Ứng dụng phần mềm matlab và simulink trong tính toán và thiết kế hộp số cơ khí trên ô tô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài:
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB & SIMULINK
THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỘP SỐ CƠ KHÍ TRÊN ÔTÔ.
Giáo viên hướng dẫn:
Th.s: Đồng Minh Tuấn
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Đình Khởi
Chương I : Tổng quan về vấn đề nghiên cứu.
Chương II : Cơ sở lý thuyết và tính toán hộp số cơ khí.
Chương III : Giới thiệu phần mền Matlab & Simulink và lưu
đồ thuật giải.
Chương IV : Phần mền ứng dụng trên chiếc xe cụ thể.
Chương V : Kết luận và kiến nghị.

Tổng quan về các thành tựu đạt được trong lĩnh vực nghiên cứu hộp
số cơ khí:

Nhiệm vụ của đề tài:
- Nghiên cứu về tổng quan hộp số cơ khí.
- Đưa ra được các bước tính toán hộp số cơ khí.
- Đưa ra được các lưu đồ thuật giải.
- Mô phỏng được các bước tính toán hộp số cơ khí bằng phần mền
Matlab & Simulink
- Đánh giá kết quả quá trình thiết kế trên chiếc xe cụ thể.

Phạm vi nghiên cứu
- Do giới hạn về thời gian và kinh phí nên phạm vi nghiên cứu

của đề tài được giới hạn trong việc lập trình thiết kế tính toán hộp
số cơ khí trên các xe tải, xe du lịch.

Phương pháp nghiên cứu.
- Đề tài thực hiện theo phương pháp nghiên cứu lý thuyết và quá
trình tính toán thiết kế hộp số cơ khí kết hợp phần mền Matlab &
Simulink để diễn tả quá trình.

Chọn phương án để thiết kế tính toán hộp số cơ khí:

Sơ đồ chọn hộp số 4 cấp số để thiết kế tính toán

Sơ đồ chọn hộp số 5 cấp số để thiết kế tính toán

Sơ đồ hộp số 4 cấp chọn để thiết kế Sơ đồ hộp số 5 cấp chọn để thiết kế.

Sơ đồ Chọn để thiết kế tính toán hộp số cơ khí

Bộ đồng tốc:

Bộ đồng tốc loại I ( loại chốt hãm )
Kết cấu bộ đồng tốc loại Ia
( Bộ phận nối kiểu liền )
Bộ phận đồng tốc loại Ib
( bộ phận nối kiểu rời )

Bộ đồng tốc loại II ( răng hãm ).
Kết cấu bộ đồng tốc loại IIa
( kiểu bi định vị ).
Kết cấu bộ đồng tốc loại IIa

( kiểu thanh đẩy định vị ).
Kết cấu bộng đồng tốc loại IIc
( Kiểu ống trụ đẩy định vị )
Bộ đồng tốc loại IId
( Kiểu định vị lò xo định vị hướng trục )

Cơ sở tính toán hộp số cơ khí

Chọn tỷ số truyền:
+ Tỷ số truyền ở tay số I
tle
bx
h
iM
rG
i
η
ψ


0max
max
1
=
+ Tỷ số truyền của truyền lực chính
65,2
.
0
bx
r

i
θ
=

Chế độ tải trọng khi thiết kế:

Tải trọng tính từ động cơ đến chi tiết đang tính của
hộp số.

Tải trọng tính từ các bánh xe chủ động đến chi tiết
cần tính toán theo điều kiện bám lớn nhất của các
bánh xe với mặt đường hay với đất:
Mt = Me.i
'
.max.
max
i
M
r
b
ϕ
ϕ
∑
Ζ
=

Tính toán trục hộp số.

Tính chính xác khoảng cách giữa các trục A:


Xác định khoảng cách sơ bộ giữa các trục.
A= a.
3
maxMe
(mm).

Sơ đồ lực tác dụng lên trục sơ cấp

Sơ đồ tác dụng lên trục thứ cấp:

Sơ đồ lực tác dụng lên trục trung gian

Chọn Môđun bánh răng.

Chọn Môđun theo đồ thị.

Xác định số răng của các bánh răng:

Xác định các thông số hình học cơ bản của bánh răng:
Mômen quay cực đại trên trục thứ cấp của hộp số
1max
.
het
iMM
=
Mt
Môđun

Tính lực tác dụng lên cặp bánh răng.
T-T Lực Bánh răng răng thẳng Bánh răng răng nghiêng

1 Lực vòng
2 Lực hướng kính
3 Lực chiều trục
s
t
mz
M
i
P
.
2
=
1
cos
.
β
α
tg
ii
PR
=
1
.
β
tgPQ
ii
=
mz
M
i

t
P
.
2
=
α
tgPR
ii
.
=
0
=
i
Q

Tính bền răng.

tính bền uốn:

Tính sức bền tiếp xúc:








±=
21

'
11
cos.sin.
.
.cos.418,0
rr
b
EP
tx
αα
βσ
β
π
σ
kymb
P
gctpcmsdu
ntb
kkkkk


==

Tính toán sức bền của hộp số:

Chế độ tải trọng để tính toán hộp số.
T-T Tên gọi
Trị số mô men
Từ động cở truyền đến Theo bán rừ bánh xe truyền đến
1 Trục sơ cấp M

S
=M
e
2 Trục trung gian M
tg
=M
e
i
s-
3 Trục thứ cấp
+ số 1
+ số 2
+ số 3
hfcc
bx
iiii
rG
s
M


max
0
max
ϕ
ϕ
ϕ
=
10
max

max
gfcc
bx
iiii
rG
tg
M
ϕ
ϕ
ϕ
=
fcc
bx
iii
rG
tc
M


max
0
max
ϕ
ϕ
ϕ
=
1
1

.
hetc
iMM
=
2
2
.
hetc
iMM
=
3
3
.
hetc
iMM
=

Tính toán ổ lăn và chọn ổ lăn :

Đối với ổ đỡ chặn, dưới tác dụng của lực hướng tâm,trên ổ
xuất hiện các lực dọc trục thành phần Si.
C = Q.(n.h)0,3 < Cbảng.
β
tgRS
ii
3,1
=

Hệ số khả năng làm việc tính theo công thức


Tính toán các thông số cơ bản của vòng đồng tốc:

Mômen ma sát cần thiết của bộ đồng tốc:
c
kms
t
iJM
ω
∆
=
∑
2
.

Bán kính ma sát của vòng đồng tốc:
µ
α
.
sin
Q
M
R
ms
ms
=

Góc nghiêng của bề mặt hãm :
β
α
µ

β
tg
R
R
ms
≥
.sin
.

Tính toán kiểm tra các thông số cở bản của vòng đồng tốc:
).(
.
2
2
ckms
k
c
iJM
iJ
t
ε
ω
∑
∑
±
∆
=

Công trượt riêng của đồng tốc:


Thời gian chuyển số thực tế của vòng đồng tốc:
bxbx
ms
r
bR
L
l
2
π
=

Chiều rộng bề mặt ma sát của đồng tốc :
2
2
msN
ms
ms
RP
M
b
µπ
≥
ih1, i0
ih2 , ih3,
….ihn
Mt,
M
max
a
A

mn , m, beta, Za
Za’
ia , ig1 ,
ig2…ign
Zg1, Zg2
…….Zgn
Zg1’, Zg2’
……Zgn’
A1, A2
……An

goxi(t),
goxi1,goxi2
t0, d ,h, hd, S, d, do, t
Dd,Dc, B, teta
Mtn
Pn
Rn
b , y, kd, kms, ktp, kc, kgc, kbeta
U
Ucp
TM
E
Utx
Utxcp
KTM
KTM
KTM
Memax,
ntl, g, G, rbx

Lưu đồ thuật giải chương trình lớn
0
λ
Qn
Mmax n
a
A
mn , m, beta, Za
Za’
ia , ig1 ,
ig2…ign
Zg1, Zg2
…….Zgn
Zg1’, Zg2’
……Zgn’
A1, A2
……An
Memax,
ntl, rota,G ,rbx
ih1, i0
ih2 , ih3,
….ihn
Mt,
M max
Lưu đồ 3.1: xác định chế độ tải trọng và khoảng cách trục
và số lượng răng của các bánh răng trên các trục
Phimax,Gphi,rbx,
icc i 0, If, ihn, Memax
Mphimaxn
Mtn

Pn

Rn
Qn
b , y, kd, kms, ktp, kc, kgc, kbeta
U
Ucp
TM
E

Utx
Utccp
KTM
TM
KTM
Lưu đồ 3.3 : Toán tính bền hộp số
Jz3
Jtong
Mms
Pdk, idk, ndk
Q
anphadt
Rms
bms
beta
nguy
Ro, bk, Rk, rk, phi
l1, Rtr1, b1h, R1h , ro
J1
J2*ia^2

Lưu đồ 3.4 : Toán tính toán vòng đồng tốc