Xây dựng mô đun tính toán thiết kế hộp số cơ khí xe tải nhỏ trong 3d

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LÊ QUYẾT THẮNG XÂY DỰNG MƠ ĐUN TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỘP SỐ CƠ KHÍ XE TẢI NHỎ TRONG 3D CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN TS HỒNG THĂNG BÌNH Hà nội – Năm 2012 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHŨ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự – Hạnh Phúc LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đề tài nghiên cứu riêng hướng dẫn TS Hồng Thăng Bình Đề tài thực Bộ mơn Ơ tơ xe chuyên dụng, Viện khí động lực, Đại học Bách Khoa Hà Nội Các số liệu, kết trình bày luận văn hoàn toàn trung thực chưa cơng bố cơng trình Hà nội, ngày tháng năm 2012 Tác giả Lê Quyết Thắng LỜI NĨI ĐẦU Ngành cơng nghiệp ơtơ ngành quan trọng phát triển kinh tế quốc gia đặc biệt quốc gia phát triển Việt Nam Ở Việt Nam trước chủ yếu nhập ô tô, năm gần nhà nước trọng vào nội địa hóa sản xuất cụm chi tiết tơ, tiến tới bước làm chủ công nghệ sản xuất ô tô Trong trình học tập nghiên cứu tác giả chọn đề tài “Xây dựng mơ đun tính tốn thiết kế hộp số khí xe tải nhỏ 3D” làm luận văn tốt nghiệp Quá trình làm luận văn tác giả sử dụng kiến thức học trường kiến thức tích lũy thực tế giúp đỡ tận tình Thầy giáo hướng dẫn: TS Hồng Thăng Bình Thầy giáo môn ô tô Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn trình bày 04 chương Chương 1: Tổng quan đề tài Chương 2: Tính tốn thiết kế hộp số khí phương pháp truyền thống Chương 3: Lập trình tự động tính tốn Visual basic Chương 4: Xây dựng liên kết maccro tạo mô đun thiết kế tự động 3D Trong thời gian làm luận văn, tác giả có nhiều cố gắng tích cực chủ động học hỏi, vận dụng kiến thức học tìm hiểu kiến thức Dưới hướng dẫn trực tiếp TS Hồng Thăng Bình Thầy Bộ môn ô tô xe chuyên dụng, Viện Cơ khí động lực, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, đề tài hoàn thành mục tiêu nhiệm vụ đề Mặc dù cố gắng kiến thức thời gian có hạn nên luận văn khó tránh khỏi vài sai sót, mong nhận góp ý phê bình Thầy Hà nội, ngày tháng năm 2012 Tác giả Lê Quyết Thắng MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 3  MỤC LỤC 4  DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 7  DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 10  CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 11  1.1 Sự phát triển ngành công nghiệp ô tô khai thác ô tô Việt Nam 11  1.2 Lý chọn đề tài 11  1.3 Mục đích xây dựng mô đun luận văn, đối tượng, phạm vi phương pháp xây dựng 12  CHƯƠNG II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỘP SỐ CƠ KHÍ BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN THỐNG 14  2.1.Tổng quan hộp số 14  2.1.1 Công dụng 14  2.1.2 Yêu cầu 14  2.1.3 Phân loại 15  2.2 Giới thiệu số kết cấu hộp số khí thường dùng tơ 16  2.2.1 Hộp số trục 16  2.2.2 Hộp số trục 19  2.3 Một số phương án thiết kế hộp số khí 20  2.3.1 Phương án 20  2.3.2 Phương án 20  2.2.3 Phương án 21  2.4 Tính tốn thiết kế hộp số 22  2.4.1 Các thông số kỹ thuật xe tham khảo thiết kế 22  2.4.2 Tính tỷ số truyền hộp số 24  2.4.3 Xác định thông số hộp số 25  2.4.4 Xác định thông số bánh 26  2.4.5 Xác định kích thước hình học bánh 29  2.4.6 Tính tốn kiểm bền bánh 33  2.4.7 Tính tốn thiết kế trục 47  2.4.8 Tính tốn kiểm bền truc 48  2.4.9 Chọn ổ lăn đồng tốc cho hộp số 51  CHƯƠNG III: LẬP TRÌNH TỰ ĐỘNG TÍNH TỐN TRONG VISUAL BASIC54  3.1 Giới thiệu VISUAL BASIC 54  3.1.1 Cơ sở lí thuyết để sử dụng phần mềm Visual basic 54  3.1.2 Visual Basic 54  3.1.3 Tính 54  3.2.Tự động tính tốn tỷ số truyền 55  3.2.1 Xây dựng chương trình tự động tính tốn tỷ số truyền 55  3.2.2 Xây dựng giao diện chương trình 56  3.2.3 Mã code chương trình 57  3.3 Tự động hóa tính tốn trục 58  3.3.1 Xây dựng chương trình tự động tính tốn trục 58  3.3.2 Xây dựng giao diện chương trình 59  3.3.3.Mã code chương trình 61  3.4 Tự động hóa tính tốn bánh 63  3.4.1 Xây dựng chương trình tự động tính tốn bánh 63  3.4.2 Xây dựng giao diện chương trình 64  3.4.3 Mã code chương trình 66  CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG VÀ LIÊN KẾT MACCRO TẠO MÔ ĐUN THIẾT KẾ TỰ ĐỘNG TRONG 3D 72  4.1 Giới thiệu SolidWorks 72  4.1.1 Làm việc với solidworks 72  4.1.2 Các công cụ 73  4.2 Phương pháp xây dựng mô đun thiết kế 75  4.3 Mô đun thiết kế trục 75  4.3.1 Giao diện 75  4.3.2 Mã code 80  4.4 Mô đun thiết kế bánh 82  4.4.1 Giao diện 82  4.4.2 Mã code 87  4.5 Liên kết tạo mơ đun tính tốn thiết kế hộp số 92  4.5.1 Phương pháp liên kết 92  4.5.2 Giao diện cách sử dụng 94  KẾT LUẬN 96  TÀI LIỆU THAM KHẢO 98  DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TT Ký hiệu Ih1 Ih2 Ih3 Ih4 Ih5 tl max G Rbx 10 Memax 11 i0 Đơn vị kg mm Nm 12  13 14 15 16 dk Vtmax Vtmin d1 mm Km/h Km/h mm 17  18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 0 G G  A Memax Mđc Mtt K m Z  h* x kg kg mm Nm Nm Nm Độ Ý nghĩa ký hiệu Tỷ số truyền số I Tỷ số truyền số II Tỷ số truyền số III Tỷ số truyền số IV Tỷ số truyền số V Hiệu suất truyền lực hệ thống truyền lực Hệ số cản chuyển động lớn Trọng lượng tồn ơtơ Bán kính lăn bánh xe có tính đến biến dạng lốp Mơ men quay cực đại động cơ, tính theo Tỷ số truyền lực Hệ số vịng quay động cơ, ôtô vận tải Khoảng động học ôtô Vận tốc lớn ôtô Vận tốc nhỏ ôtô Khoảng động lực học ơtơ Hiệu suất ơtơ có kể đến tổn thất thiết bị động lực Hệ số quy dẫn Trọng lượng tồn tơ Trọng lượng bám ô tô Hệ số bám Khoảng cách trục Mô men xoắn lớn động Mô men động Mơ men tính tốn Hệ số kinh nghiệm Mô đun bánh Số bánh hộp số Góc nghiêng tất Hệ số chiều cao đỉnh răng: Hệ số dịch chỉnh 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 hf  t tw d da df b Mb  rk Mtt dw1  Y Y YF KF Độ Độ Độ mm mm mm mm Nm mm Nm mm 50 KF 51 KF 52 KFV 53 F MPa 54 0lim 55 SF MPa 56 KFL 57 NFE 58 KFc 59 ZM 60  61 KH 62 KH Hệ số chiều cao chân Góc prơphin gốc Góc prơphin Góc ăn khớp Đường kính vịng chia Đường kính đỉnh Đường kính đáy Chiều rộng vành Mơ men tính tốn xác định theo bám Hệ số biến dạng lốp Bán kính tính tốn bánh xe chủ động Mơ men tính tốn trục chủ động Đường kính vịng lăn bánh chủ động Hệ số trùng khớp Hệ số kể đến trùng khớp Hệ số kể đến độ nghiêng Hệ số dạng bánh Hệ số tải trọng tính uốn Hệ số phân bố khơng tải trọng chiều rộng Hệ số kể đến phân bố không tải trọng cho cặp ăn khớp Hệ số kể đến tải trọng động xuất vùng ăn khớp Ứng suất cho phép bánh chủ động bị động Ứng suất uốn cho phép với với chu kỳ sở Hệ số an tồn tính uốn Hệ số tuổi thọ xét đến thời hạn phục vụ chế độ tải trọng truyền Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải Hệ số kể đến tính vật liệu bánh ăn khớp Hệ số trùng khớp dọc Hệ số tải trọng tính bền sức bền tiếp xúc Hệ số kể đến phân bố không tải trọng chiều rộng vành 63 KH 64 KHV 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 l Ft Fr Fa s Sj  1 aj  max j fA F 76 a,b 77 78 79 80 81 82 83 l J E G J0 T L mm N N N MPa N/mm2 N/mm2 mm N mm mm Nm MPa N/mm2 N/mm4 Nmm mm Hệ số kể đến phân bố không tải trọng cho cặp bánh Hệ số kể đến tải trọng động xuất vùng ăn khớp Khoảng cách ổ đỡ trục Lực vịng Lực hướng kính Lực chiều trục Hệ số an toàn cho phép Hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp Giới hạn mỏi uốn Biên độ ứng suất pháp Trị số trung bình ứng suất pháp Độ võng trục Tổng lực tác dụng lên gối đỡ Khoảng cách từ điểm tính độ võng đến hai gối đỡ Khoảng cách hai gối đỡ Mơ men qn tính Mơ đun đàn hồi Mơ đun đàn hồi trượt Mơ men qn tính độc cực Mơmen xoắn trục Chiều dài đoạn trục tính DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc, bố trí trục hộp số trục cấp 17 Hình 2.2: Sơ đồ cấu trúc, bố trí trục hộp số trục cấp 18 Hình 2.3: Sơ đồ cấu trúc, bố trí trục hộp số trục cấp .19 Hình 2.4: Sơ đồ động phương án 20 Hình 2.5: Sơ đồ động phương án 21 Hình 2.6: Sơ đồ động phương án 21 Hình 2.7: Đồ thị mô men uốn 49 10 Bước Chọn edit macro chọn file name file bánh vbproj vừa lưu 84 Bước Kích open để mở file xuất dao diện solidwork visual studio tools for application: Bước Tạo Form SolidWorks Visual Studio :Chọn Project - add windows form - windows form: Xuất cửa sổ Form.vb: 85 Bước Lập giao diện tinh tốn Bước Chạy chương trình 86 Kết 4.4.2 Mã code Genegal Dim myDimension As Object Dim Part As Object Dim boolstatus As Boolean 87 Dim longstatus As Long, longwarnings As Long PrivatSub Private Sub cmdtinh_Click() cmdtinh_Click If (m.Text = "" And z.Text = "") Or (m.Text = "") Or (z.Text = "") Then d.Text = "" da.Text = "" df.Text = "" h.Text = "" st.Text = "" r.Text = "" MsgBox "Moi nhap thong so chieu day rang, mo dun va so rang" Else d.Value = Val((Val(m.Text) * Val(z.Text)) / 2) \ da.Value = Str((Val(m.Text) * (Val(z.Text) + 2)) \ 1) df.Value = Str(((Val(z.Text) - 2.5) * Val(m.Text)) \ 1) h.Value = 2.25 * Val(m.Text) st.Value = (3.14 * Val(m.Text)) / r.Value = (Val(d.Text) * / 5) \ End If End Sub Private Sub Private Sub cmdvehinh_Click() cmdvehinh_Click() Set swApp = Application.SldWorks 88 Set Part = swApp.ActiveDoc boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("D1@Sketch1@banh rang 7.SLDPRT", "DIMENSION", 0.08637397588356, 0.004341247876417, 0.01457938524827, False, 0, Nothing, 0) boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("D8@Sketch1@banh rang 7.SLDPRT", "DIMENSION", 0.06616643738269, 0.03000963267195, 0.02861890600831, False, 0, Nothing, 0) Dim myDimension As Object Set myDimension = Part.Parameter("D8@Sketch1") myDimension.SystemValue = da.Value / 1000( Code kích thước đường kính đỉnh thay thế) boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("D1@Sketch1@banh rang 7.SLDPRT", "DIMENSION", 0.08667403633578, 0.00401403074375, 0.01455266319932, False, 0, Nothing, 0) Set myDimension = Part.Parameter("D1@Sketch1") myDimension.SystemValue = df.Value / 1000( Code kích thước đường kính đáy thay thế) boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("D5@Sketch1@banh rang 7.SLDPRT", "DIMENSION", 0.005185128186528, 0.02977885920527, 0.007300678666661, False, 0, Nothing, 0) Set myDimension = Part.Parameter("D5@Sketch1") 89 myDimension.SystemValue = d.Value / 1000( Code kích thước đường kính vịng chia thay thế) boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("D4@Sketch1@banh rang 7.SLDPRT", "DIMENSION", 0.01781009466016, 0.03609333443079, 0.003322025035172, False, 0, Nothing, 0) Set myDimension = Part.Parameter("D6@Sketch1") myDimension.SystemValue = r.Value / 1000( Code bán kính vành thay thế) boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("D7@Sketch1@banh rang 7.SLDPRT", "DIMENSION", 0.01055291456069, 0.05999340389487, 0.01042091514455, False, 0, Nothing, 0) Set myDimension = Part.Parameter("D7@Sketch1") myDimension.SystemValue = r.Value / 1000( Code bán kính vành thay thế) boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("D2@Sketch1@banh rang 7.SLDPRT", "DIMENSION", 0.004794887681404, -0.003484907764847, 0.01722309159042, False, 0, Nothing, 0) Set myDimension = Part.Parameter("D2@Sketch1") myDimension.SystemValue = st.Value / 2000 boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("D3@Sketch1@banh rang 7.SLDPRT", "DIMENSION", 90 0.009857411526345, 0.002039321246048, 0.01321577886792, False, 0, Nothing, 0) Set myDimension = Part.Parameter("D3@Sketch1") myDimension.SystemValue = st.Value / 1000( Code bước thay thế) Part.ClearSelection2 True boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("CirPattern2", "BODYFEATURE", 0, 0, 0, False, 0, Nothing, 0) boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("CirPattern2", "BODYFEATURE", 0, 0, 0, False, 0, Nothing, 0) Part.ActivateSelectedFeature boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("D1@CirPattern2@banh rang 7.SLDPRT", "DIMENSION", 0.004165382265342, 0.005630597229983, 0.01376475172706, False, 0, Nothing, 0) Set myDimension = Part.Parameter("D1@CirPattern2") myDimension.SystemValue = z.Value( Code số thay thế) Part.ClearSelection2 True End Sub Private Sub Private Sub cmdxoa_Click() cmdxoa_Click() m.Text = "" z.Text = "" b.Text = "" d.Text = "" 91 da.Text = "" df.Text = "" h.Text = "" st.Text = "" r.Text = "" End Sub Private Sub Private Sub cmdthoat_Click() cmdthoat_Click() End End Sub 4.5 Liên kết tạo mơ đun tính toán thiết kế hộp số 4.5.1 Phương pháp liên kết Sau xây dựng mơ đun tính tốn thiết kế chi tiết tác giả đưa lên (Add –ins) thành công cụ SolidWorks sau: Bước 1: Mở chương trình SolidWorks Bước 2: Vào Tools chọn Customize tác giả có 92 Bước 3: Chọn commands -> chọn Macro -> New macro button Bước 4: Nhấn chuột New macro button đưa lên công cụ cần thiết, xuất hộp thoại 93 + Vị trí choose Image: Chọn hình ảnh tương ứng mơ đun + Vị trí Tooltip: Đặt tên cho mơ đun + Vị trí Macro: Chọn File hình vẽ mơ đun Sau chọn OK nút công cụ SolidWorks, tương tự tác ta làm mơ đun tính tốn thiết hộp số ô tô xe tải nhỏ 4.5.2 Giao diện và cách sử dụng Giao diện mô đun bánh đưa lên công cụ 94 Giao diện mô đun trục đưa lên công cụ - Cách sử dụng: Khi cần mở mơ đun tính tốn chi tiết ta cần nháy chuột vào nút thiết lập, xuất giao diện mơ đun cần tính tốn 95 KẾT LUẬN Mơ đun hỗ trợ tính tốn thiết kế 3D xu hướng cho việc phát triển ngành ô tô Trước đây, từ xây dựng ý tưởng sản xuất ô tô hàng loạt phải thời gian từ đến năm có cịn lâu Ngày nay, nhờ có máy tính, nhờ có phần mềm hỗ trợ, cơng việc tính toán thiết kế chi tiết cụm chi tiết tự động hóa phần lớn, thời gian cho việc phát triển ý tưởng chuẩn bị cho sản xuất hàng loạt giảm nhiều Trong thời gian nghiên cứu “xây dựng mơ đun tính tốn thiết kế hộp số khí xe tải nhỏ”, tác giả hoàn thành luận văn với nội dung sau: - Tìm hiểu tổng quan hộp số tơ - Tính tốn thiết kế hộp số theo phương pháp truyền thống - Lập trình tự động tính tốn Visua Basic - Xây dựng liên kết Macro tạo mô đun thiết kế tự động 3D Với mô đun xây dựng, cần nhập thông số đầu vào cần thiết thông số tự chọn, mơ đun tự động tính tốn, thiết kế vẽ chi tiết hộp số khí xe tải nhỏ môi trường 3D Chuyển sang bước kiểm nghiệm, chưa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật ta chọn lại số thông số đầu vào mơ đun nhanh chóng tính tốn cho mơ hình 3D mới, để kiểm nghiệm tiếp tục Như tiết kiệm nhiều thời gian tính tốn lại vẽ lại Hướng phát triển đề tài Áp dụng phương pháp tiếp cận xây dựng mô đun luận văn, xây dựng mơ đun tính tốn thiết kế tự động cho cụm chi tiết loại xe tải khác xây dựng mơ đun hỗ trợ thiết kế 3D cho hệ thống khác ô tô tô ly hợp, vi sai, cầu… Các mô đun sau xây dựng cần đóng góp độc giả chuyên gia chun nghành, chun gia cơng nghệ thơng tin để hồn thiện 96 hơn, đóng gói thành phần mềm cài đặt trở thành thư viện công cụ hỗ trợ thiết kế ô tô 3D Mặc dù thân có cố gắng quan tâm giúp đỡ thầy giáo kiến thức, kinh nghiệm, kiến thức công nghệ thông tin thời gian hạn chế nên luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận bảo, phê bình thầy đồng nghiệp Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn TS Hồng Thăng Bình đồng nghiệp giúp đỡ, tạo điều kiện cho tác giả hoàn thành tốt luận văn “Xin chân thành cảm ơn!” 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hữu Cẩn, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Dư Quốc Thịnh, Lê Thị Vàng, Lý thuyết ô tô, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật (2000) [2] Trương Minh Chấp, Dương Đình Khuyến, Nguyễn Khắc Trai, Thiết kế tính tốn tơ, Bộ mơn tơ Trường ĐHBK Hà Nội (1998) [3] Nguyễn Hữu Hường, Phạm Xuân Mai, Ngô Xuân Ngát, Hướng dẫn đồ án môn học thiết kế tính tốn ơtơ-máy kéo (tập 1) [4] Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy(tập 1-2), Nhà xuất giáo dục (2001) [5] PGS.TS.Trịnh Chất-TS.Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí (tập1-2).Nhà xuất khoa học (2002) [6] Phương Lan,Nguyễn Đức Hải, Visual Basic Net kỹ xảo lập trình, Nhà xuất thống kê (2004) [7] Nguyễn Tiến, Kỹ lập trình Visual Basic, Nhà xuất giáo dục (2007) [8] Lý thuyết ôtô- máy kéo, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, năm 2000 [ 9] Nguyễn Hồng Thái, Ứng dụng SolidWorks thiết kế khí, Nhà xuất khoa học kỹ thuật (2006) 98 ... nghiên cứu, tính tốn, thiết kế Bởi tác giả chọn đề tài ? ?Xây dựng m? ?đun tính tốn thiết kế hộp số khí xe tải nhỏ 3D? ?? 1.3 Mục đích xây dựng mơ đun luận văn, đối tượng, phạm vi phương pháp xây dựng Mục... xây dựng mơ đun tính tốn thiết kế hộp số xe tải nhỏ 3D khơng nằm ngồi mục đích Trên sở mơ đun xây dựng thay đổi giá trị phạm vi cho phép, chương trình tự động tính tốn, thiết kế mơ chi tiết hộp. .. nêu ta tới phương án thiết kế hộp số cho xe tải sau:  Hộp số khí với cấp số, bố trí dọc theo xe  Hộp số có số tiến số lùi, với số truyền số truyền thẳng  Số trục hộp số trục: trục sơ cấp , trục