Thiết kế thi công mô hình hộp số tự động phục vụ giảng dạy học phần kết cấu ô tô tại đại học Hutech (phần thi công thiết kế)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.92 MB, 72 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ THI CƠNG MƠ HÌNH HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
PHỤC VỤ GIẢNG DẠY HỌC PHẦN KẾT CẤU
Ô TÔ TẠI ĐẠI HỌC HUTECH
(PHẦN THI CÔNG THIẾT KẾ)
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: THS. HUỲNH QUANG THẢO
Sinh viên thực hiện:
MSSV:
Lớp:
Nguyễn Hữu Phúc Lợi
1711250518
17DOTB1
Hồ Văn Minh
1711250364
17DOTB1
TP. Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 9 năm 2021
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ THI CƠNG MƠ HÌNH HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
PHỤC VỤ GIẢNG DẠY HỌC PHẦN KẾT CẤU
Ô TÔ TẠI ĐẠI HỌC HUTECH
(PHẦN THI CÔNG THIẾT KẾ)
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: THS. HUỲNH QUANG THẢO
Sinh viên thực hiện:
MSSV:
Lớp:
Nguyễn Hữu Phúc Lợi
1711250518
17DOTB1
Hồ Văn Minh
1711250364
17DOTB1
TP. Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 9 năm 2021
MỤC LỤC
PHIẾU ĐĂNG KÍ TÊN ĐỀ TÀI ĐATN
PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ
LỜI CAM ĐOAN .....................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN .........................................................................................................ii
MỤC LỤC ............................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.......................................................................... v
DANH MỤC HÌNH ẢNH ...................................................................................... vi
LỜI MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ........................................................................ 2
1.1 Tính cấp thiết của đề tài ..................................................................................... 2
1.2 Tình hình nghiên cứu ......................................................................................... 6
1.3 Mục tiêu đề tài ................................................................................................... 6
1.4 Nội dung đề tài .................................................................................................. 7
1.5 Phương pháp nghiên cứu.................................................................................... 7
1.6 Kết quả đạt được của đề tài ................................................................................ 7
1.7 Kết cấu của đề tài ............................................................................................... 8
CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ .................................................................. 9
2.1 Chọn loại hộp số thiết kế ................................................................................... 9
2.2 Lựa chọn phương án xây dựng mơ hình ........................................................... 12
2.3 Tính tốn các thơng số động học ...................................................................... 14
2.4 Thiết kế hộp số ................................................................................................ 18
2.5 Tính toán và xây dựng hệ thống điện và điều khiển.......................................... 31
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG, THI CÔNG, LẮP RÁP VÀ THỰC NGHIỆM ........... 43
3.1 Tiến hành mô phỏng chuyển động ................................................................... 43
3.2 Mô phỏng nguyên lý hoạt của hộp số tự động ở từng cấp số ............................ 46
CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN ......................................... 53
iii
4.1 Các kết quả thu được ....................................................................................... 53
4.2 Đánh giá kết quả .............................................................................................. 53
4.3 Hướng phát triển .............................................................................................. 53
4.4 Kết Luận .......................................................................................................... 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 55
PHỤ LỤC.............................................................................................................. 56
iv
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
HSTĐ (Hộp Số Tự Động)
CCHT (Cơ Cấu Hành Tinh)
AT (Automatic Transmission)
CVT (Continuously Variable Transmission)
TSC (Trục Sơ Cấp)
TTC (Trục Thứ Cấp)
v
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1: Giảng dạy bằng trình chiếu ..................................................................... 3
Hình 1. 2: Giảng dạy bằng mơ phỏng lại thiết bị liên quan đến bài học .................... 4
Hình 1. 3: Giảng dạy tại xưởng thực hành ............................................................... 4
Hình 2. 1: Hộp số tự động vô cấp (CVT) ............................................................... 10
Hình 2. 2: Hộp số tự động có cấp (AT) .................................................................. 10
Hình 2. 3: Hộp số Allison 1000 ............................................................................. 11
Hình 2. 4: Chevrolet Silverado .............................................................................. 11
Hình 2. 5: Hummer H1 .......................................................................................... 11
Hình 2. 6: Bản vẽ cơ cấu 2D của hộp số ................................................................ 14
Hình 2. 7: Cơ cấu hành tinh kiểu Simpson ............................................................. 15
Hình 2. 8: Nguyên lý làm việc cơ cấu hành tinh Simpson ...................................... 16
Hình 2. 9: Tính tốn thơng số răng ........................................................................ 17
Hình 2. 10: Dùng lệnh “Revolve” tạo khối cho bánh răng...................................... 19
Hình 2. 11: Dùng lệnh “Extruded cut” để cắt tạo bánh răng ................................... 19
Hình 2. 12: Tạo răng xung quanh........................................................................... 20
Hình 2. 13: Bản vẽ 2D và các thông số bánh răng mặt trời .................................... 20
Hình 2. 14: Tạo trục cho bánh răng mặt trời .......................................................... 21
Hình 2. 15: Bánh răng mặt trời cịn lại ................................................................... 21
Hình 2. 16: Bản vẽ 2D bánh răng mặt trời và trục .................................................. 22
Hình 2. 17: Bánh răng hành tinh ............................................................................ 22
Hình 2. 18: Bản vẽ 2D và thơng số của bánh răng hành tinh .................................. 23
Hình 2. 19: Bánh răng bao của bộ bánh răng thứ nhất ............................................ 23
Hình 2. 20: Bản vẽ 2D và các thơng số của bánh răng bao bộ bánh răng hành tinh thứ
nhất ....................................................................................................................... 24
Hình 2. 21: Bánh răng bao của bộ bánh răng thứ hai.............................................. 24
vi
Hình 2. 22: Bản vẽ 2D và các thơng số của bánh răng bao bộ bánh răng hành tinh thứ
hai ......................................................................................................................... 25
Hình 2. 23: Bánh răng bao của bộ bánh răng thứ ba ............................................... 25
Hình 2. 24: Bản vẽ 2D và các thông số của bánh răng bao bộ bánh răng hành tinh thứ
ba .......................................................................................................................... 26
Hình 2. 25: Trục sơ cấp ......................................................................................... 26
Hình 2. 26: Bản vẽ 2D và các thơng số của trục sơ cấp .......................................... 27
Hình 2. 27: Trục thứ cấp ........................................................................................ 27
Hình 2. 28: Bản vẽ 2D và các thơng số của trục thứ cấp ........................................ 28
Hình 2. 29: Vỏ hộp số được cắt đơi ....................................................................... 28
Hình 2. 30: Các đĩa ly hợp ..................................................................................... 29
Hình 2. 31: Bản vẽ 2D và các thông số đĩa ly hợp ................................................. 29
Hình 2. 32: Import các chi tiết vào mơi trường Assembly để lắp ráp ...................... 30
Hình 2. 33: Mơ hình của hộp số sau khi được lắp ghép và tạo các mate chuyển động.
.............................................................................................................................. 30
Hình 2. 34: Bản vẽ 2D hộp số hồn chỉnh .............................................................. 31
Hình 2. 35: Sơ đồ khối điều khiền ......................................................................... 32
Hình 2. 36: Arduno uno R3 ................................................................................... 33
Hình 2. 37: Driver arduno mở rộng nano V3.0....................................................... 33
Hình 2. 38: Động cơ motorstep .............................................................................. 34
Hình 2. 39: Nam châm điện ................................................................................... 34
Hình 2. 40: Cơ cấu phanh ly hợp ........................................................................... 34
Hình 2. 41: Bản vẽ cơ cấu phanh ly hợp sử dụng motorstep................................... 35
Hình 2. 42: Sơ đồ dẫn động moment ...................................................................... 36
Hình 2. 43: Sơ đồ khối mạch nguồn ổn áp ............................................................. 38
Hình 2. 44: Khối chỉnh lưu và lọc nguồn ............................................................... 39
Hình 2. 45: Khối bảo vệ dịng ................................................................................ 39
Hình 2. 46: Sơ đồ ngun lý bảo vệ dịng .............................................................. 40
Hình 2. 47: Khối điện áp lấy ra .............................................................................. 41
vii
Hình 3. 1: Tạo chuyển động của hộp số ................................................................. 43
Hình 3. 2: Đưa vào mơi trường Keyshot ................................................................ 44
Hình 3. 3: Gán vật liệu và xử lý hình ảnh............................................................... 44
Hình 3. 4: Render các mơ phỏng chuyển động ....................................................... 45
Hình 3. 5: Xử lí video, chỉnh sửa các thơng số ....................................................... 45
Hình 3. 6: Hồn thành video mơ phỏng ................................................................. 46
Hình 3. 7: Sơ đồ 2D cấu tạo của hộp số tự động .................................................... 46
Hình 3. 8: Sơ đồ nguyên lý hoạt động ở cấp số 1 ................................................... 47
Hình 3. 9: Sơ đồ nguyên lý hoạt động ở cấp số 2 ................................................... 48
Hình 3. 10: Sơ đồ nguyên lý hoạt động ở cấp số 3 ................................................. 49
Hình 3. 11: Sơ đồ nguyên lý hoạt động ở cấp số 4 ................................................. 49
Hình 3. 12: Sơ đồ nguyên lý hoạt động ở cấp số 5 ................................................. 50
Hình 3. 13: Sơ đồ nguyên lý hoạt động ở cấp số 6 ................................................. 51
Hình 3. 14: Sơ đồ nguyên lý hoạt động ở số lùi ..................................................... 52
viii
LỜI MỞ ĐẦU
Là những sinh viên đã từng học qua môn Kết cấu ô tô, chúng em nhận thấy nội dung
trong giáo trình học phần cịn khá khơ khan, khiến sinh viên khó tiếp thu kiến thức,
cụ thể là ở nội dung Hộp số tự động. Vì vậy nhóm em đã quyết định tìm ra phương
án để giải quyết kịp thời vấn đề này, và đó cũng chính là đề tài đồ án tốt nghiệp của
chúng em, đề tài “Thiết Kế Thi Cơng Mơ Hình Hộp Số Tự Động Phục Vụ Giảng Dạy
Học Phần Kết Cấu Ơ Tơ Tại Đại Học Hutech (Phần Thi Công Thiết Kế)”
1
CHƯƠNG 1:
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1
Tính cấp thiết của đề tài
1.1.1 Đặt vần đề
Trong quá trình học tập học phần Kết cấu ô tô, phần hộp số tự động (HSTĐ)
chúng em nhận thấy nội dung trong giáo trình học phần cịn khá khơ khan, khiến sinh
viên khó tiếp thu kiến thức. Vì vậy cần có một giải pháp kịp thời để giúp cho sinh
viên có thể dễ hình dung hơn, dễ hiểu hơn về nguyên lý hoạt động của HSTĐ trên
ô tơ.
Khơng có cơ hội để tiếp xúc thực tế với HSTĐ khiến cho học phần càng trở
nên khó khăn.
Phương pháp giảng dạy tại trường khơng có nhiều đổi mới, khiến các buổi học
trờ nên nhàm chán và không thể tiếp thu được nhiều thông tin.
1.1.2 Tầm quan trọng của đề tài
Đề tài đem lại một phương pháp để giái quyết các vấn đề làm cho việc học tập
học phần kết cấu ô tô trở nên sinh động hơn.
Đem lại nhiều hứng thú hơn so với các trang sách khô khan.
Là một cách truyền tải thông tin hiệu quả đên với sinh viên.
1.1.3 Thực trạng giảng dạy và học tập học phần kết cấu ô tô
Hiện nay, học phần kết cấu ô tô tại đại học Hutech đưa đến cho sinh viên
những cái nhìn khái quát nhất về các bộ phận để cấu thành một chiếc ơ tơ hồn chỉnh.
Ví dụ như: Hệ thống treo, hệ thống phanh, hệ thống khung gầm, động cơ...
Một trong những phần theo sinh viên cảm thấy khó khăn nhất khi học tập là
bài 3 của học phần kết cấu ơ tơ, đó chính là bài học về hộp số tự động.
2
Đa số kiến thức trong bài học này được truyền đạt đến sinh viên theo dạng chữ
viết và hình ảnh 2D khiến cho sinh viên cảm thấy khô khan và khơng thể hình dung
trọn vẹn được thực tế của hộp số cũng như cách hộp số hoạt động một cách tồn
vẹn nhất.
Giảng viên cũng gặp nhiều khó khăn trong truyền đạt kiến thức về bài học đến
sinh viên do không đủ video, hình ảnh hoặc mơ hình thực tế để tiến hành mơ phỏng.
Sinh viên cảm thấy khơng có hứng thú đối với môn học càng khiến cho môn
học trở nên khó khăn hơn.
1.1.4 Một số phương pháp nâng cao chất lượng giảng dạy và học tập học phần
1.1.4.1 Một số giải pháp được áp dụng hiện nay:
Trình chiếu video.
Chạy mô phỏng bằng các phần mềm mô phỏng.
Quan sát mô hình thực tế tại xưởng thực hành.
Hình 1. 1: Giảng dạy bằng trình chiếu
3
Hình 1. 2: Giảng dạy bằng mơ phỏng lại thiết bị liên quan đến bài học
Hình 1. 3: Giảng dạy tại xưởng thực hành
4
1.1.4.2 Ưu nhược điểm đối với từng phương pháp
* Trình chiếu video
Ưu điểm:
Tìm kiếm nguồn video đơn giản từ Internet.
Giáo viên có thể truyền tải kiến thức nhanh hơn, dễ dàng hơn bằng cách chuẩn
bị sẵn bài giảng trên máy tính và trình chiếu lên cho sinh viên, học sinh dõi theo.
Bài giảng trở nên thú vị, thu hút hơn nhiều nhờ có các phần mềm hỗ trợ về mặt
hình ảnh, âm thanh như powerpoint chẳng hạn. Giảng viên có thể sử dụng video, file
âm thanh thay vì dùng lời nói, hoặc mất nhiều cơng đoạn chuẩn bị các thiết bị như
máy chiếu để xem video, đài để mở băng cassette trong phương pháp dạy
truyền thống.
Tiết kiệm thời gian cho cả giảng viên và người học.
Nhược điểm:
Do chỉ là mô phỏng nên sinh viên không thể tiếp cận thực tế với hộp số thật.
Sinh viên dễ sao lãng, làm việc khác khi đang trình chiếu video.
Yêu cầu cơ sở vật chất tương đối cao đối với việc trình chiếu.
* Quan sát thực tế tại xưởng thực hành đại học Hutech.
Ưu điểm:
Mơ hình tại xưởng là hộp số thật nên sinh viên có thể tiếp cận gần nhất với
hộp số thực tế.
Quan sát dễ dàng các chi tiết của hộp số.
Nhược điểm:
Do số lượng hộp số là quá ít so với số lượng sinh viên mỗi lớp nên dễ gây chen
lấn trong q trình quan sát, khơng đủ thời gian cho mỗi sinh viên tiếp cận với
hộp số.
5
Thời điểm xuống xưởng quan sát hộp số có thể trễ hơn so với bài học trên lớp
dễ gây tính mất liên kết trong bài học.
Do là mơ hình tĩnh nên việc nghiên cứu hoạt động của hộp số cũng khó khăn.
=> Nhận thấy những bất cập, khó khăn cũng như hạn chế của những phương pháp
trên nên chúng em đã đưa ra một giải pháp đó là xây dựng một mơ hình thu gọn bám
sát nhất với hộp số thực tế để giải quyết những vấn đề trên. Phương pháp này có thể
giải quyết được những vấn đề sau đây:
Chủ động trong thời gian quan sát mơ hình.
Nhỏ gọn nên có thể mang đến từng lớp học có học phần Kết cấu ô tô, giải
quyết vấn đề khối lượng và kích cỡ của hộp số thật.
Bám sát hộp số thực tế từ các chi tiết cho đến hoạt động của hộp số nên các
bạn học có thể hiểu được bao quát về hộp số.
1.2
Tình hình nghiên cứu
Đề án “Phân tích động học cơ cấu hành tinh kiểu Simpson trong hộp số tự
động” của lớp Cơ điện tử-K53 Đại học giao thông vận tải cơ sở 2 đã đưa ra những
kiến thức khái quát nhất về cấu tạo, từng chi tiết của HSTĐ.
Cùng với đó, đề án cịn đưa ra những so sánh về các cơ cấu hành tinh (CCHT)
phổ biến trong hộp số như: CCHT Wilson, CCHT Simpson, CCHT Ravigneaux.
Đề án cũng đề cập tới những thông số quan trọng của hộp số như: tỉ số truyền,
động học và động lực học của các cơ cấu...
Luận văn “Hộp số tự động” của khoa cơ khí động lực Đại học sư phạm kỹ
thuật Vinh nghiên cứu về cách chế tạo hộp số tự động. Cấu tạo từng bộ phận trong
hộp số tự động và đưa ra các bước để thiết kế hộp số tự động.
1.3
Mục tiêu đề tài
Mục tiêu của đề tài này là nghiên cứu, thiết kế một bản vẽ mơ hình HSTĐ trên
ơ tơ hồn thiện để từ bản vẽ này có thể dùng để thi cơng chế tạo ra một mơ hình vật
6
lý của hộp số tự động phục vụ cho học phần Kết cấu ô tô, hỗ trợ giảng viên và sinh
viên dễ dàng hơn trong việc giảng dạy và học tập.
1.4
Nội dung đề tài
Nội dung chính của đề tài là quy trình tìm hiểu, phân tích lựa chọn các phương
án để giải quyết đề tài. Thu thập, đo đạc các thơng số cần thiết và tính tốn các số liệu
cần thiết. Tiến hành thiết kế các bản vẽ 2D, 3D, mô phỏng HSTĐ.
1.5
Phương pháp nghiên cứu
1.5.1 Phương pháp nghiên cứu phần lý thuyết
Tìm và nghiên cứu các tài liệu của trường, các tài liệu của hãng về HSTĐ, cấu
tạo và ngun lý hoạt động, từ đó thu thập thơng tin, các số liệu cần thiết để vẽ ra các
bản vẽ 3D HSTĐ.
1.5.2 Phương pháp nghiên cứu phần thiết kế, mô phỏng
Sử dụng phần mềm Solidworks để tiến hành thực hiện đề tài nghiên cứu, được
sử dụng trong mô phỏng và thiết kế 3D các chi tiết cơ khí như bánh răng và các chi
tiết khác, thêm đó solidwork được sử dụng trong việc gán vật liệu và tính tốn độ bền
của các chi tiết hộp số, mô phỏng các chuyển động, động lực học.
Các phần mềm phụ trợ khác, hỗ trợ trong việc mơ phỏng thiết kế mơ hình hộp
số: Keyshot trong việc xử lí hình ảnh, giúp cho chất lượng ảnh được tốt hơn, Adobe
Premiere sắp xếp các nội dung bài học theo một trật tự.
1.6
Kết quả đạt được của đề tài
Sau khi hồn thành đề tài thi nhóm chúng em đạt được các kết quả:
Thiết kế được một bản vẽ mơ hình HSTĐ trên ơ tơ, có thể dùng bản vẽ này để
tiến hành thi công chế tạo ra một mơ hình vật lý HSTĐ bằng phương pháp in 3D.
Tính tốn được các thơng số kĩ thuật của HSTĐ, ví dụ như tỷ số truyền.
Thiết kế được các bản vẽ mô phỏng 3D thể hiện đầy đủ cấu tạo của HSTĐ.
Có các video mơ phỏng được ngun lý hoạt động của hộp số ở từng cấp số.
7
1.7
Kết cấu của đề tài
Kết cấu đề tài bao gồm 4 chương:
Chương 1: Giới thiệu đề tài
Chương 2: Tính tốn, thiết kế
Chương 3: Mô phỏng, thi công, lắp ráp và thực nghiệm
Chương 4: Đánh giá kết quả và kết luận
8
CHƯƠNG 2:
TÍNH TỐN, THIẾT KẾ
2.1
Chọn loại hộp số thiết kế
2.1.1 Phương án chọn hộp số
Để chọn ra một loại hộp số mẫu để thi cơng thiết kế thì có 2 phương án:
Trực tiếp đến các xưởng, gara sửa chữa ô tơ…để xin phép được tham khảo các
HSTĐ, từ đó chọn ra một hộp số. Sau đó tiến hành nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý
hoạt động và đo đạc, thu thập các thông số cần thiết để thực hiện thiết kế bản vẽ
hộp số.
Tìm những tài liệu của hãng về các loại HSTĐ, chọn ra một hộp số. Sau đó
tham khảo các thông số kỹ thuật cần thiết từ tài liệu để thực hiện thiết kế bản vẽ
hộp số.
Vì tình hình đại dịch Covid-19 ở nước ta hiện nay vẫn đang diễn biến rất phức
tạp nên phương án thứ nhất đến trực tiếp các xưởng, gara sửa chữa ô tô để tham khảo
hộp số là khơng thể. Vì vậy nhóm em đã quyết định chọn phương án thứ hai là tìm
kiếm những tài liệu của hãng để tham khảo và thực hiện thiết kế bản vẽ HSTĐ.
2.1.2 Chọn loại hộp số
Trên thị trường hiện nay, các ô tô số tự động chủ yếu sử dụng 2 loại HSTĐ là HSTĐ
vô cấp (CVT) và HSTĐ có cấp (AT).
HSTĐ vơ cấp (CVT): Là loại hộp số có khả năng thay đổi tự động, liên tục tỉ
số truyền nhờ sự thay đổi bán kính quay của các puly.
9
Hình 2. 1: Hộp số tự động vơ cấp (CVT)
HSTĐ có cấp (AT): Khác với hộp số vơ cấp, HSTĐ có cấp cho phép thay đổi
tỉ số truyền theo các cấp số nhờ các bộ truyền bánh răng.
Hình 2. 2: Hộp số tự động có cấp (AT)
=> Sau khi tham khảo các loại hộp số tự động thì nhóm em quyết định chọn
kiểu HSTĐ có cấp AT, nhóm em chọn loại hộp số này là vì hộp số AT có nhiều ưu
điểm hơn và được sử dụng phổ biến so với loại hộp số vô cấp CVT.
Hộp số cụ thể mà nhóm em chọn là hộp số tự động Allison 1000 được sản xuất
từ công ty Allison Transmission.
Hộp số Allison 1000 là loại HSTĐ có cấp AT, hộp số được cấu tạo từ 3 bộ
bánh răng hành tinh kết hợp với nhau và cho ra 6 cấp số, linh hoạt hơn trong việc
chuyển đổi công suất giúp xe hoạt động êm ái, mượt mà hơn so với các loại hộp số 3
cấp hay 4 cấp.
10
Hình 2. 3: Hộp số Allison 1000
Loại hộp số Allison 1000 thường được sử dụng trên các dòng xe bán tải, xe tải
hạng trung như: Chevrolet Silverado, Chevrolet Kodiak, Hummer H1, Chevrolet
GMC B series,…
Hình 2. 4: Chevrolet Silverado
Hình 2. 5: Hummer H1
11
2.2
Lựa chọn phương án xây dựng mơ hình
2.2.1 Sản phẩm thiết kế và yêu cầu về phần mềm thiết kế:
Sản phẩm thiết kế: đồ án thiết kế và mô phỏng HSTĐ bao gồm 6 cấp tiến và 1
cấp lùi.
Yêu cầu về phần mềm thiết kế:
Địi hỏi đặc tính mơ phỏng cao.
Độ chính xác cao.
Có thể mơ phỏng vật liệu.
Đo đạc được sức bền vật liệu.
Có thể quan sát trực quan dưới các góc nhìn khác nhau 2D, 3D.
Mơ phỏng được q trình hoặc ngun lí hoạt động.
2.2.2 Lựa chọn phần mềm thiết kế:
Phần mềm tối ưu nhất: Solidworks 2018
Solidworks 2018 Solidworks là phần mềm được phát triển bởi hãng Dassault
Systèmes Solidworks Corp, một công ty con của Dassault Systèmes
Solidworks được biết đến đầu tiên từ phiên bản Solidworks 1998 và được du
nhập vào Việt Nam với phiên bản 2003, chuyên thiết kế mơ hình 3D dựa trên cách
tiếp cận thành phần tham số để tạo mơ hình và lắp ráp.
Cùng hãng Dassault Systèmes với Solidworks là Catia.
Ưu điểm của solidworks và lí do tại sao chọn solidworks là phần mềm được chọn cho
việc thực hiện thiết kế mô phỏng đồ án tốt nghiệp :
Giao diện đẹp dễ sử dụng và trực quan.
Cấu hình khơng q nặng, thuận tiện cho việc thiết kế và mơ phỏng.
Có thể gán ghép vật liệu và đo đạc sức bền và độ bền của mô hình mơ phỏng.
Có độ chính xác cao khi thiết kế và dựng mơ hình.
12
Có thể mơ phỏng q trình và ngun lí hoạt động của mơ hình HSTĐ.
Có độ ổn định cao và ít xảy ra lỗi trong q trình hoạt động.
Có hệ sinh thái rộng, có thể liên kết với các module khác hoặc các phần mềm
khác để tối ưu hiệu quả cơng việc.
Ngồi ra, có thể sử dụng thêm cơng cụ module solidsimulation và keyshot là 2 phần
mềm hỗ trợ cho cơng việc thiết kế và mơ phỏng mơ hình HSTĐ.
Solid simulation dùng để đo đạc, gán vật liệu hoặc tính tốn thơng số và sức
bền vật liệu của mơ hình, đo đạc tỷ số truyền và các cấp số, số vịng quay…
Phần mềm keyshot dùng để xử lí hình ảnh trong q trình mơ phỏng ngun
lí q trình hoạt động, xử lí đồ họa làm cho chất lượng video mơ phỏng cao hơn,
theo đó chúng em cịn xử dụng thêm các phần mềm hỗ trợ khác như adobe premiere
hoặc iilustrator trong việc trình bày và xử lí hình ảnh.
2.2.3 Phương án thiết kế
Lên kế hoạch và quy trình cho thiết kế và mơ phỏng hộp số:
Tìm hiểu về hộp số tự động 6 cấp số (cấu tạo, nguyên lí hoạt động…)
Tìm tài liệu thơng qua thư viện hoặc các tài liệu tham khảo do giáo viên hướng dẫn
đề xuất, tài liệu hãng.
Lên phương án thiết kế, lựa chọn phần mềm thiết kế.
Tìm hiểu cách sử dụng phần mềm thiết kế.
Đo đạc các thông số của HSTĐ bằng các tại liệu tham khảo hoặc hộp số thực tế.Tìm
hiểu cấu tạo và lập bản vẽ chi tiết HSTĐ.
Thiết kế và mơ hình hóa dưới dạng 3D các chi tiết.
Kiểm tra thơng số chi tiết 3D, đạt hay không các tiêu chuẩn đã đề ra dưới
dạng 2D.
13
Sử dụng môi trường assembly solidworks để tiến hành lắp ráp các chi tiết
với nhau.
Sau khi hồn thành mơ hình 3D, đảm bảo các chi tiết khơng được thiếu sót.
Gán ghép vật liệu và tiến hành mô phỏng sức bền vật liệu của các chi tiết hộp
số (độ cong vênh hoặc độ chịu lực của các bánh răng hành tinh, mặt trời…).
Đo đạc tỉ số truyền có đạt yêu cầu hay khơng.
Mơ phỏng ngun lí hoạt động của hộp số.
Sử dụng phần mềm hỗ trợ keyshot để kết xuất đồ họa, giúp cho hình ảnh được
trực quan hơn (theo đó cịn có phần mềm hỗ trợ như adobe premiere)
Hình 2. 6: Bản vẽ cơ cấu 2D của hộp số
2.3
Tính tốn các thơng số động học
2.3.1 Tính tốn tỉ số truyền
CCHT kiểu Simpson gồm hai CCHT Wilson. Các phần tử M1, N1, H1, G1
thuộc dãy hành tinh thứ nhất, M2, N2, H2, G2 thuộc dãy hành tinh thứ hai thể hiện
trên hình bên dưới. Chúng đã được ghép nối như sau:
14
- Hai bánh răng mặt trời M1 và M2 đặt trên cùng một trục quay (liên kết cứng).
- Giá hành tinh G2 liên kết cứng với bánh răng ngoại luân N1.
Hình 2. 7: Cơ cấu hành tinh kiểu Simpson
Chú thích:
M1,M2: các bánh răng mặt trới;
rM1, rM2: bán kính các bánh răng mặt trời;
N1, N2: các bánh răng bao;
rN1, rN2: bán kính các bánh răng bao;
H1, H2: các bánh răng hành tinh
Thơng số kích thước của các bánh răng:
rM1 = rM2 = 62mm; rN1 = rN2 = 140mm
15
Hình 2. 8: Nguyên lý làm việc cơ cấu hành tinh Simpson
Thay rM1 = rM2 = 62mm; rN1 = rN2 = 140mm vào cơng thức trên ta có:
I1 = 2.442;
I3 = 1
I2 = 1.442;
IR = -2.258
Tuy nhiên cách đơn giản nhất để tính tỉ số truyền là lấy tốc độ quay hoặc số
vòng quay đầu vào (trục sơ cấp) chia cho tốc độ quay hoặc số vòng quay đầu ra (trục
thứ cấp)
I=
à
=
à
2.3.2 Tính tốn các thơng số bánh răng
Đối với mơ hình hộp số thì tỷ số truyền là thơng số cực kì quan trọng và cần
được chọn và tính tốn kĩ lưỡng trước khi thiết kế mơ hình 3D, tham khảo mơ hình
thực tế và mơ phỏng lại các thông số như:
16
Hình 2. 9: Tính tốn thơng số răng
Vịng đỉnh: Vịng đỉnh là đường trịn đi qua đỉnh răng, cơng thức tính: da = m(Z+2)
Vịng đáy: Vịng đáy là vịng trịn đi qua đáy răng, cơng thức tính: da=(z-2.5)
Vịng chia: Vịng chia là đường tròn tiếp xúc với 1 đường tròn tương ứng của bánh
răng khác khi 2 bánh răng ăn khớp với nhau, cơng thức tính: d =m.z
Số răng: z là số răng của bánh răng : z = d/m
Bước răng P: Bước răng là độ dài cung giữa 2 profin của 2 răng kề nhau đo trên vịng
chia, cơng thứ tính: P = m.π
Modun: Modun là thơng số quan trọng nhất của bánh răng, tất cả các thông số của
bánh răng đều có thể tính tốn qua modun của bánh răng, Cơng thức tính:
m = P/π và giá trị modun thường từ 0,05 đến 100 mm
Ví dụ modun tiêu chuẩn như
Dãy 1: 1; 1,25; 1,5 ; 2 ; 2,5 ; 3 ; 4 ; 5 ; 6 ; 8 ; 10 ; 12 ; 16 ; 20 ; 25
Dãy 2: 1,125 ; 1,375 ; 1,75 ; 2,25 ; 2,75 ; 3,5 ; 4,5 ; 5,s5 ; 7 ; 9 ; 11 ; 14 ; 18 ; 22
17
