Đồ án môn học Kết cấu tính toán ôtô LỜI NÓI ĐẦU Ô tô máy kéo phượng tiện sản xuất, kinh doanh sinh hoạt, thiếu đời sống Cùng với tiến chung khoa học Ngành ô tô có bước phát triển với thành kinh ngạc Những biến đổi mà đòi hỏi phải có nhận thức sâu, rộng vấn đề có liên quan đến công nghệ ô tô nhận thấy tầm quan trọng Tuy muốn tiếp thu kiến thức phải nắm vững kiến thức Những kiến thức làm tản cho bước phát triễn Vì đồ án kết cấu tính toán ô tô bước cố phát triển hiểu biết có từ môn học có liên quan Lần làm quen với việc tính toán thiết kế nên có nhiều khó khăn phức tạp Với nhận thức hạn chế nhiều mặt nên trình làm đồ án em vướng phải thiếu sót, mong quan tâm giúp đỡ thầy môn Cùng với để hoàn thành đồ án em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy giáo hướng dẫn NGUYỄN VIỆT HẢI thầy cô giáo khoa Cuối em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên thực Nguyễn Văn Tuân SVTH: Nguyễn Văn Tuân Đồ án môn học Kết cấu tính toán ôtô BẢNG SỐ LIỆU THIẾT KẾ XE BUS_DIEZEL Số tt Thông số Trọng lượng toàn Công suất cực đại Mô men cực đại Bán kính làm việc bánh xe Tốc độ cực đại xe Hệ số cản lớn đường SVTH: Nguyễn Văn Tuân Ký hiệu Giá trị Ga Nemax Memax 3000 70 248 r V 350 120 0,25 ψ Đơn vị KG [kW] [Nm] [mm] [km/h] Đồ án môn học Kết cấu tính toán ôtô Tổng quan hộp số ôtô 1.1 Công dụng Hộp số dùng để thay đổi số vòng quay mômen động truyền đến bánh xe chủ động (cả hướng trị số), cho phù hợp với điều kiện làm việc luôn thay đổi ôtô máy kéo Ngoài hộp số dùng để: - Tách lâu dài động khỏi hệ thống truyền lực cần thiết: khởi động động cơ, dừng xe, cho động chạy không tải, cho xe chạy theo quán tính - Dẫn động phận công tác xe chuyên dùng: xe có tời kéo, xe tự đổ, cần cẩu thiết bị khác - Chuyển động lùi cần thiết 1.2 Phân tích yêu cầu - Hộp số ôtô phải có tỷ số truyền lượng tay số thích hợp, đảm bảo chất lượng động lực tính kinh tế nhiên liệu cần thiết cho ôtô máy kéo - Làm việc êm dịu, chuyển số nhẹ nhàn thuận tiện không va đập lên bánh nói riêng hệ thống truyền lực nói chung - Có vị trí trung gian (số 0) để tách lâu dài động khỏi hệ thống truyền lực Phải có cấu chống gài hai số lúc cấu chống trả số ngẫu nhiên để đảm bảo an toàn cho hộp số không bị gãy vỡ - Kết cấu đơn giản, làm việc tin cậy bền vững - Hiệu suất cao, kích thước khối lượng nhỏ, giá thành rẽ - Hộp số phải có đồng tốc hay ống dễ gài để đảm bảo không bị va đập gãy vỡ vào số 1.3 Phân loại 1.3.1 Dựa vào số trục chứa cặp bánh truyền số chia hộp số làm loại -Loại hộp số trục loại hộp số trục + Đối với hộp số hai trục cố định: Hộp số có số đặc điểm sau: Hộp số ô tô hai trục cố định: trục sơ cấp gắn bánh chủ động - Ưu điểm: - Kết cấu đơn giản, làm việc êm dịu có hiệu suất cao tay số trung gian SVTH: Nguyễn Văn Tuân Đồ án môn học Kết cấu tính toán ôtô - Dễ bố trí đơn giản kết cấu, hệ thống truyền lực xe đặt động gần cầu chủ động - Nhược điểm: - Kích thước theo chiều ngang lớn hộp số ba trục đồng tâm ,khi có giá trị tỉ số truyền - Kích thước hộp số lớn kéo theo trọng lượng lớn tỉ số truyền lớn - Do số truyền thẳng, bánh ổ trục không giảm tải số truyền cao, làm tăng mài mòn chi tiết, đồng thời gây tiếng ồn - Giá trị tỷ số truyền tay số thấp bị hạn chế, muốn khắc phục phải giảm tỷ số truyền tay số cao tăng tỷ số truyền lực i o Với đặc điểm hộp số hai trục thường sử dụng ô tô du lịch thể thao có động bố trí cạnh cầu chủ động máy kéo có hộp số bố trí chung vỏ với truyền lực Sau sơ đồ động hộp số hai trục cố định : L I II Hình 1.1: Sơ đồ động hộp số hai trục 1: Vị trí gài cấp số tiến số 1, : Vị trí gài cấp số tiến số 2, :Vị trí gài cấp số tiến số 3, : Vị trí gài cấp số tiến số 4; L :Vị trí gài cấp số lùi; I : Trục sơ cấp ; II :Trục thứ cấp ; + Hộp số ô tô ba trục cố định : Trên hầu hết loại ôtô dùng hộp số ba trục cố định có trục sơ cấp thứ cấp đồng tâm Hộp số có số đặc điểm sau: SVTH: Nguyễn Văn Tuân Đồ án môn học Kết cấu tính toán ôtô - Ưu điểm : - Có khả tạo số truyền thẳng cách nối tiếp trục sơ cấp thứ cấp Khi làm việc số truyền thẳng, bánh răng, ổ trục trục trung gian giảm tải hoàn toàn nên giảm mài mòn, tiếng ồn mát công suất - Có thể tạo tỷ số truyền lớn với kích thước nhỏ gọn Nhờ giảm trọng lượng toàn ô tô.Tuy nhiên hộp số có số nhược điểm sau: - Nhược điểm : - Hiệu suất giảm tay số trung gian - Ổ bi gối đỡ trước trục thứ cấp, bố trí lỗ phần bánh côn trục sơ cấp, nên làm việc căng thẳng kích thước bị hạn chế điều kiện kết cấu Sau ta giới thiệu sơ đồ động hộp số trục cố định sau : Z 1' Z 2' Z 3' Z 4' Za ZL1 Z2 Z1 Z3 Za' Z4 ZL1' Hình 1.2 Sơ đồ hộp số ba trục 1: Vị trí gài cấp số tiến số 1,2 : Vị trí gài cấp số tiến số 2, : Vị trí gài cấp số tiến số 3, : Vị trí gài cấp số tiến số 4, : Vị trí gài cấp số tiến số 5, L :Vị trí gài cấp số lùi, I : Trục sơ cấp , II : Trục trung gian , III : Trục sơ cấp 1.3.2 Dựa vào số cấp hộp số chia làm hai loại Hộp số thường hộp số nhiều cấp +Hộp số thường Đây lọai hộp có số cấp từ tới cấp Số cấp ảnh hưởng đến tính động lực tính kinh tế nhiên liệu ôtô Số cấp tăng lên tính động lực SVTH: Nguyễn Văn Tuân Đồ án môn học Kết cấu tính toán ôtô tính kinh tế nhiên liệu tăng Công suất để lấy đà tăng tốc nhanh - Ưu điểm: Số cấp hộp số giảm số lần già số, đơn giản cấu điều khiển, rút ngắn thời gian lấy đà Vì phù hợp với ôtô du lịch, có phần thời gian làm việc số truyền thẳng Giảm số lượng đông tốc, giảm khối lượng hộp số góp phần giảm tự ô tô - Nhược điểm: Số cấp hộp số nhỏ làm giảm tính động lực tính kinh tế nhiên liệu xe Khả sử dụng công suất để tăng tốc lấy đà chậm hộp số nhiều số + Hộp số nhiều cấp: Hộp số nhiều cấp tạo thành cách ghép thêm vào phía trước hay phía sau hộp số sở (hộp số loại trục) hộp giảm tốc gội hộp số phụ Hộp số phụ thường có số truyền thẳng số truyền giảm hay tăng Hình 1.3 Sơ đồ hộp số nhiều cấp 1: Vị trí gài cấp số tiến số 1, : Vị trí gài cấp số tiến số 2, : Vị trí gài cấp số tiến số 3, : Vị trí gài cấp số tiến số 4, : Vị trí gài cấp số tiến số 5, L :Vị trí gài cấp số lùi ;1P : Vị trí gài cấp số hộp số phụ 2P : Vị trí gài cấp số hộp số phụ I : Trục sơ cấp; II : Trục trung gian ; SVTH: Nguyễn Văn Tuân III : Trục sơ cấp ;IIIP : Trục thứ cấp hộp số phụ ; Đồ án môn học Kết cấu tính toán ôtô + Hộp số phụ đặt phía trước: Nó có cặp bánh để tạo số thấp, số cao số truyền thẳng, nối trực tiếp trục vào hộp số phụ với trục sơ cấp hộp số Tỷ số truyền thấp họp số phụ không lớn, có tác dụng chủ yếu chia nhỏ dãy tỷ số truyền hộp số nên gọi hộp số chia Ưu điểm: - Kết cấu đơn giản, đảm bảo tính thống hoá cao cho hộp số - Hiệu suất tương tự hộp số gài số thấp hộp số phụ Nhược điểm: - Yêu cầu khoản cách trục hộp số lớn hơn, mômen trục hộp số lớn Hình 1.4 Sơ đồ hộp số phụ đặt phía sau Hộp số phụ đặc phía sau hộp số chính: thường loại có trục cố định với hai cặp bánh hay hành tinh Có số truyền thẳng số truyền giảm với tỷ số truyền lớn (khoảng số truyền lớn hộp số chính) nên gọi hộp giảm tốc Ưu điểm: - Giảm khoảng cách trục tải trọng tác dụng lên chi tiết hộp số Nhược điểm: - Giảm tính thống hoá hộp số - Hiệu suất giảm gài số truyền thấp SVTH: Nguyễn Văn Tuân Đồ án môn học Kết cấu tính toán ôtô Hình 1.5 Sơ đồ hộp số phụ đặt phía trước Tính tỷ số truyền số thấp tính số cấp hộp số 2.1 Xác định tỷ số truyền Tỉ số truyền hộp số xác định theo điều kiện : Điều kiện kéo ,Điều kiện bám điều kiện chuyển động ổn định để động điều kiện địa hình chật hẹp 2.1.1 Khả thắng sức cản lớn điều kiện cho trước ih1 ≥ ψ max G.rbx Memaî i0 η t Trong : Theo đề cho trước ψ max = 0,25 : hệ số cản lớn đường G = 3000 (kg)=3000.9,81=29430 (N) :Trọng lượng toàn xe rbx = 0,35 (m) : bán kính bánh xe Memax = 248 (Nm) :Mômen cực đại i0 : Tỉ số truyền lực - Theo lý thuyết ôtô (giáo trình thầy Tụy) ta có i0 = ωe max rbx vmaî ihn Trong : ωe max : tốc độ lớn động [rad/s] Mà giá trị ωe max xe buýt có giá trị ωe max =(1,0-1,25) ωn Chọn ωe max = ωn xe buýt đảm bảo điều kiện gia tốc tốt => ωe max = ωn = SVTH: Nguyễn Văn Tuân 2.3,14.2800 = 293, 066[rad / s ] 60 Đồ án môn học Kết cấu tính toán ôtô ω N : Tốc độ góc ứng với công suất cực đại Vmax 120(km/s)= 120.1000 = 33,33 (m/s):tốc độ thiết kế lớn 3600 ôtô ihn :tỉ số truyền cao hộp số chọn ihn =1 Vậy i0 = Vậy : 293,306.0,35 = 3,077 33,33 0, 25.29430.0,35 = 3,79 248.3, 077.0,89 ih1 ≥ 2.1.2 Khả tạo lực cản lớn theo điều kiện bám ih1 ≤ Gϕ ϕ rbx Memax i0 η t Trong : Theo đề cho Gϕ = Gcd mcd : Trọng lượng bám xe Gcd : trọng lượng phân bố lên cầu chủ động xe buýt 1 Gcd = Ga = 29430=14715 [N] 2 mcd :hệ số phân bố tải trọng lên cầu chủ động mcd = 1,2-1,35 chọn mcd =1,3 => Gϕ =14715.1,3=19129,5 [N] i0 = 3,077 : Tỉ số truyền lực ϕ =0,7 ÷ 0,8 ih1 ≤ Vậy : chọn ϕ =0,75 19129,5.0, 75.0,35 = 7,393 248.3, 077.0,89 2.1.3 Khả chuyển động với tốc độ ổn định tối thiểu để động điều kiện địa hình chật hẹp ih1 ≥ ω e rbx Va i0 i p Trong : Va :tốc độ chuyển động ổn định nhỏ Va = ÷ (km/h) chon Vn =7(km/h)= SVTH: Nguyễn Văn Tuân 7.1000 =1,944 (m/s) 3600 Đồ án môn học Kết cấu tính toán ôtô ne : vòng quay ổn định tối thiểu động Đối với động diesel ω e =600 ÷ 850 (v/ph) ω e =600(v/ph)= chọn 62,8.0,35 =3,674 1,944.3, 077.1 ih1 ≥ Vậy: Theo điều kiện : 2.3,1416.600 =62,8 (rad/s) 60 3, 674 ≤ ih1 ≤ 7,393 Ở ta tính toán tỉ số truyền thấp theo hệ số bám lớn nên ta chọn : ih1 =3,79 2.2 Xác định số cấp hộp số Số cấp hộp số xác định theo công thức: n= log ih1 − log ihn +1 log q Trong đó: i h1 = 3,79 :tỉ số truyền thấp i hn = : tỉ số truyền thẳng q : công bội dãy tỷ số truyền, hộp số thường q=1,5-1,8 chọn q=1,5 n: số cấp hộp số ⇒ n= log 3, 79 − log1 + = 4, 286 log1,5 Vậy ta chọn hộp số có cấp (n=5) Đối với xe buýt thường làm việc với tay số truyền trung gian số thấp nên số truyền trung gian xác lập theo cấp số nhân với công bội q sau: q= (n-1) Tính lại q: i h1 i hn q= (n-1) Với ih1 =3,79 SVTH: Nguyễn Văn Tuân ih2 = i h1 (5-1) 3,79 = =1,395 i hn 3, 79 i1 = 2, 71 = 1,395 q 10 Đồ án môn học J’4= J3= π 7800.18.(47,944 − (40 / 2) ).10−9 = 918,19 (Kg.mm2) π 7800.18.(30,164 − (40 / 2) ).10−9 = 301,6 (Kg.mm2) J’2= J1= π 7800.18.(41,17 − (40 / 2) ).10 −9 = 454,58 (Kg.mm2) π 7800.18.(41, 084 − (40 / 2) ).10 −9 = 682,53 (Kg.mm2) J’3= J2= Kết cấu tính toán ôtô π 7800.18.(58, 67 − (40 / 2) ).10−9 = 1973,64 (Kg.mm2) π 7800.18.(26, 254 − (40 / 2) ).10−9 = 63,39 (Kg.mm2) π 7800.18.(62,824 − (40 / 2) ).10 −9 J’1= = 2132,59 (Kg.mm2) Mômen quán tính khối lượng bánh qui dẫn trục ly hợp Jaqd=217,51 (kg.mm2 ) Jaqd’=2352,57.1,798-2= 727,71 (kg.mm2) J4qd=1364,58.1,798-2=422,10 (kg.mm2) J4qd’=454,58.1,393-2=234,26 (kg.mm2) J3qd=682,53.1,798-2=211,12 (kg.mm2) J’3qd=918,19.1,94-2= 243,50 (kg.mm2) J2qd=301,6.1,798-2=93,29 (kg.mm2) J’2qd=1973,64.2,7-2=268,82 (kg.mm2) J1qd=69,39 1,7984-2=21,46 (kg.mm2) J’1qd=2132,59.3,79-2=148,46 (kg.mm2) Bảng Kết tính toán mômen quán tính khối lượng bánh răng: cặp bánh dung chung cặp bánh gài số cặp bánh gài số cặp bánh gài số cặp bánh gài số J(kg.mm2) J'(kg.mm2) 217,51 2352,57 1364,58 454,58 682,53 918,19 301,6 1973,64 69,39 2132,59 Jqd(kg.mm2) J'qd(kg.mm2) 217,51 727,71 422,10 234,26 211,12 243,50 93,29 268,82 21,46 148,46 Tính toán xác định thông số đồng tốc hộp số 5.1 Mômen quán tính khối lượng tổng cộng qui dẫn trục li hợp Mômen quán tính khối lượng tổng cộng qui dẫn trục li hợp xác định theo công thức sau: m -2 JΣ = J1 + J2.ia + ∑J k =1 SVTH: Nguyễn Văn Tuân Zk ik− + Jl.il-2 21 Đồ án môn học Kết cấu tính toán ôtô Trong đó: k - Chỉ số để bánh quay trơn trục thứ cấp J1 - Mômen quán tính khối lượng trục sơ cấp hộp số (thường trục ly hợp) tất cẩ chi tiết nối với trục [kg.m2 ] J2 - Mômen quán tính khối lượng trục trung gian tất chi tiết gắn trục trung gian [kg.m2 ] ia - Tỷ số truyền cặp bánh ăn khớp hộp số JZk - Mômen quán tính khối lượng bánh bị động quay trơn trục thứ cấp đồng thời ăn khớp với bánh chủ động trục trung gian, cặp bánh gài số thứ k [kg.m2 ] ik - Tỷ số truyền hộp số ứng với cặp bánh gài số thứ k m - Số lượng bánh quay trơn trục thứ cấp (thường xuyên ăn khớp với bánh chủ động trục trung gian) Jl - Mômen quán tính khối lượng bánh gài số lùi có quan hệ động học thương xuyên với bánh trục trung gian [kg.m ] il - Tỷ số truyền cặp bánh số lùi, tính từ trục sơ cấp hộp số đến bánh số lùi có quan hệ động học Xác định đại lượng thành phần công thức - Mômen quán tính J1 J1 = Jtr1 + Jlh Với: Jtr1 - Mômen quán tính khối lượng trục sơ cấp hộp số (chính trục ly hợp) Jlh - Mômen quán tính khối lượng đĩa bị động ly hợp, xác định theo công thức π ρ l1.Rtr41 π ρ blh ( Rlh4 − Rtr41 ) J1 = + 2 Ở đây: l1 : Chiều dài trục ly hợp theo kết tính toán ta có l1 = d1/0,16 = 165,75 [mm] Rtr1 : Bán kính trục ly hợp: Rtr1 = d1/2 = 13,5 [mm] SVTH: Nguyễn Văn Tuân 22 Đồ án môn học Kết cấu tính toán ôtô blh : Chiều rộng trung bình củ đĩa bị động lấy gần bề dày xương đĩa: blh = (1.5÷2) Chọn blh = [mm] Rlh : Bán kính đĩa ly hợp Rlh = 130 [mm] Thay vào phương trình ta có: −9 4 π 7800.10−9.168, 75.144 π 7800.10 ( 130 − 14 ) = 7073,606 [kgmm2 ] J1 = + 2 - Mômen quán tính J2.ia-2 m   J ia− =  J tr + ∑ J Zk .ia− k =1   Với: Jtr2 : mômen quán tính khối lượng trục trung gian hộp số JZk : mômen quán tính khối lượng bánh thứ k gắn trục trung gian Đã xác định JZk = 4770,67 [kg.mm2 ] ia : tỷ số truyền cặp bánh ăn khớp Thay số vào phương trình ta có:    34  −9  π 7800.10 300  ÷ ÷  −2   J ia = + 4770, 67 ÷.1, 798−2 = 1570, 62 [kg.mm2 ]  ÷  ÷   - Mômen quán tính quy dẫn bánh trục thứ cấp J3 m J = ∑ J 'Zk ik− k =1 Với: Jk’ - mômen quán tính khối lượng bánh thứ k gắn trục thứ cấp ik - tỷ số truyền số thứ k hộp số J3 = (2132,59.3,79-2 + 1973,64.2,71-2 + 918,19.1,942-2 + 454,58.1,395-2) J3 = 894,26 [kg.mm2 ] SVTH: Nguyễn Văn Tuân 23 Đồ án môn học Kết cấu tính toán ôtô Với sơ đồ chọn ta có mômen quán tính khối lượng bánh số lùi quy dẫn trục ly hợp không Thay tất vào công thức ta có mômen quán tính tổng cộng quy dẫn trục ly hợp bằng: JΣ = 7073,606 + 1570,62 + 894,26 = 9538,486 [kg.mm2 ] JΣ = 9538,486.10-6 [kg.m2 ] - Mômen ma sát yêu cầu đồng tốc Mômen ma sát yêu cầu đồng tốc xác định theo công thức M ms = J Σ ik2 ∆ω tc Trong đó: JΣ : Mômen quán tính bánh gài số tất khối lượng chuyển động quay hộp số có quan hệ động học với trục sơ cấp hộp số (thường trục ly hợp) quy dẫn trục sơ cấp [kg.m ] ik : Tỷ số truyền thứ k hộp số tương ứng với chế độ tính toán đồng tốc (tính từ trục sơ cấp đến bánh gài số cần tính toán) Δω : Chênh lệch tốc độ hai bánh gài số [rad/s] Được xác định theo công thức: ∆ω = ωeo 1 − ik ik ±1 Trong đó: ik ±1 : Tỷ số truyền tính từ trục sơ cấp đến đồng tốc hộp số ứng với số truyền vừa nhả số (để tiến hành gài số thứ ik) ωeo : Tốc độ động bắt đầu chuyển số [rad/s] Giá trị xác định theo bảng kinh nghiêm Chế độ sang số Từ thấp lên cao Từ cao thấp Động xăng Động diezen Xe du lịch Xe tải khách (0,6 ÷ 0,7)ωN (0,7 ÷ 0,8)ωN ≥ ωM (0,75 ÷ 0,85)ωN (0,4 ÷ 0,5)ωN (0,5 ÷ 0,6)ωN ≥ ωM (0,9 ÷ 1,0)ωN Trong đó: ωN, ωM - tương ứng với tốc độ góc động ứng với công suất cực đại, mômen cực đại động SVTH: Nguyễn Văn Tuân 24 Đồ án môn học Kết cấu tính toán ôtô Xe thiết kế xe BUYT động DIEZEL : - Khi chuyển từ số thấp lên số cao ta chọn: ωeo = 0,75.ωN = 0,75.3,1416.2800/30= 219,912 [rad/s] - Khi chuyển từ số cao số thấp ta chọn: ωeo = 0,9.ωN = 0,9.3,1416.2800/30 = 263,89 [rad/s] tc - Thời gian làm đồng tốc độ đồng tốc bánh gài số [s] Với ôtô buýt: - Với số cao: tc = 0,3 ÷ 0,8 [s] - Với số thấp: tc = 1,00 ÷ 1,5 [s] Chọn thời gian chuyển số cho số cao (số số ) - Từ thấp lên cao: tc = 0,5 [s] - Từ cao thấp: tc = 0,5 [s] Chọn thời gian chuyển số cho số thấp (số số 3) - Từ thấp lên cao: tc = 1,5 [s] - Từ cao thấp: tc = 1,5 [s] Thay vào công thức ta có : + Momen ma sát truyền từ số thấp lên số cao : 1 − = 1,161 [N.m] 2, 3, 79 1,5 Mms1-2 = 9538,486.10-6.2,72 219,912 Mms2-3 = 9538,486.10-6.1,942 219,912 1 − = 0,763 [N.m] 1,94 2, 1,5 Mms3-4 = 9538,486.10-6.1,392 219,912 1 − = 1,653[N.m] 1,39 1,94 0,5 Mms4-5 = 9538,486.10-6.12 219,912 − 1 = 1,177 [N.m] 1,39 0,5 + Momen ma sát truyền từ số cao xuống số thấp : Mms5-4 = 9538,486.10-6.1,392 263,89 − Mms4-3 = 9538,486.10-6.1,942 263,89 Mms3-2 = 9538,486.10-6.2,72 263,89 SVTH: Nguyễn Văn Tuân 1 = 1,601 [N.m] 1, 39 0,5 1 − = 1,509 [N.m] 1,39 1,94 0,5 1 − = 1,496 [N.m] 1,94 2, 1,5 25 Đồ án môn học Kết cấu tính toán ôtô Mms2-1 = 9538,486.10-6.3,792 263,89 1 − = 1,612 [N.m] 2, 3, 79 1,5 - Bán kính ma sát đồng tốc Nếu gọi Rms bán kính trung bình vành côn ma sát đồng tốc, mômen ma sát tạo lực ép Q tác dụng lên đôi bề mặt ma sát đồng tốc có quan hệ với Mms xác định sau Rms = M ms sin α Q.µ Trong đó: Q : Lực ép tác dụng theo chiều trục lên đôi bề mặt ma sát [N] Lực ép Q lực điều khiển P cần số tạo xác định: Q = Pdk.idk.ηdk Với: P : Lực danh nghĩa tác dụng lên cần điều khiển với xe thiết kế chọn: P = 75 [N] idk : tỷ số truyền điều khiển, tính toán lấy (1,5 ÷ 2,5) chọn idk = 1,5 ηdk : Hiệu suất cấu điều khiển (0,85 ÷ 0,95) chọn ηdk = 0,85 μ : Hệ số ma sát đôi bề mặt ma sát Với vật liệu đôi bề mặt đồng thau làm việc dầu ta có μ = 0,06 ÷ 0,07 chọn μ = 0,07 α : Góc côn bề mặt ma sát Với vật liệu đồng thau α = ÷ 70 chọn α = 70 Thay vào công thức ta có: + Từ số thấp lên số cao : Rms ( 1− 2) = Rms( 2−3) = Rms( 3− 4) = 1,161 sin ( ) 75.1,5.0,85.0, 07 0,763 sin ( ) 75.1,5.0,85.0, 07 1,653 sin ( ) 75.1,5.0,85.0, 07 SVTH: Nguyễn Văn Tuân = 0, 021 [m] = 0, 0138 [m] = 0, 030 [m] 26 Đồ án môn học Kết cấu tính toán ôtô Rms( 4−5) = 1,177 sin ( ) 75.1,5.0,85.0, 07 = 0, 0214 [m] + Từ số cao xuống số thấp : Rms( 5−4 ) = Rms( 4−3) = Rms( 3− 2) = Rms( 2−1) = 1,601 sin ( ) 75.1,5.0,85.0, 07 1,509 sin ( ) 75.1,5.0,85.0, 07 1,496 sin ( ) 75.1,5.0,85.0, 07 1,612 sin ( 70 ) 75.1,5.0,85.0, 07 = 0, 0291 [m] = 0, 0274 [m] = 0, 0272 [m] = 0, 0293 [m] Thống chọn bán kính ma sát đồng tốc Rms(3-4) = 0,030 [m] - Chiều rộng bề mặt vành ma sát đồng tốc Chiều rộng bề mặt vành côn ma sát bms [m] xác định theo công thức: bms ≥ Pdk idk η dk 2.π pN Rms sin α Trong đó: pN : áp suất pháp tuyến hình thành bề mặt đôi ma sát Với vật liệu vành côn ma sát thường làm bang đồng thau bôi trơn dầu cácte hộp số giá trị áp suất làm việc cho phép nằm khoảng: pN = (1,0 ÷1,5) [MN/m2 ] chon PN = 1,0 [MN/m2 ] Các thông số thích xác định ta có: bms( 1− 2) ≥ 75.1,5.0,85 = 0, 0041648 [m] 2.π 106.0, 030.sin ( ) chọn bms=0,005[m] - Góc nghiêng bề mặt hãm β Góc nghiêng bề mặt hãm xác định theo công thức sau: µ Rms ≥ tgβ sin α Rβ Với: Rβ : bán kính hãm tuỳ theo chọn đồng tốc SVTH: Nguyễn Văn Tuân 27 Đồ án môn học Kết cấu tính toán ôtô Rβ = (0,75 ÷ 1,25)Rms chọn Rβ = 1,2Rms =1,2.0,3=0,36 [m] Các thông số thích tính toán ta có: 0, 07 ≥ tg β sin ( 70 ) 1, tgβ ≤ 0,47865 Chọn β =250 5.2 Tính toán kiểm tra thông số đồng tốc Khi tính toán đồng tốc theo phương pháp ta giả thiết trình gài đồng tố vận tốc xe không thay đổi Thực tế gài đồng tốc cắt ly hợp giảm vị trí cung cấp nhiên liệu cho động chế độ không tải – ô tô sử dụng ly hợp thủy lực Nên tốc độ xe giảm trình gài số Do chi tiết nối với trục sơ cấp hộp số chuyển động chậm dần theo tốc đọ xe thời gian gài đồng tốc Điều làm cho chênh lệch tốc độ thực tế tăng lên chuyển từ số thấp lên số cao ngược lại chuyển từ số cao số thấp, chênh lệch tốc độ làm giảm thời gian chuyển số thực tế giảm 5.2.1 Momen ma sát thực tế đồng tốc Momen ma sát thực tế đồng tốc xác định theo M ms = Q.µ Rms sin α Trong : µ : hệ số ma sát vành ma sát µ= 0,07 α : góc côn vành ma sát , α = 70 Rms : bán kính trung bình vành ma sát Rms= 0,030 [m] Q : lực gài tác dụng lên vành ma sát đồng tốc [N] Vậy momen ma sát thực tế đồng tốc M ms = Q.µ Rms 75.1,5.0,85.0, 07.0, 030 = = 1, 647 [N.m] sin α sin ( ) 5.2.2 Thời gian chuyển số thực tế đồng tốc Thời gian chuyển số thực tế đồng tốc tương ứng : Thời gian chuyển số thực tế gài đồng tốc tương ứng J ∑ ik2 ∆ω tc = M ms ± J k ik2 ε c SVTH: Nguyễn Văn Tuân 28 Đồ án môn học Kết cấu tính toán ôtô Ở đây: Dấu (-) ứng với trường hợp gài số thừ số thấp lên số cao Dấu (+) ứng với trường hợp gài số từ số cao số thấp εc : gia tốc góc trục thứ cấp xe giảm tốc độ sang số Gia tốc εc xác định từ trình giảm tốc xe sang số: εc = g.ψ ick δ Rbx ηck Trong đó: g: Gia tốc trọng trường (g = 9,81 m/s) ψ: Hệ số cản tổng cộng đường tính toán chọn ψ = 0,02 ick, ηck : Tỷ số truyền hiệu suất truyền lực tình từ bánh gài tính đồng tốc trục thứ cấp tỷ số truyền ick = io = 3,2970 Chọn hiệu suất từ hộp số đến bánh xe chủ động ηck = 0,9 δ : Hệ số xét đến khối lượng quay hệ thống truyền lực đến quán tính chuyển động tịnh tiến ôtô Có thể chọn δck = 1,05 Rbx : Bán kính bánh xe Rbx = 0,35 [m] Thay vào công thức ta có: εc = 9,81.0,02.3,2970 = 1,955 [rad/s] 1,05.0,35.0,9 Thay kết εc thông số vào biểu thức ta tính thời gian chuyển số thực tế đồng tốc Vận tốc góc : ω = 3,1416.3000 = 314,16 [rad/s] 30 Khi chuyển từ số thấp lên số cao : tc( 1− 2) = 9538, 486.10−6.2, 2.219,912  1  − = 1, 071 [s]  −6 1, 647 − 9538, 486.10 2, 1,825  2, 3, 79 ÷  t c ( − 3) = 9538, 486.10−6.1,942.219,912  1  − = 0, 724 [s]  −6 1, 647 − 9538, 486.10 1,94 1,825  1,94 2, ÷  t c ( 3− ) = 9538, 486.10−6.1,392.219,912  1  − = 0,512 [s]  −6 1, 647 − 9538, 486.10 1,39 1,825  1,39 1,94 ÷  t c ( −5 ) = 9538, 486.10−6.12.219,912   1− = 0,361 [s]  −6 1, 647 − 9538, 486.10 1,825  1,39 ÷  Khi chuyển từ số cao số thấp : SVTH: Nguyễn Văn Tuân 29 Đồ án môn học Kết cấu tính toán ôtô tc( − ) = 9538, 486.10−6.1,392.263,89   1− = 0,811 [s]  −6 1, 647 + 9538, 486.10 1,39 1,825  1,39 ÷  tc( 4−3) = 9538, 486.10−6.1,94 2.263,89  1  − = 1,128 [s]  −6 1, 647 + 9538, 486.10 1,94 1,825  1,39 1,94 ÷  t c ( 3− ) 9538, 486.10−6.2, 2.263,89  1  = − = 1,5 [s]  −6 1, 647 + 9538, 486.10 2, 1,825  1,94 2, ÷  tc( 2−1) 9538, 486.10−6.3, 792.263,89  1  = − = 2, 03 [s]  −6 1, 647 + 9538, 486.10 3, 79 1,825  2, 3, 79 ÷  Vậy thời gian sang số thực tế phù hợp với lý thuyết tính toán nằm giới hạn kinh nghiệm cho phép (0,5 ÷ 1,5) giây 5.2.3 Công trược đôi bề mặt côn ma sát đồng tốc Công trượt ma sát trược đôi bề mặt ma sát đồng tốc L ms (J) xác định theo công thức đề xuất giáo sư Gríkevich sau: Lms = M ms.( ∆ω ± ε c tc ) tc Trong đó: Mms : Mômen ma sát đồng tốc Mms = 1,647 [N.m] Δω : Chênh lệch tốc độ hai số truyền xác định εc : Gia tốc chậm dần tc : Thời gian chuyển số thực tế Từ số thấp lên số cao : Lms (1−2) = 1, 647.(219,912 1 1.071 − + 1,825.1, 071) = 22,38 [J] 2, 3, 79 Lms (2−3) = 1, 647.(219,912 1 0, 724 − + 1,825.0, 724) = 19,81 [J] 1,94 2, Lms (3−4) = 1, 647.(219,912 1 0,512 − + 1,825.0,512) = 19,30 [J] 1,39 1,94 Lms (4−5) = 1, 647.(219,912 − 0,361 + 1,825.0,361) = 18,53 [J] 1,39 Từ số cao xuống số thấp : Lms (5− 4) = 1, 647.(263,89 − SVTH: Nguyễn Văn Tuân 0,811 − 1,825.0,811) = 48, 46 [J] 1,39 30 Đồ án môn học Kết cấu tính toán ôtô Lms (4−3) = 1, 647.(263,89 1 1,128 − − 1,825.1,128) = 48, 08 [J] 1,39 1,94 Lms (3−2) = 1, 647.(263,89 1 1,5 − − 1,825.1,5) = 47, 45 [J] 1,9 2, Lms (2−1) = 1, 647.(263,89 1 2, 03 − − 1,825.2, 03) = 40, 79 [J] 2, 3, 79 5.2.4 Công trược riêng đôi bề mặt ma sát Công trượt riêng đồng tốc đánh giá công trượt đôi bề mặt vành ma sát đơn vị diện tích vành ma sát lr = Lms 2π Rms bms Trong đó: Lms : Công trượt vành ma sát [J] Rms : Bán kính ma sát vành ma sát Rms = 0,030 [m] bms : Chiều rộng bề mặt vành ma sát bms = 0,005 [m] Ta có: 22,38.10−3 = 23, 75 [KJ/m2 ] 2π 0, 030.0, 005 lms( 1−2 ) = lms( 2−3) 19,81.10−3 = = 21, 028 [KJ/m2 ] 2π 0, 030.0, 005 lms( 3− 4) = 19,30.10−3 = 20, 48 [KJ/m2 ] 2π 0, 030.0, 005 lms( 4−5) = 18,53.10−3 = 19, 66 [KJ/m2 ] 2π 0, 030.0, 005 Từ số cao xuống số thấp : lms( 5− 4) = lms( 4−3) 48, 46.10−3 = 51, 44 [KJ/m2 ] 2π 0, 030.0, 005 48, 08.10−3 = = 51, 03 [KJ/m2 ] 2π 0, 030.0, 005 lms( 3− 2) = 47, 45.10−3 = 50,36 [KJ/m2] 2π 0, 030.0, 005 SVTH: Nguyễn Văn Tuân 31 Đồ án môn học lms( 2−1) = Kết cấu tính toán ôtô 40, 79.10−3 = 43, 29 [KJ/m2 ] 2π 0, 030.0, 005 Vậy giá trị công trượt riêng lớn đồng tốc 51,44 [KJ/m ] nhỏ giới hạn cho phép [100 KJ/m2 ] xe thiết kế SVTH: Nguyễn Văn Tuân 32 Đồ án môn học Kết cấu tính toán ôtô TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] LÊ VĂN TỤY Kết cấu tính toán ôtô Hướng dẫn thiết kế hộp số ôtô Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng [2] NGUYỄN HỮU CẢNH – PHAN ĐÌNH KIÊN Thiết kế tính toán ôtô máy kéo – Tập Nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp – 1987 [3] NGUYỄN TRỌNG HIỆP – NGUYỄN VĂN LẪM Thiết kế Chi tiết máy Nhà xuất giáo dục – 2001 [4] NGUYỄN HOÀNG VIỆT Kết cấu ,tính toán thiết kế ôtô SVTH: Nguyễn Văn Tuân 33 Đồ án môn học Kết cấu tính toán ôtô MỤC LỤC Tổng quan hộp số ôtô 1.1 Công dụng 1.2 Yêu cầu 1.3 Phân loại Tính tỷ số truyền số thấp tính số cấp hộp số 2.1 Xác định tỷ số truyền .8 2.2 Xác định số cấp hộp số 10 2.3 Xác định tỉ số truyền tay số trung gian 10 Chọn loại/kiểu sơ đồ động học hộp số 11 Tính toán kích thước trục cặp bánh hộp số 13 4.1 Khoảng cách trục hộp số 13 4.2 Kích thước chiều trục hộp số 14 4.3 Tính toán số bánh hộp số 15 4.3.1 Môduyn góc nghiêng bánh hộp số 15 4.3.2 Số bánh hộp số .15 4.4 Kích thước trục hộp số 18 4.4.1 Đối với trục sơ cấp 18 4.4.2 Đối với trục thứ cấp 18 4.4.3 Đường kính vòng chia mômen quán tính bánh hộp số 18 Tính toán xác định thông số đồng tốc hộp số 22 5.1 Mômen quán tính khối lượng tổng cộng qui dẫn trục li hợp 22 5.2 Tính toán kiểm tra thông số đồng tốc 28 5.2.1 Momen ma sát thực tế đồng tốc 28 5.2.2 Thời gian chuyển số thực tế đồng tốc 29 5.2.3 Công trược đôi bề mặt côn ma sát đồng tốc 30 5.2.4 Công trược riêng đôi bề mặt ma sát .31 Tài liệu tham khảo .33 SVTH: Nguyễn Văn Tuân 34 Đồ án môn học SVTH: Nguyễn Văn Tuân Kết cấu tính toán ôtô 35 [...]... Tuân 31 Đồ án môn học lms( 2−1) = Kết cấu và tính toán tô 40, 79.10−3 = 43, 29 [KJ/m2 ] 2π 0, 030.0, 005 Vậy giá trị công trượt riêng lớn nhất của đồng tốc là 51,44 [KJ/m 2 ] nhỏ hơn giới hạn cho phép [100 KJ/m2 ] đối với xe thiết kế SVTH: Nguyễn Văn Tuân 32 Đồ án môn học Kết cấu và tính toán tô TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] LÊ VĂN TỤY Kết cấu và tính toán tô Hướng dẫn thiết kế hộp số tô Đại học Bách... – Đại học Đà Nẵng [2] NGUYỄN HỮU CẢNH – PHAN ĐÌNH KIÊN Thiết kế và tính toán tô máy kéo – Tập 1 Nhà xuất bản đại học và trung học chuyên nghiệp – 1987 [3] NGUYỄN TRỌNG HIỆP – NGUYỄN VĂN LẪM Thiết kế Chi tiết máy Nhà xuất bản giáo dục – 2001 [4] NGUYỄN HOÀNG VIỆT Kết cấu ,tính toán và thiết kế tô SVTH: Nguyễn Văn Tuân 33 Đồ án môn học Kết cấu và tính toán tô MỤC LỤC 1 Tổng quan về hộp số tô ... số 4 cấp Cả bánh răng số lùi và số một không luôn luôn ăn khớp, để gài số lùi và số một dùng bánh răng di trượt Bánh răng trung SVTH: Nguyễn Văn Tuân 11 Đồ án môn học Kết cấu và tính toán tô gian (đặt trên trục số lùi) có thể làm một hay hai vành răng Loại này thường dùng bố trí cho hộp số 5 cấp Phương án một vành răng có kết cấu đơn giản hơn Tuy vậy điều kiện làm việc của bánh răng không có lợi, chịu... - là mômen quán tính khối lượng của bánh răng thứ k gắn trên trục thứ cấp ik - là tỷ số truyền của số thứ k hộp số J3 = (2132,59.3,79-2 + 1973,64.2,71-2 + 918,19.1,942-2 + 454,58.1,395-2) J3 = 894,26 [kg.mm2 ] SVTH: Nguyễn Văn Tuân 23 Đồ án môn học Kết cấu và tính toán tô Với sơ đồ đã chọn ta có mômen quán tính khối lượng của bánh răng số lùi quy dẫn về trục ly hợp bằng không Thay tất vào công thức... 19 Đồ án môn học Kết cấu và tính toán tô Cặp bánh răng số 3 Cặp bánh răng số 2 Cặp bánh răng số 1 22 19 15 24 29 32 41,08 30,16 26,25 47,94 58,67 62,82 89 89 89 40 40 40 40 40 40 Mômen quán tính khối lượng của các bánh răng có thể coi gần đúng là hình trụ được xác định Jk = π ρ bx ( Rk4 − rk4 ) 2 Trong đó: bk - bề rộng bánh răng thứ k Rk - bán kính vòng chia bánh răng thứ k rk - bán kính trục lắp bánh... thông số cơ bản của bộ đồng tốc hộp số 5.1 Mômen quán tính khối lượng tổng cộng qui dẫn về trục li hợp Mômen quán tính khối lượng tổng cộng qui dẫn về trục li hợp được xác định theo công thức sau: m -2 JΣ = J1 + J2.ia + ∑J k =1 SVTH: Nguyễn Văn Tuân Zk ik− 2 + Jl.il-2 21 Đồ án môn học Kết cấu và tính toán tô Trong đó: k - Chỉ số để chỉ bánh quay trơn trên trục thứ cấp J1 - Mômen quán tính khối lượng của... tượng trên và đơn giản hoá thao tác cho người lái nên trên hộp số có bố trí bộ đồng tốc để gài số ở số hai và số ba, số bồn và số năm Để khi hai bánh răng chưa đồng tốc thì cơ cấu này không cho chúng gài vào nhau bằng cách tạo ra một lực cản SVTH: Nguyễn Văn Tuân 12 Đồ án môn học Kết cấu và tính toán tô chống lại lực của tay người lái tác dụng lên cần số Dùng mômen ma sát giữa các bề mặt côn tiếp xúc... Khi tính toán thiết kế hộp số, trước tiên cần xác định sơ bộ các thông số cơ bản của nó, dựa theo các công thức kinh nghiệm, các bảng biểu hoặc đồ thị đã xây dựng được trên cơ sở phân tích các số liệu thống kê Sau đó, tiến hành điều chỉnh chính xác dựa vào kết quả các tính toán kiểm tra bền, hình học và số liệu tiêu chuẩn… 4.1 Khoảng cách trục SVTH: Nguyễn Văn Tuân 13 Đồ án môn học Kết cấu và tính toán. .. [N.m] 1,39 1,94 0,5 1 1 1 − = 1,496 [N.m] 1,94 2, 7 1,5 25 Đồ án môn học Kết cấu và tính toán tô Mms2-1 = 9538,486.10-6.3,792 263,89 1 1 1 − = 1,612 [N.m] 2, 7 3, 79 1,5 - Bán kính ma sát của bộ đồng tốc Nếu gọi Rms là bán kính trung bình của vành côn ma sát bộ đồng tốc, thì mômen ma sát được tạo ra do lực ép Q tác dụng lên đôi bề mặt ma sát của đồng tốc có quan hệ với Mms xác định như sau Rms = M ms.. .Đồ án môn học Kết cấu và tính toán tô 2, 71 i2 = 1,942 = 1,395 q 1,942 i3 = 1,395 ih4 = = 1,395 q ih3 = 3 Chọn loại/kiểu và sơ đồ động học của hộp số Hiện nay, hộp số trên tô được sử dụng với nhiều chủng loại khác nhau Do đó khi thiết kế một hộp số ta cần phải căn cứ vào các điều kiện sử dụng tức là hộp số lắp trên xe gì, điều kiện kỹ thuật, công nghệ chế tạo để chọn ra ... đôi bề mặt ma sát [N] Lực ép Q lực điều khiển P cần số tạo xác định: Q = Pdk.idk.ηdk Với: P : Lực danh nghĩa tác dụng lên cần điều khiển với xe thiết kế chọn: P = 75 [N] idk : tỷ số truyền điều... đó: pN : áp suất pháp tuyến hình thành bề mặt đôi ma sát Với vật liệu vành côn ma sát thường làm bang đồng thau bôi trơn dầu cácte hộp số giá trị áp suất làm việc cho phép nằm khoảng: pN = (1,0