Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải

Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………… ……………………………………………………… MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1.1 Công dụng hộp phân phối Trên hình 1.1 ta thấy hộp phân phối thường đặt sau hộp số đặt tách rời iêng biệt sau hộp số thông qua truyền đăng 1.2 Yêu cầu hộp phân phối Để đảm bảo công dụng nêu trên, yêu cầu chung hiệu suất, sức bền kết cấu gọn, hộp phân phối ô tô máy kéo phải thoải mãn yêu cầu đặc trưng sau: 1.3 Phân loại hộp phân phối Hình 1.9 Sơ đồ động học hộp phân phối tăng tốc liên hợp 12 TRONG ĐÓ: M1, M2 (N.MM): LÀ MÔ MEN XOẮN TƯƠNG CỦA TRỤC TRUNG TÂM VÀ VÀNH RĂNG BAO 16 TỪ (2.2) TA SUY RA ĐƯỢC: (3.2) 16 MÀ ĐƯỜNG KÍNH VÒNG LĂN BÁNH RĂNG ĐƯỢC TÍNH: D =M.Z 16 (5.11) 25 5.2.2 Mômen quán tính J2p.iap-2 25 (5.12) 25 (5.24) 26 5.2.3 Mô men quán tính quy dẫn bánh trục thứ cấp J3’ .26 Ta có: (5.25) 26 5.2.4 Mômen ma sát yêu cầu đồng tốc .27 (5.36) .29 5.2.5 Bán kính ma sát đồng tốc 29 5.2.6 Chiều rộng bề mặt vành ma sát đồng tốc 30 5.2.7 Góc nghiêng bề mặt hãm β .30 -1- Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải 5.2.8 Tính toán kiểm tra thông số đồng tốc 31 5.2.8.1 Mô men ma sát thực tế đồng tốc 31 5.2.8.4 Công trượt riêng đôi bề mặt côn ma sát đồng tốc 33 5.3 Kết cấu đồng tốc loại Ia .34 5.3.1 Cấu tạo gài đồng tốc loại Ia .34 5.3.2 Nguyên lý làm việc gài đồng tốc loại Ia .35 Dưới tác dụng lực gài từ cấu điều khiển, phận nối (1) đồng tốc dịch chuyển bên phải (hoặc bên trái) Nhờ phận định vị mà vành ma sát (10) dịch chuyển đồng thời với phận nối (1), vào tiếp xúc trước với bề mặt ma sát vành gài số (4) (9) Do có khác tốc độ hai bề mặt ma sát mà hình thành mô men ma sát Mô men ma sát làm cho vành gài số (4) (9) quay trơn trục nhanh chóng thay đổi tốc độ với tốc độ đồng tốc 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 -2- Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải LỜI NÓI ĐẦU Với công nghiệp phát triển ngày đại, nhu cầu lao động sống người nâng cao Vấn đề vận chuyển hàng hóa, lại người nhu cầu cần thiết Ô tô loại phương tiện phát triển phổ biến giới Việt Nam để đáp ứng cho nhu cầu Trong loại ôtô, xe tải phương tiện chủ yếu dùng để chuyên chở hàng hóa Là sinh viên ngành động lực, việc tìm hiểu, nghiên cứu, tính toán thiết kế phận, cụm máy, chi tiết xe tải thiết thực bổ ích Trong khuôn khổ giới hạn đồ án môn học, em giao nhiệm vụ thiết kế tính toán hộp phân phối xe tải Công việc giúp cho em cố lại kiến thức sau học học phần “ Lý thuyết ô tô máy công trình”, “ Hệ thống truyền lực”…, đồng thời giúp cho em bước đầu làm quen với công việc thiết kế mà em học trường để ứng dụng cho thực tế Dưới hướng dẫn tận tình thầy giáo Ths Nguyễn Văn Đông nổ lực thân, sau khoảng thời gian cho phép em hoàn thành đồ án Vì bước đầu tính toán thiết kế bỡ ngỡ không tránh khỏi sai sót, nhầm lẫn Do vậy, em mong thầy thông cảm bảo thêm để em hoàn thiện trình học tập Đà Nẵng, ngày 21.05.2012 Sinh viên Nguyễn Đức Thuận -3- Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải TỔNG QUAN VỀ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ 1.1 Công dụng hộp phân phối Đối với ô tô thường xuyên làm việc nơi đường đất nơi chưa làm đường ôtô thiết kế với nhiều cầu chủ động Trong trường hợp này, cần phải có hộp phân phối để phân phối công suất từ động đến cầu bánh xe chủ động Trong hộp phân phối thường bố trí thêm số truyền nhằm tăng lực kéo cho bánh xe chủ động cần thiết Cầu trước Hộp phân phối Cầu sau Hình 1.1 Bố trí chung hộp phân phối ôtô Trên hình 1.1 ta thấy hộp phân phối thường đặt sau hộp số đặt tách rời iêng biệt sau hộp số thông qua truyền đăng 1.2 Yêu cầu hộp phân phối Để đảm bảo công dụng nêu trên, yêu cầu chung hiệu suất, sức bền kết cấu gọn, hộp phân phối ô tô máy kéo phải thoải mãn yêu cầu đặc trưng sau: - Hộp phân phối ô tô phải đảm bảo việc phân phối đủ mô men đến cầu chủ động theo tỷ lệ khối lượng ô tô phân bố lên cầu Do mô men xoắn truyền đến bánh xe phát huy hết tác dụng, tức không bị vượt mô men bám bánh xe riêng biệt -4- Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải - Tốc độ tịnh tiến bánh xe không bị trượt quay, trượt lết điều kiện làm việc Nghĩa cho phép tốc độ góc bánh xe quay với tốc độ kể bán kính làm việc bánh xe khác áp suất lốp không tải trọng phân bố lên bánh xe khác Yêu cầu đảm bảo cho bánh xe vào đường vòng qua đường nhấp nhô cách linh hoạt mà không bị trượt - Đảm bảo kích thước bánh phải thật xác nhằm mục đích không làm sai lệch tỷ số truyền mô men phân chia công suất cầu chủ động - Điều khiển cho hộp phân phối làm việc thuận lợi linh hoạt Tức phải cho phép ngắt nối truyền động đến cầu cần thiết Đảm bảo khớp gài vào nhẹ nhàng, lái xe dùng thêm nhiều lực - Hộp phân phối phải đảm bảo cho không làm giảm tính động vốn có xe có nhiều cầu chủ động - Yêu cầu hộp phân phối phải hoạt động tốt, ổn định, tuổi thọ cao giá thành phải phù hợp kèm xe 1.3 Phân loại hộp phân phối Với yêu cầu nêu tùy theo nguyên lý kết cấu, hộp phân phối phân loại theo số tiêu chí sau: * Tùy theo cấp số truyền hộp phân phối người ta chia ra: + Hộp phân phối cấp số truyền Vào Vào Vào Trước Trước Trước Sau Sau a) b) c) Hình 1.2 Các dạng sơ đồ cấu tạo hộp phân phối cấp a Dạng cấp có khớp gài Sau b Dạng cấp vi sai côn c Dạng cấp có vi sai trụ -5- Sau Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải + Hộp phân phối hai cấp số truyền Trong hộp phân phối cấp số truyền, thường bố trí cấp số truyền thẳng có tỉ số truyền i= cấp số truyền có tỉ số i > Riêng hộp phân phối tăng tốc liên hợp tỷ số truyền tăng tốc phải bé Như tốc độ sau khỏi hộp phân phối tăng lên Vào Sau Vào Trước Trước Sau Hình 1.3 Các dạng sơ đồ cấu tạo hộp phân phối cấp * Theo nguyên lý truyền động hộp phân phối chia loại: + Hộp phân phối không sử dụng vi sai: Hộp phân phối không sử dụng vi sai thiết kế cho ô tô có phân bố khối lượng lên cầu Tuy hộp phân phối phải có cấu điều khiển ngắt tự động để ngắt truyền động đến hai cầu xe hoạt động đường có hệ số bám cao chẳng hạn đường nhựa hay đường bê tông Có hộp phân phối đảm bảo yêu cầu thứ hai Nếu không gây trượt lốp với mặt đường cứng làm mòn nhanh lốp, gây tải trọng cưỡng lớn tác dụng lên chi tiết hệ thống truyền lực làm giảm tuổi thọ chi tiết Hộp phân phối kiểu dùng để phân phối mô men cầu; không dùng để phân phối mô men bánh xe khối lượng phân bố lên hai bánh xe cầu Sở dĩ tốc độ góc hai bánh xe trục không luôn mà thường khác ví dụ quay vòng, bán kính làm việc hai bánh xe không áp suất lốp khác mòn không đều…, đường không phẳng, đường không thẳng Cũng cần ý thêm -6- Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải rằng: bán kính làm việc nhau, đường phẳng thẳng thời gian xe không chuyển động thẳng nhiều chuyển động thẳng phải chướng ngại vật phương tiện chuyển động khác đường Sau vài ví dụ hộp phân phối không dùng vi sai: Hình 1.4 Hộp phân phối không dùng vi sai Trên hình 1.4 hai sơ đồ hộp phân phối kết hợp thiết kế thêm hộp phân phối phụ để tạo khả thích nghi cho xe hoạt động hai loại đường khác Khi chạy đường tốt, sử dụng số cao số phụ (2p có giá trị gần 1), lúc kéo cần gài qua bên trái cắt truyền động dẫn cầu trước I để tránh mòn lốp cưỡng chi tiết Khi chuyển động vào đường xấu, hệ số bám thấp phải kéo cần gài ngược lại sử dụng thêm cầu chủ động trước I để tăng lực bám cho xe thường phải gài số phụ thấp (1p có giá tỷ số truyền lớn 1) nhằm tăng mô men xoắn truyền đến bánh xe chủ động đáp ứng với lực cản tăng lên hoạt động đường xấu Nhược điểm sơ đồ hiệu suất truyền chung hộp phân phối thấp, hiệu suất luôn nhỏ phải qua cặp bánh Để khắc phục nhược điểm trên, người ta sử dụng hộp phân phối không vi sai có trục dẫn động cho cầu sau đồng tâm với trục vào hộp phân phối -7- Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải Hình 1.5 Hộp phân phối không dùng vi sai (có truyền thẳng D cho trục II) Hộp phân phối hình 1.5 hộp phân phối không vi sai có trục dẫn động cho cầu sau đồng tâm với trục vào hộp phân phối Khi chạy đường tốt, sử dụng số truyền thẳng D, lúc kéo cần gài qua trái cắt truyền động dẫn cầu trước I Nhờ kết cấu đồng tâm trục dẫn động cho cầu sau II với trục vào hộp phân phối nên hiệu suất hộp phân phối cao ta bỏ qua ma sát ổ khuấy dầu xem hiệu suất Khi chuyển động vào đường xấu, hệ số bám thấp phải kéo cần gài qua lại bên phải để sử dụng thêm cầu chủ động trước I, đồng thời phải gài số phụ thấp nhằm tăng mô men xoắn truyền đến bánh xe chủ động đáp ứng với lực cản tăng lên hoạt động đường xấu, hiệu suất hộp phân phối thấp phải qua hai cặp bánh truyền động Ưu điểm chung hộp phân phối kiểu nối cứng không dùng vi sai có tính động cao, không bị “hiện tượng sa lầy” Nhưng tồn nhược điểm lớn tiêu hao nhiên liệu lớn gây thêm tải trọng phụ cho hệ thống truyền lực + Hộp phân phối có sử dụng vi sai: Để khắc phục hạn chế hộp phân phối không dùng vi sai, ngày hầu hết ô tô dùng vi sai để phân phối mô men trục theo yêu cầu Hộp phân phối kiểu vi sai cho phép phân phối tùy ý mô men cầu mà bảo đảm tốt tốc độ chuyển động linh hoạt bánh xe chủ động địa hình Nhờ tránh mòn lốp trượt cưỡng gây ra, giảm tiêu hao nhiên liệu tăng tuổi thọ cho chi tiết so với kiểu không dùng vi sai -8- Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải * Tùy theo tính chất phân phối mô men vi sai: + Hộp phân phối sử dụng vi sai đối xứng + Hộp phân phối sử dụng vi sai không đối xứng Hộp phân phối sử dụng vi sai không đối xứng thiết kế cho ô tô có phân bố khối lượng lên cầu không Nhờ nguyên lý vi sai kiểu mà đảm bảo yêu cầu thứ khối lượng ô tô phân bố lên cầu khác rõ rệt * Theo công dụng hộp phân phối chia ra: + Hộp phân phối mô men bánh xe Hộp phân phối mô men bánh xe thường loại vi sai đối xứng Hình 1.6 Hộp phân phối kiểu vi sai đối xứng hai bánh xe Trên hình 1.6 hộp phân phối kiểu vi sai đối xứng dùng để phân phối mô men nhận từ cac-đăng để vào cầu chủ động, thông qua truyền lực bánh côn, mô men truyền lên thân hộp phân phối Mô men từ thân truyền vào bên cho truyền vi sai thông qua chốt Rồi từ thông qua bánh vệ tinh, mô men truyền cho bánh dẫn động hai trục I II để đến hai bánh xe chủ động Do truyền vi sai kiểu đối xứng nên mô men xoắn truyền đến trục Tuy nhiên, nhờ tính chất vi sai, nên hai trục quay với vận tốc góc bất kỳ, linh hoạt theo chuyển động bánh xe + Hộp phân phối mô men cầu Hộp phân phối mô men cầu có hai trường hợp: đối xứng không đối xứng - Trường hợp 1: hộp phân phối mô men cầu không đối xứng: -9- Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải Hộp phân phối kiểu áp dụng cho mô men phân bố đến cầu không Hình 1.7 Hộp phân phối kiểu vi sai không đối xứng cầu Trên hình 1.7 sơ đồ động học kiểu hộp phân phối có vi sai không đối xứng áp dụng phổ biến xe có kiểu bố trí bánh xe 6x6 Trong hộp phân phối thiết kế thêm hai số truyền phụ nhằm thay đổi lực kéo tương ứng với lực cản chuyển động hai loại địa hình khác biệt (hình 1.7a) Tuy nhiên xe có hộp phân phối phụ riêng tức thiết kế hộp số phụ sau hộp số hộp phân phối không cần bố trí thêm hộp phân phối phụ (hình 1.7b) để nâng cao hiệu suất hộp phân phối nâng cao hiệu suất chung cấu truyền lực Song thiết phải có cấu khóa vi sai K để khắc phục tượng “ cầu bị sa lầy” - Trường hợp 2: hộp phân phối mô men cầu đối xứng: Đối với ôtô có tính động cao, hoạt động nhiều địa hình, có hệ số bám đường lốp thấp phải dùng nhiều cầu chủ động Để bảo đảm cho bánh xe chủ động chuyển động linh hoạt điều kiện này, cầu thiết phải có hộp phân phối kiểu vi sai nhằm bảm đảm yêu cầu nêu phần đầu -10- Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải ⇒ β = arccos m ( Z '+ Z '') 3,5.(40 + 40) = arccos = 26010' A 2.156 Độ hở hướng tâm: c = 0, 25.m = 0, 25.3.5 = 0,875 Đường kính vòng lăn: D1' = D1'' = m.Z1' = 3,5.40 = 140(mm) Đường kính vòng đỉnh răng: Da' = Da'' = D1' + 2.m = 140 + 2.3,5 = 147( mm) Đường kính vòng chân răng: Di' = Di'' = D1' − 2.(m + c ) = 140 − 2.(3,5 + 0,875) = 131, 25(mm) TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA BỘ GÀI ĐỒNG TỐC HỘP PHÂN PHỐI 5.1 Tỷ số truyền hộp phân phối Khi ống gài vị trí K1: khóa bánh trung tâm với vỏ hộp phân phối nên: i1p = z2 70 = = 0,67 z1 + z2 34 + 70 (5.1) Khi ống gài vị trí K2: khóa cần bánh trung tâm với cầu trước tỷ số truyền i2p =1 (5.2) 5.2 Mô men quán tính khối lượng tổng cộng qui dẫn trục li hợp Đối với đồng tốc hộp phân phối thành phần mô men quán tính trục sơ cấp J1 mô men quán tính trục thứ cấp hộp số (bao gồm tất chi tiết cố định đồng tốc, ống gài… hộp số chính) cộng với mô men quán tính tổng cộng JΣ hộp số qui dẫn trục thứ cấp hộp số (tức trục sơ cấp hộp phân phối) Nghĩa là: mp J ∑ p =(J1 p +J ∑ i )+j2 p i + ∑ J zjp i −jp2 h1 −2 ap (5.3) jp =1 Trong đó: + JΣ (kg.m2): mô men quán tính tổng cộng hộp số qui dẫn trục thứ cấp hộp số chính; J Σ = J1 + J i a −2 ++ J i i i−2 -23- (5.4) Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải Kết JΣ lấy từ phần tính hộp số J Σ =32129,04(kg.mm ) Suy ra: J Σ i hn = 32129, 04.12 = 32129, 04( kg.mm ) (5.5) + J1p (kg.mm2): Mômen quán tính khối lượng trục sơ cấp hộp phân phối; + J2p (kg.mm2): Mômen quán tính khối lượng trục trung gian tất chi tiết gắn trục trung gian; + iap: Tỷ số truyền cặp bánh ăn khớp hộp phân phối; + JZjp (kg.mm2): Mômen quán tính khối lượng bánh bị động quay trơn trục thứ cấp đồng thời ăn khớp với bánh chủ động trục trung gian, cặp bánh gài số thứ j; + ijp: Tỷ số truyền hộp phân phối ứng với cặp bánh gài số thứ j; + mp: Số lượng bánh quay trơn trục thứ cấp (thường xuyên ăn khớp với bánh chủ động trục trung gian); + Jj (kg.mm2): Mômen quán tính khối lượng bánh gài số lùi có quan hệ động học thường xuyên với bánh trục trung gian với khối lượng quay theo khác qui dẫn trục nó; + ijp: Tỷ số truyền cặp bánh số lùi; 5.2.1 Mômen quán tính J1p Ta có: J1p=Jtr1p+Jđbđ (5.6) Ở đây: - Jđbđ mô men quán tính khối lượng đĩa bị động ly hợp Do hộp phân phối nên Jđbđ=0 - Jtr1p mômen quán tính khối lượng trục sơ cấp hộp phân phối π ρ l1 p rtr41 p J1 p = (kg mm ) (5.7) Trong đó: + l1p: chiều dài trục sơ cấp hộp phân phối l1p = 389(mm) (5.8) + rtr1p: Bán kính trục sơ cấp hộp phân phối rtr1 p = d1 70 = = 35(mm) 2 (5.9) -24- Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải + ρ: khối lượng riêng vật liệu làm bánh Với vật liệu thép gang, lấy ρ = 7800.10-9(Kg/mm3) (5.10) Thay (5.8),(5.9) (5.10) vào (5.7) ta được: J1 p = π ρ l1 p rtr41 p π 7800.10−9.389.354 = = 7152,14(kg mm ) 2 (5.11) 5.2.2 Mômen quán tính J2p.iap-2 mp −2 J 2p i −ap2 = (J tr2p + ∑ jzjp ).i ap ( kg.mm ) (5.12) jp =1 Với: - Jtr2p: mô men quán tính khối lượng trục trung gian hộp phân phối Với trục ta áp dụng công thức sau: J tr2p = π ρ lc rtrc4 4(kg.mm ) (5.13) Trong đó: + lc: chiều dài trục trung gian ( Cần C cấu vi sai), lc = 200(mm) (5.14) + rtrc: bán kính trục trung gian ( Cần C cấu vi sai) rtrc = d c 36 = = 18(mm) 2 (5.15) + ρ = 7800.10-9(Kg/mm3) (5.16) Thay (5.14),(5.15) (5.16) vào (5.13) ta được: J tr2p = π ρ lc rtrc4 π 7800.10−9.200.184 = = 1028, 95( kg.mm ) 2 (5.17) - Jzjp: mô men quán tính khối lượng bánh thứ j gắn trục trung gian Ta tính cho trục nối với cần C trục hộp phân phối mp ∑J jp =1 Zip = J k + J k ( kg.mm ) (5.18) -25- Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải Với: + Jk1 mô men quán tính khối lượng bánh gắn trục hộp phân phối + Jk2 mô men quán tính khối lượng bánh gắn cần C 4 Công thức tổng quát : J k = π ρ bk ( Rk − rk ) (kg.mm ) (5.19) Trong đó: bk: bề rộng bánh thứ k Rk: bán kính vòng chia bánh thứ k rk: bán kính trục lắp bánh thứ k Thay số vào (5.19) ta tính được: π 7800.10−9.32.(784 − 37,54 ) J k1 = = 13737,19(kg.mm ) J k2 = π 7800.10−9.32.(27 − 184 ) = 167, 2(kg.mm ) (5.20) (5.21) Thay (5.20) (5.21) vào (5.18) ta được: mp ∑J jp =1 Zip = J k + J k = 13737,19 + 167, = 13904,39(kg.mm ) (5.22) - iap tỷ số truyền cặp bánh ăn khớp, giả thiết ban đầu bánh có kích thước nên iap=1 (5.23) Thay (5.17),(5.22) (5.23) vào (5.12) ta được: J 2p i −ap2 = (1028,95 + 13904,39).1−2 = 14933,34( kg.mm ) (5.24) 5.2.3 Mô men quán tính quy dẫn bánh trục thứ cấp J3’ mp Ta có: J ' = ∑ J 'Zjp i −jp2 (5.25) jp =1 Với:+ JZjp’là mô men quán tính khối lượng bánh thứ j gắn trục thứ cấp + ijp tỷ số truyền số thứ j hộp phân phối -26- Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải Bộ đồng tốc lắp trục I trục dẫn động cầu trước Mô men quán tính quy dẫn trục thứ cấp J3’ lúc tính khóa vi sai vị trí K khóa cần C với bánh trung tâm Thay số vào công thức ta có : mp J ' = ∑ J 'Zjp i −jp2 = jp =1 π 7800.10 −9.32.(514 − 184 ) (5.26) = 2611,3(kg mm ) Trong đó: + R1=75 (mm) bán kính bánh lắp trục thứ cấp; + rc= 21 (mm) bán kính trục thứ cấp; + b= 48 (mm) bề rộng bánh Thay (5.5), (5.11), (5.24) (5.26) vào (5.3) ta được: J ∑ p =(7152,14+32129,04)+14933,34+2611,3=56825,82(kg.mm ) (5.27) 5.2.4 Mômen ma sát yêu cầu đồng tốc Mômen ma sát yêu cầu đồng tốc xác định theo công thức: M ms = J Σp i 2j ∆ω p (5.28) tc Trong đó: - J =56825,82(kg.mm ) ≈ 0, 057( kg m ) ∑p (5.29) - ij: Tỷ số truyền thứ j hộp phân phối tương ứng với chế độ tính toán đồng tốc (tính từ trục sơ cấp đến bánh gài số cần tính toán) - Δωp (rad/s): Chênh lệch tốc độ hai bánh gài số Δωp xác định theo công thức: ∆ω p = (ωeo 1 ) − ihn i p i p ±1 (5.30) Trong đó: -27- Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải + i p ±1 : Tỷ số truyền tính từ trục sơ cấp đến đồng tốc hộp phân phối ứng với số truyền vừa nhả số (để tiến hành gài số thứ ij) + ωeo (rad/s): Tốc độ động bắt đầu chuyển số Giá trị xác định theo bảng kinh nghiệm Chế độ sang số Từ thấp lên cao Từ cao thấp Động xăng Xe du lịch Xe tải khách (0,7÷0,8)ωN (0,6÷0,7)ωN ≥ ωM (0,5÷0,6)ωN (0,4 ÷ 0,5)ωN ≥ ωM Động diezen (0,75 ÷ 0,85)ωN (0,9 ÷ 1,0)ωN Trong đó: ωN, ωM tốc độ góc động tương ứng với công suất cực đại, mô men cực đại động Xe thiết kế xe tải: + Khi chuyển từ số thấp lên số cao ta chọn: ωeo = 0,8.ωN = 0,8.335,1= 268,08 (rad/s) (5.31) + Khi chuyển từ số cao số thấp ta chọn: ωeo = 0,6.ωN = 0,6.335,1 = 201,06 (rad/s) (5.32) - tc (s) thời gian làm đồng tốc độ đồng tốc bánh gài số Đối với hộp phân phối : tc= ÷ (s) chọn tc= 1,2(s) Thay (5.31) (5.32) vào (5.30) ta được: + Chênh lệch tốc độ hai bánh gài số truyền từ số thấp lên số cao: 1 1  ∆ω p1− =  268, 08 ÷ − = 132, 04  0,67  (5.33) + Chênh lệch tốc độ hai bánh gài số truyền từ số cao xuống số thấp: 1 1  ∆ω p −1 =  201, 06 ÷ − = 99, 03  0, 67  (5.34) + Mô men ma sát truyền từ số thấp lên số cao: M ms1− = J Σp i 2j ∆ω p1− tc = 0, 057.0, 67 -28- 132, 04 = 2,8( N m) 1, (5.35) Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải + Mô men ma sát truyền từ số cao xuống số thấp : M ms 2−1 = J Σp i 2j ∆ω p 2−1 tc = 0, 057.12 99, 03 = 4, 7( N m) 1, (5.36) 5.2.5 Bán kính ma sát đồng tốc Nếu gọi Rms bán kính trung bình vành côn ma sát đồng tốc, mô men 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 = M ms sin α Q.µ (5.37) Trong đó: - Q(N): Lực ép tác dụng theo chiều trục lên đôi bề mặt ma sát Lực ép Q lực điều khiển P cần số tạo xác định: Q = Pdk idk η dk ( N ) (5.38) Với: + Pdk(N): Lực danh nghĩa tác dụng lên cần điều khiển Chọn Pdk= 100 (N) (5.39) + idk : Tỷ số truyền điều khiển, tính toán lấy (1,5 ÷ 2,5) Chọn: idk = (5.40) + ηdk : Hiệu suất cấu điều khiển, ηdk =(0,85 ÷ 0,95) Chọn ηdk = 0,9 (5.41) Thay (5.39), (5.40) (5.41) vào (5.38) ta được: (5.42) Q = Pdk idk η dk = 100.2.0,9 = 180( N ) - μ : Hệ số ma sát đôi bề mặt ma sát Với vật liệu đôi bề mặt đồng thau làm việc dầu ta có μ = 0,06 ÷ 0,07 Chọn μ = 0,06 (5.43) - α : Góc côn bề mặt ma sát Với vật liệu đồng thau α = ÷ 70 Chọn α = 70 Thay (5.42), (5.43) (5.44) vào (5.37) ta được: + Bán kính ma sát đồng tốc từ số thấp lên số cao: -29- (5.44) Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải Rms1− = M ms1− sin α 2,8.sin = = 0,032(m) = 32(mm) Q.µ 180.0,06 + Bán kính ma sát đồng tốc từ số cao xuống số thấp: M ms 2−1.sin α 4, 7.sin Rms 2−1 = = = 0,053(m) = 53(mm) Q.µ 180.0,06 Chọn bán kính ma sát đồng tốc: Rms= 53(mm) Theo [I] xe thiết kế xe tải loại trung nên ta chọn đồng tốc loại Ia Khi Rβ= (0,75÷1,25)Rms = 1,2 Rms = 1,2.53≈64(mm) (5.45) 5.2.6 Chiều rộng bề mặt vành ma sát đồng tốc Theo [I] chiều rộng bề mặt vành côn ma sát bms xác định theo công thức: bms ≥ Pdk idk ηdk 2.π pN Rms sin α (5.46) Trong đó: + pN : Áp suất pháp tuyến hình thành bề mặt đôi ma sát Với vật liệu vành côn ma sát thường làm đồng thau bôi trơn dầu cácte hộp phân phối giá trị áp suất làm việc cho phép nằm khoảng: pN = (1,0 ÷1,5) (MN/m2) Chọn pN =1(MN/m2) =106(N/m2) (5.47) Các thông số thích xác định suy ra: bms ≥ Pdk idk ηdk 100.2.0,9 = = 4.5.10−3 (m) = 4.5(mm) 2.π pN Rms sin α 2.π 10 0, 053.sin Chọn bms=5(mm) (5.48) 5.2.7 Góc nghiêng bề mặt hãm β Theo [I] góc nghiêng bề mặt hãm xác định theo công thức sau: µ.Rms ≥ tgβ sin α Rβ (5.49) Các thông số thích tính toán suy ra: -30- Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải 0, 06.53 = 0, sin 0.64 ⇒ β ≤ 23010' tg β ≤ Chọn β = 230 (5.50) 5.2.8 Tính toán kiểm tra thông số đồng tốc Ở ta tính đồng tốc với giả thiết trình gài đồng tốc vận tốc xe không đổi Thực tế, gài đồng tốc cắt ly hợp nên tốc độ xe giảm trình gài số Do chi tiết nối với trục sơ cấp hộp số chuyển động chậm dần theo tốc độ xe thời gian gài đồng tốc Điều sẻ làm cho chênh lệch tốc độ thực tế tang lên chuyển từ số thấp lên số cao ngược lại Chênh lệch tốc độ sẻ giảm thời gian chuyển số thực tế giảm 5.2.8.1 Mô men ma sát thực tế đồng tốc Mms = Q.µ Rms sin α (5.51) Trong : - µ: hệ số ma sát vành ma sát Chọn µ= 0,06 - α: góc côn vành ma sát Chọn α = 70 - Rms(mm): bán kính trung bình vành ma sát, Rms=0,053(m) - Q(N): lực gài tác dụng lên vành ma sát đồng tốc, Q=180(N) Vậy mô men ma sát thực tế đồng tốc là: M ms = Q.µ Rms 180.0,06.0,053 = = 4,7( N m) sin α sin (5.52) 5.2.8.2 Thời gian chuyển số thực tế đồng tốc tc = J Σp i 2j ∆ω p ( M ms ± J Σp i 2j ε c ) (s) (5.53) Trong đó: - Dấu (-) ứng với trường hợp gài từ số thấp lên cao - Dấu (+) ứng với trường hợp gài từ số cao lên thấp -31- Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải -εc : Gia tốc góc εc = g ψ ick (rad / s ) δ Rbxηck (5.54) + g : Gia tốc trọng trường ( g = 9,81(m/s )) + ψ: hệ số cản tổng cộng đường, chọn ψ=0,02 + ick ,ηck : tỷ số truyền hiệu suất truyền lực tính từ bánh gài tính đồng tốc đến bánh xe chủ động ô tô Đồng tốc trục thứ cấp thì: ick = i0 = 4,65 ; chọn ηck = 0,86 + δ : Hệ số xét đến khối lượng quay hệ thống truyền lực đến lực quán tính chuyển động tịnh tiến ô tô, chọn δ = 1,05 Thay giá trị vào (5.54) ta được: (5.55) Thời gian chuyển số thực tế gài đồng tốc tương ứng là: * Bộ đồng tốc gài số thấp lên số cao: tc1− = J Σp i 2j ∆ω p1−2 ( M ms − ε J Σp i 2j c ) = 0,057.0,67 2.132,04 = 0,73( s ) 4,7 − 0,057.0,67 2.2,25 (5.56) * Bộ đồng tốc gài số cao số thấp: J Σp i 2j ∆ω p 2−1 0,057.12.99,03 tc 2−1 = = = 1,17( s ) ( M ms − J Σp i 2j ε c ) 4,7 + 0,057.12.2,25 (5.57) 5.2.8.3 Công trượt đôi bề mặt côn ma sát đồng tốc Công trượt ma sát trượt đôi bề mặt ma sát đồng tốc L ms (J) xác định theo công thức đề xuất giáo sư Griskevich sau: t Lms = M ms (∆ω p ± ε c tc ) c ( J ) (5.58) Trong đó: + Mms(N.m): Mômen ma sát đồng tốc, Mms = 4,7 (N.m) + Δωp: Chênh lệch tốc độ hai số truyền xác định + ε c (rad / s ) : Gia tốc chậm dần, + tc(s): Thời gian chuyển số thực tế -32- Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải Thay giá trị vào (5.58) ta : * Bộ đồng tốc gài số thấp lên số cao: Lms1− = M ms ( ∆ω p1−2 ± ε c tc1−2 ) tc1−2 0,73 = 4,7(132,04 + 2,25.0,73) = 229,3( J ) 2 (5.59) * Bộ đồng tốc gài số cao số thấp: Lms 2−1 = M ms ( ∆ω p 2−1 ± ε c tc 2−1 ) tc 2−1 1,17 = 4,7(99,03 − 2,25.1,17) = 265,04( J ) 2 (5.60) 5.2.8.4 Công trượt riêng đôi bề mặt côn ma sát đồng tốc Công trượt riêng đồng tốc đánh giá công trượt đôi bề mặt vành ma sát đơn vị diện tích vành ma sát lr = Lms 2π Rms bms (5.61) Trong đó: + Lms(J): Công trượt vành ma sát + Rms(m): Bán kính ma sát vành ma sát, Rms = 0,053 (m) + bms(m): Chiều rộng bề mặt vành ma sát, bms =5.10-3 (m) Thay giá trị vào (5.61) ta : * Bộ đồng tốc gài số thấp lên số cao: lr1− = Lms1− 229,3 = = 137714, 07( J / m ) −3 2π Rms bms 2π 0, 053.5.10 = 137, 71407( KJ / m ) * Bộ đồng tốc gài số cao số thấp: -33- (5.62) Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải lr1− = Lms1− 265, 04 = = 159178,97( J / m ) −3 2π Rms bms 2π 0, 053.5.10 (5.63) = 159,17897( KJ / m ) Giá trị công trượt riêng lớn đồng tốc 1-2 159,17897 (KJ/m 2) nhỏ giới hạn cho phép (≤ 200 (KJ/m2)) xe tải xe khách trung bình Vậy thông số tính toán phù hợp 5.3 Kết cấu đồng tốc loại Ia 5.3.1 Cấu tạo gài đồng tốc loại Ia 10 23 ° 53 64 80 7° Q Hình 5.1 Kết cấu đồng tốc loại Ia Bộ phận nối, Chốt hãm, Vành gài võ hộp phân phối, Trục trung gian, Bi định vị, Chốt định vị, Lò xo định vị, -34- Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải Vành gài gài đồng tốc, Vành gài cầu trước, 10 Vành ma sát + Bộ phận nối (1): Có cấu tạo tương tự ống gài nối then hoa với trục; di trượt phía phải phía trái để nối với vành gài (3) (9) + Chốt hãm (2): Có nhiệm vụ tạo phản lực tác dụng ngược lên phận nối (1) để chống gài số chưa đồng tốc độ phận nối (1) vành gài số + Vành ma sát (10): Có nhiệm vụ tạo mô men ma sát vành ma sát với bề mặt ma sát vành gài số (4) (9) nhằm làm đồng tốc độ chúng trước gài + Bộ phận định vị: Gồm bi định vị (5) chốt định vị (6) có nhiệm vụ giữ cho vành ma sát vị trí trung gian đồng tốc không thực việc gài số; đồng thời cho phép đưa vành ma sát (10) vào tiếp xúc trước với vành ma sát vành (4) (9) tiến hành gài số Bộ gài đồng tốc loại Ia với kiểu phận nối liền khối ống gài sử dụng phổ biến xe tải khách cở trung bình lớn nhờ kết cấu vững tin cậy 5.3.2 Nguyên lý làm việc gài đồng tốc loại Ia Dưới tác dụng lực gài từ cấu điều khiển, phận nối (1) đồng tốc dịch chuyển bên phải (hoặc bên trái) Nhờ phận định vị mà vành ma sát (10) dịch chuyển đồng thời với phận nối (1), vào tiếp xúc trước với bề mặt ma sát vành gài số (4) (9) Do có khác tốc độ hai bề mặt ma sát mà hình thành mô men ma sát Mô men ma sát làm cho vành gài số (4) (9) quay trơn trục nhanh chóng thay đổi tốc độ với tốc độ đồng tốc Khi chưa đồng tốc độ vành gài số đồng tốc, mô men ma sát hình thành vành ma sát (10) làm chốt hãm (2) tỳ vào bề mặt hãm (với góc nghiêng β) Tại xuất phản lực mà thành phần lực chiều trục Q’ tác dụng ngược lên phận nối (1) có giá trị lớn lực gài Q Chính vậy, -35- Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải chưa đồng tốc độ, lái xe tiếp tục đẩy phận nối (1) vào ăn khớp với khớp tương ứng vành gài số Khi có đồng tốc độ, trượt tương đối bề mặt côn, mô men ma sát không nữa, phản lực Q’ mô men ma sát sinh không Lúc lực gài Q lái xe tạo cần đủ thắng lực lò xo định vị (5), đẩy nhẹ chốt hãm (2) thoát khỏi bề mặt hãm tiếp tục đưa vành phận nối vào ăn khớp với vành bánh gài số Việc gài số thực Như vậy, có đồng tốc độ bánh gài số (4) (9) với phận nối (1) gài số, tránh va đập tải trọng động chung cho hệ thống truyền lực ôtô -36- Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải TÀI LIỆU THAM KHẢO [I] TS.Lê Văn Tụy “ Kết cấu tính toán ô tô” Đà nẵng: Đại học Bách Khoa; 2008 [II] PGS-TS Nguyễn Hoàng Việt “ Kết cấu, tính toán thiết kế ô tô” Đà nẵng: Đại học Bách Khoa [III] Nguyễn Hữu Cẩn, Thái Phạm Minh, Nguyễn Văn Tài, Dư Quốc Thịnh Lê Thị Vàng “Lý thuyết ô tô máy kéo” Hà Nội: NXB Khoa học kỹ thuật; 1996 -37- [...]... kế trên ô tô tải Hộp phân phối kiểu vi sai không đối xứng được thiết kế liên hợp, vừa làm nhiệm vụ phân phối vừa có thể làm hộp tăng tốc, tức là tốc độ ra khỏi hộp phân phối sẽ có tốc độ -14- Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải góc lớn hơn tốc độ vào hộp phân phối khi ô tô chuyển động trên đường tốt Việc chuyển đổi chức năng thực hiện đơn giản qua việc thay đổi ống gài liên hợp mà không làm thay... ĐỘNG HỌC HỘP PHÂN PHỐI 3.1 Chọn loại/kiểu hộp phân phối Do ô tô cần thiết kế là ô tô tải có trọng lượng phân bố trên trục trước và trục sau không bằng nhau nên loại hộp phân phối được chọn phải là hộp phân phối kiểu vi sai không đối xứng Ở đây có hai phương án đưa ra đó là: một là chọn hộp phân phối kiểu vi sai không đối xứng loại thường không có bộ tăng tốc liên hợp; hai là chọn hộp phân phối kiểu.. .Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải Với xe con có kiểu bố trí bánh xe 4x4 có phân bố khối lượng lên các cầu bằng nhau, thì thiết kế hộp phân phối kiểu vi sai đối xứng để phân phối mô men đến các cầu như nhau Hình 1.8 Hộp phân phối kiểu vi sai đối xứng giữa hai cầu xe con Trên hình 1.8 là sơ đồ động học một kiểu hộp phân phối có vi sai đối xứng dùng để phân phối mô men cho hai cầu... đó biến hộp phân phối thành hộp tăng tốc cho ô tô Sau đây là sơ đồ động học của hộp phân phối kiểu vi sai- bộ tăng tốc liên hợp: Hình 1.9 Sơ đồ động học hộp phân phối và bộ tăng tốc liên hợp Hộp phân phối kiểu vi sai không đối xứng có thể chuyển sang làm việc theo ch ế độ bộ truyền tăng tốc Cơ cấu khóa liên động theo kiểu ba chức năng: vừa làm nhiệm -12- Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải vụ... Jzjp: mô men quán tính khối lượng của bánh răng thứ j gắn trên trục trung gian Ta tính cho trục nối với cần C và trục 2 của hộp phân phối mp ∑J jp =1 Zip = J k 1 + J k 2 ( kg.mm 2 ) (5.18) -25- Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải Với: + Jk1 là mô men quán tính khối lượng của bánh răng gắn trên trục 2 của hộp phân phối + Jk2 là mô men quán tính khối lượng của bánh răng gắn trên cần C 4 4 Công thức... Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải ih1 = ψ max Ga Rbx 0,3.134397.0, 45 = = 8,95 M e max i0 ηt 490.4, 65.0,89 (4.12) Thay (4.12) vào (4.1) thì khoảng cách trục hộp phân phối là: A = ka 3 M e max ih1 = 9,5 3 490.8,95 = 155,5( mm) Chọn A=156(mm) Với sơ đồ đã chọn, ta có trục vào của hộp phân phối được gắn với trục ra của hộp ' số nên mô men của trục vào hộp phân phối sẽ là mô men trục ra của hộp. .. (kg.m2): mô men quán tính tổng cộng của hộp số chính qui dẫn về trục thứ cấp của hộp số chính; J Σ = J1 + J 2 i a −2 ++ J i i i−2 -23- (5.4) Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải Kết quả của JΣ được lấy từ phần tính hộp số J Σ =32129,04(kg.mm 2 ) Suy ra: J Σ i hn 2 = 32129, 04.12 = 32129, 04( kg.mm 2 ) (5.5) + J1p (kg.mm2): Mômen quán tính khối lượng của trục sơ cấp hộp phân phối; + J2p (kg.mm2): Mômen... vượt địa hình nhanh cần thiết phải thiết kế hộp phân -11- Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải phối có mô men ma sát trong là cao nhằm đảm bảo khả năng tự vượt lầy nhanh cần thiết cho xe Ngoài các loại đã được nêu trên thì hiện nay có loại mới và ngày càng được sử dụng rộng rãi, đó là hộp phân phối kiểu vi sai- bộ tăng tốc liên hợp Điểm khác biệt cơ bản của hộp này và các các hộp khác là nó vừa làm... Khi thiết kế hộp phân phối ta có thể nâng đường kính trục ra cầu trước để đảm bảo độ bền, và giảm chiều dài trục để cho hộp phân phối có kết cấu gọn nhẹ Đối với trục lắp với bánh răng trung tâm, đó cũng chính là trục ra cầu trước nên ta lấy đường kính trục bằng đường kính trục ra cầu trước đã tính d2 4.2 Tính toán kích thước cơ bản của các cặp bánh răng hộp phân phối -21- Tính toán thiết kế hộp phân phối. .. trí K2 nối trục I với bánh răng trung tâm, lúc đó công suất được chia làm 2 dòng ra cầu trước và sau theo tỷ lệ phân bố momen giữa các cầu 3.2 Sơ đồ động học hộp phân phối Theo tài liệu [I] ta có sơ đồ động học hộp phân phối: P2 Z2 P2 Pc Zg K2 I K1 P1 Z1 II Rc P1 R2 R1 C Hình 3.2 Sơ đồ động học hộp phân phối -15- Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải Trong đó: - R1 (mm): Bán kính vòng chia của bánh ... đỉnh: Dai = Di + 2m(mm) (3.13) + Đường kính vòng đỉnh bánh trung tâm: Da1 = D1 + 2m = 102 + 2.3 = 108(mm) + Đường kính vòng đỉnh bánh bao: -17- Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải Da =... 0,875 Đường kính vòng lăn: D1' = D1'' = m.Z1' = 3,5.40 = 140(mm) Đường kính vòng đỉnh răng: Da' = Da' ' = D1' + 2.m = 140 + 2.3,5 = 147( mm) Đường kính vòng chân răng: Di' = Di'' = D1' − 2.(m... hộp phân phối ô tô tải Da = D2 + 2m = 210 + 2.3 = 216(mm) + Đường kính vòng đỉnh bánh vệ tinh: Da g = Dg + 2m = 54 + 2.3 = 60( mm) - Đường kính vòng chân: Dk i = Di − 2(m + c)(mm) + Đường kính