Thuyết trình Thiết kế ô tô - Đề tài: Thiết kế hộp số

Nội dung text: Thuyết trình Thiết kế ô tô - Đề tài: Thiết kế hộp số

1. BỘ MÔN: KỸ THUẬT Ô TÔ – MÁY ĐỘNG LỰC Môn học: Thiết kế ô tô ĐỀ TÀI: Thiết kế hộp số GVHD: Trịnh Lê Duy Khải Nhóm: 1A HỌ & TÊN MSSV Trần Nguyên Anh 1410135 Nguyễn Lê Anh Dũng 1410676 Trần Thành Đạt 1410850 Trần Đại Nghĩa 1412476 Nguyễn Thành Trung 1414303 Trần Đắc Thắng 1413676
2. 1.ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC  Các thông số của động cơ:Nemax, MEmax  Các thông số của đường: Tốc độ tối đa Vmax  Trọng lượng xe, phân bố tải lên cầu chủ động  Kích cỡ lốp  Chịu các tác động của thời tiết, va đập(vỏ hộp số)  Chịu tải trọng động(các cặp bánh răng ăn khớp)
3. 3.PHƯƠNG ÁN Hộp số tự động Hộp số 2 Hộp số trục Hộp số thông có cấp thường Hộp số 3 trục Hộp số ly hợp kép Hộp số vô cấp
4. HỘP SỐ CÓ CẤP  Ưu điểm:  Hiệu suất truyền động cũng như khả năng chịu tải của bánh răng cao hơn là của đai.  Có số truyền thẳng.  Nhược điểm:  Điều khiển phức tạp, tốn thời gian khi chuyển số.  Khối lượng hộp số lớn.  Các chi tiết chịu va đập, chịu tải trọng động, dễ hư hỏng.
5. HỘP SỐ TỰ ĐỘNG  Ưu điểm:  Tăng tốc êm dịu  Điều khiển dễ dàng  Khó chết máy  Chuyển số êm dịu  Nhược điểm:  Do sử dụng biến mô thủy lực nên tiêu hao nhiên liệu hơn  Khả năng tăng tốc kém hơn
6. HỘP SỐ 2 TRỤC  Ưu điểm:  Thích hợp cho HTTL đặt cùng phía  Kết cấu gọn nhẹ  Dễ tháo lắp, sửa chữa  Nhược điểm:  Không có số truyền thẳng  Chỉ phù hợp cho các xe nhỏ
7. 4. THIẾT KẾ BỐ TRÍ CHUNG 4.1 Tính tỷ số truyền và xác định số cấp số 4.2 Chọn mô đuyn bánh răng 4.3 Chọn khoảng cách trục 4.4 Tính toán sơ bộ kích thước trục 4.5 Kích thước các chi tiêt trên trục 4.6 Tính toán số răng
8. 4.1.1 XÁC ĐỊNH TỈ SỐ TRUYỀN CỦA TRUYỀN LỰC CHÍNH Tỷ số truyền lực chính i0 được xác định đảm bảo tốc độ chuyển động cực đại của ô tô ở số truyền cao nhất trong hộp số. i0 được xác định theo công thức: 2 . .푛푒 𝑖0 = 60.푖ℎ푛.푖 .푣 Trong đó: 푛푒 – tốc độ vòng quay trục khuỷu động cơ khi đạt vận tốc lớn nhất(v/ph) – bán kính của bánh xe (m) 𝑖 - tỷ số truyền của hộp số phụ hoặc hộp phân phối ở tỷ số truyền cao nhất 𝑖ℎ푛- tỷ số truyền cao nhất trong hộp số 푣 - vận tốc lớn nhất của ôtô (km/h)
9. 4.1.2 XÁC ĐỊNH TỈ SỐ TRUYỀN Ở TAY SỐ 1 2) Lực kéo tiếp tuyến này cũng phải thỏa mãn điều kiện bám (tránh hiện tượng trượt quay của bánh xe chủ động): Gr bx ihI Mietmax 0 Trong đó: 휑 : Trọng lượng bám của xe tác dụng lên các bánh xe chủ động [N]. 휑 : Hệ số bám giữa lốp với mặt đường, 휑 = 0,6 ÷ 0,8
10. 4.1.2 XÁC ĐỊNH TỈ SỐ TRUYỀN Ở TAY SỐ 1 Khi tính toán, ta có thể chọn:
11. 4.1.3 XÁC ĐỊNH SỐ CẤP SỐ CỦA HỘP SỐ 푖 • Khoảng tỷ số truyền D: = ℎ 푖ℎ푛 • Ta có công thức: 푛−1 푛−1 푞푡 = D = 푞푡 • Nên số cấp số n là: lg n = +1 lg 푞푡 Trong đó: 𝑖ℎ : Giá trị tỷ số truyền số thấp nhất của hộp số 𝑖ℎ푛: Giá trị tỷ số truyền của số cao nhất (𝑖ℎ푛=1) 푞푡 : công bội trung bình
12. 4.1.4 XÁC ĐỊNH TỈ SỐ TRUYỀN CỦA CÁC TAY SỐ TRUNG GIAN  Đối với ô tô du lịch và xe khách liên tỉnh, thường làm việc ở các số truyền cao nên các số truyền trung gian được xác lập theo cấp số điều hòa nhằm sử dụng tốt nhất công suất động cơ khi sang số : Trong đó: a : Hằng số điều hòa của dãy tỷ số truyền hộp số, 1 1 xác định bằng: (n-1).a=( − ) 푖ℎ푛 푖ℎ 𝑖ℎ : Tỷ số truyền trung gian thứ k của hộp số, k= 2 ÷ n
13. 4.1.4 XÁC ĐỊNH TỈ SỐ TRUYỀN CỦA CÁC TAY SỐ TRUNG GIAN  Đối với xe tải, xe buýt thường làm việc với các số truyền trung gian thấp nên số truyền trung gian được xác lập theo cấp số nhân với công bội q như sau: Trong đó: q: Công bội của dãy tỷ số truyền hộp số 𝑖ℎ : Tỷ số truyền trung gian thứ k của hộp số, k= 2 ÷ n  Đối với hộp số kiểu ba trục đồng tâm: + Nếu số truyền cao nhất là số truyền thẳng (𝑖ℎ푛=1) thì k= 2÷(n-1) + Nếu số truyền cao nhất là số truyền tăng (𝑖ℎ푛<1) thì 𝑖ℎ(푛−1)=1, k= 2÷(n-2)
14. 4.2 CHỌN MÔ ĐUYN CHO BÁNH RĂNG  Mô men quay cực đại sinh ra ở trục thứ cấp: = 푒 𝑖ℎ1휂ℎ  Trong đó: 푒 : mômen cực đại của động cơ, Nm 𝑖ℎ1: tỷ số truyền của hộp số ở số I 휂ℎ hiệu suất hộp số lấy trung bình là 0,96
15. 4.4 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TRỤC  Đối với trục sơ cấp: 1 = 5,3 푒  Đối với trục trung gian 2 ≈ 0,45 2 = 0,16 ÷ 0,18 푙2  Đối với trục thứ cấp: 3≈ 0,45 3 = 0,18 ÷ 0,21 푙3
16. 4.6 XÁC ĐỊNH SỐ BÁNH RĂNG Đối với hộp số 2 trục  Khoảng cách trục: (푍 + 푍 ) (푍 + 푍 ) (푍 + 푍 ′) = 1 1 2 = 2 2 3 = ⋯ = 1 푖 푖 2 표푠훽1 2 표푠훽2 2 표푠훽푖 Góc nghiêng: - Xe du lịch: 훽= 22 ÷ 34 - Xe vận tải: 훽= 18 ÷ 26  Số răng trên các trục 2 표푠훽1 푍푖 = (1+푖ℎ푖) ′ 푍푖 = 푍푖𝑖ℎ1
17. 5. THIẾT KẾ KỸ THUẬT 5.1 THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT 1. Bánh răng 2. Trục 3. Ổ bi
18. TÍNH TOÁN BÁNH RĂNG TÍNH THEO UỐN Ứng suất uốn tại tiết diện nguy hiểm của răng: 푃퐾 2 𝜎 = ; MN/ 푡푛 trong đó: P - lực vòng tác dụng lên răng tại tâm ăn khớp, MN; b - chiều rộng của bánh răng, m; 푡푛 - bước răng pháp tuyến, m; y - hệ số dạng răng; K - hệ số bổ sung, tính đến sự tập trung ứng suất ở răng, độ trùng khớp khi các răng ăn khớp, ma sát bề mặt tiếp xúc, biến dạng các gối đỡ và trục
19. 5.1.2 TRỤC Một trong những yêu cầu cơ bản của trục là độ cứng. Tính toán trục gồm các bước sau:  Xác định lực tác dụng lên trục.  Tính trục theo độ cứng vững.  Tính sức bền của trục.
20. Đối với bánh răng côn răng cong: Lực vòng P = 푡. Lực hướng kính R = (tg훼cosδ ∓ sin훽sin훿) 푡. 표푠훽 Lực chiều trục Q = (푡𝑔훼푠𝑖푛훿 ± 푠𝑖푛훽 표푠훿) 푡. 표푠훽 trong đó: M - momen quay tác dụng lên bánh răng côn; 푡. - bán kính vòng chia trung bình của bánh răng côn; 훼 - góc ăn khớp; 훿 - góc tạo bởi đường sinh của bánh răng với đường trục (nửa góc côn của bánh răng); 훽 - góc xoắn trung bình.
21. Tính trục theo cứng vững Công thức để xác định độ võng và góc xoay tiết diện đối với các trườnghợp tính toán khác nhau. Độ võng tổng cộng không được quá 0,2mm; góc xoay không được quá 0,002rad.
22. Tính sức bền của trục Trục hộp số tính toán theo uốn và xoắn, phần then hoa của trục tính theo dập và cắt. Ứng suất uốn: 𝜎 = , MN/ 2 0,1 3 Ứng suất xoắn: 휏 = , MN/ 2 0,2 3 trong đó: , - momen uốn và xoắn tương ứng, MNm; d - đường kính của trục tại tiết diện đang tính, m.
23. Ứng suất dập 𝜎 của then: 푄 2 đ푖 𝜎 = = ∑퐹 0,75 ℎ푙 푡. trong đó: Q - lực vòng tác dụng lên các then; ∑퐹 - tổng số bề mặt tiếp xúc của then với moayơ bánh răng; đ - momen quay của động cơ; i - tỉ số truyền từ động cơ đến trục đang tính; z - số lượng then; h - chiều cao của then; 푙 - chiều cao tiếp xúc của then với moayơ bánh răng; 0,75 - hệ số tính đến sự phân bố tải trọng không đều lên các then; 푡. - đường kính trung bình của trục then hoa.
24. 퐾3 - hệ số tính đến chế độ nhiệt làm việc của ổ lăn, nhiệt độ làm việc của hộp số ô tô máy kéo thường dưới 398ºK cho nên 퐾3=1; n - số vòng quay của vòng ổ lăn, vg/ph; h - thời gian làm việc yêu cầu đối với ổ lăn, giờ(h); 푆1, 푆2- lực chiều trục sinh ra bởi tác dụng của các lực hướng kính 푅1 và 푅2 tại các ổ, N. Đối với ổ bi tì hướng kính hoặc ổ thanh lăn hình côn đặt ở hai đầu trục 푆1 và 푆2 tính như sau: 푆1 ≈ 1,3 푅1tg훽1 ; 푆2 ≈ 1,3 푅2tg훽2 với: 푅1 và 푅2 - lực hướng kính tác dụng lên ổ lăn thứ nhất và thứ hai. 훽1 và 훽2 - góc tác dụng của lực tổng hợp 푅01 và 푅02 lên bi hoặc thanh lăn.
25. Lực tương đương tác dụng lên ổ: 3,33 3,33 3,33 3,33 3,33 푄푡đ = 훿1훾1푄1 + 훿2훾2푄2 + 훿3훾3푄3 + 훿 훾 푄 trong đó: 푛푗 훿1, 훿2, 훿3, 훿 - hệ số tính đến số vòng quay: 훿푗= 푛푡푡 푄1, 푄2, 푄3, 푄 - lực hướng kính qui dẫn tác dụng lên ổ lăn, N: 푄1= 푅1 + m( 1 ± 푆1 ∓ 푆2) Tương tự cho 푄1, 푄2, 푄3, 푄 . 훾1, 훾2, 훾3, 훾 - tỉ lệ thời gian làm việc ở các số truyền. Tỉ lệ này bằng số thời gian làm việc ở từng số truyền chia cho tổng thời gian làm việc của ô tô.
26. 5.3 BỘ ĐỒNG TỐC  Là một ống gài số với cơ cấu đặc biệt, không cho gài số khi vận tốc của bánh răng chủ động và bánh răng bị động chưa quay đồng tốc.  Hoạt động dựa trên nguyên tắc của lực quán tính.
27. MOMEN MA SÁT BỘ ĐỒNG TỐC Moment ma sát của bộ đồng tốc được tính theo công thức: 2 Δ휔 푠 = 퐽Σ.𝑖 . 푡  퐽Σ : Moment quán tính của bánh răng gài số và của tất cả các khối lượng chuyển động quay trong hộp số (thường là trục ly hợp), được quy dần về trục sơ cấp  𝑖 : Tỷ số truyền thứ k của hộp số tương ứng với chế độ tính toán của đồng tốc (tính từ trục sơ cấp đến bánh răng gài số cần tính toán)  ∆휔 : chênh lệch tốc độ giữa bánh răng gài số và bộ đồng tốc (rad/s)  푡푠 : thời gian làm đồng đều tốc độ giữa bộ đồng tốc và bánh răng gài số (s)
28. LỰC ĐIỀU KHIỂN Quan hệ giữa lực ép Q và lực trên cần điều khiển P được xác định qua tỷ số truyền từ cần điều khiển đến cần gạt đồng tốc theo công thức sau: 푄 = 푃. 𝑖đ . 휂đ  푃 : lực danh nghĩa tác dụng lên cần điều khiển (P=60N với xe du lịch và xe buýt; P=100 đối với xe tải)  𝑖đ : Tỷ số truyền các đòn điều khiển (𝑖đ = 1,5 ÷ 2,4)  휂đ : Hiệu suất của cơ cấu điều khiển (휂đ = 0,85 ÷ 0.95)
29. 5.4 ĐỊNH VỊ VÀ KHÓA HÃM Đối với định vị loại thanh, t cần xác định khoảng cách a và c giữa các khấc lõm kề nhau theo công thức: = + ∆  : chiều rộng bánh răng  ∆ : khe hở giữa mặt bên các bánh răng khi chưa gài số (thường có độ dài 5mm)
30. 7. THIẾT KẾ KINH TẾ  Tính toán các chi phí để hoàn thiện sản phẩm.  Thiết kế sản phẩm sao cho có độ kinh tế hiệu quả nhất.  Tìm hiểu về nhu cầu, thị trường, đối tượng tiêu thụ sản phẩm.  Tìm hiểu các chính sách hiện tại đối với sản phẩm.