Phần I: Giới Thiệu Chung Về Hộp Số pptx

Vỡ khả năng tải của động cơ chỉ thay đổi được 25%, cho nờn để đảm bảo tạo được lực kộo phự hợp với điều kiện chuyển động cụ thể của ụ tụ ta cần phải sử dụng hộp số.. Để bảo đảm công dụng

Phần I: Giới Thiệu Chung Về Hộp Số.

I.Cụng dụng ,yờu cầu ,phõn loại.

1.Cụng dụng.

Vỡ khả năng tải của động cơ chỉ thay đổi được 25%, cho nờn để đảm bảo tạo được lực kộo phự hợp với điều kiện chuyển động cụ thể của ụ tụ ta cần phải

sử dụng hộp số Ngoài ra, hộp số còn dùng để thực hiện chuyển động lùi hoặc

đứng yên trong thời gian lâu dài mà không cần tắt máy

2.Yờu cầu.

Để bảo đảm công dụng nêu trên, ngoài các yêu cầu chung về sức bền và kết cấu gọn, hộp số ô tô phải thoả mãn các yêu cầu đặc trưng sau :

- Hộp số ô tô phải có đủ tỷ số truyền cần thiết nhằm bảo đảm tốt tính chất

động lực và tính kinh tế nhiên liệu khi làm việc

- Khi gài số không sinh ra các lực va đập lên các răng nói riêng và hệ thốngtruyền lực nói chung Muốn vậy, hộp số ôtô phải có các bộ đồng tốc để gài số hoặc ống dễ gài số

- Hộp số phải có vị trí trung gian để có thể ngắt truyền động của động cơ khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian lâu dài Phải có cơ cấu chống gàihai số cùng lúc để bảo đảm an toàn cho hộp số không bị gẫy vỡ răng

- Hộp số phải có số lùi để cho phép xe chuyền động lùi; đồng thời phải có cơ cấu an toàn chống gài số lùi một cách ngẫu nhiên

- Điều khiển nhẹ nhàng, làm việc êm và hiệu suất cao

3.Phõn loại.

Tùy theo những yếu tố căn cứ để phân loại, hộp số được phân loại như sau:

- Theo trạng thái của trục hộp số trong quá trình làm việc:

+ Xe con: 5 tới 6 tay số

+Xe tải: 6 tới 12 tay số

+ Xe kéo mooc: 15 tới 20 tay số

- Theo cơ cấu gài số:

+ Bằng bánh răng di trượt;

+Bằng bộ đồng tốc;

+Bằng phanh và ly hợp (đối với hộp số thủy cơ);

- Theo phương pháp điều khiển:

+ Điều khiển bằng tay ;

II.Quan điểm thiết kế.

Theo yêu cầu của bài toán là thiết kế cho xe 3 tấn với xe tham khảo là xe

LF3070G1 (XK3000BA)

Sản phẩm:VINAXUKI - 3000BA

Tải trọng : 2980(KG) Kích thước : 6150 x 2100 x 2570 Dung tích xi lanh : 3760

Ta chọn hộp cơ khí giống như xe tham khảo với lí do:

+ Giá cả chế tạo cho sản phẩm là sẽ thấp

+ Độ tin cậy của sản phẩm là sẽ cao hơn so với hộp số vô cấp

Tại sao không sử dụng hộp số 4 cấp hay 8 cấp mà lại sử dụng hộp số 5 cấp số:+Do anh hưởng của số lượng số truyền trong hộp số

+ Khi sử dụng nhiều tay số thì :Tính kinh tế nhiên liệu sẽ tăng lên , tính phức tạpcũng tăng theo,làm cho giá thành của cả chiếc xe cũng tăng lên.Điều này làm mất tính cạnh tranh của sản phẩm.

Trong 2 trục phương án thiết kế ta chọn loại hộp số 3 trục thay cho việc sử dụng hộp số với những lí do sau:

+ Với hộp số 3 trục thì trục sơ cấp và thứ cấp là đồng trục cho nên sẽ tạo ra được

số truyền thẳng giúp cho các bánh răng và các ổ bi không chịu tải(ít phải làm việc ,tăng hiệu suất…).Mặt khác thì số truyền thẳng là tay số được sử dụng nhiềunhất –khoảng 60 đến 80% thời gian sử dụng của hộp số

+Với hộp số 3 trục thì chúng ta còn tạo ra được tỉ số truyền lớn cho hộp số

III.Kết luận về phương án thiết kế.

Từ các quan điểm thiết kế đã nêu ở trên ta đi tới phương án thiết kế sau:

- Hộp số cơ khí với 5 cấp số;

- Số trục hộp số là 3 trục;

- Cách chuyển số là sử dụng bộ đồng tốc cùng khớp gài số;

- Điều khiển bằng tay;

- Loại bánh răng sử dụng là bánh răng nghiêng

Z

Z b1

Hỡnh vẽ sơ đồ của hộp số

Hộp cấp số có hai cấp số nhanh và cấp số chậm Hộp đợc lắp ghép bulụngvới thân hộp số chính Trong hộp số phụ có trục vào T1, trục T2 trên đó có cáccặp bánh răng cấp chậm Za6 và bánh răng Za7 là bánh răng liền với trục vào T1

Bộ ống cài vào bánh răng Za7 sẽ dẫn động truyền thẳng, về phía sau cài với bánhrăng Za6 chuyển sang cấp số chậm Trục T6 trên đó có bánh răng ống Zb6 và Zb7 ở

vị trí trung gian của bộ truyền cấp số nhanh hoặc chậm tơng ứng

Trong hộp số chính có 5 cặp bánh răng tơng ứng với các tay số từ 1 đến 5 đợc

ký hiệu từ Za1 đến Za5 quay lồng không trên trục chính T3 bằng các ổ bi kim và

Zb1 đến Zb5 cố định trên trục răng tầng T5 ở tay số lùi gồm bánh răng ZaL đợc dẫn

động bởi trục trung gian T4 trên đó có ZcL và Zc1 Bộ đồng tốc đơn kiểu chốt bố trítại các tay số 2 - 3 và 3 - 5 với các ống cài răng then thân khai Các bánh răngtrong hộp số đều là răng nghiêng (helical gears)

Trên hộp số có 7 ổ bi cầu đỡ, vị trí lắp ổ bi tại các đầu trục và đợc ký hiệu từB1 đến B7 Các ổ bi kim đợc ký hiệu từ BK1 đến BK8 lắp trong bánh răng quaylồng không trên trục chính

Vỏ hộp số là chi tiết vỏ mỏng đúc bằng gang xám có cơ tính cao có khả năngchịu rung động khi xe chạy Cơ cấu càng gài số trong hộp số chính gồm các cànggài và ba thanh hai xoay để thực hiện hai chuyển động xoay chọn cửa số và càiống răng tơng ứng với tay số đã chọn Trong hộp số phụ chỉ có một càng gạt vềphía trớc và phía sau Cơ cấu dẫn động số bằng dây cáp dẫn động từ tay gạt củangời lái xe đến cơ cấu đòn bẩy trên hộp số Việc làm kín khít hộp số bằng cácphớt làm kín ở các đầu trục hoặc ổ bi, phía ngoài có nắp che Mức dầu bôi trơntrong hộp số đến miệng cửa tra dầu Nút xả dầu có gắn nam châm hút các mạtkim loại hoặc tạp chất nhiễm từ trong hộp số

Phần II: Tính Toán Thiết Kế Hộp Số

I.Tính Toán Tỉ Số Truyền Ở Từng Tay Số.

1.Theo xe tham khảo ta có :

Tỉ số truyền ở tay số I là :IhI=7.31

Tỉ số truyền lực cuối cùng: Icc=6.57

2.Tỉ số truyền trung gian của hộp số chính.

Bài toán1: Tính tỉ số truyền trung gian của hộp số chính .

Sơ đồ thuật toán trong MATLAB:

%Nhap du lieu:

ih1=7.31;

for m=1:5 ih(m)=((ih1)^(5-m))^(1/4)

end

fprintf( 'Cac ty so truyen trung gian cua Hop

So la ih1= ih2= ih3= ih4= ih5= %1.2f %1.2f

%1.2f %1.2f

7.3100 4.4457 2.7037 1.6443 1.0000

3.Tỉ số truyền của hộp số phụ và hộp số lùi.

Kết Luận Tỉ Số Truyền Ở Từng Tay Số:

II.Tính Toán Các Chi Tiết Trong Hộp Số.

2.1.Bánh Răng.

2.1.1 Hộp số chính.

Cặp bánh răng luôn ăn khớp:

- Khoảng cách trục aw tính theo công thức thực nghiệm là:

aw=Ka.3

max

e

M

Trong đó: Ka là hệ số kinh nghiệm Chọn Ka=18

M emaxlà mô men xoắn cực đại của động cơ M emax=300(Nm)

a n

Z m

Z

19 2.21.  Ig=…

Bài toán 2: Tính chính xác số răng của các bánh răng trong hộp số chính, dịch

chỉnh bánh răng đảm bảo khoảng cách trục giữa các trục.

Sơ đồ thuật toán trong MATLAB:

aw=120;

=[10.43 27.96 28.087 28.087];m=[4.25 3.75 3.75 3.5];

Ih=[7.31 4.45 2.7 1.64];Ia=2.21;

.

hi gi a

I I I

c oi

Kết quả của bài toán cho thấy chỉ cặp bánh răng (Za3- Zb3) là ta phải dịch chỉnh góc: 0 = -0.0163.

Z m

Bài toán 3: Xác định các thông số hình học cơ bản của

các bánh răng hộp số.

Sơ đồ thuật toán trong MATLAB:

Các thông số của bài toán này được lấy từ kết quả của bài toán 2

2.1.3.Kiểm nghiệm bền cho các bánh răng.

 Xác định chế độ tải tính toán cho hộp số:

Mô men tính toán MT được chọn từ giá trị nhỏ hơn tính được từ

- Mô men từ động cơ truyền đến : MT=Memax.iT

- Theo bám từ bánh xe truyền đến: *

.

bx T

T

G r M

Glà trọng lượng bám của ô tô G= 25500(N)

rbx là bán kính làm việc trung bình của bánh xe chủ động

Cỡ lốp:8.25-20 nên rbx=(8.25+20).25.4/2=0.3587(m)

iT là tỉ số truyền tính từ động cơ tới chi tiết đang xét *

T

i là tỉ số truyền từ chi tiết đang xét tới bánh xe chủ động

Bài toán 4: Xác định chế độ tải tính toán cho hộp số:

Sơ đồ thuật toán trong MATLAB:

Kết quả của bài toán:

Trục nhận mô men Từ động cơ truyền đến(Nm) Từ bánh xe truyền đến(Nm).

s

M P

 là góc nghiêng của bánh răng

Bài toán 5: Xác định lực tác dụng lên các bánh răng:

Sơ đồ thuật toán trong MATLAB:

Kết quả bài toán:

a.Kiểm nghiệm bền uốn

Kc: Hệ số tính đến độ cứng vững của trục và phương pháp lắp bánh răng lên trục

Ktp: Hệ số tính đến tải trọng động phụ do sai số các bước răng khi gia công gây nên

Kgc:Hệ số tính số tính đến ứng suất tập trung ở các góc lượn của răng ,do phương pháp gia công gây nên

K:Hệ số tính đến ảnh hưởng của độ trùng khớp hướng chiều trục đối với sức bền của răng

P: Lực vòng tác dụng lên chi tiết đang tính.(MN)

b: Chiều rộng làm việc của vành răng

mntb: Mô đun pháp tuyến ở tiết diện trung bình

y:Hệ số dạng răng

K:Hệ số tải trọng động bên ngoài

b.Kiểm nghiệm bền tiếp xúc.

E: Mô đun đàn hồi của vật liệu

b’: chiều dài tiếp xúc của các bánh răng

 : Góc ăn khớp

r1: Bán kính vòng lăn của bánh răng chủ động

r2: Bán kính vòng lăn của bánh răng bị động

Kết quả tính toán bền uốn và bền tiếp xúc của các bánh răng:

230.7692  923 0769

tx

 (MN/m 2 ). 911.5 973.4 973.4 1301.2 1301.2 967.5 967.5

[tx]

Kết luận: Như vậy các bánh răng mà ta tính toán và thiết kế đều đã thỏa mãn

được hai điều kiện bền uốn và bền tiếp xúc việc thỏa mãn cả hai điều kiện này sẽ tránh được các hư hỏng về gãy và mòn răng

2.2.Trục

2.2.1 Tính chọn sơ bộ kích thước trục.

 Trục sơ cấp

d1=10.6 emax (mm)

Trong đó: d1- Đường kính trục sơ cấp

Memax-mô men xoắn lớn nhất của động cơ.Memax=300(Nm) →d1=10.6 =183.597(mm)

 Trục trung gian

0.45 w2

302,5 340,3132

d l

d l

259,28 302,53

d l

d l

Mu- Mô men uốn tổng hợp tại tiết diện nguy hiểm của trục M u= M2 M2

n  d

M nMô men uốn trong mặt phẳng ngang(Oxy)

M d Mô men uốn trong mặt phẳng đứng(Oxz)

Wu - Mô men chống uốn, đối với trục đặc Wu=0.1d3

Wx-Mô men chống xoắn Wx=0.2d3

- Ứng suất uốn và xoắn tổng hợp: th  u2  4 x2  [ th]

 Trục thứ cấp.

 Trục trung gian.

 Trục sơ cấp.

2.3 Ổ Bi.

2.3.1 Chế độ tải trọng tính toán ổ lăn.

Ổ bi được tính theo tải trọng trung bình theo công thức:

Mtb=α.Memax

Trong đó:

α- Hệ số sử dụng mô men xoắn α=0,96-0,136 10-2Nr+0,41.10-6N2

r

Nr-Công suất riêng(W/N) Nr=Nemax/m

Nemax-Công suất lớn nhất của động cơ Nemax=85(kW)

m- Khối lượng của ô tô m=4.510(T)

Nr=85/4.510=18.847.(kW/T)

vậy α=0,96-0,136 10-2.18,847+0,41.10-6(18.847)2=0.9345

Memax- Mô men lớn nhất cuẩ động cơ Memax=300(Nm)

Suy ra : Mtb=0,9345 300=280(Nm)

2.3.2 Tính toán hệ số khả năng làm việc của ổ.

Hệ số khả năng làm việc của bi xác định theo công thức:

C R R R R n h td .1 d .( )t t t 0.3

Trong đó:

1

K -Hệ số kể đến vòng nào của ổ quay

Khi vòng trong của ổ quay: 1K =1.0

K d -Hệ số tải trọng động Ta lấy K d =1.0

K t -Hệ số ảnh hưởng của chế độ nhiệt đến độ bền lâu của ổ bi

Vì ổ bi làm việc ở dưới nhiệt độ 398oK chô nên ta lấy K t =1.0

nt -Số vòng quay tính toán của ổ bi (vòng/Phút).

v i0.377.tb h. 5.icc

Trong đó: vtbvận tốc trung bình của ô tô ở số truyền thẳng vtb

=32(Km/h)