Thuyet minh tinh toan thiet ke hop so (1)

Trường ĐHSPKT Vinh Đồ án môn học Nhận xét giáo viên hướng dẫn Vinh, ngày tháng … năm 2012 Giáo viên Thiết kế tính tốn hộp số ôtô Văn Xô SV: Trần Trường ĐHSPKT Vinh Đồ án mơn học LỜI NĨI ĐẦU Trong q trình phát triển kinh tế quốc dân phục vụ đời sống xã hội, việc vận chuyển hàng hoá, hành khách có vai trị to lớn Với việc vận chuyển ô tô có khả đáp ứng tốt nhiều mặt so với phương tiện vận chuyển khác đặc tính đơn giản, an tồn, động Trong loại hình vận chuyển vận chuyển tơ loại hình thích hợp vận chuyển loại đường ngắn trung bình Ơ tơ đến nhiều vùng, nhiều khu vực địa điểm mà phương tiện vận chuyển khác khó thực Nó đưa đón khách tận nhà, giao hàng tận nơi, đưa hàng đến tận chân cơng trình mà giá cước phù hợp với nhu cầu nhân dân Ngày nhu cầu vận chuyển hàng hoá, hành khách tăng nhanh, mật độ vận chuyển lớn Đồng thời với mở rộng phát triển thị ngày tăng nhanh vận chuyển tơ lại có ưu nước công nghiệp phát triển, công nghiệp ô tô ngành kinh tế mũi nhọn Trong nước ta ngành công nghiệp ô tô dừng lại mức khai thác, sử dụng, sửa chữa bảo dữơng Những năm 1985 trở trước ô tô hoạt động Việt Nam ô tô nhập ngoại với nhiều chủng loại nhiều công ty nước sản xuất Từ năm đầu thập kỷ 90 thực việc liên doanh, liên kết với cơng ty nước ngồi Nên Việt Nam có 14 liên doanh hoạt động như: TOYOTA, MERCEDES - BENZ VMC, DEAWOO, MITSUBISHI, NISSAN, FORD Ngồi cịn kể đến số hãng nước như:Trường Hải, MêKông, Vinasuki, Công ty ô tô 1-5 , Công ty ô tô 3-2 … Tại liên doanh ô tô lắp ráp dây chuyền công nghệ đại Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam chuyển sang giai đoạn Để hoàn thành Đồ án nỗ lực thân không kể đến bảo tận tình Thầy Cơ giáo môn nhà trường Đặc biệt hướng dẫn Thầy Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn Phạm Hữu Truyền tận tình giúp đỡ em hoàn thành thiết kế đề tài Xin cảm ơn thầy cô, cán công nhân viên mơn Ơtơ- Khoa khí động lực tạo điều kiện thuận lợi cho em q trình học tập tính tốn thiết kế Hộp số Em xin kính chúc thầy ln mạnh khoẻ có nhiều cống hiến nghiệp phát triển ngành tơ nói riêng ngành giao thơng vận tải nói chung Việt Nam Thiết kế tính tốn hộp số ơtơ Văn Xơ SV: Trần Trường ĐHSPKT Vinh Đồ án môn học PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ Nhiệm vụ -Hộp số dùng để thay đổi tỉ số truyền nhằm thay đổi mômen xoắn bánh xe chủ động ôtô, đồng thời thay đổi tốc độ chạy xe phù hợp với sức cản bên -Thay đổi chiều chuyển động ôtô (tiến lùi) -Tách động khỏi hệ thống truyền lực khoảng thời gian tuỳ ý mà không cần tắt máy mở li hợp -Dẫn động lực học cho phận công tác xe chuyên dùng 2.Yêu cầu hộp số -Có đủ tỉ số truyền cách hợp lý để nâng cao tính kinh tế , tính động lực học ôtô -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 Phân loại hộp số 3.1 Phân loại theo phương pháp thay đổi tỉ số truyền + Loại hộp số có cấp Ngày ơtơ dùng nhiều hộp số có cấp (loại thay đổi tỉ số truyền cách thay đổi ăn khớp cặp bánh răng), cấu tạo đơn giản, làm việc chắn, hiệu suất truyền lực cao, giá thành rẻ Trong loại hộp số có cấp người ta chia: + Theo tính chất trục truyền -Loại có trục tâm cố định việc thay đổi số trượt thường có loại hai trục tâm dọc ngang, loại ba trục tâm dọc -Loại có trục tâm di động(hộp số hành tinh) +Theo cấp số ta có:hộp số cấp, cấp, cấp … Thiết kế tính tốn hộp số ơtơ Văn Xô SV: Trần Trường ĐHSPKT Vinh Đồ án môn học Nếu hộp số nhiều cấp tốc độ cho phép sử dụng hợp lý công suất động cơ, điều kiện lực cản khác tăng tính kinh tế ơtơ thời gian thay đổi số dài, kết cấu phức tạp + Loại hộp số vơ cấp Hộp số vơ cấp có ưu điểm là:có thể thay đổi tỉ số truyền liên tục giới hạn đó, thay đổi tự động, liên tục phụ thuộc vào sức cản chuyển động ơtơ, rút ngắn qng đường tăng tốc, tăng lớn tốc độ trung bình ơtơ -Hộp số vơ cấp kiểu học(ít sử dụng) -Hộp số vơ cấp kiểu va đập(ít dùng) -Hộp số vơ cấp kiểu ma sát(bánh ma sát hình cơn) -Hộp số vơ cấp dùng điện(dùng động đốt kéo máy phát điện, cung cấp điện cho động điện đặt bánh xe chủ động( có nguồn điện từ ắc quy) Ta thay đổi dịng điện kích thích động điện thay đổi tốc độ mômen xoắn động điện bánh xe chủ động -Hộp số vô cấp thuỷ lực: truyền mômen xoắn nhờ lượng dịng chất lỏng thuỷ động thuỷ tĩnh Hộp số vơ cấp thuỷ lực có kết cấu phức tạp giá thành cao, hiệu suất truyền lực thấp, thay đổi mômen xoắn giới hạn hẹp Thơng thường người ta kết hợp với hộp số có cấp có trục tâm di động(kiểu hành tinh) với biến mômen thuỷ lực 3.2 Phân loại theo cấu điều khiển -Loại điều khiển cưỡng bức(thường hộp số có cấp) -Loại điều khiển bán tự động (thường hộp số kết hợp) -Loại điều khiển tự động (thường hộp số vơ cấp) Phân tích chọn phương án kết cấu hộp số: Bước quan trọng thiết kế hộp số phải phân tích đặc điểm kết cấu hộp số ôtô chọn phương án hợp lý Việc phân tích phải dựa yêu cầu đảm bảo hộp số làm việc tốt chức năng: -Thay đổi mômen xoắn truyền từ động đến bánh xe chủ động -Cho phép ôtô chạy lùi Thiết kế tính tốn hộp số ơtơ Văn Xơ SV: Trần Trường ĐHSPKT Vinh Đồ án môn học -Tách động khỏi hệ thống truyền lực dừng xe mà động làm việc Hộp số thiết kế phải đáp ứng yêu cầu: 1-Có tỷ số truyền hợp lý, đảm bảo chất lượng kéo cần thiết 2-Không gây va đập đầu gài số, bánh ăn khớp có tuổi thọ cao 3-Hiệu suất truyền lực cao 4-Kết cấu đơn giản, gọn, dễ chế tạo, điều khiển nhẹ nhàng, có độ bền độ tin cậy cao Nhằm nâng cao tuổi thọ cho bánh ăn khớp, hộp số khí có cấp thường bố trí đồng tốc Nhiệm vụ đồng tốc cân tốc độ góc chi tiết chủ động bị động trước chúng ăn khớp với Trên ôtô ngày sử dụng rộng rãi hộp số trục trục.Hộp số trục thường bố trí trục sơ cấp trục thứ cấp đồng tâm Đối với ôtô du lịch thường dùng loại hộp số số [1] Vậy ta chọn hộp số loại số, với hộp số số kết cấu phức tạp khó chế tạo Chọn sơ đồ động học hộp số Động bố trí ơtơ theo kiểu: Động bố trí phía trước ngồi buồng lái, có số nhược điểm như: Làm giảm tầm nhìn người lái, thu nhỏ thể tích khoang hành khách, bố trí theo kiểu chăm sóc động thuận tiện, không cần cách nhiệt cách âm Đây cách bố trí sử dụng rộng rãi ơtơ du lịch ngày Hình 4.1: Sơ đồ bố trí động Thiết kế tính tốn hộp số ôtô Văn Xô SV: Trần Trường ĐHSPKT Vinh Đồ án mơn học Hình 4.2: Sơ đồ hệ thống truyền lực Với ôtô du lịch cỡ nhỏ, làm việc điều kiện chất lượng đường tốt, ta lựa chọn phương án truyền lực theo công thức 4x2, với cầu trước chủ động Kiểu ngày sử dụng phổ biến ôtô du lịch Cầu trước chủ động nhằm tận dụng trọng lượng khối động lực tăng tính ổn định xe, giảm ảnh hưởng lực bên, khơng cần bố trí đăng điều kiện không gian gầm chặt hẹp.Với cách bố trí này, trọng lượng xe phân bố lên hai cầu (động chiếm tỷ lệ khối lượng tương đối lớn ), nên kết cấu hệ thống truyền lực đơn giản đễ bảo dưỡng, sửa chữa 5.1 Chọn loại hộp số: Hộp số thiết kế theo kiểu: Hộp số khí có cấp điều khiển tay, sử dụng đồng tốc tất số tiến • Kiểu có ưu điểm: - Gía thành rẻ, chế tạo kết cấu đơn giản Qúa trình gài số êm dịu dễ dàng, tránh va đập gây vỡ bánh (so với loại không sử dụng đồng tốc) - Hiệu suất truyền động cao, làm việc với độ tin cậy tốt Dễ sửa chữa bảo dưỡng • Nhược điểm: - Do phải điều khiển cấu sang số tay nên tốn sức lực người lái (đặc biệt ôtô làm việc chế độ thay đổi tốc độ liên tục) - Tốn thời gian sang số, hộp số làm việc không êm dịu hộp số tự động - Khi cần nhiều tỷ số truyền kết cấu hộp số cồng kềnh phức tạp Thiết kế tính tốn hộp số ơtơ Văn Xơ SV: Trần Trường ĐHSPKT Vinh Đồ án môn học 5.2 Lựa chọn sơ đồ động: Sơ đồ động hộp số thết kế A-Trục sơ cấp, B-Trục thứ cấp, C-Trục số lùi I: Bộ đồng tốc (BĐT ) , II: Bộ đồng tốc II (BĐT ) - Trục sơ cấp: trục sơ cấp hộp số có lắp bánh lồng không, bánh sử dụng bánh nghiêng Đầu trước trục có then hoa để ăn khớp với ly hợp định tâm bánh đà nhờ ổ bi Ngồi ra, trục cịn gối hai ổ bi cầu hướng kính đỡ chặn dãy vỏ hộp, ổ bi định vị vỏ hộp nhờ vòng hãm xẻ rãnh với bu lơng, đầu nối với bánh đà có phớt chắn dầu Trên trục có vách ngăn, vịng cách để hãm bánh răng, đồng tốc tránh di chuyển dọc trục Bánh có lỗ khoan để đảm bảo lượng dầu bôi trơn cho ổ trượt Bộ đồng tốc sử dụng thuộc kiểu quán tính, ăn khớp với bánh nhờ vành răng, đồng tốc lắp trục then hoa - Trục thứ cấp: Trục thứ cấp liên kết với bánh nhờ then bán nghuyệt, trục quay hai ổ bi hướng kính đỡ chặn, định vị vỏ hộp nhờ vòng hãm xẻ rãnh với bu Thiết kế tính tốn hộp số ơtơ Văn Xô SV: Trần Trường ĐHSPKT Vinh Đồ án mơn học lơng, trục có bố trí vịng cách để hãm bánh tránh di chuyển dọc trục Một đầu trục có then hoa để lắp bánh truyền lực chính, trục có vịng chặn ổ bi - Bánh trục số lùi bánh trụ thẳng, việc ăn khớp không nhờ đồng tốc mà di trượt trục nhờ ổ trượt Để bố trí trục số lùi, vỏ hộp số có bố trí vách ngăn Trục số lùi lắp vỏ nhờ ổ trượt Trục cố định vỏ hộp nhờ bulông hãm, bánh trục quay trơn Bánh số lùi trục sơ cấp cố định với trục nhờ then bằng, bánh số lùi trục thứ cấp không ăn khớp trực tiếp với bánh trục sơ cấp - Bánh trục sơ cấp trục thứ cấp ăn khớp với để sẵn sàng truyền công suất, vành bánh sơ cấp có vành ăn khớp với đồng tốc - Cơ cấu điều khiển: Cơ cấu điều khiển theo kiểu tay Trên trục trượt có rãnh hãm hãm bi tác dụng lực nén lò xo, để đảm bảo không cho trục dịch chuyển tránh tượng nhảy số ngẫu nhiên, tránh cài hai số lúc Ngồi cịn có cấu định vị số 5.3 Đường chạy số: + Số I: Dùng tay điều khiển cần gạt đẩy đồng tốc I sang bên phải, lúc xe chạy số I, đường truyền mômen sau: A  → BĐT1  → Z 1 → Z 11  → B + Số II: Dùng tay điều khiển cần gạt đẩy đồng tốc I sang bên trái lúc xe chạy số II, đường truyền mômen sau: A  → BĐT1  → Z  2 → Z 22  → B + Số III: Dùng tay điều khiển cần gạt đẩy đồng tốc II sang bên phải lúc xe chạy số III, đường truyền mômen sau: A  → BĐT2  → Z  3 → Z 33  → B + Số IV: Dùng tay điều khiển cần gạt đẩy đồng tốc II sang bên trái lúc xe chạy số IV, đường truyền mômen sau: A  → BĐT2  → Z  4 → Z 44  → B + Số lùi: Dùng tay điều khiển cần gạt đẩy bánh di trượt sang bên trái, lúc mômen truyền đến trục thứ cấp cấp thông qua bánh trung gian, đường truyền sau: A  → Z L  → Z  L → Z L1  → B Thiết kế tính tốn hộp số ơtơ Văn Xơ SV: Trần Trường ĐHSPKT Vinh Đồ án môn học PHẦN II TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC KÍCH THƯỚC CỦA HỘP SỐ Xác định thông số hộp số: 1.1 Tỷ số truyền số thấp - số cao hộp số : Giá trị tỷ số truyền số thấp ih1 xác định theo điều kiện kéo sau: ih1 ≥ ψ max Ga rbx M e max io ηt (1-1) Trong : Ga- trọng lượng toàn củ xe (N) Ga = 2305 (KG) = 2305.9,81= 22612,05(N) ψ max : Hệ số cản chuyển động lớn đường Trong đó: i = tgα = tg18,5 = 0,335 ψ max = f + i =0,015+0,335=0,35 rbx :bán kính làm việc bánh xe chủ động rbx = ( B + d ).25,4 (mm) Với : B=8,20(ich) chiều rộng sở lốp d=15 (ich) đường kính bánh xe d rbx = ( B + ).25,4 = (8, 20 + 15 ).25, = 398, 78 (mm) Memax: mô men quay cực đại động Memax =41(kGm) =41.9,81= 402,21 (N.m) η t : hiệu suất hệ thống truyền lực Xe thiết kế xe du lịch η t = 0,93 chọn η t = 0,93 i0 : tỷ số truyền truyền lực Thiết kế tính tốn hộp số ơtơ Văn Xơ SV: Trần Trường ĐHSPKT Vinh Đồ án môn học Giá trị tỷ số truyền lực io với tỷ số truyền cao hộp số ihn xác định theo tốc độ chuyển động lớn xe vamax (m/s) ứng với tốc độ góc lớn động ω e max (rad/s) sau: io = ωe max rbx ihn v a max (1-2) Trong : ihn :giá trị tỷ số truyền cao hộp số (thường chọn ihn=1) ω e max :tốc độ góc lớn động ,(rad/s);được xác định theo loại động chủng loại xe thiết kế với động xăng ωe max = ω N Với : ω N tốc độ góc ứng với cơng suất cực đại động ,ta cớ ωN = π n 3,14.4200 = = 439, (rad/s) 30 30 Vmax : tốc độ tịnh tiến lớn xe Vmax=160 (km/h) =44,45(m/s) Vậy : io = ωe max rbx 439, 6.0,39878 = = 3,94 ihn va max 44, 45 Thay số vào (1-1) ta được: ih1 = ψ max Ga rbx 0,35.25751, 25.0, 39878 = = 2, 44 M e max io ηt 402, 21.3,94.0,93 Tỷ số truyền số thấp ih1 kiểm tra công thức sau: ih1 ≤ ϕ Gϕ rbx M e max io η t (1-3) Trong : ϕ hệ số bám giửa lốp với mặt đường , ϕ =0,7÷0,8 chọn ϕ =0,7 Gϕ : trọng lượng bám xe ,(N) Gϕ = Gcd mcd Với : Gcd :trọng lượng phân bố lên cầu chủ động , (N) Cầu trước = Cầu sau :Gcd=50%.Ga=25751,25.0,5=12875,625 (N) Thiết kế tính tốn hộp số ơtơ Văn Xơ 10 SV: Trần Trường ĐHSPKT Vinh Đồ án môn học Ứng suất uốn tiết diện nguy hiểm bánh xác định sở công thức LEWIS: σ u = Trong ®ã : P : P k (*) b.m y Lực tiếp tuyến bánh (N) b : Chiều rộng vành (m) m: Mô đun pháp tuyến m =3,75 y : Hệ số dạng chân răng, phụ thuộc chủ yếu vào hệ số dịch chỉnh đợc tra theo bảng (b3-3a-tr 38 sách kết cấu tính toán ôtô) K: Hệ số bổ sung,tính đến tập trung ứng suất,độ trùng khớp,ma sát bề mặt tiếp xúc,biến dạng với ổ đỡ trục Với bánh trụ nghiêng: K=0,24 Điều kiện tính toán : σ u ≤ [ σ u ] , [ σ u ] ứng suất uốn cho phép bánh răng, theo (*) ứng suất uốn cho phép bánh trụ nghiêng ô tô du lịch khoảng 180- 350 (N/mm 2) Khi bánh thay đổi mạch động: [u ] = (1, ữ 1, 66). 1.k " N n.k Trong đó: giới hạn mỏi uốn chu kỳ đối xứng, đợc xác định theo công thức sau: (0, ữ 0, 45). b n: hệ số bền dự chữ, với bánh chế tạo từ thép n = 1,8 ữ sơ chọn n = 1,8 Với thép 40Cr tôi, sơ chọn σ b = 800 ( N / mm ) K : HƯ sè tËp trung øng st ë ch©n răng, sơ chọn K=1,2 KN: Hệ số chu kỳ øng suet, s¬ bé chän K”N=1 VËy øng øng suÊt cho phép đợc tính: [u ] = (1, ữ 1, 66).σ −1.k " N 1, 6.0, 45.360.1 = = 120( N / mm ) n.kσ 1,8.1, Thiết kế tính tốn hộp số ơtơ Văn Xơ 24 SV: Trần Trường ĐHSPKT Vinh Đồ án môn học +, Tính cặp bánh 1-11: Z1=13 (răng); Z11= 32 (răng); m=3,75 M1= 402,21 (Nm); M 11 = M 1.ih1.η = 402, 21.2, 46.0,93 = 920 ( Nm ) B¸nh kÝnh vßng chia: r1 = m.z1 3, 75.13 = = 26, 78 ( mm ) 2.cos β 2.0,91 r11 = m.z11 3, 75.32 = = 65,93 ( mm ) 2.cos β 2.0,91 Lùc vßng: M 402, 21 = = 15 ( N ) r1 26, 78 P1 = M 11 920 = = 14,1( N ) r11 65, 21 Z1 13 Z td = = = 17 (răng) => y1 = 0,117 cos β 0,913 Z11 32 Z td 11 = = = 43 (răng) => y11=0,148 cos β 0,913 P 0, 24 15.0, 24 ⇒ σ u11 p σ u1 = = = 4, 46 ( N / mm ) p [ σ u ] b1.m y1 18, 4.0,375.0,117 P11 = +, TÝnh cỈp bánh 2-22: Z2=16 (răng); Z22= 29 (răng); m=3,75 M= 402,21 (Nm); M 22 = M ih η = 402, 21.1,8.0,93 = 673 ( Nm ) Bánh kính vòng chia: m.z2 3, 75.16 = = 27,3 ( mm ) 2.cos β 2.0,91 m.z22 3, 75.29 r22 = = = 59, 75 ( mm ) 2.cos β 2.0,91 r2 = Lùc vßng: M 402, 21 = = 14, ( N ) r2 27,3 P2 = M 22 673 = = 11, 26 ( N ) r22 59, 75 Z1 16 = = = 21 (răng) => y2 = 0,126 cos β 0,913 P22 = Z td Thiết kế tính tốn hộp số ơtơ Văn Xơ 25 SV: Trần Trường ĐHSPKT Vinh Đồ án môn học Z 22 29 = = 38 (răng) => y22=0,146 cos β 0,913 P 0, 24 14, 7.0, 24 = = = ( N / mm ) p [ σ u ] b m y2 18, 4.0,375.0,126 Z td 22 = ⇒ σ u2 +, TÝnh cỈp bánh 3-33: Z3=19 (răng); Z33= 26 (răng); m=3,75 M= 402,21 (Nm); M 33 = M ih η = 402, 21.1,36.0,93 = 508, ( Nm ) B¸nh kÝnh vßng chia: m.z3 3, 75.19 = = 39 ( mm ) 2.cos β 2.0,91 m.z33 3, 75.26 r33 = = = 53,57 ( mm ) 2.cos β 2.0,91 r3 = Lùc vßng: M 402, 21 = = 10,3 ( N ) r3 39 P3 = M 33 508, = = 9,5 ( N ) r33 53,57 Z3 19 Z td = = = 25 (răng) => y3 = 0,133 cos β 0,913 Z 33 26 Z td 33 = = = 34 (răng) => y33=0,143 cos β 0,913 P 0, 24 10,3.0, 24 ⇒ σ u = = = 2, ( N / mm ) p [ σ u ] b m y3 18, 4.0,375.0,133 P33 = +, Tính cặp bánh 4-44: Z4=22 (răng); Z44= 22 (răng); m=3,75 M= 402,21 (Nm); M 44 = M ih η = 402, 21.1.0,93 = 374 ( Nm ) Bánh kính vòng chia: m.z4 3, 75.22 = = 45 ( mm ) 2.cos β 2.0,91 m.z44 3, 75.22 r44 = = = 45 ( mm ) 2.cos β 2.0,91 r4 = Lùc vßng: M 402, 21 = = 8,9 ( N ) r4 45 P4 = M 44 374 = = 8,3 ( N ) r44 45 Z4 22 = Z td 44 = = = 29 (răng) => y3 = y33 = 0,139 cos β 0,913 P44 = Z td Thiết kế tính tốn hộp số ơtơ Văn Xô 26 SV: Trần Trường ĐHSPKT Vinh ⇒ σ u4 = Đồ án môn học P4 0, 24 8,9.0, 24 = = 2, 22 ( N / mm ) p [ σ u ] b m y4 18, 4.0,375.0,139 +, Tính cặp bánh số lùi: -, Cặp bánh ZL- ZL2 ZL=13 (răng); ZL2= 13 (răng); m=3,75 M= 402,21 (Nm); M L = M ihL η = 402, 21.1.0,93 = 373,9 ( Nm ) B¸nh kÝnh vßng chia: rL = rL = m.zL 3, 75.13 = = 24,37 ( mm ) 2 Lùc vßng: PL = PL = M L 402, 21 = = 16,3 ( N ) rL 24, =>yL = yL2 = 0,104 ⇒ σ uL p σ uL = PL 0, 24 16,3.0, 24 = = 5, 45 ( N / mm ) p [ σ u ] b.m yL 18, 4.0,375.0,104 +, Tính cặp bánh số lùi: -, Cặp bánh ZL1- ZL2 ZL1=33 (răng); ZL2= 13 (răng); m=3,75 M= 402,21 (Nm); M L = M ihL η = 402, 21.2,5.0,93 = 935 ( Nm ) Bánh kính vòng chia: m.z L1 3, 75.33 = = 61,9 ( mm ) 2 m.z L 3, 75.13 rL = = = 24,3 ( mm ) 2 rL1 = Lùc vßng: PL1 = M L1 402, 21 = = 6,5 ( N ) rL1 61,9 PL = M L 935 = = 38, ( N ) rL 24,3 => yL1 =143; yL2 = 0,104 ⇒ σ uL1 p σ L = PL 0, 24 38.0, 24 = = 12, ( N / mm ) p [ σ u ] b m yL 18, 4.0,375.0,104 TÝnh søc bỊn tiÕp xóc • TÝnh søc bỊn tiÕp xóc Đối với cặp bánh chế tạo cung vật liệu, tính toán ứng suất tiếp xúc theo công thức, tơng úng với chế độ tảI trọng: Đối vối ôtô lÊy b»ng 1/2Mt Thiết kế tính tốn hộp số ôtô Văn Xô 27 SV: Trần Trường ĐHSPKT Vinh Đồ án mơn học σ tx = 0, 418 Trong ®ã: β : Ptt : Ptt E  1  ±  ÷ b.cos α  ρ1 ρ  Góc nghiêng bánh Lực vòng tính toán (N) E : Mô đun đàn hồi vật liệu, E= 2,1.1011( N/m2) b: Chiều dài tiếp xúc bánh (b=18,4) (mm) 1; :Bán kính vòng lăn bánh chủ động bánh bị động : Dấu trừ đợc dùng cặp bánh ăn khớp điểm tiếp xúc, đợc xác định: = r1 sin α sin α ; ρ = r2 cos β cos β r2 vµ r1 : Bán kính vòng lăn bánh chủ động bánh bị động (m) [ tx ] : lµ øng st tiÕp xóc cho phÐp (N/mm2), víi sè I vµ sè lïi [ σ tx ] = 950 ÷ 1000 ( N / mm2 ) , ®èi víi sè cao: [ σ tx ] = 650 ÷ 700 ( N / mm2 ) Đối với ôtô lực vịng P tác dụng lên bánh tính từ moomen tính tốn động Mtt truyền xuống, thường trung bình ơtơ sử dụng nửa Memax động cơ, đơn giản coi Mtt = 0,5 Memax truyền xuống bánh đẻ tính : P= M tt M e max = r 2.r + KiĨm nghiƯm cặp bánh số I: sin sin 20 = 26, 78 = 11( mm ) cos β cos 220 49' sin α sin 20 ρ11 = r11 = 65,93 ' = 27, ( mm ) cos β cos 22 49 ρ1 = r1 Thiết kế tính tốn hộp số ơtơ Văn Xô 28 SV: Trần Trường ĐHSPKT Vinh Đồ án môn học 15.2,1.105  1  σ tx = 0, 418 + = 45,8 ( N / mm ) p [ σ tx ]  ÷ 2.18, 4.0,91  11 27, + Kiểm nghiệm cặp bánh ë sè II: sin α sin 20 ρ = r2 = 27,3 ' = 11,3 ( mm ) cos β cos 22 49 sin α sin 20 ρ 22 = r22 = 59, 75 ' = 24, ( mm ) cos β cos 22 49 σ tx = 0, 418 14, 7.2,1.105  1  + = 45, ( N / mm ) p [ σ tx ]  ÷ 2.18, 4.0,91  11,3 24,  + Kiểm nghiệm cặp bánh số III: sin α sin 20 ρ3 = r3 = 39 ' = 16 ( mm ) cos β cos 22 49 sin α sin 20 ρ33 = r33 = 53,57 ' = 22 ( mm ) cos β cos 22 49 σ tx = 0, 418 10,3.2,1.105  1   + ÷ = 34,8 ( N / mm ) p [ σ tx ] 2.18, 4.0,91  16 22  + Kiểm nghiệm cặp bánh số IV: sin sin 20 ρ = ρ 44 = r4 = 45 ' = 18,5 ( mm ) cos β cos 22 49 8,9.2,1.105  1  σ tx = 0, 418 + = 32, ( N / mm ) p [ σ tx ]  ÷ 2.18, 4.0,91  18,5 18,5  + Kiểm nghiệm cặp bánh số lùi: Cặp bánh ZL, ZL2 L = L = rL sin α = 24,37.sin 20 = 8, ( mm ) 16,3.2,1.105   σ tx = 0, 418 = 65, ( N / mm ) p [ σ tx ]  ÷ 2.18, 4.0,91  8,  Trục hộp số: 4.1 Chọn vật liệu chế tạo trục: Chọn vật liệu chế tạo trục thép 40Cr Tơi cao tần để tăng tính 4.2 Kết cấu trục: + Trục sơ cấp: Thiết kế tính tốn hộp số ơtơ Văn Xơ 29 SV: Trần Trường ĐHSPKT Vinh Đồ án môn học Trục sơ cấp hộp số chế tạo riêng, Bánh trục sơ cấp ăn khớp thường xuyên với bánh trục thứ cấp, bánh coi khơng có tải trọng lắp với trục ổ trượt, bánh cố định trục quay trơn so với bánh răng, trục lắp hai đồng tốc để dễ cài số giảm va đập, đồng tốc lắp then hoa trục Trục đặt hai gối đỡ hai ổ bi hướng kính đỡ chặn, ổ bi định vị vỏ hộp nhờ vòng hãm (tránh tượng dịch chuyển theo chiều trục ) Trên trục có rãnh then để lắp bánh số lùi vị trí trục sơ cấp, bánh trục có lỗ khoan để đảm bảo bôi trơn cho ổ trượt , để đảm bảo cho bánh khơng bị xơ phía tải trọng dọc trục dao động khác sinh trình làm việc trục có vành ngăn cách vịng chặn + Trục thứ cấp: Trục thứ cấp liên kết với bánh hộp số tthen bán nguyệt Trục đặt hai ổ bi hướng kính đỡ chặn định vị vỏ nhờ vòng hãm Các bánh trục sơ cấp ăn khớp thường xuyên với bánh trục sơ cấp Trục thứ cấp truyền công suất tới truyền lực thơng qua bánh truyền động Chọn sơ chiều dài trục: Trôc s¬ cÊp d1=kd M emac Trong kd : Hệ số kinh nghiệm, kd = 4÷4,6 Chọn kd=4,5 Vậy d1=4,5 402, 21 = 33, ( mm ) , để tiện cho trình chế tạo ta chọn d1=35 (mm) -Trôc trung gian : d2=0,45.A =0,45 92=41,4 (mm) Để tiện cho trình chế tạo ta chọn : d 2=42 (mm) Để đảm bảo độ cứng vững trục cần thoả mÃn điều kiện sau d2/l2=0,16 ữ 0,18 ta đợc l2= 262 ữ 233 (mm) Ta chọn l2=262 độ dài trục trung gian - Trục thứ cấp : d3= 0,45 A=0,45.92=41,4 (mm) để tiện cho trình chế tạo ta chọn d3= 42 (mm) Để đảm bảo độ cứng vững trục cần thoả mÃn điều kiện sau D3/l3=0,18 ữ 0,21 ta đợc l3= 233 ữ 200 (mm) Ta chọn l3=230(mm) độ dài trục trung gian + Xác định lực tác dụng lên trục : Lực tác dụng lên trục gồm lực từ bánh phản lực ổ đỡ Thit kế tính tốn hộp số ơtơ Văn Xơ 30 SV: Trần Trường ĐHSPKT Vinh Đồ án môn học Trong trờng hợp chung, vị trí đặt bánh ta cã c¸c lùc t¸c dơng : M z max rz M z max tgα - Lùc híng kÝnh : R = rz cos β M z max tgα - Lực chiều trục: Q = rz - P= Lùc vßng: Trong đó: Z: Là số bánh tính - Mzmax: Mơ men quay cực đại tác dụng lên bánh răng, (Nm); M zmax= Memax.iz ( iz- tỷ số truyền tính từ động đến bánh tính , M emax mơ- men cực đại động cơ- với máy kéo lấy mô-men danh nghĩa Mn) - α: Góc prơfin gốc (góc ăn khớp) - β: Góc nghiêng - rz Bán kính vòng chia bánh răng, (m) Tên gọi Lực vòng P(N) Lực hướng kính R(N) Lực chiều trục Q(N) Cặp bánh gài số Cặp bánh gài số Cặp bánh gài số Cặp bánh gài số 76,2 31 28 45,3 18,2 16,5 29 11,6 10,6 19 7,6 6,9 Stt - Tính trục theo độ bền uốn Tại tiết diện nguy hiĨm tÝnh theo c«ng thøc σ u = M ƯW u [ ] u Trong là: u Mu mômen chống uốn tổng hợp tiết diện nguy hiĨm cđa trơc M u = M n2 + M d2 Thiết kế tính tốn hộp số ơtơ Văn Xô 31 SV: Trần Trường ĐHSPKT Vinh Đồ án mụn hc Mn : mô men uốn mặt phẳng ngang (yoz) Md: Mômen uốn mặt phẳng thẳng đứng(xoz) Với trục đặc Wu=0,1d3 -Tính trục theo bền xoắn τ z = M ¦W z ≤ [τ ] z z Trong :Mz mômen xoắn trục Wz-mômen chống xoắn, trục đặc Wz=0,2d3 - ứng suất uốn xoắn tổng hợp th = u + 4τ z ≤ [σ ] th §èi víi thÐp C45: σ th  ≈ 0,8.σ ch = 0,8.262 = 209.6 MN / m2 Xác định phản lực gối đờng kính tiết diện nguy hiểm: Tính trục hộp số ta dựa vào tải trọng tác dụng lên trục Các tải trọng gồm thành sau: Lực hướng kính tác dụng theo phương vng góc với đường tâm trục, lực chiều trục sinh góc nghiêng đường răng, lực vòng Trục sơ cấp, trục thứ cấp hộp số chịu lực hướng kính, lực chiều trục lực vòng Các tải trọng sinh mômen uốn ngang, mômen uốn dọc, mômen xoắn trục sơ cấp, không sinh mômen xoắn trục thứ cấp Ta xét trục, số lớn sau lấy trung bình chon trục +, Trơc thứ cấp: Xác định lực gối: M XA = RXB 230 − RV 200 − QV rV + R11.118,5 − Q11.r11 = 14675.200 + 34157.26, + 28.26, − 31.118,5 = 16713 ( N ) 230 = RV − RXB − R11 = 14675 − 16713 − 31 = −2069 ( N ) ⇒ RXB = ⇒ RXA 36646.200 + 76, 2.118,5 = 15152 ( N ) 230 ⇒ RYA = P11 + PV − RYB = 76, + 36646 − 15152 = 20722, ( N ) ΣM YA = PV 200 − RYB 230 + P11.118,5 = RYB Xác định momen tiÕt diƯn nguy hiĨm: MX = RXA.118,5 = 245176 (Nmm) MY = RYA.118,5 = 973057 (Nmm) Thiết kế tính tốn hộp số ơtơ Văn Xơ 32 SV: Trần Trường ĐHSPKT Vinh Đồ án môn học MZ = P11.r11 =2034,54 (Nmm) M TH = M X2 + M Y2 = 2451762 + 973057 = 990469,579 ( Nmm ) Tính độ cứng vững trục: Trục cứng vững làm tăng độ bền bánh làm việc lúc bánh hơng bị vênh Độ cứng vững điểm trục đặc trưng độ võng góc xoay điểm trục hai mặt phẳng vương góc Đối với hộp sood hai mặt phẳng thừa nhận sau: Một mặt phẳng qua đường tâm cca strucj mặt phẳng thư hai vng góc với mặt phẳng Độ võng góc xoay xác định vị trí tâm bánh xét Đỗ võng fv1 ,fv2 mặt phẳng V qua đường tâm cac strucj góc xoay δ h1 , δ h mặt phẳng H1, H2 ảnh hưởng đến thay đổi khoẳng cách trục, cịn góc xoay δ v1 , δ v mặt phẳng V ảnh hưởng đến sụ xác ăn Thiết kế tính tốn hộp số ôtô Văn Xô 33 SV: Trần Trường ĐHSPKT Vinh Đồ án mơn học khớp nên tính độ võng góc xoay cần xác định trị số fv1 ,fv2 , δ h1 , δ h Kiểm tra đọ cứng vững hộp số người ta kiểm tra cho trục sơ cấp trục thứ cấp: Cơng thức tính tốn : fc = p.a b 3.E.I l (độ võng) Tại điểm C: δc = p.a.b(b − a ) (góc xoay) 3.E.I l H×nh minh họa tác dụng lên trục Vì trục họp số có dạng bạc nên để đơn giản cho tính toán coi nh trục có tiết diện sơ không đổi 35 (mm) cho hai trục ( kích thớc sẻ đợc kiểm nghiểm lại sau phần tính toán ổ lăn) KiĨm tra ®é vâng: π D 3,14.354 I= = = 73624 , D : đờng kính trục D= 35 64 64 (mm) Xác định độ võng vµ gãc xoay trơc thø cÊp : - Sè I: f1 = P.a b 1228, 6.152.2002 = = 0, 0103 ( mm ) 3.E.I l 3.2,1.105.230.73624 KiÓm tra gãc xoay : - Sè I: δ c = P.a.b(b − a ) 1228, 6.15.200.(200 − 15) = = 0, 0005 ( rad ) 3.E.I l 3.2,1.105.73624.230 IV TÝnh to¸n ổ lăn: ổ lăn hộp số đợc chọn theo khẳ làm việc với chế độ tải trọng trung bình Phải đảm bảo yêu cầu làm việc bền lâu kÝch thíc ỉ nhá mét sè trêng hỵp kích thớc ổ đợc chọn tăng lên để đảm bảo điều kiện lắp ghép chi tiết hộp số, nâng cao độ cứng vững Thit k v tính tốn hộp số ơtơ Văn Xơ 34 SV: Trần Trường ĐHSPKT Vinh Đồ án mơn học Do tèc ®é vòng quay ổ bi n (vg/p) nên ta tính đợc khả làm việc ổ Hệ số khả làm việc ổ đợc xác định C= Rtđ.K1.Kđ.Kt m L (55-(5)) đây: - K1: hệ số tính đến vòng quay , K 1=1 vòng ổ quay - Kđ: hệ số tải träng ®éng , K®=1 - Kt: hƯ sè tÝnh ®Õn ảnh hởng chế độ nhiệt đến độ bền lâu cđa ỉ bi, hép sè thêng lµm viƯc ë nhiƯt ®é díi 3980k, ta lÊy Kt=1 - L: ti thä tÝnh theo triƯu vßng L= 60 nt ht 10 Trong đó: -nt: số vòng quay tính toán ổ bi (vg/p), số vòng quay tính toán xác định theo tốc độ trung bình ôtô số truyền thẳng (i h=1) nt= V i i i i 0,377 r tb h p cc = 1307(vg / p ) b ht: thời gian làm việc lăn (h) ht= S V (h) tb S : quÃng đờng chạy ô tô gia lần đại tu (km) m: bậc đờng cong mỏi thử ổ lăn ,m=3 đối víi ỉ bi, m=10/3 ®èi víi ỉ bi ®ịa - Rtđ: lực tơng đơng tác dụng lên ổ đơn vị (N) Rt®= 3,33 α β R q1 + α β R2 + + α n β n Rqn 3, 33 : , , 3, 33 3, 33 α : hÖ sè thời gian làm việc ổ lăn số truyền đà cho hộp , tơng ứng với giá trị ( 0,1,1, 3, 10,80(%) , , β : hƯ sè vßng quay , tính tỉ số vòng quay ổ lăn số truyền , 1,2,3,4, với số vòng quay tính toán (n t) Với trục sơ cấp : n = , víi mäi sè trun Víi trơc thứ cấp , hệ số lần lợt 7,3 ; 4,5 ; 2,7 ; 1,66; Rq1, Rq2, Rq4: t¶i trọng quy dẫn hớng kính tác dụng lên ổ lăn số truyền 1,2,3,4, Đối với bi cầu hớng kính : Rqn=A+mQ A: tải trọng hớng kính tác dụng ổ lăn *Trục thứ cấp : Thit k v tớnh tốn hộp số ơtơ Văn Xơ 35 SV: Trần Trường ĐHSPKT Vinh A0 = 2 0 X +Y , A1= Đồ án môn học 2 1 X +Y Trong : X0, Y0, X1,Y1, lực tác dụng lên ổ lăn tính theo tảI trọng trung bình Mtb Tải trọng tác dụng lên ổ lăn trơc thø cÊp VÞ trÝ X0(N) Y0(N) A0(N) X1(N) Y1(N) A1(N) Gµi sè 26571 15263 29331 2702 -27117 24425 Gµi sè 11165 7339 12778 9570 -15736 17466 Gµi số 3110 2950 4283 12442 -9248 15499 Gài sô 1374 1581 2610 11387 -6748 13573 Q: t¶i träng chiều trục tác dụng lên ổ lăn m: hệ số qui dÉn lùc chiỊu trơc vỊ lùc híng kÝnh , m=2,5 ổ bi hớng kính loại tựa dới tác dụng tảI trọng hớng kính A, phát sinh thành phần chiều trục S đợc xác định theo công thức S = 1,3.A.tg góc tiếp xúc lăn chọn =120 Lực chiều trục : Vị trí S0(N) S1(N) Gài số 1870 1557 Gµi sè 814 1113 Gµi sè 273 988 Gài sô 166 865 Vì thành phần S0,S1, tải trọng hớng kính ổ không nên tải trọng quy dẫn đợc tính, Rqn=A+m(Q- S0 + S1) Trong ®ã S0,S1: lùc chiỊu trơc sinh tác dụng lực hớng kính vị trí Rq1(N) Rq2(N) Rq3(N) Rq4(N) Rtđ(N) C(N) vị trí 64243 38808 25034 19917 82037 144890 vÞ trÝ 59337 43497 36250 3088 100520 177450 Dựa vào giá trị C đờng kính trục thứ cấp ta chọn đợc æ β VÞ trÝ Ký d D B c C Qtmax Vòng hiệu quay giới hạn 0 751 55 100 30 28 14 30’ 152000 8300 3200 Thiết kế tính tốn hộp số ơtơ Văn Xơ 36 SV: Trần Trường ĐHSPKT Vinh Đồ án môn học + Đối với trục trung gian Dựa vào công thức tính toán trục sơ cấp ta có kết đối trung gian Tải trọng tác dụng lên ổ lăn trục trung gian : VÞ trÝ X3(N) Y3(N) X4(N) Y4(N) A3(N) Gµi sè -26232 11114 7793 5128 28489 Gµi sè -11494 5120 1592 7663 12583 Gµi sè -3718 1971 -999 8713 4208 Gài sô -1879 1250 -47 8304 2257 Lực chiều trục Vị trí Gài số Gài số Gài số Gài sô VÞ trÝ Rq1(N) 54027 34867 S3(N) 1.816 802 268 143 Rq2(N) 25413 20658 víi trơc A4(N) 9329 7827 8770 8304 S4(N) 594 499 559 529,5 Rq3(N) 9233 13796 Rq4(N) 3642 9689 Rt®(N) 2535 6745 C(N) 17665 46989 Dùa vào công thức tính trục sơ cấp ta có bảng kết trục trung gian nh sau vị Ký hiệu d D B c C Qtma Vòng trÝ x quay Gíi h¹n 200711 55 95 23,3 22 12 30 7200 4000 5000 ’ 0 200711 55 95 23,3 22 12 30 7200 4000 5000 + Đối với trục sơ cấp Vị trí Gài số X5(N) -13536 Thit k tính tốn hộp số ơtơ Văn Xơ Y5(N) 19888 37 A5(N) 24057 S4(N) 1534 SV: Trần Trường ĐHSPKT Vinh Gài số Gài số Gài sô án mơn học -20404 -23276 -22221 vÞ trÝ Ký hiƯu d 7610 50 10224 4855 2999 22822 23777 22422 D B c β 110 42,5 40 11010’ 21000 C 1455 1516 1429 Qtma x 11500 Vßng quay giíi hạn 3200 Đối với trục sơ cấp C quấ lớn không chon đợc ổ lăn nên ta tăng đờng kính trục lên d=60mm, với C = 186150 ta chon đợc ổ đỡ chặn cỡ trung có thông số sau: Vị trí Rq1(N) Rq2(N) Rq3(N) Rq4(N) Rtđ(N) C(N) 55916 44467 38949 34408 26721 186150 Thiết kế tính tốn hộp số ôtô Văn Xô 38 SV: Trần ... chuyển hàng hố, hành khách có vai trị to lớn Với việc vận chuyển tơ có khả đáp ứng tốt nhiều mặt so với phương tiện vận chuyển khác đặc tính đơn giản, an tồn, động Trong loại hình vận chuyển vận... thường có loại hai trục tâm dọc ngang, loại ba trục tâm dọc -Loại có trục tâm di động(hộp số hành tinh) +Theo cấp số ta có:hộp số cấp, cấp, cấp … Thiết kế tính tốn hộp số ơtơ Văn Xơ SV: Trần Trường... xoắn giới hạn hẹp Thông thường người ta kết hợp với hộp số có cấp có trục tâm di động(kiểu hành tinh) với biến mômen thuỷ lực 3.2 Phân loại theo cấu điều khiển -Loại điều khiển cưỡng bức(thường