MỤC LỤC
Lời nói đầu.................................................................................................... 1
Các từ viết tắt................................................................................................ 5
Kí hiệu, định nghĩa và đơn vị........................................................................ 6
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ÔTÔ ĐIỆN.................................................... 12
1.1 Giới thiệu chung, lịch sử phát triển........................................................... 12
1.2 Mục tiêu................................................................................................... 12
1.3 Bố cục...................................................................................................... 12
1.4 Ô tô động sử dụng động cơ điện (Electric vehicles)............................... 13
1.5 Điện khí hóa.......................................................................................... 16
1.6 Nền công nghiệp Ô tô........................................................................... 17
1.7 Tích trữ năng lượng............................................................................... 18
1.7.1. Ắc quy.............................................................................................. 19
1.7.2. Pin nhiên liệu.................................................................................... 19
1.7.3. Tụ điện (Ultra-capacitor).................................................................. 20
CHƯƠNG 2. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC LỰC KÉO........21
2.1. Các phương án bố trí hệ thống truyền lực............................................ 21
2.1.1 Động cơ điện...................................................................................... 22
2.1.2 Các phương án bố trí hệ thống truyền lực.......................................... 26
2.1.3. Chọn phương án..................................................................................29
2.2. Tính toán các thông số cơ bản............................................................. 30
2.2.1. Thông số kỹ thuật xe........................................................................ 30
2.2.2 Động cơ điện...................................................................................... 30
2.2.3. Hiệu suất xe...................................................................................... 31
2.2.4. Sự truyền tải..................................................................................... 36
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ................................,,,,,,.... 39
3.1. Thiết kế bánh răng............................................................................... 39
3.1.1. Yếu tố ứng dụng................................................................................ 39
3.1.2. Thông số về quãng đường................................................................. 40
3.1.3. Độ an toàn chân răng và bề mặt sườn bên........................................ 41
3.1.4. Vật liệu chế tạo.........................................................................,........ 42
3.1.5. Chất lượng sản xuất.......................................................................... 42
3.1.6. Độ nhám bề mặt sườn răng............................................................... 43
3.1.7. Mô-đun...................................................................................,,.......... 44
3.1.8. Góc nghiêng răng.............................................................................. 44
3.1.9. Bề rộng răng..................................................................................... 45
3.1.10. Tinh chỉnh biên dạng răng............................................................... 45
3.1.11. Hệ số trùng khớp............................................................................ 45
3.1.12. So sánh........................................................................................... 46
3.1.13. Kết quả cuối cùng........................................................................... 49
3.2. Thiết kế trục và lựa chọn ổ trục........................................................... 52
3.2.1. Bố cục trên trục................................................................................. 52
3.2.2. Vòng bi lăn..........................................................................,............. 58
3.2.3. Sự chọn lựa vòng bi lăn..................................................................... 59
3.2.4. Phân tích tải trọng tác dụng lên trục................................................. 62
3.3. Tinh chỉnh kích thước bánh răng.......................................................... 69
3.3.1. Tinh chỉnh bề mặt bên bánh răng theo lý thuyết............................... 69
3.3.2. Làm vồng độ (độ uốn) để bù đắp dung sai........................................ 70
3.4. Sự bôi trơn........................................................................................... 73
3.4.1. Lựa chọn chất bôi trơn...................................................................... 73
3.4.2. Phương pháp bôi trơn....................................................................... 74
3.5. Phần vỏ ngoài và các bộ phận khác..................................................... 77
3.5.1. Thiết kế bố trí vỏ ngoài..................................................................... 89
3.5.2. Các bộ phận...................................................................................... 81
3.6. Tổng hợp các chi tiết............................................................................ 85
Kết luận...................................................................................................... 89
Tài liệu tham khảo...................................................................................... 91
LỜI NÓI ĐẦU
Trong nhiều thập kỷ, sự chiếm lĩnh thị trường vận tải của phương tiện đốt trong đã dẫn đến sự cải tiến của ngành công nghiệp ô tô đối với hộp số, nhằm tăng mô-men xoắn và giảm tốc độ quay của động cơ.
Các hộp số này khá phức tạp, có tới 7 tốc độ, với mục đích mang lại hiệu suất cao nhất có thể từ động cơ đốt trong, chúng hoạt động vô cùng hiệu quả để tối ưu sức mạnh và bù đắp các thiếu sót của động cơ đốt trong.
Ngày nay, những lo ngại về môi trường và các quy định mạnh mẽ của chính phủ, cũng như các biện pháp khuyến khích mua sắm, đã đưa xe điện trở thành một giải pháp khả thi cho người tiêu dùng đồng thời phù hợp với mô hình bền vững toàn cầu mới.
Xe điện chuyển sang động cơ điện để biến đổi điện năng thành cơ năng. Vì những động cơ này được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp khác nên chúng đã là một công nghệ hoàn thiện. Chúng có mô-men xoắn và đường cong công suất lý tưởng liên quan đến hoạt động của xe. Tuy nhiên, tốc độ quay cao liên quan đến động cơ điện nhỏ gọn, do đó cần phải tính đến một số yếu tố khi thiết kế hộp số: thiết kế bánh răng, lựa chọn phương pháp bôi trơn, cũng như lựa chọn ổ lăn chỉ là một số mối quan tâm sẽ được nghiên cứu thêm. Trong đề tài này, nhằm giảm tổn thất điện năng, đảm bảo hiệu suất tốt, đồng thời kiểm soát tiếng ồn phát sinh.
Bộ vi sai cơ học, có trong tất cả các xe đốt trong, là một hệ thống cung cấp cho xe khả năng đổi hướng ổn định, tuy nhiên nó không thể được điều khiển liên tục. Do đó, đối với hệ thống được nghiên cứu trong đồ án, em xin được lựa chọn vi sai điện tử vì nó sẽ giảm số lượng các bộ phận cơ khí đồng thời thông qua mạng lưới ngày càng tăng của các cảm biến và dữ liệu do chính các phương tiện thu thập, có thể điều khiển độc lập tốc độ quay của mỗi bánh trước liên tục, dẫn đến sự an toàn và thoải mái hơn khi xe chuyển hướng.
Em được xin cảm ơn thầy giáo : Ths……………… và các thầy cô giảng viên của Khoa Cơ khí trường Đại học Công nghệ GTVT. Thầy luôn hướng em đi đúng hướng nghiên cứu, cung cấp hướng dẫn và hỗ trợ, cũng như các lời khuyên và một số sửa đổi chỉnh sửa những lỗi sai trong suốt thời gian làm đồ án cũng như trong suốt quá tình học tập.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ÔTÔ ĐIỆN
1.1 Giới thiệu chung, lịch sử phát triển
Ngày nay sự cấp thiết ngày càng tăng trong việc bảo tồn tài nguyên thiên nhiên và các vấn đề môi trường đã kích thích sự quan tâm đến sự phát triển của xe điện. Những phương tiện này mang lại nhiều ưu điểm nôỉ trội hơn so với phương tiện đốt trong. Chúng hiệu quả hơn, ít ồn hơn và đơn giản hơn, mang lại trải nghiệm lái xe mượt mà.
1.2 Mục tiêu
Mục tiêu chính của đề tài là thiết kế hộp số tốc độ cao cho xe du lịch đô thị dẫn động cầu trước với chu trình chạy trong thành phố.
Trong hộp số tốc độ cao, phải đặc biệt chú ý đến hình dạng răng bánh răng và lựa chọn ổ lăn để tối đa hóa hiệu suất năng lượng, đồng thời, kiểm soát tiếng ồn tạo ra, yếu tố chính trong xe điện, vì không có tiếng ồn từ động cơ đốt trong để triệt tiêu tiếng ồn truyền động.
Thiết kế cơ khí liên quan đến các bản vẽ các chi tiết, lắp ráp và chế tạo cũng sẽ được thực hiện và các bản vẽ cần thiết được trình bày.
1.3 Bố cục
Bố cục tài liệu tuân theo cấu trúc chương, tài liệu tham khảo được trình bày sau chương cuối. Bố cục các chương là:
Chương 1.
Trong chương 1 trình bày một nghiên cứu cơ bản về tình hình thị trường xe điện hiện nay. Các giải pháp điện khí hóa, công nghiệp ô tô, lưu trữ năng lượng và hệ thống truyền lực cũng như các dự án hiện tại đều được thảo luận kỹ lưỡng.
Chương 2.
Trong chương 2, các đặc điểm thiết kế chung được đánh giá. Các thông số kỹ thuật yêu cầu của xe và hiệu suất của xe được xem xét. Đánh giá được thực hiện liên quan đến chuỗi động học tổng thể của bộ truyền.
Chương 3.
Cả hai cặp bánh răng trụ đều được thiết kế trong chương 3. Việc so sánh các cặp bánh răng khác nhau cho các giai đoạn tương ứng sẽ được thực hiện để chọn ra giải pháp cuối cùng.
Các trục yêu cầu được thiết kế theo cách bố trí trục tiêu chuẩn. Đặc biệt chú ý đến vị trí tương đối của các trục đối với nhau. Cuối cùng, một phân tích trục liên quan đến ứng suất, độ võng và tốc độ tới hạn được thực hiện.
Về liên quan đến bôi trơn và làm kín. Phương pháp bôi trơn phù hợp nhất được chọn và các giải pháp sẽ được đánh giá cho phương pháp bôi trơn đã chọn trước đó. Sau đó, chất bôi trơn được chọn giống như hệ thống làm kín cần thiết với các vòng đệm trục tương ứng.
1.4 Ô tô động sử dụng động cơ điện (Electric vehicles)
Bất kỳ phương tiện nào mà bộ truyền động của nó được cung cấp năng lượng (một phần hoặc toàn bộ) bằng pin được chỉ định là Xe điện (EV). Do đó, EV có thể được chia thành Xe điện thuần túy (PEV), Xe điện Plug-In Hybrid (PHEV), Xe điện phạm vi mở rộng (EREV) và Xe điện Hybrid (HEV).
Điều quan trọng cần nhấn mạnh là việc thay đổi chỉ duy nhất các phương tiện ICE bằng xe điện sẽ không tạo ra tác động mạnh mẽ trong việc giảm phát thải KNK toàn cầu.
Trong những năm tới, ICE sẽ tiếp tục là phân khúc trung tâm trong hệ thống truyền động ở hầu hết các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEMs). Tuy nhiên, theo thời gian, và CO2 các hình phạt trở nên đắt hơn so với việc đầu tư vào các công nghệ không có carbon, sự thay đổi đối với PEVs là rõ ràng và đòi hỏi sự thích ứng mạnh mẽ từ ngành.
Động cơ điện, với đường cong tốc độ mô-men xoắn gần như lý tưởng, không yêu cầu đa năng quá trình lây truyền. Chúng cũng bắt đầu từ tốc độ 0 và không sử dụng bất kỳ nhiên liệu tiêu hao nào góp phần mang lại hiệu quả vượt trội mà không gây ô nhiễm khí thải.
1.5 Điện khí hóa
Điện khí hóa là thuật ngữ được chỉ định cho một phương tiện mà điện năng nhiều hơn Pin 12 volt, có trong mọi phương tiện thông thường, cũng như các phụ kiện cơ bản.
1.6 Nền công nghiệp Ô tô
Ngày nay, các nhà sản xuất ô tô phụ thuộc rất nhiều vào việc nâng cấp xe cơ sở từ các nhà trang bị. Có một số cách kết hợp có thể xảy ra, với các động cơ và hộp số khác nhau như các tính năng an toàn và nâng cấp tiện nghi (xem hình 1.5). Thị trường tiếp theo cho các bộ phận và dịch vụ cũng đóng một vai trò quan trọng trong doanh thu của OEMs.
Do EVs cơ bản đắt tiền nên thường rất an toàn và thoải mái các tính năng đã được bao gồm. Hơn nữa, EVs đi kèm với các cấu hình có sẵn hạn chế và việc bảo trì hậu mãi là thưa thớt và kém kinh tế đối với người tiêu dùng so với ICEs.
1.7 Tích trữ năng lượng
Hệ thống lưu trữ năng lượng tuân theo một số điều kiện để được áp dụng trên các phương tiện giao thông, đặc biệt là xe điện. Năng lượng cụ thể và công suất cụ thể, hiệu quả và chi phí là những điều kiện tiên quyết chính cần được tính đến khi thiết kế pin xe điện. Năng lượng cụ thể là điều cần thiết trong PEVs vì nó liên quan trực tiếp đến phạm vi của phương tiện. Trong các HEVs, có sự tập trung vào sức mạnh cụ thể để mang lại hiệu suất tốt cho xe.
Trong hình 1.6 và bảng 1.2, có sự so sánh giữa những việc làm phổ biến nhất thiết bị lưu trữ năng lượng trên các phương tiện ngày nay.
CHƯƠNG 2. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC LỰC KÉO
2.1. Các phương án bố trí hệ thống truyền lực
Hệ thống điện sử dụng năng lượng từ pin để cung cấp năng lượng cho một hoặc nhiều động cơ điện định kỳ đối với điện tử công suất.
Cấu trúc hệ thống truyền lực PEVs có thể được chia thành hai loại chính - một động cơ hoặc hệ thống truyền lực hai động cơ (xem bảng 2.1).
Kết luân: Hệ thống truyền động hai động cơ tự nhận dạng bằng các cấu trúc cơ học đơn giản hóa ở chi phí bố trí điện phức tạp. Sự cần thiết của một sự khác biệt có thể được loại bỏ, nếu mỗi động cơ điện là độc lập và chỉ được kết nối với một bánh xe duy nhất.
2.1.1 Động cơ điện
Trong xe điện, chúng là một thành phần cơ bản trong quá trình truyền chuyển động. Một động cơ điện chuyển đổi năng lượng điện do pin cung cấp thành cơ năng năng lượng để tạo chuyển động của xe. Nó cũng có thể hoạt động như một máy phát điện, thu hoạch năng lượng cơ khí từ việc truyền tải để sạc lại pin và, trong các loại xe hybrid, chuyển đổi năng lượng cơ học từ động cơ thành năng lượng điện được chuyển đến pin.
Chặng cuối, vùng tốc độ cao, nơi tốc độ xe rất cao, năng lượng điện không giữ được không đổi và biến tần giảm dòng điện cung cấp cho động cơ điện. Đối với PEV dành cho hành khách nhỏ, các giá trị điển hình cho động cơ điện là: công suất 30 đến 70 kW, mô-men xoắn cực đại 130 đến 200 Nm và tốc độ tối đa 7000 đến 12 000 vòng / phút.
Gần như tất cả các nhà sản xuất đều áp dụng phương pháp làm mát bằng chất lỏng cho động cơ điện để tránh ăn mòn, quá nhiệt và đóng băng. Chất lỏng thường bao gồm 50% ethylene glycol và 50% nước khử ion. Không khí và dầu cũng được sử dụng, nhưng với quy mô rất nhỏ.
i. Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh viễn (PMSM)
Ưu điểm chính của PMSMs là hiệu quả cao hơn, công suất cụ thể và mật độ công suất. Chúng cũng nhỏ gọn hơn động cơ cảm ứng. Tuy nhiên, một vùng công suất không đổi nhỏ được liên kết với các động cơ này. Điều khiển góc dẫn điện bộ chuyển đổi ở tốc độ cao hơn tốc độ cơ bản , có thể tăng hiệu quả và mở rộng phạm vi tốc độ. Nó có thể được mở rộng đến ba hoặc bốn lần tốc độ cơ bản. Một trong những hạn chế là khả năng khử từ do phản ứng phần ứng hoặc nhiệt quá mức.
iii. Động cơ điện trở chuyển mạch (SRM)
Động cơ SRM hiện được các OEM coi là một giải pháp khả thi trong tương lai. Nói chung, chúng được biết đến với khả năng điều khiển và cấu tạo đơn giản, khả năng chịu lỗi, hiệu quả cao và vùng công suất không đổi rộng hơn nội tại. Chúng cũng sở hữu tốc độ mô-men xoắn tuyệt vời đặc trưng và có thể làm việc ở nhiệt độ cao và tốc độ quay lớn. Thích cho động cơ cảm ứng, không cần nam châm đất hiếm và những nhược điểm liên quan với công dụng của nó.
PMSM, do mật độ công suất cao nhất - công suất cao nhất cho cùng trọng lượng động cơ - trong số EM đã đề cập, dẫn đầu thị trường EM cho EVs. Nó có hiệu quả tối đa trong một phạm vi tốc độ hạn chế (thường ở tốc độ thấp), do đó nó được sử dụng trong các phương tiện chở khách nhỏ (Phân đoạn A - B) được sử dụng chủ yếu trong điều kiện giao thông thành phố.
=>Kết luân: Chọn động cơ đồng bộ nam châm vĩnh viễn (PMSM)
2.1.2 Các phương án bố trí hệ thống truyền lực
Bộ truyền động là bộ phận quan trọng trong xe, chức năng chính của nó là truyền lực từ động cơ đến bánh xe, nó chuyển đổi mô-men xoắn và tốc độ động cơ để xe có điều kiện cần thiết đạt được hiệu suất tối đa.
Do tính năng và tầm quan trọng của nó, hộp số vốn có liên quan đến "nhiên liệu" tiêu thụ, độ tin cậy và dễ vận hành. Tất cả những điểm này đóng một vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô ngày nay và mặc dù những đổi mới đơn giản không có khả năng xảy ra, nhưng ở đó là một sự thôi thúc mạnh mẽ trong sử dụng điện, điện tử trong điều khiển truyền để đạt được hoạt động cải tiến.
i. Bộ truyền tốc độ đơn với hệ số cố định
Hệ thống truyền động này (xem hình 2.5) là hệ thống được sử dụng rộng rãi nhất nhờ vào cho kết cấu tính đơn giản và hiệu quả vượt trội của động cơ điện so với động cơ đốt trong. Ngoài ra, nó cung cấp trải nghiệm lái xe thú vị với giá cả phải chăng. Mặc dù phù hợp với hầu hết các loại xe, thiết kế tỷ số truyền là một cam kết giữa phạm vi, hiệu suất (ví dụ: mô-men xoắn dừng) và tốc độ tối đa mong muốn.
iii. Hộp số biến thiên liên tục (CVT)
CVT (hình 2.8) có vô số tỷ lệ (giữa các giới hạn quy định) và khả năng duy nhất để thay đổi tỷ số truyền mà không bị gián đoạn dòng điện. Thường là một CVT có một đai thép kết nối hai ròng rọc có đường kính thay đổi, tỷ số truyền thay đổi với sự điều chỉnh đường kính ròng rọc, cho phép tốc độ tốt nhất có thể phạm vi lái xe toàn bộ dẫn đến hiệu suất động cơ cao hơn [37]. Một sự tiện lợi khác là tiềm năng để giảm tốc độ tối đa và gia tốc, cuối cùng dẫn đến việc cải thiện hiệu suất.
Kết luận: Sử dụng bộ truyền 2 cấp
2.1.4. Chọn phương án
Như vậy trong đề tài này em chọn phương án bố trí hai động cơ điện (PMSM) được sử dụng cho bánh trước riêng lẻ để loại bỏ vi sai. Hai động cơ được kết nối với bánh trước thông qua bánh răng cố định cơ khí.
2.2. Tính toán các thông số cơ bản
2.2.1. Thông số kỹ thuật xe
Trọng tâm là xe chở khách cỡ nhỏ (phân khúc A và B) với cấu hình lái xe đô thị. Nhưng phần lớn người tiêu dùng, về bản chất, vẫn mong muốn sở hữu một chiếc xe có phạm vi lái và hiệu suất vượt trội đặc điểm mà trên thực tế, chỉ được sử dụng trong những chuyến đi xa. Ngược lại, những trang phục này cũng như trên cùng một chiếc xe, có mức tiêu thụ nhiên liệu tuyệt vời và lượng khí thải thấp.
2.2.2 Động cơ điện
Động cơ điện có hiệu suất cao ở tất cả các dải tốc độ, đặc biệt là tốc độ cao động cơ điện, với mật độ công suất lớn hơn góp phần giảm trọng lượng và chi phí.
Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) dường như là sự lựa chọn hàng đầu trong phân đoạn A và B. Nó có hiệu quả cao trong phạm vi tốc độ trung bình thấp, trong đó xe sẽ hoạt động hầu hết thời gian (hình 2.4).
2.2.3. Hiệu suất xe
Trong bảng 2.3, các giá trị được sử dụng trong các phép tính tiếp theo được trình bày, một số Các đặc tính của xe, chẳng hạn như trọng lượng lề đường, diện tích phía trước, bán kính lốp được lấy từ.
i. Tốc độ tối đa và Khả năng leo dốc
Tốc độ tối đa của xe là tốc độ không đổi mà nó có thể đạt được trên mặt phẳng đường. Từ tốc độ cực đại của động cơ điện (Nmax = 14 000 vòng / phút) và với tốc độ tối đa (vmax) 135 km / h (37,5 m / s), sử dụng phương trình (2.2) tổng thể tối đa Tỷ số truyền (ig), khoảng 12, thu được.
Lực kéo (Ft) trên các bánh dẫn động có thể được biểu thị bằng phương trình (2.6) trong đó tử số chỉ định mô-men xoắn truyền từ động cơ điện đến các bánh xe, và mẫu số là bán kính lốp (rt).
ii. Hiệu suất tăng tốc
Thời gian tăng tốc là một yếu tố hiệu suất quan trọng đối với xe du lịch, nói chung là yêu cầu xác định công suất cần thiết cho động cơ điện.
Từ phương trình (2.7), trong đó (vbase) là tốc độ cơ bản của xe (có thể tính được từ phương trình (2.1), thay thế (vmax) và (Nmax) bằng (vbase) và (Nbase)) và Pm là công suất động cơ điện (peak), đánh giá ban đầu có thể chấp nhận được về thời gian tăng tốc có thể được ước tính.
iii. Kết quả sơ bộ
Theo phương trình (2.2), tỷ số truyền tổng thể (ig) là xấp xỉ 12.
Trong bảng 2.4, tóm tắt kết quả của ba điểm cụ thể trong hình 2.14 là đã trình bày.
Sau khi sử dụng phương trình (2.7), giá trị khoảng 14,5 giây là đánh giá ban đầu của gia tốc của xe, liên quan đến điều này, giá trị 16 giây được sử dụng trong trường hợp sau tính toán, cùng với tỷ số truyền tổng thể là 12.
Cuối cùng, bảng 2.5 cung cấp các tính toán liên quan đến gia tốc của xe.
2.2.4. Sự truyền tải
Dọc theo nhiều năm, nghiên cứu và phát triển mở rộng đã được sử dụng trong thiết kế truyền tải để giảm tổn thất và truyền lực từ động cơ đến các bánh xe một cách hiệu quả.
Việc sử dụng hệ thống động cơ kép cho phép mở rộng các khả năng cho quá trình lây truyền. Mỗi động cơ có thể được kết nối riêng lẻ với bộ giảm tốc của riêng nó và vi sai điện tử.
Mặc dù vậy cả hai bánh răng (Z2 và Z3) quay cùng chiều, lực dọc trục truyền từ bánh răng Z1 đến bánh răng Z2 có hướng ngược với lực dọc trục mà bánh răng Z3 chịu được từ Eviệc chia lưới với bánh răng Z4. Trong hình 2.17 có một đại diện rõ ràng về đã đề cập ở trên (đối lập giữa Fx2 và Fx3).
Tất cả các trục sẽ được hỗ trợ bởi hai vòng bi, được đặt trong các đầu trục, với các lưới bánh răng giữa chúng, để cung cấp sự hỗ trợ nhất quán và đồng đều thông qua quá trình lây truyền.
Động cơ điện là đầu vào và nó được liên kết với trục A, hỗ trợ bánh răng Z1. Bánh răng này dẫn động bánh răng Z2, được hỗ trợ, cùng với bánh răng Z3, bằng trục B. Cuối cùng, bánh răng Z3 dẫn động bánh răng Z4, được nối với trục C, truyền mômen quay tới đầu ra của hộp số.
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ
3.1. Thiết kế bánh răng
Thiết kế bánh răng rất phức tạp và, trong suốt nhiều năm, một số phương pháp tiếp cận đã được nghiên cứu và các tiêu chuẩn đã được biên soạn để có thể đạt được thiết bị với chi phí rẻ hơn, êm hơn và nhẹ hơn trong khi mạnh mẽ hơn.
3.1.1. Yếu tố ứng dụng
Hệ số ứng dụng (Ka) điều chỉnh tải để đáp ứng tải trọng và tác động bánh răng gia tăng từ các nguồn bên ngoài. Những tải trọng này phụ thuộc vào hành vi và đặc điểm của dẫn động và dẫn động máy.
Trong trường hợp này, máy động lực là động cơ điện làm việc đồng đều đặc điểm, máy điều khiển là một phương tiện đô thị có thể được kết hợp với đèn môi trường xung kích. Tính đến bảng 3.1, được trình bày trong ISO 6336: 6, hệ số ứng dụng tương ứng là 1,25.
3.1.2. Thông số về quãng đường
Thông thường, một hộp số ô tô có tuổi thọ dự kiến là 400 000 km, nếu đúng xử lý theo khuyến nghị của nhà máy.
Nhận dạng đầy đủ về chu trình lái xe trong đô thị, cung cấp một thiết kế truyền dẫn liên quan đến mô-men xoắn, công suất, tốc độ và do đó, tuổi thọ chính xác hơn sự dự đoán. Tuy nhiên, rất nhiều yếu tố góp phần tạo nên định nghĩa về kiểu lái xe, vì ví dụ, hành vi của người lái xe, điều kiện đường xá, điều kiện thời tiết và điều kiện giao thông. Các tính không khách quan của những yếu tố này làm cho một đặc tính nghiêm ngặt rất khó đạt được.
3.1.4. Vật liệu chế tạo
Các bánh răng cho hộp số xe thường được làm cứng theo kiểu truyền thống. Đối với các ứng dụng có độ ồn thấp và tốc độ cao, sau khi làm cứng bánh răng phải được mài nhẵn. So với quá trình mài, mài giũa thể hiện đặc tính mài mòn và độ êm cao hơn, đồng thời là một hệ thống ít tốn kém hơn. Bánh răng phải có độ cứng bề mặt khoảng 60 HRC và độ cứng lõi là 30 HRC.
3.1.5. Chất lượng sản xuất
Các tiêu chuẩn ISO 1328: 1995 và DIN 3961 chứa thông tin liên quan đến bánh răng các lớp chất lượng, từ 1 đến 12, là 1 lớp cao nhất. Để giảm tiếng ồn của bánh răng ở tốc độ vận hành cao, chất lượng loại chung không được lớn hơn 7. Theo đến Larburu chất lượng bánh răng cho các ứng dụng ô tô nằm trong khoảng từ cấp 3 đến 9. Hơn nữa, tốc độ chu vi cũng là một tiêu chí khi lựa chọn chất lượng cấp của bánh răng.
3.1.6. Độ nhám bề mặt sườn răng
Tiêu chuẩn DIN 4766 phần 1 và phần 2 đưa ra một loạt các giá trị mong đợi theo đến các quy trình sản xuất.
Theo báo cáo kỹ thuật ISO / TR 10064-4: 1998 các cấp độ nhám không liên quan trực tiếp đến cấp độ chính xác của bánh răng từ ISO 1328-1. Dù rằng, các giới hạn khuyến nghị được đưa ra cho giá trị trung bình độ nhám (Ra) và giá trị trung bình độ nhám từ đỉnh đến thung lũng (Rz). Vì phần gốc ít bị căng hơn phần bên, thường là giá trị gốc cao hơn giá trị sườn ba lần. Độ nhám trung bình từ đỉnh đến thung lũng thường chấp nhận một giá trị khoảng sáu lần giá trị trung bình của độ nhám.
3.1.8. Góc nghiêng răng.
Bánh răng xoắn với tổng tỷ số tiếp xúc thích hợp, εγ, (cao hơn 2,5) hoạt động như một biện pháp tích cực để giảm phát ra tiếng ồn do sự tham gia dần dần của răng trong quá trình chia lưới. Việc chia lưới này của răng và truyền tải nhẹ nhàng từ răng này sang răng khác tạo cho bánh răng xoắn có khả năng truyền tải nặng ở tốc độ cao.
3.1.10. Tinh chỉnh biên dạng răng
Các bánh răng có sự dịch chuyển biên dạng (xi) để tránh bị cắt và cân bằng ứng suất uốn trong bánh răng và bánh răng. Nó đã được định nghĩa để sử dụng tổng các hệ số dịch chuyển hồ sơ bằng hoặc cao hơn 0, do đó, khoảng cách trung tâm (a) sẽ tăng lên, tương đối với khoảng cách trung tâm tham chiếu (ad). Chiều rộng chân răng lớn hơn, do đó, tăng chân răng khả năng mang được liên kết với một sự dịch chuyển hồ sơ tích cực.
3.1.11. Hệ số trùng khớp
Tổng tỷ số tiếp xúc của bánh răng xoắn (εγ) là tổng của tỷ số tiếp xúc ngang (εα) và tỷ lệ xen phủ (εβ).
Góc áp suất đặc trưng (αn) 20◦ có giá trị giới hạn liên quan đến tỷ số tiếp xúc ngang (εα), giá trị nhỏ nhất là 1,0 và giá trị lớn nhất là 2,0. Các tỷ lệ chồng chéo (xem phương trình 3.2) có trong bánh răng xoắn, phụ thuộc vào chiều rộng mặt và trục bước, giá trị cao hơn 2 có liên quan đến việc sử dụng tốt các khả năng của bánh răng xoắn. Thông thường, khi sử dụng bánh răng xoắn, tỷ lệ chồng chéo cao hơn so với bánh răng ngang tỷ số tiếp xúc.
Trong bảng 3.5 và 3.6, một số kết quả với các tham số liên quan và giá trị của nó là đã trình bày. Trong cặp bánh răng trụ ở giai đoạn đầu, để có mô-men xoắn cực đại, mô-men xoắn đặt và tốc độ đầu vào lần lượt là 70 Nm và 3500 vòng / phút. Đối với tốc độ tối đa, xếp hạng giá trị là công suất 25 kW và tốc độ đầu vào là 14 000 vòng / phút. Chiều rộng khuôn mặt (b) cũng là cố định, với giá trị 30 mm đối với bánh răng và bánh răng.
+ Tỷ lệ tiếp xúc (εγ) càng cao, mức áp suất âm thanh càng giảm;
+ Tỷ lệ tiếp xúc tổng thể (εγ) cao hơn, xấp xỉ, 3 là bắt buộc để thẳng hàng với các yêu cầu;
+ Ở tốc độ tối đa, mức áp suất âm thanh tăng lên đáng kể, trái ngược với công suất lỗ (PVZ), giảm.
Mặc dù vậy, tỷ lệ chiều rộng khuôn mặt (b) so với mô-đun bình thường (mn) là đáng kể vì cao độ trục (px) được đặt ít nhất bằng một nửa chiều rộng mặt (b), mặt quan trọng giá trị chiều rộng được yêu cầu để tăng khả năng chịu tải và nằm trong quy định an toàn (SF và SH).
3.1.13. Kết quả cuối cùng
Bốn phần tử (Z1, Z2, Z3, Z4) tạo nên các cặp bánh răng trụ cuối cùng cho hai giai đoạn truyền song song. Bộ truyền động có tỷ số truyền tổng thể (ig) là 11,65.
Bảng 3.7 cung cấp một số giá trị tham chiếu cho quá trình truyền, dựa trên cặp bánh răng xoắn.
Trong các bảng tiếp theo, một số dữ liệu cụ thể liên quan đến các cặp bánh răng trụ kết quả là liệt kê.
3.2. Thiết kế trục và lựa chọn ổ trục
Mục đích của trục là truyền mô-men xoắn dọc theo trục của nó, để hỗ trợ các phần tử nằm trên nó, và chịu đựng các lực tác động lên các phần tử này. Trong ô tô truyền, mô-men xoắn được truyền từ một bánh răng đầu vào đến một bánh răng đầu ra. Mômen xoắn truyền giữa trục và bánh răng được thực hiện thông qua các phần tử máy, trong đặc biệt, các phím và splines.
Vòng bi lăn được ứng dụng phổ biến trong truyền động cơ khí. Họ hỗ trợ trục, giữ nó ở đúng vị trí. Chúng cũng chịu được lực tác động lên trục, truyền chúng đến vỏ, và cho phép trục quay tự do, giảm thiểu ma sát. Đối với hộp số ô tô điện, ổ lăn cần phải chịu được tốc độ quay cao tốc độ, nhiệt độ hoạt động đáng kể và khi sử dụng vỏ bằng hợp kim nhẹ, sự bù trừ liên quan đến sự giãn nở nhiệt là rất quan trọng.
3.2.1. Bố cục trên trục
Cách bố trí trục phổ biến là một hình trụ bước, còn được gọi là trục nhiều đường kính. Với cấu trúc này, cả quá trình sản xuất và lắp ráp phần tử được thiết kế trong điều kiện thuận lợi.
Các cân nhắc về trục chung phải được tính đến khi thiết kế một trục như vậy là:
+ Chiều dài trục phải được giảm thiểu để hạn chế mômen uốn và độ võng;
+ Vai trục là một cách thích hợp để định vị trục các phần tử trục và chịu lực lực đẩy tải;
i. Chất liệu
Vật liệu thông thường cho trục là thép cacbon và thép hợp kim. chúng có một hệ số đàn hồi cao và độ cứng đạt yêu cầu thông qua rèn hoặc cán. Trục thanh răng, yêu cầu cả độ tiếp xúc và độ uốn của răng để chịu được ứng suất tải, trở nên cần thiết để sử dụng thép hợp kim và các phương pháp xử lý tương ứng của chúng.
Một số ví dụ về vật liệu trục tiêu chuẩn được đưa ra: 25CrMo4, 34Cr4 và 16MnCr5.
iii. Đuôi trục
Trục A và trục C có các khớp nối, vì chúng lần lượt là trục đầu vào và đầu ra. Các khớp nối này được đặt bên ngoài vỏ, do đó, các trục phải có trục kết thúc, nơi các splines sẽ được sản xuất.
Đầu trục có sẵn trong ngành chia thành hai lĩnh vực chính: hình trụ và hình nón. Trong lần lượt, các đầu trục của các khu vực này có thể được chia nhỏ thành chuỗi dài hoặc ngắn. Trong trục đầu vào, đường kính của phần ngay trước đầu trục là 25 mm, dẫn đến một đầu trục có đường kính 20 mm, tương đương 36 mm theo chiều ngắn độ dài loạt.
Trục đã chọn kết thúc, theo ký hiệu trong, cho đầu vào và đầu ra trục lần lượt là:
+ Đầu trục, hình trụ, ngắn, đường kính 20 mm không có lỗ ren;
+ Đầu trục, hình trụ, ngắn, đường kính 35 mm không có lỗ ren.
iv. Rãnh then (trượt)
Do tính phức tạp của chúng, nên việc chế tạo các chốt sẽ đắt hơn chìa khóa, vốn cũng được sử dụng để truyền mô-men xoắn. Mục đích này chỉ có giá trị đối với sản xuất hàng loạt nhỏ, khi sản xuất hàng loạt được xem xét, thường là đối với ngành công nghiệp ô tô, các công cụ cần thiết để sản xuất dây chuyền đã có sẵn, do đó giảm chi phí liên quan. Vì sự phân bố tải trọng giữa các răng là tương đương trong mối nối spline, tuổi thọ mỏi hơn được mong đợi so với mối nối then chốt. Thông thường, chúng được áp dụng để đảm bảo truyền mô-men xoắn cao. Trong trường hợp này, ưu điểm hữu ích là khớp trượt rời có thể đạt được, cho phép chuyển động dọc trục đáng kể giữa các phần tử được kết nối trong khi truyền mômen xoắn một cách chính xác.
Phù hợp với tiêu chuẩn DIN 5480, kết nối có rãnh được trang bị được chỉ định bởi: số tiêu chuẩn chính, N cho một mayơ (hub) hoặc W cho một trục, đường kính tham chiếu, môđun, số răng và cuối cùng là cấp dung sai. Các splines đã chọn cho đầu vào và trục đầu ra, tương ứng:
+ DIN 5480 - W 19 x 0.8 x 22 x 5f;
+ DIN 5480 - W 34 x 0.8 x 41 x 5f.
3.2.2. Vòng bi lăn
Trong phần sau, lựa chọn và sắp xếp ổ trục, cũng như lựa chọn cuối cùng vòng bi sẽ được đưa ra thông số chính xác. Trong giai đoạn lựa chọn ổ trục, một số nhà sản xuất đã đã tính đến (SKF, Koyo, FAG và TIMKEN).
Thông số chi tiết và danh mục cho từng ổ trục xin phép được trình bày trong phần bản vẽ chi tiết truyền động.
3.2.3. Sự chọn lựa vòng bi lăn
Trong bảng 3.12 đến 3.14 sau đây, tóm tắt về các ổ lăn được chọn cho mỗi trục được trình bày, với một số đặc điểm đại diện và kết quả khi hoạt động tại mômen xoắn cực đại.
3.2.4. Phân tích tải trọng tác dụng lên trục
i. Kết quả tính toán các trục
Trục A:
Trục bánh răng A có hai ổ lăn đỡ, bánh răng Z1 và trục khớp nối ở đầu trục bên phải. Bánh răng Z1 được đặt cách trục so với trục lăn bên trái chịu lực 9 mm, để có sẵn khoảng trống dọc trục cần thiết cho vị trí của các vách ngăn. Đường kính chính của trục A là 32 mm và nó đang quay theo chiều kim đồng hồ (chiều âm) (xem hình 3.5). Vòng trong của ổ trục bên trái được giữ chặt theo trục bằng vòng giữ. Cách bố trí trục cuối cùng được trình bày trong hình 3.9. Hình 3.10 cho thấy biểu đồ mô-men xoắn của trục A và hình 3.11 trình bày các lực hướng Y (màu xanh lục) và kết quả là X-Z lực lượng (màu xanh lam).
Trục B:
Trục bánh răng B có đường kính chính là 42 mm được hỗ trợ bởi hai rãnh lăn sâu vòng bi và có tích hợp bánh răng Z3. Bánh răng Z2, từ giai đoạn đầu tiên hình trụ cặp bánh răng (Z1-Z2), được then chốt với trục. Để ngăn chặn sự xê dịch tương đối giữa trục và để cho phép truyền mô-men xoắn, có một khớp then hoa giữa trục và bánh răng Z2. Bánh răng được định vị theo trục bởi một vai trục ở bên phải và ở bên trái, bằng trung tâm bánh răng (trong hình 3.12 không rõ ràng, vì không thể tạo ra trung tâm trong phần mềm). Bánh răng được đặt theo trục ở bên trái bởi một ống lót đệm. Như đã thấy ở trên, một vòng giữ được sử dụng để định vị trục của vòng trong của ổ lăn bên trái. Các cách bố trí trục cuối cùng được trình bày trên hình 3.12. Hình 3.13 cho thấy biểu đồ mô-men xoắn của trục B và hình 3.14 trình bày các lực hướng Y (xanh lục) và kết quả là X-Z lực lượng (màu xanh lam).
Lực tác dụng:
Trong bảng 3.15, các lực và mômen tác dụng, tạo ra bởi các cặp bánh răng trụ được trình bày theo hệ tọa độ từ Hình 3.5 và theo KISSsoft sự chỉ định.
ii. Ứng suất áp dụng (tĩnh và mỏi)
Bất chấp tất cả phần mềm và sức mạnh tính toán, vẫn sẽ tốn quá nhiều thời gian để đánh giá ứng suất trục tại mọi điểm. Do đó, kiến thức chính xác về các vị trí quan trọng của trục là chìa khóa để đạt được phân tích ứng suất thích hợp. Thông qua biểu đồ mô men uốn và xoắn, một số mặt cắt quan trọng là quan trọng cần được xem xét.
iii. Sự chênh lệch
Phân tích độ lệch đặc biệt quan trọng trong bánh răng, để có một kết nối ăn khớp chính xác khi bộ truyền hoạt động liên tục. Tải trọng tác động có thể dẫn đến độ lệch trục quá mức, dẫn đến việc chia lưới không chính xác từ bánh răng hành tinh và bánh răng bao, tạo ra tiếng ồn và lỗi truyền động không tương thích, từ sự không đồng đều phân bố tải trọng trên bề rộng mặt.
Từ bảng 3.19, độ võng lớn nhất của trục không có vấn đề gì khi bộ truyền đang hoạt động ở tốc độ tối đa. Tuy nhiên, khi ở mô-men xoắn cực đại, độ võng tại vùng chia lưới của bánh răng Z1 và Z2, vượt quá độ võng cho phép được xác
iv. Tốc độ tới hạn
Khi một trục quay không ổn định về mặt động học và rung chuyển mạnh, nó đang ở mức tới hạn tốc độ. Tốc độ này tương ứng với một điều kiện cộng hưởng, trong đó tốc độ quay là bằng tần số dao động riêng của trục. Ở những tốc độ này, tạo ra tiếng ồn các vấn đề và các vấn đề về kết cấu nghiêm trọng có thể xảy ra, từ các độ lệch đáng kể không được điều chỉnh cho hoạt động chính xác.
3.3. Tinh chỉnh kích thước bánh răng
Khi thiết kế một cặp bánh răng là xác định đường giới hạn mặt bên và sửa đổi mô-đun. Đánh giá hình học vi mô này có một số các mục tiêu tối ưu hóa, chẳng hạn như giảm tiếng ồn, tăng tuổi thọ và hiệu quả sử dụng.
Phương pháp tiếp cận từng bước được thực hiện trong các phần tiếp theo, cách tiếp cận này là phù hợp nhất để có một phân tích đơn giản, so với Phân tích tiếp xúc răng có tải (LCTA), rất phức tạp. Những đóng góp chính của những sửa đổi này sẽ được đánh giá. Thứ nhất, lý thuyết sửa đổi dòng bên sườn để phân bố đều tải trọng qua mặt chiều rộng, sau đó, vương miện để bù dung sai sản xuất và cuối cùng, hồ sơ sửa đổi để giảm lỗi truyền và do đó, nhiễu.
3.3.1. Tinh chỉnh bề mặt bên bánh răng theo lý thuyết
Xem xét hệ số tải trọng mặt mà không cho phép sản xuất, theo ISO 6336-1, Phụ lục E, trong KISSsoft, có thể xem xét phần trước trục và tính toán của chúng, để có được một sửa đổi đường bên thuận lợi và đạt được sự phân bố tải đồng đều, bù đắp trục quan trọng đã tính toán trước đó lệch.
Trong hình 3.15, có một sự thể hiện của các thay đổi của đỉnh và góc xoắn.
Tương tự, sự phân bố tải trọng đồng đều hơn sau khi áp dụng các sửa đổi răng tải cao nhất trước khi sửa đổi là 210 N/mm và giảm xuống 186 N/mm, có thể xem trong hình 3.16.
3.3.2. Làm vồng độ (độ uốn) để bù đắp dung sai
Sản xuất dung sai có ảnh hưởng đến sự phân bố tải (theo ISO 6336) là fHβ đối với sự biến thiên của bánh răng, và fma đối với sự lệch trục trong mặt phẳng tiếp xúc.
Trong phụ lục E của ISO 6336-1, hệ số KHβ phải ước tính năm lần, với tôn trọng các kết hợp khác nhau có thể có: không khoan nhượng và tích cực và kết hợp âm của fHβ và fma. Giá trị KHβ cao nhất ước tính được sử dụng trong tính toán khả năng chịu tải, tạo thành tình huống xấu nhất.
3.4. Sự bôi trơn
Có ba chế độ bôi trơn chính theo đường cong Stribeck, như được trình bày trong Hình 3.21, ma sát khô, ma sát hỗn hợp và ma sát thuỷ động. Tốt nhất là chia lưới bánh răng làm việc giữa các chế độ ma sát hỗn hợp và thủy động lực học (hình 3.22), còn được gọi là chế độ bôi trơn elastohydrodynamic (EHL), cũng được ưu tiên cho các ma sát khác các bộ phận mà độ võng đàn hồi của các bề mặt tiếp xúc được xem xét, chẳng hạn như ổ bi.
3.4.1. Lựa chọn chất bôi trơn
Độ nhớt được coi là như khả năng chống chảy và cắt của dầu và xác định ma sát bên trong của nó. Người ta phải ghi nhớ rằng các vấn đề có thể phát sinh khi độ nhớt của dầu quá cao đối với một hoạt động nhất định, chẳng hạn như nhiệt độ nằm ngoài phạm vi xác định.
3.4.2. Phương pháp bôi trơn
Hộp số ô tô, được coi là một ứng dụng tốc độ trung bình, sử dụng phương pháp bôi trơn bằng tia lửa nhỏ như phương pháp thông thường để bôi trơn các răng và ổ trục bên trong vỏ. Phương pháp này sẽ được thực hiện trong đường truyền đã thiết kế. So với phương pháp phun dầu thì rõ ràng là kinh tế hơn vì không cần cho các bộ phận phụ để định hướng và bơm dầu đến các vị trí xác định. Tuy nhiên, khi hoạt động ở tốc độ rất cao, tổn thất hỗn hợp gây ra bởi bể dầu của văng phương pháp bôi trơn, hiệu ứng bơm răng bánh răng và chiếu dầu không mục đích lên vỏ tường có thể dẫn đến các vấn đề về nhiệt và tăng nhiệt độ hàng loạt.
Từ hình 3.24 cũng có thể đánh giá rằng việc sử dụng bộ làm lệch hướng tâm dọc theo bánh răng răng (xem hình 3.25) không góp phần làm giảm tổn thất do khuấy, vì vậy các bộ làm lệch hướng sẽ không được xem xét.
3.5. Phần vỏ ngoài và các bộ phận khác
Một số cân nhắc cần được tính đến trong giai đoạn thiết kế phần vỏ ngoài, chẳng hạn như :
+ Đảm bảo vị trí chính xác của tất cả các bộ phận so với nhau trong mọi điều kiện vận hành, đặc biệt là trục, bánh răng và ổ lăn;
+ Chịu được và hấp thụ các lực và mômen tác dụng;
+ Tản nhiệt tốt (dẫn truyền, đối lưu và bức xạ);
+ Giảm âm và cách ly tiếng ồn tạo ra;
+ Dễ dàng gắn và tháo gỡ;
+ Cấu trúc cứng chắc với độ bền cần thiết;
+ Nhẹ cân.
3.5.1. Thiết kế bố trí vỏ ngoài
i. Chất liệu
Nhôm hoặc magiê là những lựa chọn ưu tiên cho vật liệu vỏ ngoài do các đặc tính như mật độ thấp và dẫn nhiệt tốt. Ngày nay, mục đích là làm cho vỏ bọc composite kim loại lai trở thành một lựa chọn sản xuất khả thi, vì hầu hết các tính năng hữu ích của mỗi vật liệu (ví dụ: độ bền, mật độ thấp, đặc tính nhiệt) có thể được chia lưới và đặt tại các vị trí cụ thể.
ii. Thiết kế
Kết cấu được lựa chọn cho phương pháp bố trí các chi tiết trong hộp số là hộp chia có thiết kế tải cuối, đây là thiết kế phổ biến cho hộp số ô tô. Về ưu điểm, so với các thiết kế khác được trình bày trong Hình 3.32, nó có vỏ cứng, các bộ phận dễ lắp hơn và việc lắp có thể tự động hóa. Vì nhược điểm, cần phải có thiết bị sản xuất đắt tiền và có những lỗ hổng quan trọng trong hoạt động kẹp.
3.5.2. Các bộ phận
i. Vách ngăn
Vách ngăn bên trong (hình 3.40) và bên ngoài (hình 3.41) được làm từ cùng một vật liệu như vỏ, nhôm. Vì chúng là những tấm rất mỏng (2 mm), nên cần có một gấp nếp xuyên suốt toàn bộ vách ngăn để tăng độ cứng của vách ngăn. Bán kính bên trong tối thiểu của hoạt động uốn là 1,5 lần độ dày của tấm (hình 3.42), đối với một tấm nhôm, theo.
ii. Bu-lông/vít cố định
Tổng cộng có 20 con vít được sử dụng. 16 vít nắp đầu ổ cắm hình lục giác (ISO 4762), thường được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô, được lựa chọn để siết chặt nắp, cũng như mặt bích bên ngoài của vỏ. Ren M4 là ren tối thiểu thường được sử dụng và để giảm thiểu độ dày của thành vỏ hộp số, đó là lựa chọn ưu tiên. Ren M4 có lớp đặc tính thép 12,9, mang lại đặc tính chịu lực tốt. Cuối cùng, các vít có chiều dài 35 mm phù hợp với tổng chiều dài của vỏ hộp và vẫn có chiều dài ren đáng kể trong vỏ.
Do đó, các vít được chọn là:
+ ISO 4762 - M4 x 35 - 12,9 (16 vít)
+ ISO 7380 - M4 x 16 - 12,9 (4 vít)
iv. Ống bọc đệm trục (bạc lót)
Các ống bọc đệm cần thiết để kiểm soát vị trí trục của bánh răng so với các thành phần khác, trong trường hợp này là các ổ lăn. Chúng rất quan trọng để duy trì vị trí bánh răng chính xác, để việc phân chia khoảng cách phù hợp giữa các cặp bánh răng cần được chính xác. Vật liệu phổ biến cho ống bọc đệm là thép cacbon trung bình, chẳng hạn như EN C45E, có sẵn trong kho ở dạng thanh và có thể dễ dàng cắt theo yêu cầu cần thiết.
v. Các vòng giữ (circlips)
Các vòng giữ hay còn gọi là móng hãm có nhiệm vụ chính là cố định các bộ phận một cách chắc chắn ở vị trí dọc trục, nếu lực dọc trục tác dụng không đáng kể. Một trong những vật liệu thông thường để làm các vòng giữ là DIN C 75.
Các vòng giữ được chọn, theo tiêu chuẩn DIN 471 (trục) và DIN 472 (lỗ khoan), là:
+ DIN 471 - 25 x 1,2 (Trục A)
+ DIN 471 - 40 x 1,75 (Trục B)
+ DIN 471 - 45 x 1,75 (Trục C)
+ DIN 472 - 32 x 1,2 (Lỗ khoan phần vỏ)
vii. Danh sách các bộ phận
Trong bảng 3.36, danh sách các bộ phận truyền động được trình bày.
3.6. Tổng hợp các chi tiết
Việc lắp ráp bộ truyền động là bước cuối cùng trong thiết kế bộ truyền động tổng thể. Mặc dù đây là giai đoạn kết thúc, trong các giai đoạn thiết kế trước đó, chẳng hạn như cặp bánh răng, trục và thiết kế vỏ hộp số, cần phải lưu ý xem việc lắp ráp có phù hợp hay không và việc đơn giản hóa luôn được đề cao.
Các bước lắp ráp dẫn đến việc bố trí bộ truyền cuối cùng được trình bày chi tiết trong bảng 3.37
KẾT LUẬN
Trong đề tài này thực hiện thiết kế bộ truyền bánh răng cao tốc cho xe ô tô điện dẫn động cầu trước. Hộp số này phù hợp nhất cho các xe chở khách có chu kỳ lái xe trong đô thị. Hai động cơ điện cung cấp năng lượng cho hai hộp số độc lập và vì không có bộ vi sai cơ học, bộ vi sai điện tử là cần thiết để cung cấp mô-men xoắn cần thiết và sự thay đổi tốc độ giữa đầu ra của cả hai hộp số khi xe vào cua.
Trong chương 2, nghiên cứu cơ bản là một bước quan trọng để hiểu rõ hơn về mô hình hiện tại của ngành công nghiệp ô tô điện.
Chương 3 đã trình bày các đặc điểm chính của dự án trong đó các thông số kỹ thuật cho một loại xe chở khách nhỏ (phân khúc A và B) đã được vẽ ra. Một động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) từ công ty Zytek Automotive đã được lựa chọn.
Thiết kế bánh răng được trình bày tiếp trong chương 3. Các cặp bánh răng xoắn mô-đun nhỏ, mang lại hiệu quả tốt hơn và hành vi NVH đã được thiết kế để sử dụng các khả năng của phần mềm KISSsoft. Hai điều kiện hoạt động chính đã được xem xét: mô-men xoắn cực đại và tốc độ tối đa.
Trục được thiết kế và lựa chọn ổ lăn. Đặc biệt chú ý đến cách bố trí trục và vị trí tương đối giữa ba trục. Vòng bi rãnh sâu được ưa chuộng vì chúng là một giải pháp tốt để chịu được lực dọc trục và hướng tâm. Việc bố trí định vị / không định vị đã được sử dụng, do sự hiện diện của các lực dọc trục. Vào cuối chương, một phân tích ứng suất và độ võng của trục đã được thực hiện. Sự lệch hướng ở vùng chia lưới cặp bánh răng ở giai đoạn đầu gây lo ngại khi hộp số hoạt động ở tốc độ tối đa. Các sửa đổi sườn về mặt lý thuyết (ví dụ như phần thân) và phần đầu bổ sung cũng như các sửa đổi về mặt cắt, đặc biệt, giảm đỉnh với sửa đổi biên dạng dài đã được thiết lập, dẫn đến phân bố tải đồng đều hơn, hiệu quả cao hơn và peak-to-peak nhỏ hơn lỗi truyền dẫn, có liên quan đến việc tạo ra tiếng ồn.
Phương pháp bôi trơn dạng vung té, do các yếu tố kinh tế đã được lựa chọn. Tuy nhiên, tốc độ cao liên quan đến hộp số xe điện mang lại những thách thức liên quan đến tổn thất khi di chuyển. Giải pháp được đề xuất là sử dụng hai vách ngăn, mỗi mặt ở mỗi bên của cặp bánh răng trụ giai đoạn đầu. Chất bôi trơn và phớt trục hướng tâm cần thiết cho trục đầu vào và đầu ra được lựa chọn dựa trên các điều kiện cần thiết và các giải pháp có sẵn trong ngành.
Tổn thất công suất, chính xác hơn, tổn thất do khuấy trộn được tính toán dựa trên các mô hình thích hợp nhất cho hai điều kiện vận hành. Các tổn thất công suất còn lại, tổn thất công suất bánh răng và ổ lăn thu được từ các tính toán của phần mềm KISSsoft. Sau khi thu thập thông tin liên quan đến tổn thất điện năng, từ khi phân tích tản nhiệt, người ta kết luận rằng để đảm bảo truyền động hoạt động tốt, nhiệt độ dầu bên trong hộp số là từ 65 đến 80 ◦C.
Một lớp vỏ nhôm đúc với kiểu bố trí vỏ hộp số chia cắt được thiết kế, chú ý đến các chi tiết, chẳng hạn như các đường gân để tăng độ cứng và sức mạnh đồng thời kiểm soát độ dày của tường. Một số bố trí bên trong lớp vỏ là cần thiết để chứa và thắt chặt các vách ngăn được sử dụng. Các gân tăng cường độ cứng ở bên ngoài vỏ để tạo điều kiện tản nhiệt và đó cũng hoạt động như các đường gân đã được thêm vào. Một số bộ phận, chẳng hạn như chân định vị, vít và phích cắm đã được đặc trưng và ở cuối chương, bảng danh sách bộ phận được trình bày.
Việc lắp ráp tất cả các bộ phận phải tuân theo một trình tự cụ thể để tất cả các bộ phận ở đúng vị trí của chúng và ổn định bên trong vỏ và, để đảm bảo rằng trục đầu vào và trục đầu ra quay đúng cách, chứng tỏ rằng bộ truyền đang hoạt động chính xác.
Cuối cùng, bản vẽ lắp đã được thực hiện. Tất cả các thành phần truyền động được để lộ và một số chi tiết được trình bày. Các bản vẽ chế tạo của vỏ và vỏ, do đến mức độ chi tiết cần thiết và thiếu thời gian có sẵn, đã không được thực hiện, nhưng chúng là một giai đoạn quan trọng trong thiết kế và sản xuất truyền động.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Jorge Martins and FP Brito. Carros Elétricos. Publindústria, 2011.
2. Zifei Yang and Anup Bandivadekar. Light-duty vehicle greenhouse gas and fuel economy standards. Technical report, ICCT, 2017.
3. Eurostat. Greenhouse gas emission statistics - emission inventories, 2017.
Available: http://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php/ Greenhouse_gas_emission_statistics_-_emission_inventories.
4. Ô tô không truyền thống (GS. TSKH. Bùi Văn Ga- PGS. TS. Trần Văn Nam)
5. Hyundai_ IONIQ 5
6. https://www.vinfastnguyenkiem.vn/tai-lieu-tai-ve-xe-o-to-vinfast-b7.html
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"