Đồ án thiết kế hộp số CVT (Link Cad: http://bit.ly/hopsocvt)

Link Cad (http://bit.ly/hopsocvt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA

VIỆT NAMTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

HÀ NỘI

ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên : Đinh Thái Sơn

Phạm Bá Duẩn

Lớp: Ôtô Khóa: 50

Ngành: Ô tô và xe chuyên dụng

1 Đề tài thiết kế:

Thiết kế và mô phỏng hệ thống truyền lực vô cấp cho ô tô con

2 Các số liệu ban đầu:

Ô tô con 4 chỗ ngồi, có khối lượng khi đầy tải:1190 Kg, phân bố lên cầutrước/sau tương ứng là 55/45, sử dụng động cơ xăng có =150Nm tại 3800vòng/phút

Các số liệu khác tham khảo xe tương tự

3 Nội dung các phần thiết kế và tính toán:

Phần 1: Tìm hiểu chung về HTTL và CVT

Phần 2: Thiết kế tính toán bộ truyền đai

Phần 3: Thiết kế tính toán bộ truyền hành tinh

Phần 4: Nghiên cứu đề xuất hệ thống điều khiển

Phần 5: Mô hình hoá và mô phỏng hệ thống trên máy tính

Phần 6:Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết điển hình

Phần 7:Kết Luận

4 Các bản vẽ và đồ thị (ghi rõ tên và kích thước các bản vẽ):

Bản vẽ số liệu tìm hiểu chung về HTTL và CVT (1 bản A0)

Bản vẽ kết cấu hộp số vô cấp (CVT) (1 bản A0)

Bản vẽ các chi tiết điển hình (1 bản A0)

Bản vẽ sơ đồ hệ thống điều khiển (1 bản A0)

Bản vẽ các kết quả mô phổng hệ thống(1 bản A0)

Bản vẽ các chi tiết chính (1 bản A0)

Bản vẽ quy trình công nghệ gia côngchi tiết điển hình (1 bản A0)

5 Cán bộ hướng dẫn: Hồ Hữu Hải - Bộ môn Ôtô và Xe chuyên dụng, ĐHBK

Hà Nội

6 Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: 22 tháng 2 năm 2010

7 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30 tháng 5 năm 2010

Ngày 22 tháng 2 năm 2010

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

(ký và ghi rõ họ tên) (ký và ghi rõ họ tên)

Sinh viên đã hoàn thành và nộp toàn bộ thiết kế cho bộ môn

Ngày….tháng….năm 2010 (ký và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

Lời nói đầu 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TRÊN Ô TÔ

I Công dụng-yêu cầu-phân loại 6

II Một số loại hộp số phổ biến hiện nay 7

1 Hộp số thường (MT) 8

2 Hộp số tự động (AT) 10

3 Hộp số ly hợp kép (DCT) 12

4 Hộp số vô cấp (CVT) 14

4.1 Phân loại CVT 17

4.2 Cấu tao nguyên lý hoạt động HSVC sử dụng bộ truyền đai kim loại 19

5 Lựa chọn phương án thiết kế 22

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI KIM LOẠI I Xác định thông số cơ bản 24

1 Xác định dải tí số truyền bộ truyền đai 24

2 Xác định kích thước bánh đai hộp số CVT 25

2.1 Đường kính bánh đai 25

2.2 Tính chọn khoảng cách trục và chiều dài đai 25

2.3 Vận tốc đai 26

2.4 Tính toán lực 27

II Tính trục 30

1 Tính đường kính trục đai 30

2 Kiểm nghiệm bền trục 30

2.1 Tính trục theo bền uốn 32

2.2 Tính trục theo bền xoắn 33

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN HÀNH TINH 1 Xác định tỉ số truyền lực chính i0 34

2 Phương trình động lực học bộ truyền hành tinh cơ sở 35

3 Tính toán thiết kế bộ truyền hành tinh 37

3.1 Chọn vật liệu 38

3.2 Ứng suất tiếp xúc, ứng suất uốn cho phép 38

3.3 Đường kính vòng lăn bánh răng mặt trời 40

3.4 Kiểm tra điều kiện công nghệ của các bánh răng 42

3.5 Thông số bộ truyền 42

4 Tính bền bánh răng 44

4.2 Tính bền uốn 45

4.3 Tính bền tiếp xúc 47

5 Tính toán thiết kế Ly hợp – phanh 48

5.1 Yêu cầu cơ bản của việc tính toán thiết kế ly hợp 48

5.2 Kết cấu chung của ly hợp khoá 48

5.3 Phương pháp tính toán chung với các ly hợp – phanh 49

5.3.1 Tính toán ly hợp 49

CHƯƠNG IV: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN THUỶ LỰC 1 Đề xuất phương án 51

2 Tính toán kết cấu đề xuất 53

CHƯƠNG V: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC VÔ CẤP CÓ CVT BẰNG CÔNG CỤ MATLAB-SIMULINK I Mô hình mô phỏng 55

1 Giới thiệu về matlab-simulink 55

2 Mô hình mô phỏng 56

2.1 Cơ sở xây dựng mô hình 56

2.2 Mô hình động cơ 59

2.3 Mô hình CVT 63

2.4 Mô hình TLC-thân xe- bánh xe 67

2.5 Đề xuất bộ điều khiển mờ 71

a.Đặt vấn đề 71

b Đề xuất bộ điều khiển mờ 73

II Mô phỏng hệ thống 76

CHƯƠNG VI: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT BÁNH ĐAI DI TRƯỢT 1 Phân tích chức năng làm việc của chi tiết 88

1.1 Yêu cầu kỹ thuật cơ bản 88

1.2 Chọn dạng sản xuất 88

1.3 Phương pháp chế tạo phôi 88

2 Thiết kế quy trình công nghệ 90

2.1 Xác định đường lối công nghệ 90

2.2 Các nguyên công 90

2.3 Tính chế độ cắt cho các nguyên công 93

CHƯƠNG VII: KẾT LUẬN 96

LỜI NÓI ĐẦU

Ô tô là một trong những phương tiện được sử dụng phổ biến trong mọingành, mọi lĩnh vực khác nhau Nước ta cùng với sự đi lên của nền kinh tế quốcdân thì ôtô là phương tiện không thể thiếu, đáp ứng nhu cầu đi lại của nhân dân

Do mức sống của con người ngày càng cao nên sự đòi hỏi về phương tiện vàtiện nghi ngày càng khắt khe Hiện nay ôtô được trang bị HTTL vô cấp có CVT

đã xuất hiện ngày nhiều hơn và được rất nhiều hãng xe ứng dụng như Nissan,Ford, Audi Đặc điểm của loại xe được trang bị HTTL có CVT là giúp người láigiảm bớt thao tác, xe chuyển số êm dịu,giảm tiêu hao nhiên liệu Do đó việcnghiên cứu, tìm hiểu về HTTL có CVT trên ô tô là rất cần thiết và có ý nghĩa tolớn trong công tác học tập cũng như ứng dụng vào thực tiễn sau này

Nhiệm vụ :

Phần 1: Tìm hiểu chung về HTTL và CVT.

Phần 2: Thiết kế tính toán bộ truyền đai.

Phần 3: Thiết kế tính toán bộ truyền hành tinh.

Phần 4: Nghiên cứu đề xuất hệ thống điều khiển.

Phần 5: Mô hình hoá và mô phỏng hệ thống trên máy tính.

Phần 6:Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết điển hình.

đề tài của mình

Sinh viên thực hiện

Phạm Bá Duẩn – Đinh Thái Sơn

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TRÊN ÔTÔ

Các hộp số trên ôtô dùng để thay đổi tỷ số giữa động cơ và cầu chủ động Nóimột cách khác khi không có hộp số, chiếc xe chỉ chạy được ở một tốc độ duynhất với một tốc độ cực đại nhất định Ngoài ra khả năng tăng tốc từ khi xuấtphát cùng với khả năng leo dốc của xe cũng bị hạn chế nếu như nó không sửdụng hộp số Vì vậy hộp số sử dụng một hệ thống bánh răng khác nhau từ thấpđến cao để biến mô men xoắn của động cơ phù hợp với điều kiện vận hành( khởihành, tăng tốc, leo dốc…) Các số có thể cài theo cách thông thường bằng tayhoặc tự động

I.Công dụng – Yêu cầu – Phân loại

1.Công dụng

Hộp số dùng để :

-Thay đổi tốc độ và mô men truyền (hay lực kéo) trên các bánh xe

-Thay đổi chiều chuyển động của xe (tiến hoặc lùi)

-Ngắt động cơ lâu dài khỏi hệ thống truyền lực

Trên một số ô tô chức năng thay đổi mô men truyền có thể được đảm nhận nhờmột số cụm khác(hộp phân phối ,cụm cầu xe )nhằm tăng khả năng biến đổ mômen đáp ứng điều kiện làm việc mở rộng của ô tô

2.Yêu cầu

Hộp số cần đáp ứng các yêu cầu cơ bản sau:

-Có dãy tỷ số truyền hợp lý, phân bố các khoảng thay đổi tỷ số truyền tối ưu,phù hợp với tính năng động lực học yêu cầu và tính kinh tế vận tải

-Phải có hiệu suất truyền lực cao

-Khi làm việc không gây tiếng ồn, chuyển số nhẹ nhàng, không phát sinh cáctải trọng động khi làm việc

Đối với các hộp số sử dụng bộ truyền có cấp, khi chuyển số thường xảy rathay đổi giá trị tốc độ và mô men gây nên tải trọng động Hạn chế các xung lực

và mô men biến động cần có các bộ phận ma sát (đồng tốc, khớp ma sát, bộ

truyền thủy lực )cho phép làm đều tốc độ của các phần tử truyền và nâng cao độbền, độ tin cậy trong làm việc của hộp số.

-Đảm bảo tại một thời điểm làm việc chỉ gài vào một số truyền nhất địnhmột cách chắc chắn(cơ cấu định vị ,khóa hãm,bảo vệ )

-Kết cấu phải nhỏ gọn, dễ điều khiển thuận tiện trong bảo dưỡng và sửachữa

-Có khả năng bố trí cụm trích công suất để dẫn động các thiết bị khác

3 Phân loại

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

* Theo đặc điểm thay đổi tỷ số truyền : Hộp số vô cấp và hộp số có cấp

-Hộp số vô cấp được dùng để tạo thành HTTL vô cấp, trong đó hộp số có tỷ

số truyền biến đổi liên tục, trong khoảng tỷ số truyền (R) định sẵn, từ thấp đếncao và ngược lại Trên ô tô bộ truyền vô cấp thường gặp: Biến mô men thủy lực,

bộ truyền đai đặc biệt Nếu mô men động cơ làm việc làm việc ở giá trị nhấtđịnh, sự biến đổi mô men sau hộp số vô cấp là đường liên tục, do vậy các bộtruyền này còn được gọi là bộ truyền liên tục trong khoảng tỷ số truyền R chotrước Ví dụ trên biến mô thủy lực khoảng R có thể đạt tới 2,7 trên bộ truyền đaiđặc biệt có thể R=4,5

-Hộp số có cấp ,tạo thành HTTL có cấp, được dùng phổ biến trên ô tô Tỷ sốtruyền hộp số thay đổi với các giá trị cố định khác nhau do vậy còn được gọi bộtruyền gián đoạn Mức độ gián đoạn phụ thuộc vào số lượng tỷ số truyền bêntrong hộp số

HTTL của ô tô có thể được tập hợp bởi các bộ truyền vô cấp và hộp số cócấp

* Theo cấu trúc truyền lực giữa các bánh răng :

-Các bánh răng ăn khớp ngoài với các trục cố định: Hộp số thường

-Kết hợp các bánh răng ăn khớp trong và ăn khớp ngoài có trục di động:Hộp số hành tinh

* Theo phương pháp điều khiển chuyển số của hộp số :

-Điều khiển bằng tay

L I II IV

-Vị trí tay số 3: Gạt cần 2 sang bên trái, mômen từ trục sơ cấp truyền quacặp bánh răng luôn ăn khớp, đến trục trung gian, và qua cặp bánh răng số 3 rồi

-Vị trí tay số 4: Khi gạt cần 3 sang bên phải, mômen được truyền từ trục sơcấp, qua cặp bánh răng luôn ăn khớp, tới trục trung gian, rồi qua cặp bánh răng

số 4 ra trục thứ cấp

-Vị trí tay số 5: Khi gạt cần 3 sang bên trái, lúc này, trục sơ cấp và thứ cấpđược nối với nhau, mômen được truyền thẳng từ trục sơ cấp sang trục thứ cấp -Vị trí tay số lùi: Gạt cần 1 sang bên phải, mômen được truyền từ trục sơcấp, qua cặp bánh răng luôn ăn khớp, tới trục trung gian, qua 2 cặp bánh răng

ZL1-ZL1’, ZL2-Z1’, rồi tới trục thứ cấp

Ưu điểm:

- Kết cấu đơn giản, giá thành thấp, bền

- Hiệu suất cao

Nhược điểm:

- Người lái phải phối hợp điều khiển hệ thống ly hợp, sang số nên giảm tính

êm dịu, người lái phải thao tác nhiều khi chuyển số

2 Hộp số tự động (AT)

Hình 1.3 Hộp số tự động Hiện nay có rất nhiều hộp số tự động, chúng được cấu tạo theo một vàicách khác nhau nhưng các chức năng cơ bản và nguyên lý hoạt động của chúng

là giống nhau

- Hộp số cơ cấu hành tinh Wilson (nối tiếp, song song).

- Hộp số cơ cấu hành tinh Simpson

- Hộp số cơ cấu hành tinh ravigneaux

Hộp số tự động bao gồm các bộ phận chính sau:

- Bộ biến mô

- Hộp số hành tinh và cơ cấu chuyển số (ly hợp và phanh đai)

- Hệ thống điều khiển chuyển số (thường là hệ thống thủy lực hoặc hệthống thủy lực điện từ) để điều khiển các ly hợp và phanh đai

Sơ đồ cấu tạo (cơ cấu hành tinh Wilson):

Ưu điểm:

- Làm giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp và

- Chuyển số một cách tự động và êm dịu tùy thuộc vào chế độ loạt động củađộng cơ và sức cản của mặt đường.

- Do có sử dụng biến mô nên thay đổi được momen do động cơ phát ra mộtcách liên tục trong khoảng nhỏ

- Giảm độ ồn khi làm việc

- Công nghệ chế tạo đòi hỏi có độ chính xác cao

- Khả năng tăng tốc kém hơn hộp số thường

- Việc sửa chữa hộp số tự động khá phức tạp và tốn kém

đã tham gia vào quá trình chuyển số và DCT đã có điều kiện thuận lợi để pháttriển xa hơn và Porsche đã đặt những nền tảng đầu tiên của mình trong việcnghiên cứu và phát triển hệ thống ly hợp kép Năm 1982, những mẫu xe đuađược trang bị hệ thống ly hợp kép của Porsche đã giành được nhiều thành côngtrong các giải đua xe thế giới

Tuy nhiên hệ thống ly hợp kép chỉ được hạn chế lắp đặt trong các mẫu xe đua

và hệ thống này chỉ được thương mại hóa khi Volkswagen là hang tiên phongtrong việc sản xuất đại trà hộp số ly hợp kép Hiện nay những chiếc xe trang bị

công nghệ DCT được bán chủ yếu ở thị trường Châu Âu với các hang sản xuấtlớn như: Volkswagen, Audi, Porsche…

1: Bánh răng xoắn ăn khớp với bộ vi sai; 2: bánh răng thuộc bộ vi sai; 3: trục sơcấp số1; 4: trục khuỷu động cơ; 5: trục sơ cấp số 2; 6: Ly hợp 2; 7: Ly hợp 1; 8:bánh răng xoắn ăn khớp với bộ vi sai; 9: bánh răng ăn khớp với bộ đồng tốc; BR:Cặp bánh răng số

4 Hộp số vô cấp CVT (continuously variable transmission)

1: bánh đai đầu vào 2: bánh đai đầu ra 3: đai

Hình 1.5 Hộp số CVT

Không giống như những hộp số tự động truyển thống, hộp số vô cấp CVTkhông có các cặp bánh răng ăn khớp để tạo tỷ số truyền Điều này có nghĩa là nókhông có sự ăn khớp giữa các bánh răng Loại CVT thông thường nhất hoạt độngtrên một hệ thống bánh đai và dây đai truyền cho phép một sự thay đổi vô cấp vàliên tục giữa giới hạn thấp nhất và cao nhất mà không có sự tách biệt riêng rẽ các

vị trí số

Cấu tạo của hộp số vô cấp gồm:

- Đai truyền bằng kim loại hay cao su có công suất cao

- Một hệ bánh đai có đầu vào thay đổi gắn với trục quay động cơ

- Một hệ bánh đai đầu ra dẫn đến bánh xe

- CVT cũng có bộ vi xử lí và các cảm biến để theo dõi và điều khiển

Mỗi bánh đai được tạo thành từ hai khối hình nón có góc nghiêng 22 độ vàđặt đối diện với nhau Một dây đai chạy trong rãnh giữa hai khối hình nón này.Dây đai hình chữ V có ưu điểm hơn nếu chúng được làm từ cao su vì có ma sátcao,hạn chế trượt tuy nhiên lai có nhược điểm là không truyền được công suấtlớn và tuổi thọ không cao Hai khối hình nón này có thể thay đổi khoảng cáchgiữa chúng Khi hai khối hình nón tách ra xa nhau, dây đai ngập sâu vào trongrãnh và bán kính của dây đai quấn quanh bánh đai sẽ giảm đi Khi hai khối hìnhnón này ở gần nhau thì bán kính của dây đai tăng lên CVT có thể sử dụng ápsuất thủy lực hoặc lò xo để tạo ra lực cần thiết thay đổi khoảng cách giữa haikhối hình nón

Hệ bánh đai và dây đai có đường kính thay đổi này thường đi với nhau thànhmột cặp Một trong số đó là bánh đai chủ động được nối với trục quay của động

cơ Bánh đai chủ động cũng được gọi là bánh đai đầu vào bởi vì nó nhận nănglượng trực tiếp từ động cơ đưa vào hộp số Bánh đai thứ hai gọi là bánh đai bịđộng nối với bánh đai chủ động hay còn gọi là bánh đai đầu ra và nó truyềnmomen đến trục truyền động dẫn đến bánh xe

Khi một bánh đai tăng bán kính của nó và cái khác giảm bán kính để giữ chodây đai luôn bám chặt vào giữa hai khối hình nón, chúng sẽ tạo ra vô số các tỷ

hoạt động với vô số cấp độ có thể chạy ở bất cứ thời điểm nào, đối với bất cứ loạiđộng cơ và tốc độ xe nào của xe.

- Tạo cảm giác điều khiển mềm và êm hơn

- Nâng cao hiệu quả tiêu thụ nhiên liệu nên giảm khí thải, thân thiện vớimôi trường

-Dạng kết hợp BMM với bộ truyền đai,truyên động kết hợp cơ khí thuỷ lực.

4.1.1 Đối với Dạng cơ khí sử dụng bộ truyền đai :một số dạng đai thường dùng

a-Đai cao su :

Sự phát triển của các loại đai dùng trong CVT bắt đầu với loại đai cao su.Loại đai này hiện nay vẫn đang được sử dụng và nghiên cứu phát triển Tuynhiên nó không thích hợp để ứng dụng trên ô tô vì giới hạn về khả năng truyền

mô men Nhưng lại có một lợi thế hệ số ma sát giữa dây đai và bánh đai lớn vìvậy mà chỉ cần tới lực kẹp nhỏ và nhẹ hơn nhiều Điều này rất có lợi khi lượngmomen cần truyền nhỏ và được áp dụng trên xe máy và ô tô loại nhỏ

Hệ thống bao gồm: hộp số, tryền lực chính lắp chung trong một vỏ, bắtliền với động cơ Cụm hộp số được tập hợp bởi: Cơ cấu hành tinh (chỉ có tácdụng đảo chuyển chuyển động tạo số truyền lùi) và 2 li hợp khoá K1, K2 và bộtruyền đai kim loai Bộ truyền đai vô cấp cho phép biến đổi tốc độ vô cấp và tựđộng điều khiển

Vấn đề thay đổi tỉ số truyền vô cấp được thực hiện bởi bộ truyền đai kimloại Cấu trúc các bánh đai bao gồm: nửa bị động và nửa cố định có thể thay đổikhoảng cách 2 nửa bánh đai Với bánh đai chủ động nửa bánh đai di động luônluôn chịu lực ép ban đầu bởi lò xo và áp lực thuỷ lực trong buồng thuỷ lực của xilanh điều khiển

Hình 1 9 :Bộ truyền đai Dây đai kim loại tiết diện hình thang có răng và các phần tử làm việc ở trạngthái chịu nén ban đầu Hiệu suất truyền lực lớn nhất bằng 95% Cấu tạo dây gồmnhiều phần tử kim loại nằm trên 2 vòng thép, mỗi vòng gồm nhiều lớp thép lò xo

lá ép chặt lại với nhau

Mô men xoắn được truyền giữa các bánh đai thông qua lực kéo trên dây đai.Việc truyền lực kéo tạo nên bởi áp lực ép từ phần tử kim loại này sang phần tửkim loại khác Sự dịch chuyển hướng kính của dây đai kim loại được thực hiệnnhờ sự cân bằng lực ép của đay đai trên răng bánh đai và lực ép thửy lực Do hệ

số ma sát giữa dây đai kim loại và bánh đai nhỏ nên lực ép tối đa giữa chúng làkhá lớn (khoảng 20 kN )

Tỉ số truyền đai thay đổi vô cấp từ 0.4 tới 2.5, khoảng động học xấp xỉ bằng 6(tương ứng với hộp số có cấp sáu số truyền ) Trục chủ động nối với động cơ qua

cơ cấu hành tinh Trục bị động truyền mô men tới bộ truyền lực chính kép có tỉ

số truyền tổng i0=7.5

Trong hộp số có bộ điều khiển chuyển số bằng thủy lực điện từ nhằm thay đổi

tự động tỉ số truyền của bộ truyền đai theo mức độ điều khiển tốc độ động cơ vàđiều kiện chuyển động của ô tô Trên vỏ hộp số bố trí các van thủy lực, đượcđiều khiển bằng cơ khí và áp lực thủy lực Cần chọn số có các vị trí như P-R-N-D

-Nếu cần chọn số ở vị trí P bộ truyền đai không thay đổi tỷ số truyền

-Nếu cần chọn số ở vị trí N cả 2 li hợp đều mở, hệ thống không truyền mômen ra bộ truyền đai

-Khi gài số D, đạp ga từ từ, li hợp K1 mở, Li hợp K2 đóng dần, mô mentruyền qua li hợp cho phép có trượt nhẹ đảm bảo ô tô chuyển động êm dịu Tiếptục tăng ga, áp lực thủy lực tăng dần li hợp K2 đóng hoàn toàn, Mô men động cơtruyền hết tới bộ truyền đai, tỷ số truyền thay đổi từ lớn nhất sang nhỏ nhất tùythuộc vào tương quan giữa mức độ tải động cơ và điều kiện đường Nếu bướm ga

mở hoàn toàn, tốc độ động cơ tăng nên tới 4200 vòng/phút và không thay đổi, giátrị tỉ số truyền giảm xuống nhỏ nhất và tốc độ ô tô đạt lớn nhất Điều này chophép ô tô thường xuyên làm việc ở vùng có suất tiêu thụ nhiên liệu riêng là nhỏnhất

-Nếu cần chọn ở vị trí R Li hợp K1 khóa cơ cấu hành tinh đảo chiều quaythực hiện lùi xe

-Giảm khoảng sáng gầm xe.

-Nâng cao trọng tâm của xe

-Phải bố trí thêm các đăng và khâu khớp truyền lực, gây ồn, lãng phí

5.2 Phương án hai:

Động cơ đặt ngang, hộp số đặt ngang, cầu trước chủ động

Ưu điểm:

-Tận dụng trọng lực bán cầu trước

-Kết cấu gọn nhẹ.

-Không phải bố trí thêm truyền lực ra cầu sau

- Tăng khoảng sáng gầm xe

- Có thêm không gian bố trí các tiện ích khác

Hình 2.2 Đường kính làm việc hai bánh đai.

+ Vật liệu có hệ số masat ổn định trong điều kiện bôi trơn

2.2 Tính chọn khoảng cách trục và chiều dài đai kim loại:

Chọn khoảng cách trục theo tiêu chí :

+ khi lắp và vận hành cặp bánh đai không chạm vào nhau

+ Đảm bảo đủ đường kính làm việc cho phép

Hình 2.4 vận tốc đai ở tỉ số truyền cao.

- Xét lúc động cơ làm việc ở chế độ Momen xoắn cực đại :

Đường kính trục được xác định theo công thức:

Fx1, Fy1, Fz1 và Fx2, Fy2, Fz2 khi đó ta có hệ:

Trong đó Mn là momen uồn trong mặt phẳng yox

Md là mômen uốn trong mặt phẳng zox

Khi chọn vật liệu thép C45 chế độ tôi cải thiện có HB 192…240 có :

Wz mômen chống xoắn đối với trục đặc:

Wx=0,2d3 Wx=0,2.0,0353 Wx=8,575 10-6 m3

=>

Kết luận : trục đủ bên xoắn

-Ứng suất uốn và xoắn tổng hợp

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN HÀNH TINH

1 Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính i 0

Tỷ số truyền của truyền lực chính i0 được xác định từ điều kiện đảm bảo choôtô đạt được vận tốc cực đại ở tay số cao nhất của hộp số cơ khí khi xe chở đầytải Ta có công thức xác định tỷ số truyền của truyền lực chính :

n r

h

v

b (3.1. [1]) Trong đó :

i0 : Tỷ số truyền của tryền lực chính

ih : Tỷ số truyền của hộp số ở tay số cao nhất Với phương án đã chọn thì

tỷ số truyền cao nhất ứng với tay số OD có tỷ số truyền bằng 0,48

nv : Số vòng quay của động cơ khi ôtô đạt vận tốc lớn nhất

nv = 6000 (vg/ph)

vmax : Vận tốc cực đại của xe vmax = 176 (km/h)

rb : Bán kính làm việc trung bình của bánh xe chủ động

Ta có rb = λ.r0

r0 : Bán kính thiết kế của bánh xe

r0= B.0,6 + d2 25,4 = 195.0,6 + 25,4 = 307,5(mm)

B : Là bề rộng của lốp

d : Đường kính của vành lăng bánh xe

( Với xe tham khảo, có kí hiệu của lốp là : 195/60R15)

Chọn λ = 0,935

Với các số liệu trên ta có :

i0 = 0,377 = 7,4

2 Phương trình động lực học của bộ truyền hành tinh cơ sở

Hình 4.1 : Sơ đồ cấu tạo bộ tuyền hành tinh cơ sở

- Các cặp bánh răng Z3 -Z4 ăn khớp trong nên ta có :

(1)

Kết hợp với (d) :

khi dừng cần dẫn = 0

(1)

- Các cặp bánh răng Z2 –Z3 ăn khớp ngoài nên ta có :

- Các cặp bánh răng Z2 –Z1 ăn khớp ngoài nên ta có :

3 Tính toán thiết kế truyền động bánh răng:

Về nguyên tắc tính toán thiết kế truyền động bánh răng của truyền độngbánh răng hành tinh không khác với việc tính toán thiết kế truyền động bánh răngthông thường Tính toán được thực hiện cho từng cặp bánh răng ăn khớp, baogồm các bước thiết kế tính toán và kiểm nghiệm Khi thiết kế tính toán cần phảilưu ý một vài đặc điểm sau :

Vì lực tác dụng và môđun khi ăn khớp của cặp bánh răng khi ăn khớp là nhưnhau, trong khi đó cặp bánh răng ăn khớp trong có độ bền cao hơn, khi dùng vật

liệu như nhau ta chỉ cần tính bền cặp bánh răng ăn khớp ngoài Khi dùng vật liệukhác nhau ta tính độ bền bánh răng ăn khớp trong nhằm môc đích chọn vật liệuhoặc kiểm nghiệm.

Để giảm tiếng ồn khi làm việc nên giảm môđun và tăng chiều rộng vànhrăng Chọn môđun thống nhất theo tiêu chuẩn để đảm bảo công nghệ sửa chữa,thay thế và lắp giáp

Với hộp số hành tinh thì các cặp bánh răng luôn ăn khớp và có thể mang tảihoặc chỉ quay lồng không do đó làm cho hộp số có nhiều tiếng ồn Chính vì vậy

mà trong hộp số ta sử dụng răng nghiêng vì nó có nhiều ưu điểm nổi bật hơn răngthẳng, làm việc êm hơn, tải trọng động giảm, chịu được tải trọng lớn

Tuy nhiên với bánh răng nghiêng thì sinh ra lực dọc trục, nếu lực dọc trụclớn thì dẫn đến các ổ bi sẽ lớn, kết cấu trục lớn Để giảm lực chiều trục ta nên bốtrí đối xứng để các lực dọc trục sinh ra sẽ tự triệt tiêu Chọn góc nghiêng β nhỏ.Góc nghiêng β được chọn như sau :

Đối với ôtô con β = 30 - 45 độ

Đối với ôtô tải β = 20 - 30 độ

Với xe thiết kế ta chọn góc nghiêng β = 35 độ

3.1 Chọn vật liệu:

Thống nhất theo quan điểm xe có thể sử dụng được sau nhiều lần đại tu, sửachửa, thay thế và tiện cho việc sản suất hàng loạt vì vậy ta chọn vật liệu chế tạobánh răng là như nhau Tuy nhiên các bánh răng có cùng một môđun nên khi cácbánh răng ăn khớp các bánh răng lớn sẽ chịu tải ít hơn, vì vậy mà khi bánh răng

bé phải thay thế đại tu thì bánh răng lớn vẫn còn dùng được Ta chọn là thép hợpkim 40GrNi,

Bánh răng lớn: Thấm C và tôi HRC = 55 - 63

Giới hạn bền δ = 900 Mpa Giới hạn chảy δ ch = 700 Mpa

Bánh răng nhỏ: Thấm C và tôi HRC =55 -63

Giới hạn bền δ = 900 Mpa Giới hạn chảy δ ch = 700 Mpa

3.2 Xác định ứng suất tiếp súc – ứng suất uốn cho phép:

[σF ] = σFolim.KFL.KFC/ SF (3.11.[4])

Trong đó :

σHolim : ứng suất tiếp xúc cho phép

ΣFolim : ứng suất uốn cho phép

SH, SF : Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn

KFC : Hệ số xét đến ảnh hưởng khi đặt tải

KFC = 0,9 khi đặt tải 2 phía ( Bánh răng quay 2 chiều)

KFC = 1 Khi đặt tải 1 phía ( bánh răng quay một chiều )

NHO: Chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc :

NHO= 30.H2 , 4

HB (3.12)Nên ta có NHO1 = 30.2602,4 = 1,87.107

vtb =0,377.

o h

tb b

i i

n r

=> ntb = .0.,377.

b

o h tb

r

i i v

(3.14)

ih : Tỷ số truyền của hộp số, ta lấy tỷ số truyền cao nhất ở số truyền tăng

ih=2,1

io : Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực io = 1,75

Thay các giá trị vào công thức 3.14 ta có :

ntb = = 2717 (vg/ph)

Thay các giá trị vào công thức (3.13) ta có :

NHE= NFE= 60.3.2717.5000 =24,45.108

Ta có NHE1 > NHO1 do đó KHL1 =1,tương tự có KHL2 =1

Vậy [σH ]1 = σHolim1.KHL/ SH = 1449.1/1,2 =1208 Mpa

)1.(

c K

K K M

bd H

Kd : là hệ số phụ thuộc vào vật liệu và loại răng Tra bảng 6.5 [4] có :

Kd = 67,5 (MPa)

M3 : Mômen xoắn trên bánh răng chủ động Z3 M3 được tính theo công thức

Từ đó ta có :

Chiều rộng vành răng :

bω1 = ψbd d ω1 = 0,4.45=18 (mm)

Môđun chọn trong dãy tiêu chuẩn m=1,5

Số răng bánh răng mặt trời :

Z1 = = 24,3(răng ) (3.16. [4])

Quy tròn ta lấy Z1 = 24 răng

Số răng bánh răng bao Z4 :

- Theo công thức tính đường kính vòng chia :

=2,5