MỤC LỤC
Trang
CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ÔTÔ DU LỊCH Ở VIỆT NAM .1
1.1. Giới thiệu chung vềôtô du lịch ởViệt Nam: . .1
1.2. Các phương án bốtrí động cơ trên ôtô du lịch: . .1
1.3. Giới thiệu chung vềhệthống truyền lực: . .3
1.4. Các cách bốtrí hệthống truyền lực. . .3
CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỘP SỐ ÔTÔ DU LỊCH.6
2.1. Giới thiệu chung vềcác loại hộp số đang được sửdụng hiện nay: .6
2.1.1. Đặc điểm chung của hộp số cơ khí có cấp:. .6
2.1.2. Đặc điểm cấu tạo của hộp sốcơ khí có cấp:Hộp sốcơ khí có cấp trên
ôtô du lịch hiện nay thường có hai loại: Hộp sốhai trục và hộp sốba trục. .7
2.1.2.1. Hộp sốba trục: . . .7
2.1.2.2. Hộp sốhai trục: . . . 16
2.2. Hộp sốtự động: . . .19
2.2.1. Biến mô thuỷlực: . . . 19
2.2.2.Hộp sốhành tinh:. . .21
CHƯƠNG 3 NHIỆM VỤ-YÊU CẦU-PHÂN LOẠi HỘP SỐ .25
3.1. Nhiệm vụ: . . .25
3.2. Phân loại: . . .25
3.3. Yêu cầu đối với hộp sốôtô: . . . 26
Chương 4 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ SƠ ĐỒ ĐỘNG HỘP SỐ. . . .27
4.1. Chọn cách bốtrí động cơ:. . . 27
4.2. Chọn loại hộp sốvà sơ đồ động: . .28
4.2.1. Chọn loại hộp số: . . .28
4.2.2. Lựa chọn sơ đồ động: . . . 28
4.2.3. Đường chạy số: . . .29
CHƯƠNG 5 KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT HỘP SỐ .31
5.1. Kết cấu và tính toán các chitiết hộp số: . .31
5.1.1. Bánh răng: . . .31
5.1.1.2. Xác định sốrăng của bánh răng hộp số. . 33
5.1.1.3. Tính bánh răng: . . . 35
5.1.2.Trục hộp số:. . .41
5.1.2.1. Chọn vật liệu chếtạo trục:. .41
5.1.2.2. Kết cấu trục:. . .41
5.1.2.3. Xác định phản lực tại gối và đường kính tại tiết diện nguy hiểm:. . . .43
5.1.2.4. Tính độcứng vững trục: . .55
5.1.2.5. Tính toán sức bền trục: . . . 58
5.1.2.6. Kiểm tra ứng suất dập trên then hoa lắp hai bộ đồng tốc,lắp bánh
răng của bộtruyền lực chính và moayơ ly hợp: . . 59
5.1.2.7. Kiểm ta ứng suất dập của then bằng lắp bánh răng sốlùi tại vịtrí
trục sơ cấp: . . .60
5.1.3. Tính toán ổtrục: . . .61
5.1.4.Tính toán ổtrượt: . . .66
5.1.5. Bộ đồng tốc: . . .67
5.2. Vỏhộp số: . . .68
5.3. Hướng dẫn sửdụng: . . .69
5.3.1. Quy trình tháo lắp hộp số: . . . 69
5.3.2. Quy trình bảo dưỡng: . . . 69
5.3.3. Các hư hỏng và cách khắc khắc phục: . .70
5.4. Quy trình gia công trục: . . . 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO . . .75
KẾT LUẬN . . . . 76
84 trang |
Chia sẻ: maiphuongdc | Lượt xem: 8558 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Thiết kế hộp số truyền động cơ khí, hai trục, 4 số tiến và một số lùi cho xe du lịch 4 chỗ ngồi, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
n, hộp số hành tinh có trục di động nhằm thực hiện các chuyển
động theo trong các bộ truyền bánh răng. Hộp số hành tinh điều khiển bằng cần
số hoặc điều khiển tự động. Ngày nay, hộp số hành tinh sử dụng phổ biến trên
ôtô con.
Hộp số hành tinh được tổ hợp từ các cơ cấu hành tinh (CCHT) cơ bản.
Trên ôtô có ba dạng cơ cấu cơ bản:
CCHT kiểu Wilson độc lập
CCHT theo sơ đồ Simpson
CCHT theo sơ đồ Ravigneaux
- Đặc điểm cấu tạo của cơ cấu hành tinh kiểu Wilson:
Hình 2.15: Cấu tạo và sơ đồ CCHT Wilson.
CCHT kiểu Wilson là bộ truyền bánh răng ăn khớp trong và ngoài, ba
trục. Các chi tiết gồm: một bánh răng mặt trời có vành răng ngoài M đặt trên một
trục quay, một bánh răng ngoại luân có vành răng trong N đặt trên một trục quay
khác cùng đường tâm với trục của M, các bánh răng hành tinh H nằm giữa M và
N và đồng thời ăn khớp với M và N, trục của các bánh răng H nối cứng với nhau
trên giá hành tinh G và chuyển động quay xung quanh đường tâm trục của M và
N, trục của G là trục thứ 3 của CCHT.
Nguyên lý làm việc của cơ cấu hành tinh Wilson được xem xét dưới dạng
sơ đồ theo bảng dưới đây.
- 23 -
Trong đó quan hệ của số vòng quay trên trục bị động chia cho số vòng
quay trên trục chủ động là tỷ số truyền của CCHT đang xét. Trong bảng gồm 7
trạng thái, phần tử liên kết được hiểu là phần tử nối với vỏ hoặc liên kết giữa hai
phần tử với nhau, tỷ số truyền được tính:
cd
bd
bd
cd
M
M
n
ni
Khả năng sử dụng được ghi rõ như: số truyền tăng tốc, chậm, thẳng hoặc
lùi. Giới hạn tỷ số truyền phụ thuộc vào khả năng chế tạo và kích thước của các
chi tiết.
Khả năng sử dụng của hộp số ôtô:
Khả năng sử dụng tỷ số truyền phụ thuộc vào giới hạn làm việc của động
cơ. Vì vậy trong bảng 1 chỉ sử dụng một số trạng thái:
*Trạng thái 1 có thể là số 1 với i 2,55,0 (số truyền rất chậm)
*Trạng thái 6 có thể là số 2 với i 1,02,0 (số truyền chậm)
*Trạng thái 7 có thể là số 3 với i 1 (số truyền thẳng)
*Trạng thái 5 có thể là số 4 với i 0,60,8 (số truyền tăng tốc
OD)
*Trạng thái 3 có thể là số lùi với i -(4,01,5) (số truyền lùi)
*Trạng thai O là trạng thái có phần chủ động, bị động, nhưng các
phần tử khác chỉ quay không, còn trục bị động quay không tải. Ở trạng thái này
bánh răng hành tinh làm nhiệm vụ điều hoà tốc độ quay của các phần chủ động
và bị động, một khâu khác quay tự do, vì vậy nó được dùng để tạo nên số Mo, và
dùng để chẩn đoán trạng thái kỹ thuật của hộp số trong sử dụng.
Bảng các khả năng làm việc và ứng dụng của cơ cấu hành tinh kiểu
Wilson.
Các phần tử khoá được sử dụng trong hộp số tự động là:
*Ly hợp ma sát làm việc trong dầu.
*Phanh dải.
*Khớp một chiều.
Tuỳ theo từng cấu trúc của hộp số tự động mà các phần tử khóa là phần tử
điểu khiển hoặc phần tử đảm bảo an toàn cơ cấu.
- 24 -
- 25 -
CHƯƠNG 3
NHIỆM VỤ- YÊU CẦU- PHÂN LOẠi HỘP SỐ
3.1. Nhiệm vụ:
Động cơ đốt trong dùng trên ôtô có hệ số thích ứng rất thấp, đối với động
cơ xăng hệ số này bằng 2,11,1 và đối với điêzen bằng 15,105,1 . Do đó mômen
quay của động cơ ôtô không thể đáp ứng nổi yêu cầu mômen cần thiết để thắng
sức cản chuyển động thay đổi khá nhiều khi ôtô làm việc. Muốn giải quyết được
vấn đề này, trên ôtô cần phải có hộp số. Nhờ hộp số, ta có thể tăng lực kéo cần
thiết để thắng sức cản chuyển động tăng lên của ôtô và đảm bảo cho ôtô chuyển
động với vận tốc thấp, nhưng tốc độ thấp này tự động cơ không thể đảm bảo
được vì động cơ đốt trong có số vòng quay tối thiểu khá cao. Ngoài ra, hộp số
còn đảm bảo cho ôtô thực hiện chạy lùi và đảm bảo cắt lâu dài động cơ khỏi hệ
thống truyền lực khi cần thiết mà động cơ vẫn còn hoạt động.
Trên ôtô để tăng tính năng hiệu quả người ta bố trí hộp số phụ, nhờ vậy ta
có thể tăng được tỷ số truyền mà hộp số chính không thể đảm nhận được.
3.2. Phân loại:
Căn cứ vào phương pháp thay đổi tỷ số truyền có : Hộp số vô cấp và hộp
số có cấp.
+Hộp số vô cấp: Ưu điểm của hộp số vô cấp là rút ngắn được thời gian
tăng tốc khi khởi hành, sử dụng được tải trọng hoàn toàn của động cơ, thay đổi tỷ
số truyền đều đặn.
Nhược điểm: Hộp số vô cấp có cấu tạo phức tạp, khả năng thay đổi lực
kéo ở bánh xe chủ động trong phạm vi nhỏ.
+ Hộp số có cấp: Hộp số trên ôtô thường dùng là loại 3 cấp, 4 cấp, 5 cấp
có khi tới 6 hay 7 cấp. Hộp số có cấp truyền mômen của động cơ đến các bánh xe
chủ động nhờ hệ thống dẫn động bánh răng. Loại này được dùng phổ biến trên
ôtô.
Hộp số có cấp có những nhược điểm: Phạm vi thay đổi tỷ số truyền nhất
định, khi muốn tăng tỷ số truyền thì kết cấu hộp số sẽ phức tạp, cồng kềnh. Việc
điều khiển của người lái cũng khó khăn hơn.
- Theo sơ đồ động chia ra: Hộp số có đường trục cố định, trục chủ động và
trục bị động đồng tâm (hộp số ba trục ).
- 26 -
Hộp số có đường trục cố định, trục chủ động và trục bị động không đồng
tâm ( hộ số hai trục ).
-Theo cấp tỷ số truyền chia ra: loại 3 cấp, loại 4 cấp, loại 5 cấp…
+ Theo kiểu bánh răng chia ra:
Truyền động bánh răng thẳng.
Truyền động bánh răng nghiêng.
Truyền động bánh răng chữ V.
+ Theo kiểu cơ cấu đổi số chia ra:
Bằng bánh răng trượt.
Bằng khớp nối răng.
Bằng bộ đồng tốc.
Bằng phanh một thành phần của cơ cấu hành
tinh bằng ly hợp ma sát.
-Theo sơ đồ động học chia ra:
Hộp số thuỷ lực.
Hộp số điện.
Hộp số ma sát.
Theo phương pháp điều khiển chia ra:
Điều khiển bằng tay.
Điều khiển tự động.
Điều khiển bán tự động.
3.3. Yêu cầu đối với hộp số ôtô:
- Có dãy tỷ số truyền phù hợp để nâng cao tính năng động lực học và kinh
tế của ôtô.
- Hiệu suất truyền động phải cao, làm việc không ồn, sang số nhẹ nhàng,
các bánh răng không bị va đập khi sang số, không tự động nhả số và không gài
hai số một lúc.
- Kết cấu không phức tạp, chắc chắn dễ điều khiển, dễ bảo dưỡng, kiểm
tra sửa chữa.
- Đảm bảo thời gian sử dụng lâu dài.
- 27 -
Chương 4
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ SƠ ĐỒ ĐỘNG
HỘP SỐ
4.1. Chọn cách bố trí động cơ:
Động cơ bố trí trên ôtô theo kiểu: Động cơ bố trí phía trước và ngoài
buồng lái, tuy có một số nhược điểm như: Làm giảm tầm nhìn của người lái, thu
nhỏ thể tích khoang hành khách, nhưng bố trí theo kiểu này chăm sóc động cơ sẽ
thuận tiện, không càn cách nhiệt cách âm. Đây là cách bố trí được sử dụng rộng
rãi trên ôtô du lịch ngày nay.
Hình 4.1: Sơ đồ bố trí động cơ.
Hình 4.2: Sơ đồ hệ thống truyền lực.
Với ôtô du lịch cỡ nhỏ, làm việc trong điều kiện chất lượng đường khá tốt,
thì ta lựa chọn phương án truyền lực theo công thức 4x2, với cầu trước chủ động.
Kiểu này ngày nay được sử dụng khá phổ biến trên ôtô du lịch. Cầu trước chủ
động nhằm tận dụng trọng lượng của khối động lực tăng tính ổn định của xe,
giảm ảnh hưởng của lực bên, không cần bố trí các đăng trong điều kiện không
gian gầm chặt hẹp.Với cách bố trí này, trọng lượng của xe được phân bố đều lên
hai cầu (động cơ chiếm tỷ lệ khối lượng tương đối lớn ), nên kết cấu hệ thống
truyền lực đơn giản đễ bảo dưỡng, sửa chữa.
- 28 -
4.2. Chọn loại hộp số và sơ đồ động:
4.2.1. Chọn loại hộp số:
Hộp số thiết kế theo kiểu: Hộp số cơ khí có cấp điều khiển bằng tay, sử
dụng bộ đồng tốc ở tất cả các số tiến.
Kiểu này có ưu điểm:
Gía thành rẻ, chế tạo và kết cấu đơn giản.
Qúa trình gài số êm dịu dễ dàng, tránh va đập gây vỡ bánh răng (so
với loại không sử dụng bộ đồng tốc).
Hiệu suất truyền động cao, làm việc với độ tin cậy tốt.
Dễ sửa chữa bảo dưỡng.
Nhược điểm:
Do phải điều khiển cơ cấu sang số bằng tay nên tốn sức lực người lái (đặc
biệt khi ôtô làm việc ở chế độ thay đổi tốc độ liên tục).
Tốn thời gian sang số, hộp số làm việc không êm dịu như hộp số tự động.
Khi cần nhiều tỷ số truyền thì kết cấu hộp số sẽ cồng kềnh phức tạp.
4.2.2. Lựa chọn sơ đồ động:
A
B
C
Hình 4.3: Sơ đồ động hộp số thết kế.
A-Trục sơ cấp, B-Trục thứ cấp, C-Trục số lùi.
I: Bộ đồng tốc một (BĐT 1 ) , II: Bộ đồng tốc II (BĐT 2 ).
- 29 -
- Trục sơ cấp: trục sơ cấp hộp số có lắp các bánh răng lồng không, bánh
răng sử dụng là bánh răng nghiêng. Đầu trước của trục có then hoa để ăn khớp
với ly hợp và được định tâm trên bánh đà nhờ ổ bi. Ngoài ra, trục còn được gối
trên hai ổ bi cầu hướng kính đỡ chặn một dãy trong vỏ hộp, ổ bi được định vị
trong vỏ hộp nhờ vòng hãm xẻ rãnh với các bu lông, đầu nối với bánh đà có phớt
chắn dầu. Trên trục có các vách ngăn, vòng cách để hãm các bánh răng, bộ đồng
tốc tránh di chuyển dọc trục.
Bánh răng có lỗ khoan để đảm bảo lượng dầu bôi trơn cho ổ trượt. Bộ
đồng tốc sử dụng thuộc kiểu quán tính, ăn khớp với bánh răng nhờ vành răng, bộ
đồng tốc lắp trên trục bằng then hoa.
- Trục thứ cấp:
Trục thứ cấp liên kết với bánh răng nhờ then bán nghuyệt, trục quay trên
hai ổ bi hướng kính đỡ chặn, định vị trong vỏ hộp nhờ vòng hãm xẻ rãnh với các
bu lông, trên trục có bố trí các vòng cách để hãm các bánh răng tránh di chuyển
dọc trục. Một đầu trục có then hoa để lắp bánh răng của bộ truyền lực chính, trên
trục có vòng chặn ổ bi.
- Bánh răng trên trục số lùi là bánh răng trụ răng thẳng, việc ăn khớp
không nhờ bộ đồng tốc mà di trượt trên trục nhờ ổ trượt. Để bố trí trục số lùi, trên
vỏ hộp số có bố trí vách ngăn. Trục số lùi lắp trên vỏ nhờ ổ trượt. Trục được cố
định trên vỏ hộp nhờ bulông và tấm hãm, bánh răng trên trục quay trơn. Bánh
răng số lùi trên trục sơ cấp cố định với trục nhờ then bằng, bánh răng số lùi trên
trục thứ cấp không ăn khớp trực tiếp với bánh răng trên trục sơ cấp.
- Bánh răng trên trục sơ cấp và trục thứ cấp luôn ăn khớp với nhau để sẵn
sàng truyền công suất, trên vành bánh răng sơ cấp có vành răng ăn khớp với bộ
đồng tốc.
- Cơ cấu điều khiển: Cơ cấu điều khiển theo kiểu bằng tay. Trên trục trượt
có các rãnh hãm và được hãm bằng bi dưới tác dụng của lực nén lò xo, để đảm
bảo không cho trục dịch chuyển tránh hiện tượng nhảy số ngẫu nhiên, tránh cài
hai số một lúc. Ngoài ra còn có cơ cấu định vị đúng số.
4.2.3. Đường chạy số:
+ Số I: Dùng tay điều khiển cần gạt đẩy bộ đồng tốc I sang bên phải, lúc
này xe chạy ở số I, đường truyền mômen như sau:
- 30 -
A BĐT 1 Z1 Z11 B
+ Số II: Dùng tay điều khiển cần gạt đẩy bộ đồng tốc I sang bên trái lúc
này xe chạy ở số II, đường truyền mômen như sau:
A BĐT1 Z 2 Z 22 B
+ Số III: Dùng tay điều khiển cần gạt đẩy bộ đồng tốc II sang bên phải lúc
này xe chạy ở số III, đường truyền mômen như sau:
A BĐT 2 Z 3 Z 33 B
+ Số IV: Dùng tay điều khiển cần gạt đẩy bộ đồng tốc II sang bên trái lúc
này xe chạy ở số IV, đường truyền mômen như sau:
A BĐT 2 Z 4 Z 44 B
+ Số lùi: Dùng tay điều khiển cần gạt đẩy bánh răng di trượt sang bên trái,
lúc này mômen được truyền đến trục thứ cấp cấp thông qua bánh răng trung gian,
đường truyền như sau:
A Z L Z 2L Z 1L B
+ Số không: Khi hai bộ đồng tốc ở vị trung gian, cần gạt số lùi ở vị trí
trung gian, các khoá hãm và định vị giữ trục gài số ở vị trí trung gian, đảm bảo
dừng xe an toàn khi động cơ đang hoạt động.
- 31 -
CHƯƠNG 5
KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT HỘP SỐ
5.1. Kết cấu và tính toán các chi tiết hộp số:
5.1.1. Bánh răng:
Bánh răng sử dụng có biên dạng thân khai, các bánh răng của ôtô làm
việc trong điều kiện khá nặng nhọc, chúng truyền lực lớn ở tốc độ vòng lớn.Yêu
cầu hộp số lại phải có kích thước nhỏ nên các bánh răng phải có kích thước bé,
do đó chúng làm việc càng căng thẳng.
+ Yêu cầu đối với bánh răng hộp số:
Đảm bảo truyền mômen quay một cách đều đặn, làm việc không ồn, ăn
khớp đúng mặc dù có sự sai lệch một ít về khoảng cách giữa đường tâm các bánh
răng ăn khớp, đủ độ bền làm việc. Răng có dạng thân khai đảm bảo các yêu cầu
nêu trên đối với bánh răng hộ số ô tô. Chính phương pháp tạo thành đường thân
khai đã xét đến độ êm dịu ăn khớp và kéo theo đó là sự truyền mômen quay một
cách êm dịu.
+Chọn vật liệu chế tạo bánh răng:
Chọn vật liệu chế tạo bánh răng là thép 40Cr. Sử dụng dòng điện cao tần
để tôi.
+Phương pháp chế tạo:
Chế tạo bằng dao phay.
+Chọn mô đun bánh răng và khoảng cách trục:
Khi chọn mô đun bánh răng cho hộp số ô tô cần chú ý một số đặc điểm
sau:
Ðể giảm tiếng ồn khi làm việc nên giảm môđun và tăng chiều rộng răng.
Để giảm trọng lượng khi có cùng một khoảng cách các đường tâm thì tăng
môđun và giảm chiều rộng răng.
Ta tính chọn trị số môđun thống nhất cho tất cả các bánh răng hộp số.
Ðể chọn môđun bánh răng hộp số ta dựa vào mômen quay động cơ, hiệu
suất và tỷ số truyền ở số 1.
Theo [01-tr147] thì:
Me=Memax.ih1.h
- 32 -
Trong đó:
Memax: Mômen quay cực đại của động cơ (Nm).
ih1: Tỷ số truyền ở số 1.
h: Hiệu suất của hộp số lấy trung bình là: 0,96.
Tính được Me ta đặt lên trục hoành của đồ thị, sau đó gióng đường thẳng
đứng tại điểm nằm trên trục hoành vừa xác định cho đến khi gặp vùng nằm giữa
hai đường xiên, với bánh răng nghiêng sẽ lấy điểm nằm gần đường xiên dưới,
gióng ngang sang gặp đường tung độ để xác định trị số môđun cần chọn.
Me = 124.3,242.0,96 = 0,3869 (kNm)
Môđun pháp tuyến m của bánh răng, dựa vào đồ thị sau:
Hình 5.1: Đồ thị chọn môđun pháp tuyến hộp số.
Với Me=0,386 ta chọn m=3,5 dựa vào dãy mô đun theo [01-tr148].
Khoảng cách trục:
A = (i+1) 3
26
.
..
.
10.05,1
iAtx n
NK
i
theo [03-145] (công thức 3-10).
Trong đó:
i: Là tỷ số truyền ở cấp số i ( chọn i = 1).
tx : Ứng suất tiếp xúc cho phép; N/ mm 2 .
A : Hệ số chiều rộng bánh răng, sơ bộ chọn A =0,17.
K: Hệ số tải trọng: sơ bộ chọn K =1,4.
: Hệ số : =1,25.
N: Công suất động cơ, (kw).
- 33 -
n : Tốc độ bánh răng bị động ở cấp số i (v/ph).
A (3,24+1) 3
6
35,925.25,1.17,0.242,3.950
735,0.80.4,1.10.05,1 = 155 )(mm
chọn A=160 )(mm
5.1.1.2. Xác định số răng của bánh răng hộp số.
Với bộ truyền bánh răng nghiêng thì theo [03-tr.49], góc nghiêng trong
khoảng =8 20 0 sơ bộ chọn =10 0 .
Khi đã chọn được khoảng cách trục A và môđun pháp tuyến m như nhau
cho các bánh răng ở các cấp số thì số lượng răng của bánh răng chủ động và bánh
răng bị động được tính:
Số I: Z1 = 11.
cos..2
him
A
= 242,31.5,3
10cos.160.2
= 21 (răng)
Z11 = i 11.Zh = 21 242,3. = 68 (răng)
Số II: Z 2 = 989,11.5,3
10cos.160.2
1.
cos..2
2
him
A = 30 (răng)
Z 22 = i 2h 2.Z = 1,989 30. = 60 (răng)
Số III: Z 3 = 1.
cos..2
3 him
A = 289,11.5,3
10cos.160.2
= 39 (răng)
Z 33 = i 33 .Zh = 1,289 .39 = 50 (răng)
Số IV: Z
11.5,3
10cos.160.2
1.
cos..2
4
4
him
A = 45 (răng) =Z 44
Sơ bộ chọn số răng của bánh răng truyền lực chính Z 23V , với đường
kính vòng chia dc=82(mm), môđun ngang mS =3,5 nên môđun pháp của bánh
răng: .Smm cos 010 3,45.
- 34 -
Tỷ số truyền được tính chính xác là:
i 238,3
21
68
1
11
1 Z
Z
h
i 2
30
60
2
22
2 Z
Z
h
i 282,1
39
50
3
33
3 Z
Z
h
i 1
4
44
4 Z
Z
h
Khoảng cách trục:
A= 2,158
10cos.2
5,3.6821
cos.2
.111
mZZ ( mm )
Tính cho trục số lùi: Số lùi sử dụng trong điều kiện tốc độ thấp nên ta sử
dụng kiểu bánh răng thẳng không sử dụng bộ đồng tốc.
Gọi:
Z L : Số răng bánh răng số lùi trên trục sơ cấp.
Z 1L : Số răng của bánh răng số lùi trên trục thứ cấp.
Z 2L : Số răng của bánh răng số lùi trên trục số lùi
(bánh răng trung gian).
Bánh răng ZLvà bánh răng Z 1L không ăn khớp trực tiếp mà thông qua
bánh răng trung gian trên trục số lùi. Sơ bộ chọn số răng của bánh răng trung
gian(Z 2L ) : 18 (răng).
Ta có i L = 34,31
L
L
Z
Z Z 6018.340,3.1 LLL Zi (răng)
Chọn số răng của bánh răng trung gian Z 262L (răng)
Tỷ số truyền được tính chính xác là: i L 333,318
60
Khoảng cách giữa trục sơ cấp và trục số lùi:
A 25,68
2
5,3.1821
2
.2
mZZ L
SL )(mm
Khoảng cách giữa trục thứ cấp và trục số lùi:
- 35 -
A
5,150
2
5,3.6026
2
5,3.21 LLTL
ZZ
)(mm
5.1.1.3. Tính bánh răng:
Bánh răng hộp số ô tô tính toán theo uốn và theo tiếp xúc.
* Tính theo uốn: Khi tính toán bánh răng hộp số ô tô ta cần mômen tính
toán của động cơ M d truyền suống bánh răng để tính. khi tính toán bánh răng hộp
số ô tô, mômen tính toán của động cơ bằng mômen quay động cơ M maxe .
Ứng suất uốn tại tiết diện nguy hiểm của bánh răng xác định trên cơ sở
công thức LEWIS:
24,0.
.. ymb
p
u [N/mm 2 ] [01-tr.154] (công thức IV-19)
Trong đó: p: Lực vòng tác dụng lên bánh răng tại tâm ăn khớp )(N .
b: Chiều rộng bánh răng )(mm .
y: Hệ số dạng răng, phụ thuộc vào số răng tương đương:
Z td = 3cos
Z , (Z:số răng thực tế).
Điều kiện tính toán: ][ uu , ][ u là ứng suất uốn cho phép của bánh
răng, theo [01-tr.156] thì ứng suất uốn của bánh răng trụ răng nghiêng ôtô du lịch
trong khoảng: 350180 (N/mm 2 ).
Theo tài liệu: [09-tr.60].
Khi bánh răng quay một chiều, ứng suất trong răng sẽ thay đổi mạch
động:
Kn
K N
u .
.6,6,14,1 ''1
Trong đó: 1 : Là giới hạn mỏi uốn trong chu kỳ đối xứng, được xác định
theo công thức sau: 1 b)45,04,0( .
n : Hệ số bền dự chữ, với bánh răng chế tạo từ thép tôi n 28,1 sơ bộ
chọn n 1,8.
Với thép 40Cr tôi, sơ bộ chọn b 800 (N/mm
2).
K : Hệ số tập trung ứng suất ở chân răng, sơ bộ chọn K 1,2.
K’’ N : Hệ số chu kỳ ứng suất, sơ bộ chọn K
’’
N 1.
Vậy ứng suất uốn cho phép được tính:
- 36 -
2,1.8,1
1.900.45,0.6,1
u 300(N/mm
2).
+Tính cặp bánh răng 1-11:
Z 1 = 21 (răng); Z 11 = 68 (răng); m =3,5
M 1 = 124 (Nm); M 11 = M 1 5,38596,0.238,3.124.. 1 hi (Nm)
Bán kính vòng chia:
r 3,37
10cos.2
21.5,3
cos.2 0
1
1
mZ ( mm )
r 8,120
10cos.2
68.5,3
cos.2
.
0
11
11
Zm ( mm )
Lực vòng:
P 4,3324
3,37
124000
1
1
1 r
M (N)
P 2,3191
8,120
385500
11
11
11 r
M (N)
Z 22
cos
21
cos 33
1
1
Z
td (răng) 11,01 y
Z 71
10cos
68
cos 033
11
11
Z
td (răng)
154,011 y
Với 17,0A b = 0,17A; chọn chiều rộng các bánh răng như nhau, ta
có:b=158,2 2717,0 ( mm ).
11u
11
1
1 ..
24,0.
ymb
P
u )/(75,7611,0.5,3.27
24,0.4,3324 2mmN [ ]u
+Tính cặp bánh răng 2-22:
Z 302 (răng); Z 6022 (răng); m = 3,5
M )(1242 Nm ; M ..124 222 hi 124 )(1,23896,0.2. Nm
Bán kính vòng chia:
r )(3,53
10cos.2
30.5,3
cos.2
.
0
2
2 mm
Zm
r 6,106
10cos.2
60.5,3
cos.2
.
0
22
22
Zm ( mm )
Lực vòng:
- 37 -
P 5,2326
3,53
124000
2
2
2 r
M ( mm )
P 6.2233
6,106
238100
22
22
22 r
M ( mm )
Z 63
10cos
30
cos 033
2
2
Z
td (răng) 123,02 y
Z rZtd (6310cos
60
cos 033
22
22
ăng) 151,022 y
04,48
123,0.5,3.27
24,0.5,2326
..
24,0.
2
2
2 ymb
P
u (N/ mm
2 ) < ][ u
+Tính cặp bánh răng: 3-33:
Z 393 (răng); Z (5033 răng); m = 3,5
M 1243 (Nm); M 6,15296,0.282,1.124..124 333 hi (N m )
Bán kính vòng chia:
r 3,63
10cos.2
39.5,3
cos.2
.
0
3
3
Zm ( mm )
9,88
10cos.2
50.5,3
cos.2
.
0
33
33
Zm
r ( mm )
Lực vòng:
P 9,1958
3,63
124000
3
3
3 r
M (N)
P 5,1716
9,88
152600
33
33
33 r
M (N)
Z 41
10cos
39
cos 033
3
3
Z
td (răng) 137,0 y
Z 52
10cos
50
cos 033
33
33
Z
(răng) 146,033 y
3,36
137,0.5,3.27
24,0.9,1958
..
24,0.
3
3
333 ymb
P
uu (N/ mm
2 ) [ ]u
+Tính cặp bánh răng 4-44:
Z 45444 Z (răng); m = 3,5; M N(1244 m ); M ..124 444 hi
=124 11996,0.1. (N m )
Bán kính vòng chia:
r 80
10cos.2
45.5,3
cos.2
.
0
4
444
Zmr ( mm )
- 38 -
Lực vòng:
P 1550
80
124000
4
4
4 r
M (N);P 148750
80
119000
44
44
44 r
M (N)
5,27
143,50,3.27
24,0.1550
..
24,0.
4
4
444 ymb
P
(N/ mm 2 )<[ ]u
+ Tính cho cặp bánh răng số lùi:
-Cặp bánh răng Z 2LL Z :
Z 18L (răng); Z 2L 26 (răng); 114,0;104,0 2 LL yy ; (m=3,5)
M 124L (Nm); M 4,17196,0.44,1.124..124 22 LLL i (N m )
Bán kính vòng chia:
5,45
2
5,3.26
2
. 2
2
L
L
Zmr ( mm )
Lực vòng:
P 5,3936
5,31
124000
l
L
L r
M (N)
P 4,3767
5,45
171400
2
2
2
l
L
L r
M (N)
1,108
104,0.24.5,3
24,0.5,3936
..
24,0.
2
L
L
uLuL ybm
P
(N/ mm 2 )< ][ u
-Cặp bánh răng Z :21 LL Z
Z 262L (răng); Z 601L (răng) ; m=3,5
M 1192L ( N m ); M 8,38096,0.333,3.119.. 2121 LLLL iM ( N m )
Bán kính vòng chia:
r 452L ( mm ); r 1052
60.5,3
2
. 1
1
L
L
Zm ( mm )
Lực vòng:
4,3767
5,45
171400
2
2
2
L
L
L r
MP (N)
7,3626
105
380800
1
1
1
L
L
L r
MP (N)
y 114,02L ; y 15,01L
21 LuL 114,0.24.5,3
24,0.4,3767
..
24,0.
2
2
L
L
ybm
P 94,4(N/ mm 2 ) < [ ]u
- 39 -
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.m
Đường kính vòng chân răng: Di1 = dc1 - 2.m – 2.C
Di2 = dc2 - 2.m – 2.C
Các thông số kỹ thuật của bánh răng thiết kế được xác định trong bảng
sau:
Soá raêng Moâñun ÑK.Voøng chia
ÑK.Voøng
ñænh
ÑK.Voøng
chaân
Chieàu
roäng
Khe hôû
höôùng
taâm
Chieàu
cao ñaàu
raêng
Chieàu
cao raêng
Thoâng soá
Baùnh
raêng
* Tính theo tiếp xúc:
Sự hao mòn của bánh răng phụ thuộc phần lớn bởi trị số ứng suất tiếp xúc
tại tâm ăn khớp, ứng suất tiếp xúc được xác địng theo công thức HERT:
21
11.
cos.
.418,0
b
EP
tx (N/ mm
2 ) (theo [01-tr.158]
công thức IV-26).
Trong đó:
- 40 -
P : Lực vòng (N).
E : Mô đun đàn hồi, E=2,1.10 5 .
B : Chiều rộng bánh răng ,(mm ).
: Góc ăn khớp; =20 0
2,1 : Bán kính cong của bề mặt răng chủ động và thụ
động tại điểm tiếp xúc (mm ).
][ tx : Ứng suất tiếp xúc cho phép (N/ mm
2 ), theo [01-tr.159] thì: Với số I
và số lùi [ 1000950] tx (N/ mm
2 ); đối với các số cao:
[ 700650] tx (N/ mm
2 )
Đối với ôtô lực vòng P tác dụng lên bánh răng được tính từ mômen tính
toán của động cơ M tt truyền suống, thường trung bình ô tô chỉ sử dụng một nửa
M maxe của động cơ, vì thế để đơn giản coi M tt = 0,5 M maxe truyền suống bánh
răng để tính:
P=
r
M
r
M ett
.2
max
+ Kiểm nghiệm cặp bánh răng ở số I:
2,13
10cos
20sin.3,37
cos
sin. 2211
r
][)/(3,488
6,42
1
2,13
1
94,0.27.2
10.1,2.4,3324.418,0
)(6,42
10cos
20sin.0,120
cos
sin.
2
5
221111
txtx mmN
mmr
+ Kiểm nghiệm cặp bánh răng ở số II:
)(8,18
10cos
20sin.3,53
cos
sin. 2222 mmr
][)/(3,336
6,37
1
8,18
1
94,0.27.2
10.1,2.5,2326.418,0
)(6,37
10cos
20sin.5,106
cos
sin.
2
5
222222
txtx mmN
mmr
+ Kiểm nghiệm cặp bánh răng ở số III:
- 41 -
)(3,22
10cos
20sin.3,63
cos
sin. 2233 mmr
][)/(5,329
4,31
1
3,22
1
94,0.27.2
10.1,2.5,2326.418,0
)(4,31
10cos
20sin.9,88
cos
sin.
2
5
223333
txtx mmN
mmr
+Kiểm nghiệm cặp bánh răng ở số IV:
)(2,28
10cos
20sin.80
cos
sin. 2244 mmr
][)/(4,280
5,28
1
5,28
1
94,0.27.2
10.1,2.1550.418,0
)(2,28
10cos
20sin.80
cos
sin.
2
5
224444
txtx mmN
mmr
+Kiểm nghiệm cặp bánh răng ở số lùi:
Cặp bánh răng 2, LL ZZ :
)(6,1520sin.5,45sin.
)(8,1020sin.5,31sin.
0
22
0
mmr
mmr
LL
LL
][)/(2,708
6,15
1
8,10
1
94,0.24.2
10.1,2.5,3936.418,0 2
5
txtx mmN
5.1.2.Trục hộp số:
5.1.2.1. Chọn vật liệu chế tạo trục:
Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 40Cr. Tôi cao tần để tăng cơ tính.
5.1.2.2. Kết cấu trục:
+ Trục sơ cấp:
Trục sơ cấp hộp số được chế tạo riêng, Bánh răng trên trục sơ cấp ăn khớp
thường xuyên với bánh răng trên trục thứ cấp, do đó bánh răng này coi như
không có tải trọng và lắp với trục bằng các ổ trượt, các bánh răng cố định còn
trục quay trơn so với bánh răng, trên trục lắp hai bộ đồng tốc để dễ cài số và
giảm va đập, bộ đồng tốc lắp then hoa trên trục. Trục được đặt trên hai gối đỡ là
hai ổ bi hướng kính đỡ chặn, ổ bi định vị trong vỏ hộp nhờ vòng hãm (tránh hiện
tượng dịch chuyển theo chiều trục ). Trên trục có rãnh then bằng để lắp bánh răng
số lùi tại vị trí trục sơ cấp, các bánh răng trên trục có lỗ khoan để đảm bảo bôi
- 42 -
trơn cho ổ trượt , để đảm bảo cho các bánh răng không bị xô về một phía do tải
trọng dọc trục và các dao động khác sinh ra trong quá trình làm việc thì trên trục
có vành ngăn cách và các vòng chặn.
+ Trục thứ cấp:
Trục thứ cấp liên kết với bánh răng hộp số bằng then bán nguyệt. Trục
được đặt trên hai ổ bi hướng kính đỡ chặn và được định vị trong vỏ nhờ vòng
hãm. Các bánh răng trên trục sơ cấp ăn khớp thường xuyên với các b
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- a6 (3).PDF