tính toán và kiểm nghiệm ly hợp trục các đăng và hộp số

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ™&™ Khoa: Động lực Mơn: TÍNH TỐN KẾT CẤU ƠTƠ Tiểu luận: TÍNH TỐN VÀ KIỂM NGHIỆM LY HỢP-TRỤC CÁC ĐĂNG VÀ HỘP SỐ GVHD:Trần Anh Sơn LỚp ; 1 I - CÁC THÔNG SÔ XE SUZUKI PRO 750KG Xe FR hộp số dọc cầu sau chủ động Loại động G16A (phun xăng điện tử) Công suất cực đại động ứng với số vòng quay : N emax = 68 (hp)/5750(v/p)=50,7(KW/5750(v/p)) Momen xoắn cực đại động ứng với số vòng quay : M emax = 127 (N.m)/4500(v/p Vận tốc lớn (km/h): Vmax = 120 (km/h) = 33,33 (m/s) Cỡ lốp: 185/70R14 Trọng lượng toàn bộ(toàn tải) : 1950 (kG) = 19500 (N) ⇒ G = m.g = : 1950.10 = 19500 (N) Kích thước (D × R × C) : 4155 × 1680 × 1895 (mm) Kiểu li hợp : ma sát khô , đĩa đơn Chiều dài sở : 2625 (mm) Hiệu suất : 0,89 Hệ số cản lăn: f = 0,2 Hệ số bám: φ = 0,8 Khả leo dốc xe 55% Góc lệch giữ trục các đăng α = 200 Chiều dài trục các đăng: lcđ = 1,5 (m) 2 TÍNH TỐN HỘP SỐ 1.1 Chọn tỷ số truyền hộp số - Từ kí hiệu lốp : 185/70 R14 Ta xác định bán kính lăn bánh xe Ta có: H 70 = 70% ⇒ H = B = 0, 7.205 = 143, B 100 (mm) d Mà rbx = H + 25.4 ⇒ rbx=0.7.185+14/2.25.4=307,3(mm)=307.10-3(m) - Số vòng quay nemax nemax = λ.nN Do động phun xăng khơng có chế hòa khí λ = 1,1 ÷ 1,3 ta chọn λ = 1,1 => nemax = 1,1.5750 = 6325 (vòng/phút) - Tỷ số truyền truyền lực chính i0 = π rbx ne max 30.ihn Vmax Do xe có hộp số dọc có số OD nên ihn =0,75 ÷ 0,85 chọn ihn = 0,8 ⇒ io= Tỷ số truyền tay số ih1 ≥ G.Ψ max rbx M e max i0 η Trong đó: G – Trọng lượng tồn xe Ψmax – Hệ số cản chuyển động lớn Rbx – Bán kính bán kính lăn bánh xe Memax – Moomen cực đại động i0 – Tỷ số truyền chính Vmax – Tốc độ lớn nhât xe 4 η – Hiệu suất hệ thống truyền lực Đối với xe tải ta chọn η = 0,89 Hệ số cản chuyển động lớn Ψmax - Ψmax = 0,2.cosα + sinα Từ khả leo dốc xe 55% ta có : i = 55% ⇒ α = arctan 0,55 = 2808′ ⇒ Ψmax = 0,2.cos2808′ + sin2808′ = 0,64 ⇒ ih1(1) Và ih1 ≤ G.ϕ rbx M e max i0 η Hệ số bám φ = 0.7 ÷ 0,8 chọn φ = 0,8 ⇒ ih1 (2) Từ (1) (2) : Chọn ih1 = 4,5 Công bội : q=1,54 ⇒ ih2=ih1/q=4,5/1,54=2,92 Ih3=4,5/(1,54)2=1,89 Do xe hộp số dọc ,có số OD ⇒ ih4 = Ih5=4,5/(1,54)4=0,80 1.2 Tính toán các chi tiết hộp số 1.2.1 Bánh hộp số Sơ đồ hộp số cấp có số OD 1.2.1.1 Tính toán thiết kế tổng thê a Chọn khoảng cách giữa các trục A= C M e max C : Hệ số kinh nghiệm C = 17 ÷ 19 xe tải → chọn C = 17 →A = 85,5 (mm) b Môđuyn pháp tuyến bánh m = (0,032 ÷ 0,04)A → Chọn m = 0,036.A = 0,036.85,5 = 3,078 c Xác định số các bánh - Mơ đun góc nghiêng số bánh hộp số Mô đun : Xe tải m = 3,5 ÷ Chọn : m = 3,5 (mm) cho các số truyền cao m = 4,5 (mm) cho số truyền thấp (số số lùi) 6 Góc nghiêng : Xe tải β = 18 ÷ 26 Chọn : β = 260 cho các số truyền cao β = 180 cho số truyền thấp (số số lùi)  Đối với hộp số trục - Theo kinh nghiệm số chủ động cặp bánh gài số ở số truyền thấp ô tô du lịch Z1 =12 ÷ 13 (với ih1 = 4,5) Xe có ih1 = 4,5 → Chọn Z1 =13 ⇒ ig1= =1,92 Suy tỷ số truyền cặp bánh truyền động chung (luôn ăn khớp) ih1 = ia.ig1 Trong : ia – Tỷ số truyền cặp bánh luôn ăn khớp ih1 – Tỷ số truyến số hộp số ig1 – Tỷ số truyền cặp bánh gài số ⇒ ia= = =2,34 Tỷ số truyền các cặp bánh gài số cho các số truyền khác: ik = ihk ;k = ÷ n ia Trong : ia – Tỷ số truyền cặp bánh luôn ăn khớp ihk – Tỷ số truyền thứ k hộp số (trừ số truyền thẳng) igk – Tỷ số truyền cặp bánh gài số thứ k (trừ số truyền thẳng) - Tỷ số truyền cặp bánh gài số thứ Ig2 == =1,25 7 - Tỷ số truyền cặp bánh gài số thứ Ig3= = =0,8 - Tỷ số truyền cặp bánh gài số thứ (ih4 = 1, trực tiếp) - Tỷ số truyền cặp bánh gài số thứ Ig5= ==0,34 - Số bị cặp bánh gài số ở số truyền thấp Z′1 = Z1.ig1 = 13.1,92 = 24,96 ≈ 25(răng) - Số bánh chủ động Za Za= =(răng) - Số Z′a bánh bị động ở cặp bánh ăn khớp Z′a = Za.ia = 11.2,34=26(răng) - Số bánh chủ động Z2 Z2= =(răng) - Số bánh Z′2 Z′2 = Z2.ig2 = 17.2,34 = 40(răng) - Số bánh chủ động Z3 Z3= = =21 (răng ) - Số bánh Z′3 Z′3 = Z3.ig3 = 21.0,8 = 17(răng) -số bánh chủ động Z4 trực tiếp - Số bánh chủ động Z5 Z5===36 (răng) - Số bánh Z′5 8 Z′5 = Z5.ig5 = 36.0,34 = 12(răng) 1.2.2 Trục hộp số a) Chọn sơ kích thước trục - Đối với trục sơ cấp D1=5,3.=59,73(mm) - Đối với trục trung gian - Đối với xe tải ta chọn A=18,7.=94 (mm) d2 ≈ 0,45.A = 0,45.94 = 42,3 (mm) d2 d2 Mà : l2 = 0,16 ÷ 0,18 → Chọn l2 = 0,18 Chiều dài trục trung gian L2=(mm) - Đối với trục thứ cấp d3 ≈ 0,45.A = 0,45.94 = 42,3 (mm) d3 d3 Mà : l3 = 0,18 ÷ 0,21 → Chọn l3 = 0,19 Chiều dài trục thứ cấp L3= = =223 (mm) Khi khởi hành xe chỗ cơng trượt lớn )vì lúc ω a = nên hiệu số ωe - ωa lớn Động cao tốc, công trượt lớn Trong tính toán có thể lấy tốc độ góc động ω e tốc độ góc ứng với momen cực đại (ωe = ωM) tính toán kiểm tra công trượt riêng ứng với chế độ khởi hành xe chỗ (ωa = ) TÍNH TỐN LY HỢP 1:trục khửu 2:đĩa ép 3:vỏ li hợp 4:bạc đạn chà 9 5:trục sơ cấp hộp số 6:càng mở 7:lò xo đĩa 8:đĩa ma sát 9:bánh đà 2.1 Xác định các thông số bản ly hợp a) Xác định bán kính vòng ngồi đĩa ma sát - Việc xác định bán kính phải dựa theo điều kiện sau: + Đảm bảo cho ly hợp truyền hết mô men động + Đảm bảo tuổi thọ cần thiết + Phải lắp ghép với vành bánh đà - Để đảm bảo ly hợp trùn hết mơ men động ly hợp phải sinh ma sát luôn lớn hoặc mô men quay cực đại động suốt quá trình sử dụng.Để đảm bảo điều kiện này,mô men ma sát M ms ly hợp xác định theo công thức: Ml = β.Memax (N.m) β– Hệ số dự trữ ly hợp Với xe du lịch β = 1,6 ÷ 2,25 chọn β = 1,6 - Mô men ma sát sinh ly hợp có thể xác định theo cơng thức: Mms= μ.P.Rtb.p (N.m) Trong đó: μ– Hệ số ma sát p – Số lượng đôi bề mặt ma sát có đĩa ma sát nên p = P – Lực ép cần thiết lên các đĩa ma sát(N) Rtb – Bán kính ma sát trung bình (m) - Áp suất bề mặt xác định theo công thức: q= P P = ≤ [ q] S π R − R 21 ( ) (N/m2) Trong đó: P : Áp suất bề măt ma sát (kN/m2) [ q] Áp suất cho phép bề măt ma sát (kN/m2) S : Diện tích bề mặt ma sát (m2) Đối với bề mặt ma sát thép với phêrađơ μ = 0,25 ÷ 0,35 chọn μ = 0,3 [ q ] = 100 ÷ 150( KN / m ) - Mômen ma sát ly hợp Ml = 1,6.127 = 203,2(N.m) - Đường kính đĩa ma sát : 10 10 Kích thước vành đĩa ma sát M e max C D2 = 2.R2 = 3,16 ⇒ C : Hệ số kinh nghiệm Đối với xe tải C = 3,6 D2 = 3,16 =18,8 (cm) Bán kính vòng ngồi đĩa ma sát : R2 =D2/2 =18,8/2=9,4 (cm) =0,094(m) b) Xác định bán kính vòng đĩa ma sát -Bán kính vòng đĩa ma sát xác định theo cơng thức: R1 = (0,53 ÷ 0,75)R2 Chọn R1 = 0,6 R2 = 0,6.0,094 = 0,0564 (m) c) Bán kính trung bình đĩa ma sát Rtb =0,077 (m) d) Lực ép cần thiết lên các đĩa đê truyền mômen P= ==4398 (N) e) Chiều rộng đĩa ma sát Chiều rộng đĩa ma sát tính theo công thức : b = R2 – R1 = 0,094-0,0564 = 0,0376(m) f) Diện tích bề mặt đĩa ma sát S Diện tích bề mặt đĩa ma sát tính theo công thức : S =-) =0,018 (m2 ) g) Áp suất bề mặt đĩa ma sát q= = =116968(N/m2)=116,968 (KN/m2) q ≤ [q] = 100 ÷ 250 (thoả điều kiện) 11 11 2.2 Công trượt riêng ly hợp ts li hợp trước tăng tốc tốc độ ổn định SƠ ĐỒ TÍNH TỐN CƠNG TRƯỢT LI HỢP Do có hai quá trình đóng ly hợp khác : Đóng ly hợp nhanh đóng ly hợp từ tư ̀,bởi sẽ có hai phương pháp khác để xác định công trượt, ta tính theo phương pháp hai quá trình đóng ly hợp từ từ a) Mô men quán tính qui dẫn Ja (kg.m2)  G + Gm  r 2bx Ja =  a δ t ÷ g   ( ih i p i0 ) Trong : Ga – Trọng lượng tồn tơ , G = 19500 (N) Gm – Trọng lượng tồn rơ móc , Gm = (N) g – Gia tốc trọng trường , g = 10 (m/s2) rbx – Bán kính làm việc bánh xe chủ động , rbx = 307,3.10-3 (m) ih – Tỷ số truyền hộp số Tính công trượt cho số ih = 4,5 ip – Tỷ số trùn số phụ Khơng có hộp số phụ ip = i0 – Tỷ số truyền truyền lực chính , i0 = 7,6 δt – Hệ số tính đến các khối lượng chuyển động quay hệ thống truyền lực, tính toán δt = 1,05 ÷ 1,06 , chọn δt = 1,05 Ja=(5,642 (Kg.m2) b) Mô men cản chuyên động qui dẫn Ma (N.m) Ma = [(Ga+Gm).Ψ + Pω rbx ] it ηt Trong : Ψ – Hệ số cản tổng cộng đường , Ψ = 0,02 12 12 Pω – Lực cản không khí Khi khởi hành xe Pω = it – Tỷ số truyền chung hệ thống truyền lực (it = ih1.ip.i0) ηt – Hiệu suất thuận hệ thống truyền lực Xe tải ηt = 0,89 ⇒ Ma=(19500.0,02) =3,9 (N.m) - Thời gian t1 t2 tính Ma k t1 = K : Hệ số tỉ lệ , đặc trưng cho nhịp độ tăng mơ men đĩa ly hợp đóng ly hợp k = 150 ÷ 750 (Nm/s) với xe du lịch Chọn k = 500 (Nm/s) ⇒ t1 = (s) Và t2 = A k 2.J a ( ωm − ωa ) mà : A = m – Tốc độ góc động đóng ly hợp ⇒ =nm =4500 =471,2(rad/s) a – Tốc độ góc trục ly hợp Tính toán cho lúc khởi hành xe a = ⇒ A = 58,5 ⇒ ⇒ t2 = =2,6(s) t0 =t1+t2=2,6+7,8 =2,6 (s) - Cơng trượt tồn L ly hợp t  L = L1 + L = M a ( ωm − ωa )  + t2 ÷+ J a ( ωm − ωa ) 2  L=3,9.(471,2-0).( 5,642.(471,2)2 =62953 (J) c) Công trượt riêng ly hợp L ≤ [ L0 ] S p L0 = [L0] : Công trượt riêng cho phép Xe tải [L0] = 15.104 ÷ 25.104 (J/) ⇒ Lo= = = 83.103 Như so với giá trị cho phép về cơng trượt riêng củ xe tải ly hợp thiết kế đạt yêu cầu về tuổi thọ cho ly hợp d) Tính toán nhiệt độ ly hợp Nhiệt độ tăng lên chi tiết tiếp xúc trực tiếp với ma sát thời gian ly hợp bi trượt θ L T= c.m + 273 Trong T – Nhiệt độ tăng lên chi tiết (0K) θ – Hệ số xác định phần công trượt dùng để nung nóng chi tiết cần tính, θ tính sau: θ= 13 2n – Đối với đĩa ép (n – số lượng đĩa bị động) 13 θ = n – Đối với đĩa chủ động trung gian L – Cơng trượt sinh tồn đóng ly hợp (J) c – Nhiệt dung riêng các chi tiết bị nung nóng, thép gang c ≈ 500J/kg.độ m – Khối lượng chi tiết bị nung nóng (kg) Mỗi lần khởi hành ôtô chỗ điều kiện sử dụng ở đường phố T khơng vượt qua 100K Ta có: θ= 1 2n = với n = đĩa bị động Δ T ≤ 100 θ L ⇔ 100 ≥ c.m ⇒ m≥ ⇒ T=0,5 T ≤ [T ] Với [ ] Vậy nhiệt độ tăng lên chi tiết tiếp xúc trực tiếp với ma sát thời gian ly hợp bi trượt an toàn T ≤ 283 TÍNH TỐN CÁC ĐĂNG 3.1 Kiêm tra số vòng quay nguy hiêm (nt) 14 14 Ta có số vòng quay cực đại nmax trục các đăng ứng với tốc độ lớn xe: nmax = ne max ihn i p (vòng/phút) Ở : nemax – số vòng quay cực đại động cơ(v/p) ihn – số truyền cao hộp số chính(≤1) ip – Tỉ số truyền cao hộp số phụ Mà nemax = λ.nN Động phun xăng diện tử khơng có chế hòa khí nên có λ = 1,1 ÷ 1,3 ta chọn λ = 1,1 ⇒ nemax = 1,1.5750 = 6325 (vòng/phút) ⇒ nmax= (vòng/phút) Số vòng quay nguy hiểm nt trục nt = (1,2 ÷ 2) / nmax (vòng phút) Ta chọn nt = 1,2 nmax = 1,2.7906 = 9487 (vòng phút) Trục các đăng đặt tự các điểm tựa trục rỗng nên: t n = 12.104 D2 + d l2 = = Mà d = D – 2.δ Với δ bề dày trục rỗng δ = 1,85 ÷ 2,5 (mm) ta chọn δ = ⇒ d = D − (mm) = D – 0,004 (m) D2 +(D-0,04)2 15 15 Vậy đường kính trục các đăng D = 12 (cm) 3.2 Tính toán kiêm tra trục các đăng Hình truyền động các đăng từ trục sang trục với góc α > - Mômen xoắn cực đại trục tính theo công thức: M 2max = M e max ih1.i p1 M1 = cosα cosα Trong đó: Memax – Mơmen xoắn động cực đại ih1 – Tỷ số truyền ở tay số ip1 – Tỷ số truyền hộp số phụ, ip1 = -Loại truyền mo6men xoắn từ hộp số đén các cầu chủ động có góc α từ 15 đến 20 α – Góc lệch giữ trục, chọn α = 200 (N.m) 16 16 - Ứng suất xoắn cực đại trục các đăng M 2max WX τ= π D δ WX = = 1,57.D δ Mà Trong đó: D – Đường kính trục các đăng δ – B ề dày trục rỗng δ = 1,85 ÷ 2,5 (mm) ta chọn δ = Wx= (m) Vậy ứng suất xoắn cực đại trục các đăng (MN/m2) Nhận xét: ta thấy các đăng làm việc đảm bảo an toàn τ ≤ [τ ] với [ τ ] = 100 ÷ 300 (MN/m2) nên trục - Giá trị góc xoắn θ trục các đăng θ= 180 M e max ih1.i p1.l π G.J X cosα Trong đó: Memax – Mơmen xoắn động cực đại ih1 – Tỷ số truyền ở tay số ip1 – Tỷ số truyền hộp số phụ, ip1 = α – Góc lệch giữ trục, α = 200 l – Chiều dài trục các đăng, l = 1,5 (m) Jx – Mômen quán tính tiết diện xoắn G – Mô đuyn đán hồi xoắn G = 80 GN/m2 = 80.105 kG/cm2 = 8.109 N/m2 Mômen quán tính tiết diện xoắn: Jx = (m4) 17 17 Vậy giá trị góc xoắn θ trục các đăng là: (độ) Nhận xét: ta thấy việc đảm bảo an toàn 18 θ ≤ [θ ] với [ θ ] = 30 ÷ 90 nên trục các đăng làm 18 ... (ωa = ) TÍNH TỐN LY HỢP 1 :trục khửu 2:đĩa ép 3:vỏ li hợp 4:bạc đạn chà 9 5 :trục sơ cấp hộp số 6:càng mở 7:lò xo đĩa 8:đĩa ma sát 9:bánh đà 2.1 Xác định các thông số bản ly hợp a) Xác... 11 2.2 Cơng trượt riêng ly hợp ts li hợp trước tăng tốc tốc độ ổn định SƠ ĐỒ TÍNH TỐN CƠNG TRƯỢT LI HỢP Do có hai quá trình đóng ly hợp khác : Đóng ly hợp nhanh đóng ly hợp từ tư ̀,bởi sẽ có... 18 ÷ 26 Chọn : β = 260 cho các số truyền cao β = 180 cho số truyền thấp (số số lùi)  Đối với hộp số trục - Theo kinh nghiệm số chủ động cặp bánh gài số ở số trùn thấp tơ du lịch Z1 =12