TÍNH TOÁN THIẾT kế hộp số , TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI, KHOA CƠ KHÍ, BỘ MÔN CƠ KHÍ Ô TÔ

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN CƠ KHÍ Ơ TƠ THIẾT KẾ MƠN HỌC THIẾT KẾ Ơ TƠ ĐỀ BÀI: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỘP SỐ Sinh viên thực hiện: La Văn Cương Lớp chun nghành: Cơ khí tơ B – K52 Giảng viên hướng dẫn: Ths Nguyễn Hồng Quân Hà Nội 12/2014 LỜI NÓI ĐẦU Xu hướng việt nam số lượng ôtô - máy kéo ngày sử dụng nhiều.Ơtơ - máy kéo đóng vai trò quan trọng nghiệp CNH HĐH nước ta.Để hoà nhập với xu hướng phát triển chung đất nước giới ngành ơtơ nói riêng phải khơng ngừng tăng số lượng xe mà phải trọng cải tiến nâng cao mẫu mã chất lượng để tăng hiệu sử dụng tính an tồn cho xe.Trên sở em giao đề tài Tính tốn thiết kế hộp số trục xe ơtơ Với kiến thức có hạn q trình làm TKMH khơng tránh khỏi sai xót Em mong sự bảo tận tình thầy Bộ mơn Cơ khí ơtơ trường ĐH Giao Thơng Vận Tải Em xin chân thành cảm ơn giảng viên Thầy giáo, PGS.TS: Nguyễn Văn Bang Th.S: Nguyễn Hồng Quân tận tình hướng dẫn em hồn thành đồ án môn học này! Hà Nội, Ngày 20/11/2014 SVTH: La Văn Cương CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1.Giới thiệu chung ô tô du lịch Việt Nam tổng thành thiết kế 1.1.1 Giới thiệu chung ô tô du lịch Việt Nam Tại Việt Nam có nhiều loại ôtô du lịch nhiều hãng nhiều nước sản xuất, tính đại, kết cấu, tính tiện nghi loại khác Song nhìn chung cấu tạo chung xe du lịch cấu thành từ phần : Động cơ, hệ thống gầm thân xe - Động cơ: Là nguồn lượng khí tạo cơng đẩy xe di chuyển Ngày nay, động lắp ôtô thường dùng loại động kiểu piston với nguồn nhiên liệu sử dụng xăng hay diesel Ơtơ du lịch cỡ nhỏ sử dụng nhiên liệu xăng phổ biến nhất, số trang bị thêm động điện tuỳ theo tải trọng loại xe mà người ta sử dụng động hai kỳ động kỳ, hay nhiều piston, thơng dụng động kỳ với hay piston - Gầm bệ: Là tổng hợp cấu dùng để truyền mômen xoắn từ động đến bánh xe chủ động Gầm bệ gồm nhóm cấu, hệ thống truyền lực, phận vận hành, hệ thống điều khiển phương hướng chuyển động- điều khiển dừng khẩn cấp làm chậm dần tốc độ - Hệ thống truyền lực: Dùng để truyền mômen xoắn từ động đến bánh xe chủ động, đồng thời cho phép thay đổi độ lớn chiều hướng mômen xoắn, hệ thống gồm phận sau: Ly hợp, hộp số, truyền động đăng, truyền lực chính, vi sai bán trục .Bộ phận vận hành: Là nơi lắp đặt tất tổng thành ôtô, đưa xe chuyển động đường gồm: Khung xe, dầm cầu, hệ thống đàn hồi, bánh xe - Hệ thống điều khiển phương hướng chuyển động- điều khiển dừng khẩn cấp làm chậm dần tốc độ: Gồm cấu lái cấu phanh 1.1.2 Giới thiệu chung tổng thành thiết kế a.Vị trí hộp số Hộp số phận bố trí sau ly hợp trước truyền động đăng hệ thống truyền lực b.Công dụng hộp số - Truyền công suất từ động đến bánh xe chủ động - Thay đổi momen tỉ số truyền - Cho phép ô tô chuyển động lùi, dừng chỗ mà không cần cắt ly hợp - Trích cơng suất cho phận cơng tác khác: xe có tời kéo, xe có thùng tự đổ… c.Yêu cầu hộp số - Có tỉ số truyền phù hợp để nâng cao tính động lực học tính kinh tế ô tô - Hiệu số truyền lực cao, làm việc không gây tiếng ồn, sang số nhẹ nhàng không sinh lực va đạp bánh - Kết cấu gọn gàng chắn, dễ điều khiển, dễ kiểm tra bảo dưỡng d.Phân loại hộp số - Theo phương pháp thay đổi tỉ số truyền hộp số chia làm: Hộp số có cấp hộp số vơ cấp Hộp số có cấp lại chia thành loại sau: - Theo sơ đồ động học bao gồm loại trục cố định ( hai trục, ba trục… ) loại - hành tinh ( hành, hai hàng… ) Theo dãy tỉ số truyền bao gồm loại có dãy tỉ số truyền ( ba số, bốn số, năm - số ) loại hai dãy tỉ số truyền Theo phương pháp điều khiển sang số bao gồm loại điều khiển tay điều khiển tự động Hộp số vô cấp lại chia thành loại sau: hộp số thủy lực, hộp số điện, hộp số ma sát 1.2.Trình tự thiết kế - Các thông số phương án cho trước - Sơ đồ nguyên lý hộp số trục - Phân tích kết cấu hộp số trục -Tính tốn thơng số hộp số - Kiểm tra khả làm việc hộp số chi tiết cần tính tốn thiết kế CHƯƠNG II: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 2.1 Các thơng số phương án cho trước Thiết kế hộp số ô tô: xe Với thông số: Loại hộp số: trục Bánh xe:6,15-13 : 7,8 (KG.m); =465 (KG);= 615 (KG); : 43 (ML) Số tay số: Tỉ số truyền hộp số - TLC: +Số 1:3,8 +Số 2: 2,12 +Số 3:1,409 +Số 4: 0.964 +L : (1,2 – 1,3)= 4,56 – 4.94 ta chọn =4.6 +TLC:4,125 2.2 Lựa chọn sơ đồ động cho hộp số thiết kế Chọn loại hộp số trục, có trục sơ cấp thứ cấp đồng tâm , cấp ( số tiến số lùi ) có số số truyền thẳng Khi gài số tiến sử dụng đồng tốc tránh va đập bánh Trục sơ cấp nhận moomen xoắn từ động thông qua cặp bánh ăn khớp trục tỉ số truyền cặp bánh ăn khớp truyền momen xoắn đến bánh xe chủ động.Có đồng tốc để gài số 1-2 số 3-4 Sơ đồ động hộp số trình bày hình vẽ 2.3.Phân tích kết cấu hộp số trục ô tô Hình 2.22: Kết cấu hộp số hai trục đặt ngang 1- Trục thứ cấp 2- Các bánh cấp số 3- Trục sơ cấp 4- Các bánh cấp số 5-Các bánh cấp số 6- Bánh 7,7- Các bánh số lùi 8- Các bánh cấp số 9- Bán trục bên phải trái 10- Phớt chặn dầu vi sai 11Vành vi sai 12- Bộ đồng tốc cấp số một- hai 13- Bộ đồng tốc cấp số babốn 15- Bánh chủ động trục thứ cấp Ngày nay, hộp số hai trục dùng phổ biến ơtơ du lịch( xe có tải trọng phân bố lên hai cầu tương đương nhau) Do đảm bảo tính gọn nhẹ hệ thống truyền lực, khơng sử dụng đăng điều kiện không gian gầm xe chặt hẹp Kiểu hộp số gồm hai cụm phận lắp đặt chung vỏ hộp: Cụm hộp số sang số tay vi sai Công suất động truyền đến trục sơ cấp đến trục thứ cấp hộp số Bánh chủ động trục thứ cấp truyền Hộp số hai trục lắp với truyền lực vi sai thành cụm, vỏ hộp số bao kín truyền lực vi sai, vỏ hộp lắp với vỏ cầu trước nhờ bulông.mômen cho vi sai làm quay bán trục Hộp số hai trục trục trung gian, trục sơ cấp nối thẳng bánh đà để truyền công suất Cơ cấu điều khiển hộp số hai trục thường dùng loại điều khiển gián tiếp thông qua cấu dẫn động tay địn Hình vẽ sau mơ tả cấu dẫn động này: Hình 2.23: Cách bố trí hệ thống dẫn động tay địn điều khiển q trình sang số 2.4.Tính Tốn thông số hộp số 2.4.1 Xác định khoảng cách trục Vì hộp số có trục cố định nên khoảng cách sơ tính A= a a:Hệ số kinh nghiệm - Với xe con: a=15 A= 15,5 =66,3[mm] Ta chọn =67[mm] 10 +Tay số 1: RyA RyB R1 A P1 RxA 274 B Q1 36 RxB 48420 Mx 119190 My 54677 Mz Xác định phản lực gối: = 310 - - 274 =   = = 1345(N) = - = 1450 – 1345 = 105(N) = 310 - 285 = = = 3310(N) = - = 3745 – 3310 = 435(N) Xác định momen tiết diện nguy hiểm: = 25 = 1345.36 = 48420(N.mm) = 285 = 435.274 =119190(N.mm) = = 3745.14,6 =54677(N.mm) 22 = = 139786(N.mm)  Xác định đường kính trục: ≤ d với = 70(N/ Tính bền theo độ bền uốn: = = 139786(N.mm) - Wu=0,1d13= 2700 mm3 σ - = M W u = u M 0,1 d u = 51,77 < [σ ] = 60[ N / mm ] u Tính bền theo độ bền xoắn: - τ u x = Mx Mx = = 8,96 < [τ x ] = 20 ÷ 35[ N / mm ] W x 0,2.d Tính trục theo xoắn uốn tổng hợp : σ σ + M = 51,77 ⇒ σ < [σ ] = 80[ N / mm ] th = 2 x u + 8,96 = 52,5 th th -Trục thứ cấp: + Tay số 1: Xác định phản lực gối: 23 Q11 RyA R11 RyB P11 RV RxB RxA QV 360 PV 55 274 Mx 236736 My 455936 = - 360 - + 274 - =      = = 505 (N) = - - = 1091 – 505,5 – 1450 = 864 (N) = 360 - + 274 = = = 5033 (N) = + - = 3745 +2952 -5033 = 1664 (N) Xác định momen tiết diện nguy hiểm: = 274 = 864.274 = 236736(N.mm) = 274 = 1664.274 =455936(N.mm) = = 3745.55,48 =207773(N.mm)  = = 554158(N.mm) 24 Xác định đường kính trục: ≤ d với = 70(N/ Tính bền theo độ bền uốn: = = 501046(N.mm) - Wu=0,1d13= 9112,5 mm3 σ u - M W u u = M 0,1 d u = 55 < [σ ] = 60[ N / mm ] u Tính bền theo độ bền xoắn: - τ = x = Mx Mx = = 13 < [τ x ] = 20 ÷ 35[ N / mm ] W x 0,2.d Tính trục theo xoắn uốn tổng hợp : σ σ + M = 55 + 13 ⇒ σ < [σ ] = 80[ N / mm ] th = 2 x u = 56,5 th th Kết luận: Trục sơ cấp trục thứ cấp đảm bảo bn 2.5.4.Tớnh toỏn v chn ln 2.5.4.1.ổ lăn trục sơ cấp Chọn loại ổ lăn Vì ổ đỡ phần cuối trục chịu tải trọng lớn, lực hớng tâm chịu lực dọc trục, nên ta dùng ổ bi đỡ chặn dẫy Chọn kích thớc ổ Căn vào đờng kính ngõng trục d = 30 (mm), nên ta chọn ổ bi đỡ - chỈn 25 d·y cì nhĐ hĐp, cã kÝ hiƯu ổ 46210 (Tra bảng P2.12, phụ lục) Thông số æ nh sau: - §êng kÝnh d = 35 (mm) - Đờng kính D = 90 (mm) - Chiều rộng B = 20 (mm) - Khả tải động C = 31,8 (kN) - Khả tải tĩnh C0 = 25,4 (kN) Kiểm nghiệm khả tải ổ - Tải trọng động quy ớc: Q = (XVFr +YFa)kđkt Trong đó: + Fr, Fa: Lực hớng tâm lực dọc trục + V: Hệ số kể đến vòng quay, vòng quay V = + kt: Hệ số kể đến ảnh hởng nhiệt độ, víi t0 ≤ 1050C ta cã kt = + kđ: Hệ số kể đến đặc tính tải trọng, tra bảng 11.3 ta đợc kđ = + X: Hệ số tải trọng hớng tâm, X=1 + Y: Hệ số tải trọng dọc trục, Y=0 (Vì Fa/V.Fr = 0,307 e (e = 1,5.tgα = 0,546) tra b¶ng 11.4 ta chọn hệ số X, Y có giá trị trên) Thay số ta đợc: Q = 13,5 kN - Khả tải động ổ đợc tính công thức sau: C = Q.m L d Trong đó: + L ti thä cđa ỉ bi tÝnh theo sè triƯu vßng, L biết đợc từ tuổi thọ ổ tính theo Lh + m bậc đờng cong mỏi thử ổ lăn, m = Thay số ta cã: Cd = 30 (kN) < [C] = 31,8 (kN) - Kiểm nghiệm khả tải tĩnh : C0 = X0.Fr + Y0.Fa < [C0] Víi ỉ bi ®ì – chỈn ta cã: X0 = 0,5, Y0 = 0,4 Thay số vào công thức ta 26 có: C0 = 8,5 (kN) < [C0] = 25,4 (kN) 2.5.4.2.ổ lăn trục thứ cấp Đầu trục lắp ổ bi kim Ta chọn thông số ổ bi kim nh sau - §êng kÝnh trơc d = 40(mm) - ChiỊu dµi lµm viƯc cđa bi kim l = 40 (mm) - §êng kÝmh cđa bi kim dK = (mm) Vậy hệ số khả tải động là: C = 250.400,7.40 =132264(N) = 132,264 (kN) Ci trơc l¾p ổ bi đỡ lòng cầu dÃy Với ổ bi lòng cầu dÃy chịu lực hớng tâm chủ yếu chịu lực dọc trục nhỏ Tuy nhiên có u điểm cho phép trục nghiêng dới 20 so với vòng ổ, nên thích hợp để đỡ trục dài lỗ lắp ổ khó đảm bảo đồng tâm Do trục thứ cấp có đầu trục lắp lồng trục thứ cấp sai số độ đồng tâm tránh khỏi trình chế tạo ta chọn ổ lắp ổ bi đỡ lòng cầu dÃy Các thông số ổ bi đỡ lòng cầu d·y cì trung réng cã ký hiƯu 1608 (B¶ng P2.9, phần phụ lục): + Đờng kính d = 40(mm) + Đờng kính D = 90 (mm) + Chiều rộng B = 33 (mm) + Khả tải động C = 34,9 (kN) + Khả tải tĩnh C0 = 16 (kN) + Góc tạo tâm hai bi tâm ngõng trục = 16,100 27 CHNG III : THIẾT LẬP BẢN VẼ KẾT CẤU 3.1 CƠ SỞ THIẾT LẬP BẢN VẼ 3.1.1 Tỉ lệ vẽ Tỉ lệ tỉ số kích thước dài phần tử thuộc phần tử thuộc vật thể biểu diễn vẽ gốc kích thước thực vẽ Các tỉ lệ ưu tiên sử dụng vẽ kĩ thuật: - Tỉ lệ nguyên hình: 1:1 - Tỉ lệ thu nhỏ: 1:2; 1:5; 1:10; 1:20; 1:50; 1:100; 1:200; 1:500; 1:1000; 1:2000; 1:5000; 1:10000 -Tỉ lệ phóng to: 2:1; 5:1; 10:1; 20:1; 50:1 3.1.2 Đường nét 3.1.2.1 Chiều rộng nét vẽ Tùy thuộc vào loại kích thước vẽ, chiều rộng d tất nét vẽ phải chọn theo dãy số sau: 0,13; 0,18; 0,25; 0,35; 0,5; 0,7; 1; 1,4; (mm) Chiều rộng nét đậm, đậm mảnh tuân theo tỉ lệ 4:2:1 Chiều rộng nét đường phải suốt chiều dài đường 3.1.2.2 Cách vẽ Đường nét phải thơng vẽ Khoảng cách tối thiểu đường song song 0,7 (mm) Các nét vẽ cắt nhau, tốt cắt nét gạch Thứ tự ưu tiên đường nét: 28 - Đường bao hay cạnh thấy - Cạnh khuất - Nét cắt - Đường trục, đường tâm - Đường dóng 3.1.2.3 Các loại đường nét thường gặp 3.1.3 Kiểu chữ Phông chữ: Time New Roman Loại nét trơn, viết thẳng đứng nghiêng 75o so với phương ngang Chiều rộng d nét chữ 29 3.2 THIẾT LẬP BẢN VẼ KẾT CẤU TỔNG THỂ THEO SỐ LIỆU TÍNH TỐN 3.2.1 Tỉ lệ vẽ Sau tính tốn số liệu cụ thể, ta biết kích thước cần thiết Qua tiến hành thiết lập vẽ tổng thành Tổng thành trình bày trên: - Khổ giấy A0 - Tỉ lệ thu nhỏ 1:1 3.2.2 Đường nét Đường nét đậm: 0,35 (mm) Đường nét mảnh: 0,13 (mm) Đường nét chấm gạch mảnh: 0,13 (mm) Đường nét mặt cắt: 0,13 (mm) Đường nét đứt: 0,13 (mm) 3.2.3 Kiểu chữ 30 Phông chữ: Time New Roman Loại nét trơn, viết thẳng đứng nghiêng 75o so với phương ngang Treen cở sở ta thiết lập vẽ tổng thành vẽ chi tiết cụ thể sau: 520 tr?c gài s? lùi BB 14 B A Ø35H7/h6 35ØH7/h6 70,24 Ø40H7/h6 Ø40H7/h6 125 28 R62 15 14 6` 5` 4` AA 10 R65 2` 11 TL2:1 13 12 Ø20 15 14 13 12 11 10 6` 5` 4` TT B? truy?n l?c B? vi sai Bán tr?c Bán tr? Vành g?t Thép 40CR Thép 40CR Thép 20X Thép 20X 1 1 1 1 1 Vành rang c?a b? gài d?ng t?c Ð?ng t?c 3,4 Tr?c th? c?p Trúc so c?p C?p bánh rang s? C?p bánh rang s? C?p bánh rang s?2 Bánh rang s? lùi 2,2` c?p bánh rang s?1 V? h?p s? Tên g?i Thép C45 Thép CT3 Thép CT3 Thép C45 Thép 20X Thép 35XMA Thép 35 XMA Thép 18XTT 1 1 S.Lg K.lg Thép 18XTT Thép 18XTT Gang C9 V?t Li?u Ghi M? T C? T H? P S? TR? C Trách nhi?m H? tên Hu?ng d?n ThS.Ng H?ng Quân Duy?t ThS.Ng H?ng Quân Thi?t k? La Van Cuong Ký tên Ngày thép 40CR S? lu?ng Kh?i lu?ng t? l? 1:1 T? S? t? L?p : Co khí ô tô B - K52 31 3.3 THIẾT LẬP BẢN VẼ CHI TIẾT BÁNH RĂNG SỐ TRÊN TRỤC THỨ CẤP THEO SỐ LIỆU TÍNH TỐN 3.2.1 Tỉ lệ vẽ Sau tính tốn số liệu cụ thể, ta biết kích thước cần thiết Qua tiến hành thiết lập vẽ chi tiết bánh số trục thứ cấp.Bản vẽ bánh số trục thứ cấp trình bày trên: - Khổ giấy A3 - Tỉ lệ thu nhỏ 1:1 3.2.2 Đường nét Đường nét đậm: 0,35 (mm) Đường nét mảnh: 0,13 (mm) Đường nét chấm gạch mảnh: 0,13 (mm) Đường nét mặt cắt: 0,13 (mm) Đường nét đứt: 0,13 (mm) 3.2.3 Kiểu chữ Phông chữ: Time New Roman Loại nét trơn, viết thẳng đứng nghiêng 75o so với phương ngang Trên cở sở ta thiết lập vẽ chi tiết cụ thể sau: 32 R52 R44 R43 Ghi yêu c?u k? thu?t: Co s? ch? t?o ch?n s? li?u ki?m tra theo tiêu chu?n v? d? xác TCVN 1067 - 84 Nhi?t luy?n: c?i thi?n, HB 190 220 25 Tru?ng : ÐH GTVT Khoa : Co khí L?p : Co khí tơ B-K52 H? : Chính quy Ch?c nang TKMH K? T C? U TÍNH TỐN Ơ TƠ B? N V? CHI TI? T BÁNH RANG S? TR? C TH? C? P H? tên Hu?ng d?n Th.s Nguy?n H?ng Quân Ký duy?t Th.s Nguy?n H?ng Quân Thi?t k? La Van Cuong Ch? ký Ngày T? l? S? t? 33 KẾT LUẬN: Đồ án môn học hồn thành nhiệm vụ tính tốn v thi ết k ế đề dựa thơng số kích thước t ải tr ọng c xe động c x ăng s dụng hộp số khí trục Giải mục đích Đồ án thiết kế hộp số sở tính tốn tối ưu động lực học xe, nhằm đưa hộp s ố có k ết c ấu v tính cơng nghệ phù hợp Nghĩa vừa đảm bảo yêu cầu cần thiết hộp số, phù hợp với điều kiện vận hành vừa đảm bảo tính tối ưu k ết c ấu nh ằm gi ảm khối lượng công việc gia công chế tạo Các trục cặp bánh hộp s ố tính ch ọn v ki ểm tra b ền thoả mãn điều kiện làm việc.Do đề tài yêu cầu kiểm nghiệm bánh trục nên chưa kiểm nghiệm chi tiết khác : đồng tốc, ổ lăn… Bên cạnh q trình tính tốn Đồ án đưa vẽ nhằm minh họa cách sinh động cho trình thiết kế tính tốn h ộp s ố, m ột b ản v ẽ Ao v ề kết cấu vẽ chi tiết A4 phục vụ cho trình sản xuất chế tạo Tuy nhiên với khả cịn hạn chế th ời gian khơng cho phép, Đồ án môn học tránh khỏi hạn chế thi ếu sót V ậy m ột l ần n ữa em kính mong đóng góp thầy cô bạn bè, nhằm giúp cho Đồ án hoàn thiện TÀI LIỆU THAM KHẢO: 1-Thiết kế tính tốn ơtơ -máy kéo(tập 1) Nguyễn Hữu Cẩn-Phan Đình Kiên 2-Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí(tập1-2) PGS.TS.Trịnh Chất-TS.Lê Văn Uyển 3-Chi tiết máy(tập 1-2) 34 Nguyễn Trọng Hiệp 4-Lý thuyết ôtô- máy kéo 35