Đồ án môn học ô tô 2 tính toán thiết kế hộp số

Đồ án mơn học ơtơ Tính tốn thiết kế hộp số Mục lục Trang LỜI NĨI ĐẦU……………………………………………………………… TRÌNH TỰ TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỘP SỐ………………………… Xác định thông số hộp số……………………………… 1.1.Tỷ số truyền số thấp - số cao hộp số……………… 1.2.Số cấp hộp số ôtô……………………………………………… 1.3.Tỷ số truyền trung gian hộp số ôtô…………………………… 1.4.Tû sè trun sè lïi………………………………………………… 1.5.Xác định kích thước hộp số…………………………… 1.6.Tính tốn số bánh hộp số…………………… X¸c định lại xác tỷ số truyền khoảng cách trục hộ số 12 Dịch chỉnh góc bánh 13 TÝnh to¸n søc bỊn hép sè …………………………………… ………28 4.1.Chế độ tải trọng để chế tạo hộp số 28 4.2.Tính bền bánh 30 Tính toán trục hép sè …………………………………………… …… 33 5.1.TÝnh s¬ bé trơc kÝch thíc trơc hép sè……………………… 33 5.2.TÝnh bỊn trơc 35 Tính toán ổ lăn 50 GVHD: Nguyn Ngọc Tú SVTH:Trịnh Đình Hân Đồ án mơn học ơtơ Tính tốn thiết kế hộp số LỜI NĨI ĐẦU Trong năm gần với phát triển mạnh mẽ kinh tế giới, kinh tế việt nam bước phát triển đường CƠNG NGHIỆP HĨA – HIỆN ĐẠI HĨA Bên cạnh kỹ thuật nước ta bước tiến Trong phải nói đến nghành động lực nói chung sản xuất tơ nói riêng, liên doanh với nhiều hãng ô tô tiếng giới Nissan, Honda, Toyota…cùng sản xuất lắp ráp tơ Để góp phần nâng cao trình độ kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật ta phải tự nghiên cứu, thiết kế tính tốn yêu cầu cấp thiết Có ngành sản xuất tơ ta có thương hiệu riêng cho thị trường quốc tế Sau học xong mơn học TÍNH TỐN THIẾT KẾ ƠTƠ, chúng em tổ môn giao làm nhiệm vụ Đồ án mơn học Trong q trình tính tốn để hồn thành Đồ án môn học chuyên nghành này, bước đầu chúng em gặp khơng khó khăn bỡ ngỡ với nỗ lực thân, hướng dẫn tận tình thầy giáo Nguyễn Ngọc Tú,chúng em cố gắng hoàn thành xong Đồ án mơn học: Tính tốn thiết kế ơtơ Tuy nhiên lần chúng em vận dụng lý thuyết học, vào tính tốn thiết kế ôtô cụ thể theo thông số cho trước, nên gặp nhiều khó khăn khơng tránh khỏi sai sót Vì chúng em mong quan tâm, giúp đỡ bảo thầy để thân chúng em ngày hoàn thiện kiến thức chuyên môn khả tự nghiên cứu Qua Đồ án mơn học thân em có ý thức cho nghề nghiệp mình, dần hình thành cho phương pháp học tập nghiên cứu Cảm ơn giúp đỡ tận tình thầy giáo Nguyễn Ngọc Tú giúp em sớm hồn thành tốt Đồ án mơn học Rất mong giúp đỡ nhiều thầy thầy giáo khoa GVHD: Nguyễn Ngọc Tú SVTH:Trịnh Đình Hân Đồ án mơn học ơtơ Tính tốn thiết kế hộp số Em xin chân thành cảm ơn! Vinh, ngày… tháng… năm… Svth : Trnh ỡnh Hõn Sơ đồ hộp số GVHD: Nguyn Ngọc Tú SVTH:Trịnh Đình Hân TRÌNH TỰ TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỘP SỐ 1.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: ψ G r ih1 ≥ max a bx (1-1) M e max io ηt Trong : Ga- trọng lượng tồn xe (N) Ga =11420 (KG) = 11420.9,81= 112030/(N) ψ max =0,30÷0,40:hệ số cản chuyển động lớn đường(tra bảng).Chọn ψ max =0,33 rbx :bán kính làm việc bánh xe chủ động d rbx = ( B + ).25,4 (mm) Với : B=11 (ich) chiều rộng sở lốp d=20 (ich) đường kính bánh xe d rbx = ( B + ).25,4 = (11 + 20 ).25,4 = 533,4 (mm) Memax: mô men quay cực đại động (xe tham khảo) Memax =47,5 (kG.m) =47,5.9,81=465,97 (N.m) η t : hiệu suất hệ thống truyền lực Xe thiết kế xe khách η t = 0,8÷0,85 chọn η t = 0,85 i0 : tỷ số truyền truyền lực 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 ,xe khách ω e max = (1,0 − 1,25)ω N ta chọn ωe max = 1,21ω N Với : ω N tốc độ góc ứng với cơng suất cực đại động ,ta có: ωN = π n 3,14.3200 = = 334,9 (rad/s) 30 30 Vậy : Vmax : tốc độ tịnh tiến lớn xe Vmax=95 (km/h) =26,38 (m/s) ω e max rbx 1,21.334,9.0,533 io = ihn v a max = 26,38 = 8,18 Thay số vào (1-1) ta được: i h1 = ψ max Ga rbx 0,33.112030 0,533 = = 6,08 M e max io η t 465,97.8,18.0,85 Tỷ số truyền số thấp ih1 kiểm tra công thức sau: ϕ Gϕ rbx ih1 ≤ (1-3) M e max io η t Trong : ϕ hệ số bám giửa lốp với mặt đường , ϕ =0,7÷0,8 chọn ϕ =0,8 Gϕ : trọng lượng bám xe ,(N) Gϕ = Gcd mcd Với : Gcd :trọng lượng phân bố lên cầu chủ động , (N) Cầu trước :Gcd=30%.Ga=112030.0,3=33609 (N) Cầu sau : Gcd=70%.Ga=112030.0,7=78421 (N) mcd : hệ số phân bố lại tải trọng lên cầu chủ động mcd =1,20÷1,35 ,chọn mcd =1,30 Gϕ = Gcd mcd =78421.1,30=101947,3 (N) Thay số vào (1-3) ta : ϕ Gϕ rbx 0,8.101947,3.0,533 ih1 ≤ = = 13,41 M e max io η t 465,97.8,18.0,85 Với ih1 =6,08 thoả mãn điều kiện 1.2 Số cấp hộp số ôtô Số cấp hộp số ôtô xác định theo công thức: n= log ih1 − log ihn +1 log q (2-1) Trong : n - số cấp hộp số ih1 - giá trị tỷ số truyền thấp hộp số ih1 =6,08 ihn – giá trị tỷ số truyền số cao ihn =1 q – công bội dãy tỷ số truyền ,khi tính tốn chọn cơng bội trung bình q theo khoảng kinh nghiệm Đối với hộp số thường ,xe khách trung bình ,sử dụng động xăng : chọn q=1,5 (q=1,5÷1,8) Thay số vào (2-1) ta : Đồ án môn học ôtô n= Tính tốn thiết kế hộp số log i h1 − log ihn log 6,08 − log +1 = + = 5,45 log q log 1,5 chọn số nguyên n=5 1.3 Tỷ số truyền trung gian hộp số ôtô: Đối với xe khách thường làm việc với số truyền trung gian thấp nên số truyền trung gian xác lập theo cấp số nhân sau: i h = i h21 = 6,08 = 3,33 i h = ih1 = 6,08 = 1,82 ih = 1(đây cấp số truyền thẳng) Để tăng tính động lực học giảm tiêu hao nhiên liệu cho xe chuyển động không tải có tải đưịng chất lượng tốt ta chọn số truyền tăng cho hộp số Giá trị số truyền tăng chọn khoảng : 0,65÷0,85 chọn ih5 = 0,8 1.4 Tỷ số truyền số lùi (il) : Tỷ số truyền khoảng : il= (1,1 ÷ 1,3)ih1 Trong đó: ih1- tỷ số truyền tay số Tỷ số truyền số lùi tính sau : il = 1,1 6,08 = 6,688 Chú ý: Số truyền cao hộp số nên làm số truyền thẳng hay số truyền tăng tuỳ thuộc vào thời gian sử dụng Nên chọn số truyền làm việc nhiều làm số truyền thẳng để giảm tiêu hao truyền lực tăng tuổi thọ hộp số 1.5 Xác định kích thước hộp số: 1.5.1 Khoảng cách trục: Khoảng cách trục thông số quan trọng định kích thước cácte hộp số nói chung kích thước bên hộp số nói riêng (như bánh ,đồng tốc , ổ bi…) khoảng cách trục A ,của hộp số ôtô xác định sơ theo công thức kinh nghiệm sau: A = k a M e max ih1 (mm) (4-1) Trong : ka - hệ số kinh nghiẹm có giá trị nằm khoảng sau : GVHD: Nguyễn Ngọc Tú SVTH:Trịnh Đình Hân Đồ án mơn học ơtơ Tính tốn thiết kế hộp số Đối với xe khách hộp số thường : ka=8,6÷9,6 chọn ka =9,0 Memax – mô men quay cực đaị động Memax =47,5 (KG.m) =47,5.9,81=465,97 (N.m) ih1 - tỷ số truyền thấp hộp số ih1 =6,08 Thay số vào (4-1) ta : A = k a M e max ih1 = 9,0.3 465,97.6,08 = 127,34 (mm) Chọn sơ : A=127 (mm) 1.5.2 Kích thước theo chiều trục các-te hộp số: Kích thước theo chiều trục các-te hộp số (mm) nói chung xác định tổng chiều dài (theo chiều trục ) chi tiết lắp trục trung gian hộp số (hoặc trục thứ cấp hộp số trục ).Bao gồm :Chiều rộng bánh b (mm) ,chiều rộng đồng tốc (hoặc ống gài ) H (mm) ,chiều rộng ổ đỡ trục B (mm) Đối với ôtô máy kéo ,các thông số thường xác định theo kích thước khoảng cách trục A sau: Chiều rộng bánh : b ≈ (0,19 ÷ 0,23 ).A Đối với hộp số thường Chọn b ≈ 0,20.A =0,20.127= 25,4 (mm) Chiều rộng ổ đỡ : B ≈ (0,20 ÷ 0,25 ).A Đối với ơtơ khách Chọn B ≈ 0,22.A = 0,22.127 =28 (mm) Chiều rộng đồng tốc (hoặc ống gài ) có giá trị nằm khoảng : H ≈ ( 0,4 ÷ 0,55 ) Đối với ôtô khách Chọn H ≈ 0,45.A= 0,45.127 =57,15 (mm) 1.6 Tính tốn số bánh hộp số : 1.6.1 Mơ đun góc nghiêng số bánh hộp số : Để đảm bảo bánh hộp số ôtô làm việc êm dịu ,xu hướng chọn mk có giá trị nhỏ ,ngược lại góc nghiêng βk thường có giá trị lớn sau : + Môđun: Xe khách : m =3,50÷ 5,0 chọn m =4,0 (mm) + Góc nghiêng : Xe khách : β = 180 ÷ 260 chọn β = 260 1.6.2 Số bánh hộp số : Hộp số xe khách nhãn hiệu PAZ-672(4x2) hộp số ba trục ,các số truyền phải qua hai cặp bánh ; có cặp bánh dùng chung cho tất số truyền ( trừ số truyền thẳng )gọi cặp bánh ln ln ăn khớp Nghĩa ln làm việc với gài số truyền GVHD: Nguyễn Ngọc Tú SVTH:Trịnh Đình Hân Đồ án mơn học ơtơ Tính tốn thiết kế hộp số ( trừ số truyền thẳng ) Vì phân chia tỷ số truyền cho cặp bánh , cần phải có giá trị đủ nhỏ để vừa bảo đảm tuổi thọ cho cặp bánh luôn ăn khớp vừa số chủ động cho cặp bánh gài số số truyền thấp không nhỏ Theo kinh nghiệm ,số chủ động cặp bánh gài số số truyền thấp xe khách : Z1 =16 ÷ 12 (với ih1=6 ÷ ) Xe thiết kế có ih1 =6,08 nên chọn Za =17 Khi chọn số chủ động Za cặp bánh gài số ,thì ta dễ dàng tính tỷ số truyền igi cặp bánh gài hộp số ba trục kiểu đồng trục sau : Zi = A cos β m (1 + i gi ) nên : i gi = ihi −1 ia (5-2 ) Trong : A - khoảng cách trục A =127 (mm) igi - tỷ số truyền cặp bánh gài số β – Góc nghiêng cặp bánh gài số (rad) Chọn β =260 m – Mô đun pháp tuyến cặp bánh gài số Chọn m = 4,0 (mm) Suy tỷ số truyền cặp bánh truyền động chung (luôn ăn khớp) A cos β a ia = − = 1,579 ma Z a Trong : ia - tỷ số truyền cặp bánh luôn ăn khớp ihi - tỷ số truyền tay số igi - tỷ số truyền cặp bánh gài số Từ ,suy tỷ số truyền cặp bánh gài số số truyền khác: i i gi = hi − Với i =2 ÷ n ia Trong : ia - tỷ số truyền cặp bánh luôn ăn khớp igi - tỷ số truyền cặp bánh gài số k (trư số truyền thẳng) ihi - tỷ số truyền số thứ i (trừ số truyền thẳng ) Khi tính ia igi số bánh chủ động tương ứng Za Zi ( k=2 ÷ ,trừ số truyền thẳng ) xác định theo công thức : GVHD: Nguyễn Ngọc Tú SVTH:Trịnh Đình Hân Đồ án mơn học ơtơ Tính toán thiết kế hộp số A cos β k (5 – ) mk (1 + i gk ) Trong : igi - Tỷ số truyền cặp bánh gài số i, ( i =a,2 ÷n ) Βi – Góc nghiêng cặp bánh gài số thứ a,i (rad) Mi – Mô đun pháp tuyến cặp bánh gài số thứ a , i Zk = Số bị động cặp bánh ăn khớp tương ứng xác định theo tỷ số truyền gài số xác định theo công thức sau : Z i' = Z i i gi (5 – ) Các tay số ih1 ih2 ih3 ih4 ih5 il (ihi) 6,08 3,33 1,82 0,8 6,688 (igi) 2,90 1,62 0,86 0,47 0,37 3,71 (Zi) 13,12 19,55 27,54 34,85 37,40 (Zi) 13 19 27 33 37 ' 38,05 31,67 23,68 ' 37 31 23 ( Zi ) ( Zi ) 16,38 21 13,83 17 13 27 Tính xác lại khoảng cách trục làm trịn số theo cơng thức sau : A= m1 ( Z + Z 1' ) 4,0.(13 + 37) = = 126.78 cos β1 cos 26 (mm) Chọn A =127 (mm) Tính xác góc nghiêng bánh để đảm bảo khoảng cách trục chúng 127 (mm) theo công thức sau : cos β k = Ta có : mk ( Z k + Z k' ) A m1 ( Z + Z 1' ) 4.(13 + 43) = = 0,88 A 2.127 m ( Z + Z a' ) 4.(17 + 33) cos β a = a a = = 0,8 A 2.127 cos β = m2 ( Z + Z 2' ) 4.(19 + 31) = = 0,88 A 2.127 m ( Z + Z 3' ) 4.(27 + 23) cos β3 = 3 = = 0,88 A 2.127 cos β = GVHD: Nguyễn Ngọc Tú (5 – ) nên : β1 = 25 50 ' nên : β a = 25 50 ' nên : β = 25 50 ' nên : β = 25 50 ' SVTH:Trịnh Đình Hân Đồ án mơn học ơtơ Tính tốn thiết kế hộp số m4 ( Z + Z 4' ) 4.(37 + 13) = = 0,9 A 2.127 m ( Z + Z 5' ) 3,5.( 45 + 19) cos β5 = 5 = = 0,9 A 2.127 nên : β = 25 50 ' cos β = Tỷ số truyền ig Số chủ ig1=2,90 ia=2,15 ig2=1,62 ig3=0,86 ig4=0,47 ig5=0,37 13 17 19 27 33 37 37 33 31 23 17 13 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 β1=25050’ βa=25050’ β2=25050’ β3=25050’ β4=25050’ Β5=25050’ 6,08 3,33 1,82 0,8 6,68 động Số bị động Mơ đun m (mm) Góc nghiêng β Tỷ số truyền hộp số + nên : β = 25 50 ' Số lợng bánh tay số lùi: Từ sơ đồ thiết kế ta nhận xét tỷ số truyền bánh số lùi đợc xác định nh sau: Với: il = ia il' il = 6,68 ; ia = 3,33; Z 1' = 37 Z l1.Z l' i = Z l Z l ' l Để tiện cho trình chế t¹o ta chän: Z1 = ZL = 13 Nh vËy : Z l1 15 = 1,12 ≈ Zl 13 Ta chän: + ZL1 = 15 ; ZL2 = 13 Bề rộng bánh Để giảm chiều dài hộp số ta phải giảm chiều rộng làm việc bánh Khi cần tăng khoẩng cách trục để làm giảm lực tác dụng lên bánh nhng điều làm tăng khối lợng hộp số Việc giảm chiều rộng lm GVHD: Nguyn Ngc Tỳ SVTH:Trịnh Đình Hân 10 Đồ án mơn học ơtơ Z i' 37 Tính tốn thiết kế hộp số 31 23 17 -0,2875 -0,2875 -0,2875 -0,2875 ξt 13 33 - -0,2875 0,2875 Z tdi 17,83 0,093 y 26,06 0,109 37,04 0,122 45,27 0,135 50,75 0,14 23,32 0,104 ' Z tdi 50,75 42,52 31,55 23,32 17,83 45,27 y' 0,14 0,135 0,129 0,104 0,093 0,135 Để đảm bảo diều kiện bền, ứng suất tính đợc phảI thoả mÃn điều kiện sau: u g 1,3 g : ứng suất gây nên gÃy (theo s bền vật liệu ứng suất uốn bánh hộp số thờng nằm phạm vi sau: tay số : 350 ÷ 840 MPa = 350 ÷ 840 MN/m2 ë tay số 3, : tay sè lïi : 150 ÷ 400 MPa = 150 ÷ 400 MN/m2 300 ữ 1200 MPa Trong số liệu mức lấy với xe tải b Tính sức bền tiếp xúc Đối với cặp bánh chế tạo cung mét vËt liƯu, tÝnh to¸n øng st tiÕp xóc theo công thức, tơng úng với chế độ tảI trọng: §èi vèi «t« lÊy b»ng 1/2Mt σ tx = 0,418 cos β Trong ®ã: β : P.E b sin α cos α ' 1 1  + r1 r2 Góc nghiêng bánh P : Lực vòng (MN) Ê : Mô đun đàn håi cđa vËt liƯu §èi víi thÐp £ = ÷ 2,2 KG/cm2 Ta chän E = 2.105 N/m2 GVHD: Nguyễn Ngọc Tú SVTH:Trịnh Đình Hân 29 Đồ án mơn học ơtơ b' : Tính tốn thiết kế hp s Chiều dài tiếp xúc bánh r2 r1 : Bán kính vòng lăn bánh chủ động bánh bị động (m) Cặp - 2’ - 3’ - 4’ 13 19 Z 37 31 r1 28,86 42,18 r2 82,14 68,82 4.2 Tính bền bánh 27 23 59,94 51,06 33 17 73,26 37,74 BR - 1’ Zi ' i - 5’ 37 13 73,14 28,86 a - a’ 17 33 37,74 73,26 a TÝnh bÒn søc uèn σ = k d k ms k c k k gc u P b.π mn y k Trong đó: P: lực tiếp tuyến bánh b: Bề rộng m n : Mô đun pháp tuyến y: hệ số dạng chân răng, phụ thuộc chủ yếu vào hệ số dịch chỉnh đợc tra theo đồ thị k : Hệ sè trïng khíp, phơ thc chđ u vµo hƯ sè trùng khớp , đợc tra đồ thị k d : hệ số tải động xe tải k k β =1,2 ms k d =2 ÷ 2,5 ta chän k d =2 : hƯ sè ¶nh hëng ma sát Đối với bánh chủ động Đối với bánh bi động k k ms ms =1.1 =0,9 kc: Hệ số tính đến độ cứng vững trục phơng pháp lắp đặt GVHD: Nguyn Ngc Tỳ SVTH:Trnh ỡnh Hân 30 Đồ án mơn học ơtơ Tính tốn thit k hp s Đối với bánh công xôn : kc=1,2 Đối với bánh di trợt trục thứ cấp: kc=1,1 Đối với bánh ăn khớp : kc=1 Do cặp bánh ăn khớp cho nªn ta chän : k c=1 ktp: HƯ sè tảI trọng động phụ sai số công nghệ ktp=1,2 ÷ 1,3 ta chän ktp=1,2 kgc: HÖ sè tËp trung ứng suất góc lợn chân kgc=1.1 Đối với bánh không mài góc lợn Cặp 1-1 2-2 3-3 4-4’ a-a’ 17 46 0,0434 23 40 0,0434 31 32 0,0434 39 24 17 46 0,0434 br Zi Z’i ξt Ztdi 23,41 31,67 42,69 y 0,15 0,15 0,16 Ztd’i 63.35 55.09 44.07 y 0,17 0,17 0,16 Để đảm bảo ®iỊu kiƯn bỊn,øng st tÝnh 53,71 23,41 0,13 0,15 33.05 63.35 0,13 0,17 đợc phảI thoả mÃn điều kiện sau: σ σ u ≤ σ g : øng suÊt g©y g·y ( theo søc bỊn vËt liƯu) g 1,3 øng suất uốn thờng bánh họp số thờng nằm phạm vi sau: tay số vµ : 350-840 Mpa = 350-840 MN/m2 ë tay số , 4, 5: 150-400Mpa =150-400MN/m2 ë tay sè lïi : 300-1200Mpa c¸c sè liƯu ë trªn lÊy víi xe khach : GVHD: Nguyễn Ngọc Tú SVTH:Trịnh Đình Hân 31 Đồ án mơn học ơtơ Tính tốn thiết kế hộp số b TÝnh søc bền tiếp xúc Đối với cặp bánh chế tạo cïng mét vËt liƯu, tÝnh to¸n øng st tiÕp xóc theo công thức, Tơng ứng với chế đô tải trọng: ®èi víi « t« lÊy b»ng 1/2Mt σ tx = 0,418 cos β 1 PE   +  b'.sin α cos α  r1 r  CỈp 1-1’ 2-2’ 3-3’ 4-4’ a-a’ BR Zi Z’i r1 r2 17 46 37.8 102,3 23 40 53,4 89 31 32 72.2 71,2 39 24 86.8 53 17 46 37.8 102,3 Trong : Góc nghiêng bánh P: Lực vòng (MN) E: Môđun đàn hồi vật liệu Đối với thép E= ữ 2,2KG/cm2 Ta lấy E= 2.105MN/m2 b: Chiều dài tiếp xúc răng(m) b=30mm r1 r2: Bán kính vòng lăn bánh chủ động bị động(m) : góc ăn khớp , ô tô [ ] = 1000 ữ 2500MN/m2 tx Dựa vào công thức ta có bảng số liệu sức bền uốn sức bền tiếp xúc bánh Cặp BR Zi u Z’i σ σ u tx 1-1’ 17 1252 46 904 1762 2-2’ 23 783 40 605 1348 3-3’ 31 587 32 480 1130 4-4’ 39 481 24 394 1065 a-a’ 17 535 46 421 1072 Khi ®ã ta cã b¶ng kÕt qu¶ sau GVHD: Nguyễn Ngọc Tú SVTH:Trịnh Đình Hân 32 Đồ án mơn học ơtơ Tính tốn thit k hp s Kết phù hợp với điều kiện ứng suất cho phép bánh số 2,3,4 cặp bánh ăn khớp Đối với bánh số ta chon vật liệu 40XC theotiêu chuẩn nga thoả mÃn độ bền tiếp xúc độ bền uốn Vởy bánh đủ bền Tính toán trục hộp số 5.1 Tính sơ trơc kÝch thíc hép sè -Trơc s¬ cÊp d1=5,3 M emac , để tiện cho trình chế tạo ta chọn d1=40mm Để đảm bảo cứng vững không gian l¾p trơc thø cÊp ta chän d1=60mm -Trơc trung gian : d2=0,45 a =63mm Để tiện cho trình chế tạo ta chọn : d2=65mm Tính toán trục hép sè 5.1 TÝnh s¬ bé trơc kÝch thíc hép sè -Trơc s¬ cÊp d1=5,3 M emac =39,37 , để tiện cho trình chế tạo ta chọn d1=40mm Để đảm bảo cứng vững không gian lắp trục thø cÊp ta chän d1=60mm -Trôc trung gian : d2=0,45 a =63mm Để tiện cho trình chế tạo ta chọn : d2=65mm Để đảm bảo độ cứng vững trục cần thoả mÃn điều kiện sau d2/l2=0,16 ữ 0,18 ta đợc l2= 361 ữ 406mm Ta chọn l2=360 theo xe tham khảo l2 độ dài trục trung gian - Trôc thø cÊp : d3= 0,45 x aω = 63 để tiện cho trình chế tạo ta chọn d3= 65 mm Để đảm bảo độ cứng vững trục cần thoả mÃn điều kiện D3/l3=0,18 ữ 0,21 l3= 309 ữ 361mm Ta chọn xe tham khảo l3= 310mm GVHD: Nguyễn Ngọc Tú SVTH:Trịnh Đình Hân 33 Đồ án mơn học ơtơ Tính tốn thiết kế hộp số 200000 700000 1000000 2100000 3300000 3600000 a - a' - 4' - 3' - 2' - 1' 5.2 Tính bền trục Sơ đồ bố trí bánh Biểu đồ lực tác dụng lên bánh : GVHD: Nguyễn Ngọc Tú SVTH:Trịnh Đình Hân 34 Đồ án mơn học ơtơ Ra' Pa P4' Tính tốn thiết kế hộp số R4' Qa Pa' Ra P2' R1' Q1 Q1' Q2' Q4' Q3' P4 P3 R3 R4 P1' R2' Q2 Q3 Q4 Qa' P3' R3' P2 P1 R1 R2 Bảng lực độ lớn lực tác dụng : TT Tên gọi Lực vòng P(N) Lực hớng kính R(N) Cặp BR ăn khớp Cặp BR gài số Cặp BRgài số Cặp BRgài số Cặp BRgài số Cặp BR Zl vµ Zl1 10834 4387 Lùc chiỊu trơc Q(N) 5284 29273 11854 14278 20735 8397 10113 15552 6298 7585 12761 5168 6224 GVHD: Nguyễn Ngọc Tú SVTH:Trịnh Đình Hân 35 Đồ án mơn học ơtơ Tính tốn thiết kế hộp s Cặp BR Zl2và Z1 -Tính trục theo độ bền uốn Tại tiết diện nguy hiểm tính theo công thøc σ u = M ¦W u ≤ [σ ] Trong là: u u Mu mômen chống uốn tổng hợp tiết diện nguy hiểm trục M u M = n +Md 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 z = M ƯW z [ ] z z Trong :Mz mômen xoắn trục Wz-mômen chống xoắn, trục đặc Wz=0,2d3 - ứng suất uốn xoắn tổng hợp [ ] Đối với thÐp C45: [σ ] ≈ 0,8.σ σ th = σ u + 4τ z ≤ th th ch = 0,8.360 = 288MN / m2 BiĨu ®å lùc cđa cặp bánh ăn khớp 5.2.1.1 Đối với trục thứ cấp Giả sử phản lực ổ lăn có chiều nh hình vẽ Ta có phơng trình cân lực mô men nh sau Y y1 Y0 R1 Z P1' X0 x1 X a ∑F Y L3 Q1' = ⇔ Y + Y + R'1 = GVHD: Nguyễn Ngọc Tú SVTH:Trịnh Đình Hân 36 Đồ án mơn học ơtơ Tính tốn thiết kế hộp số ∑ M = ⇔ Y L + Q r + R a = ∑F = ⇔ X + X − P = ∑ M = ⇔ X L − P a Y , , , 1 , x 1 x , Dựa vào sơ đồ hộp số công thức tính ta tính đợc lực tác dụng lên trục : Vị trí Gài số Gài số Gài số Gài sô a(m m) 295 L3(mm X0(N) ) 2702 -27117 Y0(N) X1(N) Y1(N) -7999 797 3000 157 9570 -15736 -2753 1674 1877 65 12442 -9248 -601 808 1126 35 11387 -6748 -236 398 682 Mô men uốn tiết diện bánh số : Mux=a*y1 Muy= a*x1 Dựa vào ta có bảng kết sau: Vị trí a(mm X1(N) Y1(N) Mux(N Muy(Nm Mz(Nm ) m) ) ) Gµi sè 295 2702 -27117 -7999 797 3000 Gµi sè 175 9570 -15736 -2735 1674 1877 Gµi sè 65 12442 -9248 -601 808 1126 Gài sô 35 11387 -6748 -236 398 682 KiĨm nghiƯm vÞ trÝ gài số 1: Biểu diễn mômen uốn : GVHD: Nguyn Ngọc Tú SVTH:Trịnh Đình Hân 37 Đồ án mơn học ơtơ Tính tốn thiết kế hộp số Muy Mz Hình vẽ Kiểm nghiệm vị trí gài số 2: Muy Mz Biểu diễn mômen uốn: Hình vẽ Kiểm nhiệm vị trí gài số 3: Biểu diễn mômen uốn: Muy GVHD: Nguyễn Ngọc Tú SVTH:Trịnh Đình Hân 38 Đồ án mơn học ơtơ Tính tốn thiết kế hộp s Mz Kiểm nghiệm vị trí cài số 4: Biểu diễn mômen uốn Muy Mz Dựa vào công thức tính độ bền uốnvà xoắn ta có vị trí cài số khác nh sau: Vị trí Mu(N) u (MN/m2) τ z (MN/m2) σ th (MN/m2) Gµi sè 8039 292,7 54,6 312,4 Gµi sè 3223 117,3 34,1 135,8 Gài số 1007 36,6 20,5 55 Gài sô 463 16,8 12,4 30 So sánh với điều kiện : §èi víi thÐp C45 : [σ th ] ≈ 0,8.σ ch = 0,8.360 = 288MN / m Th× vị trí gài số 2,3,4 đủ bền , vị trí tay số ta tăng đờng kính trục lên d=70mm ta đợc kết sau Vị trí Mu(N) σ u (MN/m2) τ z (MN/m2) σ th (MN/m2) Gµi sè 8039 292,7 54,6 250 Gµi sè 3223 117,3 34,1 135,8 Gµi sè 1007 36,6 20,5 55 Gài sô 463 16,8 12,4 30 GVHD: Nguyn Ngc Tú SVTH:Trịnh Đình Hân 39 Đồ án mơn học ơtơ Tính tốn thiết kế hộp số Tho¶ m·n bỊn tay số Tính cứng vững trục Độ cứng vững điểm trục đợc đặc trng độ võng góc xoay điểm trục hai mặt phẳng vuông góc với Ta có sơ đồ tính toán sau ( Bảng IV-4- [ 5] ) M0 R1 b b a Y1 R1 Y1 l3 l3 Độ võng điểm C : f = y c = R a b 3.E j.l f a  = y =M − 3a + a 3E.J  l c  + Góc xoay điểm C R.a.b( b − a )  dy  σ =   c= 3.l E.J  dy     dy  M a 0 σ =   c= −a+ + l3  E.J   dy  l 3 Trong - R lực hớng tâm tác dụng lên điểm C (N) - M0 mômen uốn điểm C (N.m) - a, b, l, khoảng cách đặt lực chiều dài trục(m) - E mô men đàn hồi vật liệu E= 2.105MN/m2 - J mômen quán tính tiết diện, trục đặc ta xác định nh sau π j= D 64 víi D ®êng kÝnh trơc m Do trục có nhiều lực mômen tác dụng nên độ võng góc xoay tiết diện tổng đại số độ võng góc xoay tiết diện lực mô men riêng rẽ tác dụng Tên gọi D(m) c (rad) y (m c Tiết diện bánh Tiết diện bánh GVHD: Nguyn Ngc Tỳ 0,07 m) 0,0066 5,145.10-4 0,065 0,0028 1,118.10-4 SVTH:Trịnh Đình Hân 40 Đồ án mơn học ơtơ Tính tốn thiết kế hp s Tiết diện bánh 0,065 0,0027 2,981.10-4 Tiết diện bánh 0,065 0,0026 2,234.10-4 Kết phù hợp 5.2.1.2 Đối với trục trung gian Giả sử phản lực ổ lăn có chiều nh hình vẽ Ta có phơng trình cân lực m«men nh sau Pa Y Q1 Y4 Qa P1Y3 R Ra Z X3 X4 X b c L2 ∑F ∑M ∑F ∑M = ⇔ Y + Y + R a + R1 = Y = ⇔ Y l − R1 c − Q r a + Q r1 − Ra b = Y a X + X +P −P =0 = ⇔ X l − P c + P b = =0⇔ X X 1 a a Dựa vào sơ đồ hộp số công thức tính ta tính đợc lực tác dụng lên trục vị trí b(mm) c(m L2(mm) X3( N) Y3(N) X4(N Y4(N m) ) ) Gµi 20 330 360 -26232 11114 779 512 sè1 Gµi 20 210 360 -11494 5120 159 766 sè2 Gµi 20 100 360 -3718 1971 -999 871 sè3 Gµi 20 70 360 -1879 1250 -47 830 số4 Mô men uốn tiết diện bánh số -Tại bánh ăn khớp GVHD: Nguyễn Ngọc Tú SVTH:Trịnh Đình Hân 41 Đồ án mơn học ơtơ Tính tốn thiết kế hộp số Mux=b.y4, bớc nhảy Mux=b.y4+ Qa.ra Muy =b x4 -Tại vị trí bánh gài số Mux =b.y4 +Qa.ra-Ra(c-b)-Q1.r1 Bớc nhảy : Mux=b.y4+Qa.ra-Ra(c-b)-Q1.r1 Muy=c.x4-Pa.(c-b) Dựa vào ta có bảng kết sau vị trí X4(N) Y4(N) Mux1 Mux1 Muy1 Mux2 Gµi sè1 Gµi sè2 7793 1592 512 766 M’ux2 Muy2 Mz 110 112 102 644 155 873 333 -786 153 694 31 131 768 19,9 0,94 106 903 512 172 -966 362 -545 Gµi -999 871 174 715 sè3 Gµi -47 830 166 707 số4 -Kiểm nghiệm vị trí cài số BiĨu diƠn m«men n : 112 110 Mux Muy Mz Kiểm nghiệm vị trí cài số BiĨu diƠn m«men n: GVHD: Nguyễn Ngọc Tú SVTH:Trịnh Đình Hân 42 Đồ án mơn học ơtơ Tính tốn thiết kế hộp số Mux Muy Mz * KiĨm nghiƯm vị trí cài số Biểu diễn mômen uốn: Mux Muy Mz *Kiểm nghiệm vị trí cài số Biểu diƠn m«men n: GVHD: Nguyễn Ngọc Tú SVTH:Trịnh Đình Hân 43 ... mãn điều kiện 1 .2 Số cấp hộp số ? ?tô Số cấp hộp số ? ?tô xác định theo công thức: n= log ih1 − log ihn +1 log q (2- 1) Trong : n - số cấp hộp số ih1 - giá trị tỷ số truyền thấp hộp số ih1 =6,08 ihn... 3'' - 2'' - 1'' 5 .2 Tính bền trục Sơ đồ bố trí bánh Biểu đồ lực tác dụng lên bánh : GVHD: Nguyn Ngc Tỳ SVTH:Trnh ỡnh Hõn 34 Đồ án môn học ? ?tô Ra'' Pa P4'' Tính tốn thiết kế hộp số R4'' Qa Pa'' Ra P2''... -20 404 Tính tốn thiết kế hộp số 1 022 4 Gµi 20 -23 276 4855 sè3 Gµi 20 -22 221 29 99 số4 Kiểm nghiệm vị trí cài số Biểu diễn m« men uèn: 20 4,4 -408 820 ,6 97 -465,5 820 ,6 59,9 -444,4 820 ,6 Mux Muy Mz