tkmh thiết kế hộp số 3 trục 4 số tiến 1 số lùi
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (220.4 KB, 29 trang )
®å ¸n m«n häc
thiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n «t«
ThiÕt kÕ hép sè chÝnh «t«
Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô
I>. Nhiệm vụ yêu cầu
1. Nhiệm vụ:
Thiết kế hộp số chính ôtô có 4 số tiến 1 số lùi
2. Yêu cầu thiết kế:
- Đảm bảo truyền hết mômen xoắn của trục khuỷu động cơ
- Tính toán sức bền các chi tiết của hộp số
- Xác định các kích thớc cơ bản của hộp số, đồng thời phối hợp các kích
thớc liên quan với nhau để đảm bảo hộp số hoạt động tốt
- Xác định đợc các chế độ tải trọng khi tính toán các chi tiết trong hộp
số
3. Các thông số cho trớc:
- Loại hộp số: hộp số có trục cố định điều khiển bằng tay
- Mômen xoắn của trục khuỷu động cơ: M
emax
=17 kGm
- Số lợng số truyền:
+ Số lợng số tiến: 4 số
+ Số lợng số lùi: 1 số
- Tỉ số truyền của Số 1 : 4,124 ( Tham khảo )
- Loại xe tham khảo YAZ- 469
II>. Trình tự tính toán thiết kế
A. Chọn sơ đồ động
Căn cứ vào loại xe tham khảo, số cấp của hộp số ta chọn sơ đồ động
II I
IV III
lùi
Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42
2
Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô
Sơ đồ động loại hộp số 3 trục, trục sơ cấp và thứ cấp đồng tâm có số truyền
cuối cùng là số truyền thẳng ( I
h4
= 1 )
- Các số 3, 4 đợc gài bằng bộ đồng tốc
- Các số 1, 2 và số lùi gài bằng khớp nối răng
B. Xác định tỉ số truyền ở từng tay số
Chọn theo cấp số nhân
1
604,1124,4
572,2124,4
4
3
3
13
3
2
3
2
12
=
===
===
h
hh
hh
I
II
II
C. Xác định các kích th ớc cơ bản:
1. Xác dịnh khoảng cách sơ bộ giữa các trục: A
3
maxe
MaA =
Trong đó: M
emax
: mômen cự đại của động cơ
M
emax
= 17 kGm = 170 Nm
a : hệ số kinh nghiệm, đối với xe con a = 14,5 ữ 16
Chọn a = 15,88
Thay số vào :
mmA 8817088,15
3
==
2. Chọn môđun của các cặp bánh răng
Cặp bánh răng số 1 và số lùi có bánh răng di trợt chọn bánh răng trụ
răng thẳng
Cặp bánh răng số 2, 3, và cặp bánh răng luôn ăn khớp chọn bánh răng
trụ răng nghiêng
Môđun m và m
n
phụ thuộc vào mômen cực đại trên trục thứ cấp M
t
M
t
=M
emax
ì i
h1
= 0,17 ì 4,124 = 0,701 kNm
Căn cứ vào M
t
chọn môđun m và m
n
theo đồ thị hình I 3a
Chọn môđun của các cặp bánh răng trụ răng thẳng là: m = 3,5
Chọn môđun của các cặp bánh răng trụ răng nghiêng là : m
n
= 3,5
3. Xác định số răng Z của các cặp bánh răng
Biết : Khoảng cách trục A = 88 mm
Môđun m = 3,5 mm
m
n
= 3,5 mm
Góc nghiêng của răng : Chọn = 35
0
a. Số lợng bánh răng Z
a
của bánh răng chủ động của cặp bánh răng luôn
luôn ăn khớp đợc chọn theo điều kiện không cắt chân răng là Z
a
13:
Chọn Z
a
= 15 răng
b. Số lợng bánh răng Z
a
của bánh răng bị động của cặp bánh răng luôn
luôn ăn khớp đợc tính theo công thức sau:
2,2615
5,3
35cos882cos2
0
'
=
ìì
==
a
n
a
Z
m
A
Z
Lấy Z
a
= 27
Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42
3
Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô
Tỉ số truyền i
a
của cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp :
8,1
15
27
'
===
a
a
a
Z
Z
i
c. Xác định các tỉ số truyền của các cặp bánh răng đợc gài ở các số truyền
khác nhau của hộp số:
902,2
8,1
125,5
891,0
8,1
604,1
429,1
8,1
572,2
291,2
8,1
124,4
3
3
2
2
1
1
===
===
===
===
a
l
gl
a
h
g
a
h
g
a
h
g
i
i
i
i
i
i
i
i
i
i
i
i
d. Xác định số lợng răng của các cặp bánh răng dẫn động gài số khi
khoảng cách trục A không đổi:
( )
28,15
291,215,3
35cos882
)1(
cos2
0
1
1
=
+
ìì
=
+
=
g
g
im
A
Z
Chọn Z
g1
= 15
Z
g1
= Z
g1
ì i
g1
=15 ì 2,291 = 34,73 Chọn Z
g1
= 35
( )
96,16
429,115,3
35cos882
)1(
cos2
0
2
2
=
+
ìì
=
+
=
gn
g
im
A
Z
Chọn Z
g2
= 17
Z
g2
= Z
g2
ì i
g2
=17 ì 1,429 = 24,7 Chọn Z
g2
= 25
( )
77,21
891,015,3
35cos882
)1(
cos2
0
3
3
=
+
ìì
=
+
=
gn
g
im
A
Z
Chọn Z
g2
= 22
Z
g3
= Z
g3
ì i
g3
=17 ì 0,891 = 19,7 Chọn Z
g2
= 20
Z
gl
= Z
g1
= 15
Z
gl
= Z
g1
= 35
Z
l
= 20 ( chọn)
Z
l
= 16 (chọn)
e. Xác định lại tỉ số truyền của các cặp bánh răng gài số:
909,0
22
20
471,1
17
25
333,2
15
35
3
'
3
3
2
'
2
2
1
'
1
1
===
===
===
g
g
g
g
g
g
g
g
g
Z
Z
i
Z
Z
i
Z
Z
i
Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42
4
Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô
f. Xác định lại tỉ số truyền của hộp số:
250,5
16
20
15
35
15
27
1
636,1
22
20
15
27
647,2
17
25
15
27
200,4
15
35
15
27
'
'
'
4
3
'
3
'
33
2
'
2
'
22
1
'
1
'
11
=ìì=ìì=ì=
=
=ì=ì=ì=
=ì=ì=ì=
=ì=ì=ì=
l
l
gl
gl
a
a
glal
h
g
g
a
a
gah
g
g
a
a
gah
g
g
a
a
gah
Z
Z
Z
Z
Z
Z
iii
i
Z
Z
Z
Z
iii
Z
Z
Z
Z
iii
Z
Z
Z
Z
iii
4. Tính chính xác lại khoảng cách giữa các trục:
Theo công thức :
cos2
)(
21
ZZm
A
+
=
Khoảng cách trục của cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp:
mm
ZZm
A
aan
a
75,89
35cos2
)1527(5,3
cos2
)(
0
'
=
+
=
+
=
Khoảng cách trục của cặp bánh răng gài số 1:
mm
ZZm
A 5,87
2
)1535(5,3
2
)(
'
11
1
=
+
=
+
=
Khoảng cách trục của cặp bánh răng gài số 2:
mm
ZZm
A
n
75,89
35cos2
)1725(5,3
cos2
)(
0
'
22
2
=
+
=
+
=
Khoảng cách trục của cặp bánh răng gài số 3:
mm
ZZm
A
n
75,89
35cos2
)2220(5,3
cos2
)(
0
'
33
3
=
+
=
+
=
Chọn A
c
= A
a
= A
2
= A
3
= 89,75 mm
Để giải quyết sự sai lệch về khoảng cách trục của cặp bánh răng gài số 1
ta cân phải dịch chỉnh góc của cặp bánh răng gài số 1
- Xác định hệ số thay đổi khoảng cách trục
0
:
0255,0
5,87
5,8775,89
1
1
0
=
=
=
A
AA
c
- Căn cứ vào
0
tra bảng phụ lục 4 ta tìm đợc:
Tổng hệ số dịch chỉnh tơng đối
0
= 0,02772
Góc ăn khớp
0
= 23
0
36
- Xác định hệ số dịch chỉnh tổng cộng
t
:
Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42
5
Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô
t
= 0,5
0
(Z
1
+ Z
2
)
= 0,5 ì 0,02772(15+35) = 0,693
- Phân chia hệ số dịch chỉnh
t
cho các bánh răng Z
1
và Z
1
t
=
1
+
1
1
: là hệ số dịch chỉnh cho bánh răng Z
1
1
: là hệ số dịch chỉnh cho bánh răng Z
1
Do Z
1
< 17 răng nên hệ số
1
đợc tính theo công thức:
57535,011765,0693000,0
11765,0
17
1517
17
17
1
'
1
1
1
===
=
=
=
t
Z
- Các điều kiện kiểm tra sau khi chọn
1
và
1
:
Theo điều kiện đảm bảo không cắt chân răng. Kiểm tra
1
và
1
đảm bảo điều kiện không làm nhọn răng :
1
1
0,11765 < 0,98
1
2
0,57535 < 1,80
Theo điều kiện đảm bảo truyền lực tốt :
S
e1,2
(0,2 ữ 0,3)m
Theo điều kiện đảm bảo ăn khớp êm dịu thì hệ số trùng khớp là
> 1,1
= 1,864
Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42
6
Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô
5. Xác định các thông số hình học của bánh răng :
Bảng 1 : Cặp bánh răng trụ răng nghiêng luôn luôn ăn khớp
Tên gọi Ký hiệu Công thức
Tỷ số truyền i
8,1
15
27
'
===
a
a
Z
Z
i
Môđun pháp m
n
m
n
= 3,5
Bớc pháp tuyến t
n
t
n
= ì m
n
=11 mm
Góc nghiêng của răng
819,0
2
)(
cos
'
=
+
=
A
ZZm
aan
Hớng răng
Môđun mặt đầu m
s
mm
m
m
n
s
273,4
cos
==
Bớc mặt đầu t
s
t
s
= ì m
s
=13,42 mm
Đờng kính vòng chia d
mmZmd
mmZmd
asa
asa
3,115
1,64
''
=ì=
=ì=
Đờng kính vòng đỉnh
răng
D
d
mmmdD
mmmdD
nada
nada
3,1222
1,712
''
=+=
=+=
Đờng kính vòng chân
răng
D
c
mmmdD
mmmdD
naca
naca
55,1065,2
35,555,2
''
==
==
Chiều cao răng h h
a
= 2,25 m
n
= 7,875 mm
Khoảng cách trục A A
a
= 89 mm
Bề rộng răng B
B = ( 4 ữ 7 ) =22 mm
Góc ăn khớp
0
0
= 20
0
Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42
7
Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô
Bảng 2 : Cặp bánh răng trụ răng thẳng gài số 1 có dịch chỉnh góc
Tên gọi
Ký
hiệu
Công thức
Tỷ số truyền i
333,2
15
35
1
'
1
===
Z
Z
i
Môđun m m = 3,5
Bớc răng t
t = ì m=11 mm
Góc prôfin
0
0
= 20
0
Bớc cơ sở t
0
t
0
= t ì cos
0
= 10,33 mm
Khoảng cách trục khi = 0
A A = 0,5m( Z
1
+ Z
1
) = 87,5
Khoảng cách trục khi 0
A
c
A
c
= A(
0
+ 1) = 90 mm
Hệ số thay đổi khoảng cách
trục
0
255,0
0
=
=
A
AA
c
Hệ số dịch chỉnh tơng đối
0
0
= 0,2772
Hệ số dịch chỉnh tổng cộng
t
t
= 0,5
0
(Z
1
+ Z
1
) = 0,693
Hệ số dịch chỉnh của từng
bánh răng
1
= 0,11765
1
= 0,57535
Độ dỉch chỉnh ngợc
h
0
h
0
=
t
m (A
c
A)=0,1955
Đờng kính vòng chia d
mmZmd
mmZmd
5,122
5,52
'
1
'
1
11
=ì=
=ì=
Đờng kính vòng đỉnh răng D
d
mmhmmdD
mmhmmdD
d
d
1,133222
60222
0
'
1
'
1
'
1
0111
=++=
=++=
Đờng kính vòng chân răng D
c
mmmmdD
mmmmdD
c
c
7,11725,2
57,4425,2
1
'
1
'
1
111
=+=
=+=
Chiều cao răng h
h
a
= 2,25 m - h
0
= 7,685 mm
Bề rộng răng B
B = ( 4 ữ 7 ) =22 mm
Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42
8
Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô
Hệ số trùng khớp
t
hehe
dd 2211
ì+ì
=
Bảng 2 : Cặp bánh răng trụ răng nghiêng gài số 2
Tên gọi Ký hiệu Công thức
Tỷ số truyền i
47,1
17
25
2
'
2
===
Z
Z
i
Môđun pháp m
n
m
n
= 3,5
Bớc pháp tuyến t
n
t
n
= ì m
n
=11 mm
Góc nghiêng của răng
819,0
2
)(
cos
'
=
+
=
A
ZZm
aan
Hớng răng
Môđun mặt đầu m
s
mm
m
m
n
s
273,4
cos
==
Bớc mặt đầu t
s
t
s
= ì m
s
=13,42 mm
Đờng kính vòng chia d
mmZmd
mmZmd
s
s
8,106
6,71
'
2
'
2
22
=ì=
=ì=
Đờng kính vòng đỉnh
răng
D
d
mmmdD
mmmdD
nd
nd
8,1132
6,792
'
2
'
2
22
=+=
=+=
Đờng kính vòng chân
răng
D
c
mmmdD
mmmdD
nc
nc
985,2
8,635,2
'
2
'
2
22
==
==
Chiều cao răng h h
a
= 2,25 m
n
= 7,875 mm
Khoảng cách trục A A
a
= 89 mm
Bề rộng răng B
B = ( 4 ữ 7 ) =22 mm
Góc ăn khớp
0
0
= 20
0
Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42
9
Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô
Bảng 3 : Cặp bánh răng trụ răng nghiêng gài số 3
Tên gọi Ký hiệu Công thức
Tỷ số truyền i
91,0,0
22
20
3
'
3
===
Z
Z
i
Môđun pháp m
n
m
n
= 3,5
Bớc pháp tuyến t
n
t
n
= ì m
n
=11 mm
Góc nghiêng của răng
819,0
2
)(
cos
'
=
+
=
A
ZZm
aan
Hớng răng
Môđun mặt đầu m
s
mm
m
m
n
s
273,4
cos
==
Bớc mặt đầu t
s
t
s
= ì m
s
=13,42 mm
Đờng kính vòng chia d
mmZmd
mmZmd
s
s
5,85
94
'
3
'
3
33
=ì=
=ì=
Đờng kính vòng đỉnh
răng
D
d
mmmdD
mmmdD
nd
nd
5,922
1012
'
3
'
3
33
=+=
=+=
Đờng kính vòng chân
răng
D
c
mmmdD
mmmdD
nc
nc
75,765,2
25,855,2
'
3
'
3
33
==
==
Chiều cao răng h h
a
= 2,25 m
n
= 7,875 mm
Khoảng cách trục A A
a
= 89 mm
Bề rộng răng B
B = ( 4 ữ 7 ) =22 mm
Góc ăn khớp
0
0
= 20
0
Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42
10
Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô
Bảng 4 : Cặp bánh răng trụ răng thẳng số lùi
Tên gọi Ký hiệu Công thức
Môđun m m = 3,5
Bớc răng t
t = ì m
n
=11 mm
Bớc cơ sở t
0
t
0
= t ì cos
0
= 10,34 mm
Số răng Z
Z
l
= 16
Z
2
= 20
Đờng kính vòng chia d
mmZmd
mmZmd
ll
ll
70
56
''
=ì=
=ì=
Đờng kính vòng đỉnh
răng
D
d
mmmdD
mmmdD
ldl
ldl
772
632
''
=+=
=+=
Đờng kính vòng chân
răng
D
c
mmmdD
mmmdD
cl
lcl
615,2
495,2
'
2
'
==
==
Chiều cao răng h h
a
= 2,25 m
n
= 7,875 mm
Bề rộng răng B
B = ( 4 ữ 7 ) =22 mm
Góc ăn khớp
0
0
= 20
0
Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42
11
Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô
iii.> Tính toán sức bền hộp số
1. Chế độ tải trọng để tính toán hộp số
a. Mômen truyền đến các trục hộp số:
Công thức tính mômen theo điều kiện bám từ bánh xe truyền đến:
hnfcc
bx
iiii
rG
M
ììì
ìì
=
0
max
max
Với:
max
: Hệ số bám lớn nhất
max
= 0,8
G
: Trọng lợng bám của bánh xe chủ động
G
= 1,2G
b
G
b
:Trọng lợng phân ra cầu sau G
b
= 1820kg
G
= 2184 kg
r
bx
: Bán kính làm việc trung bình của bánh xe chủ động
r
bx
= 0,365 m
i
cc
: Tỉ số truyền của bộ truyền lực cuối cùng (không có)
i
0
: Tỉ số truyền của bộ truyền lực chính
i
0
= 5,125
i
f
: Tỉ số truyền của hộp số phụ
i
hn
: Tỉ số truyền của tay số n
Công thức tính tải trọng từ động cơ đến chi tiết đang tính của hộp số:
M
t
= M
e
ì i
M
t
: Mômen tính toán
M
e
: Mômen của ôtô:
M
e
= M
emax
= 170 kN
i : Tỉ số truyền tính từ động sơ đến chi tiếtcần tính toán.
Trục sơ cấp:
- Từ động cơ truyền đến : M
s
= M
e
= 170 kN
- Từ bánh xe truyền đến :
10
max
max
h
bx
s
ii
rG
M
ì
ìì
=
NmM
s
296
2,4125,5
365,0218408,0
max
=
ì
ìì
=
Trục trung gian:
- Từ động cơ truyền đến : M
tg
= M
e
ì i
a
=170 ì 1,8 = 306 Nm
- Từ bánh xe truyền đến :
10
max
max
g
bx
tg
ii
rG
M
ì
ìì
=
NmM
tg
533
333,2125,5
365,0218408,0
max
=
ì
ìì
=
Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42
12
Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô
Trục thứ cấp:
- Từ động cơ truyền đến :
Số 1: M
tc
= M
e
ì i
h1
= 170 ì 4,2 = 714 Nm
Số 2: M
tc
= M
e
ì i
h2
= 170 ì 2,647 = 450 Nm
Số 3: M
tc
= M
e
ì i
h3
= 170 ì 1,636 = 278 Nm
Số 4: M
tc
= M
e
ì i
h4
= 170 ì 1 = 170 Nm
Số lùi: M
tc
= M
e
ì i
h3
= 170 ì 5,25 = 893 Nm
- Từ bánh xe truyền đến :
0
max
max
i
rG
M
bx
tc
ìì
=
NmM
tc
1244
125,5
365,0218408,0
max
=
ìì
=
Kết luận:
- Các chi tiết cần tính sức bền trên trục sơ cấp lấy mômen:
M
t
= M
e
= 170 Nm
- Các chi tiết cần tính sức bền trên trục trung gian lấy mômen:
M
t
= M
tg
= 306 Nm
- Các chi tiết cần tính sức bền trên trục sơ cấp lấy mômen:
Số 1 : M
t
= M
tc
1
= 714 Nm
Số 2 : M
t
= M
tc
2
= 450 Nm
Số 3 : M
t
= M
tc
3
= 287 Nm
Số 4 : M
t
= M
tc
4
= 170 Nm
Số lùi : M
t
= M
tc
l
= 893 Nm
b. Lực tác dụng lên các cặp bánh răng :
Cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp:
- Lực vòng :
N
mZ
M
P
sa
t
a
5305
1510273,4
1702
2
3
=
ìì
ì
=
ì
=
- Lực hớng kính :
N
tgtg
PR
aa
2357
35cos
20
5305
cos
0
0
===
- Lực chiều trục :
NtgtgPQ
aa
371535530 5
0
=ì==
Cặp bánh răng gài số 1:
- Lực vòng :
N
mZ
M
P
t
a
11657
15105,3
1702
2
3
1
=
ìì
ì
=
ì
=
- Lực hớng kính :
N
tgtg
PR
aa
4243
35cos
20
11657
cos
0
0
===
Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42
13
Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô
- Lực chiều trục :
0=
a
Q
Cặp bánh răng gài số 2 :
- Lực vòng :
N
mZ
M
P
s
t
a
8425
1710273,4
1702
2
3
2
=
ìì
ì
=
ì
=
- Lực hớng kính :
N
tgtg
PR
aa
3743
35cos
20
8425
cos
0
0
===
- Lực chiều trục :
NtgtgPQ
aa
5899358425
0
=ì==
Cặp bánh răng gài số 3 :
- Lực vòng :
N
mZ
M
P
s
t
a
6510
2210273,4
1702
2
3
3
=
ìì
ì
=
ì
=
- Lực hớng kính :
N
tgtg
PR
aa
2893
35cos
20
6510
cos
0
0
===
- Lực chiều trục :
NtgtgPQ
aa
4588356510
0
=ì==
2. Tính sức bền bánh răng :
a. Tính sức bền uốn
Kymb
P
KKKKK
ntb
gctpcmsdu
ìììì
ììììì=
Trong đó:
- P : Lực vòng tác dụng lên chi tiết cần tính (MN)
- b : Chiều rộng vành răng (m)
- m
ntb
: Môđun pháp tuyến ở tiết diện trung bình (m)
- y : Hệ số dạng răng
- K
d
: Hệ số tải trọng động bên ngoài : 1,5 ữ 2
- K
ms
: Hệ số tính đến ma sát
Đối với bánh răng bị động : K
ms
= 0,9
Đối với bánh răng chủ động : K
ms
= 1,1
- K
c
: Hệ số tính đến độ cứng vững và phơng pháp lắp bánh răng
lên trục
- K
tp
: Hệ số tính đến tải trọng động phụ do sai số lắp các bớc răng
khi gia công gây nên K
tp
= 1,1 ữ 1,3
- K
gc
: Hệ số tính đến ứng suất tập trung ở các góc lợn của răng, do
phơng pháp gia công gây nên
- K
: Hệ số tính đến độ trùng khớp hớng chiều trục đối với sức bền
của răng
Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42
14
Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô
Cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp:
- Bánh răng chủ động Z
a
:
( )
( )
2
33
6
350
6,1125,0105,31022
105305
1,12,12,11,12
m
MN
Zau
Zau
=
ìììììì
ì
ììììì=
- Bánh răng bị động Z
a
:
( )
( )
2
33
6
218
6,1137,0105,31022
105305
1,12,119,02
m
MN
Zau
Zau
=
ìììììì
ì
ììììì=
Cặp bánh răng gài số1 :
- Bánh răng chủ động Z
1
:
( )
( )
2
33
6
641
6,1125,0105,31022
1011657
1,12,111,12
m
MN
Zau
Zau
=
ìììììì
ì
ììììì=
- Bánh răng bị động Z
1
:
( )
( )
2
33
6
515
6,1140,0105,31022
1011657
1,12,119,02
m
MN
Zau
Zau
=
ìììììì
ì
ììììì=
Cặp bánh răng gài số2 :
- Bánh răng chủ động Z
a
:
( )
( )
2
33
6
445
6,1130,0105,31022
108425
1,12,111,12
m
MN
Zau
Zau
=
ìììììì
ì
ììììì=
- Bánh răng bị động Z
a
:
( )
( )
2
33
6
218
6,1137,0105,31022
108425
1,12,119,02
m
MN
Zau
Zau
=
ìììììì
ì
ììììì=
Cặp bánh răng gài số3 :
- Bánh răng chủ động Z
3
:
( )
( )
2
33
6
331
6,1135,0105,31022
106510
1,12,111,12
m
MN
Zau
Zau
=
ìììììì
ì
ììììì=
- Bánh răng bị động Z
3
:
( )
( )
2
33
6
269
6,1136,0105,31022
106510
1,12,119,02
m
MN
Zau
Zau
=
ìììììì
ì
ììììì=
Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42
15
Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô
b. Tính sức bền tiếp xúc:
2
21
'
11
cossin
cos418,0
m
MN
rr
b
EP
tx
ì
ìì
ì
ì=
Trong đó :
- : Góc nghiêng của răng
- P : Lực vòng
- E : Môđun đàn hồi ( đối với thép E = 2 ì 10
6
kG/cm
2
- : Góc ăn khớp
- r
1
; r
2
: Bán kính vòng lăn của bánh răng chủ động và bánh răng
bị động (m)
Cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp :
2
33
003
66
802
5,57
10
32
10
20cos20sin1022
102105305
418,0
m
MN
tx
tx
=
+ì
ììì
ììì
=
Cặp bánh răng gài số1 :
2
33
003
66
1596
25,61
10
25,26
10
'3623cos'3623sin1022
1021011657
418,0
m
MN
tx
tx
=
+ì
ììì
ììì
=
Cặp bánh răng gài số2 :
2
33
003
66
985
4,53
10
3,36
10
20cos20sin1022
102108425
418,0
m
MN
tx
tx
=
+ì
ììì
ììì
=
Cặp bánh răng gài số3 :
2
33
003
66
851
75,42
10
47
10
20cos20sin1022
102106510
418,0
m
MN
tx
tx
=
+ì
ììì
ììì
=
Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42
16
Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô
3. Tính toán trục hộp số:
a. Chọn sơ bộ kích thớc các trục :
Đờng kính trục sơ cấp :
mmMd
e
581706,106,10
3
3
max1
=ì=ì=
Đờng kính trục trung gian :
d
2
= 0,45 ì A = 0,45 ì 90 = 40 mm
Đờng kính trục thứ cấp :
d
3
= 0,45 ì A = 0,45 ì 90 = 40 mm
b. Sơ đồ lực tác dụng lên hộp số khi gài số 1 :
P
K
R
a
P
a
R
1
Q
a
Q
a
P
1
P
a
R
a
P
1
R
1
Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42
17
Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô
Trục trung gian khi cài số 1 :
P
1
Q
a
R
d
R
C
P
C
P
a
R
a
P
d
R
1
a b c
Sơ đồ đặt lực biểu đồ mômen trên trục trung gian khi gài số 1
a =14 mm
b = 181 mm
c = 40 mm
P
a
= 5305 N
Q
a
= 3715 N
R
a
= 2357 N
d
a
= 115,3 mm
P
1
= 11657 N
R
1
= 4243 N
d
1
= 52,5 mm
Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42
18
Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô
*Tính phản lực tại các gối đỡ :
Xét mômen quanh điểm C theo trục y:
NR
RRRR
NR
cba
baR
d
QaR
R
cbaRbaR
d
QaPMC
c
dac
d
a
aa
d
d
a
aay
2028
457242432357
4572
4018114
)18114(424365,573715142357
)(
2
0)()(
2
1
1
'
1
'
=
+=+=
=
++
++ì+ì
=
++
++ì+ì
=
=++++ì+ì=
Xét mômen quanh điểm C theo trục x :
NP
PPPP
NP
cba
aPbaP
P
cbaPbaPaPMC
c
dac
d
a
d
dax
3005
1165793575305
9357
4018114
145305)18114(11657
)(
0)()(
1
1
1
=
+=+=
=
++
ì+
=
++
ì+
=
=++++ì=
*Tính mômen uốn tại những tiết diện nguy hiểm:
Tại i i:
Muy = Q
a
.d
a
/2 + R
c
. a = 3715 . 115,3/2 + 2028 . 14 = 242561 Nmm
Mux = P
c
. a = 3005 . 14 = 42070 Nmm
NmmM
iUi
24618242070242561
22
=+=
Tại j j:
Muy = R
d
. c = 4572 . 40 = 182880 Nmm
Mux = P
d
. c = 9357 . 40 = 374280 Nmm
NmmM
jUj
416570374280182880
22
=+=
*Kiểm nghiệm trục tại các tiết diện nguy hiểm:
- Đoạn trục lắp bánh răng Z
a
: d
sb
= 40
Chọn D
ngoài
= 36 mm
d
trong
= 28 mm
d
tb
= 32 mm
Tính trục theo ứng suất uốn:
[ ]
2
2
3
60
53
321,0
242561
mm
N
mm
N
W
M
uu
u
u
u
=<
=
ì
=
Tính theo ứng suất chèn dập then hoa:
[ ]
2
2
30
5,8
325441075,0
2461822
75,0
2
mm
N
mm
N
dlhz
M
cdcd
tb
cd
=<
=
ìììì
ì
=
ìììì
=
Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42
19
Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô
Tính theo bền xoắn:
2
3
8,32
322,0
306000
mm
N
W
M
x
t
x
=
ì
==
- Đoạn trục có bánh răng liền trục
Với đờng kính vòng đáy răng D
c
= 44,57
Tính theo bền uốn:
2
3
5,51
47,441,0
416570
mm
N
W
M
u
u
u
=
ì
==
Tính theo bền xoắn:
2
3
5,34
57,442,0
611900
mm
N
W
M
x
t
x
=
ì
==
Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42
20
Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô
Trục thứ cấp khi gài số 1 :
R
a
P
a
R
B
P
B
P
K
R
1
P
1
a b c
Sơ đồ đặt lực biểu đồ mômen trên trục thứ cấp khi gài số 1
a = 181 mm
b = 40 mm
c = 60 mm
R
1
= 4243 N
P
1
= 11657 N
d
1
= 122,5 mm
Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42
21
Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô
*Tính phản lực tại các gối đỡ:
Xét mômen quanh điểm A theo trục y :
NR
RRR
NR
ba
aR
R
baRaRMA
A
BA
d
B
By
793
34504243
3450
40181
1814243
0)(
1
1
1
=
==
=
+
ì
=
+
ì
=
=++ì=
Xét mômen quanh điểm A theo trục x :
NP
PPPP
NP
ba
cbaPaP
P
cbaPbaPaPMA
A
KBA
B
K
B
KBx
3321
4462387411657
3874
40181
)40181(446218111657
)(
0)()(
1
1
1
=
==
=
+
+ì
=
+
++ì
=
=+++ì=
*Tính mômen uốn tại những tiết diện nguy hiểm:
Tại i i:
Muy = R
B
. b = 3450 . 40 = 138000 Nmm
Mux = P
C
. a = 3321 . 181 = 601100 Nmm
NmmM
iUi
616740601100138000
22
=+=
Tại j j:
Muy = 0
Mux = P
K
. c = 4462 . 60 = 267720 Nmm
NmmM
jUj
2677202677200
22
=+=
*Kiểm nghiệm trục tại các tiết diện nguy hiểm:
- Đoạn trục then hoa lắp bánh răng cây di trợt Z
1
: d
sb
= 40
Chọn D
ngoài
= 44 mm
d
trong
= 36 mm
d
tb
= 40 mm
Tính trục theo ứng suất uốn:
[ ]
2
2
3
60
96
401,0
616740
mm
N
mm
N
W
M
uu
u
u
u
=>
=
ì
==
Chọn lại : D
ngoài
= 64 mm
d
trong
= 56 mm
d
tb
= 60 mm
Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42
22
Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô
Bền uốn:
[ ]
2
2
3
60
30
601,0
616740
mm
N
mm
N
W
M
uu
u
u
u
=<
=
ì
==
Tính theo ứng suất chèn dập then hoa:
[ ]
2
2
30
25
605441075,0
6167402
75,0
2
mm
N
mm
N
dlhz
M
cdcd
tb
cd
=<
=
ìììì
ì
=
ìììì
=
Tính theo bền xoắn:
2
3
38
602,0
1589560
mm
N
W
M
x
t
x
=
ì
==
- Đoạn trục lắp ổ lăn :
d
sb
= 40mm.
Chọn d = 35 mm theo tiêu chuẩn lắp ổ lăn
Tính theo bền uốn:
2
3
2,6
351,0
267720
mm
N
W
M
u
u
u
=
ì
==
Tính theo bền xoắn:
2
3
5,34
352,0
611900
mm
N
W
M
x
t
x
=
ì
==
Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42
23
Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô
Trục sơ cấp khi gài số 1:
R
N
P
N
R
A
P
A
R
M
P
M
R
a
P
a
Q
a
a b
Sơ đồ đặt lực biểu đồ mômen tác dụng lên trục khi gài số1
a = 96 mm
b = 28 mm
d
a
= 64 mm
R
1
= 4243 N
P
1
= 11657 N
R
A
= 793 N
P
A
= 3321 N
Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42
24
Đồ án môn học Thiết kế và tính toán hộp số Ôtô
*Tính phản lực tại các gối đỡ:
Xét mômen quanh điểm N theo trục y :
NR
RRRR
NR
a
d
QbaRR
R
d
QbaRbaRaRMC
A
MAaN
M
a
aAa
M
a
aaAMy
782
7827932357
782
96
323715)2896()7932357(
2
)()(
0
2
)()(
=
==
=
ì+ì
=
ì+ì
=
=ì++++ì=
Xét mômen quanh điểm N theo trục x :
NP
PPPP
NP
a
baPP
P
baPbaPaPMN
c
AaMN
M
Aa
M
aAMx
2514
3321530511140
11140
96
)2896()33215305(
)()(
0)()(
=
==
=
+ì+
=
+ì+
=
=++ì=
*Tính mômen uốn tại những tiết diện nguy hiểm:
Tại i i:
Muy = R
N
. a = 782 . 96 = 75072 Nmm
Mux = P
N
. a = 2514 . 96 = 241344 Nmm
NmmM
iUi
25275024134475072
22
=+=
*Kiểm nghiệm trục tại các tiết diện nguy hiểm:
- Đoạn trục lắp ổ lăn :
d
sb
= 40mm.
Chọn d = 40 mm theo tiêu chuẩn lắp ổ lăn
Tính theo bền uốn:
2
3
5,39
401,0
252750
mm
N
W
M
u
u
u
=
ì
==
Tính theo bền xoắn:
2
3
3,9
402,0
169760
mm
N
W
M
x
t
x
=
ì
==
4. Tính toán ổ lăn và chọn ổ lăn:
a. Chế độ tải trọng tính toán ổ lăn:
ổ bi đợc tính theo tải trọng trung bình.
M
tb
= M
emax
Với =0,96 0,136 . 10
-2
. N
r
+ 0,41 . 10
-6
. N
r
2
N
r
= N
emax
/ m : Công suất riêng
Lu Hùng Cờng ÔTÔ - K42
25
