thiết kế hộp số cơ khí cho xe buýt 55 chỗ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHÙNG ANH TUẤN MỤC LỤC CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ VÀ CÁC THƠNG SỐ BAN ĐẦU .5 1.1 Cơng dụng,phân loại,u cầu : 1.1.1 Công dụng: 1.1.2 Phân loại : 1.1.3 Yêu cầu 1.2 Kết cấu hộp số 1.3 Nguyên lí làm việc hộp số 1.4 Thông số kỹ thuật xe thiết kế 2.1 Cơ sở lí luận xác định cấp số Z qui luật phân chia tỉ số truyền hộp số 10 2.1.1 Đặt vấn đề 10 2.1.2 Cơ sở xác định số cấp số tối ưu xe 10 2.1.2.1 Đặc tính kéo xe 10 2.1.2.2 Đặc tính động .11 2.1.2.3 Xác định cấp số tối ưu .12 2.1.3 Qui luật phân chia tỉ số truyền 13 2.2 Xây dựng đường đặc tính ngồi động 15 2.3 Tính tỉ số truyền hệ thống truyền lực chọn sơ cấp số 18 2.3.1 Xác định tỉ số truyền hệ thống truyền lực 18 2.3.2 Chọn sơ số cấp tính tỉ số truyền trung gian hộp số 18 2.3.2.1 Chọn sơ số cấp số Z hộp số 18 2.3.2.2 Xác định tỉ số truyền tay số với số cấp khác 20 2.3.2.3 Xác định vận tốc ô tô tương ứng với số truyền 22 2.4 Xây dựng đồ thị tiêu động lưc học ô tô 23 2.4.1 Xác định tiêu công suất 23 2.4.1.1 Phương trình cân cơng suất .23 2.4.1.2 Đồ thị cân cơng suất : ( Hình 2.7) .23 2.4.2 Xác định tiêu lực kéo 24 2.4.2.1 Phương trình cân lực kéo 24 2.4.2.2 Đồ thị cân lực kéo : (Hình 2.8) 24 2.4.3 Xác định tiêu nhân tố động lực học D 25 2.4.3.1 Phương trình nhân tố động lực học D 25 2.4.3.2 Đồ thị nhân tố động lực học ô tơ chở tải định mức : (Hình 2.9) 25 2.5 Nhận xét đồ thị tiêu động lực học chọn số cấp số hộp số .29 2.6 Chọn sơ đồ động .31 2.6.1 Phương án 31 2.6.2 Chọn phương án 31 2.6.2.1 Phương án (Hình a,b,c,d,e,f,i) 31 2.6.2.2 Phương án (Hình g) 32 2.6.2.3 Phương án (Hình h) .32 2.7 Phương án lựa chọn phương án dẫn động hộp số .32 2.8 Kết cấu nguyên lí làm việc dẫn động hộp số 33 2.8.1 Kết cấu dẫn động hộp số 33 2.8.2 Nguyên lí làm việc dẫn động hộp số 33 CHƯƠNG III : TÍNH TỐN VÀ KIỂM TRA BỀN HỘP SỐ .35 3.1 Tính tốn sơ hộp số 35 3.1.1 Xác định tỉ số truyền tay số .35 SVTH: NGUYỄN VĂN HỢP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHÙNG ANH TUẤN 3.1.2 Tính tốn kích thước hộp số 35 3.1.2.1 Tính sơ khoảng cách trục : A 35 3.1.2.2 Chọn mô đun bánh răng: m 35 3.1.2.3 Xác định số bánh 36 3.1.2.4 Tính xác khoảng cách trục A .38 3.1.2.5 Xác định thơng số hình học bánh 39 3.2 Kiểm tra độ bền hộp số 40 3.2.1 Chế độ tải trọng để tính bền hộp số 40 3.2.1.1 Mô men truyền đến trục hộp số 40 3.2.1.2 Lực tác dụng lên cặp bánh 42 3.2.2 Kiểm tra bền hộp số .44 3.2.2.1 Tính bền bánh 44 3.2.2.2 Tính tốn trục hộp số 46 3.2.2.3 Chọn ổ lăn 50 3.2.2.4 Đồng tốc kiểm tra đồng tốc 51 KẾT LUẬN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 SVTH: NGUYỄN VĂN HỢP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHÙNG ANH TUẤN LỜI NĨI ĐẦU Chiếc tô chạy nước xuất cách lâu Từ đến khơng ngừng cải tiến hoàn thiện Trong ngành sản xuất chế tạo tơ giới, xe chiếm tỉ lệ lớn Nó chủ yếu phục vụ việc lại người, mặt kinh tế số nước phát triển xe khơng phải phương tiện hữu ích thơng dụng Bên cạnh đó, xe Bus tính động khơng cao, giải vấn đề lại số lượng dân cư lớn Với mức thu nhập khơng cao xe Bus phương tiện lại thuận tiện Đặc biệt với Việt Nam, kinh tế thị trường, với bùng nổ dân số giai đoạn qua, dẫn đến mật độ dân số thành phố lớn, hệ thống giao thông dày đặc, chất lượng không cao, hệ thống cao tốc xa lộ ít, việc hình thành tuyến xe Bus nội thành giải pháp tốt cho việc giảm bớt tai nạn ách tắc giao thơng, ngồi giảm bớt ô nhiễm môi trường khối lượng lớn xe gắn máy thải Chính điều đó, việc khơng ngừng cải tiến sản xuất xe Bus xe du lịch (45 chỗ trở lên) vấn đề nhà sản xuất ô tô giới quan tâm Việt Nam, với ngành công nghiệp ô tô giai đoạn chuyển trỗi dậy, bên cạnh việc liên doanh sản xuất lắp ráp loại xe tải, xe con, doanh nghiệp Việt Nam xem trọng vấn đề sản xuất, lắp ráp cải tiến xe Bus Trước có nhà máy tơ Hồ Bình, nhà máy ơtơ Hà Nội, nhà máy ơtơ Nghệ An cải tiến xe IFA-W50 sang xe khách, nước ta có số Cơng ty sản xuất lắp ráp xe Bus miền Bắc có Công ty ô tô 15 Công ty ô tô 3-2, miền Nam có Cơng ty ơtơ Trường Hải,cơng ty ơtơ Sài Gòn có xe Bus mang thương hiệu Việt Nam Với đồ án tốt nghiệp có đề tài: “Thiết kế hộp số khí cho xe ôtô Bus 55 chỗ ” dịp để em kiểm nghiệm lại kiến thức học ứng dụng vào việc thiết kế mơ hình xe thực tế nâng cao hiểu biết chun mơn Từ vững tin q trình vận dụng vào cơng việc sau Để hoàn thành Đồ án nỗ lực thân không kể đến bảo tận tình thầy Phùng Anh Tuấn , thầy giáo Bộ môn khí tơ trường đại học Cơng Nghệ Giao Thơng Vận Tải SVTH: NGUYỄN VĂN HỢP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHÙNG ANH TUẤN Tuy nhiên thời gian kinh nghiệm thiết kế hạn chế, nên Đồ án tốt nghiệp tránh khỏi thiếu sót hạn chế Vì em mong đóng góp ý kiến thầy bạn để Đồ án tốt nghiệp hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên SVTH: NGUYỄN VĂN HỢP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHÙNG ANH TUẤN CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ VÀ CÁC THƠNG SỐ BAN ĐẦU 1.1 Cơng dụng,phân loại,yêu cầu : 1.1.1 Công dụng: Ta biết ơtơ điều kiện để xác định tỉ số truyền nhỏ hệ thống truyền lực ôtô phải đạt vận tốc cao (v max) công suất đạt giá trị lớn (Nemax) Muốn ơtơ phải chuyển động đường tốt (hệ số cản y nhỏ nhất, đường phẳng, mặt đường phủ cứng, …), ôtô chuyển động điều kiện lí tưởng Khi gặp đường xấu, hệ số cản y tăng đòi hỏi lực kéo phải tăng, động đốt dùng tơ có hệ số thích ứng thấp: -Đối với động xăng = 1,1 ÷ 1,2 -Đối với động điêzen = 1,05 ÷ 1,15 Do đó, mômen quay động ô tô đáp ứng yêu cầu mômen cần thiết để thắng sức cản chuyển động Muốn giải vấn đề tơ cần phải đặt hộp số Nhờ có hộp số ta tăng lực kéo cần thiết để thắng sức cản chuyển động tăng lên ôtô đảm bảo cho ô tô chuyển động với tốc độ thấp,những tốc độ thấp tự động khơng thể đảm bảo động đốt có số vòng quay tối thiểu tương đối cao Hộp số tạo cho tơ chạy lùi đảm bảo cắt lâu dài động khỏi hệ thống truyền lực cần thiết để động quay không 1.1.2 Phân loại : Hiện hộp số chia làm loại hộp số khí hộp số tự động : -Hộp số khí phân loại theo cách sau : +Theo số lượng cấp số tiến : *Hộp số cấp *Hộp số cấp *Hộp số cấp +Theo đường trục chia loại hộp số có cấp với đường trục cố định (hộp số bình thường) hộp số có cấp với đường trục chuyển động (hộp số loại hành tinh) +Theo số lượng trục : *Hộp số trục *Hộp số trục -Hộp số tự động : khí,điện,thuỷ cơ,đai SVTH: NGUYỄN VĂN HỢP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHÙNG ANH TUẤN 1.1.3 Yêu cầu Hộp số ôtô phải đảm bảo yêu cầu sau : -Có tỷ số truyền dảm bảo tính chất động lực kéo tính kinh tế nhiên liệu làm việc -Không sinh lực va đập lên hệ thống truyền lực -Có vị trí trung gian để cắt động khỏi hệ thống truyền lực lâu dài -Đơn giản kết cấu điều khiển dễ dàng -Làm việc không ồn -Hiệu suất cao -Có khả chế tạo Việt Nam SVTH: NGUYỄN VĂN HỢP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHÙNG ANH TUẤN 1.2 Kết cấu hộp số Hình 1.1 Kết cấu hộp số thiết kế Trục sơ cấp 11 Trục vít đồng hồ đo tốc độ Nắp đỡ ổ bi trục sơ cấp 12 Ống gài số & lùi Bánh CĐ ăn khớp 13 Trục sơ cấp Bánh BĐ gài số 14 Bộ đồng tốc gài số & Bánh BĐ gài số 15 Nút tháo dầu Bánh BĐ gài số 16 Bánh CĐ gài số Bánh BĐ gài số 17 Bánh BĐ ăn khớp Bánh gài số lùi 18 Bộ đồng tốc gài số & Bánh vít đồng hồ đo tốc độ 19 Bánh đảo chiều số lùi 10 Trục thứ cấp 20 Trục số lùi SVTH: NGUYỄN VĂN HỢP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHÙNG ANH TUẤN Hộp số trục, có trục sơ cấp thứ cấp đồng tâm, số truyền cuối số truyền thẳng, có cặp bánh số ln ln ăn khớp với Hộp số có ba đồng tốc để gài số số lùi,số số 3, số số Các bánh trục trung gian lắp chặt quay Việc gài số lùi cách di trượt đồng tốc gài số & lùi phía sau 1.3 Ngun lí làm việc hộp số Hình 1.2 Ngun lí làm việc hộp số Mơmen xoắn từ động qua li hợp dẫn động đến trục chủ động hộp số.Khi trục chủ động quay kéo theo trục trung gian quay chúng có cặp bánh ln ăn khớp,truc trung gian quay làm bánh tay số có đồng tốc quay.Việc sang số tiến hành sau : - Số : Đẩy tay số,càng cua gạt đồng tốc gài số di trượt phía trước ăn khớp với bánh số trục thứ cấp - Số : Đẩy tay số, cua gạt đồng tốc số phía sau, đồng tốc ăn khớp với vành bánh số 2(trên trục thứ cấp) cố định bánh số trục - Số : Đẩy tay số, cua gạt đồng tốc số phía trước, đồng tốc ăn khớp với vành bánh số (trên trục thứ cấp) cố định bánh số trục - Số : Đẩy tay số, cua gạt đồng tốc số di chuyển phía sau, đồng tốc ăn khớp với vành bánh số (trên trục thứ cấp) cố định bánh số trục - Số : Đẩy tay số, cua gạt đồng tốc số phía trước, SVTH: NGUYỄN VĂN HỢP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHÙNG ANH TUẤN đồng tốc ăn khớp với bánh số nằm trục sơ cấp, lúc trục sơ cấp trục thứ cấp nối tiếp với (số truyền thẳng) - Số lùi : Đẩy tay số,càng cua gạt đồng tốc gài số di trượt phía sau ăn khớp với bánh số lùi trục thứ cấp 1.4 Thông số kỹ thuật xe thiết kế Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật xe thiết kế Loại ô tô: Nhãn hiệu: Công thức bánh xe: Kích thước bao (mm): Chiều dài sở (mm): Tự trọng (kG): - Phân bố lên cầu trước: - Phân bố lên cầu sau: Trọng lượng toàn (kG): - Phân bố lên cầu trước: - Phân bố lên cầu sau: Vận tốc lớn ô tô (km/h): Độ vượt dốc lớn (%): Động cơ: Xăng, khơng hạn chế số vòng quay Cơng suất cực đại (kW): Số vòng quay, ứng với cơng suất cực đại (v/p): Mơ men cực đại (Nm): Số vòng quay ứng với Memax (v/p): Kiểu lốp: SVTH: NGUYỄN VĂN HỢP Ơ tơ Bus (55 chỗ) TRANSINCO AT B55A 4x2R 9210 x 2300 x 3015 4390 6834 2032 4802 10134 3297 6837 80 31 100 3600 300 1500 ÷ 2000 7,5 – 18 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHÙNG ANH TUẤN CHƯƠNG II : LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 Cơ sở lí luận xác định cấp số Z qui luật phân chia tỉ số truyền hộp số 2.1.1 Đặt vấn đề Fk(N) Fk(N) Fk(N) Nk=Fk.v Fkj(Me)=η.i0.ihsj.ip.Me/rb Ne=Nemax Fk1 Nemax Fϕ Fk2 Ne=Nemin Fk3 Fk4 Fk5 vmax v(m/s) n(v/p) n(v/p) Hình 2.1.Đồ thị đường lực kéo lí tưởng,đường lực kéo động đường lực kéo động ứng với tay số hộp số cấp số Ta biết đường lực kéo xe có dạng: FK = Nk v đường lực kéo động : Fkj ( Me ) = η i0 ihsj i p M e rb hồn tồn khơng có dạng phù hợp Vì ta phải sử dụng hộp số chọn tỉ số truyền để động phát cơng suất lớn gần với đặc tính lí tưởng Có hai giới hạn xác định miền biến thiên vận tốc (v ÷ vmax) biến thiên lực kéo (FKmin ÷ FKmax) Miền biến thiên lớn việc chọn số tay số quy luật phân chia khó khăn Do xe cụ thể với yêu cầu miền biến thiên lực kéo vận tốc xác định ta cần giải hai vấn đề: +Tìm số tay số Z tối ưu +Tìm quy luật phân chia tỉ số truyền trung gian hợp lí 2.1.2 Cơ sở xác định số cấp số tối ưu xe 2.1.2.1 Đặc tính kéo xe Vì xu hướng đưa công suất kéo Nk xe gần công suất lớn Nemax động cơ, với công thức biểu diễn quan hệ công suất kéo lực kéo vận tốc: Nk = Fk.v Do đó,ta vẽ đồ thị đường Nk = Ne = const hệ toạ độ (v(m/s), Fk (N)) Qua đồ thị (Hình2.4) ta thấy: SVTH: NGUYỄN VĂN HỢP 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHÙNG ANH TUẤN Bước Góc nghiêng Hướng t β t = π m = 11,78 β = 00 Hệ số giảm đỉnh ∆y ∆y = 0, 05214 Hệ số dịch chỉnh bánh x1 , x2 x1 = 0,1; x2 = 0, Đường kính vòng chia d Đường kính vòng đỉnh Dd 10 Đường kính vòng chân Dc 11 12 13 14 Chiều cao Khoảng cách trục Chiều rộng vành Góc ăn khớp h A B α d1 = m.Z1 = 75(mm) d1' = m.Z1' = 172,5(mm) Dd = d1 + ( + x1 − ∆y ) m = 82,86( mm) Dd' = d1' + ( + x2 − ∆y ) m = 181,11(mm) Dc1 = d1 − ( 2,5 − 2.x1 ) m = 66,38(mm) Dc' = d1' − ( 2,5 − 2.x2 ) m = 164, 63(mm) h = 2,25 m = 8,4375 (mm) A = 124,7 (mm) B=(4÷ 7).m, chọn B = 20 α = 21,570 3.2 Kiểm tra độ bền hộp số 3.2.1 Chế độ tải trọng để tính bền hộp số 3.2.1.1 Mơ men truyền đến trục hộp số Bảng 3.3 Cơng thức tính mơ men truyền đến trục hộp số Trị số mô men (N.m) Stt Tên gọi Từ động truyền đến Theo bám từ bánh xe truyền đến SVTH: NGUYỄN VĂN HỢP 40 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHÙNG ANH TUẤN Trục sơ cấp MS = Memax Trục trung gian Mtg = Memax.ia ϕ max.Gϕ r ϕ bx max Ms = icc i i i f ϕ G ϕ max ϕ rbx max M tg = icc i i i f g1 Trục thứ cấp Số Mtc1 = Memax.i1 Số Mtc2 = Memax.i2 Số Mtc3 = Memax.i3 Số Mtc4 = Memax.i4 Số Mtc5 = Memax.i5 Số lùi Mtc1 = Memax.il ϕ ϕ max.Gϕ rbx M tcmax = icc i i f Ta tính giá trị mơ men truyền từ động đến chi tiết tính mơ men tính theo bám từ bánh xe truyền đến theo cơng thức có bảng 3.1 Trong đó: - icc: Tỉ số truyền truyền lực cuối cùng, icc = - i0: Tỉ số truyền truyền lực chính, i0 = 6,62 - if: Tỉ số truyền hộp số phụ, if = - ϕmax: Hệ số bám lớn đường, chọn ϕmax = 0,7 - rbx: Bán kính làm việc trung bình bánh xe (m), rbx = 0,39 - Memax: Mô men lớn động (N.m), Memax = 300 - Gϕ: Trọng lượng bám xe (N), Gϕ = 1,2 G2 Gϕ = 82044 Sau tính giá trị mô men (Bảng 3.2), mô men nhỏ ta dùng để tính tốn sức bền (kí hiệu Mt) Bảng 3.4 Giá trị mô men động mô men theo bám truyền đến trục hộp số Trị số mô men (N.m) Stt Tên gọi Từ động truyền đến Theo bám từ bánh xe truyền đến Trục sơ cấp MS = 300 Trục trung gian Mtg = 780 Trục thứ cấp SVTH: NGUYỄN VĂN HỢP ϕ M s max = 563,61 ϕ M tgmax = 1471,04 ϕ M tcmax = 3383,39 41 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Số Mtc1 = 1794 Số Mtc2 = 1131 Số Mtc3 = 726 Số Mtc4 = 537 Số Mtc5 = 300 Số lùi Vậy ta chọn: - GVHD: PHÙNG ANH TUẤN Mtcl = 1794 Các chi tiết cần tính sức bền trục sơ cấp lấy mơ men có giá trị là: Mt = MS = 300 (N.m) - Các chi tiết cần tính sức bền trục trung gian lấy mơ men có giá trị là: Mt = Mtg = 780 (N.m) - Các chi tiết cần tính sức bền trục thứ cấp lấy mơ men có giá trị là: Số 1: Mt = Mtc1 = 1794 (N.m) Số 2: Mt = Mtc2 = 1131 (N.m) Số 3: Mt = Mtc3 = 726 (N.m) Số 4: Mt = Mtc4 = 537 (N.m) Số 5: Mt = Mtc5 = 300 (N.m) Số lùi: Mt = Mtcl = 1794 (N.m) 3.2.1.2 Lực tác dụng lên cặp bánh Áp dụng cơng thức tính lực tác dụng lên cặp bánh (Bảng 3.5) ta tính giá trị lực cặp bánh Bảng 3.5 Cơng thức tính lực tác dụng lên cặp bánh Stt Tên gọi Kí hiệu Bánh thẳng 2.M Lực vòng Pi t P = i Z m Lực hướng kính Ri Ri = Pi.tgα Lực chiều trục Qi Qi = Bánh nghiêng 2.M t P = i Z m s tgα R = Pi i cos β Qi = Pi.tgβ Trong đó: - Z: Là số bánh tính - Mt: Mơ men tính tốn (được tính chọn phần tải trọng tính bền hộp số) SVTH: NGUYỄN VĂN HỢP 42 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHÙNG ANH TUẤN - ms: Mô men mặt đầu (bảng thơng số hình học bánh răng) - α: Góc ăn khớp (bảng thơng số hình học bánh răng) - β: Góc nghiêng (bảng thơng số hình học bánh răng) Với cặp bánh ta chọn số Z mơ men tính tốn Mt sau: - Đối với cặp bánh trụ nghiêng ln ln ăn khớp ta chọn tính cho bánh chủ động với Za = 15, nằm trục sơ cấp nên Mt = MS - Đối với cặp bánh trụ thẳng gài số ta chọn tính cho bánh chủ động có Zg1 = 20, nằm trục trung gian nên Mt = Mtg Các thơng số lại ta lấy bảng thơng số hình học cặp bánh tương ứng Lần lượt thay giá trị biết vào công thức ta giá trị lực cặp bánh bảng 3.6 Bảng 3.6 Giá trị lực tác dụng lên cặp bánh hộp số Stt Tên gọi Lực vòng Lực hướng kính Lực chiều trục SVTH: NGUYỄN VĂN HỢP Kí hiệu Cặp bánh gài số Cặp bánh 20800 7593 ăn khớp 8677 3993 4968 Pi Ri Qi 43 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHÙNG ANH TUẤN 3.2.2 Kiểm tra bền hộp số 3.2.2.1 Tính bền bánh 3.2.2.1.1 Tính sức bền uốn Sử dụng cơng thức IV-18 IV-19 (TL[2]) để tính ứng suất uốn ta tính ứng suất uốn bánh : + Đối với bánh trụ thẳng : σ u = 0,36 P , MN / m b.m y + Đối với bánh trụ nghiêng : σ u = 0, 24 P , MN / m b.mn y Trong : - P lực vòng tác dụng lên tâm ăn khớp (MN) - b chiều rộng (m) - m, mn môđun bánh (m) - y hệ số dạng tra theo bảng IV-2 (TL[2]) dựa vào Z với bánh thẳng Z td với bánh nghiêng Thay số ta giá trị ứng suất uốn bánh bảng 3.7 ( Chỉ cần xác định cho bánh có số nhỏ cặp bánh răng) 3.7 Giá trị ứng suất uốn bánh hộp số Tên Cặp BR ln Lực Chiều rộng vòng(MN) răng(m) 8677.10-6 28.10-3 20800.10-6 20.10-3 Môđun (m) Hệ số dạng Ứng suất uốn(MN/m2) 4.10-3 0,13 143,03 3,75.10-3 0,112 832 ăn khớp Cặp BR gài số SVTH: NGUYỄN VĂN HỢP 44 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHÙNG ANH TUẤN Đối với bánh trụ nghiêng : [ σ u ] = 100…250 MN/m2 : [ σ u ] = 400 850 MN/m2 Đối với bánh gài số 3.2.2.1.2 Tính sức bền tiếp xúc Sử dụng công thức IV-26 (TL[2]) : σ tx = 0, 418 PE  1   + ÷, MN / m b cos α  ρ1 ρ  Trong : - P lực vòng tác dụng lên bánh tương ứng với chế độ tải trọng 1/2 M t (MN) - E = 2,1.105 MN/m2 môđun đàn hồi - b chiều rộng (m) - a góc ăn khớp - ρ1 , ρ bán kính cong bề mặt chủ động thụ động điểm tiếp xúc (m) : + Đối với bánh trụ thẳng : ρ1 = r1.sin α ; ρ = r2 sin α + Đối với bánh trụ nghiêng : ρ1 = r1 sin α sin α ; ρ = r2 3 cos β cos β r1 , r2 bán kính vòng tròn lăn bánh chủ động thụ động Bảng 3.8 Giá trị ứng suất uốn bánh hộp số Tên Lực Chiều rộng Góc ăn Bán kính Bán kính Ứng suất vòng(MN) BR(m) khớp (độ) cong bề mặt cong bề mặt tiếp xúc CĐ (m) BĐ (m) (MN/m2) Cặp bánh ăn 4338,5.10-6 28.10-3 20 34,64.10-3 90,06.10-3 491,77 10400.10-6 20.10-3 21,57 37,79.10-3 86,91.10-3 882,6 khớp Cặp bánh gài số Đối với bánh trụ nghiêng : [ σ tx ] = 650…700 MN/m2 Đối với bánh gài số SVTH: NGUYỄN VĂN HỢP : [ σ tx ] = 950 1000 MN/m2 45 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHÙNG ANH TUẤN 3.2.2.2 Tính tốn trục hộp số Qua bảng 3.6, ta nhận thấy lực tác dụng lên cặp bánh gài số lớn so với cặp bánh gài số khác (khơng tính đến số lùi) Bởi để tính tốn sức bền trục ta tính trục làm việc tay số 3.2.2.2.1 Chọn sơ kích thước trục Kích thước trục hộp số chọn sơ theo IV-32,IV-33,IV-34 (TL[2]) sau: d = 5,3.3 M = 36(mm) emax - Đường kính trục sơ cấp: - Đường kính trục trung gian : d2 = 0,45.Ac = 56 (mm) - Đường kính trục thứ cấp : d3 = 0,45.Ac = 56 (mm) - Chiều dài trục trung gian chọn sơ l2 = 520 (mm) - Chiều dài trục thứ cấp chọn sơ l3 = 500 (mm) 5.2.2.2.1.1 Sơ đồ lực tác dụng lên trục hộp số tay số Ra Pa Qa R 1’ Qa ’ Pa’ P1 Ra’ P1’ R1 Hình 3.1 Sơ đồ lực tác dụng lên hộp số tay số Trong lực vòng Pa, Pa’, P1, lực hướng tâm Ra, Ra’, R1 lực chiều trục Qa Qa’ biết 3.2.2.2.2.2 Tính sức bền trục Ta tính bền cho trục thứ cấp a Biểu đồ nội lực : Ta biết tất lực tác dụng lên bánh trục thứ cấp gài số Từ ta SVTH: NGUYỄN VĂN HỢP 46 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHÙNG ANH TUẤN xác định nội lực đặt lên gối đỡ phương trình mơ men phương trình cân nội lực - Các kích thước sơ đồ ta chọn sơ sau: a = 300 (mm); b = 150 (mm) - Bán kính vòng chia bánh bị động số 1: r1’ = 86,25 (mm) - Giá trị lực bánh bị động biết: P1 = 20800(N); R1 = 7593 (N) * Tính phản lực gối đỡ: Xét mơ men điểm B theo phương y (phương lực R): ∑M By =R A (a + b) − R1 b = R1 b a+b ∑ R y =R A + R B − R1 = ⇒ RA = ⇒ R B = R1 − R A Xét mô men điểm B theo phương x (phương lực P): ∑M Bx =PA (a + b) − P1 b = P1 b a+b ∑ Px =PA + PB − P1 = ⇒ PA = ⇒ PB = P1 − PA Thay số ta có: + Phản lực gối B: RB = 5062 (N); PB = 13867 (N) + Phản lực gối A: RA = 2531 (N); PA = 6933 (N) SVTH: NGUYỄN VĂN HỢP 47 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP RA GVHD: PHÙNG ANH TUẤN PA R B PB R1 P1 A B 759 N.M 2079,9 N.M 1794 N.M Hình 3.2 Sơ đồ đặt lực biểu đồ mô men trục thứ cấp số * Sau xác định phản lực ổ đỡ ta vẽ biểu đồ nội lực trục (Hình 15) Qua biểu đồ nội lực ta nhận thấy trục có mặt cắt nguy hiểm mặt cắt điểm lắp bánh bị động gài số SVTH: NGUYỄN VĂN HỢP 48 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHÙNG ANH TUẤN b Tính bền trục : *Tính theo ứng suất uốn xoắn : + Ứng suất uốn xác định công thức sau: σu = Mu , MN/m 0,1.d + Cơng thức tính ứng suất xoắn trục: τX = MX , MN/m2 0, 2.d Trong đó: - Mu: Mômen uốn tổng hợp tiết diện nguy hiểm trục, M u xác định theo công thức: M u = M n2 + M d2 Với: - Mn: Mô men uốn mặt phẳng ngang (yoz),Mn = 759 (N.m) - Md: Mô men uốn mặt phẳng thẳng đứng (zox),Md = 2079,9 (N.m) Thay số vào công thức ta có : Mu = 2214 (N.m) - Mx: Mơ men xoắn trục, Mx = 1794 (N.m) - d : Đường kính trục tiết diện dang tính Trục làm việc đồng thời theo uốn xoắn nên : M th = M u2 + M x2 = 2850( N m) Và : σ th = M th , MN/m2 0,1.d Vì bánh bị động gài số lắp đồng tốc có then hoa, trục có then hoa mặt cắt ta chọn đường kính trục lớn nhằm đảm bảo điều kiện bền Theo bảng 9.3 (TL[2]), ta chọn kích thước then sau: D = 112 (mm); d = 102 (mm); Z = 10; dtb = 107; h = (mm); b = 16(mm) Thay số ta : σ th = 23,26 N/mm2 = 23,26 MN/m2 < [ σ th ] = 50 MN/m2 *Tính theo ứng suất chèn dập then hoa : σ cd = 2.M 0,75.z.h.l.d tb Trong đó: - M: Mô men truyền đến trục then hoa, M = 1794 (N.m) - z : Số then hoa, chọn SVTH: NGUYỄN VĂN HỢP z = 10 49 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHÙNG ANH TUẤN - h: Chiều cao then hoa, h = (mm) - l: Chiều dài may ơ, chọn sơ l = 30 (mm) - dtb: Đường kính trung bình trục then hoa, dtb = 107 (mm) Thay số ta được: σcd = 37,26 (N/mm2) = 37,26 MN/m2 ≤ [σcd] = 50 (MN/m2) 3.2.2.3 Chọn ổ lăn Việc tính tốn chọn ổ lăn tiến hành theo tài liệu tham khảo [3] Ta chọn ổ lăn trục thứ cấp - Đầu trục lắp ổ bi kim : Ta chọn thông số ổ bi kim sau : + Đường kính trục d = 34 (mm) + Chiều dài làm việc bi kim l = 24 (mm) + Đường kímh bi kim dK = (mm) - Cuối trục lắp ổ bi đỡ lòng cầu dãy : Với ổ bi lòng cầu dãy chịu lực hướng tâm chủ yếu chịu lực dọc trục nhỏ Tuy nhiên có ưu điểm cho phép trục nghiêng 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 khơng thể tránh khỏi q trình chế tạo ta chọn ổ lắp ổ bi đỡ lòng cầu dãy Các thơng số ổ bi đỡ lòng cầu dãy cỡ trung rộng có ký hiệu 1609 (Bảng P2.9, phần phụ lục): + Đường kính d = 45 (mm) + Đường kính ngồi D = 100 (mm) + Chiều rộng B = 36 (mm) + Khả tải động C = 42,3 (kN) + Khả tải tĩnh C0 = 19,8 (kN) + Góc tạo tâm hai bi tâm ngõng trục SVTH: NGUYỄN VĂN HỢP 50 α = 15,570 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHÙNG ANH TUẤN 3.2.2.4 Đồng tốc kiểm tra đồng tốc 3.2.2.4.1 Các loại đồng tốc Khi gài số ta có nhiều cách gài số khác nhau, ta sử dụng ống gài số sử dụng đồng tốc Tuy nhiên để tăng bền, tránh va đập bánh ăn khớp, vào số êm nhẹ ta cần sử dụng cấu gài số đảm bảo điều kiện Có nghĩa đảm bảo điều kiện tốc độ quay bánh phải cân trước chúng ăn khớp với Với mục đích ta gài số đồng tốc qn tính Hình3.3 Bộ đồng tốc qn tính có chốt hãm Hình 3.4 Bộ đồng tốc qn tính có khóa hãm SVTH: NGUYỄN VĂN HỢP 51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHÙNG ANH TUẤN Đồng tốc qn tính có loại: - Đồng tốc qn tính kiểu chốt hãm (Hình 3.3) - Đồng tốc qn tính có khố hãm (Hình 3.4) - Đồng tốc quán tính kiểu chốt hãm hướng kính Ta sử dụng đồng tốc qn tính có khóa hãm cho hộp số thiết kế cặp số - có chốt hãm cặp số – 3.2.2.4.2 Kiểm tra đồng tốc qn tính Kiểm tra góc hãm ta sử dụng cơng thức sau: tgβ ≤ µ r sin α r Trong đó: - β: Góc bề mặt hãm - α: Góc bề mặt hình cơn, chọn α = 70 - µ: Hệ số ma sát bề mặt ma sát hình cơn, chọn µ = 0.05 - r: Bán kính trung bình bề mặt côn, chọn r = 66 (mm) - r1: Bán kính trung bình bề mặt hãm, chọn r1 = 68 (mm) Thay số ta có: tgβ ≤ 0,3939 ⇔ β ≤ 19,89 o ⇒ β = 18o Vậy kết luận đảm bảo điều kiện SVTH: NGUYỄN VĂN HỢP 52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHÙNG ANH TUẤN KẾT LUẬN Đồ án hoàn thành nhiệm vụ tính tốn thiết kế đề dựa thơng số kích thước tải trọng xe tham khảo xe bus 55 chỗ Nhãn hiệu: TRANSINCO AT B55A Giải mục đích Đồ án thiết kế hộp số khí sở tính tốn tối ưu động lực học xe, nhằm đưa hộp số có kết cấu 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 kết cấu nhằm giảm khối lượng công việc gia công chế tạo sản xuất Các trục cặp bánh hộp số tính chọn kiểm tra bền thoả mãn điều kiện làm việc Bên cạnh trình tính tốn đồ án đưa vẽ nhằm minh họa cách tường minh cho trình thiết kế tính tốn hộp số Qua thiết kế tính tốn bền, khẳng định hộp số đảm bảo tối ưu mặt kết cấu, đảm bảo tốt điều kiện vận hành tuổi thọ vật liệu Các yếu tố độ rung lắc, độ ồn khí thải tác giả nghiên cứu trình lựa chọn thong số kỹ thuật, nên đảm bảo phù hợp với điều kiện vận hành Việt Nam Do đó, tác giả tin tưởng hộp số thiết kế đưa vào ứng dụng thực tế Vĩnh Phúc, ngày tháng năm 2018 Sinh viên thực SVTH: NGUYỄN VĂN HỢP 53 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHÙNG ANH TUẤN TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Alfred Jante Zur the orie des kraftwageng Xuất Akademie – Verlag Berlin, 1972 [2] Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng Lý thuyết ô tô máy kéo Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2005 [3] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí Nhà xuất Giáo dục Tập I tập II Hà Nội, 2000 [4] Lê Quang Minh, Nguyễn Văn Vượng Sức bền vật liệu Nhà xuất Giáo dục Tập I tập II Hà Nội, 1995 [5] Nguyễn Trọng Hiệp Chi tiết máy Nhà xuất Giáo dục Tập I tập II Hà Nội, 2002 [6] Nguyễn Oanh KTSC Ơtơ động nổ đại.Tập IV Nhà xuất Tổng hợp TPHCM TPHCM, 2004 [7] Bùi Hải Triều,Hàn Trung Dũng,Đặng Tiến Hồ,Nơng Văn Vìn Ôtô-Máy kéo Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2001 [8] Tài liệu hướng dẫn sửa chữa xe HYUNDAI-AERO TOWN,phần CHASSIS SVTH: NGUYỄN VĂN HỢP 54 ... chọn số cấp số hộp số Hình2.7 Đồ thị cân công suất xe a) Hộp số cấp b) Hộp số cấp c) Hộp số cấp Hình 2.8 Đồ thị cân lực kéo xe a) Hộp số 4cấp SVTH: NGUYỄN VĂN HỢP b) Hộp số cấp 29 c) Hộp số cấp... chia làm loại hộp số khí hộp số tự động : -Hộp số khí phân loại theo cách sau : +Theo số lượng cấp số tiến : *Hộp số cấp *Hộp số cấp *Hộp số cấp +Theo đường trục chia loại hộp số có cấp với đường... 2.3.2 Chọn sơ số cấp tính tỉ số truyền trung gian hộp số Việc tìm số cấp số hộp số tính tỉ số truyền trung gian hộp số ta tiến hành sở lí luận nêu mục 2.1 2.3.2.1 Chọn sơ số cấp số Z hộp số Sau xây