có kết cấu rãnh chứa nạng gạt bánh số lùi L2 Bánh L2 khớp gài G3 không liên kết với bánh số lùi L trục chủ động, không ảnh hưởng tới việc chuyển số số Trên trục biij động hộp số bố trí cặp bánh trụ nghiêng C1,C2 có tỉ số truyền lớn đóng vai trị bánh truyền lực cầu xe thơng thường Trong lịng bánh bị động C2 bố trí cụm vi sai trục truyền mo men bánh xe Số lùi thực nhờ việc địch chuyển bánh LỊ, tới vị trí đơng thời ăn khớp với bánh L bánh L2 Nhờ vậy, trục bị động thực đảo chiều quay SVTH: Nguyễn Vỉnh Kim -4- Đồ Án Ơ Tơ 3.2 Nhiệm vụ Đưa tốc độ bánh gài số lên gần tốc độ trục sơ cấp để gài số êm dịu, tránh tượng va đập Bộ đồng tốc loại quán tính dùng ghép trục với bánh quay trơn 3.3 Xác định thông số đồng tốc hộp số Momen quán tính khối lượng tổng cộng quy ẩn trục ly hợp xác định 𝑚 𝐽Σ = 𝐽1 + 𝐽2 𝑖𝑎−2 + Σ𝑘=1 𝑗2𝑘 𝑗𝑘−2 + 𝑗1 𝑖1−2 (1) [Tr.67] Trong đó: k: số để bánh quay trơn thứ k trục thứ cấp 𝐽1 : momen quán tính khối lượng trục sơ cấp hộp số ( thường trục ly hợp) tất chi tiết nối với trục (như đĩa bị động lý hợp), [kg.m2 ] 𝐽2 : momen quán tính khối lượng trục trung gian tất chi tiết gắn trục trung gian [kg.m2 ] (đối với hộp số trục) 𝑖a : tỉ số truyền cặp bánh ăn khớp hộp số 𝐽kz : momen quán tính khối lượng bánh bị động cặp bánh gài số thứ k, [kg.m2 ] 𝑖k : tỉ số truyền hộp số ứng với cặp bánh gài số thứ k m: số lượng bánh quay trơn trục thứ cấp 𝐽1 : momen quán tính khối lượng bánh số lùi với khối lượng quay theo khác quy dẫn trục nó, [kg.m2 ] 𝑖1 : tỉ số truyền bánh số lùi, tính từ trục sơ cấp hộp số đến bánh số lùi 3.4 Momen quán tính 3.4.1 Momen quán tính trục sơ cấp 𝐽1 = 𝐽𝑡𝑟1 + 𝐽𝑙ℎ 𝐽𝑡𝑟1 : momen quán tính khối lượng trục sơ cấp hộp số (chính trục ly SVTH: Nguyễn Vỉnh Kim - 24 - Đồ Án Ơ Tơ hợp) 𝐽𝑙ℎ : momen quán tính khối lượng đĩa bị động ly hợp, xác định theo: 𝐽1 = 2.𝜋.𝜌.𝑙1 𝑅𝑡𝑟1 + 4 ) 2.𝜋.𝜌.𝑏𝑡ℎ (𝑅𝑙ℎ −𝑅𝑡𝑟1 (∗) Trong đó: 𝑅𝑡𝑟1 : bán kính trục sơ cấp 𝑑1 = 5,3 3√𝑀𝑒𝑚𝑎𝑥 = 5,3 √590 = 44,45 chọn 45 mm → 𝑅𝑡𝑟1 = 22,5 mm 𝑙1 : chiều dài trục sơ cấp 𝑙1 = 𝑑1 45 = = 281,25 𝑚𝑚 ÷ 250 𝑚𝑚 0,16 ÷ 0,18 0,16 ÷ 0,18 𝑐ℎọ𝑛 𝑙1 = 260 𝑚𝑚 𝜌 = 7,8 10−6 : khối lượng riêng thép, [ 𝐾𝑔 𝑚𝑚3 ] 𝑏𝑙ℎ : chiều dày trung bình đĩa bị động lấy gần bề dày xương đĩa ly hợp 𝑏𝑙ℎ = 1,5 (𝑚𝑚) (𝑏𝑙ℎ ≈ 1,5 ÷ (𝑚𝑚)) 𝑅𝑙ℎ : bán kính ngồi đĩa ly hợp 𝑅𝑙ℎ = √ 2.𝑧 3𝛽.𝑀𝑒𝑚𝑎𝑥 𝑚𝑠 𝜇.𝜋.𝑝.(1−𝐾𝑅 ) (**) Trong đó: 𝜇: hệ số ma sát trượt bề mặt ma sát Phụ thuộc vào nhiều yếu tố: vật liệu, tình trạng đơi bề mặt vật liệu ma sát, tốc độ trượt tương đối, nhiệt độ áp suất bề mặt ma sát 𝜇 phê-ra đồng gang (hoặc thép) đạt 𝜇 = 0,35 nhiên ảnh hưởng nhiêt độ tốc độ trượt nên tính tốn chọn khoảng 𝜇 = 0,22 ÷ 0,3 Chọn 𝜇 = 0,3 𝑧𝑚𝑠 : số đôi bề mặt ma sát, SVTH: Nguyễn Vỉnh Kim - 25 - Đồ Án Ơ Tơ Chọn hai đĩa bị động (𝑧𝑚𝑠 = 4) p: áp suất pháp tuyến bề mặt ma sát, để đảm bảo tuổi thọ cho ma sát, giá trị cho phép [𝑝] = 1,4 105 ÷ 2,5 105 N/m2 Chọn p = 2,5.105 N/m2 KR: hệ số tỷ lệ bán kính ngồi bề mặt ma sát, KR = R1/R2 xe có động tốc độ trung bình đặc tính động xe tốt nên chọn KR theo giới hạn nhỏ Chọn KR = 0,55 β: hệ số dự trữ ly hợp: β>1 để đảm bảo cho ly hợp truyền hết moment xoắn động điều kiện làm việc nhiên β khơng q lớn ly hợp không làm tốt chức bảo vệ an toàn cho hệ thống truyền lực tải Theo thực nghiệm với ô tô khách β = (1,6÷2,25) Chọn β = 1,6 Thay vào (**) ta tính 𝑅𝑙ℎ = √ 2.𝑍 3𝛽𝑀𝑒𝑚𝑎𝑥 𝑚𝑠 𝜇𝜋.𝑝.(1−𝐾𝑅 ) 3.1,6.590 =√ = 0,122 𝑚 2.4.0,3.𝜋.2,5.105 (1−0,553 ) = 122 𝑚𝑚 Thế số vào (*) ta có: 𝐽1 = 2𝜋.𝜌.𝑙1 𝑅𝑡𝑟1 + 4 ) 2𝜋.𝜌.𝑏𝑙ℎ (𝑅𝑙ℎ −𝑅𝑡𝑟1 2𝜋 7,8 10−6 260 22,54 2𝜋 7,8 10−6 1,5(1224 − 22,54) = + 4 = 4883,13 (𝑘𝑔 𝑚𝑚 ) 3.4.2 Momen quán tính trục thứ cấp 𝑚 𝐽𝑧2 = ∑ SVTH: Nguyễn Vỉnh Kim ′ 𝐽𝑧𝑘 𝑖𝑘−2 (𝑘𝑔 𝑚𝑚 ) 𝑘=1 - 26 - Đồ Án Ơ Tơ 𝐽′𝑧𝑘: Mơmen qn tính khối lượng bánh thứ k gắn trục thứ cấp 𝑖𝑘: Tỷ số truyền hộp số ứng với cặp bánh gài số thứ k ′ 𝐽𝑧𝑘 𝜋 𝜌 𝑏𝑘 (𝑅𝑘4 − 𝑟𝑘4 ) = Trong đó: 𝑏𝑘: Bề rộng bánh thứ k 𝑅𝑘: Bán kính vịng chia bánh thứ k 𝑟𝑘: Bán kính trục lắp bánh thứ k, với đường kính trục thứ cấp: 𝑑3 = 0,45.A = 0,45.220 = 99 mm 𝜌: Khối lượng riêng vật liệu làm bánh răng, lấy 𝜌 = 7,8 10−6 (kg/m) Bảng 3.1 moment quán tính khối lượng trục thứ cấp 𝑹𝒌 𝒁′𝟏 𝒁′𝟐 𝒁′𝟑 𝒁′𝟒 𝒁′𝟓 187,295 167,985 140,95 110,06 83,025 𝒓𝒌 49,5 𝒃𝒌 25 23 23 20 22 𝒊𝒌 5,6 3,2 1,8 0,6 𝑱′𝒛𝒌 375089,7 222708,9 109533,2 34484,1 11189,4 𝑱′𝒛𝒌 𝒊−𝟐 𝒌 11960,8 21748,9 33806,5 34484,1 31081,7 𝑱𝟐 133082 3.4.3 Mơmen qn tính trục số lùi 𝐽𝐿 = 𝐽12 𝑖1−2 = Jl: Mơmen qn tính khối lượng bánh số lùi với khối lượng quay theo khác qui dẫn trục nó, [kg.m2 ] il: Tỷ số truyền bánh số lùi, tính từ trục sơ cấp hộp số đến bánh số lùi SVTH: Nguyễn Vỉnh Kim - 27 - Đồ Án Ơ Tơ => Với hình theo sơ đồ momen qn tính khối lượng căp bánh số lùi qui dẫn trục ly hơp (sơ cấp) khơng (vì khơng có quan hệ động học thường xuyên với trục ly hợp – trừ gài số lùi) Mơmen qn tính khối lượng tổng cộng qui dẫn trục ly hợp: 𝐽∑ = 𝐽1 + 𝐽2 + 𝐽𝐿 = 4883,13 + 133082 + = 137965 kg/mm2 = 0,137965 kg/m2 3.5 Mômen ma sát yêu cầu đồng tốc Mômen ma sát yêu cầu đồng tốc xác định theo công thức: 𝑀𝑚𝑠 = 𝐽∑ 𝑖𝑘2 ∆𝜔 [𝑁 𝑚] 𝑡𝑐 Trong đó: JΣ : Mơmen qn tính bánh gài số tất khối lượng chuyển động quay hộp số có quan hệ động học với trục sơ cấp hộp số, qui dẫn trục sơ cấp, (kg.m2), JΣ = 0,084109 (kg.m2 ) ik : Tỉ số truyền thứ k hộp số tương ứng với chế độ tính tốn đồng tốc (từ trục sơ đến bánh gài số cần tính tốn) Δω : Chênh lệch tốc độ góc hai bánh gài số, [rad/s] Chúng xác định theo ∆𝜔 = 𝜔𝑒𝑜 | 1 − | 𝑖𝑘 𝑖𝑘±1 𝑖𝑘±1 : Tỉ số truyền tính từ trục sơ cấp đến trục đồng tốc hộp số ứng với số truyền vừa nhả số (để tiến hành gài số thứ ik) 𝜔𝑒𝑜: Tốc độ góc động bắt đầu chuyển số [rad/s] Giá trị xác định theo bảng kinh ngiệm: Trong đó: 𝜔N, ωM tương ứng tốc độ góc động ứng với cơng suất cực đại, mômen cực đại động SVTH: Nguyễn Vỉnh Kim - 28 - Đồ Án Ơ Tơ Chế độ sang số Động xăng Xe du lịch Xe tải khách Động Diezel Từ thấp lên cao (0.6÷0.7) ωN (0.7÷0.8) ωN ≥ ωM (0.75÷0.85)ωN Từ cao thấp (0.4÷0.5) ωN (0.5÷0.6) ωN và≥ ωM (0.9÷1,0)ωM Khi thiết kế ơtơ tải, động Diezel thì: Khi chuyển từ số thấp lên số cao ta chọn: 𝜔𝑒𝑜 = 0,75 ωN = 0,75.261,8 = 196,35 [𝑟𝑎𝑑/𝑠] Khi chuyển từ số cao số thấp ta chọn: 𝜔𝑒𝑜 = 0,9 ωM = 0,9.146,6 = 131,94 [𝑟𝑎𝑑/𝑠] tc : Thời gian làm đồng tốc độ đồng tốc bánh gài số, [s] Đối với ôtô tải khách tc = 0,3 ÷ 0,8 [s] cho số cao = ÷ 1,5 [s] cho số thấp Chọn thời gian chuyển cho số cao là: Từ thấp lên số cao: 0,8 [s] Từ số cao số thấp: 0,3 [s] Chọn thời gian chuyển số cho thấp là: Từ thấp lên số cao: 1,5 [s] Từ số cao số thấp: [s] 𝑀𝑚𝑠(1−2) = 0,137965 3,22 196,35 | 1 − | = 24,8 𝑁 𝑚 3,2 5,6 1,5 𝑀𝑚𝑠(2−1) = 0,137965 5,62 131,94 | 1 − | = 76,5 𝑁 𝑚 5,6 3,2 SVTH: Nguyễn Vỉnh Kim - 29 - Đồ Án Ô Tô 1 𝑀𝑚𝑠(3−4) = 0,137965 12 196,35 | − | = 24,1 𝑁 𝑚 1,8 0,5 𝑀𝑚𝑠(4−3) = 0,137965 1,82 131,94 | 1 − | = 87, 𝑁 𝑚 1,8 0,3 𝑀𝑚𝑠(4−5) = 0,137965 0,62 196,35 | 1 − | = 8,1 𝑁 𝑚 0,6 0,8 1 0,6 𝑀𝑚𝑠(5−4) = 0,137965 12 131,94 | − | 0,3 = 40,5 𝑁 𝑚 3.6 Bán kính ma sát đồng tốc: Nếu gọi Rms bán kính trung bình vành ma sát đồng tốc, moment ma sát tạo lực ép Q tác dụng lên đôi bề mặt ma sát đồng tốc có quan hệ với Mms xác định sau: 𝑅𝑚𝑠 = 𝑀𝑚𝑠 sin 𝛼 𝑄 𝜇 Trong đó: Mms: Mơmen ma sát u cầu đồng tốc Q: Lực ép tác dụng theo chiều trục lên đôi bề mặt ma sát, [N] Lực ép Q lực điều khiển P cần số tạo xác định nhờ công thức sau: 𝑄 = 𝑃đ𝑘 𝑖đ𝑘 𝜂đ𝑘 (3.8 ∗) Trong đó: 𝑃đ𝑘 : Lực danh nghĩa tác dụng lên cần điều khiển; xe tải 𝑃đ𝑘 = (70÷ 100[N]) Chọn: 𝑃đ𝑘 =100 N 𝑖đ𝑘: tỷ số truyền địn điều khiển, tính tốn lấy idk = 1,5 ÷ 2,5 Chọn : 𝑖đ𝑘 =2,5 𝜂đ𝑘: hiệu xuất truyền cấu điều khiển, chọn 𝜂đ𝑘 = 0,85 ÷ 0,95 Chọn : ηđk = 0,95 Thay vào (3.8*) ta được: 𝑄 = 𝑃đ𝑘 𝑖đ𝑘 𝜂đ𝑘 = 100.2,5.0,95 = 237,5 𝜇 : Hệ số ma sát đôi bề mặt ma sát Với vật liệu đôi bề mặt ma sát SVTH: Nguyễn Vỉnh Kim - 30 - Đồ Án Ơ Tơ đồng thao làm việc dầu thì: 𝜇 ≈ 0,06 ÷ 0,07 Chọn 𝝁 = 0,07 α: Góc đơi bề mặt ma sát Với vật liệu đôi bề mặt ma sát đồng thau góc α tốt ÷ 7° chọn α = 6° Thay số vào công thức ta được: 𝑅𝑚𝑠(1−2) = 24,8 sin 6° = 0,16 (𝑚) 237,5.0,07 𝑅𝑚𝑠(3−4) = 24,1 sin 6° = 0,15 (𝑚) 237,5.0,07 𝑅𝑚𝑠(5) = 8,1 sin 6° = 0,05 (𝑚) 237,5.0,07 Chọn bán kính hãm Rβ: Khi thiết kế, tùy thuộc vào kiểu đồng tốc giá trị trung bình Rβ chọn Rβ = (0,75 ÷ 1,25).Rms Đối với xe ô tô ta chọn đồng tốc kiểu vành hãm Vì ta chọn bán kính phản lực Rβ = 1,2.Rms Góc nghiêng mặt hãm xác định sau: 𝜇 𝑅𝑚𝑠 𝜇 ≥ tan 𝛽 ℎ𝑎𝑦 ≥ tan 𝛽 𝑅𝑏 sin 𝛼 1,2 sin 𝛼 ⇒ 0,07 ≥ tan 𝛽 1,2 sin Suy : tan 𝛽 ≤ 0,56 ⇒ 𝛽 = 34°3′ 𝑐ℎọ𝑛 𝛽 = 34° 3.7 Chiều rộng bề mặt vành ma sát đồng tốc Gọi pN áp lực pháp tuyến tác dụng lên bề mặt trụ ta viết moment ma sát tác dụng lên bề mặt bằng: Mms = (2π.Rms.bms.pN).µ.Rms suy ra: Chiều rộng bề mặt vành ma sát bms [m] xác định theo: 𝑏𝑚𝑠 ≥ 𝑃đ𝑘 𝑖đ𝑘 𝜂đ𝑘 2𝜋 [𝑃𝑁 ] 𝑅𝑚𝑠 sin 𝛼 Trong đó: pN: áp suất pháp tuyến hình thành bề mặt đơi ma sát Với vật liệu vành côn ma sát thường làm đồng thau bôi trơn dầu các-te hộp số giá trị áp suất làm việc cho phép nằm khoảng PN ≈ SVTH: Nguyễn Vỉnh Kim - 31 - Đồ Án Ơ Tơ (1÷1,5) (MN/m2 ) Chọn PN = (MN/m2 ) Các thơng số khác thích xác định 𝑏𝑚𝑠(1−2) ≥ 100.2,5.0,95 = 0,002𝑚 𝐶ℎọ𝑛 𝑏𝑚𝑠(1−2) = 0,02 𝑚 2𝜋 [106] 0,16 sin 6° 𝑏𝑚𝑠(3−4) ≥ 100.2,5.0,95 = 0,002 𝑚 𝐶ℎọ𝑛 𝑏𝑚𝑠(3−4) = 0,02 𝑚 2𝜋 [106 ] 0,15 sin 6° 𝑏𝑚𝑠(5) ≥ 100.2,5.0,95 = 0,007 𝑚 𝐶ℎọ𝑛 𝑏𝑚𝑠(5) = 0,02 𝑚 2𝜋 [106 ] 0,05 sin 6° 3.8 Mômen ma sát thực tế đồng tốc: Mômen ma sát thực tế đồng tốc xác định sau: 𝑀𝑚𝑠 = 𝑄 𝜇 𝑅𝑚𝑠 sin 𝛼 Trong đó: μ: Hệ số ma sát vành ma sát, μ = 0,07 α: Góc vành ma sát, α = 60 Rms: Bán kính trung bình vành côn ma sát Q: Lực gài tác dụng lên vành ma sát đồng tốc [N] Thế số vào ta có: 237,5.0,07.0,16 = 25,4 𝑁 𝑚 sin 6° 237,5.0,07.0,15 𝑀𝑚𝑠(3−4) = = 23,9 𝑁 𝑚 sin 6° 237,5.0,07.0,05 𝑀𝑚𝑠(5) = = 7,95 𝑁 𝑚 sin 6° 𝑀𝑚𝑠(1−2) = 3.9 Thời gian chuyển số thực tế đồng tốc Thời gian chuyển số thực tế gài đồng tốc tương ứng là: SVTH: Nguyễn Vỉnh Kim - 32 - Đồ Án Ơ Tơ 𝐽∑ 𝑖𝑘2 ∆𝜔 𝑡𝑐 = 𝑀𝑚𝑠 ±𝐽∑ 𝑖𝑘2 𝜀𝑐 Dấu (-) ứng với trường hợp gài số từ số thấp lên số cao Dấu (+) ứng với trường hợp gài số từ số cao số thấp εc: gia tốc góc trục thứ cấp xe giảm tốc độ sang số Gia tốc εc xác định từ trình giảm tốc xe sang số: 𝜀𝑐 = 𝑔 𝜓 𝑖𝑐𝑘 𝛿 𝑅𝑏𝑥 𝜂𝑐𝑘 Trong đó: g gia tốc trọng trường g = 9,81 (m/s2 ) ψ hệ số cản tổng cộng đường, tính tốn chọn ψ = 0,02 ick, ηck tỉ số truyền hiệu suất truyền lực tính từ bánh gài tính đồng tốc đến bánh xe chủ động ơtơ Rbx Với sơ đồ bố trí đồng tốc trục thứ cấp tỷ số truyền ick = i0 = 8,8 Chọn hiệu suất từ hộp số đến bánh xe chủ động ηck = 0,9 δ: Hệ số xét đến khối lượng quay hệ thống truyền lực đến lực quán tính chuyển động tính tiến ôtô Có thể chọn gần δ = 1,05 Bán kính làm việc: Rbx = 0,52 m Thế số vào ta có: 𝜀𝑐 = 9,81.0,02.8,8 = 3,5 𝑟𝑎𝑑/𝑠 1,05.0,52.0,9 Thời gian chuyển số thực tế đồng tốc: 1 − | 3,2 5,6 = 1,8 (𝑠) 25,4 − 0,137965 3,22 3,5 0,137965 3,22 196,35 | 𝑡𝑐(1−2) = 1 − | 5,6 3,2 = 1,8 (𝑠) 25,4 + 0,137965 5,62 3,5 0,137965 5,62 131,94 | 𝑡𝑐(2−1) = SVTH: Nguyễn Vỉnh Kim - 33 - Đồ Án Ơ Tơ 𝑡𝑐(3−4) 1 0,137965 12 196,35 | − | 1,8 = = 0,5 (𝑠) 23,9 − 0,137965 12 3,5 1 − | 1,8 = (𝑠) 23,9 + 0,137965 1,8 3,5 0,137965 1,82 131,94 | 𝑡𝑐(4−3) = 1 − | 0,6 = 0,8 (𝑠) 7,95 − 0,137965 0,6 3,5 0,137965 0,62 196,35 | 𝑡𝑐(4−5) = 𝑡𝑐(5−4) 1 0,137965 12 131,94 | − | 0,6 = = 1,4 (𝑠) 7,95 + 0,137965 12 3,5 Thời gian sang số thực tế phù hợp với lý thuyết tính tốn nằm giới hạn kinh nghiệm cho phép 3.10 Công trượt đôi bề mặt côn ma sát đồng tốc Công trượt ma sát trượt đôi bề mặt ma sát đồng tốc 𝐿𝑚𝑠 xác định theo cơng thức đề xuất giáo sư Griskevich sau: 𝐿𝑚𝑠 = 𝑀𝑚𝑠 (∆𝜔 ± 𝜀𝑐 𝑡𝑐 ) 𝑡𝑐 Trong đó: Dấu (-) ứng với trường hợp gài số từ số cao số thấp Dấu (+) ứng với trường hợp gài số từ số thấp lên số cao 𝑀𝑚𝑠 : momen ma sát đồng tốc ∆𝜔 : chênh lệch tốc độ hai số truyền 𝜀𝑐 : gia tốc góc chậm dần 𝑡𝑐 : thời gian chuyển số thực tế 𝐿𝑚𝑠(1−2) = 25,4 (196,35 | 3,2 𝐿𝑚𝑠(2−1) = 25,4 (131,94 | SVTH: Nguyễn Vỉnh Kim − 5,6 5,6 − | + 3,5.1,8) 3,2 1,8 | − 3,5.1,8) = 745,2 𝐽 1,8 = 260 𝐽 - 34 - Đồ Án Ơ Tơ 1 1,8 𝐿𝑚𝑠(3−4) = 23,9 (196,35 | − 𝐿𝑚𝑠(4−3) = 23,9 (131,94 | 𝐿𝑚𝑠(4−5) = 7,95 (196,35 | | + 3,5.0.5) 0,5 = 531,9 𝐽 1 − | − 3,5.1) = 659 𝐽 1,8 1 0,8 − | + 3,5.0,8) = 425 𝐽 0,6 1 0,6 𝐿𝑚𝑠(5−4) = 7,95 (131,94 | − | − 3,5.1,4) 1,4 = 462,2 𝐽 Công trượt riêng đôi bề mặt côn ma sát đồng tốc Cơng trượt riêng vịng đồng tốc đánh giá công trượt đôi bề mặt vành ma sát đơn vị diện tích vành ma sát 𝐿𝑟 = 𝐿𝑚𝑠 2𝜋 𝑅𝑚𝑠 𝑏𝑚𝑠 Trong đó: 𝐿𝑚𝑠 : công trượt vành ma sát, (J) 𝑅𝑚𝑠 : bán kính ma sát vành ma sát, (m) 𝑏𝑚𝑠 : chiều rộng bề mặt vành ma sát, (m) 𝐿𝑟(1−2) = 745,2 = 370632𝐽 = 37 𝑘𝐽 𝜋 0,16.0,02 𝐿𝑟(2−1) = 260 = 12931 𝐽 = 13 𝑘𝐽 𝜋 0,16.0.02 𝐿𝑟(3−4) = 531,9 = 28218 𝐽 = 28 𝑘𝐽 𝜋 0,15.0,02 𝐿𝑟(4−3) = 659 = 34961 𝐽 = 35 𝑘𝐽 𝜋 0,15.0,02 SVTH: Nguyễn Vỉnh Kim - 35 - Đồ Án Ơ Tơ 𝐿𝑟(4−5) = 425 = 67640,9 𝐽 = 67,6 𝑘𝐽 𝜋 0,05.0.02 𝐿𝑟(5−4) = 462,2 = 73561,4 𝐽 = 115 𝑘𝐽 𝜋 0,05.0.02 Giá trị công trượt riêng lớn đồng tốc nhỏ giới hạn cho phép (≤ 500 𝑘𝐽𝑚 ) Do bánh kính ma sát vành ma sát lớn nên ta phải tính lại 𝑅𝑚𝑠 : Giá trị công trượt riêng lớn đồng tốc nhỏ giới hạn cho phép (≤ 500 𝐾𝐽/𝑚 2) xe tải xe tải lớn 𝐿𝑟 = o 𝑙(1−2) = 745,2 2𝜋.𝑅𝑚𝑠 0,02 𝐿𝑚𝑠 ≤ 500 𝐾𝐽/𝑚 2𝜋 𝑅𝑚𝑠 𝑏𝑚𝑠 ≤ 500000 𝐽/𝑚 → 𝑅𝑚𝑠(1−2) ≥ 0,01 ta chọn 𝑅𝑚𝑠(1−2) = 0,075 𝑚 o 𝑙(3−4) = 531,9 2𝜋.𝑅𝑚𝑠 0,02 ≤ 500000 𝐽/𝑚 → 𝑅𝑚𝑠(3−4) ≥ 0,008 ta chọn 𝑅𝑚𝑠(3−4) = 0,068 𝑚 o 𝑙(4−5) = 425 2𝜋.𝑅𝑚𝑠 0,02 ≤ 500000 𝐽/𝑚 → 𝑅𝑚𝑠(3−4) ≥ 0,007 ta chọn 𝑅𝑚𝑠(4−5) = 0,0365 𝑚 SVTH: Nguyễn Vỉnh Kim - 36 - Đồ Án Ơ Tơ CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Mơn học Đồ án Ơ tơ môn học chuyên ngành quan trọng sinh viên học khí ngành cơng nghệ khác, nhằm giúp cho sinh viên chúng em ôn lại lý thuyết mở rộng kiến thức phương pháp thực tiễn Qua thời gian thực Đồ án giúp cho em áp dụng kiến thức học mà giúp em hiểu biết thêm nhiều kiến thức tiếp xúc với thực tiễn Trong mơn Đồ án Ơ tơ, em giáo đề Tính tốn thiết kế hộp số ô tô, với thông số đầu đề Em tiến hành chọn phương án thiết kế, tìm hiểu nhiều nguyên lý hoạt động hộp số tơ Tính tốn, thiết kế, kiểm nghiệm bánh đồng tốc thông qua thuyết minh vẽ 4.2 Kiến nghị Trong trình thực đồ án em gặp nhiều vướng mắt cơng thức vẽ, nguồn tài liệu không thống rõ ràng, số cung cấp sai sót thơng tin, khiến cho q trình thực đồ án gặp nhiều khó khăn Nếu em mong Thầy cung cấp nhiều nguồn tài liệu để em sàng lọc thông tin để hoàn thành đồ án dể dàng SVTH: Nguyễn Vỉnh Kim - 37 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Trọng Hiệp – Nguyễn Văn Lẫm Thiết kế chi tiết máy, nhà xuất giáo dục [2] Trịnh Chất – Lê Văn Uyển Tính tốn thiết kế dẫn động khí tập 1, nhà xuất giáo dục, 2006 [3] Trịnh Chất – Lê Văn Uyển Tính tốn thiết kế dẫn động khí tập 2, nhà xuất giáo dục, 2006 [4] Nguyễn Hữu Cẩn – Phan Đình Kiên Thiết kế tính tốn tơ máy kéo tập , nhà xuất giáo dục 1996 [5] Lê Văn Tụy Kết cấu tính tốn tơ (phần truyền lực ôtô), nhà xuất Đại học Đà Nẳng [6] Hà Văn Vui Dung sai lăp ghép, nhà xuất Khoa học kỹ thuật 2003