tkmh thiết kế hộp số 3 trục 4 số tiến 1 số lùi

®å ¸n m«n häc thiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n «t« ThiÕt kÕ hép sè chÝnh «t« Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô I>. Nhiệm vụ yêu cầu 1. Nhiệm vụ: Thiết kế hộp số chính ôtô có 4 số tiến 1 số lùi 2. Yêu cầu thiết kế: - Đảm bảo truyền hết mômen xoắn của trục khuỷu động cơ - Tính toán sức bền các chi tiết của hộp số - Xác định các kích thớc cơ bản của hộp số, đồng thời phối hợp các kích thớc liên quan với nhau để đảm bảo hộp số hoạt động tốt - Xác định đợc các chế độ tải trọng khi tính toán các chi tiết trong hộp số 3. Các thông số cho trớc: - Loại hộp số: hộp số có trục cố định điều khiển bằng tay - Mômen xoắn của trục khuỷu động cơ: M emax =17 kGm - Số lợng số truyền: + Số lợng số tiến: 4 số + Số lợng số lùi: 1 số - Tỉ số truyền của Số 1 : 4,124 ( Tham khảo ) - Loại xe tham khảo YAZ- 469 II>. Trình tự tính toán thiết kế A. Chọn sơ đồ động Căn cứ vào loại xe tham khảo, số cấp của hộp số ta chọn sơ đồ động II I IV III lùi Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42 2 Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô Sơ đồ động loại hộp số 3 trục, trục sơ cấp và thứ cấp đồng tâm có số truyền cuối cùng là số truyền thẳng ( I h4 = 1 ) - Các số 3, 4 đợc gài bằng bộ đồng tốc - Các số 1, 2 và số lùi gài bằng khớp nối răng B. Xác định tỉ số truyền ở từng tay số Chọn theo cấp số nhân 1 604,1124,4 572,2124,4 4 3 3 13 3 2 3 2 12 = === === h hh hh I II II C. Xác định các kích th ớc cơ bản: 1. Xác dịnh khoảng cách sơ bộ giữa các trục: A 3 maxe MaA = Trong đó: M emax : mômen cự đại của động cơ M emax = 17 kGm = 170 Nm a : hệ số kinh nghiệm, đối với xe con a = 14,5 ữ 16 Chọn a = 15,88 Thay số vào : mmA 8817088,15 3 == 2. Chọn môđun của các cặp bánh răng Cặp bánh răng số 1 và số lùi có bánh răng di trợt chọn bánh răng trụ răng thẳng Cặp bánh răng số 2, 3, và cặp bánh răng luôn ăn khớp chọn bánh răng trụ răng nghiêng Môđun m và m n phụ thuộc vào mômen cực đại trên trục thứ cấp M t M t =M emax ì i h1 = 0,17 ì 4,124 = 0,701 kNm Căn cứ vào M t chọn môđun m và m n theo đồ thị hình I 3a Chọn môđun của các cặp bánh răng trụ răng thẳng là: m = 3,5 Chọn môđun của các cặp bánh răng trụ răng nghiêng là : m n = 3,5 3. Xác định số răng Z của các cặp bánh răng Biết : Khoảng cách trục A = 88 mm Môđun m = 3,5 mm m n = 3,5 mm Góc nghiêng của răng : Chọn = 35 0 a. Số lợng bánh răng Z a của bánh răng chủ động của cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp đợc chọn theo điều kiện không cắt chân răng là Z a 13: Chọn Z a = 15 răng b. Số lợng bánh răng Z a của bánh răng bị động của cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp đợc tính theo công thức sau: 2,2615 5,3 35cos882cos2 0 ' = ìì == a n a Z m A Z Lấy Z a = 27 Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42 3 Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô Tỉ số truyền i a của cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp : 8,1 15 27 ' === a a a Z Z i c. Xác định các tỉ số truyền của các cặp bánh răng đợc gài ở các số truyền khác nhau của hộp số: 902,2 8,1 125,5 891,0 8,1 604,1 429,1 8,1 572,2 291,2 8,1 124,4 3 3 2 2 1 1 === === === === a l gl a h g a h g a h g i i i i i i i i i i i i d. Xác định số lợng răng của các cặp bánh răng dẫn động gài số khi khoảng cách trục A không đổi: ( ) 28,15 291,215,3 35cos882 )1( cos2 0 1 1 = + ìì = + = g g im A Z Chọn Z g1 = 15 Z g1 = Z g1 ì i g1 =15 ì 2,291 = 34,73 Chọn Z g1 = 35 ( ) 96,16 429,115,3 35cos882 )1( cos2 0 2 2 = + ìì = + = gn g im A Z Chọn Z g2 = 17 Z g2 = Z g2 ì i g2 =17 ì 1,429 = 24,7 Chọn Z g2 = 25 ( ) 77,21 891,015,3 35cos882 )1( cos2 0 3 3 = + ìì = + = gn g im A Z Chọn Z g2 = 22 Z g3 = Z g3 ì i g3 =17 ì 0,891 = 19,7 Chọn Z g2 = 20 Z gl = Z g1 = 15 Z gl = Z g1 = 35 Z l = 20 ( chọn) Z l = 16 (chọn) e. Xác định lại tỉ số truyền của các cặp bánh răng gài số: 909,0 22 20 471,1 17 25 333,2 15 35 3 ' 3 3 2 ' 2 2 1 ' 1 1 === === === g g g g g g g g g Z Z i Z Z i Z Z i Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42 4 Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô f. Xác định lại tỉ số truyền của hộp số: 250,5 16 20 15 35 15 27 1 636,1 22 20 15 27 647,2 17 25 15 27 200,4 15 35 15 27 ' ' ' 4 3 ' 3 ' 33 2 ' 2 ' 22 1 ' 1 ' 11 =ìì=ìì=ì= = =ì=ì=ì= =ì=ì=ì= =ì=ì=ì= l l gl gl a a glal h g g a a gah g g a a gah g g a a gah Z Z Z Z Z Z iii i Z Z Z Z iii Z Z Z Z iii Z Z Z Z iii 4. Tính chính xác lại khoảng cách giữa các trục: Theo công thức : cos2 )( 21 ZZm A + = Khoảng cách trục của cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp: mm ZZm A aan a 75,89 35cos2 )1527(5,3 cos2 )( 0 ' = + = + = Khoảng cách trục của cặp bánh răng gài số 1: mm ZZm A 5,87 2 )1535(5,3 2 )( ' 11 1 = + = + = Khoảng cách trục của cặp bánh răng gài số 2: mm ZZm A n 75,89 35cos2 )1725(5,3 cos2 )( 0 ' 22 2 = + = + = Khoảng cách trục của cặp bánh răng gài số 3: mm ZZm A n 75,89 35cos2 )2220(5,3 cos2 )( 0 ' 33 3 = + = + = Chọn A c = A a = A 2 = A 3 = 89,75 mm Để giải quyết sự sai lệch về khoảng cách trục của cặp bánh răng gài số 1 ta cân phải dịch chỉnh góc của cặp bánh răng gài số 1 - Xác định hệ số thay đổi khoảng cách trục 0 : 0255,0 5,87 5,8775,89 1 1 0 = = = A AA c - Căn cứ vào 0 tra bảng phụ lục 4 ta tìm đợc: Tổng hệ số dịch chỉnh tơng đối 0 = 0,02772 Góc ăn khớp 0 = 23 0 36 - Xác định hệ số dịch chỉnh tổng cộng t : Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42 5 Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô t = 0,5 0 (Z 1 + Z 2 ) = 0,5 ì 0,02772(15+35) = 0,693 - Phân chia hệ số dịch chỉnh t cho các bánh răng Z 1 và Z 1 t = 1 + 1 1 : là hệ số dịch chỉnh cho bánh răng Z 1 1 : là hệ số dịch chỉnh cho bánh răng Z 1 Do Z 1 < 17 răng nên hệ số 1 đợc tính theo công thức: 57535,011765,0693000,0 11765,0 17 1517 17 17 1 ' 1 1 1 === = = = t Z - Các điều kiện kiểm tra sau khi chọn 1 và 1 : Theo điều kiện đảm bảo không cắt chân răng. Kiểm tra 1 và 1 đảm bảo điều kiện không làm nhọn răng : 1 1 0,11765 < 0,98 1 2 0,57535 < 1,80 Theo điều kiện đảm bảo truyền lực tốt : S e1,2 (0,2 ữ 0,3)m Theo điều kiện đảm bảo ăn khớp êm dịu thì hệ số trùng khớp là > 1,1 = 1,864 Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42 6 Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô 5. Xác định các thông số hình học của bánh răng : Bảng 1 : Cặp bánh răng trụ răng nghiêng luôn luôn ăn khớp Tên gọi Ký hiệu Công thức Tỷ số truyền i 8,1 15 27 ' === a a Z Z i Môđun pháp m n m n = 3,5 Bớc pháp tuyến t n t n = ì m n =11 mm Góc nghiêng của răng 819,0 2 )( cos ' = + = A ZZm aan Hớng răng Môđun mặt đầu m s mm m m n s 273,4 cos == Bớc mặt đầu t s t s = ì m s =13,42 mm Đờng kính vòng chia d mmZmd mmZmd asa asa 3,115 1,64 '' =ì= =ì= Đờng kính vòng đỉnh răng D d mmmdD mmmdD nada nada 3,1222 1,712 '' =+= =+= Đờng kính vòng chân răng D c mmmdD mmmdD naca naca 55,1065,2 35,555,2 '' == == Chiều cao răng h h a = 2,25 m n = 7,875 mm Khoảng cách trục A A a = 89 mm Bề rộng răng B B = ( 4 ữ 7 ) =22 mm Góc ăn khớp 0 0 = 20 0 Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42 7 Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô Bảng 2 : Cặp bánh răng trụ răng thẳng gài số 1 có dịch chỉnh góc Tên gọi Ký hiệu Công thức Tỷ số truyền i 333,2 15 35 1 ' 1 === Z Z i Môđun m m = 3,5 Bớc răng t t = ì m=11 mm Góc prôfin 0 0 = 20 0 Bớc cơ sở t 0 t 0 = t ì cos 0 = 10,33 mm Khoảng cách trục khi = 0 A A = 0,5m( Z 1 + Z 1 ) = 87,5 Khoảng cách trục khi 0 A c A c = A( 0 + 1) = 90 mm Hệ số thay đổi khoảng cách trục 0 255,0 0 = = A AA c Hệ số dịch chỉnh tơng đối 0 0 = 0,2772 Hệ số dịch chỉnh tổng cộng t t = 0,5 0 (Z 1 + Z 1 ) = 0,693 Hệ số dịch chỉnh của từng bánh răng 1 = 0,11765 1 = 0,57535 Độ dỉch chỉnh ngợc h 0 h 0 = t m (A c A)=0,1955 Đờng kính vòng chia d mmZmd mmZmd 5,122 5,52 ' 1 ' 1 11 =ì= =ì= Đờng kính vòng đỉnh răng D d mmhmmdD mmhmmdD d d 1,133222 60222 0 ' 1 ' 1 ' 1 0111 =++= =++= Đờng kính vòng chân răng D c mmmmdD mmmmdD c c 7,11725,2 57,4425,2 1 ' 1 ' 1 111 =+= =+= Chiều cao răng h h a = 2,25 m - h 0 = 7,685 mm Bề rộng răng B B = ( 4 ữ 7 ) =22 mm Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42 8 Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô Hệ số trùng khớp t hehe dd 2211 ì+ì = Bảng 2 : Cặp bánh răng trụ răng nghiêng gài số 2 Tên gọi Ký hiệu Công thức Tỷ số truyền i 47,1 17 25 2 ' 2 === Z Z i Môđun pháp m n m n = 3,5 Bớc pháp tuyến t n t n = ì m n =11 mm Góc nghiêng của răng 819,0 2 )( cos ' = + = A ZZm aan Hớng răng Môđun mặt đầu m s mm m m n s 273,4 cos == Bớc mặt đầu t s t s = ì m s =13,42 mm Đờng kính vòng chia d mmZmd mmZmd s s 8,106 6,71 ' 2 ' 2 22 =ì= =ì= Đờng kính vòng đỉnh răng D d mmmdD mmmdD nd nd 8,1132 6,792 ' 2 ' 2 22 =+= =+= Đờng kính vòng chân răng D c mmmdD mmmdD nc nc 985,2 8,635,2 ' 2 ' 2 22 == == Chiều cao răng h h a = 2,25 m n = 7,875 mm Khoảng cách trục A A a = 89 mm Bề rộng răng B B = ( 4 ữ 7 ) =22 mm Góc ăn khớp 0 0 = 20 0 Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42 9 Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô Bảng 3 : Cặp bánh răng trụ răng nghiêng gài số 3 Tên gọi Ký hiệu Công thức Tỷ số truyền i 91,0,0 22 20 3 ' 3 === Z Z i Môđun pháp m n m n = 3,5 Bớc pháp tuyến t n t n = ì m n =11 mm Góc nghiêng của răng 819,0 2 )( cos ' = + = A ZZm aan Hớng răng Môđun mặt đầu m s mm m m n s 273,4 cos == Bớc mặt đầu t s t s = ì m s =13,42 mm Đờng kính vòng chia d mmZmd mmZmd s s 5,85 94 ' 3 ' 3 33 =ì= =ì= Đờng kính vòng đỉnh răng D d mmmdD mmmdD nd nd 5,922 1012 ' 3 ' 3 33 =+= =+= Đờng kính vòng chân răng D c mmmdD mmmdD nc nc 75,765,2 25,855,2 ' 3 ' 3 33 == == Chiều cao răng h h a = 2,25 m n = 7,875 mm Khoảng cách trục A A a = 89 mm Bề rộng răng B B = ( 4 ữ 7 ) =22 mm Góc ăn khớp 0 0 = 20 0 Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42 10 [...]... = 2 ì 1, 1 ì 1 ì 1, 2 ì 1, 1 ì u ( Za ) = 44 5 MN 842 5 ì 10 6 22 ì 10 3 ì ì 3, 5 ì 10 3 ì 0, 13 0 ì 1, 6 m2 - Bánh răng bị động Za : u ( Za ) = 2 ì 0,9 ì 1 ì 1, 2 ì 1, 1 ì u ( Za ) = 218 MN 842 5 ì 10 6 22 ì 10 3 ì ì 3, 5 ì 10 3 ì 0, 13 7 ì 1, 6 m2 Cặp bánh răng gài s 3 : - Bánh răng chủ động Z3 : u ( Za ) = 2 ì 1, 1 ì 1 ì 1, 2 ì 1, 1 ì u ( Za ) = 33 1 MN 6 510 ì 10 6 22 ì 10 3 ì ì 3, 5 ì 10 3 ì 0, 13 5 ì 1, 6 m2... 218 MN 530 5 10 6 22 10 3 ì ì 3, 5 10 3 ì 0, 13 7 1, 6 m2 Cặp bánh răng gài s 1 : - Bánh răng chủ động Z1 : u ( Za ) u ( Za ) 11 657 ì 10 6 = 2 ì 1, 1 ì 1 ì 1, 2 ì 1, 1 ì 22 ì 10 3 ì ì 3, 5 ì 10 3 ì 0 ,12 5 ì 1, 6 = 6 41 MN 2 m - Bánh răng bị động Z1 : u ( Za ) = 2 ì 0,9 ì 1 ì 1, 2 ì 1, 1 ì u ( Za ) = 515 MN 11 657 ì 10 6 22 ì 10 3 ì ì 3, 5 ì 10 3 ì 0, 14 0 ì 1, 6 m2 Cặp bánh răng gài số2 : - Bánh răng chủ... a + R1 (a + b) 2 Rd = a+b+c 235 7 ì 14 + 37 15 ì 57,65 + 42 43 ( 14 + 18 1) Rd = = 45 72 N 14 + 18 1 + 40 Rc = Ra + R1 Rd = 235 7 + 42 43 45 72 Rc = 2028 N Xét mômen quanh điểm C theo trục x : MC x = Pa ì a P1 (a + b) + Pd (a + b + c) = 0 P1 ( a + b) Pa ì a 11 657( 14 + 18 1) 530 5 ì 14 = a+b+c 14 + 18 1 + 40 Pd = 935 7 N Pd = Pc = Pa + Pd P1 = 530 5 + 935 7 11 657 Pc = 30 05 N *Tính mômen uốn tại những tiết... Ms = Me = 17 0 kN Mtg = Me ì ia =17 0 ì 1, 8 = 30 6 Nm max ì G ì rbx i0 ì i g 1 0,8 ì 21 840 ì 0 ,36 5 = = 533 Nm 5 ,12 5 ì 2 ,33 3 ÔTÔ - K42 12 Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô Trục thứ cấp: - Từ động cơ truyền đến : Số 1: Mtc = Me ì ih1 = 17 0 ì 4, 2 = 7 14 Nm Số 2: Mtc = Me ì ih2 = 17 0 ì 2, 647 = 45 0 Nm Số 3: Mtc = Me ì ih3 = 17 0 ì 1, 636 = 278 Nm Số 4: Mtc = Me ì ih4 = 17 0 ì 1 = 17 0 Nm Số lùi: Mtc... Dc = 44 ,57 Tính theo bền uốn: u = Mu 41 6570 = = 51, 5 N mm 2 Wu 0 ,1 ì 44 ,47 3 Tính theo bền xoắn: x = Lu Hùng Cờng Mt 611 900 = = 34 ,5 N mm 2 W x 0,2 ì 44 ,57 3 ÔTÔ - K42 20 Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô Trục thứ cấp khi gài số 1 : Ra Pa RB PB PK R1 P1 a b c Sơ đồ đặt lực biểu đồ mômen trên trục thứ cấp khi gài số 1 a = 18 1 mm b = 40 mm c = 60 mm R1 = 42 43 N P1 = 11 657 N d1 = 12 2,5... K42 21 Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô *Tính phản lực tại các gối đỡ: Xét mômen quanh điểm A theo trục y : MA y =R1 ì a + RB (a + b) = 0 R1 ì a a+b 42 43 ì 18 1 Rd = = 34 50 N 18 1 + 40 R A = R1 R B = 42 43 34 50 RB = R A = 793N Xét mômen quanh điểm A theo trục x : MA = P1 ì a PB (a + b) PK (a + b + c ) = 0 x P1 ì a PK (a + b + c ) 11 657 ì 18 1 44 62 (18 1 + 40 ) = a+b 18 1 + 40 PB = 38 74. .. 10 3 10 3 842 5 ì 10 6 ì 2 ì 10 6 ì + 22 ì 10 3 ì sin 20 0 ì cos 20 0 36 ,3 53, 4 tx = 985 MN 2 m tx = 0 , 41 8 Cặp bánh răng gài s 3 : 10 3 6 510 ì 10 6 ì 2 ì 10 6 10 3 ì + 22 ì 10 3 ì sin 20 0 ì cos 20 0 47 42 ,75 tx = 8 51 MN 2 m tx = 0 , 41 8 Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42 16 Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô 3 Tính toán trục hộp số: a Chọn sơ bộ kích thớc các trục : Đờng kính trục. .. + Rc a = 37 15 11 5 ,3/ 2 + 2028 14 = 242 5 61 Nmm Mux = Pc a = 30 05 14 = 42 070 Nmm M Ui i = 242 5 612 + 42 070 2 = 246 18 2 Nmm Tại j j: Muy = Rd c = 45 72 40 = 18 2880 Nmm Mux = Pd c = 935 7 40 = 37 42 80 Nmm M Uj j = 18 2880 2 + 37 42 80 2 = 41 6570 Nmm *Kiểm nghiệm trục tại các tiết diện nguy hiểm: - Đoạn trục lắp bánh răng Za : dsb = 40 Chọn Dngoài = 36 mm dtrong = 28 mm dtb = 32 mm Tính trục theo ứng... = 2M t 2 ì 17 0 = = 11 657 N Z 1 ì m 3, 5 ì 10 3 ì 15 - Lực hớng kính : Ra = Pa Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42 tg tg 20 0 = 11 657 = 42 43 N cos cos 35 0 13 Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô - Lực chiều trục : Qa = 0 Cặp bánh răng gài số 2 : - Lực vòng : Pa = 2M t 2 ì 17 0 = = 842 5 N Z 2 ì ms 4, 2 73 ì 10 3 ì 17 - Lực hớng kính : tg tg 20 0 Ra = Pa = 842 5 = 37 43 N cos cos 35 0 - Lực chiều trục : Qa =... r1; r2 : Bán kính vòng lăn của bánh răng chủ động và bánh răng bị động (m) Cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp : 10 3 10 3 530 5 ì 10 6 ì 2 ì 10 6 ì + 22 ì 10 3 ì sin 20 0 ì cos 20 0 32 57,5 tx = 802 MN 2 m tx = 0 , 41 8 Cặp bánh răng gài s 1 : tx = 0 , 41 8 10 3 11 657 ì 10 6 ì 2 ì 10 6 10 3 ì + 22 ì 10 3 ì sin 23 0 36 'ì cos 230 36 ' 26,25 61, 25 tx = 15 96 MN m2 Cặp bánh răng gài số2 : 10 3 . ) 2 33 6 218 6 ,1 137 , 010 5 , 31 022 10 842 5 1, 12 ,11 9,02 m MN Zau Zau = ìììììì ì ììììì= Cặp bánh răng gài s 3 : - Bánh răng chủ động Z 3 : ( ) ( ) 2 33 6 33 1 6 ,1 135 , 010 5 , 31 022 10 6 510 1, 12 ,11 1 ,12 m MN Zau Zau = ìììììì ì ììììì= -. gài s 1 : - Bánh răng chủ động Z 1 : ( ) ( ) 2 33 6 6 41 6 ,11 25, 010 5 , 31 022 10 116 57 1, 12 ,11 1 ,12 m MN Zau Zau = ìììììì ì ììììì= - Bánh răng bị động Z 1 : ( ) ( ) 2 33 6 515 6 ,1 140 , 010 5 , 31 022 10 116 57 1, 12 ,11 9,02 m MN Zau Zau = ìììììì ì ììììì= . Z a : ( ) ( ) 2 33 6 35 0 6 ,11 25, 010 5 , 31 022 10 530 5 1, 12 ,12 ,11 ,12 m MN Zau Zau = ìììììì ì ììììì= - Bánh răng bị động Z a : ( ) ( ) 2 33 6 218 6 ,1 137 , 010 5 , 31 022 10 530 5 1, 12 ,11 9,02 m MN Zau Zau = ìììììì ì ììììì=