Thông tin tài liệu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN MƠN HỌC: ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ TRONG CƠNG NGHỆ Ơ TƠ THIẾT KẾ HỘP SỐ Ô TÔ Ngành: Lớp: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ 19DOTD1 Giảng viên hướng dẫn: Lương Huỳnh Giang Sinh viên thực hiện:Trần Khánh Linh Mã SV:1911252865 Lớp: 19DOTD1 Sinh viên thực hiện:Nguyễn Văn Thắng Mã SV:1911251116 Lớp: 19DOTD1 Sinh viên thực hiện:Nguyễn Trọng Danh Mã SV:1911250591 Lớp: 19DOTD1 Sinh viên thực hiện:Lê Đức Chính Mã SV:1911252942 Lớp: 19DOTD1 Tp.HCM, ngày … tháng … năm 2021 Đề số: 01 VIỆN KỸ THUẬT HUTECH PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI TÊN MÔN HỌC : ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ TRONG CÔNG NGHỆ ÔTÔ NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TƠ Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên giao đề tài (sĩ số nhóm 04): 1) 2) 3) 4) Trần Khánh Linh Nguyễn Văn Thắng Nguyễn Trọng Danh Lê Đức Chính MSSV : 1911252865 MSSV : 1911251116 MSSV : 1911250591 MSSV : 1911252942 Tên đề tài : Thiết kế hô ̣p số ôtô Các liệu ban đầu : Xe tham khảo : Xe tải HD72 Loại xe: Xe tải Tải trọng: 3500kg o Tự trọng: 3115kg o Tải toàn bộ: 6810kg Động cơ: o Momen xoắn cực đại/Tốc độ quay : 272/1800 Me/nN (Nm/vịng/phút) o Cơng suất cực đại/Tốc độ quay : 130/2900 Ne/nN (Ps/vòng/phút) Hộp số: Hộp số khí ( cấp) Lớp :19DOTD1 Lớp : 19DOTD1 Lớp : 19DOTD1 Lớp : 19DOTD1 Đề số: 01 Nội dung nhiệm vụ : - Thiết kế bố trí chung, Thiết kế kỹ thuâ ̣t, - Xây dựng bản vẽ chế tạo mô ̣t số chi tiết khí bản của hô ̣p số như: Trục, bánh răng, Kết tối thiểu phải có: 1) Tính toán thiết kế bố trí chung 2) Tính toán thiết kế kỹ thuâ ̣t 3) Xây dựng bản vẽ chế tạo mô ̣t số chi tiết khí bản của hô ̣p số như: Trục, bánh răng,… Ngày giao đề tài: 30 / 03 /2021 .Ngày nộp báo cáo: ……./…… /……… TP HCM, ngày Sinh viên thực tháng năm 2021 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên thành viên) (Ký ghi rõ họ tên) Lương Huỳnh Giang Đề số: 01 Mục Lục LỜI NÓI ĐẦU .5 CÔNG DỤNG , YÊU CẦU , PHÂN LOẠI 1.1 CÔNG DỤNG : 1.2 YÊU CẦU 1.3 PHÂN LOẠI .6 2.CHỌN LOẠI HỘP SỐ VÀ SỐ TAY SỐ 2.1.CHỌN LOẠI HỘP SỐ: 2.2 XÁC ĐỊNH TỶ SỐ TRUYỀN , SỐ CẤP .8 2.2.1 Xác dịnh tỷ số truyền 2.3 SƠ ĐỒ ĐỘNG CỦA HỘP SỐ 2.4 XÁC ĐỊNH TỶ SỐ TRUYỀN CÁC TAY SỐ TRUNG GIAN 10 XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA HỘP SỐ 11 3.1 CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA TRỤC 11 3.1.1 Khoảng cách trục hộp số: 11 3.1.2.Kích thước chiều trục hộp số: 11 3.1.3 Đường kính trục hộp số: 11 3.1.4 Kích thước loại ổ trục: 12 3.2 CÁC THƠNG SỐ CHÍNH CỦA BÁNH RĂNG: .12 3.2.1.Số tổng cặp bánh răng: 13 3.2.2 Xác định số bánh răng: .14 3.2.3 Mômen truyền đến trục bánh tay số: 16 3.2.4 Lực tác dụng lên bánh răng: 17 3.2.5 Tính ứng suất tiếp xúc 18 TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT VÀ CÁC CỤM CỦA HỘP SỐ………………………………………………………………………………20 4.1 TÍNH ĐƯỜNG KÍNH TRỤC VÀ KIỂM TRA ĐỘ CỨNG VỮNG 20 4.1.1 Chọn sơ kích thước trục: 20 4.1.2 Tính trục theo cứng vững 20 4.2 TÍNH TOÁN ĐỒNG TỐC 21 4.2.1 Trình tự tính tốn đồng tốc 21 LỜI NĨI ĐẦU Ơ tơ máy kéo phượng tiện sản xuất kinh doanh sinh hoạt, thiếu đời sống Cùng với tiến chung khoa học Ngành tơ có bước phát triển với thành quan trọng Những biến đổi mà địi hỏi phải có nhận thức sâu rộng, vấn đề có liên quan đến công nghệ ô tô Tuy muốn tiếp thu kiến thức phải nắm vững kiến thức Những kiến thức làm tản cho bước phát triẻn Vì đồ án kết cấu tính tốn ô tô bước cố phát triển hiểu biết có từ mơn học có liên quan Lần làm quen với việc tính tốn thiết kế nên có nhièu khó khăn phức tạp Với nhận thức hạn chế nhiều mặt nên q trình làm đồ án em cịn vướng phải thiếu sót, mong quan tâm giúp đỡ thầy mơn Để hồn thành đồ án nỗ lực thân tập thể nhóm, khơng thể khơng kể đến bảo tận tình thầy, giáo môn nhà trường Đặc biệt hướng dẫn thầy LƯƠNG HUỲNH GIANG Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn LƯƠNG HUỲNH GIANG tận tình giúp đỡ em hồn thành thiết kế đề tài Xin cảm ơn thầy cô, cán công nhân viên Viện Kỹ Thuật tạo điều kiện thuận lợi cho em trình học tập thiết kế đề tài Em xin kính chúc thầy ln mạnh khoẻ có nhiều cống hiến nghiệp phát triển ngành ô tô nói riêng ngành giao thông vận tải nói chung Việt Nam Đề số: 01 CÔNG DỤNG , YÊU CẦU , PHÂN LOẠI 1.1 CÔNG DỤNG : 1.2 YÊU CẦU Có tỷ số truyền số lượng tay số thích hợp , đảm bảo chất lượng dộng lực có tính kinh tế nhiên liệu cần thiết cho ô tô máy kéo Làm việc êm dịu ,chuyển số nhẹ nhàng thuận tiện , không va đạp Có vị trí trung gian để cắt lâu dài động khỏiû hệ thống truyền lực Kết cấu đơn giản , làm việc tin cậy , bền vững Hiệu suất cao ,kích thước khối lượng nhỏ , giá thành rẻ 1.3 PHÂN LOẠI Theo phương pháp điều khiển chia loại : điều khiển tay, điều khiển tự động bán tự động Theo số cấp phân loại:3,4,5 nhiều cấp Theo sơ đồ động ,phân ra: Hộp số với trục cố định hộp số hành tinh Theo số lượng phần tử điều khiển càn thiết để gài số truyền ,phân ra: một,hai,hay ba phần tử điều khiển Số lượng phần tử điều khiển lớ thường dùng hộp số nhiều cấp - Theo số lượng dòng lực , phân : ,hai, hay ba dòng.Tăng số lượng dòng lực làm phức tạp kết cấu Tuy cho phép giảm tải trọng tác dụng lên báng răng,trục va ổ trục nhue kích thước chúng 2.CHỌN LOẠI HỘP SỐ VÀ SỐ TAY SỐ 2.1.CHỌN LOẠI HỘP SỐ: Trên ô tô nay, sử dụng chủ yếu loại hộp số có trục cố định, điều khiển tay Loại hộp số có ưu điểm kết cấu đơn giản, hiệu xuất cao (0,96 0,98), kích thước trọng lượng nhỏ Trong loại hộp số trên, hộp số ba trục cố định, có trục sơ cấp trục thứ cấp đồng tâm sử dụng phổ biến có ưu điểm là: có khả tạo số truyền thẳng cách nối tiếp trục sơ cấp thứ cấp Khi làm việc số truyền thẳng, bánh răng, ổ trục trục trung gian giảm tải hồn tồn nên giảm mài mịn, tiếng ồn mát công suất Ở số truyền khác, mơ men truyền qua hai bánh răng, tạo tỷ số truyền lớn với kích thước nhỏ gọn Nhờ giảm trọng lượng tồn tơ Tuy nhiên loại hộp số có nhược điểm là: - Hiệu suất giảm tay số trung gian - Ổ bi gối đỡ trước trục thứ cấp, bố trí lỗ phần bánh công xôn trục sơ cấp, nên làm việc căng thẳng kích thước bị hạn chế điều kiện kết cấu Đề số: 01 Hình 2.1 Sơ đồ động hộp số ba trục Ngoài hộp số có ba trục cố định, có trục sơ cấp thứ cấp đồng tâm cịn có hộp số có hai trục cố định, loại hộp số có ưu điểm là: - Kết cấu đơn giản, làm việc êm dịu có hiệu suất cao tay số trung gian - Dễ bố trí đơn giản kết cấu, hệ thống truyền lực xe đặt động gần cầu chủ động Tuy loại hộp số có hai trục cố định có nhược điểm là: - Do khơng có số truyền thẳng, bánh ổ trục không giảm tải số truyền cao, làm tăng mài mòn chi tiết, đồng thời gây tiếng ồn - Giá trị tỷ số truyền tay số thấp bị hạn chế, muốn khắc phục phải giảm tỷ số truyền tay số cao tăng tỷ số truyền lực i o Với đặc điểm hộp số hai trục thường sử dụng ô tô du lịch thể thao có động bố trí cạnh cầu chủ động máy kéo có hộp số bố trí chung vỏ với truyền lực Hình 2.1 Sơ đồ động hộp số hai trục Ơ tơ để thiết kế loại ô tô vận tải dùng để vận chuyển hàng hoá, làm việc điều kiện thường xuyên thay đổi tải, có tỷ số truyền lớn nên ta chọn hộp số ba trục cố định, có trục sơ cấp thứ cấp đồng tâm vì: hộp số có ưu điểm bậc trục sơ cấp thứ cấp đồng tâm làm số truyền thẳng, trường hợp hiệu suất Đây điều quan trọng ô tô vận tải thời gian tơ vận tải làm việc số truyền thẳng chiếm tỉ lệ cao Mặc khác tơ chạy đoạn đường phẳng gài số truyền thẳng, thời gian sử dụng tay số trung gian it Vì tuổi thọ ô tô kéo dài Đề số: 01 2.2 XÁC ĐỊNH TỶ SỐ TRUYỀN , SỐ CẤP 2.2.1 Xác dịnh tỷ số truyền Tỷ số truyền xác định theo [ ] -Khả thắng sức cản lớn điều kiện cho trước G.r max bx ih1 Me i m t Trong : Theo đề cho trước max = 0,3 : hệ số cản lớn đường G = 68100(N) :Trọng lượng toàn xe rbx = 0,4 (m) : bán kính bánh xe Memax = 272 (Nm) :Mômen cực đại i = : Tỉ số truyền lực Theo [6] : ta có t = 0,75 0,85 chọn t =0,8 ih1 Vậy : = 6.3 - Khả tạo lực cản lớn theo điều kiện bám ih1 G rbx Memax i0 t Trong : Theo đề cho G = (70.68100)/100=47670N) :Trọng lượng bám xe rbx = 0,4(m) :bán kính bánh xe Memax = 272(Nm) : Mômen cực đại i = : Tỉ số truyền lự Theo [6]:ta có t = 0,75 0,85 chọn t =0,8 =0,7 0,8 chọn =0,75 ih1 Vậy : = 15.6 -Khả chuyển động với tốc dộ ổn định tối thiểu để động điều kiện địa hình chật hẹp ih1 Trong : :tốc độ chuyển động ổn định nhỏ Vn (km/h) chon Vn =5 (km/h) ne : vòng quay ổn dịnh tối thiểu động Đốivới động điêzel ne =350 700(v/ph) chọn ne =500(v/ph) Vậy: Vn ih1 0,377.500.0,5 5.6.1 Theo điều kiện : i h1 8,5 Ta chọn =3,14 Đề số: 01 2.3 SƠ ĐỒ ĐỘNG CỦA HỘP SỐ Sơ đồ động hộp số ba trục có trục thứ cấp nhau, khác chủ yếu số lượng cặp bánh ln ln ăn khớp cách bố trí số lùi Ở hầu hết tay số sử dụng cặp bánh nghiêng thường xuyên ăn khớp Để gài số, dùng ống gài đồng tốc Riêng bánh số số lùi dùng phương án sau: Bánh số số lùi ăn khớp thường sử dụng trường hợp thời gian làm việc số số lùi lớn Ưu điểm: mặt dầu vành khơng bị ăn mịn, hành trình nạng chuyển số nhỏ Nhược điểm: cần đặt tự trục thứ cấp bánh số lùi kích thước lớn, làm tăng số lượng bánh mơ men qn tính chi tiết quay, tăng tải trọng tác dụng lên đồng tốc Ngồi cịn có cách bố trí bánh số lùi không luôn ăn khớp, bánh số lùi số không luôn ăn khớp Tuy nhiên cịn có hai phương án khơng cần có bánh số lùi đặt riêng trục thứ cấp Để gài số lùi số dùng bánh di trượt Bánh trung gian(đặt trục số lùi) làm hay hai vành Phương án vành có kết cấu đơn giản hơn, điều kiện làm việc bánh lợi, chụi ứng suất uốn thay đổi theo chu trình đối xứng Phương án hai điều kiện ứng suất thuận lợi hơn: thay đổi theo chu trình mạch động, cho phép thực số lùi với tỷ số truyền lớn Chọn phương án bố trí số lùi bánh số số lùi không ln ln ăn khớp Vì có đặc điểm gài số lùi dễ dàng, cần dịch chuyển bánh số I z4 z4 z3 z1 z5 z2 z5 z3 z1 z2 Hình 2.3 Sơ đồ bố trí số lùi ô tô thiết kế Bánh tay số thấp(như số số lùi) chụi lực lớn thời gian làm việc hơn, nên bố trí sát gối đỡ sau Bánh tay số cao thời gian làm việc nhiều,bố trí khoảng trục, vùng có góc xoay nhỏ nhất, nhờ điều kiện ăn khớp bánh tốt nên giảm tiếng ồn mài mòn Hầu hết tay số dùng bánh nghiêng đồng tốc Các tay số số lùi có thẳng gài băng phương pháp trượt Mặt khác tay số 2,3,4,5 sang số có tốc độ lớn nên mặt dù cắt ly hợp song qn tính nên bánh cịn quay với tốc độ khác nhau, gài vào sinh lực va đập Để khắc phục tượng đơn giản hóa thao tác cho người lái nên hộp số có bố trí hai đồng tốc để gài số số hai số ba, số bốn số năm Để hai bánh Đề số: 01 chưa đồng tốc cấu khơng cho chúng gài vào cách tạo lực cản chống lại lực tay người lái tác dụng lên cần số Dùng mô men ma sát bề mặt côn tiếp xúc để khắc phục mô men quán tính, bánh đồng tốc độ lực cản nêu bị triệt tiêu, lúc lực tay người lái đủ thắng định vị lò xo bi, gạt bánh ăn khớp với cách êm dịu za z4’ z4 L z3’ z1’ z1 zL’ za’ z3 zL Hình 2.3 Sơ đồ động hộp số thiết kế 2.4 XÁC ĐỊNH TỶ SỐ TRUYỀN CÁC TAY SỐ TRUNG GIAN Chọn hệ thống tỷ số truyền số trung gian hộp số theo cấp số nhân - Cấp số nhân sử dụng rộng rải để chọn hệ thống tỷ số truyền ô tô cần thiết kế - Dựa sở dụng cơng suất trung bình động làm việc chế độ tồn tải khơng thay đổi q trình gia tốc tơ - Ơ tô thông thường hay sử dụng số cao hộp số, khu vực số lượng tỷ số truyền so với số lượng tỷ số truyền có số thấp, nhược điểm chọn hệ thống tỷ số truyền cho số trung gian theo cấp số nhân - Đối với hộp số có cấp lượng số truyền bị hạn chế, hạn chế khả tăng vận tốc trung bình tơ hệ số sử dụng tải trọng động Theo quy luật cấp số nhân, tỷ số truyền tay số trung gian xác định theo cơng thức [2]: ihi = đó: i: số thứ tự tay số; n: số cấp hộp số với n = Theo số liệu tính tốn : tỷ số truyền tay số hai là: ih2 ih2 = = =4,98 tỷ số truyền tay số ba là: ih3 ih3 = = = 2,92 10 Đề số: 01 tỷ số truyền tay số tư là: ih4 ih4 = = =1,7 tỷ số truyền tay số lùi là: ihl ihl = (1,2 1,3) ih1 = 1,2.8,5 = 10,2 XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA HỘP SỐ 3.1 CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA TRỤC 3.1.1 Khoảng cách trục hộp số: Đối với ô tô loại trục cố định, khoảng cách trục hộp số (A) xác định sơ theo cơng thức kinh nghiệm sau [2]: A = Ka (Mra)1/3 (mm) (4.1) Ở đây: Ka: hệ số kinh nghiệm; Đối với ô tô tải Ka= 8,6 9,6 Vì hộp số thiết kế hộp số ô tô đặt động Diezel nên chọn Ka= 9,2 Mra = Memax ih1 (Nm) mơmen trục ra(thứ cấp) hộp số Trong đó: Memax mômen cực đại động cơ, ih1 tỷ số truyền tay số A= 9,2.(272.8,5)1/3= 9,2.13,2 = 121,44 (mm) Chọn A = 121 (mm) 3.1.2.Kích thước chiều trục hộp số: Kích thước chiều trục hộp số xác định dựa vào kích thước chiều rộng chi tiết lắp trục như: bánh răng,ổ trục Các kích thước xác định sơ theo khoảng cách trục A đây: - Chiều rộng vành b (0,19 0,23).A = 0,21.121 = 25,4 (mm) b = 29,4(mm) dùng cho bánh chụi tải lớn - Chiều rộng ổ bi B (0,2 0,25).A = 0,2.121 = 24,2 (mm) - Chiều rộng ống gài đồng tốc: H (0,40,55).A = 0,5.121 = 60,5(mm) Kích thước chiều trục Lh cacte hộp số Lh =(2,73,0).A = 2,9.121 = 351 (mm) 3.1.3 Đường kính trục hộp số: Đường kính trục hộp số chọn chủ yếu theo điều kiện cứng vững, dựa vào kinh nghiệm sau[2]: Đường kính trục sơ cấp (phần then hoa): d1 1/3 d1= Kd (Memax) (mm) đây: Kd= (4,04,6) :hệû số kinh nghiệm Memax:mômen cực đại động theo đề cho(Nm);chọn Kd= 4,2 d1 = 4,2.(272)1/3 = 27,21 (mm) -Đường kính trục trung gian (d2) thứ cấp (d3): phần (đối với trục bậc) d2,3 0,45.A = 0,45 121 = 54,45 (mm) 11 Đề số: 01 3.1.4 Kích thước loại ổ trục: B Trong hộp số ba trục, thường thường sử dụng ổ bi cầu bi trụ hường kính dãy, loại nhẹ loại trung bình Các kích thước d: đường kính ngỗng trục, D đường kính ngồi, B chiều rộng ổ Theo số liệu thống kê, kích thước d, D B ổ có giá trị sau [2] d D Hình 4.1 : sơ đồ kích thước ổ bi Ổ trục phía sau của: - Trục sơ cấp: d = 0,45.A = 0,45.121 = 54,45 (mm) D = 0,9.A = 0,9 121 = 109 (mm) B = 0,2.A = 0,2.121 = 24,2 (mm) - Trục thứ cấp: d = 0,4.A = 0,4.121 = 48,4 (mm) D = 0,9.A = 0,9 121 = 109 (mm) B = 0,2.A = 0,2.121 = 24,2 (mm) - Trục trung gian: d = 0,3.A = 0,3.121 = 36,3 (mm) D = 0,72.A = 0,72 121 = 87,12(mm) B = 0,2.A = 0,2.121 = 24,2 (mm) Ổ trục phía trước của: Trục trung gian: d = 0,3.A = 0,3.121 = 36,3 (mm) D = 0,61.A = 0,61 121 = 73,81(mm) B = 0,2.A = 0,2.121 = 24,2 (mm) -Trục thứ cấp d = 0,23.A = 0,23.121 = 27,83 (mm) 3.2 CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA BÁNH RĂNG: -Mơ đuyn(mn) Đối với tô vận tải chọn mô đuyn bánh cho hộp số cần ưu tiên vấn đề giảm khối lượng hộp số, nghĩa tăng mô đuyn giảm chiều rộng bánh Mô đuyn pháp tuyến bánh tính theo cơng thức kinh nghiệm [2]: mn = (0,032 0,040).A (4.2) = 0,035.121 = 4,24 chọn mn = 5; mi = Góc nghiêng bánh () Góc nghiêng chọn theo hai điều kiện: 12 Đề số: 01 Điều kiện 1: đảm bảo độ trùng khớp chiều trục () không nhỏ một,để bánh ăn khớp chiều trục êm dịu, tức là: = b.tg/ts = b.sin/(mn.) Điều kiện hai: lực chiều trục tác dụng bánh nghiêng trục trung gian phải tự cân bằng, để giảm lực tác dụng ổ trục Muốn vậy, hướng nghiêng tác bánh trục phải giống thoả mãn điều kiện: tgi/ tg1 = ri/r1 đây: i ri - góc nghiêng bán kính vịng lăn bánh tay số i trục trung gian; 1 r1 - góc nghiêng bán kính vịng lăn bánh ln ln ăn khớp bánh trục sơ cấp Thực tế, lực chiều trục khơng thể cân hồn tồn ô tô người ta sử dụng bánh có góc nghiêng khác nhau, để điều kiện thuận lợi cho công nghệ sửa chữa Theo số liệu thống kê, góc nghiêng bánh hộp số ô tô nằm khoảng: = 180300 chọn = 220 3.2.1.Số tổng cặp bánh răng: Sau chọn chọn khoảng cách trục A, mơđuyn m n góc nghiêng , xác định sơ số tổng cộng cặp bánh theo công thức [2]: Z = 2.A.cos/mn = (2.121.cos220)/4 = 56,1 56 Để giải sai lệch xuất làm trịn số răng, dùng biện pháp sau: Hiệu chỉnh lại góc nghiêng , theo cơng thức: = arccos(0,5.mn Z/A) = arccos(0,5.4.56/121) = 22014’ Trong trường hợp dùng bánh không dịch chỉnh bánh dịch chỉnh t = 0.Biện pháp khơng làm tính thống giá trị góc nghiêng bánh hộp số làm phức tạp trình chế tạo sửa chữa bánh răng,nên dùng, không áp dụng cặp bánh có thẳng Dịch chỉnh góc bánh giữ nguyên Hệ số dịch chỉnh trường hợp xác định theo công thức[2]: t = Z.(invsw - invs)/(2.tg) Ở đây: s = arctg(tg/cos) góc prơfin tiết diện mặt đầu sw = arccos(A coss/Aw) góc ăn khớp tiết diện mặt đầu invs = tg - hàm số thân khai Aw = 0,5 Z.mn/ cos khoảng cách trục ứng với số Z sau làm trịn = 220 góc nghiêng biên dạng góc : s = arctg(tg220/cos220) = 230 invs = tg23 - 21./180 = 0,382 - 0,366 = 0,016 Aw = 0,5.74.4/cos220 = 121(mm) sw = arccos(121 cos230/121) = 23 invs = tg220 - 22./180 = 0,02 t = 56.( 0,02- 0,016)/(2.tg220) = 0,28 13 Đề số: 01 3.2.2 Xác định số bánh răng: Sau xác định số bánh Z cặp bánh ăn khớp, xác định tiếp số bánh tương ứng, nhờ hệ phương trình sau [2]: Z1k + Z2k = Z (4.3) Z1k = Z /(igk +1) (4.4) k k k k Z2 / Z1 = igk Z2 = Z - Z1 Ở đây: igk tỷ số truyền cặp bánh gài tay số thứ k, igk = ihk/ iak (4.5) ihk tỷ số truyền hộp sô tay số thứ k iak tỷ số truyền cặp bánh luôn ăn khớp Giá trị iak hợp lý xác định theo ih1 đảm bảo cho: bánh số có kích thước chế tạo trục trung gian đảm bảo độ cứng vững cần thiết, số bánh chủ động cặp bánh luôn ăn khớp, đồng thời phải chọn số để không sảy tượng cắt chân răng, kích thước bánh đủ lớn để bố trí gối đỡ trước trục sơ cấp bên trong, đường kính bánh phải nhỏ đường kính lỗ lắp ổ trục vỏ để đảm bảo điều kiện lắp ghép hộp số, để giảm tải trọng, tỷ số truyền tay số cần phân phối cho cặp bánh gài nhiều hơn, tức là: ig1 iak Kinh nghiệm cho thấy Z1 = 1216 hộp số có mơ đuyn bánh lớn, chọn Z1 = 15 Như vậy: ig1 = (Z - Z1)/ Z1 = (56 - 15)/15 = 2,73 ia = ih1/ ig1 = 8,5/2,73 = 3,11 Theo công thức ta xác định được: Za = Z/( ia+1) = 56/(3,11 + 1) = 14 Za’ = Z - Za = 56- 14 = 42 Tính xác tỷ số truyền cặp bánh dẫn động trung gian: ia = Za’/Za = 42/ 14 = Theo cơng thức 4.5 có tỷ số truyền cặp bánh dẫn động trung gian tay số tương ứng: Tay số hai (ig2): ig2 = ih2/ ia = 4,98/3 = 1,65 Tay số ba (ig3): ig3 = ih3/ ia = 2,92/3 = 0,97 Tay số tư (ig4): ig4 = ih4/ ia = 1,7/3 = 0,56 - Tính số cặp bánh tương ứng với tay số: Ta có: Cặp bánh dẫn động trục trung gian (Za, Za’) Za = 14; Za’ = 42 Cặp bánh dẫn động gài số (Z1, Z1’) Z1 = 15; Z1’ = 41 Từ cơng thức 4.4 ta có Z1k = Z /(igk +1) Z2k = Z - Z1k Suy cặp bánh tay số hai (Z2, Z2’) 14 Đề số: 01 Z2 = Z /(ig2 +1) = 56/(1.65+1) = 20,97 chọn Z2 = 21 Z2’ = Z - Z2 = 56 - 21 = 35 Suy cặp bánh tay số ba (Z3, Z3’) Z3 = Z /(ig3 +1) = 56/(0,97+1) = 28,6 chọn Z3 = 29 Z3’ = Z - Z3 = 56 - 28 = 27 Suy cặp bánh tay số tư (Z4, Z4’) Z4 = Z /(ig4 +1) = 56/(0,56+1) = 35,89 chọn Z4 = 36 Z2’ = Z - Z2 = 56 - 36 = 20 Xác định lại tỷ số truyền cặp bánh gài tay số: Tỷ số truyền cặp bánh trung gian ia = Tỷ số truyền cặp bánh số ig1 = Z1’/ Z1 = 41/15 = 2,73 Tỷ số truyền cặp bánh số hai ig2 = Z2’/ Z2 = 35/21 = 1,65 Tỷ số truyền cặp bánh số ba ig3 = Z3’/ Z3 = 27/29 = 0,93 Tỷ số truyền cặp bánh số bốn ig4 = Z4’/ Z4 = 20/36 = 0,56 Xác định lại tỷ số truyền thực tế hộp số ứng với tay số: Theo công thức 4.5 ta có: igk = ihk/ia ihk = igk ia (4.6) Với cơng thức 4.6 có tỷ số truyền thực tế hộp số ứng với tay số: Tay số (ih1) ih1 = ia.ig1 = 3.2,73 = 8,19 Tay số hai (ih2) ih2 = ia.ig2 = 3.1,65 = 4,95 Tay số ba (ih3) ih3 = ia.ig3 = 3.0,93 = 2,79 Tay số bốn (ih4) ih4 = ia.ig4 = 3.0,56 = 1,68 Tính sai số phần trăm tỷ số truyền tay số thực tế so với tính tốn lý thuyết (i%) quy định (i% 5%) Cơng thức tính i% sau: i% =(( ihk - ihk)/ihk ).100% đó: ihk tỷ số truyền tay số tính theo lý thuyết ihk tỷ số truyền tay số tính theo thực tế i% sai số phần trăm tỷ số truyền theo tay số k Từ cơng thức có: 1% =(( ih1 - ih1)/ih1 ).100% = ((8,5 – 8,19)/8,5).100% = 0,036% 2% =(( ih2 - ih2)/ih2 ).100% = ((4,98 - 4,95)/4,98).100% = 0,006% 3% =(( ih3 - ih3)/ih3 ).100% = ((2,92 - 2,79)/2,92).100% = 0,04% 15 Đề số: 01 4% =(( ih4 - ih4)/ih4 ).100% = ((1,7 - 1,68)/1,7).100% = 0,01% Các giá trị k% nhỏ 5% tỷ số truyền thực tế hộp số dạt yêu cầu Tính bánh trục số lùi,theo cơng thức 4.5 có tỷ số truyền bánh gài số lùi (ihl) igl = ihl/ ia = 8,5/3 = 2,83 Để dẫn động bánh số lùi dùng trục trung gian(gọi trục số lùi) để dẫn động bánh gài số lùi(lấy băng bánh gài số có Z1 = Zl’ = 40 răng) Để bảo đảm ăn khớp tránh tượng cắt chân chọn số số lùi 15 Vậy tỷ số truyền số lùi igl phân làm hai: Một là: tỷ số truyền từ trục trung gian qua trục số lùi igl1 Hai là: tỷ số truyền cặp bánh gài số lùi igl2 Vậy igl = igl1.igl2 (4.7) Đã có igl = 2,73 theo tính igl2= Zl’/Zl = 32/24 = 1,33 từ cơng thức 4.7 có được: igl1 = igl/igl2 = 2,73/1,33 = Để tránh tượng cắt chân bảo đảm điều kiện ăn khớp chọn bánh dẫn động trục số lùi (Zb) có số 17 Suy bánh bị động trục số lùi(Zb’) là: igl = Zb’/ Zb = 40/17 = 2,36 Zb’ = igll Zb = 2.17 = 34 chọn Zb’= 34 Vây có tỷ số truyền thực tê tay số lùi: igltt= ia.igl = ia.igl1.igl2 = 3.2.1,33 = 7,98 3.2.3 Mômen truyền đến trục bánh tay số: Được tính theo cơng thức sau: Mk = ihk..Memax (Nm) Ơí Mk mơ men vị trí xét ihk tỷ số truyền từ động đến bánh xét; hiệu suất truyền lực Mô men truyền đến trục trung gian (Mtg) là: Mtg = itg..Memax (Nm) Với = 02 itg br Trong 0 = 0,995 hiệu suất truyền lực ổ bi br = 0,79 hiệu suất truyền lực bánh = 0,9952 0,79 = 0,96 Mtg = 0,96.2,16.272 = 564 (Nm) Mô men truyền đến trục thứ cấp là: Tại bánh số một(Mtc1): Mtg1 = ih1..Memax (Nm) Với = 02 itg br = 0,9952 0,96 0,79 = 0,75 Mtc1 = 8,5.0,75.272 = 1734 (Nm) Tại bánh số hai(Mtc2): Mtg2 = ih2..Memax (Nm) 16 Đề số: 01 Mtc2 = 4,97.0,75.272 = 1013,88 (Nm) Tại bánh số ba(Mtc3): Mtg3 = ih3..Memax (Nm) Mtc3 = 2,92.0,75.272 = 595,68 (Nm) Tại bánh số tư (Mtc4): Mtg4= ih4..Memax (Nm) Mtc4 = 1,7.0,75.272 = 346,8 (Nm) Tại bánh số năm(Mtc5): Mtg5 = ih5..Memax (Nm) Mtc5 = 0,75.272=204 (Nm) Tại bánh số lùi(Mtcl): Mtgl = ihl..Memax (Nm) Mtc1 = 10,2.0,75.617 = 2080,8 (Nm) 3.2.4 Lực tác dụng lên bánh răng: R Q P P Q R R4 Q4 P P4 Q4 R4 Hình 4.2 Sơ đồ lực tác dụng lên bánh hộp số Ở đây: P: lực tiếp tuyến; R: lực hướng tâm; Q: lực chiều trục Các lực tính sau (2): Lực tiếp tuyến P = 2.M/d = 2.M/(mn.z) (N) Lực hướng tâm R= P.tg/cos (N) Lực dọc trục Q = P.tg (N) Trong đó: M: mơ men xoắn trục bánh răng; d: đường kính vịng lăn bánh răng; : góc nghiêng bánh trụ nghiêng( bánh trụ thẳng = 0) Cặp bánh ăn khớp: za za’ P = 2.Mtg/(mn.z) = 2.564.103/(4.42) = 6714,28 (N) Q =6714,28 tg220 =2712,74 (N) R = 6714,28.tg220/cos220 = 2925,78 (N) Cặp bánh số P1 = 2.Mtg1/(mn.z) = 2.1734.103/(4.41) = 21146,34 (N) Q1 = 21146,34.tg220 = 8543,67 (N) R1 =21146,34.tg220/cos220 = 9214,65 (N) 17 Đề số: 01 Cặp bánh số hai: P2 = 2.Mtg2/(mn.z) = 2.1013,88.103/(4.35) = 14484 (N) Q2 =14484.tg220 = 5851,91 (N) R2 =14484.tg220/cos220 = 6311,49(N) Cặp bánh số ba: P3 = 2.Mtg3/(mn.z) = 2.595,68.103/(4.27) = 11031,11(N) Q3 = 11031,11.tg220 = 4456,85(N) R3 =11031,11.tg220/cos220 = 4806,87 (N) Cặp bánh số bốn: P4 = 2.Mtg4/(mn.z) = 2.364,8.103 /(4.20) = 9120(N) Q4 =9120.tg220 = 3684.71 (N) R4 =9120.tg220/cos220 = 3974.09 (N) Pl = 2.Mtgl/(m.z) = 2.2080,8.103 /(4.48) = 21675(N) 3.2.5 Tính ứng suất tiếp xúc Sự hao mịn bánh phụ thuộc phần lớn trị số ứng suất tiếp xúc (áp suất) tâm ăn khớp Ứng suất tiếp xúc tx [N/m2] tính theo cơng thức sau: tx = 0,418 .( 1 P.E ) b cos (4.10) Ở đây: P(MN) lực tiếp tuyến tác dụng lên bánh răng; b(m): chiều rộng bánh E = 2,1.105(MN/m2) mô đuyn đàn hồi; = 220 góc ăn khớp; 1, 2 bán kinh cong bề mặt điểm tiếp xúc bánh chủ động bị động (m) Đối với bánh trụ thẳng 1 = r1.sin ; 2 = r2.sin (4.11) Đối với bánh trụ nghiêng 1 = r1.sin/cos2 ; 2 = r2.sin /cos2 (4.12) Ở đây: r1,r2: bán kính vịng trịn lăn bánh chủ động bị động; góc nghiêng đường bánh trụ nghiêng Đối với ô tơ tải thường trung bình tơ sử dụng mơ men (Memax) động để đơn giản lấy mơ men tính tốn mơ men M emax động truyền xuống để tính Ứng suất tiếp xúc cho phép lên bề mặt chế độ tải trọng trục sơ cấp hộp số Mtt = 0,5 Memax cho bảng sau: Bảng 41 : Bảng ứng suất tiếp xúc cực đại cho phép bánh hộp số tơ tính tốn theo chế độ tải trọng trục sơ cấp Mtt = 0,5 Memax Loại bánh Bánh Xêmentit hóa Xianuya hóa Số số lùi 1900 2000 (MN/m ) 950 1000 (MN/m2) Luôn ăn khớp 1300 1400 (MN/m2) 650 700 (MN/m2) Các bánh hộp số thiết kế Xêmentit hóa Đường kính vịng lăn bánh dẫn động trục trung gian (da1) da1 = 2.Aw/(ia + 1) = 2.121/(3,11 + 1) = 58,88(mm) da2 = ia da1 =58,88.3,11 = 183,11 (mm) 18 Đề số: 01 Từ công thức 4.12 ta có: 1 = (58,88/2).sin220/cos2220 =12,8(mm) = 0,013 (m) 2= (183,11 /2).sin220/cos2220 = 47,65(mm) = 0,048 (m) tx = 0,418 = 1011,25(MN/m2) Ứng suất tiếp xúc bánh gài số một: d11 = 2.121/(i1 + 1) = 2.121/(2,73 + 1) = 64,88(mm) = 0,065 (m) d12 = 2,73.0,065 = 0,1774 (m) 11 = (0,065/2).sin220/cos2220 = 0,014 (m) 12 = (0,1774/2).sin220/cos2220 = 0,0386 (m) tx1 = 0,418 = 1791 (MN/m2) Ứng suất tiếp xúc bánh gài số hai: d21 = 2.121/(i2 + 1) = 2.121/(1,65 + 1) = 91,32 (mm) = 0,091 (m) d12 = 1,65.0,-91 = 0,1501 (m) 21 = (0,091/2).sin220/cos2220 = 0,049.0,39 = 0,02 (m) 22 = (0,1501/2).sin220/cos2220 = 0,112.0,39 = 0,032 (m) tx2 = 0,418 = 1354 (MN/m2) Ứng suất tiếp xúc bánh gài số ba: d31 = 2.121/(i3 + 1) = 2.121/(0,93 + 1) = 125,38 (mm) = 0,13 (m) d32 = 0,93.0,13 = 0,121 (m) 31 = (0,13/2).sin22/cos222 = 0,113(m) 32 = (0,121/2).sin22/cos222 = 0,105(m) tx3 = 0,418 = 561,94 (MN/m2) Ứng suất tiếp xúc bánh gài số bốn: d41 = 2.121/(i4 + 1) = 2.121/(0,56 + 1) = 155,13(mm) = 0,156 (m) d42 = 0,156.0,56 = 0,087 (m) 41 = (0,156/2).sin220/cos2220 = 0,034 (m) 42 = (0,087/2).sin220/cos2220 = 0,02(m) tx4 = 0,418 = 1062,25 (MN/m2) 19 Đề số: 01 TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT VÀ CÁC CỤM CỦA HỘP SỐ 4.1 TÍNH ĐƯỜNG KÍNH TRỤC VÀ KIỂM TRA ĐỘ CỨNG VỮNG 4.1.1 Chọn sơ kích thước trục: Khi tính trục số tơ dùng cơng thức kinh nghiệm sau sơ kính thước trục [3]: Đối với trục sơ cấp: d1 = 5,3 M e max Ở đây: d1: đường kính trục sơ cấp (mm); M emax = 272 (Nm) mô men quay cực đại động theo đề cho d1 = 5,3 = 34,34 34 (mm) Đối với trục trung gian: d2 = 54,45 tính phần trước d2/l2 = 0,16 0,18 d2/l2 = 0,16 l2 = d2/0,16 = 54,45/0,16 = 340,31 (mm) Đối với trục thứ cấp: D3 = 54,45 tính phần trước D3/l3= 0,18 0,21 d3/l3 = 0,18 l3 = d3/0,18 = 54,45/0,18 = 302,5 (mm) 4.1.2 Tính trục theo cứng vững Trục cứng vững làm tăng độ bền bánh giảm tiếng ồn làm việc, lúc bánh khơng bị vênh Độ cứng vững trục đặt trưng độ võng góc xoay trục, điểm hai mặt phẳng vuông góc với Thường tơ người ta kiểm tra trục trung gian trục thứ cấp Từ kính thước tính phần trước: Có chiều rộng vành b = 25,4(mm); Chiều rộng ổ bi B = 24,2(mm); Chiều rộng ống gài đồng tốc: 60,5(mm) Tổng hợp kích thước ta chọn khoảng cách trục sau: 35 125 45 90 80 25 125 45 90 o0 80 25 Hình 5.1 Sơ đồ bố trí hộp số thiết kế Trục thứ cấp: Tay số 20 Đề số: 01 P4 = 9120 (N); Q4 = 3684,71( N); R4 = 3974,09(N); M4 = 346,8(Nm) 125 275 R4 Q4 P4 Hình 5.2 Sơ đồ lực tác dụng vào bánh số Ở để độ võng góc xoay điểm dầm lực tập trung (R4) mơ men tập trung(M4) gây Do tính độ võng góc xoay lực tác dụng riêng rẻ, sau lấy tổng đơn vị theo số ngun cộng tác dụng Mơmen qn tính trục tính theo đường kính trục từ cơng thức[3]: J4 = .D44/64 x = 15 50Mpa chọn x = 20 Ở đây: D4:đường kính ngồi trục D4 = = = 27,9 28(mm) J4 = 3,14.284/64 = 30156,56 4.2 Tính tốn đồng tốc 4.2.1 Trình tự tính tốn đồng tốc Xác định cacï kích thước đồng tốc, cần phải thiết lập mói quan hệ thơng số kích thước tiêu làm việc đồng tốc Muốn vậy, ta tiến hành sau: - Viết phương trình chuyển động cho khối lượng quán tính Jb chuyển số, với giả thiết: + Bỏ qua ảnh hưởng lực cản dầu bôi trơn đến gỉam tốc độ góc bánh răng, điều kiện nhiệt độ bình thường, ảnh hưởng không đáng kể + Tốc độ ô tô thời gian chuyển số không thay đổi Các nghiên cứu cho thấy, giả thiết hợp lý sức cản tổng cộng đường 0,15 thời gian đồng tốc tc 1,0(s) ta được: Jb.idt2.dw/dt = Mms (5.1) Tích phân phương trình 5.1 nhận được: Jb.idt2 b - a = Mms.tc (5.2) Ơí đây: Mms: mơ men ma sát đồng tốc(Nm) xác định theo công thức: Mms = .Q.rms/sin (5.3) 21 Đề số: 01 Trong đó: : hệ số ma sát; nửa góc bề mặt ma sát; r ms: bán kính trung bình bề mặt ma sát; Q: lực chiều trục tác dụng lên bề mặt ma sát Lực người lái tác dụng lên đòn điều khiển tạo ra, vậy: Q = Pđk.iđk.đk (N) (5.4) Trong đó: Pđk: lực tác dụng lên đòn điều khiển(N); iđk;đk: tỷ số truyền từ đòn điều khiển đến nạng gạt đồng tốc hiệu suất dẫn dộng tương ứng; i đt: tỷ số truyền từ trục sơ cấp đến bánh cần gài, tỷ số truyền tay số cần gài hộp số, tức idt = ihk; a, b:tốc độ trục cần nối( trước chuyển số) bánh cần gài đặt nó(rad/s) Rõ ràng: a = e/ihk (5.5) b = e/ihk đây:ihk, ihk 1: tỷ số truyền tay số cần gài tay số làm việc(cần nhả) hộp số e tốc độ góc trục khuỷu động cơ(rad/s) chuyển số e = (0,75 0,85).N từ số thấp lên số cao e = (0,9 1,0) N từ số cao xuống số thấp Trong N tốc độ góc trục khuỷu ứng với cơng xuất max động N = .nN/30 (rad/s) nN = 1800 (vg/ph) theo đề cho N = 3,14.1800/30 = 188,4(rad/s) e = 0,85 N = 188,4.0,85 = 160,14 (rad/s) Jb: mơ men qn tính quy dẫn, xác định sau: Jb = Jlh + Jsc + Jtgiak-2 + Jhi.ihi-2 + Jsl.isl-2 (5.6) Trong đó: Jlh, Jsc, Jtg: mơ men quán tính đĩa bị động ly hợp, trục sơ cấp hộp số, trục trung gian bánh lắp nó; Jhi, Jsl: mơ men qn tính bánh tay số thứ i, đặt thứ cấp, bánh hay khối bánh số lùi luôn ăn khớp với trục trung gian; iak, ihi, isl: tỷ số truyền cặp bánh dẫn động trục trung gian(luôn ăn khớp), tay số thứ i hộp số, từ trục so cấp đến bánh hay khối bánh số lùi;Thay(5.3)và(5.4) vào(5.2), sau biến đổi, xác định được: rms = e Jb idt2.sin 1/ ihk - 1/ ihk /(.tc.Pđk.iđk.đk) Để xác định sơ kích thước đồng tốc Khi tính tốn thừa nhận: Đối với cặp ma sát thép - đồng thau: = 0,06 0,1; chọn: = 0,08; = 120; chọn: = 70 Để đảm bảo điều kiện tránh kẹt dính bề mặt ma sát, góc khơng nhỏ góc ma sát, tức là: min arctg() Pđk: lấy theo qui định: Pđk = 100(N); iđk = 1,5 2,2; đk = 0,85 0,95 chọn iđk = 1,8; đk = 0,9 Thời gian đồng tốc tc: tc = 0,3 0,8 (cho tay số cao) tc = 1,0 1,5 (cho tay số thấp) Mô men quán tính đĩa bị động ly hợp: 22 Đề số: 01 Jlh = Jlh1 + Jlh2 Jlh1: mô men qn tính phần xương ly hợp Jlh2: mơ men qn tính phần may-ơ ly hợp Đường kính ngồi đĩa bị động ly hợp(D 2) giới hạn đường kính bánh đà động cơ, thường chọn sơ theo công thức kinh nghiệm[4]: D2 = 3,16 M e max c (cm) Ơí Memax = 272 (Nm) mô men xoắn cực đại động c: hệ số kinh nghiệm c = 3,6 D2 = 3,16 = 27,46(cm) = 274,6(mm) Xác định bán kính cong R1: bán kính R1 bán kính ngồi R2 khơng khác q lớn, chênh lệch bán kính dẫn đến chênh lệch tốc độ trượt tiếp tiếp gây tượng mịn khơng vịng ma sát kể từ ngồi đó: R1 = (0,53 0,75) R2 R1 = 0,53.274,6/2 =72,77 (mm) D1 = 2.R1 = 2.72,77 = 145,54(mm) TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 Đề số: 01 GIÁO TRÌNH KẾT CẤU Ơ TƠ (HUTECH) GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT Ô TÔ (HUTECH) (Nguyễn Văn Nhanh) GIÁO TRÌNH SỨC BỀN VẬT LIỆU (HUTECH) (ThS :Võ Minh Thiện; ThS :Trần Hữu Huy ) CƠ SỞ BỐ TRÍ CHUNG TRONG Ô TÔ (Nguyễn Lê Duy Khải) ( ĐH quốc gia TP Hồ Chí Minh) ĐỒ ÁN TÍNH TỐN THUYẾT KẾ Ơ TƠ ( ĐH BK TP Hồ Chí Minh) 24 ... vẽ chế tạo mô ̣t số chi tiết khí bản của hô ̣p số như: Trục, bánh răng, Kết tối thiểu phải có: 1) Tính toán thiết kế bố trí chung 2) Tính toán thiết kế kỹ thuâ ̣t 3) Xây...Đề số: 01 VIỆN KỸ THUẬT HUTECH PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI TÊN MÔN HỌC : ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ TRONG CÔNG NGHỆ ÔTÔ NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên... toán thiết kế kỹ thuâ ̣t 3) Xây dựng bản vẽ chế tạo mô ̣t số chi tiết khí bản của hô ̣p số như: Trục, bánh răng,… Ngày giao đề tài: 30 / 03 /2021 .Ngày nộp báo cáo: ……./…… /……… TP
Ngày đăng: 14/12/2021, 19:27
Xem thêm:
