Đang tải... (xem toàn văn)
Muốn giải quyết được vấn đềnày trên ô tô cần phải đặt hộp số.Nhờ có hộp số ta có thể tăng được lực kéo cần thiết để thắng sức cản chuyểnđộng tăng lên của ôtô và đảm bảo cho ô tô chuyển đ
Trang 1NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Trang 212.2 Nguyên lý làm việc của hộp số 6
CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH TỶ SỐ TRUYỀN CỦA HỆ THỐNG TRUYỀNLỰC 8
2.1 Tỷ số truyền số thấp nhất - số cao nhất của hộp số 8
2.2 Số cấp hộp số của ôtô 9
2.3 Tỷ số truyền trung gian của hộp số ôtô 10
2.4 Tỷ số truyền số lùi: (il) 10
2.5 Xác định kích thước cơ bản của hộp số 10
2.5.1 Khoảng cách trục 10
2.5.2 Kích thước theo chiều trục các-te hộp số 11
CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN BÁNH RĂNG HỘP SỐ 12
3.1 Mô đun và góc nghiêng số răng của bánh răng hộp số 12
3.2 Số răng của bánh răng hộp số 12
3.3 Xác định lại chính xác tỷ số truyền và khoảng cách trục hộp số 15
3.4 Tổng hợp kết quả tính toán ta có bảng số liệu cho các bánh răng 17
Trang 3LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tếthế giới, nền kinh tế Việt Nam cũng từng bước phát triển trên con đường CÔNGNGHIỆP HÓA – HIỆN ĐẠI HÓA Bên cạnh đó kỹ thuật của nước ta cũng từngbước tiến bộ Trong đó phải nói đến nghành động lực nói chung và sản xuất ô tônói riêng, chúng ta đã liên doanh với khá nhiều hãng ô tô nổi tiếng trên thế giớinhư Nissan, Honda, Toyota…cùng sản xuất và lắp ráp ô tô Để góp phần nângcao trình độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật của ta phải tự nghiên cứu, thiết kế tínhtoán đó là yêu cầu cấp thiết Có như vậy ngành sản xuất ô tô của ta mới cóthương hiệu riêng cho mình trên thị trường quốc tế.
Sau khi học xong môn học TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ÔTÔ, chúng em đượctổ bộ môn giao làm nhiệm vụ Đồ án môn học Trong quá trình tính toán để hoànthành Đồ án môn học chuyên nghành này, bước đầu chúng em đã gặp không ítkhó khăn bỡ ngỡ nhưng cùng với sự nỗ lực của bản thân, và sự hướng dẫn hết
sức tận tình của thầy giáo DƯƠNG XUÂN MỸ , cho nên em cũng đã cố gắng đã
hoàn thành xong Đồ án môn học Tính toán thiết kế ôtô Tuy nhiên do là lần
đầu tiên chúng em vận dụng lý thuyết đã học, vào tính toán và thiết kế ôtô cụ thểtheo thông số cho trước, nên gặp rất nhiều khó khăn và không tránh khỏi nhữngsai sót Vì vậy chúng em rất mong sự quan tâm, sự giúp đỡ chỉ bảo của các thầyđể bản thân chúng em ngày càng được hoàn thiện hơn nữa về kiến thức chuyênmôn và khả năng tự nghiên cứu của mình.
Qua Đồ án môn học này bản thân em đã có ý thức hơn cho nghề nghiệp củamình, đã dần hình thành cho mình phương pháp học tập và nghiên cứu mới Cảm ơnsự giúp đỡ tận tình của thầy giáo DƯƠNG XUÂN MỸ đã giúp em sớm hoàn thành tốt
Đồ án môn học này.
Rất mong được sự giúp đỡ nhiều hơn nữa của thầy và các thầy giáo trong khoa Em xin chân thành cảm ơn!
Vinh, ngày tháng năm 2023
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Ngọc Huy
Trang 4CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ 1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu
1.1.1 Công dụng
Ta biết rằng đối với ôtô thì điều kiện để xác định tỉ số truyền nhỏ nhất của hệthống truyền lực là ôtô phải đạt được vận tốc cao nhất (vmax) và công suất đạt giátrị lớn nhất (Nemax) Muốn vậy thì ôtô phải chuyển động trên đường tốt (hệ số cảny là nhỏ nhất, đường bằng phẳng,mặt đường phủ cứng,…), nhưng không phảibao giờ ôtô cũng chuyển động trong điều kiện lí tưởng như vậy.Khi gặp đườngxấu, hệ số cản y tăng đòi hỏi lực kéo phải tăng,nhưng động cơ đốt trong dùngtrên ô tô có hệ số thích ứng rất thấp:
- Đối với động cơ xăng = 1,11,2 - Đối với động cơ điêzen = 1,05 1,15
Do đó, mômen quay của động cơ ô tô không thể đáp ứng nổi yêu cầumômen cần thiết để thắng sức cản chuyển động Muốn giải quyết được vấn đềnày trên ô tô cần phải đặt hộp số.
Nhờ có hộp số ta có thể tăng được lực kéo cần thiết để thắng sức cản chuyểnđộng tăng lên của ôtô và đảm bảo cho ô tô chuyển động với tốc độ thấp,nhữngtốc độ thấp này tự động cơ không thể đảm bảo được vì động cơ đốt trong có sốvòng quay tối thiểu tương đối cao Hộp số tạo cho ô tô có thể chạy lùi và đảmbảo cắt lâu dài động cơ khỏi hệ thống truyền lực khi cần thiết để động cơ quaykhông.
+ Hộp số 5 cấp (xe tham khảo)
*Theo đường trục có thể chia ra loại hộp số có cấp với các đường trục cốđịnh (hộp số bình thường) và hộp số có cấp với các đường trục chuyển động(hộp số loại hành tinh).
*Theo số lượng trục:+ Hộp số 2 trục.
Trang 5- Hộp số tự động: cơ khí,điện,thuỷ cơ,đai.
1.1.3 Yêu cầu
Hộp số của ôtô phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Có tỷ số truyền dảm bảo tính chất động lực kéo và tính kinh tế nhiên liệukhi làm việc.
- Không sinh các lực va đập lên hệ thống truyền lực.
- Có vị trí trung gian để có thể cắt động cơ khỏi hệ thống truyền lực được lâudài.
- Đơn giản kết cấu và điều khiển dễ dàng.- Làm việc không ồn.
- Hiệu suất cao.
- Có khả năng chế tạo ở Việt Nam.
1.2 Kết cấu, nguyên lý làm việc của hộp số1.2.1 Kết cấu của hộp số
Trang 6Hình 1.1 Kết cấu của hộp số thiết kế.
1.Loxo và bi định vị 11.Vòng chặn
2.Bộ đồng tốc số 2 và số 3 12 Ổ bi đỡ trục trung gian3.Bánh răng số 2 13 Các te hộp số
4.Càng cài số 1 và số lùi 14 Bánh răng số lùi của trục thứ cấp5.Bánh răng truyền động số 1 và số lùi 15 Bánh răng số 3
6.Chỗ thêm dầu hộp số 16.Bánh răng số 47.Ổ bi đỡ trục thứ cấp 17.Trục trung gian
8.Trục thứ cấp 18.Bánh răng dẫn động trục trung gian9.Bích chắn bùn 19.Ổ bi đỡ
10.Đai ốc trục trung gian 20.Vành ngăn bụi21.Phớt 22.Ổ bi đũa23.Ống chống xoay 24.Trục sơ cấp
25.Ống lót bánh răng số 4 26.Bộ đồng tốc số 4 và số 5
27.Bánh răng số 4 28.Càng cua gạt bộ đồng tốc số 4 và số529.Trục trơn 30.Nắp hộp số
31.Bu lông 32.Roăng33.Ống lồng
Trang 7Hộp số 3 trục, có trục sơ cấp và thứ cấp đồng tâm, số truyền cuối là số truyềnthẳng, có các cặp bánh răng ở các số luôn luôn ăn khớp với nhau Hộp số có ba bộđồng tốc để gài số 1 và số lùi,số 2 và số 3, số 4 và số 5 Các bánh răng trên trục trunggian lắp chặt và luôn quay Việc gài số lùi bằng cách di trượt bộ đồng tốc gài số 1 &lùi về phía sau.
12.2 Nguyên lý làm việc của hộp số
Hình 2.2 Nguyên lí làm việc của hộp số.
Mômen xoắn từ động cơ đi qua li hợp được dẫn động đến trục chủ động của hộpsố.Khi trục chủ động quay kéo theo trục trung gian quay vì giữa chúng có cặp bánhrăng luôn ăn khớp,truc trung gian quay làm các bánh răng ở các tay số có bộ đồng tốccùng quay.Việc sang số được tiến hành như sau:
- Số 1: Đẩy tay số,càng cua gạt bộ đồng tốc gài số di trượt về phía trước ăn khớp vớibánh răng số 1 của trục thứ cấp.
- Số 2: Đẩy tay số, càng cua gạt bộ đồng tốc của số 2 và 3 đi về phía sau, các răngtrong của bộ đồng tốc ăn khớp với vành răng trên bánh răng số 2(trên trục thứ cấp) vàcố định bánh răng số 2 này trên trục.
- Số 3: Đẩy tay số, càng cua gạt bộ đồng tốc của số 2 và 3 đi về phía trước, các răng
Trang 8trong của bộ đồng tốc ăn khớp với vành răng trên bánh răng số 3 (trên trục thứ cấp) vàcố định bánh răng số 3 này trên trục.
- Số 4: Đẩy tay số, càng cua gạt bộ đồng tốc của số 4 và 5 di chuyển về phía sau, cácrăng trong của bộ đồng tốc ăn khớp với vành răng của bánh răng số 4 (trên trục thứcấp) và cố định bánh răng số 4 này trên trục.
- Số 5: Đẩy tay số, càng cua gạt bộ đồng tốc của số 4 và 5 đi về phía trước, các răngtrong của bộ đồng tốc ăn khớp với những răng trong của bánh răng số 5 nằm trên trụcsơ cấp, lúc đó trục sơ cấp và trục thứ cấp nối tiếp với nhau (số truyền thẳng).
- Số lùi: Đẩy tay số,càng cua gạt bộ đồng tốc gài số di trượt về phía sau ăn khớp vớibánh răng số lùi của trục thứ cấp.
12111
Sơ đồ hộp số
Trang 10= 0,93∗(14 +
2 ).25,4=566,9(mm)=0,5669(m)Trong đó: là Hệ số kể đến biến dạng của lốp.
Giá trị tỷ số truyền lực chính io cùng với tỷ số truyền cao nhất của hộp số ihn đượcxác định theo tốc độ chuyển động lớn nhất của xe Vmax (m/s) ứng với tốc độ góc lớnnhất của động cơ ωemax (rad/s) như sau:
.0,377 *
ri
Trang 11Đối với động cơ diezel (xe tải, xe khách và du lịch) emax N.Đối với động cơ xăng: - Xe tải, khách: emax (0,8 1, 00) N
- Xe du lịch: emax (1,1 1, 25) NỞ đây động cơ diezel nên ta chọn emax N
Với: ωN tốc độ góc ứng với công suất cực đại của động cơ ,ta có: ωN =π n
30 =
30 =418,67 (rad/s)Vmax: tốc độ tịnh tiến lớn nhất của xe.
Vmax= 75 (km/h) = 20,83 (m/s)Vậy: io=
0,377∗ωemax rbxihn Vmax
=0,377.418,67.0,56691.20,83 =4.3
¿¿Thay số vào (1-1) ta được:
ih 1=ψmax.Ga rbxMe max io ηt=
Gϕ : trọng lượng bám của xe ,(N).Gϕ=Gcd.mcd
Với: Gcd: Trọng lượng phân bố lên các cầu chủ động , (N).Cầu trước:Gcd=30%.Ga=142250.0,3=42675 (N).Cầu sau : Gcd=70%.Ga=142250.0,7=99575 (N).mcd: hệ số phân bố lại tải trọng lên các cầu chủ động.mcd =1,20÷1,35 ,chọn mcd =1,30
Gϕ=Gcd.mcd =99575.1,30=129447,5 (N)
Thay số vào (1-3) ta được:
ih 1≤ϕ Gϕ rbxMe max io ηt=
0, 8.129447,5 0,5669
666,86.4,3 0,9 =22,75
Với ih1 =7,03 thoả mãn điều kiện.
Trang 122.3 Tỷ số truyền trung gian của hộp số ôtô
Ta có tỷ số truyền các tay số:- tay số 1: ih 1=7,03
Chú ý: Khi chọn tỷ số truyền số lùi ta phải kiểm tra lại điều kiện bám.
Số truyền cao nhất của hộp số nên làm số truyền thẳng hay số truyền tăng là tuỳ thuộcvào thời gian sử dụng Nên chọn số truyền làm việc nhiều nhất làm số truyền thẳng đểgiảm tiêu hao khi truyền lực và tăng tuổi thọ của hộp số
Trang 132.5 Xác định kích thước cơ bản của hộp số2.5.1 Khoảng cách trục
Khoảng cách trục là một trong những thông số quan trọng quyết định kíchthước cácte hộp số nói chung và kích thước bên trong hộp số nói riêng (như bánh răng,đồng tốc, ổ bi…).
Khoảng cách trục A, của hộp số ôtô được xác định sơ bộ theo công thức kinhnghiệm sau:
2.5.2 Kích thước theo chiều trục các-te hộp số
Kích thước theo chiều trục các-te hộp số 1 (mm) nói chung có thể xác địnhbằng tổng chiều dài (theo chiều trục) của các chi tiết lắp trên trục trung gian hộp số(hoặc trên trục thứ cấp đối với hộp số 2 trục ).Bao gồm: Chiều rộng của các bánh răngb (mm), chiều rộng của các bộ đồng tốc (hoặc ống gài ) H (mm), chiều rộng của các ổđỡ trục B (mm) Đối với ôtô máy kéo ,các thông số này thường được xác định theokích thước khoảng cách trục A như sau:
Chiều rộng đồng tốc (hoặc ống gài ) có giá trị nằm trong khoảng:
H ¿ ( 0,4 ÷ 0,55 )*A Đối với ôtô du lịch Chọn H ¿ 0,45*A= 0,45*100 = 45 (mm)
Trang 15CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN BÁNH RĂNG HỘP SỐ3.1 Mô đun và góc nghiêng số răng của bánh răng hộp số
Chọn các thông số môđun và góc nghiêng bánh răng.
+ Chọn mô đuyn pháp tuyến của bánh răng:
Ta chọn: m = 4,0 mm
+ Đối với ô tô du lịch với bộ truyền bánh răng nghiêng thì ta có góc nghiêng βtrong khoảng β = 18 ÷ 260 sơ bộ chọn β = 260.
3.2 Số răng của bánh răng hộp số
Theo kinh nghiệm ,số răng chủ động của cặp bánh răng gài số ở số truyền thấpcủa xe du lịch là: Z1 =16 ÷ 21 (với ih1=6 ÷ 8 )
Xe thiết kế có ih1 =7,03 nên chọn Za =17.
Khi đã chọn được số răng chủ động Za của cặp bánh răng gài số ,thì ta dễ dàngtính được tỷ số truyền igi của cặp bánh răng gài đối với hộp số ba trục kiểu đồng trụcnhư sau:
igi - tỷ số truyền của cặp bánh răng gài số một.β – Góc nghiêng của cặp bánh răng gài số một (rad)Chọn β =260
m – Mô đun pháp tuyến của cặp bánh răng gài số một.Chọn m = 4,0 (mm)
Suy ra tỷ số truyền của cặp bánh răng truyền động chung (luôn luôn ăn khớp) ia=2 A cos βa
ma Za −1=2,02
Trong đó: ia - tỷ số truyền của cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp ihi - tỷ số truyền của các tay số.
Trang 16igi - tỷ số truyền của cặp bánh răng gài số.
Từ đó, suy ra tỷ số truyền của cặp bánh răng gài số ở các số truyền khác:
ia Với i =2 ÷ n.
Trong đó: ia - tỷ số truyền của cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp
igi - tỷ số truyền của cặp bánh răng gài số k (trư số truyền thẳng) ihi - tỷ số truyền số thứ i (trừ số truyền thẳng ).
Khi đã tính được ia và igi thì số răng của bánh răng chủ động tương ứng Za và Zi( k=2 ÷ 5 ,trừ số truyền thẳng ) được xác định theop công thức:
Zk=2 A cos βk
Trong đó: igi - Tỷ số truyền của cặp bánh răng gài số i, ( i =a,2 ÷n ).Βi – Góc nghiêng của cặp bánh răng gài số thứ a,i (rad).Mi – Mô đun pháp tuyến của cặp bánh răng gài số thứ a , i.
Số răng bị động của các cặp bánh răng ăn khớp tương ứng được xác định theotỷ số truyền gài số của chính nó và được xác định theo công thức sau:
01
Trang 17(5 – 5 )Ta có:
Tỷ số truyền
+ Số lượng răng của bánh răng tay số lùi:
Từ sơ đồ thiết kế ta nhận xét tỷ số truyền của bánh răng số lùi được xác định
ll
Trang 18làm tăng khối lượng của hộp số Việc giảm chiều rộng răng cũng làm mất ưu điểm củabánh răng nghiêng là ăn khớp êm dịu do hệ số tròng khớp giảm xuống Có thể bù sựgiảm hệ số trùng khớp bằng cách tăng góc nghiêng của bánh răng nhưng khi đó làmtăng lực dọc trục, tăng lực tác dụng lên ổ bi Nếu chọn bề rộng làm việc của răng quálớn cũng không hợp lý vì khi đó chiều dài hộp số tăng lên và để đảm bảo khối lượngcủa hộp số không thay đổi thì ta phải giảm khoảng cách trục Điều này dẫn đến giảmđộ cứng vững của các trục và giảm đường kính ngoài ổ bi, trong khi tải trọng tác dụnglên các trục và ổ bi tăng lên Vì những lý do trên ta nên chọn khoảng rộng bánh răngtheo công thức sau là hợp lý trong điều kiện của các ổ bi và các vật liệu chế tạo cũngnhư trình trình độ công nghệ hiện nay.
b = 0,22 A = 0,22 *100 = 22 (mm).Để tiện trong quá trình chế tạo ta chọn: b = 23 (mm)
+ Tính khoảng cách giữa trục giữa trục đảo chiều và trục chính:
aw=m(Zl+Zl1)2 cos β =
2 0 , 885 =60 ,76
Để tiện cho chế tạo ta chọn: aw=61(mm)
+ Tính khoảng cách trục giữa trục đảo chiều và trung gian:
2cos β =
2 0 , 885=109, 21
Để tiện cho chế tạo ta chọn: aw=110(mm)
3.3 Xác định lại chính xác tỷ số truyền và khoảng cách trục hộp số
+ Tỷ số truyền của hộp số khi đã chọn số răng của các bánh răng:
Trang 19Áp dụng công thức ta có bảng số liệu sau:
- Thay đổi góc nghiêng của các bánh răng:
Thông thường biện pháp này người ta ít dùng vì nó sẽ gây ra khó khăn cho công nghệchế tạo máy và sửa chữa bánh răng trong hộp số.
- Dịch chỉnh các bánh răng ăn khớp với nhau:
Biện pháp này được dùng nhiều vì chúng ta có thể dễ dàng dịch chuyển nhờ thay đổikhoảng cách giữa giao thanh răng và bánh răng cần chế tạo trong quá trình chế tạo.
Tính dịch chuyển góc bánh răng theo các bước sau:
+ Xác định chế độ dịch chuyển các trục ( hệ số thay đổi khoảng cách trục λ0
tròn Zi
Số răng tínhtoán đã làm
tròn Zi,
34 28 19 13 14 44 Zl1 =15 Zl2 = 13
α 25050’ 25050’ 25050’ 25050’ 25050’ 25050’ 25050’ 25050’
ξ 0,0085 0,0085 0,0085 0,0085 0,0085 0,0085 0,0034 0,0041
Trang 20Số răng tínhtoán đã làm
Tính lại góc nghiêng của bánh răng:
β=ar cosm(Z1+Z1'
2 aω =24
037'
Trang 213.4 Tổng hợp kết quả tính toán ta có bảng số liệu cho các bánh răng
Chiều cao răng h h1=2,25.ms−Δhh0=9,88 h2=2,25.ms−Δhh0=9,88
Chiều cao đầu
Trang 22Công thứcKýhiệu
Chiều cao răng h h1=2,25.ms−Δhh0=9,88 h2=2,25.ms−Δhh0=9,88
Chiều cao đầu
Trang 23Công thứcKýhiệu
Trang 24Công thứcKýhiệu
C«ng thøc
Đường kính vòng
đáy Dc Dc1=d1−2,5.ms+2ξ1s.ms=77.85
Chiều cao răng hh1=2,25.ms−Δhh0=9,88h2=2,25.ms−Δhh0=9,88
Chiều cao đầu
Trang 25Chiều cao răng hh1=2 ,25 ms−Δhh0=9 , 88h2=2 ,25 ms−Δhh0=9, 88
Chiều cao đầu răng hd hd 1=0,5( Dd 1−dk1)=3 ,64 hd 2=0,5( Dd 2−dk2)=3 ,24
Chiều dày răng
2 2
Trang 27Dc2=d2−2,5.ms+2ξ2s.ms=150,45
Trang 28Dc2=d2−2,5.ms+2ξ2s.ms=55,46
Trang 30Như vậy momen truyền từ động cơ đến chi tiết đang tính nhỏ hơn momen tính
theo điều kiện bám từ bánh xe đến, do đó ta dùng momen từ động cơ để tính toán.
Trang 312 Lực hướng kính R
Ri=Pi.tagαcos β
Lực hướng kính R(N)
Lực dọc trục Q(N)
mn : Mô đun pháp tuyến mn =4
y : Hệ số dạng chân răng, phụ thuộc chủ yếu vào hệ số dịch chỉnh và
được tra theo đồ thị
K: Hệ số bổ sung,tính đến sự tập trung ứng suất, độ trùng khớp, masát bề mặt tiếp xúc,biến dạng với các ổ đỡ và trục…
Với bánh răng trụ răng nghiêng: K=0,24
Cặp BR 1 – 1’ 2 – 2’ 3 – 3’ 4 – 4’ 5 – 5’ a – a’