Thiết Kế Môn Học Kết Cấu Tính Toán ôtô
Đề Bài:
Thiết kế hộp số ô tô: tải
Với các thông số:
Loại hộp số: 3 trục
Bánh xe:9,00-20
M
e max
: 41 KGm=41 . 9,81=402,2Nm
:2575 (KG)=25260,75(N)
:6950 (KG)=68179,5(N)
N
e max
:150 KGm
Số tay số: 5
Tỉ số truyền hộp số - TLC:
+Số 1:7,44
+Số 2: 4,10
+Số 3:2,29
+Số 4: 1,47
+Số 5:1,00
+TLC:6,33
Chọn Sơ Đồ Động Học Của Hộp Số
Chọn loại hộp số 3 trục có trục sơ cấp và trục thứ cấp đồng tâm. Gồm 5 cấp.
Số I , II , III , IV, V đợc gài bằng bộ đồng tốc.
Các bánh răng trên trục trung gian đợc chế tạo rời và lắp chặt trên trục trung gian.
- Trong hộp số đều có một cặp bánh răng luôn ăn khớp để dẫn truyền mômen quay
từ trục thứ nhất đến trục trung gian. Trục thứ nhất đợc chế tạo thành một khối với
bánh răng chủ động của cặp bánh răng luôn ăn khớp và vành răng ngoài để gài số
truyền thẳng (i=1). Trục thứ nhất đợc đỡ bằng hai ổ bi , một ổ đặt trong bánh đà và
một ổ đặt ở vỏ hộp số, ổ bi này thờng chọn có đờng kính ngoài lớn hơn bánh răng

t
: Mômen tính toán ở chi tiết cần tính [N.m]
.
M
e max
:Mômen cực đại của động cơ [N.m]
.
i
hi
:Tỉ số truyền từ động cơ đến chi tiết cần tính
2. Tải trọng từ bánh xe chủ động đến chi tiết cần tính toán theo điều kiện
bám lớn nhất của cánh xe với mặt đờng.
i
r
M
t
bx
Z

=

max
max


[N.m]
.

Z
:Tổng phản lực của mặt đờng tác dụng lên bánh xe chủ động [N]

:Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp-
934,0
=

= 0,934 . 482,6 = 450(mm)=0.45(m)
Sau khi tính toán xong
MM
t max
,

giá trị nào nhỏ hơn sẽ đợc chọn để tính
toán.
i
hi
=7,44 =4,10 =2,29 =1,47 =1,00
M
t
[N.m]
2992,36 1649,02 921 591,2 402,2
M
max

[N.m]
625 1134,11 2030,5 3163,1 4649,8
TS chọn 625 1134,11 921 591,2 402,2
Xác định khoảng cách giữa các trục
Vì hộp số có trục cố định nên khoảng cách sơ bộ đợc tính
3
max
.

Số răng của bánh răng bị động:
= -= -17=38,5 Làm tròn: =39
Tỉ số truyền của cặp bánh răng luôn ăn khớp là:
===2,3
2. Tỉ số truyền của các cặp bánh răng đợc gài số:
Ta có:
iii
giahi
.=
Với
i
gi
là tỉ số truyền của cặp bánh răng đợc gài.
=>=
Sau khi tính toán ta đợc bảng kết quả sau:
i
hi
i
h1
= 7,44 i
h2
=4,10 i
h3
=2,29 i
h4
=1,47 i
h5
= 1,00
i
a

3,23 1,75 1 0,696 0,435
6. Xác định lại tỉ số truyền của hộp số, khi đã có các số lợng răng của các bánh
răng đã làm tròn số:
Theo CT: = .
Sau khi tính toán ta có bảng kết quả sau:
Số
1 2 3 4 5
39/17 39/17 39/17 39/17 39/17
3,23 1,75 1 0,696 0,435
7,429 4,025 2,3 1,596 1,0005
Page 5
7. Tính chính xác khoảng cách trục: A
Cặp luôn ăn khớp:
A
a
= m
n
( Z
a
+Z
a
) / 2. cos

a
= 4,5.(17+39) / 2.0,9396 = 134
Cặp gài số 1:
A
1
= m
n

) / 2. cos

3
= 4,5.(28+28) / 2.0,9396 = 134
Cặp gài số lùi:
= m
n
(+) / 2. cos
= 4,5.(23+33) / 2.0,9396 = 134
Cặp gài số 5 :
A
5
= m
n
( Z
5
+Z
5
) / 2. cos
= 4,5.(17+39) / 2.0,9396 = 134
Chọn ====134
Bảng thông số hình học của bánh răng trụ răng nghiêng
Tên gọi KH Gài số 1
Bánh nhỏ : Bánh lớn
Gài số 2
Bánh nhỏ : Bánh lớn
Tỉ số truyền i 3,23 1,75
Môđun
m
n

d
83.93 : 136.93 105.98 :113.3
Đờng kính vòng đáy
D
c
68.19 : 120.68 91,44 : 96,93
Chiều cao răng H 7.79 8.18
Chiều rộng vành răng B 17.5 28
Khoảng cách trục A 102.43 104.29
Góc ăn khớp

n
19
o
54 19
o
54
Bảng thông số hình học của các cặp bánh răng trụ răng nghiêng
Tên gọi KH Cặp luôn ăn khớp
Bánh nhỏ : Bánh lớn
Cặp gài số 3
Bánh nhỏ : Bánh lớn
Tỉ số truyền
i
2.3 0.65
Môđun
m
3.5 3.66
Page 7
Bớc răng

d
0
116.04 : 75.08
Đờng kính vòng đỉnh
D
d
65.06 : 149.74 131.6 : 87.68
Đờng kính vòng đáy
D
c
49.8 : 134 115.23 : 71.3
Chiều cao răng
h
7.8 3.6
Chiều rộng vành răng B 28 28
Tính toán sức bền hộp số
I. Chế độ tải trọng để tính toán hộp số:
1. Mômen truyền đến các trục hộp số
Trục sơ cấp
Thứ tự
MM
es
=
( Nm)
ii
r
G
M
hi
bx

M
hi
bx
tg
0
max
max




=
.
( Nm)
M
t
(Nm)
Cặp1 1050,41 925,06
Cặp2 1938,67 925,06
Cặp3 925,06 3392,73 925,06
Cặp4 4889,34 925,06
Căp5 7799,53 925,06
Trục thứ cấp
Thứ tự
i
MM
hi
e
i
tc

33,6
0
=
i
.

max
: hệ số bám lớn nhất -
7,0
max
=

.
G

: trọng lợng bám ô tô -
)(5,68179 N
G
=

2. Lực tác dụng lên các cặp bánh răng:
- Với bánh răng thẳng :
mZ
M
P
t
.
2
=
Page 9

Tên gọi Lực vòng P[N] Lực hớng kính R Lực chiều trục Q
Cặp luôn ăn
khớp
10543 4431 6087
Cặp gài số 1 31200 11356 0
Cặp gài số 2 20600 8660 11890
Cặp gài số 3 14410 6056,2 8320
Cặp gài số 4 11684 4910 6750
Cặp gài số 5 10810 4543,2 6240
Tính sức bền bánh răng:
1. Tính sức bền uốn:
-Đối với răng hinh trụ răng thẳng:
036.0.
ymb
p
u
=

MN/m
2
-Đối với răng hinh trụ răng nghiêng:
=

u
( p/b.m
n
.y).0,024 MN/m
2
-Với P: lực vòng tác dụng lên răng tại tâm ăn khớp
b :chiều rộng của bánh răng b= (7-8,4).m mm

1
=

MN/m
2
42,20
2
=

MN/m
2
5,12
3
=

MN/m
2
54,9
4
=

MN/m
2
3,8
5
=

MN/m
2
2. Tính sức bền tiếp xúc :

+=


.

: Góc nghiêng của răng
. P : Lực vòng [MN]
. E : Môđun đàn hồi - Đối với thép : E = 2
ữ
2,2.10
6
[daN/cm
2
]
Page 11
. b : ChiÒu dµi tiÕp xóc cña r¨ng [m]
b=0,036 m
.
α
=20
0
: Gãc ¨n khíp
+ Sin20

= 0,34 + Cos20

= 0,93

§ường kính vòng chia răng thẳng:d=m.Z
+:d

+d
4
=5,2.37=192,4 mm
+d
4
’
=5,2.17=88,4 m
+d
5
=5,2.40=208 mm
+d
5
’
=5,2.14=72,8 m
+
][036,0][36
2
72
2
1
1
mmm
d
r
====
+
][10125,0][25,101
2
5,202
2

r
====
Page 12
+
][078,0][78
2
156
2
3
3
mmm
d
r
====
+
][0624,0][4,62
2
8,124
2
'
'
3
3
mmm
d
r
====
+
][0962,0][2,96
2

r
====
+
][0364,0][4,36
2
8,72
2
'
'
5
5
mmm
d
r
====
+
][0442,0][2,44
2
4,88
2
mmm
d
r
a
a
====
+
][0962,0][2,96
2
4,192

1
(
93,0.34,0.36
10.2.10.31200
.418,0
2
56
1
mMN=+=
−
σ
]/[7,37)
0546,0
1
0858,0
1
(
93,0.34,0.36
10.2.10.20600
866,0.418,0
2
56
2
mMN=+=
−
σ
]/[31)
0624,0
1
078,0

104,0
1
(
93,0.34,0.36
10.2.10.10810
866,0.418,0
2
56
5
mMN=+=


Nh vậy các giá trị của

tx
đều thỏa mãn
-Với ứng suất cho phép:
+ răng thẳng :
][

tx
=1500
ữ
3500[MN/m
2
]
Răng nghiêng:
][

tx


l
2
=374[mm]
c: Đối với trục thứ cấp :
d
3
=0,45A=0,45.133 = 59,85[mm]
l
d
3
3
=0,18

l
3
=332[mm]
.A : Khoảng các trục
.
dl
22
,
: Đờng kính và chiều dài trục trung gian
.
dl
33
,
: Đờng kính và chiều dài trục thứ cấp.
2. Tính trục về sức bền :
Page 14

R
pp
a
a
a
aa
.30224.
1
21
=
−=−

⇒

[ ]
][7729
913
2
1
mm
mm
p
p
a
a
=
=
-TÝnh trôc theo ®é bÒn uèn :
][548708
22

T
W
T
x
x
x
÷=<===
ττ
-TÝnh trôc theo xo¾n vµ uèn tæng hîp :
]/[80][
3,6235,178,59
2
22
22
mmN
thth
xuth
=<⇒
=+=+=
σσ
τσσ
b: Trôc thø cÊp :
-TÝnh ph¶n lùc t¹i c¸c gèi :
pp
ppp
r
rr
32
332
.227372. =

⇒

[ ]
][2930
4587
3
2
mm
mm
p
p
a
a
=
=
-TÝnh trôc theo ®é bÒn uèn :
].[2253831
16651001518946
22
22
mmN
M
MMM
u
yxu
=⇒
+=+=
]/[603,57
1,0
2

-TÝnh trôc theo xo¾n vµ uèn tæng hîp :
]/[80][8,61
2
22
mmN
ththxuth
=<⇒=+=
σστσσ
c:
C :Trôc trung gian :
-TÝnh ph¶n lùc t¹i c¸c gèi :
Page 16
ppp
pppp
ar
arr
34
354
227.372394. =
=



[ ]
][3378
5198
5
4
mm
mm

p
a
a
=
=
-Tính trục theo độ bền uốn :
Tại tiết diện nguy hiểm xác định theo công thức :
][1829681
22
mm
MMM
yxu
=+=
]/[6058
1,0
2
3
][
mmN
u
u
u
u
u
d
M
W
M
=<===



+
=
2112
a: Độ võng của trục:
- Trục sơ cấp trong mặt phẳng XOZ:
][01,0
10.214.2.6
538.40.7909
10.214.2.3
)22430.(30).77296816(
6
).3.2(
3
).().(
1
66
2
1
11101111
2
121
1
mmf
f
EJ
babrQ
EJ
babRR
f

f
EJ
babrQ
EJ
babRR
f
ra
=⇒
−
++
=⇒
+
−
++
=
-
- Trôc thø cÊp trong mÆt ph¼ng XOZ
][0258,0
10.2.104.2.372.3
5,97.82.227.145.3,8157
10.104.2.372.3
227.145.7517
)(3
).(
)(3

2
77
22
2

).(
)(3

'
2
77
22
2
33
0333333
33
2
3
2
33
2
mmf
f
EJba
rabbaQ
EJba
abP
f
=⇒
−=⇒
+
−
−
+
=

γ
γ
γ
- Trôc s¬ cÊp trong mÆt ph¼ng XOY:
][0075,0
10.214.2.3
314.7909
10.214.2.6
)44890.(30).192466793(
3
).3.(.
6
).3.2.().(
'
1
66
1
110111112
1
rad
EJ
barQ
EJ
babPP
ra
=⇒
−
++
=⇒
+

babaQ
EJba
ababR
=
=
+
+

+

=



- Trục thứ cấp trong mặt phẳng XOY:
][0082,0'
10.214.2.372.3
38721.3,8157
10.214.2.372.3
82.145.224.18793
'
)(3
) (
)(3
).(
'
2
77
2
33



Tính toán ổ lăn và chọn ổ lăn
Chế độ tải trọng trong tính toán ổ lăn :
MM
etb max
.

=
với

: Hệ số sử dụng mômen xoắn.
94,0
]/[2,12
1000.16
42,736.65.2
.10.41,0.10.136,096,0
max
262
=
===
+=



TkW
m
N
N
NN

.
t
K
: Hệ số tính đến ảnh hởng của chế độ nhiệt _
t
K
=1
.
t
n
: Số vòng quay tính toán _
bx
htb
t
r
iiV
n
.377,0

0
=
Lấy
]/[2,1456]/[35 pvhkm
nv
ttb
==
.
h
t
: Thời gian làm việc của ổ lăn :

n
n
t
i
i
=

26,51
89,2;51,1;65,0
54
321
==
===


-Lực tác dụng tơng đơng :
.Trục sơ cấp :
][7,17 N
R
td
=
.Trục thứ cấp :
][95,16 N
R
td
=
.Trục trung gian :
][65,8 N
R
td