Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦU3CHƯƠNG I: TỔNG QUAN4A. Hộp số:41.Nhiệm vụ:42.Yêu cầu của hộp số:43.Phân loại hộp số:4B. Ứng dụng phần mềm vào thiết kế hộp số:91. Matlab :92. Sử dụng lập trình API trong solidworks để thiết lập chương trình vẽ trục hộp số:10C. Phân tích chọn phương án kết cấu hộp số:10CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ13A. Tổng quan các bước tính toán các kích thước hộp số bằng matlab:13B.Tính toán bánh răng và trục hộp số bằng matlab:16CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG API VÀO VẼ HỘP SỐ34A. VẼ BÁNH RĂNG BẰNG PHẦN MỀM GEARTRAX 2010341. Giới thiệu phần mềm:342. Sử dụng geartrax 2010 để thực hiện vẽ 3D bánh răng trụ răng nghiêng và trụ răng thẳng trong hộp số:36B. SỬ DỤNG SOLIDWORKS API VẼ TRỤC THỨ CẤP HỘP SỐ371. Cơ sở lí thuyết ngôn ngữ lập trình visual basic:373.Chương trình xử lí dữ liệu trong SwMacro :444. Các câu lệnh vẽ trục trong môi trường Part của SolidWorks:465. Tạo Macro Button:48KẾT LUẬN52TÀI LIỆU THAM KHẢO53PHỤ LỤC541. Code Matlab:542. Code API:61
MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay ngành công nghiệp nước ta còn đang trên đà phát triển, nhưng vẫn còn kém trong khâu thiết kế và chế tạo. Do đó việc phát triển ngành công nghiệp ôtô, cũng như ngành công nghiệp nước ta nói chung có vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế. Với nhu cầu xã hội ngày càng cao, xe con được dùng ngày càng phổ biến. Do đó việc nội địa hóa các cụm chi tiết là rất cần thiết. Trong hệ thống truyền lực trên ôtô, hộp số là một bộ phận rất quan trọng. Nó có tác dụng thay đổi momen và tỉ số truyền từ động cơ xuống các bánh xe, giúp xe vận hành phù hợp với các điều kiện khác nhau khi tham gia giao thông. Với mục đích nâng cao kiến thức kết cấu cũng như tính toán, kiến thức sử dụng phần mềm em chọn đề tài “Ứng dụng matlab và SolidWorks trong thiết kế tính toán hộp số ô tô con” với các nội dung : - Tính toán và tối ưu bền các thông số cơ bản bánh răng và trục bằng matlab - Sử dụng SolidWorks Macro thiết lập chương trình vẽ trục thứ cấp hộp số - Vẽ bản vẽ bố trí chung, bản vẽ lắp 2D các cụm chi tiết của hộp số, bản vẽ chi tiết, bản vẽ quá trình tính toán thiết kế, bản vẽ thuật toán trong matlab và lập trình API trên khổ A0. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Thanh Tùng cùng với các thầy trong bộ môn đã chỉ dạy tận tình trong quá trình em thực hiện đồ án môn học này. Tuy nhiên vì thời gian và trình độ có hạn, chắc chắn đồ án này còn nhiều thiếu sót, rất mong nhận được ý kiến của thầy cô giáo cũng các bạn trong lớp. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN A. Hộp số: 1.Nhiệm vụ: - Hộp số dùng để thay đổi tỉ số truyền nhằm thay đổi momen xoắn ở các bánh xe chủ động của ôtô, đồng thời thay đổi tốc độ xe phù hợp với lực cản bên ngoài. - Thay đổi chiều chuyển động của ôtô (tiến hoặc lùi). - Tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong khoảng thời gian tùy ý mà không cần tắt máy hoặc mở li hợp. - Dẫn động lực học ra ngoài cho các bộ phận công tác trên xe chuyên dùng. 2.Yêu cầu của hộp số: - Hộp số cần có tay số và dải tỉ số truyền thích hợp để đảm bảo được tính năng động lực học và tính kinh tế nhiên liệu của xe. - Việc chuyển số phải được thực hiện dễ dàng,tiện lợi (lực tác động và hành trình cần gạt nhỏ),nhanh chóng và không gây tiếng ồn. - Cơ cấu định vị chống nhảy số và cơ cấu chống gài đồng thời hai số. - Vị trí trung gian để có thể ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian lâu dài. - Cơ cấu báo hiệu khi gài số lùi. - Vị trí để lắp thêm bộ phận trích công suất khi cần thiết. 3.Phân loại hộp số: - Theo chiều đặt của hộp số trên xe: hộp số đặt ngang và hộp số dặt dọc. * Hộp số đặt dọc: Hình 1.1 Sơ đồ trên bố trí động cơ đặt dọc, cụm động cơ, li hợp, hộp số được ghép liền, cầu sau chủ động. Mômen được truyền từ động cơ qua hộp số, trục các đăng, quay theo trục song song với mặt phẳng đối xứng dọc của ôtô. Các bánh xe cần quay theo hướng chuyển động của ôtô. Truyền mômen từ cầu xe 5 ra bánh xe chủ động được thực hiện nhờ bán trục 8. Bán trục có thể được bố trí gọn trong cầu chủ động. Hệ thống sử dụng trục các đăng 4, bố trí dưới sàn xe do vậy dễ gây ồn trong khoang chở người trên sàn ôtô. * Hộp số đặt ngang: Hình 1.2 1. Động cơ 2. Li hợp 3. Hộp số 4. Trục truyền 5. Cầu xe 6. Truyền lực chính 7.Vi sai 8.Bán trục Sơ đồ bố trí động cơ đặt ngang cầu trước chủ động. Cụm động cơ, li hợp, hộp số, cầu xe được gắn liền, cầu xe sử dụng bộ truyền bánh răng trụ phù hợp với truyền mô men chủ động từ động cơ tới bánh xe chủ động. Sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực nhỏ gọn nên sơ đồ này được bố trí trên ô tô con thông dụng. - Theo đặc điểm thay đổi tỉ số truyền :hộp số vô cấp và hộp số có cấp * Hộp số vô cấp: Hình 1.3: Hộp số vô cấp của hãng Ford bố trí trên xe Fiesta Hệ thống bao gồm :hộp số, truyền lực chính lắp chung trong một vỏ bắt liền với động cơ. Cụm hộp số được tập hợp bởi cơ cấu hành tinh ravigneaux và hai li hợp khóa K1, K2 và một bộ truyền đai. Bộ truyền đai vô cấp cho phép biến đổi tốc độ vô cấp và tự động điều khiển. Bộ truyền CVT này làm việc êm, biến đổi tốc độ đều đặn, cho phép người sử dụng thường xuyên duy trì tốc độ động cơ ở vùng tối ưu và giữ ổn định chúng trong quá trình chuyển động, hạn chế xe giảm tốc độ khi vào số, tăng tốc tốt hơn, giảm được khí thải. Tuy nhiên hộp số vô cấp không chịu được mômen xoắn cao do đó không ứng dụng được trong xe thể thao. Hộp số vô cấp được ứng dụng rộng rãi trên ôtô ngày nay. * Hộp số có cấp: Hộp số có cấp tạo thành hệ thống truyền lực có cấp, được sử dụng phổ biến trên ôtô.Tỉ số truyền trong hộp số thay đổi với các giá trị cố định khác nhau, do vậy còn được gọi là bộ truyền gián đoạn.Mức độ gián đoạn phụ thuộc vào lượng tỉ số truyền có trong hộp số. - Theo cấu trúc truyền lực giữa các bánh răng :các bánh răng ăn khớp ngoài với trục cố định (hộp số thông thường), kết hợp bánh răng ăn khớp trong và ăn khớp ngoài có trục di động (hộp số hành tinh), trong hộp số thường gặp các bộ truyền ăn khớp ngoài và bộ truyền hành tinh. * Hộp số thông thường: Hình 1.4: Hộp số cơ khí 3 trục Hộp số cơ khí thông thường bao gồm 2 bộ phận cơ bản: 1- Bộ phận đảm nhận chức năng truyền và biến đổi mômen bao gồm :các cặp bánh răng ăn khớp, các trục và ổ đỡ, vỏ hộp số. 2- Bộ phận điều khiển chuyển số đảm nhận chức năng chuyển số theo sự điều khiển của người lái và khả năng giữ nguyên trạng thái làm việc trong quá trình xe hoạt động. Bộ phận này bao gồm: cần số, các đòn kéo, thanh trượt, nạng gài, khớp gài, cơ cấu định vị, khóa hãm, cơ cấu bảo hiểm gài số lùi. Hộp số thông thường được ứng dụng rất rộng rãi trên ôtô: xe con, xe tải đa dụng, ôtô buýt, ôtô tải nặng… * Hộp số hành tinh: Hình 1.5: Hộp số hành tinh simpson Hộp số hành tinh được bố trí sau biến mô nhằm đáp ứng đầy đủ khả năng thay đổi tỉ số truyền của hệ thống truyền lực trên ôtô. Do với hộp số có trục cố định, hộp số hành tinh phức tạp, đòi hỏi công nghệ cao, nên giá thành đắt hơn. Tuy nhiên hộp số hành tinh có những ưu điểm nổi bật như: kích thước nhỏ gọn, dễ tự động khóa, truyền công suất liên tục. Hộp số hành tinh thường được tổ hợp từ các cơ cấu hành tinh khác nhau để tạo nên lượng tỉ số truyền lớn ( từ 4 đến 7 hoặc nhiều hơn). - Theo phương pháp điều khiển chuyển số của hộp số : Điều khiển bằng tay, điều khiển tự động và điều khiển bán tự động. Ngày nay đã xuất hiện các hộp số cho phép làm việc theo phương pháp điều khiển bằng tay và điều khiển tự động tùy chọn bằng các nút chọn trên bảng điều khiển (hộp số 2 li hợp trên một số ôtô con). B. Ứng dụng phần mềm vào thiết kế hộp số: 1. Matlab : a. Giới thiệu chung về matlab: MATLAB là một bộ chương trình phần mềm lớn dành cho tính toán kỹ thuật. Ta có thể dùng MATLAB để: - Tính toán. - Phát triển thuật toán. - Thu thập dữ liệu. - Mô hình và mô phỏng. - Phân tích dữ liệu.z - Vẽ đồ thị. - Giao diện đồ họa. MATLAB là tên viết tắt từ “MATrix LABoratory”. Như tên của phần mềm cho thấy, phần cốt lõi của phần mềm là dữ liệu được lưu dưới dạng array (ma trận) và các phép tính toán ma trận, giúp việc tính toán trong MATLAB nhanh và thuận tiện hơn so với lập trình trong C hay FORTRAN. Đặc biệt, khả năng tính toán của MATLAB có thể dễ dàng được mở rộng thông qua các bộ toolbox.Toolbox là tập hợp các hàm MATLAB (M-file) giúp giải quyết một bài toán cụ thể. MATLAB gồm 5 phần chính: - Development Environment: là một bộ các công cụ giúp ta sử dụng các hàm và tập tincủa MATLAB. Nó bao gồm: MATLAB desktop, Command Window, a command history, an editor, debugger, browsers for viewing help, the workspace, files, the search path. - MATLAB Mathematical Function Library: tập hợp các hàm toán học như sum, sine, số học, v.v… - MATLAB Language (scritp): ngôn ngữ lập trình bậc cao. - Graphics: các công cụ giúp hiễn thị dữ liệu dưới dạng đồ thị. Ngoài ra nó còn cho phép xây dựng giao diện đồ họa. - MATLAB Application Program Interface (API): bộ thư viện cho phép ta sử dụng các chức năng tính toán của MATLAB trong chương trình C hay FORTRAN. b. Mục đích sử dụng matlab trong đồ án: Sử dụng matlab tính toán các thông số bánh răng, trục, tính toán và tối ưu bền cho bánh răng, trục. c. Nội dung đã thực hiện: - Sử dụng matlab function tính toán các thông số, tính bền cho bánh răng, trục. - Tính tối ưu bền cho bánh răng, trục thứ cấp và sơ cấp của hộp số. 2. Sử dụng lập trình API trong solidworks để thiết lập chương trình vẽ trục hộp số: a. Giới thiệu: API viết tắt của từ ApplicationProgramming Interface, nghĩa là thiết lập các chương trình ứng dụng cho người dùng.API có thể sử dụng để tùy chỉnh và tự động hóa các lệnh (thao tác) khi sử dụng SolidWorks, ngoài ra nó còn thể sử dụng để tích hợp SolidWorks với các chương trình khác. b. Ưu điểm: - Giảm thời gian và đơn giản hóa khi thực hiện vẽ 3D trong solidwork. - Tự tạo cho mình một module add-in và bộ thư viện riêng trong solidworks. - Tăng kinh nghiệm khi sử dụng phần mềm. c. Nội dung đã thực hiện: - Sử dụng lập trình visual basic và module Macro trong solidworks và thiết lập chương trình vẽ trục thứ cấp hộp số. - Sử dụng phần mềm gear trax vẽ bánh răng hộp số. C. Phân tích chọn phương án kết cấu hộp số: Việc phân tích chọn phương án kết cấu hộp số phải dựa trên các yêu cầu và nhiệm vụ hộp số đã nêu ra ở trên, ngoài ra việc thiết kế hộp số còn yêu cầu: * Yêu cầu kĩ thuật: - Có tỉ số truyền hợp lí. - Không gây va đập đầu răng khi gài số, các bánh răng ăn khớp có tuổi thọ cao. - Kết cấu đơn giản, gọn, dễ chế tạo, điều khiển nhẹ nhàng, có độ bền và độ tin cậy cao. * Yêu cầu tính kinh tế: - Hiệu suất truyền lực cao. - Tính kinh tế nhiên liệu. Trên ôtô ngày nay sử dụng khá phổ biến hộp số 2 trục và 3 trục CHỌN THÔNG SỐ XE VIOS C: Dung tích xi lanh :1497 (cc) Dài × rộng × cao : 4300 × 1700 × 1460 Vận tốc cực đại : V max = 140 (km/h) Chiều dài cơ sở : 2550 (mm) Chiều rộng cơ sở trước/sau : 1480 × 1470 (mm) Khoảng sang gầm xe : 150 (mm) Bán kính quay vòng tối thiểu : 4,9 (m) Công suất cực đại : 80/6000 (Kw/rpm) Mô men xoắn cực đại :141/4200 (Nm/rpm) [...]... Bảng 2. 8: Ứng suất uốn đã tính toán : Ứng suất uốn σu Ứng suất uốn cho phép (N/m2) Tên gọi [σu] (N/m2) Cặp bánh răng CĐ 366 ,23 gài số 1 BĐ 20 1,87 Cặp bánh răng CĐ 429 ,83 gài số 2 BĐ 308,37 Cặp bánh răng CĐ 408,57 gài số 3 BĐ 29 7,7 Cặp bánh răng CĐ 20 9,05 gài số 4 BĐ 175,85 Cặp bánh răng CĐ 167,49 gài số 5 BĐ 149,77 Cặp bánh răng CĐ 4 32, 04 gài số lùi BĐ 355,07 520 520 520 520 520 520 Bảng 2. 9 :Ứng suất... [1] . kiến thức kết cấu cũng như tính toán, kiến thức sử dụng phần mềm em chọn đề tài Ứng dụng matlab và SolidWorks trong thiết kế tính toán hộp số ô tô con với các nội dung : - Tính toán và tối ưu. ô tô con thông dụng. - Theo đặc điểm thay đổi tỉ số truyền :hộp số vô cấp và hộp số có cấp * Hộp số vô cấp: Hình 1.3: Hộp số vô cấp của hãng Ford bố trí trên xe Fiesta Hệ thống bao gồm :hộp số, . tô: xe con, xe tải đa dụng, tô buýt, tô tải nặng… * Hộp số hành tinh: Hình 1.5: Hộp số hành tinh simpson Hộp số hành tinh được bố trí sau biến mô nhằm đáp ứng đầy đủ khả năng thay đổi tỉ số