đồ án ô tô tính toán hộp số

-Tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong khoảng thời gian tuỳ ý mà không cầntắt máy và mở li hợp.-Dẫn động lực học ra ngoài cho các bộ phận công tác của xe chuyên dùng 2.Yêu cầu c

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Bộ môn công nghệ ô tô

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

…… o0o………….

ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN HỘP SỐ Giáo viên hướng dẫn: PHẠM BỘI CHƯƠNG

Họ tên sinh viên: Trần Văn Hóa – Lớp ĐH K5 ô tô A

NỘI DUNG ĐỒ ÁN

A- Phần thuyết minh:

1- Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực

2- Tính toán lựa chọn bánh răng hộp số

SỐ LIỆU TÍNH TOÁN NHƯ SAU:

- Loại xe: tải ben

- Tự trọng xe: 5600KG, tải trọng 4400KG

- Số chỗ ngồi: 02

- Loại động cơ: Diesel

- Xe tham khảo: xe IFA 50

 Đặc điểm và thông số kỹ thuật của xe IFA 50:

Xe IFA-50 do nhà máy chế tạo ô tô IFA của Cộng hòa dân chủ Đức sản xuất năm 1969 Vỏ xe bằng kim loại có sàn xe tự đổ, thành sau mở lật được, đổ tải qua

3 phía Trang bị khí nén, thủy lực, điện để nâng ben của rơmoóc Cabin có 2 chỗ ngồi bằng kim loại

 Các thông số kỹ thuật của xe IFA-50

STT

2 Trọng lượng bản thân 5200KG

3 Trọng lượng toàn bộ

- Phân lên cầu trước

- Phân lên cầu sau

10200KG3400KG6800KG

4 Khối lượng cho phép của rơmoóc 9000KG

11 Khoảng cách giữa hai tâm trụ quay đứng 1500mm

15 Chiều dài đòn quay ngang 220mm

27 Công suất cực đại 125 mã lực ở 2300 vòng/phút

28 Mômen xoắn cực đại 43 kG.m ở 1350 vòng/phút

36 Tỷ số truyền của truyền lực chính 5,36

38 Hiệu suất thuận của cơ cấu lái 0,72

39 Hiệu suất nghịch của cơ cấu lái 0,55

40 Tỷ số truyền của cơ cấu lái 23,4

41 Hệ thống treo phía trước Nhíp

42 Hệ thống treo phía sau Nhíp có đệm cao su phụ

43 Phanh công tác Tang trống có dẫn động thủy lực

tách rời và cường hóa khí nén

khí, tích năng lượng đàn hồi

Nhận xét , đánh giá đồ án

Giáo viên hướng dẫn:

Kết quả đánh giá:

Giáo viên chấm:

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình phát triển nền kinh tế quốc dân và phục vụ đời sống xã hội, việcvận chuyển hàng hoá, hành khách có vai trò to lớn Với việc vận chuyển bằng ô tô có khảnăng đáp ứng tốt hơn về nhiều mặt so với các phương tiện vận chuyển khác do đặc tínhđơn giản, an toàn, cơ động Trong các loại hình vận chuyển thì vận chuyển bằng ô tô làloại hình thích hợp nhất khi vận chuyển trên các loại đường ngắn và trung bình Ô tô cóthể đến được nhiều vùng, nhiều khu vực địa điểm mà các phương tiện vận chuyển khác

khó có thể thực hiện được Nó có thể đưa đón khách tận nhà, giao hàng tận nơi, đưa hàngđến tận chân công trình mà giá cước phù hợp với nhu cầu của nhân dân.

Ngày nay do nhu cầu vận chuyển hàng hoá, hành khách tăng nhanh, mật độ vậnchuyển lớn Đồng thời cùng với sự mở rộng và phát triển đô thị ngày càng tăng nhanh thìvận chuyển bằng ô tô lại càng có ưu thế ở các nước công nghiệp phát triển, công nghiệp

ô tô là ngành kinh tế mũi nhọn Trong khi đó ở nước ta ngành công nghiệp ô tô mới chỉdừng lại ở mức khai thác, sử dụng, sửa chữa và bảo dữơng Những năm 1985 trở về trướccác ô tô hoạt động ở Việt Nam đều là ô tô nhập ngoại với nhiều chủng loại do nhiều công

ty ở các nước sản xuất Từ những năm đầu thập kỷ 90 chúng ta thực hiện việc liên doanh,liên kết với các công ty nước ngoài Nên ở Việt Nam hiện nay đã có 14 liên doanh đã vàđang hoạt động như: TOYOTA, MERCEDES - BENZ VMC, DEAWOO, MITSUBISHI,NISSAN, FORD Ngoài ra còn kể đến một số hãng trong nước như:Trường Hải,MêKông, Vinasuki, Công ty ô tô 1-5 , Công ty ô tô 3-2 … Tại những liên doanh này ô tôđược lắp ráp trên các dây chuyền công nghệ hiện đại Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam

đã chuyển sang một giai đoạn mới

Để hoàn thành được bản Đồ án này ngoài sự nỗ lực của bản thân không thể không kểđến sự chỉ bảo tận tình của thầy cô giáo trong bộ môn và nhà trường Đặc biệt là sựhướng dẫn của thầy

Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn Phạm Bội Chương đã tận tình giúp đỡ

em hoàn thành thiết kế đề tài này Xin cảm ơn các thầy cô, các cán bộ công nhân viêntrong bộ môn Ôtô- Khoa cơ khí động lực đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong quátrình học tập và thiết kế đề tài Em xin kính chúc các thầy luôn mạnh khoẻ và có nhiềucống hiến hơn nữa trong sự nghiệp phát triển của ngành ô tô nói riêng và ngành giaothông vận tải nói chung của Việt Nam

-Tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong khoảng thời gian tuỳ ý mà không cầntắt máy và mở li hợp.

-Dẫn động lực học ra ngoài cho các bộ phận công tác của xe chuyên dùng

2.Yêu cầu của hộp số

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

- Hộp số ô tô máy kéo phải có đủ tỷ số truyền cần thiết nhằm đảo bảo tốt tính chất động lực học 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 thống truyền lựcnói chung Muốn vậy, hộp số ô tô 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 gài hai số cùng lúc để đảm bảo an toàn cho hộp số không bị gãy vỡ răng

- Hộp số phải có số lùi để cho phép xe chuyển 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, hiệu suất cao và giá thành hạ

Trong loại hộp số có cấp người ta chia:

* Theo cấp số ta có:hộp số 3 cấp, 4 cấp, 5 cấp …

Nếu hộp số càng nhiều cấp tốc độ càng cho phép sử dụng hợp lý công suất của động

cơ, trong điều kiện lực cản khác nhau do đó tăng được tính kinh tế của ôtô nhưng thời gian thay đổi số dài, kết cấu phức tạp

* Loại hộp số vô cấp

Hộp số vô cấp có ưu điểm là:có thể thay đổi tỉ số truyền liên tục trong một giố hạn nào đó, thay đổi tự động, liên tục phụ thuộcvào sức cản chuyển động của ôtô, nó rút ngắn được quãng đường tăng tốc, tăng lớn nhất tốc độ trung bình của ôtô

-Hộp số vô cấp kiểu cơ học(ít sử dụng)

-Hộp số vô cấp kiểu va đập(ít dùng)

-Hộp số vô cấp kiểu ma sát(bánh ma sát hình côn)

-Hộp số vô cấp dùng điện(dùng động cơ đốt trong kéo máy phát điện, cung cấp điện cho động cơ điện đặt ở bánh xe chủ động( hoặc có nguồn điện từ ắc quy) Ta thay đổi dòng điện kích thích của động cơ điện sẽ thay đổi tốc độ và mômen xoắn của động cơ điện và của bánh xe chủ động

-Hộp số vô cấp thuỷ lực: truyền mômen xoắn nhờ năng lượng dòng chất lỏng có thể làthuỷ động hoặc thuỷ tĩnh Hộp số vô cấp thuỷ lực có kết cấu phức tạp giá thành cao, hiệu suất truyền lực thấp, thay đổi mômen xoắn trong giới hạn hẹp Thông thường người ta kết hợp với hộp số có cấp có trục tâm di động(kiểu hành tinh) với biến mômen thuỷ lực

3.2 Phân loại theo cơ cấu điều khiển

-Loại điều khiển cưỡng bức(thường ở hộp số có cấp)

-Loại điều khiển bán tự động (thường ở hộp số kết hợp)

- Loại điều khiển tự động (thường ở hộp số vô cấp)

4 Phân tích chọn phương án kết cấu hộp số:

Bước quan trọng khi thiết kế hộp số phải phân tích đặc điểm kết cấu của hộp số ôtô và chọn phương án hợp lý Việc phân tích này phải dựa trên các yêu cầu đảm bảo hộp số làm việc tốt chức năng:

-Thay đổi mômen xoắn truyền từ động cơ đến bánh xe chủ động.

-Cho phép ôtô chạy lùi

-Tách động cơ khỏi hệ thống truyền lực khi dừng xe mà động cơ vẫn làm việc

Hộp số thiết kế phải đáp ứng được các yêu cầu:

1-Có tỷ số truyền hợp lý, đảm bảo chất lượng kéo cần thiết

2-Không gây va đập đầu răng khi gài số, các bánh răng ăn khớp có tuổi thọ cao

3-Hiệu suất truyền lực cao

4-Kết cấu đơn giản, gọn, dễ chế tạo, điều khiển nhẹ nhàng, có độ bền và độ tin cậy caoNhằm nâng cao tuổi thọ cho các bánh răng ăn khớp, trong hộp số cơ khí có cấp thường

bố trí bộ đồng tốc Nhiệm vụ của bộ đồng tốc là cân bằng tốc độ góc của các chi tiết chủ động và bị động trước khi chúng ăn khớp với nhau

Trên ôtô ngày nay đều sử dụng khá rộng rãi hộp số 2 trục và 3 trục.Hộp số 3 trục thường

bố trí trục sơ cấp và trục thứ cấp đồng tâm

Đối với các hãng ôtô đời mới và hiện đại thường dùng loại hộp số 5 và 6 số [1] Vậy ta

chọn hộp số loại 5 số, với hộp số 6 số kết cấu sẽ phức tạp khó chế tạo.

5

Chọn sơ đồ động học của hộp số

Sơ đồ của hộp số là loại 3 trục ( hình 1 ):

Sơ đồ trên là hộp số 3 trục có trục sơ cấp và trục thứ cấp đồng tâm Gồm 5 cấp (5 số tiến,

1 số lùi) Trong đó tay số 5 là tay số truyền thẳng

Số II, III, IV, V được gài bằng bộ đồng tốc

Số lùi (R) và số I được gài bằng khớp răng

Các bánh răng trên trục trung gian được chế tạo rời và lắp chặt trên trục trung gian

- Trong hộp số có một cặp bánh răng luôn ăn khớp để dẫn truyền mômen quay từ trục thứnhất đến trục trung gian Trục thứ nhất được chế tạo thành một khối với bánh răng chủđộng của cặp bánh răng luôn ăn khớp và vành răng ngoài để gài số truyền thẳng (i=1).Trục thứ nhất được đỡ bằng hai ổ bi, một ổ đặt trong bánh đà và một ổ đặt ở vỏ hộp số, ổ

bi này thường chọn có đường kính ngoài lớn hơn bánh răng chủ động để đảm bảo tháolắp trục thứ nhất được dễ dàng.

- Trên trục trung gian được lắp cố định nhiều bánh răng để dẫn truyền mômen quay đếntrục thứ hai, giá trị của mômen quay được thay đổi tuỳ theo cách gài các bánh răng lắptrượt và cùng quay trên trục thứ hai Trục trung gian được đỡ trên hai ổ bi đặt ở vỏ hộp

số Thường các bánh răng trên trục trung gian có hướng đường nghiêng của răng cùngchiều để giảm lực chiều trục tác dụng lên trục

- Trục thứ hai được đỡ bằng hai ổ bi trong đó ổ bi kim được đặt ngay trong lỗ đầu trụcthứ nhất, biện pháp này đảm bảo độ đồng tâm giữa hai trục và tiện lợi cho việc gài sốtruyền thẳng ổ bi thứ hai đặt ở vỏ hộp số Trong các xe thường lắp hộp đo tốc độ ở đuôitrục thứ hai

- Xu hướng phát triển thiết kế hộp số là sử dụng bộ đồng tốc với mọi tay số và do đó tất

cả các bánh răng luôn luôn ăn khớp và thường sử dụng bánh có răng nghiêng Riêng cặpbánh răng gài số 1 và số lùi được chế tạo là bánh răng răng thẳng

Hình 1: Sơ đồ hộp số

Phần 2: Tính toán thiết kế hộp số

Mục đích của việc thiết kế môn học phần hộp số ôtô nhằm xác định các thông số cơbản của hộp số ôtô Chủ yếu là tính toán xác định số cấp hộp số, giá trị tỷ số truyền củahộp số nhằm đảm bảo yêu cầu về tính năng động động lực cũng như tính nhiên liệu của

xe trong mọi điều kiện làm việc, xác định các thông số điều khiển hộp số ôtô mà chủ yếu

là tính toán xác định các thông số cơ bản của bộ đồng tốc của hộp số nhằm không nhữngnâng cao tính năng động lực học mà còn bảo đảm các tinh năng gài số êm dịu cho hộp sốôtô

I Xác định các thông số cơ bản của hộp số ô tô

I.1 Xác định trọng lượng toàn bộ ô tô:

- Trọng lượng toàn bộ của ô tô:

G=G0+n c G h+G hh

Trong đó: G: trọng lượng toàn bộ ô tô (N)

G0: trọng lượng bản thân ô tô (N)

G h: trọng lượng của một người (N)

n c: số chỗ ngồi trong buồng lái

G hh: trọng lượng hang hóa chuyên chở (N)Theo đó ta có như sau: G=5600.10+ 2.65.10+ 4400.10=100130(N )

- Trọng lượng phân bố lên các cầu: dựa vào xe tham khảo ta có tỷ lệ % phân bố lên cáccầu là

I.1 Tỷ số truyền số thấp nhất – Số cao nhất của hộp số ô tô :

Giá trị tỷ số truyền thấp nhất ih1 được xác định theo điều kiện kéo như sau:

Theo xe tham khảo rbx = 0,4488 (m)

+  t : là hiệu suất của hệ thống truyền lực

Theo xe tham khảo  t= 0,85 ÷ 0,90 chọn  t= 0,90

+ Memax: là mômen quay cực đại của động cơ Memax = 43 (KG.m)

+ ψmax: hệ số cản tổng cộng của đường Ta có thể chọn hệ số cản tổng cộng củamặt đường cho xe tải lớn sơmi rơmooc nằm trong khoảng 0,18-0,3 chọn ψmax=0,3

ψmax =f +tgαmax

f : hệ số cản lăn mặt đường

αmax : độ dốc lớn nhất của mặt đường

+ i0 : là tỷ số truyền của truyền lực chính

Tỷ số truyền lực chính io được xác định đảm bảo tốc độ chuyển động cực đại củaôtô ở số truyền cao nhất của hộp số được xác định theo công thức:

+ ihn : Tỷ số truyền cao nhất trong hộp số Ta chọn : ihn = 1

+ V max = 90 (km/h) : Vận tốc lớn nhất của ôtô.

Thay số vào ta có:

i0=0,377.2300.0,4488

1.90 =4,324

- ở tỉ số truyền số 1 của hộp số ôtô phải vượt qua  ( f  i)

Số 1 có tỉ số truyền cao nhất trong dãy số của hộp số, tốc độ tương ứng là chậm nhất (khoảng 35 km / h), ôtô phải di chuyển ở loại đường có hệ số cản lăn (f ) đã cho và phải vượt qua được độ dốc (i)

Như vậy, cần chọn lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động của ôtô để có thể khắc phục được lực cản tổng cộng  f  i trên và để ôtô chuyển động ổn định thì lực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động phải thõa mãn điều kiện:

2 max

max max

max P P G k.F.V

- Do tốc độ nhỏ (35 km / h), có thể bỏ qua lực cản không khí và điều kiện của lực kéo

của số 1 có thể viết:

G r

i i i M G P

b

t fc o hI e

max

t fc o e

b hI

i i M

r G i





max

b

t pc o hI e

t fc o e

b hI

i i M

r G i



 

max

Vậy ta có thể chọn tỉ số truyền i hI trong khoảng 8,05 ≤ i hI ≤14,32

Và ta chọn theo điều kiện khắc phục lực cản ⟹ i hI=8,05

+ n là số cấp của hộp số

+ ih1 là giá trị truyền thấp nhất của hộp số ( ih1 = 8,05)

+ ihn giá trị truyền cao nhất khi đầy tải ( chọn ihn = 1 )

+ q là công bội của dãy tỷ số truyền

Khi tính toán đối với hộp số thường lấy q = 1,5 ÷ 1,8 Chọn q = 1,7

Thế vào phương trình ta có : n=( log 8,05−log 1)

log1,7 +1=4,93

Chọn số nguyên ta có n¿=5

I.3 Tỷ số truyền trung gian của hộp số

Đối với xe tải thường làm việc với các số truyền trung gian và thấp, nên số truyền trunggian được xác lập theo cấp số nhân với công bội q¿

I.4 Tỷ số truyền số lùi

Tỷ số truyền số lùi thường chọn trong khoảng il = ( 1,2÷1,3).ih1

Chọn il = 1,2.i 1= 1,2.8,05 =9,66

Ta có bảng kết quả sau:

Các tay số ih1 ih2 ih3 i h 4 i h 5

Tỷ sốtruyền

+)k a: Hệ số kinh nghiệm, có giá trị nằm trong khoảng sau:

Đối với xe vận tải: k=8,6÷9,6 cho hộp số thường Vậy ta chọn k a=9

+) Memax : mômen quay cực đại Memax = 430 (N.m)

Thay số ta tính được khoảng cách trục sơ bộ :

A=9.√3430.8,05=136,14 mm

Khoảng cách trục A của các hộp số ô tô hiện nay thường nằm trong khoảng:

Đối với ô tô vận tải: A≈ 85 ÷ 160 mm

Vậy A đã tính ở trên thỏa mãn Chọn sơ bộ A = 136 (mm)

I.5.2 Kích thước theo chiều trục cacte hộp số :

Kích thước theo chiều trục của các-te hộp số 1 (mm) nói chung có thể được xácđịnh bằng tổng chiều đài (theo chiều trục) của các chi tiết lắp trên trục trung gian hộp số(hoặc trên trục thứ cấp đối với hộp số hai trục) Bao gồm: chiều rộng của các bánh răngb(mm), chiều rộng của bộ đồng tốc (hoặc ống gài) H(mm), chiều rộng của các ổ đỡ trụcB(mm) Đối với ô tô máy kéo, các thông số này được xác định theo kích thước khoảngcách trục A như sau :

+) Chiều rộng bánh răng b ≈ (0,19 ÷ 0,23).A đối với hộp số thường

Chọn b ≈ 0,22.136=29,92 mm

+) chiều rộng ổ đỡ B ≈ (0,20 ÷ 0,25).A đối với ô tô vận tải

Chọn B ≈ 0,25.136=34

+ Chiều rộng đồng tốc (hoặc ống gài ) có giá trị nằm trong khoảng :

H ¿ ( 0,4 ÷ 0,55 ) đối với ô tô vận tảiChọn H 0,45.A= 0,45.136 =61,5 (mm)

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN LỰA CHỌN BÁNH RĂNG HỘP SỐ

II.1 Xác định số răng của bánh răng hộp số

Chọn các thông số môđun và góc nghiêng bánh răng.

+) chọn môđuyn pháp tuyến của bánh răng:

ta chọn: m = 3,5 mm



+> Đối với ô tô tải với bộ truyền bánh răng nghiêng thì ta có góc nghiêng β trongkhoảng β = 18 ÷ 260 sơ bộ chọn β = 200.

Khi đã chọn được khoảng cách trục A và môđun pháp tuyến m như nhau cho cácbánh răng ở các cấp số thì số lượng răng của bánh răng chủ động và bánh răng bị độngđược tính :

Số I:

Z1=2 A cos β

m(1+i h 1) =

2 136 cos203,5(1+8 , 05)=8

ZL: số răng bánh răng số lùi trên trục sơ cấp

ZL1: số răng bánh răng số lùi trên trục thứ cấp

ZL2: số răng bánh răng số lùi trên trục số lùi (bánh răng trung gian)

Bánh răng ZL và bánh răng ZL1 không ăn khớp trực tiếp mà thông qua bánh răngtrung gian trên trục số lùi

Tỷ số truyền chính xác là: i L=

64

7 =9 ,16Khoảng cách giữa trục sơ cấp và trục số lùi:

* Tính theo uốn: Khi tính toán bánh răng hộp số ô tô ta cần mômen tính toán củađộng cơ Md truyền xuống bánh răng để tính Khi tính toán hộp số ô tô, mômen tính toáncủa đông cơ bằng mômen quay động cơ Memax.

Ứng suất uốn tại tiết diện nguy hiểm của bánh răng xác định theo công thức

Điều kiện tính toán : σ u≤[σ u] ; [σ u] là ứng suất uốn cho phép của bánh răng,

theo tham khảo thì ứng suất uốn của bánh răng trụ nghiêng ô tô tải trong khoảng như sau: [σ u]=(350−850) (MN/m2) : đối với bánh răng số 1 và 2

[σ u]=(150−450 ) (MN/m2): đối với bánh răng số 3,4 và 5

[σ u]=(300−1200) (MN/m2): đối với bánh răng số lùi

r11 =

3096112.10−3=27643(N)

Z td 22= Z22

cos3β=

62cos3200=75 (răng) ⇒ y22 = 0,53

σ u 2=P2.0 ,24 b.m y2=

Bán kính vòng chia:

r3= m Z32cos β=

Z td 33= Z33

cos3β =

54cos3200=65 (răng) ⇒ y22 = 0,50

P4=M4

r4 =

430

50 10−3=8600 (N)

Z td 44= Z44

cos3β=

45cos3200= 54 (răng) ⇒ y22 = 0,494

σ uL 1<σ L2=P L2 0,24

m.b y L2=

94775.0, 24 3,5 29 ,92.10−3 0.29=749 (MN/m2) < [ σu ]

Với các cặp bánh răng tiêu chuẩn, đường kính vòng chia trùng với đường kính vòng lăn

dc = dci

Khe hở hướng tâm: C =0,25.m

Đường kính vòng đỉnh răng: De1 = dc1 + 2.m

De2 = dc2 + 2.mĐường kính vòng chân răng: Di1 = dc1 – 2.m – 2.C

Di2 = dc2 – 2.m – 2.CChiều cao răng: h = 2,25m

Chiều cao đầu răng: hd = m = 3,5mm

Các thông số kỹ thuật của bánh răng thiết kế được xác định trong bảng sau:

Bán

h

răng

Sốrăng

môđun

ĐKvòngchia

ĐKvòngđỉnh

ĐKvòngchân

Chiềurộngrăng

Khehởhướn

g tâm

Chiềucaorăng