Thiết kế hộp số ô tô con có trụ cố định, động cơ xăng

TKMH kết cấu tính toán ôtô Sv: Nguyễn Văn Phúc THIẾT KẾ MÔN HỌC KẾT CẤU TÍNH TOÁN ÔTÔ ĐỀ BÀI: THIẾT KẾ HỘP SỐ CÓ TRỤC CỐ ĐỊNH Đề Bài: -Thiết kế hộp số ô tô: Con,động xăng Với thông số: -Loại hộp số: trục -Bánh xe: 6,00-13 M e max = 11,4 (KG.m) -Ga1= 645 (KG) -Ga2= 695 (KG) G a - N = 1340 (KG) e max = 75 (ML) -nN= 5800 (vòng/phút) -Số tay số: -Tỉ số truyền hộp số - TLC: Tay số : ih1= 3,49 Tay số : ih2= 2,04 Tay số : ih3= 1,33 Tay số : ih4= Số lùi : iR = (1,2÷1,3)ih1=4,188÷4,537 Chọn iR=4,188 TLC : i0 = 4,22 1 TKMH kết cấu tính toán ôtô Sv: Nguyễn Văn Phúc TKMH kết cấu tính toán ôtô Sv: Nguyễn Văn Phúc Lời Nói Đầu Nền công nghiệp ô tô ngày lớn mạnh cho đời nhiều mẫu xe có tính kinh tế kỹ thuật tiên tiến Đó kết phát triển nghành khoa học động đốt ô tô sử dụng động đốt Ngược lại, thực tiễn sản xuất công nghiệp ô tô thúc đẩy cho nghành khoa học không ngừng phát triển Cùng với môn khoa học khác, “ Kết cấu tính toán ô tô “ phận hợp thành khoa học nêu Đó môn học nghiên cứu phương án kết cấu, động học động lực học cấu chi tiết chủ yếu ô tô, sở xây dựng phương pháp tính toán độ bền phương pháp đánh giá hiệu công tác cuối định thông số cho sơ cấu chi tiết nêu Bài thiết kế môn học môn “ Kết cấu tính toán ô tô” thiết kế quan trọng sinh viên chuyên nghành khí ô tô, Nó giúp cho sinh viên chuyên nghành có nhìn chuyên nghành mình, hiểu thêm áp dụng kiến thức học môn “ Kết cấu tính toán ô tô” đồng thời giúp cho sinh viên làm quen bước đầu với công việc thiết kế phận, hệ thông cụ thể kết cấu ô tô Được giúp đỡ thầy môn khí ô tô đặc biệt hướng dẫn trục tiếp thầy Nguyễn Quang Cường giúp em hoàn thành thiết kế Tuy nhiên, trình làm thiết kế tránh khỏi thiếu sót mong bảo thầy cô góp ý bạn để thiết kế hoàn chỉnh 3 TKMH kết cấu tính toán ôtô Sv: Nguyễn Văn Phúc CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 1) Những vấn đề chung hộp số ô tô Động dùng ô tô có hệ số thích ứng thấp động xăng hệ số 1,11,2 động điezen 1,05÷1,15 Do đó, mômen quay động ô tô đáp ứng yêu cầu mômen cần thiết để thắng sức cản chuyển động thay đổi nhiều ô tô làm việc Muốn giải vấn đề ô tô máy kéo cần phải đặt hộp số Tối ưu hóa hộp số nhằm tận dụng vùng công suất lý tưởng của ô tô Nhờ có hộp số ta tăng lực kéo cần thiết để thắng sức cản chuyển động tăng lên ô tô đảm bảo cho ô tô chuyển động với tốc độ thấp, tốc độ tự động đảm bảo động đốt có số vòng quay tối thiểu tương đối cao Hộp số tạo cho động ô tô chạy lùi đảm bảo cắt lâu dài động khỏi hệ thống truyền lực cần thiết để động quay không Hộp số có nhiệm vụ dẫn động lực cho phận công tác xe chuyên dùng (có phần trích công suất cho tời kéo, xe tự đổ…) Trên ô tô có nhiều cách phân loại hộp số: Phân loại theo phương pháp thay đổi tỉ số truyền +) Loại hộp số có cấp : *) Theo tính chất trục truyền: +) Loại có trục tâm cố định +) Loại có trục tâm di động (hộp số hành tinh) *) Theo cấp số ta có: Hộp số cấp, cấp, cấp Nếu hộp số nhiều cấp tốc độ cho phép sử dụng hợp lý công suất động cơ, điều kiện lực cản khác tăng tính kính tế ô tô thời gian thay đổi dài, kết cấu phức tạp 4 TKMH kết cấu tính toán ôtô Sv: Nguyễn Văn Phúc +) Loại hộp số vô cấp Loại hộp số có ưu điểm là: thay đổi tỉ số truyền liên tục giới hạn đó, thay đổi tự động liên tục phụ thuộc vào sức cản chuyển động ô tô, rút ngắn thời gian tăng tốc tăng lớn tốc độ trung bình ô tô +) Hộp số vô cấp kiểu học (ít sử dụng) +) Hộp số vô cấp kiểu va đập (ít dùng) +) Hộp số vô cấp kiểu ma sát (bánh ma sát hình côn) +) Hộp số vô cấp dùng điện (dùng động đốt kéo máy phát điện, cung cấp điện chô động diện đặt bánh xe chủ động (hoặc có nguồn điện ácquy) Ta thay đổi dòng điện khích thích động sơ điện thay đổi tốc độ mô men xoắn dộng sơ điện bánh xe chủ động +) Hộp số vô cấp thủy lực Phân loại theo cấu điều khiển +) Loại điều khiển cưỡng (thường hộp số có cấp) +) Loại điều khiển bán tự động (thường hộp số kết hợp ) +) Loại điều khiển tự động (thường hộp số vô cấp) Yêu cầu chung hộp số : +) Có đủ tỉ số truyền cách hợp lý để nâng cao tính kinh tế, tính động lực ô tô +) Hiệu suất truyền lực cao, làm việc không gây tiếng ồn, thay đổi số nhẹ nhàng không sinh lực va đập bánh +)Kết cấu gọn gàng, chắn, dễ điều khiển bảo dưỡng sửa chữa, giá thành hạ 5 TKMH kết cấu tính toán ôtô 2) Sv: Nguyễn Văn Phúc Lựa chọn phương án thiết kế Lựa chọn số trục hộp số: Trên ô tô sử dụng hộp số trục, mômen xoắn truyền qua hai cặp bánh ăn khớp ba trục, trục sơ cấp trục thứ cấp đặt đồng tâm Hộp số ba trục có ưu điểm so với loại hai trục hộp số có trục di động là: Khi có kích thước hộp số ba trục dọc cho ta tỉ số truyền lớn Cho nên cần đảm bảo giá trị tỉ số truyền hộp số ba trục có kích thước nhỏ gọn Hộp số có số truyền thẳng bẳng hiệu suất truyền lực cao Thông thường ô tô chuyển động thời gian sử dụng số truyền thẳng chiếm tới 50%80% nên nâng cao tính kinh tế Lựa chọn số tay số hộp số:Lựa chọn hộp số có tay số số lùi 6 TKMH kết cấu tính toán ôtô Sv: Nguyễn Văn Phúc 2) Kết cấu hộp số Chọn loại hộp số trục, có trục sơ cấp thứ cấp đồng tâm , cấp ( số tiến số lùi ) có số số truyền thẳng Các bánh ăn khớp bánh trụ nghiêng Dùng bánh trụ nghiêng có ưu điểm giảm tiếng ồn lực va đập có phiền phức phải dùng kèm với đồng tốc, kích thước hộp số tăng lên , mặt khác sang số phải khắc phục mômen quán tính lớn làm cho mặt ma sát đồng tốc phải chịu tải trọng động 1, : Cặp bánh ăn khớp : Bộ đồng tốc , : Cặp bánh số 4, : Cặp bánh số 5, 11 : Cặp bánh số 10 : Bánh số lùi : Ổ lăn 7 TKMH kết cấu tính toán ôtô Sv: Nguyễn Văn Phúc CHƯƠNG II: CHẾ ĐỘ TẢI TRỌNG ; TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ VÀ XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN I Chế độ tải trọng thiết kế 1.Tải trọng từ động đến chi tiết tính hộp số: M t = M e max M M i t i hi [N.m] : Mômen tính toán chi tiết cần tính [N.m] e max :Mômen cực đại động [N.m] hi :Tỉ số truyền từ động đến chi tiết cần tính Tải trọng từ bánh xe chủ động đến chi tiết cần tính toán theo điều kiện bám lớn cánh xe với mặt đường Mϕ = max ∑Z ∑ Z ϕ i max r bx t [N.m] :Tổng phản lực mặt đường tác dụng lên bánh xe chủ ∑Z động [N] ϕ i max = 0,7 G a = 0,7.1340 = 9380 [N] :Hệ số bám lớn bánh xe với mặt đường : ϕ max = 0,8 t :Tỉ số truyền tính từ bánh xe chủ động đến tiết cần tính i = i i t hi r bx :Bán kính bánh xe r Ta có: r bx b = (B + d 13 )25,4 = (6 + ) 25,4 = 317,5(mm) 2 = λ r b với λ :Hệ số kể đến biến dạng lốp- λ = 0,934 ⇒ r bx = 0,934.317,5 = 296,5[mm] ≈ 0,2965[m] Sau tính toán xong tính toán M ,Mϕ t max giá trị nhỏ chọn để TKMH kết cấu tính toán ôtô i i hi M t h1 Sv: Nguyễn Văn Phúc i = 3,49 = 2,04 h2 i h3 i = 1,33 h4 = 1,0 397,86 232,56 151,62 114 151 258,45 396,42 527,24 [N.m] Mϕ max [N.m] TS chọn 151 232,56 151,62 Chọn Memax=114 Nm để tính toán II.Xác định khoảng cách trục Vì hộp số có trục cố định nên khoảng cách sơ tính A = a.3 M e max M e max 114 [mm] :Mômen cực đại động [N.m] a:Hệ số kinh nghiệm - Với xe con: a=13 ⇒ A = (13 ÷ 16) 114 = 63,03 ÷ 77,5 [mm] Ta chọn: III.Chọn môđun bánh răng: m Chọn môđun theo công thức kinh nghiệm: mn = (0,032 ÷ 0,040)A; mn = (2,017 ÷ 2,52) ÷ 16 A so − bo = 63,03 [mm] ; chọn mn = 2,5  β = 30 Chọn góc nghiêng IV.Xác định số bánh Cặp bánh ăn khớp Số bánh chủ động : Chọn theo điều kiện không cắt chân Z a ≥ 13 Z a = 16 răng, nghĩa ; chọn Số bánh bị động: Z '= a A cos β m n Z a = 2.63,03.0,866 − 16 = 27,67 2,5 Làm tròn: Tỉ số truyền cặp bánh ăn khớp là: i a = Z Z a a ' = 28 = 1,75 16 Tỉ số truyền cặp bánh gài số: 9 Z a ' = 28 TKMH kết cấu tính toán ôtô Ta có: i hi Sv: Nguyễn Văn Phúc = i a i gi Với i g1 -Tay số 1: i g2 -Tay số 2: i g3 i gi = i h1 = i tỉ số truyền cặp bánh gài a = ih2 = i a = i h3 = i a 3,49 = 1,99 1,75 2,04 = 1,17 1,75 1,33 = 0,76 1,75 -Tay số 2: Số bánh dẫn động gài số trục trung gian: Z g1 = A cos β 2.63,03.0,866 = = 14,6 ( + ) , ( + , 99 ) mn i g1 Z g2 = A cos β 2.63,03.0,866 = = 15,76 mn (1 + i g 2) 2,5(1 + 1,77) Z g3 = A cos β 2.63,03.0,866 = = 24,8 mn (1 + i g 3) 2,5(1 + 0,76) -Số 1: -Số 2: -Số 3: Làm tròn: Z g1 = 15 Z g2 = 16 Z g3 = 25 4.Số bánh bị động trục thứ cấp: Z gi '= Z gi i gi -Số 1: -Số 2: Z g1 Z g2 Z g3 ' = Z g1 i g1 = 15.1,99 = 29,85 Làm tròn Zg1'=30 ' = Z g i g = 16.1,77 = 28,32 ' = Z g i g = 25.0,76 = 19 Làm tròn Zg2'=28 -Số 3: Làm tròn Zg3'=19 Xác định lại tỉ số truyền cặp bánh gài số: 10 10 TKMH kết cấu tính toán ôtô i gi = Z Z gi Sv: Nguyễn Văn Phúc ' gi i g1 = Z Z i Z Z -Số 1: = g2 -Số 2: ig3 = g1 Z Z ' = 30 =2 15 = 28 = 1,75 16 = 19 = 0,76 25 g1 ' g2 g2 g3 ' g3 -Số 3: Xác định lại tỉ số truyền hộp số: i hi = i a i gi -Số 1: -Số 2: i h1 = i a i g1 = 1,75.1,99 = 3,483 i h2 = i a i g = 1,75.1,77 = 3,098 i h3 = i a i g = 1,75.0,76 = 1,33 -Số 3: Tính xác khoảng cách trục: A A a = mn -Cặp ăn khớp: A= n m (Z n = + Z g1 ' ) g2 m (Z n g3 = + Z g2 ') cos β -Cặp gài số 2: g1 + Z g3') cos β 2,5(16 + 28) = 63,51 2.0,866 = cos β -Cặp gài số 1: A cos β m (Z A2 = (Z a + Z a ' ) 2,5(15 + 30) = 64,95 2.0,866 = = [mm] [mm] 2,5(16 + 28) = 63,51 2.0,866 [mm] 2,5(25 + 19) = 63.51 2.0,866 -Cặp gài số 3: [mm] Chọn Ac=Aa=A2=A3=63,51(mm) có sai lệch khoảng cách trục, ta chọn giải pháp dịch chỉnh góc bánh cặp bánh gài số V Tính toán dịch chỉnh góc bánh răng: Xác định hệ số dịch chuyển trục bánh gài số 1: 11 11 TKMH kết cấu tính toán ôtô λ = 01 A −A A c = Sv: Nguyễn Văn Phúc 63,51 − 64,95 = −0,0222 64,95 Tổng số dịch chỉnh tương đối ξ ξ góc α bánh gài số 1: = −0,02036 α = 16  ; Hệ số dịch chỉnh tổng cộng: ξt=0,5ξ0(Zg1+Zg1'), Thay số: ξt=-0,4581; ξ = ξ +ξ t ξ ξ :Hệ số dịch chỉnh phân cho bánh Zg1 : Hệ số dịch chỉnh phân cho bánh Zg2 Ta có: ξ1==0,1176; g ξ2=ξt-ξ1=-0,4581-0,1176=-0,5757; Kiểm tra ξ ξ : Z td = -Số tương đương : Z 1td = 15 0,866 = 23,1 Z ' = 1td Z cos β Ta có: 30 0,866 = 46,2  tg16 tgα = COS 30 01  = 0,497 - ms= mn/cosβ=2,5/cos300=2,887; - ts=π.ms=3,14.2,887=9,065; - ξ1s=ξ1.cosβ=0,1176.cos300=0,102; - ξ2s=ξ2.cosβ=-0,5757.cos300=-0,499; - ξts=ξ1s+ξ2s=0,102+(-0,499)=-0,397; Lập bảng thông số bánh răng: Bảng 1: Bánh trụ nghiêng ăn khớp không dịch chỉnh Tên gọi Tỷ số truyền Mô đun pháp tuyến Bước pháp tuyến Góc nghiêng 12 Ký Hiệu i mn tn β 12 Bánh nhỏ:Bánh lớn i=Za'/Za=28/16=1,75 mn=2,5 tn=π.mn=7,85 β=30 TKMH kết cấu tính toán ôtô Sv: Nguyễn Văn Phúc Mô đun mặt đầu Bước mặt đầu Đường kính vòng chia ms ts d Đường kính vòng đỉnh Dd Đường kính vòng đáy Dc Chiều cao Chiều rộng vành Chiều dài Khoảng cách trục Góc ăn khớp h B B1 A αn ms=mn/cosβ=2,89 ts=π.ms=9,08 da=ms.Za=46,24 da'=ms.Za'=80,92 Dda=da+2.mn=51,24 Dda'=da'+2.mn=85,92 Dca=da-2,5.mn=39,99 Dca'=da'-2,5.mn=74,67 h=2,25.mn=5,625 B=(7,0÷8,6).mn,chọn B=20 B1=B/cosβ=23,09 A=mn(Za+Za')/2.cosβ=63,51 αn=α0=200 Bảng 2:Bánh trụ nghiêng gài số Tên gọi Tỷ số truyền Mô đun pháp tuyến Bước pháp tuyến Góc nghiêng Mô đun mặt đầu Bước mặt đầu Đường kính vòng chia Ký Hiệu i mn tn β ms ts d Đường kính vòng đỉnh Dd Đường kính vòng đáy Dc Chiều cao Chiều rộng vành Chiều dài Khoảng cách trục Góc ăn khớp h B B1 A αn Bánh nhỏ:Bánh lớn i=Zg2'/Zg2=28/16=1,75 mn=2,5 tn=π.mn=7,85 β=30 ms=mn/cosβ=2,89 ts=π.ms=9,08 d2=ms.Zg2=46,24 d2'=ms.Zg2'=80,92 Dd2=d2+2.mn=51,24 Dd2'=d2'+2.mn=85,92 Dc2=d2-2,5.mn=39,99 Dc2'=d2'-2,5.mn=74,67 h=2,25.mn=5,625 B=(7,0÷8,6).mn,chọn B=20 B1=B/cosβ=23,09 A=mn(Zg2+Zg2')/2.cosβ=63,51 αn=α0=200 Bảng 3:Bánh trụ nghiêng gài số Tên gọi Tỷ số truyền Mô đun pháp tuyến Bước pháp tuyến Góc nghiêng 13 Ký Hiệu i mn tn β 13 Bánh nhỏ:Bánh lớn i=Zg3'/Zg3=25/19=1,32 mn=2,5 tn=π.mn=7,85 β=30 TKMH kết cấu tính toán ôtô Sv: Nguyễn Văn Phúc Mô đun mặt đầu Bước mặt đầu Đường kính vòng chia ms ts d Đường kính vòng đỉnh Dd Đường kính vòng đáy Dc Chiều cao Chiều rộng vành Chiều dài Khoảng cách trục Góc ăn khớp h B B1 A αn ms=mn/cosβ=2,89 ts=π.ms=9,08 d3=ms.Zg3=72,25 d3'=ms.Zg3'=54,91 Dd3=d3+2.mn=77,25 Dd3'=d3'+2.mn=59,91 Dc3=d3-2,5.mn=66 Dc3'=d3'-2,5.mn=48,66 h=2,25.mn=5,625 B=(7,0÷8,6).mn,chọn B=20 B1=B/cosβ=23,09 A=mn(Zg3+Zg3')/2.cosβ=63,51 αn=α0=200 Bảng 4:Bánh trụ nghiêng gài số dịch chỉnh chiều cao: Tên gọi Tỷ số truyền Mô đun Bước Góc profin Bước sở Khoảng cách trục ξt=0 Khoảng cách trục ξt≠0 Hệ số thay đổi khoảng cách trục Tổng hệ số dịch chỉnh tương đối Hệ số dịch chỉnh tổng cộng Hệ số chỉnh bánh nhỏ bánh lớn Độ dịch chỉnh ngược Đường kính vòng tròn chia Ký hiệu i ms ts α0 t0 A Ac λ0 ξ0 ξ0=-0,02036 ξts ξ1s ξ2s Δh0 d ξts==0,397 ξ1s=0,102 ξ2s=-0,499 Δh0=ξts.ms-(Ac-A)=2,59 d1=ms.Zg1=43,3 d2=ms.Zg1'=86,61 d01=d1.cosα0=40,69 d02=d2.cosα0=81,39 dk1=d1.(λ0+1)=42,34 dk2=d2.(λ0+1)=84,69 Dd1=d1+2.ms+2.ξ1s.ms-2.Δh0=44,48 Dd2=d2+2.ms+2.ξ2s.ms-2.Δh0=84,32 Dc1=d1-2,5.ms+2ξ1s.ms=36,67 Dc2=d2-2,5.ms+2ξ2s.ms=76,51 Đường kính vòng sở d0 Đường kính vòng khởi thủy dk Đường kính vòng đỉnh Dd Đường kính vòng đáy Dc 14 Bánh nhỏ:Bánh lớn ih=Zg1/Zg1'=0,5 ms=2,887 ts=9,065 α0=200 t0=ts.cosα0=8,52 A=0,5.m.(Zg1+Zg2)=56,25 Ac=A(λ0+1)=55 λ0=-0,0222 14 TKMH kết cấu tính toán ôtô Sv: Nguyễn Văn Phúc Chiều cao h Chiều cao đầu hd Chiều dày vòng chia S 15 h1=2,25.ms-Δh0=3,91 h2=2,25.ms-Δh0=3,91 hd1=0,5(Dd1-dk1)=1,07 hd2=0,5(Dd2-dk2)=0,185 S1=4,75 S2=4,17 15 TKMH kết cấu tính toán ôtô Sv: Nguyễn Văn Phúc CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN SỨC BỀN HỘP SỐ I Chế độ tải trọng để tính toán hộp số: Mômen truyền đến trục hộp số Bảng IV: Tên gọi Từ động truyền đến Công thức[kN.m] Giá trị Trục 0,114 Ms =Me sơ cấp Theo bám từ bánh xe truyền đến Công thức[kN.m] Giá trị 0,216 ϕ max Gϕ r bx s Trục trung gian Mϕ Trục thứ cấp -Số -Số -Số M = M e i a tg M i 0,1995 max = ii h1 tg max = ϕ G r ii M tc = M e ih1 tc - 0,398 - 0,233 - 0,152 s M ϕ max = ϕ G r i tc Trong đó: φ = M e i h = M e i h G : tỉ số truyền TLC – i0=4,22 max : hệ số bám lớn - φ φ max = 0,8 : trọng lượng bám ô tô - Gφ=13400N Lực tác dụng lên cặp bánh răng: P - Lực vòng : = 2M Z m t R s = P.tgα cos β - Lực hướng kính : - Lực chiều trục : Q = P.tgβ 16 16 ϕ max - i bx 0,378 g1 - M ϕ max = M e i hi tc M Mϕ bx 0,753 TKMH kết cấu tính toán ôtô Sv: Nguyễn Văn Phúc Bảng V: Tên gọi Lực vòng P[N] Cặp ăn khớp 493 Cặp gài số 1838 Cặp gài số 1008 Cặp gài số 421 Lực hướng kính R Lực chiều trục Q 207 285 772 1061 423 582 177 243 II Tính sức bền bánh răng: Tính sức bền uốn: σ u k d k ms = P.K K K K K b.π m y K β ms d c gc ntb : Hệ số tải trọng động bên - k d : Hệ số tính đến ma sát + Đối với bánh chủ động : + Đối với bánh bị động : k ÷ =1,5 c k k ms ms =1,1 =0,9 : Hệ số tính đến độ cứng trục phương pháp lắp bánh trục + Đối với bánh côngxon trục sơ cấp : + Đối với bánh di trượt trục thứ cấp : k k c c =1,2 =1,1 : Hệ số tính đến tải trọng động phụ sai số buớc gia công gây nên - k k k ÷ =1,1 1,3 gc : Hệ số tính đến ứng suất tập trung góc lượn gia công gây nên - k gc =1,0 kβ : Hệ số tính đến độ trùng khớp chiều trục với sức bền [ tra theo đồ thị] 17 17 TKMH kết cấu tính toán ôtô σ σ σ σ Sv: Nguyễn Văn Phúc ua = 346[ KG / cm ] u1 = 1369[ KG / cm ] u2 = 850[ KG / cm ] u3 = 304[ KG / cm ] Từ ta tính : Ứng suất uốn cho phép bánh hộp số máy kéo: [σu]=2500 KG/cm2 =>thỏa mãn Tính sức bền tiếp xúc : Đối với cặp bánh chế tạo vật liệu, tính toán ứng suất tiếp xúc (tương ứng với chế độ tải trọng : Đối với ô tô lấy thức : σ tx PE 1 ( + ) b'.sin α cos α r r ' = 0,418cos β β P E b' : Góc nghiêng : Lực vòng [MN] : Môđun đàn hồi - Đối với thép : E = 0,2MN : Chiều dài tiếp xúc [m] α : Góc ăn khớp Ta có : + b' = b 0,02 = = 0,043 cos β 0,889 [m]  + Sin20 = 0,34  + Cos20 = 0,93 r = + r' = + r + r' + 18 = d = 43,3 = 21,65[mm] = 0,022[ m] d ' = 86 ,61 = 43,305[mm] = 0,043[m] d 2 = 46,24 = 23,12[mm] = 0,023[m] = d '2 = 80 ,92 = 41,46[mm] = 0,041[m] 18 At ) theo công TKMH kết cấu tính toán ôtô r + = d3 = 72,25 = 36,125[mm] = 0,036[m] d' 105 = 27,455[mm] = 0,027[m] r' = + r a + r' Sv: Nguyễn Văn Phúc a = = da = 46,24 = 21,12[mm] = 0,021[m] = d 'a = 80 ,92 = 40,46[mm] = 0,04[m] + Ta tính ứng suất tiếp : σ a = 191[ MN / m ] σ = 358[ MN / m ] σ = 212[ MN / m ] σ = 166[ MN / m ] σ [σ ] tx tx ÷ Như giá trị nhỏ thua =1000 2500[MN/m ] II Tính toán trục hộp số Nhận xét:Lực tác dụng lên cặp bánh số lớn so với cặp bánh khác nên ta tính bền cho cặp bánh số 1 Chọn sơ kích thước trục a: Đối với trục sơ cấp: d = 10,6 M e max = 10,6.3 114 = 51,39[mm] b: Đối với trục trung gian : d = 0,45 A = 0,45.63,03 = 28,36[mm] d l 2 = 0,16 ⇒ l2 =177,27[mm] c: Đối với trục thứ cấp : d 19 =0,45A=0,45.63,03 = 28,36[mm] 19 TKMH kết cấu tính toán ôtô d l Sv: Nguyễn Văn Phúc 3 =0,18 ⇒ l3 =157,57[mm] A : Khoảng trục l ,d 2 l ,d : Đường kính chiều dài trục trung gian : Đường kính chiều dài trục thứ cấp Tính trục sức bền : a: Trục sơ cấp: chọn sơ a1=40mm; b1=50mm -Tính phản lực gối : + Gối D: Dn=-617,6N; Cn=-1388N chiều Dn,Cn ngược với chiều giả định; Cr=4135N, Dr=2297,5N - Nhận xét: Lực tác dụng C lớn nên mặt cắt C mặt cắt nguy hiểm Tại C : Mn= 24,7Nm Mr=92Nm; Mx=38,6Nm 20 20 TKMH kết cấu tính toán ôtô Sv: Nguyễn Văn Phúc - Tính bền theo độ bền uốn: M u = M n2 + M r2 = 95,26 Nm = 95260 Nmm Wu=0,1d13=13572 mm3 σ u = M W u = u M 0,1d u = 7,02 < [σ ] = 60[ N / mm ] u - Tính bền theo độ bền xoắn: τ x = Mx Mx = = 1,42 < [τ x ] = 20 ÷ 35[ N / mm2 ] Wx 0,2.d - Tính trục theo xoắn uốn tổng hợp : σ σ + M = 7,02 ⇒ σ < [σ ] = 80[ N / mm ] th = x u + 1,422 = 7,16 th th b: Trục trung gian: Chọn sơ bộ: a2=b3=30mm,c=90mm - Tính phản lực gối + Thay số ta được: En=320N;Fn=659N + Thay số ta được: Er=27N; Fr=1372N - Nhận xét: Trên trục có hai mặt cắt nguy hiểm mặt cắt điểm lắp bánh - Mô men mặt cắt lắp bánh số 2: Mn=22,6Nm; Mr=53Nm; - Mô men mặt cắt lắp bánh số 3: Mn=30,122Nm; Mr=40,35Nm - Tính trục theo độ bền uốn mặt cắt lắp bánh số 2: M σ u u = = M M W u u n = + M r = 58 Nm M 0,1d u = 25 < [σ ] = 60[ N / mm ] u - Tính trục theo xoắn : Mx=P1.r1-Pa.ra'=20,7Nm τ - x = Mx Mx = = 4,5 < [τ x ] = 20 ÷ 35[ N / mm ] Wx 0,2.d Tính trục theo xoắn uốn tổng hợp : σ 21 th = σ u +τ x = 25,4 ⇒ σ th < [σ th] = 80[ N / mm ] 21 TKMH kết cấu tính toán ôtô Sv: Nguyễn Văn Phúc c: Trục thứ cấp : chọn sơ a4=100mm, b4=50mm - Tính phản lực gối : Ta có: vs Thay số với lực tác dụng lên bánh số hình vẽ lực tác dụng lên bánh bị động gài số (P1',Q1',R1') ta được: Bn= 257N, An=515N; Br=613N Ar=1225N - Nhận xét mặt cắt điểm lắp bánh số mặt cắt nguy hiểm với: Mu=Bn.a4+Q4.r1'=71,3Nm Mr=Br.a4=61,3Nm Mx=P4.r1'=79Nm - Tính trục theo độ bền uốn : Tại tiết diện nguy hiểm xác định theo công thức : M σ u u = = M M W u u u = + M r = 94 Nm M 0,1d u = 41 < [σ ] = 60[ N / mm ] u - Tính trục theo xoắn : τ x = Mx Mx = = 17,3 < [τ x] = 20 ÷ 35[ N / mm ] Wx 0,2.d -Tính trục theo xoắn uốn tổng hợp : σ = th 22 σ u + τ x = 44,5 ⇒ σ th < [σ th] = 80[ N / mm2 ] 22 TKMH kết cấu tính toán ôtô Sv: Nguyễn Văn Phúc CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN Ổ LĂN VÀ CHỌN Ổ LĂN Chế độ tải trọng tính toán ổ lăn : M α với tb = α M e max : Hệ số sử dụng mômen xoắn α = 0,96 − 0,136.10 −2.N r + 0,41.10 6.N r2 N 75.0,763 N r = e max = = 42,7[ kW / T ] m 1,34 ⇒ α = 0,95 Từ ta có : M tb = 0,95.11,4 = 10,83[kG.m] Tính toán khả làm việc ổ : Ta có : Kd Kt K1 C = Rtd K K d K t ( nt ht ) 0,3 : Hệ số tính đến vòng ổ bi quay : Hệ số tính đến tải trọng động nt = : Số vòng quay tính toán Lấy v h t tb : Thời gian làm việc ổ lăn : S = t tb 160000 = 3200[h] 50 = 0,1 / 0,01;α = / 1,4;α = / 5,9;α = 75 / 83,7 n = 16018[v / p], n n = 24270[v / p]; Vtb ih i0 0,377.rbx = 50[km / h] ⇒ nt = 1888 [v / p ] h =V = 36890[v / p ]; n3 = 70382[v / p ] β =n n i i -Hệ số vòng quay : 23 t 23 =1,35 =1,5 : Hệ số tính đến ảnh hưởng chế độ nhiệt nt α Kd K1 Kt =1 TKMH kết cấu tính toán ôtô β β Sv: Nguyễn Văn Phúc = 0,65; β = 1,51; β = 2,89 = β = 5,26 -Lực tác dụng tương đương : Trục sơ cấp : R Trục thứ cấp : td R = 17,7[ N ] td = 16,95[ N ] R td = 8,65[ N ] Trục trung gian : -Ta có hệ số làm việc C Trục sơ cấp: C = 3655 Trục thứ cấp : C = 3502 Trục trung gian : C = 1786 Chọn ổ lăn : Đối với ổ bi cầu ổ lăn ,ta vào hệ số C xác định tra theo sổ tay chọn ổ bi tương ứng Vật liệu chế tạo chi tiết hộp số 1: Vật liệu chế tạo bánh răng: -Thép 35XMA với bánh chịu tải trọng nhỏ, độ cứng đạt 55 HRC -Thép 18XTT với bánh chịu tải trọng lớn ; độ cứng đạt 64 HRC 2: Vật liệu chế tạo trục : Thép 40X cao tần với độ sâu 1,5 – [mm] 3: Vật liệu chế tạo vỏ hộp số : γ - Gang C γ 21-40 C ÷ 24-44 - Đạt độ cứng 190 240 HB 24 24 [...]... S1=4,75 S2=4,17 15 TKMH kết cấu tính toán tô Sv: Nguyễn Văn Phúc CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN SỨC BỀN HỘP SỐ I Chế độ tải trọng để tính toán hộp số: 1 Mômen truyền đến các trục hộp số Bảng IV: Tên gọi Từ động cơ truyền đến Công thức[kN.m] Giá trị Trục 0,114 Ms =Me sơ cấp Theo bám từ bánh xe truyền đến Công thức[kN.m] Giá trị 0,216 ϕ max Gϕ r bx s Trục trung gian Mϕ Trục thứ cấp -Số 1 -Số 2 -Số 3 M = M e i a tg...TKMH kết cấu tính toán tô i gi = Z Z gi Sv: Nguyễn Văn Phúc ' gi i g1 = Z Z i Z Z -Số 1: = g2 -Số 2: ig3 = g1 Z Z ' = 30 =2 15 = 28 = 1,75 16 = 19 = 0,76 25 g1 ' g2 g2 g3 ' g3 -Số 3: 6 Xác định lại tỉ số truyền của hộp số: i hi = i a i gi -Số 1: -Số 2: i h1 = i a i g1 = 1,75.1,99 = 3,483 i h2 = i a i g 2 = 1,75.1,77 = 3,098 i h3 = i a i g 3 = 1,75.0,76 = 1,33 -Số 3: 7 Tính chính xác khoảng cách trục:... -Hệ số vòng quay : 23 t 23 =1,35 =1,5 : Hệ số tính đến ảnh hưởng của chế độ nhiệt nt α Kd K1 Kt =1 TKMH kết cấu tính toán tô β β 1 4 Sv: Nguyễn Văn Phúc = 0,65; β = 1,51; β = 2,89 2 3 = 1 β = 5,26 5 -Lực tác dụng tương đương : Trục sơ cấp : R Trục thứ cấp : td R = 17,7[ N ] td = 16,95[ N ] R td = 8,65[ N ] Trục trung gian : -Ta có hệ số làm việc C Trục sơ cấp: C = 3655 Trục thứ cấp : C = 3502 Trục... của trục và phương pháp lắp bánh răng trên trục + Đối với bánh răng côngxon ở trục sơ cấp : + Đối với bánh răng di trượt ở trục thứ cấp : k k c c =1,2 =1,1 tp : Hệ số tính đến tải trọng động phụ do sai số các buớc răng khi gia công gây nên - k k k tp ÷ =1,1 1,3 gc : Hệ số tính đến ứng suất tập trung ở các góc lượn của răng do gia công gây nên - k gc =1,0 kβ : Hệ số tính đến độ trùng khớp chiều trục... gài số 1 V Tính toán dịch chỉnh góc bánh răng: 1 Xác định hệ số dịch chuyển trục bánh răng gài số 1: 11 11 TKMH kết cấu tính toán tô λ = 01 A −A A c 1 = 1 Sv: Nguyễn Văn Phúc 63,51 − 64,95 = −0,0222 64,95 2 Tổng số dịch chỉnh tương đối ξ ξ 0 và góc α của bánh răng gài số 1: = −0,02036 α = 16  0 ; 3 Hệ số dịch chỉnh tổng cộng: ξt=0,5ξ0(Zg1+Zg1'), Thay số: ξt=-0,4581; ξ = ξ +ξ t 1 2 ξ ξ 1 :Hệ số dịch... B=20 B1=B/cosβ=23,09 A=mn(Zg3+Zg3')/2.cosβ=63,51 αn=α0=200 Bảng 4:Bánh răng trụ răng nghiêng gài số 1 dịch chỉnh chiều cao: Tên gọi Tỷ số truyền Mô đun Bước răng Góc profin Bước cơ sở Khoảng cách trục khi ξt=0 Khoảng cách trục khi ξt≠0 Hệ số thay đổi khoảng cách trục Tổng hệ số dịch chỉnh tương đối Hệ số dịch chỉnh tổng cộng Hệ số chỉnh của bánh răng nhỏ và bánh răng lớn Độ dịch chỉnh ngược Đường kính... ξts=ξ1s+ξ2s=0,102+(-0,499)=-0,397; 5 Lập bảng các thông số của bánh răng: Bảng 1: Bánh răng trụ răng nghiêng luôn ăn khớp không dịch chỉnh Tên gọi Tỷ số truyền Mô đun pháp tuyến Bước pháp tuyến Góc nghiêng của răng 12 Ký Hiệu i mn tn β 12 Bánh răng nhỏ:Bánh răng lớn i=Za'/Za=28/16=1,75 mn=2,5 tn=π.mn=7,85 β=30 TKMH kết cấu tính toán tô Sv: Nguyễn Văn Phúc Mô đun mặt đầu Bước mặt đầu Đường kính vòng chia... 3 G : tỉ số truyền TLC – i0=4,22 max : hệ số bám lớn nhất - φ φ max = 0,8 : trọng lượng bám ô tô - Gφ=13400N 2 Lực tác dụng lên các cặp bánh răng: P - Lực vòng : = 2M Z m t R s = P.tgα cos β - Lực hướng kính : - Lực chiều trục : Q = P.tgβ 16 16 ϕ max - i bx 0,378 0 g1 - M ϕ max = M e i hi tc M Mϕ 0 bx 0,753 TKMH kết cấu tính toán tô Sv: Nguyễn Văn Phúc Bảng V: Tên gọi Lực vòng P[N] Cặp luôn ăn khớp... 1,422 = 7,16 2 th th b: Trục trung gian: Chọn sơ bộ: a2=b3=30mm,c=90mm - Tính phản lực tại các gối + Thay số ta được: En=320N;Fn=659N + Thay số ta được: Er=27N; Fr=1372N - Nhận xét: Trên trục có hai mặt cắt nguy hiểm đó là mặt cắt tại điểm lắp bánh răng - Mô men tại mặt cắt lắp bánh răng số 2: Mn=22,6Nm; Mr=53Nm; - Mô men tại mặt cắt lắp bánh răng số 3: Mn=30,122Nm; Mr=40,35Nm - Tính trục theo độ bền uốn... 493 Cặp gài số 1 1838 Cặp gài số 2 1008 Cặp gài số 3 421 Lực hướng kính R Lực chiều trục Q 207 285 772 1061 423 582 177 243 II Tính sức bền bánh răng: 1 Tính sức bền uốn: σ u k d k ms = P.K K K K K b.π m y K β ms d c tp gc ntb : Hệ số tải trọng động bên ngoài - k d : Hệ số tính đến ma sát + Đối với bánh răng chủ động : + Đối với bánh răng bị động : k ÷ =1,5 2 c k k ms ms =1,1 =0,9 : Hệ số tính đến