Phần I: Giới Thiệu Chung Về Hộp Số pptx

Phần I: Giới Thiệu Chung Về Hộp Số I.Công dụng ,u cầu ,phân loại 1.Cơng dụng Vì khả tải động thay đổi 25%, để đảm bảo tạo lực kéo phù hợp với điều kiện chuyển động cụ thể ô tô ta cần phải sử dụng hộp số Ngoµi ra, hép sè dùng để thực chuyển động lùi đứng yên thời gian lâu dài mà không cần tắt máy 2.Yờu cu Để bảo đảm công dụng nêu trên, yêu cầu chung sức bền kết cấu gọn, hộp số ô tô phải thoả mÃn yêu cầu đặc trng sau : - Hộp số ô tô phải có đủ tỷ số truyền cần thiết nhằm bảo đảm tốt tính chất động lực tính kinh tế nhiên liệu làm việc - Khi gài số không sinh lực va đp lên nói riêng hệ thống truyền lực nói chung Muốn vậy, hộp số ôtô phải có đồng tốc để gài số ống dễ gài số - Hộp số phải có vị trí trung gian để ngắt truyền động động khỏi hệ thống truyền lực thời gian lâu dài Phải có cấu chống gài hai số lúc để bảo đảm an toàn cho hộp số không bị gẫy v - Hộp số phải có số lùi phép xe chuyền động lùi; đồng thời phải có cấu an toàn chống gài số lùi cách ngẫu nhiên - Điều khiển nhẹ nhàng, làm việc êm hiệu suất cao 3.Phân loại Tùy theo yếu tố để phân loại, hộp số phân loại sau: - Theo trạng thái trục hộp số q 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 tay số: + Xe con: tới tay số +Xe tải: tới 12 tay số + Xe kéo mooc: 15 tới 20 tay số Theo cấu gài số: + Bằng bánh di trượt; +Bằng đồng tốc; +Bằng phanh ly hợp (đối với hộp số thủy cơ); Theo phương pháp điều khiển: + Điều khiển tay ; +Điều khiển tự động ; + Điều khiển bán tự động; Theo loại bánh răng: + Bánh thẳng; + Bánh nghiêng (hay sử dụng); + Bánh chữ V; II.Quan điểm thiết kế Theo yêu cầu toán thiết kế cho xe với xe tham khảo xe LF3070G1 (XK3000BA) Sản phẩm:VINAXUKI - 3000BA Tải trọng : 2980(KG) Kích thước : 6150 x 2100 x 2570 Dung tích xi lanh : 3760 Ta chọn hộp khí giống xe tham khảo với lí do: + Giá chế tạo cho sản phẩm thấp + Độ tin cậy sản phẩm cao so với hộp số vô cấp Tại không sử dụng hộp số cấp hay cấp mà lại sử dụng hộp số cấp số: +Do anh hưởng số lượng số truyền hộp số + Khi sử dụng nhiều tay số :Tính kinh tế nhiên liệu tăng lên , tính phức tạp tăng theo,làm cho giá thành xe tăng lên.Điều làm tính cạnh tranh sản phẩm Trong trục phương án thiết kế ta chọn loại hộp số trục thay cho việc sử dụng hộp số với lí sau: + Với hộp số trục trục sơ cấp thứ cấp đồng trục tạo số truyền thẳng giúp cho bánh ổ bi khơng chịu tải(ít phải làm việc ,tăng hiệu suất…).Mặt khác số truyền thẳng tay số sử dụng nhiều –khoảng 60 đến 80% thời gian sử dụng hộp số +Với hộp số trục cịn tạo tỉ số truyền lớn cho hộp số III.Kết luận phương án thiết kế Từ quan điểm thiết kế nêu ta tới phương án thiết kế sau: - Hộp số khí với cấp số; - Số trục hộp số trục; - Cách chuyển số sử dụng đồng tốc khớp gài số; - Điều khiển tay; - Loại bánh sử dụng bánh nghiêng B1 BK7 BK8 T1 B2 BK4 BK3 BK6 T2 B7 BK2 BK1 Ra B3 T3 BK5 B6 B4 T6 Zb7 Zb6 B5 Zb1 Zb5 Zb4 Zb3 a w2 Vào Za5 Za3 ZaL w Za7 Za4 Za1 a Za6 Za2 T5 Zb2 T4 Zc1 ZcL Hình vẽ sơ đồ hộp số Hép cÊp sè cã hai cÊp sè nhanh vµ cÊp số chậm Hộp đợc lắp ghép bulụng với thân hộp sè chÝnh Trong hép sè phơ cã trơc vµo T1, trục T2 có cặp bánh cấp chậm Za6 bánh Za7 bánh liền với trục vào T1 Bộ ống cài vào bánh Z a7 dẫn động truyền thẳng, phía sau cài với bánh Za6 chuyển sang cấp số chậm Trục T6 có bánh ống Zb6 Zb7 ë vÞ trÝ trung gian cđa bé trun cÊp số nhanh chậm tơng ứng Trong hộp số có cặp bánh tơng ứng với tay số từ đến đợc ký hiệu từ Za1 đến Za5 quay lồng không trục T3 ổ bi kim Zb1 đến Zb5 cố định trục tầng T tay số lùi gồm bánh Z aL đợc dẫn động trục trung gian T4 có ZcL Zc1 Bộ đồng tốc đơn kiểu chốt bố trí tay số - - với ống cài then thân khai Các bánh hộp số nghiêng (helical gears) Trên hộp số có ổ bi cầu đỡ, vị trí lắp ổ bi đầu trục đ ợc ký hiệu từ B1 đến B7 Các ổ bi kim đợc ký hiệu từ BK1 đến BK8 lắp bánh quay lồng không trục Vỏ hộp số chi tiết vỏ mỏng đúc gang xám có tính cao có khả chịu rung động xe chạy Cơ cấu gài số hộp số gồm gài ba hai xoay để thực hai chuyển động xoay chọn cửa số cài ống tơng ứng với tay số đà chọn Trong hộp số phụ có gạt phía trớc phía sau Cơ cấu dẫn động số dây cáp dẫn động từ tay gạt ngời lái xe đến cấu đòn bẩy hộp số Việc làm kín khít hộp số phớt làm kín đầu trục ổ bi, phía có nắp che Mức dầu bôi trơn hộp số đến miệng cửa tra dầu Nút xả dầu có gắn nam châm hút mạt kim loại tạp chất nhiƠm tõ hép sè Phần II: Tính Tốn Thiết Kế Hộp Số I.Tính Tốn Tỉ Số Truyền Ở Từng Tay Số 1.Theo xe tham khảo ta có : Tỉ số truyền tay số I :IhI=7.31 Tỉ số truyền lực cuối cùng: Icc=6.57 2.Tỉ số truyền trung gian hộp số Bài tốn1: Tính tỉ số truyền trung gian hộp số Sơ đồ thuật tốn MATLAB: %Nhap du lieu: ih1=7.31; for m=1:5 ih(m)=((ih1)^(5-m))^(1/4) end fprintf('Cac ty so truyen trung gian cua Hop So la ih1= ih2= ih3= ih4= ih5= %1.2f %1.2f %1.2f %1.2f %1.2f',ih(1),ih(2),ih(3),ih(4),ih(5)) IhI IhII IhIII IhIV IhV 7.3100 4.4457 2.7037 1.6443 1.0000 3.Tỉ số truyền hộp số phụ hộp số lùi 3.1.Số lùi Tỉ số truyền số lùi thường chọn IL=( ÷ 1.3 ) IhI (Quyển [I]-142) =( ÷ 1.3 ) 7.31 = 7.31 ÷ 9.50 Ta chọn IL=7.31 3.2 Hộp số phụ Công bội hộp số phụ là: qp=q= 7.31 - Số truyền cao nhất: Ip1=1 (n −1) - Số truyền thấp : Ip2= q p p I p2 = 7.31 1=1.64 Kết Luận Tỉ Số Truyền Ở Từng Tay Số: Số Phụ IhI IhII IhIII IhIV IhV Số Lùi 1.0000 7.3100 4.4457 2.7037 1.6443 1.0000 7.31 1.64 11.98 7.29 4.43 2.69 1.64 11.98 II.Tính Tốn Các Chi Tiết Trong Hộp Số 2.1.Bánh Răng 2.1.1 Hộp số Cặp bánh ln ăn khớp: - Khoảng cách trục aw tính theo công thức thực nghiệm là: aw=Ka M e max Trong đó: Ka hệ số kinh nghiệm Chọn Ka=18 M e max mô men xoắn cực đại động M e max =300(Nm) Ta aw=18 300 ≈ 120 (mm) - Góc nghiêng ta chọn : β = 28° -Mô đun pháp tuyến bánh ta chọn theo : mn=3.5 mm mt=4.0 mm - Số : Chọn Za5=19 ⇒ 2.aw cosβ 2.120.cos28° − Za5 = − 19 ≈ 42 Zb5= mn 3.5 - Tỉ số truyền cặp bánh ăn khớp là: Z b5 Ia= Z = a5 42 ≈ 2.21 ⇒ Ig=… 19 Bài tốn 2: Tính xác số bánh hộp số chính, dịch chỉnh bánh đảm bảo khoảng cách trục trục Sơ đồ thuật toán MATLAB: aw=120; β =[10.43 27.96 28.087 28.087]; m=[4.25 3.75 3.75 3.5]; Ih=[7.31 4.45 2.7 1.64];Ia=2.21; I hi (Trong i=1 4) ÷ Ia 2aw cosβ i Zbi= (Trong i=1 ÷ 4) mni (1 + igi ) I gi = Zai=Zbi.Igi Igi= Z bi Z Ihi=Ia Igi awi= (Trong i=1 ÷ 4) (Trong i=1 ÷ 4) (Trong i=1 ÷ 4) mn ( Z + Zbi ) 2.cosβ i (Trong i=1 ÷ 5) λoi = ac − awi ; -Hệ số dịch ξi awi chỉnh cho Kết toán cho thấy cặp bánh (Za3- Zb3) ta phải dịch chỉnh λ0 = -0.0163 góc: Từ phụ lục 4( Quyển [2]-51) Ta được: ξo =-0.01525, α =17012’ Hệ số dịch chỉnh tổng cộng xác định: ξt =0.5 ξo ( Za3+ Zb3).=0.5.( -0.01525)(32+26)= - 0.44225 Hệ số dịch chỉnh cho bánh Za3 Zb3 là: ξ1 = ξ = ξt /2= - 0.221125 2.1.2 Số lùi - Khoảng cách trục aw2 ta chọn theo xe tham khảo ta nhận được: aw2=78 mm - Chọn góc nghiêng trục T4 là: β =11o - Chọn mô đun trục T4 : mn=4.25 mm - Tính Zc1: Zc1= 2.aw cosβ 2.78.cos11 − Z b1 = − 13 = 23 mn 4, 25 - Tính ZcL: IgL=IL/(Zc1/Zb1)/Ia=7.31/(23/13)/2.21=1.8695 Chọn ZaL= Za1=43 ZcL= ZaL/ IgL=43/1.8695=23 2.1.3.Kiểm nghiệm bền cho bánh  Xác định chế độ tải tính tốn cho hộp số: Mơ men tính tốn MT chọn từ giá trị nhỏ tính từ - Mơ men từ động truyền đến : MT=Memax.iT - Theo bám từ bánh xe truyền đến: M T = Trong đó: ϕ Gϕ rbx * iT Memax momen cực đại động M e max =300(Nm) ϕ hệ số bám bánh xe ϕ =0.85 G ϕ trọng lượng bám ô tô G ϕ = 25500(N) rbx bán kính làm việc trung bình bánh xe chủ động Cỡ lốp:8.25-20 nên rbx=(8.25+20).25.4/2=0.3587(m) iT tỉ số truyền tính từ động tới chi tiết xét * iT tỉ số truyền từ chi tiết xét tới bánh xe chủ động Bài toán 4: Xác định chế độ tải tính tốn cho hộp số: Sơ đồ thuật toán MATLAB: Kết tốn: Trục nhận mơ men Từ động truyền đến(Nm) Từ bánh xe truyền đến(Nm) Trục sơ cấp 300 161.8854 Trục trung gian 663 357.7659 2193 1183.4 Số Số 1183.4 Số 816 1183.4 Số Trục thứ cấp 1326 492.5 1183.4 Trục số lùi 2193 1183.4 1173 Số lùi 632.972  Xác định lực tác dụng lên bánh răng: Lực tác dụng lên bánh nghiêng gồm thành phần lực sau (xét trục thứ i): 2.M T z.ms tgα Ri = Pi cosβi Qi = Pi tg β i Pi = - Lực vịng: - Lực hướng kính: - Lực dọc trục: Trong đó: MT :là mơm men tính tốn z :là số ms :là mô đun mặt đầu α :là góc ăn khớp β góc nghiêng bánh Bài toán 5: Xác định lực tác dụng lên bánh răng: Sơ đồ thuật toán MATLAB: Kết toán: Trục Tên gọi Sơ cấp Za5 Zb1 Zb2 Zb3 Zb4 Zb5 Za1 Za2 Za3 Za4 ZaL Zc1 ZcL Trung gian Thứ cấp Số lùi Lực vòng Pi (N) 4295.4 12737 8870 6474 5153 4294 12737 8870 6474 5153 12702 12713 12713 Lực hướng kính Ri(N) 1772.1 4713.7 3655.2 2271.7 2126.0 1771.6 4713.8 3655.2 2271.7 2126.0 4713.8 4717.9 4717.9 Lực dọc trục Qi (N) 2292.3 2344.5 4708.5 3455.2 2750.0 2291.7 2344.6 4708.5 3455.2 2750.0 2527.8 2529.9 2529.9 a.Kiểm nghiệm bền uốn σ u = K d K ms K c K K gc P b.π mntb y.K β ( MN / m ) Trong đó: Kđ: Hệ số tải trọng động bên ngồi Kms:Hệ số tính đến ma sát Kc: Hệ số tính đến độ cứng vững trục phương pháp lắp bánh lên trục Ktp: Hệ số tính đến tải trọng động phụ sai số bước gia cơng gây nên Kgc:Hệ số tính số tính đến ứng suất tập trung góc lượn ,do phương pháp gia công gây nên β K :Hệ số tính đến ảnh hưởng độ trùng khớp hướng chiều trục sức bền P: Lực vòng tác dụng lên chi tiết tính.(MN) b: Chiều rộng làm việc vành mntb: Mơ đun pháp tuyến tiết diện trung bình y:Hệ số dạng β K :Hệ số tải trọng động bên b.Kiểm nghiệm bền tiếp xúc σ tx = 0, 418.cosβ P.E 1 ( + ) b '.sin α cosα r1 r2 Trong đó: β : Góc nghiêng bánh P: Lực vòng tác dụng lên bánh E: Mô đun đàn hồi vật liệu b’: chiều dài tiếp xúc bánh α : Góc ăn khớp r1: Bán kính vịng lăn bánh chủ động r2: Bán kính vịng lăn bánh bị động (MN/m2) Kết tính tốn bền uốn bền tiếp xúc bánh răng: Bánh Zb1 Za1 Zb2 Za2 Zb3 Za3 Zb4 σ u (MN/m2) 502.5922 598.0000 646.4181 516.6942 264.8976 278.4442 275.6594 ( MN/m ) 269.2308 ÷ 653.8462 269.2308 ÷ 653.8462 269.2308 ÷ 653.8462 269.2308 ÷ 653.8462 115.3846 ÷ 307.6923 ÷ 307.6923 ÷ 307.6923 σ tx (MN/m2) 1190.3 1190.3 957.4 957.4 898.1 911.5 [σ u ] /1.3 [σ tx ] 898.1 115.3846 115.3846 1000 ÷ 2500 ( MN/m2) Bánh Za4 Za5 Zb5 Zb1 Zc1 ZcL ZaL σ u ( MN/m2) 225.9207 262.8799 289.5454 501.6452 647.9346 791.9201 596.8732 115.3846 ÷ 307.6923 115.3846 ÷ 307.6923 230.7692 ÷ 923.0769 230.7692 ÷ 923.0769 230.7692 (MN/m2) 115.3846 ÷ 307.6923 ÷ 923.076 230.7692 ÷ 923 0769 σ tx (MN/m2) 911.5 973.4 973.4 1301.2 1301.2 967.5 967.5 [σ u ] /1.3 [σ tx ] ( MN/m2) 1000 ÷ 2500 Kết luận: Như bánh mà ta tính tốn thiết kế thỏa mãn hai điều kiện bền uốn bền tiếp xúc việc thỏa mãn hai điều kiện tránh hư hỏng gãy mòn 2.2.Trục 2.2.1 Tính chọn sơ kích thước trục  Trục sơ cấp d1=10.6 emax (mm) Trong đó: d1- Đường kính trục sơ cấp Memax-mơ men xoắn lớn động cơ.Memax=300(Nm) →d1=10.6 =183.597(mm)  Trục trung gian  d = 0.45aw  d = 54,45  d = 55    d → chọn    = 0.16 ÷ 0.18  l2 = 302,5 ÷ 340,313 l2 = 330   l    Trục thứ cấp  d = 0.45aw  d = 54,45  d = 55  d  → chọn    = 0.18 ÷ 0.21  l3 = 259,28 ÷ 302,5 l3 = 300   l   2.2.2 Xác định tải trọng tác dụng lên ổ  Trục thứ cấp X = Q = 2344.6( N ) 31 a1 -Trong mặt Oxz: R l  4713.60  Z = a1 32 = = 942( N ) l 300 Z + Z = R  30  30 31 a1    R l  Z l = Ra1.l32  a1 32 = 4713 − 942 = 3770( N )  30  Z31 = Ra1 − l   -Trong mặt Oxy: Y + Y = P  30 31 a1  Y30.l3 = Ya1.l32  P l  12737.60 Y = a1 32 = = 2547( N ) l 300  30   P l  Y = P − a1 32 = 12737 − 2547 = 10190( N )  31 a1 l    Trục trung gian X = Q − Q = 2344.5 − 2292.3 = 52.8( N ) 21 b1 b5 - Trong mặt Oxz: Z + Z = R + R  20 21 b5 b1   Z 21.l2 = Rb5.l21 + Rb1.(l21 + l22 )  = R + R − Z = 1771 + 4713 − 3304 = 3179( N ) Z b5 b1 21  20  R l + R (l + l ) 1771.25 + 4713.(25 + 197)  b5 21 b1 21 22 = = 3304( N )  Z 21 = l 330   - Trong mặt Oxy: Y + Y = P + P  20 21 b5 b1  Y21.l2 = P 5.l21 + P 1.(l21 + l22 ) b b  Y = P + P − Y = 4294 + 12737 − 8893 = 8137( N ) b5 b1 21  20  P l + P (l + l ) 4294.25 + 12737.(25 + 197)  Y = b5 21 b1 21 22 = = 8893( N )  21 l 330    Trục thứ cấp X = Q = 2292( N ) a5 11 Z − Z = R + Z  11 a5 30 10 - Trong mặt Oxz:   Z10.l1 = ( Ra5 + Z30 ).l12   Z = R + Z − Z = 1772 + 942 − 271.4 = 2442.6( N ) a5 30 10  11  ( R + Z ).l  a5 30 12 = (1772 + 942).25 = 271.4( N )  Z10 = l 250   - Trong mặt Oxy: Y − Y = P + Y  11 10 a5 30  Y10.l1 = ( Pa5 + Y30 ).l12  Y11 = Pa5 + Y30 − Y10 = 4295.4 + 2547 − 684.24 = 6158.16( N )   ( P + Y ).l  (4295.4 + 2547).25 Y10 = a5 30 12 = = 684.24( N )  l1 250   2.2.3 Tính trục sức bền: -Tính trục theo độ bền uốn Ứng suất uốn tiết diện nguy hiểm: M σu = u Wu Trong đó: M u - Mơ men uốn tổng hợp tiết diện nguy hiểm trục M u = M n + M d M n Mô men uốn mặt phẳng ngang(Oxy) M d Mô men uốn mặt phẳng đứng(Oxz) Wu - Mô men chống uốn, trục đặc Wu =0.1d3 - Tính trục theo độ bền xoắn M τx = x Wx Trong đó: Mx- Mô men xoắn trục Wx-Mô men chống xoắn Wx=0.2d3 - Ứng suất uốn xoắn tổng hợp: σ th = σ u2 + 4τ x2 ≤ [σ th ]  Trục thứ cấp  Trục trung gian  Trục sơ cấp 2.3 Ổ Bi 2.3.1 Chế độ tải trọng tính tốn ổ lăn Ổ bi tính theo tải trọng trung bình theo cơng thức: Mtb=α.Memax Trong đó: α- Hệ số sử dụng mơ men xoắn α=0,96-0,136 10-2Nr+0,41.10-6N2r Nr-Công suất riêng(W/N) Nr=Nemax/m Nemax-Công suất lớn động Nemax=85(kW) m- Khối lượng ô tô m=4.510(T) Nr=85/4.510=18.847.(kW/T) α=0,96-0,136 10-2.18,847+0,41.10-6(18.847)2=0.9345 Memax- Mô men lớn cuẩ động Memax=300(Nm) Suy : Mtb=0,9345 300=280(Nm) 2.3.2 Tính tốn hệ số khả làm việc ổ Hệ số khả làm việc bi xác định theo công thức: C = R R R Rt (nt ht )0.3 td d Trong đó: K -Hệ số kể đến vòng ổ quay Khi vòng ổ quay: K1 =1.0 K -Hệ số tải trọng động Ta lấy K =1.0 d d Kt -Hệ số ảnh hưởng chế độ nhiệt đến độ bền lâu ổ bi Vì ổ bi làm việc nhiệt độ 398oK chô nên ta lấy Kt =1.0 nt -Số vịng quay tính tốn ổ bi (vòng/Phút) v i icc nt = tb h5 0.377.r b Trong đó: vtb vận tốc trung bình tơ số truyền thẳng vtb =32(Km/h) 32.1.6,57 nt = = 1554(vòng / phút) 0,377.0,3587 ht -Thời gian làm việc ổ bi (h) S ht = v tb S- Qng đường chạy tơ hai kì đại tu(Km) Với ô tô tải ta lấy: S=160.000(Km) 160000 ht = = 5000(h) 32 R -Lực tương đương tác dụng lên ổ (KG) td 2.3.3 Chọn ổ lăn Phần III: Nhận Xét Và Kết Luận ... loại, hộp số phân loại sau: - 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):... 3.Tỉ số truyền hộp số phụ hộp số lùi 3.1 .Số lùi Tỉ số truyền số lùi thường chọn IL=( ÷ 1.3 ) IhI (Quyển [I]-142) =( ÷ 1.3 ) 7.31 = 7.31 ÷ 9.50 Ta chọn IL=7.31 3.2 Hộp số phụ Công bội hộp số phụ... nhiễm từ hộp số Phn II: Tính Tốn Thiết Kế Hộp Số I.Tính Tốn Tỉ Số Truyền Ở Từng Tay Số 1.Theo xe tham khảo ta có : Tỉ số truyền tay số I :IhI=7.31 Tỉ số truyền lực cuối cùng: Icc=6.57 2.Tỉ số truyền