Đang tải... (xem toàn văn)
Trong giai đoạn hiện nay nghành giao thông vận tải là một lĩnh vực hết sức quan trọng trong nền kinh tế và cuộc sống của chúng ta. Nó không những thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ các nghành khác phát triển mà nó còn là phương tiện chính để liên kêt các vùng miền trên thế giới và trong nước lại với nhau.
Đồ án tốt nghiệp 1 GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Chương 1: Tổng quan về hộp số 2 1.1 Công dụng , yêu cầu, phân loại hộp số 2 1.1.1. Công dụng 2 1.1.2. Yêu cầu 2 1.1.3. Phân loại 2 1.2 Một số hộp số thông dụng trên ôtô con 3 1.2.1. Hộp số có hai trục cố định 3 1.2.2. Hộp số ba trục 5 1.2.3. Hộp số tự động 6 1.3 Lựa chọn phương án thiết kế 7 1.3.1.Phương án 1 7 1.3.2 Phương án 2 8 1.3.3.Phương án 3 9 1.3.4 Nguyên lí làm việc của hộp số 9 1.3.5 Phân tích kết cấu hộp số lựa chọn 11 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ 17 2.1 Tính toán thiết kế bánh răng 17 2.1.1 Tính sơ bộ khoảng cách giữa các trục: A 17 2.1.2 Chọn mô đun của bánh răng 17 2.1.3 Xác định số răng của các bánh răng 17 2.1.4 Tính chính xác khoảng cách giữa các trục A 20 2.1.5 Xác định các thông số hình học cơ bản của bánh răng 22 2.1.6 Mô men truyền đến các trục hộp số 30 2.1.7 Lực tác dụng lên các cặp bánh răng 33 2.2 Tính toán, thiết kế hộp số 34 2.2.1 Chọn sơ bộ kích thước các trục 35 2.2.2 Chọn sơ bộ chiều dài trục 35 Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công 2.3 Tính chọn ổ đỡ 37 2.3.1 Trục sơ cấp 37 2.3.2 Trục trung gian 38 2.3.3 Trục thứ cấp 41 CHƯƠNG3: MÔPHỎNG HỘP SỐ TRÊN PHẦN MỀM SOLIDWORK 42 3.1. Giới thiệu chung về phần mềm Solidwork 42 3.2 Xây dựng quy trình tháo lắp hộp số 43 3.2.1 Phân nhóm 43 3.2.2 Sơ đồ lắp ráp 45 3.3 Mô phỏng lắp ráp hộp số 50 KẾT LUẬN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 PHỤC LỤC MỞ ĐẦU Trong giai đoạn hiện nay nghành giao thông vận tải là một lĩnh vực hết sức quan trọng trong nền kinh tế và cuộc sống của chúng ta. Nó không những thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ các nghành khác phát triển mà nó còn là phương tiện chính để liên kêt các vùng miền trên thế giới và trong nước lại với nhau. Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm 2 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công Trong thời gian học tập tại trường em được các thầy trực tiếp hướng dẫn tìm hiểu về cấu tạo, những sự cải tiến không ngừng cũng như các hư hỏng của ôtô thường gặp phải. Để có điều kiện hiểu hơn về cấu tạo cũng như những nguyên lý làm việc thực tế của ôtô và tổng hợp các kiến thức về chuyên ngành cơ khí ôtô trong những năm học tại trường đại học. Trong thời gian vừa qua được sự đồng ý của bộ môn cơ khí ô tô và trực tiếp là thầy giáo hướng dẫn. Em đã được giao đề tài “ Tính toán , thiết kế và mô phỏng hộp số ô tô con “. Được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Th.S Nguyễn Thành Công và sự cố gắng của bản thân. Nay đề tài của em đã hoàn thành nhưng do chưa có nhiều kiến thức về thực tế nhất định lên không thể tránh được thiếu sót. Vậy em kính mong sự chỉ bảo của thầy để đề tài này được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn!. Hà Nội , ngày tháng năm 2011. Sinh viên thực hiện. Giáp Văn Thơm CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. Công dụng , yêu cầu, phân loại hộp số. 1.1.1. Công dụng: Thay đổi momen xoắn truyền từ động cơ đến các bánh xe chủ động nhờ đó có thể tăng hoặc giảm lực kéo ở các bánh xe chủ động để khắc phục lực quán Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm 3 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công tính khi khởi động và sức cản chuyển động khi động cơ làm việc với công suất ổn định. Thay đổi chiều chuyển động của xe giúp xe có thể chuyển động tiến hoặc lùi theo sự điều khiển của lái xe. Để cắt lâu động cơ với cơ cấu truyền lực khi cần thiết. 1.1.2. Yêu cầu: Có số tay số và tỷ số truyền cần thiết để đảm bảo tính năng động lực học và tính kinh tế của ôtô. Chuyển số dễ dàng, tiện lợi, nhanh chóng và êm dịu. Có cơ cấu chống nhảy số và gài đồng thời hai số. Hiệu suất truyền lực cao, khi làm việc không gây tiếng ồn, thay đổi số nhẹ nhàng không sinh lực va đập ở các bánh răng. Kết cấu gọn gàng, chắc chắn, dễ điều khiển bảo dưỡng và sửa chữa, giá thành hạ. 1.1.3. Phân loại: 1. Phân loại theo phương pháp thay đổi tỉ số truyền a. Loại hộp số có cấp : - Theo tính chất trục truyền: + Loại có trục tâm cố định + Loại có trục tâm di động (hộp số hành tinh) - Theo cấp số ta có: Hộp số 3 cấp, 4 cấp, 5 cấp Nếu hộp số càng nhiều cấp tốc độ thì càng cho phép sử dụng hợp lý công suất động cơ, trong điều kiện lực cản khác nhau do đó tăng được tính kính tế của ô tô nhưng thời gian thay đổi dài, kết cấu phức tạp. b. Loại hộp số vô cấp : Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm 4 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công Loại hộp số này có ưu điểm là: có thể thay đổi tỉ số truyền liên tục trong một giới hạn nào đó, thay đổi tự động liên tục phụ thuộc vào sức cản chuyển động của ô tô, nó rút ngắn thời gian tăng tốc, tăng lớn nhất tốc độ trung bình của ô tô. - 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 trong 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 là ácquy). Ta thay đổi dòng điện khích thích của động sơ điện sẽ thay đổi tốc độ và mô men xoắn của dộng sơ điện và của bánh xe chủ động. c. Hộp số vô cấp thủy lực 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). 1.2. Một số hộp số thông dụng trên ôtô con. 1.2.1. Hộp số có hai trục cố định. Hay còn gọi là loại trục cố định không đồng tâm, loại hộp số này khôngcó số truyền thẳng .Loại hộp số hai trục là kiểu hộp số thông dụng của truyền động hộp số cơ khí nói chung, gồm một trục sơ cấp gắn các bánh răng chủ động và bị động. Hộp số này có ưu điểm là: Có hiệu suất cao, bởi vì ở tất cả các số truyền làm việc sự ăn khớp chỉ qua một cặp bánh răng. Có thể tăng nhiều độ cứng vững và độ bền của các chi tiết, bởi vì trong hộp số này không có cụm nào bị nào bị hạn chế bởi điều kiện kích thước. Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm 5 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công Nhược điểm cơ bản của hộp số hai trục là: Kích thước theo chiều ngang lớn hơn hộp số ba trục đồng tâm khi có cùng giá trị tỷ số truyền (ở hộp số đồng tâm, mỗi tỷ số truyền phải qua ít nhất hai cặp bánh răng nên kích thước gọn hơn những hiệu suất thấp hơn, trừ số truyền thẳng). Kích thước hộp số lớn sẽ kéo theo trọng lượng lớn; nhất là khi xe có tỷ số truyền lớn. ` 1.2.2. Hộp số ba trục (còn có thể gọi là hộp số đồng tâm). Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm 6 Hình 1.1: Hộp số hai trục cố định 1. Trục sơ cấp : 2, 8. Cặp bánh răng số 4 ; 3. Cần sang số ; 4. Vỏ hộp số ; 5. Bánh răng số 1; 6. Đầu vào của trục sơ cấp ; Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm 7 Hinhh 1.2: Hộp số ba trục 1. Bạc mở ly hợp ; 2.Trục sơ cấp ; 3, 14 , 17. Nắp ổ trục ; 4. Các te ly hợp ; 5, 10. Bộ đống tốc ; 6, Vỏ hộp số ; 7. Bi chống nhảy số ; 8. 22 . Cặp bánh răng số 4 ; 9, 21. Cặp bánh răng số 3 ; 12. Bánh răng số lùi ; 13. Vỏ hộp số ; 15, Mặt bích nạng các đăng ; 16. Trục thứ cấp ; 18. Trục trung gian ; 20. Ống hút của bơm d ầu ; 23. Bánh răng trích công suất ; 25. Bơm dầu ; 24. Bánh răng luôn ăn khớp ; Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công Kết cấu hộp số đồng trục thường có ít nhất 3 trục truyền động : trục sơ cấp và thứ cấp lắp đồng trục với trục sơ cấp, ngoài ra còn có thêm trục trung gian .Trục trung gian có thể có một, hai, hoặc ba trục bố trí chung quanh trục sơ cấp và thứ cấp nhằm làm tăng độ cứng vững cho trục thức cấp, duy trì sự ăn khớp tốt nhất cho các cặp bánh răng lắp trên trục. Ưu điểm nổi bậc của sơ đồ hộp số đồng trục là cho phép tạo ra số truyền thẳng (không qua cặp bánh răng truyền động nào) nên hiệu suất cao nhất (có thể coi như bằng một nếu như bỏ qua các tổn thất khác). Điều này có ý nghĩa rất lớn đối với hộp số ôtô vì phần lớn thời gian làm việc của hộp số là số truyền thẳng (chiếm tỷ lệ đến 50-80%), cho phép nâng cao hiệu suất truyền của hộp số và do đó giảm tiêu hao nhiên liệu và tăng tuổi thọ chung cho hộp số. Vì vậy hộp số kiểu này được sử dụng phổ biến trên hầu hết các loại ôtô. Tuy vậy, hộp số kiểu này có nhược điểm là trục thứ cấp phải bố trí gối lên trục sơ cấp thông qua ổ bi đặt bên trong phần rỗng của đầu ra trục sơ cấp. Do bị khống chế bởi điều kiện kết cấu (kích thước ngoài đầu trục có bánh răng chủ động truyền mômen xuống cho trục trung gian) nên ổ bi này có thể không được chọn theo tiêu chuẩn tính toán ổ bi mà phải tính toán thiết kế riêng. Điều này có thể làm cho ổ bi này dễ bị tình trạng quá tải. Tuy nhiên, nhờ đặc điểm nổi bậc là có khả năng truyền thẳng như đã nêu ở trên, nên thực tế ô bi này có thời gian làm việc không nhiều, ít ảnh hưởng đến tuổi thọ của ổ bi. 1.2.3. Hộp số tự động . So với các loại hộp số trên hộp số tự động có ưu diểm sau: Hiệu suất truyền lực cao hơn vì không bị tổn hao phần công suất truyền chuyển động theo. Khi gài số thì trục , ổ bi của bánh răng trung tâm và thanh dẫn không chụi lực hướng kính.Việc sang số được tiến hành bằng các phanh hãm và ly hợp nên không có hiện tượng ngắt quãng việc truyền công suất nên tạo điều kiện tự động hoá quá trình sang số. Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm 8 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công Nhược điểm: Kết cấu của hộp số tự động khá phức tạp kích thước cồng kềnh giá thành đắt. 1.3. Lựa chọn phương án thiết kế 1.3.1.Phương án 1 : Hộp số 3 trục, có trục sơ cấp và thứ cấp đồng tâm, số truyền cuối là số truyền thẳng, có các cặp bánh răng ở các số 2, 3, 4 luôn luôn ăn khớp với nhau. Hộp số có hai bộ đồng tốc để gài số 2 và số 3, số 4 và số 5. Các bánh răng trên trục trung gian lắp chặt và luôn quay. Việc gài số lùi bằng cách di trượt bánh răng số 1 về phía sau. Kết cấu hộp số đơn giản, gọn nhẹ hơn các phương án khác, dẫn động cũng đơn giản hơn. Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm 9 Hình 1.3: Hộp số tự động 1. Đĩa bơm ; 2. Trục sơ cấp của hộp số ; 3, 5, 7. Ly hợp ; 4. Phanh hãm ; 6.Ttrục trung gian ; 7 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công Số5 Số 4 Số 3 Số 2 Số 1 Số lùi Hình 1.4: Sơ đồ động của phương án 1 1.3.2. Phương án 2 : Về cấu tạo cơ bản cũng giống phương án 1. Nhưng gài số lùi bằng cách di trượt các bánh răng trên trục số lùi về phía trước cho ăn khớp với bánh răng chủ động và bị động của số 1 (ở vị trí chưa ăn khớp). Do đó kết cấu hộp số tuy không phức tạp, nhưng chiều dài hộp số sẽ tăng, đặc biệt dẫn động gài số sẽ khó khăn vì phải tăng ống trượt và càng sang số. Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm 10 Số 1 Số 5 S ố 4 Số 3 Số 2 Số lùi Hình 1.5. Sơ đồ động của phương án 2 [...]... răng số lùi Mô men xoắn từ trục sơ cấp truyền đến trục trung gian, qua bánh răng phụ rồi mới đến trục sơ cấp (Hình 11.g) Do đó trục sơ cấp sẽ quay ngược chiều g, 1.3.5 Phân tích kết cấu hộp số lụa chọn Phân tích kết cấu của hộp số ba trục Hình 7: Nguyên lý làm việc của hộp số Gồm vỏ hộp s , trục chủ động, trục bị động, trục trung gian, trục bánh răng số lùi, các bánh răng và cơ cấu sang số - Vỏ hộp số: ... kéo cả hai thanh trượt, các viên bi khóa này sẽ chèn vào các mép rãnh của thanh trượt không cho phép chuyển từng thanh trượt tương ứng vào số ở thời điểm đó Lớp: Cơ Khí tô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm 19 GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ 2.1 Tính toán thiết kế bánh răng 2.1.1 Tính sơ bộ khoảng cách giữa các trục: A Vì hộp số ta thiết kế có trục cố định nên... hộp số là: i i gn = n ia Trong đó: + ign: Tỉ số truyền của các cặp bánh răng được gài ở số truyền thứ n (n=1÷4 ), ta không tính cho số 5 vì đây là tay số truyền thẳng + in: tỉ số truyền của hộp số ở các số n Thay số lần lượt ta có: ig1 = 1,9 69; ig2 = 1,5 78; ig3 = 1,1 5; ig4 = 0,8 39; igl= 2,3 63 - Số răng của các cặp bánh răng dẫn động gài số khi khoảng cách trục A không đổi được tính như sau: 2 A = 1 4,1 5... Tỉ số truyền của hộp số phụ: if = 1 - rbx: Bán kính làm việc trung bình của bánh xe (m): rbx = 0,2 952 - Memax: Mô men lớn nhất của động cơ (N.m): Memax = 144 - Gϕ: Trọng lượng bám của xe (N ), Gϕ =ϕ.Z1 Gϕ = 744 2,4 Sau khi tính được các giá trị mô men ( Bảng 9 ), mô men nào nhỏ hơn ta dùng để tính toán sức bền (kí hiệu Mt) Bảng 9 Giá trị mô men động cơ và mô men theo bánh xe truyền đến các trục của hộp. .. của hộp số Trị số mô men (N.m) Stt Tên gọi Từ động cơ truyền đến Theo bám từ bánh xe truyền đến 1 Trục sơ cấp 2 Trục trung gian Lớp: Cơ Khí tô A K47 MS = 144 s max = 11 8,1 7 Mϕ Mtg = 25 9,2 tg M max = 21 2,7 1 SVTH: Giáp Văn Thơm 34 GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công Đồ án tốt nghiệp Trục thứ cấp Số 1 Số 2 Mtc2 = 41 1,7 Số 3 Mtc3 = 29 8,0 8 Số 4 Mtc4 = 22 5,3 6 Số 5 Mtc5 = 144 Số lùi 3 Mtc1 = 51 8,4 Mtcl = 77 1,8 4 tc... đó kết cấu hộp số rất phức tạp, chiều dài hộp số sẽ tăng lớn, đặc biệt dẫn động gài số sẽ khó khăn vì phải tăng ống trượt và càng sang số Kết luận: Qua phân tích các phương án dẫn động trên ta thấy phương án 1 vẫn tối ưu nhất: kết cấu đơn giản, cơ cấu dẫn động không quá phức tạp so với các phương án khác, vẫn đảm bảo được các yêu cầu của hộp số Vậy ta chọn sơ đồ động ở phương án 1 cho hộp số thiết kế. .. đầu răng hd 19 Chiều rộng vành răng B 20 Chiều dày răng trên vòng chia S 21 Hệ số trùng khớp ε Lớp: Cơ Khí tô A K47 d’01 = d1’.cosα0 =13 7,7 6(mm) dK1=d1(λ0+1)= 5 9,2 7 (mm) d’K1=d1’(λ0+1)= 12 8,5 4 (mm) h = 2,2 5.m-∆h0= 8,9 5 (mm) hd1= 0,5 (Dd1-dK1) = 4,7 85 (mm) h’d= 0,5 (D’d1-d’K1)= 3,1 7(mm) B=( 7,0 ÷ 8,6 ).m, chọnB1=4 3, B2 = 34 S1 = 6,6 26 (mm) S1’ = 5,1 84 (mm) e h + e' h' ε = 1 d1 1 d1 = 1,2 9 t SVTH: Giáp Văn Thơm... làm việc của hộp số Số 1: Đẩy tay s , làm cho bánh răng của số 1 của trục thứ cấp di chuyển về phía trướcvà ăn khớp với bánh răng của số 1 cuả trục trung a, Lớp: Cơ Khí tô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm Đồ án tốt nghiệp 12 GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công trung gian Mô men xoắn truyền từ trục sơ cấp sang trục thứ cấp như hình 7.a Số 2: Đẩy tay s , làm cho bộ đồng tốc của số 2 và 3 đi về phía sau, các răng trong... được tính theo công thức: A = a.3 M emax Trong đó ta có: - Mô men cực đại của động cơ Memax = 144 (N.m) - a: Hệ số kinh nghiệm, với xe khách ta chọn a = 16 Thay số ta tính được: A = 84 (mm) 2.1.2 Chọn mô đun của bánh răng: m Cặp bánh răng số 1 và số lùi có bánh răng di trượt chọn bánh răng trụ răng thẳng Cặp bánh răng số 2, 3, 4 và cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp chọn là bánh răng trụ răng nghiêng Mô. .. Nguyễn Thành Công Đồ án tốt nghiệp 22 α Góc ăn khớp α = 2 1,8 30 Ghi chú: - Xác định Dd và Dc theo các công thức sau: Dd1 = d1 + 2m + 2ξ1m - 2∆h0 D’d1 = d1’ + 2m + 2ξ1’m - 2∆h0 Dc1 = d1 – 2,5 m + 2ξ1m D’c1 = d1’ – 2,5 m + 2ξ1’m - Xác định hệ số e1 và e2 theo đồ thị hình (I-4) (Tài liệu: Đồ án môn học thiết kế hộp số chính ô tô - máy kéo) Bảng 3 Thông số của cặp bánh răng trụ răng nghiêng gài số 2 Stt Tên . động (thường ở hộp số vô cấp). 1.2. Một số hộp số thông dụng trên tô con. 1.2.1. Hộp số có hai trục cố định. Hay còn gọi là loại trục cố định không đồng tâm, loại hộp số này khôngcó số truyền thẳng. tốc, tăng lớn nhất tốc độ trung bình của ô tô. - 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. án thiết kế 1.3.1.Phương án 1 : Hộp số 3 trục, có trục sơ cấp và thứ cấp đồng tâm, số truyền cuối là số truyền thẳng, có các cặp bánh răng ở các số 2, 3, 4 luôn luôn ăn khớp với nhau. Hộp số