tkmh thiết kế hộp số 2 troc 4 số cho xe con

Thiết kế môn học
Kết cấu- tính toán ô tô
Thiết kế: Hộp số Phơng án 1
Số liệu :
Loại : ô tô con
Loại hộp số : 02 trục
Bánh xe : 6.15 13
M
emax
= 7.6 (kGm)
G
a
= 1160(kG)
N
emax
= 41 (ml)
Số tay số : 04
Tỷ số truyền : i
1
= 3.8 i
3
= 1.4
i
2
= 3.12 i
4
= 0.96
i
0
= 4.125 i
l

= 4.16
I. Chọn sơ đồ hộp số thiết kế

Ký hiệu các cặp bánh răng :
1
o
o
o
o
o
o
o
o
R
I
II
1
I
234
- Cặp bánh răng cài số 1 :
Bánh chủ động : 1
Bánh bị động : 1
- Cặp bánh răng cài số 2 : 2 và 2
- Cặp bánh răng cài số 3 : 3 và 3
- Cặp bánh răng cài số 4 : 4 và 4
II. Thiết kế hộp số.
1. Xác định khoảng cách giữa hai trục
Khoảng cách trục A đợc xác định theo biểu thức :

3

max
.
M
e
cA =
C= 14.5 ữ 16.0 Hệ số kinh nghiệm (đối với ô tô con)
Chọn C=16.0.
M
emax
- Mô men cực đại của động cơ (Nm)
M
emax
= 7.6 kGm = 76 Nm
Ta có :
0.6876.0.16
3
==A
(mm)
2. Chọn mô đun bánh răng m
Đợc xác định theo công thức kinh nghiệm
m = (0.032 ữ 0.04).A
= (0.032 ữ 0.04).68
= (2.176 ữ 2.72)
Chọn m= 2.5 (mm)
3. Chọn sơ bộ góc nghiêng của tất cả các bánh răng
=
1
=
2
=

3
=
4
= 30
0
ữ 50
0

(Đối với ô tô con)
Chọn = 30
0
=> Cos =0.866.
4. Xác định số răng các bánh.
Đối với hộp số 2 trục :
2

)1(
cos.2
im
Z
hin
i
i
A
+
=

Z
i
= Z

i
.i
hi

Trong đó :
m
n
: Mô đun pháp tuyến của răng.

i
: Góc nghiêng của răng ở số thứ i
i
hi
: Tỷ số truyền ở số thứ i
Thay số ta lập đợc bảng sau :
Cặp 1 2 3 4
Z 10 11 20 24
Z 37 36 27 23
- Tính loại tỷ số truyền :

'Z
Z
i =
Ta có :
i
1
= 3.7 i
3
= 1,35
i

2
= 3.27 i
4
= 0.958
5. Tính lại chính xác khoảng cách truc A.
Sử dụng công thức:

Cos
ZZ
m
A
ii
n
i
2
)(
'
+
=
Ta đều có : A
1
= A
2
= A
3
= A
4
= A = 68 (mm)
Do đó không cần tiến hành dịch chỉnh bánh răng.
3

6. Thông số của bánh răng
m
n
= 2.5 mm t
s
= 9.06
= 30
0
t
n
= 7.85
m
s
= 2.88 = 20
0

Z
1
= 20 d
1
= 29 mm D
c1
= 22 mm
D
d1
= 34 mm b = 30 mm
Z
1
= 37 d
1

= 106 mm D
c1
= 100 mm
D
d2
= 111 mm b = 30 mm
Z
2
= 11 d
2
= 32 mm D
c2
= 25 mm
D
d2
= 27 mm b = 30 mm
Z
2
= 36 d
2
= 104 mm D
c2
= 97 mm
D
d2
= 109 mm b = 30 mm
Z
3
= 20 d
3

= 58 mm D
c3
= 51 mm
D
d3
= 63 mm b = 30 mm
Z
3
= 27 d
3
= 78 mm D
c3
= 72 mm
D
d3
= 83 mm b = 30 mm
Z
4
= 24 d
4
= 69 mm D
c4
= 63 mm
D
d4
= 74 mm b = 30 mm
Z
4
= 23 d
4

= 66 mm D
c4
= 60 mm
D
d4
= 71 mm b = 30 mm
III. Tính toán sức bền.
1. Chế độ tải trọng tính toán.
a. Mô men truyển từ động cơ :
M
emax
= 76 Nm.
b. Mô men theo điều kiện bám từ bánh xe truyền đến :

ii
r
G
M
h
bx
10
max
max
.




=
4

Trong ®ã :
ϕ
max
: HÖ sè b¸m cùc ®¹i. Chän ϕ
max
= 0,8
G
ϕ
: Träng lîng b¸m.
Xe 4x4 => G
ϕ
= 1160 kG
B¸nh xe : 6.15 ÷ 13
2994.25).
2
12
15.6(93.0 =+=
r
bx
(mm)
Ta cã :
7,17
8,3.125,4
299.1160.8,0
max
==
M
ϕ
(kGm)
Ta thÊy : ϕ

max
> M
emax
Chän M
T
=M
4
t4
=73 (Nm)
2. Lùc t¸c dông lªn c¸c b¸nh r¨ng
- Lùc vßng :
m
M
n
T
Z
P
.
cos 2
β
=
- Lùc híng kÝnh :
β
α
tg
tg
P
P
r
.=

- Lùc däc trôc:
β
tgP
p
a
.=
5
Ta tìm đợc bảng số liệu sau:
P
1
= 505.7 kG P
r1
= 318.8 kG P
a1
= 252 kG
P
2
= 459.7 kG P
r2
= 289.6 kG P
a2
= 265.3 kG
P
3
= 252.8 kG P
r3
= 159.3 kG P
a3
= 146 kG
P

4
= 210.7 kG P
r4
= 132.7 kG P
a4
= 121.8 kG
3. Tính bền bánh răng
a. Tính sức bền uốn.
Công thức :

km
kkkkk
yb
P
ntb
gcTPcmsdu




=
Điều kiện :
[ ]
u
u



[ ]

=
1500
3500
u

Trong đó :
b : Chiều rộng làm việc của bánh răng.
y : Hệ số dạng răng.
k
d
: Hệ số tải trọng động
k
d
=1.5 ữ 2.0 Chọn k
d
= 1.7
k
ms
: Hệ số tính đến ma sát.
Bánh chủ động k
ms
= 1.1
Bánh bị động k
ms
= 0.9
k
c
: Hệ số tính đến độ cứng vững của trục và phơng pháp lắp

bánh răng trên trục. Chọn k
c
= 1.
k
TP
: Hệ số tính đến tải trọng động phụ do sai số các bớc răng
khi gia công gây nên.
6
kG/cm
2
đối với số I và số II
kG/cm
2
đối với số III và số IV
k
TP
số thấp =1.1 đối với số I và số II.
k
TP
số cao =1.3 đối với số III và số IV.
k


: Hệ số tính đến ảnh hởng của độ trùng khớp hớng chiếu
trục đối với độ bền của răng.

Chọn k

= 1.5
K

gc
: Hệ số tính đến ứng xuất tập trung ở các góc lợn của răng
do các phơng pháp gia công gây nên.
Với các góc lợn đợc mài, k
gc
= 1.
Tra bảng ta có hệ số dạng răng của các bánh răng nh sau :
Bánh răng Z Z
tđ
y
1 10 15 0.105
2 11 17 0.117
3 20 13 0.098
4 24 37 60.146
1 37 57 0.154
2 36 55 0.152
3 27 42 0.148
4 23 35 0.144
Cặp bánh răng cài số 1
- Bánh 1:
b = 30 mm = 3 em
m = 2.5 mm = 0.25 cm
y = 0.105
k
đ
= 1.7
kms
= 1.1
kc
= 1

k
TP
= 1.1
k


= 1.5
7
k
gc
= 1
=>
2804
5,1.105,0.25,0.14,3.3
7,505
.1,1.1,1.7,1
1
==

u
kG/cm
2
Thoả mãn điều kiện :
[ ]
u
u



1

= 3500 kG/cm
2
- Bánh 1:

1912
5,1.154,0.25,0.14,3.3
7,505
.1,1.1,1.7,1
1'
==

u
kG/cm
2
<
[ ]
u

Cặp bánh răng số 2 :
- Bánh 2:

2288
117,0.5,1.25,0.14,3.3
7,459
.1,1.1,1.7,1
2
==

u
kG/cm

2
Thoả mãn điều kiện :
[ ]
u
u



2
= 3500 kG/cm
2
- Bánh 2

1761
152,0.5,1.25,0.14,3.3
7,459
.1,1.1,1.7,1
2'
==

u
kG/cm
2
Thoả mãn điều kiện :
[ ]
u
u

2'

Cặp bánh răng cài số 3 :
- Bánh 3 :

1502
098,0.5,1.25,0.14,3.3
8,525
.1,1.1,1.7,1
3
==

u
kG/cm
2

Thoả mãn điều kiện :
[ ]
u
u



3

- Bánh 3:

995
3'
=

u
kG/cm
2
Thoả mãn điều kiện :
[ ]
u
u



3'

Cặp bánh răng cài số 4:
8
- Bánh 4:

840
146,0.5,1.25,0.14,3.3
7,210
.9,0.3,1.7,1
4
==

u
kG/cm
2

Thoả mãn điều kiện :
[ ]

u
u



4

- Bánh 4:

852
4'
=

u
kG/cm
2
Thoả mãn điều kiện :
[ ]
u
u



4'

b. Tính sức bền tiếp xúc
áp dụng công thức :
)
11
(

cos.sin'.
.
cos.148,0
21
rr
b
EP
tx
+=



Trong đó :
E : Sức bền đàn hồi. CHọn E= 2,1 kG/cm
2
r
1
,r
2
: Bán kính vòng lăn của bánh răng chủ động và bị động
: Góc ăn khớp. Lấy = 20
0
.
: Góc nghiêng của răng. Lấy = 30
0
.
b : Chiều dài tiếp xúc của răng.

6,34
866,0

30
cos
' ===

b
b
(mm)
Điều kiện :
[ ]
tx
tx



= 12000 gK/cm
2
Cặp bánh răng cài số 1:
9
5,10)
6,10
2
5,2
2
(
32,0.46,3
1,2.7,505
.866,0.418,0
'11
=+=

tx
gK/cm
2
Thoả mãn điều kiện :
[ ]
tx
tx



'11
Cặp bánh răng cài số 2:
66,9)
4,10
2
2,3
2
(
32,0.46,3
1,2.7,459
.866,0.418,0
'22
=+=


tx
gK/cm
2
Thoả mãn điều kiện :

[ ]
tx
tx



'22
Cặp bánh răng cài số 3:
15,6)
8,7
2
8,5
2
(
32,0.91,3
1,2.8,252
.866,0.418,0
'33
=+=


tx
gK/cm
2
Thoả mãn điều kiện :
[ ]
tx
tx

'33
Cặp bánh răng cài số 4:
57,5)
6,6
2
9,6
2
(
32,0.91,3
1,2.7,210
.866,0.418,0
'44
=+=


tx
gK/cm
2
Thoả mãn điều kiện :
[ ]
tx
tx



'44
10
4. Tính toán trục hộp số
a. Sơ đồ phân tích lực

b. Chọn sơ bộ kích thớc các trục
Trục sơ cấp I:
3
max
1
.6,10
M
d
e
=
(mm)
Với M
emax
= 76 Nm
d
1
= 45 (mm)
l
1
= d
1
/0,18 = 45/0,18=250 (mm)
Trục thứ cấp :
d
2
= 0,45.A = 0,45.68 = 30,6 (mm)
Lấy l
2
= 250 (mm)
c. Tính phản lực lên các gối

Với sơ đồ phân tích lực, ta xác định phản lực tác dụng lên các gối khi cài từng
tay số.
Có 1-2-3-4 lần lợt là vị trí các bánh răng 1-2-3-4 trên trục sơ cấp và thứ cấp.
11
Z
Y
X
A B
I
Y
B
X
B
Y
B
X
B
P
a1
P
r1
P
1
II
C
D
P
a2
P
2

P
r2
X
c
Y
c
X
c
Y
c
l
A B
38 53 25 42 92

Khi cµi sè 4 :
P
4
= 210,7 kG
P
r4
= 133,7 kG
P
a4
= 121,8 kG
0=
∑
m
AY
⇔ Y
B

.250 –P
r4
.38 = 0
⇔ Y
B
= 20,32 (kG).
∑Y = 0 ⇔ P
r4
= Y
A
+ Y
B
⇔ Y
A
= P
r4
– Y
B
= 113,37 (kG)

0=
∑
m
AY
⇔ X
B
.250 – P
4
.38 = 0
⇔ X

B
= 32,02 (kG).
∑X = 0 ⇔ P
4
- X
A
- X
B
= 0
⇔ X
A
= P
4
- X
B
=178,67 (kG).
12
o
o o
o