MỤC LỤC

MỤC LỤC.............................................................................................................................................1

LỜI NÓI ĐẦU......................................................................................................................................4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.................................................................................................................5

1.1. Các thông số tham khảo...............................................................................................................5

1.2. Giới thiệu chung về hộp số...........................................................................................................6

1.2.1. Công dụng.................................................................................................................................6

1.2.2. Yêu cầu.....................................................................................................................................6

1.2.3. Phân loại...................................................................................................................................7

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ...........................................................................9

2.1 . Giới thiệu một số hộp số cơ khí thường dùng trên ô tô hiện nay. ..............................................9

2.1.1. Hộp số 3 trục.............................................................................................................................9

2.1.2. Hộp số 2 trục............................................................................................................................12

2.2. Quan điểm thiết kế......................................................................................................................14

2.3. Kết luận về phương án thiết kế..................................................................................................15

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỘP SỐ.................................................................................20

3.1. Tính tỷ số truyền hộp số.............................................................................................................20

3.1.1. Khoảng cách trục.....................................................................................................................21

  3.1.2. Modun các bánh răng hộp số................................................................................................21

3.1.3. Góc nghiêng răng β.................................................................................................................21

3.1.4. Số răng của các bánh răng.....................................................................................................22

 3.1.5. Xác định lại chính xác tỷ số truyền, khoảng cách trục ..........................................................25

3.1.6. Dịch chỉnh góc bánh răng........................................................................................................26

3.2.  Tính bền bánh răng...................................................................................................................36

3.2.1. Chế độ tải trọng để tính toán hộp số......................................................................................36

3.2.2. Tính bền bánh răng................................................................................................................38

3.3. Tính toán trục hộp số.................................................................................................................41

3.3.1. Tính sơ bộ trục, kích thước trục hộp số.................................................................................41

3.3.2. Tính bền trục..........................................................................................................................42

3.4. Tính toán ổ lăn...........................................................................................................................54

3.4.1. Tải trọng tác dụng lên ổ lăn trục thứ cấp................................................................................56

3.4.2. Đối với trục trung gian............................................................................................................58

3.4.3. Đối với trục sơ cấp.................................................................................................................59

CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG CATIA TRONG THIẾT KẾ 3D...............................................................60

4.1. Đặt vấn đề.................................................................................................................................60

4.2. Giới thiệu phần mềm CATIA......................................................................................................61

4.3. Ứng dụng phần mềm CATIA để thiết kế các chi tiết trong hộp số cơ  khí trên ôtô...................64

CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM COSMOS ĐỂ KIỂM NGHIỆM BỀN CHI TIẾT..................74

5.1. Đặt vấn đề................................................................................................................................74

5.2. Giới thiệu phần mềm................................................................................................................74

5.3. Ứng dụng phần mềm COSMOS giải bài toán kiểm nghiệm bền trục trung gian hộp số.........76

5.4. Kết quả việc ứng dụng CATIA và COSMOS............................................................................81

CHƯƠNG 6: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO TRỤC TRUNG GIAN....................................81         

6.1. Giới thiệu..................................................................................................................................81

6.2. Yêu cầu kỹ thuật.......................................................................................................................82

6.3. Tính công nghệ trong kết cấu...................................................................................................82

6.4. Trình tự gia công trục trung gian của hộp số............................................................................83

KẾT LUẬN......................................................................................................................................92

TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................................94

LỜI NÓI ĐẦU

Ô tô là một loại phương tiện giao thông được sử dụng từ rất lâu, ở hầu hết các quốc gia trên thế giới. Đất nước ta đang trong thời kì phát triển, ngành công nghiệp ô tô đang là vấn đề quan tâm của nhà nước. Cùng với quá trình phát triển của nghành công nghiệp ô tô thì càng có nhiều nhà máy ô tô ra đời, các ngành dịch vụ liên quan đến ô tô cũng phát triển theo, việc nội địa hóa đang được đẩy mạnh và ngày càng nhiều chi tiết được sản xuất trong nước.

  Hộp số là một trong những bộ phận quan trọng của hệ thống truyền lực trên ô tô. Nó làm nhiệm vụ biến đổi mô men theo điều kiện cản của mặt đường. Ngày nay việc sử dụng hộp số tự động đang là xu thế của ngành công nghiệp ô tô, nhưng hộp số cơ khí vẫn được dùng phổ biến hiện nay, đặc biệt là trên các xe ô tô vận tải. Đem lại nhiều lợi ích kinh tế cho người sử dụng.

Trong đồ án tốt nghiệp này em được giao đề tài: “Tính toán thiết kế hộp số cơ khí cho xe tải 5 tấn”  Với yêu cầu thiết kế nhỏ gọn, đủ bền, dễ điều khiển, giá thành hợp lý.

 Em xin trân thành cảm ơn sự hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo: TS………………… và các thầy trong bộ môn ô tô và xe chuyên dụng – Viện cơ khí động lực – Trường đại học Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.

                                                                                                                                Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…..

                                                                                                                          Sinh viên thực hiện

                                                                                                                         ……………….

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN

1.1. Các thông số kỹ thuật của xe tham khảo:

Các thông số kỹ thuật của xe tham khảo như bảng 1.1.

1.2. Giới thiệu chung về hộp số

1.2.1. Công dụng

Hộp số trong hệ thống truyền lực của ô tô dùng để:

- Thay đổi  tốc độ và mô men truyền lực (hay lực kéo) trên các bánh xe.

- Ngắt động cơ lâu dài khỏi hệ thống truyền lực.

- Thay đổi chiều chuyển động tiến hoặc lùi của ô tô.

1.2.2. Yêu cầu

Hộp số cần đáp ứng các yêu cầu cơ bản sau:

·Có dãy tỉ số truyền hợp lý, phân bố các khoảng có tỉ số truyền tối ưu, phù hợp với tính năng động lực học yêu cầu và tính kinh tế vận tải.

· Phải có hiệu suất truyền lực cao.

· Khi làm việc không gây tiếng ồn, chuyển số nhẹ nhàng, không phát sinh các tải trọng động.

Đối với các hộp số sử dụng các bộ truyền có cấp (các tỉ số truyền cố định), 

1.2.3. Phân loại

Tùy theo những yếu tố căn cứ để phân loại, hộp số được phân loại như sau:

* Theo trạng thái của trục hộp số trong quá trình làm việc:

-  Hộp số có trục cố định.

-  Hộp số có trục di động (hộp số hành tinh).

* Theo số trục của hộp số (không kể trục số lùi ):

-  Hộp số hai trục.

-  Hộp số ba trục.

* Theo cấp số:

-  Hộp số hai cấp.

-  Hộp số ba cấp, bốn cấp, ...

CHƯƠNG 2

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1. Giới thiệu một số hộp số cơ khí thường được dùng trên ô tô hiện nay

* Hộp số có hộp số vô cấp và hộp số có cấp.

-  Hộp số vô cấp dùng để tạo thành hệ thống truyền lực vô cấp, trong đó hộp số có tỉ số truyền biến đổi liên tục.

-  Hộp số có cấp dùng để tạo thành hệ thống truyền lực có cấp. Tỉ số truyền của hộp số này thay đổi với các giá trị khác nhau. Đây là hộp số được dùng phổ biến trên ô tô hiện nay.

* Cấu tạo chung của hộp số cơ khí có cấp bao gồm các bộ phận cơ bản:

- Bộ phận đảm nhiệm chức năng truyền và biến đổi mô men bao gồm:  các cặp bánh răng ăn khớp, các trục và ổ đỡ trục, vỏ hộp số.

 Bộ phận đảm nhận chuyển số đảm nhận chức năng chuyển số theo sự điều khiển của người lái và khả năng giữ nguyên trạng thái làm việc trong quá trình xe hoạt động. 

2.1.1. Hộp số 3 trục

* Hộp số 3 trục 5 cấp:

I, II, III: lần lượt là các trục sơ cấp, trục trung gian, trục thứ cấp.       

G₁, G₂, G₃: các khớp gài.

0: vị trí trục trung gian của các số truyền.

1, 2, 3, 4, 5: vị trí của các số truyền và bánh răng tương ứng.

Z_i: các bánh răng.

* Hộp số 3 trục 4 cấp:

I, II, III: lần lượt là các trục sơ cấp, trục trung gian, trục thứ cấp.       

G₁, G₂, G_3, các khớp gài.

0: vị trí trục trung gian của các số truyền.

1, 2, 3, 4: vị trí của các số truyền và bánh răng tương ứng.

Z_i: các bánh răng.

2.1.2. Hộp số 2 trục

Là hộp số có đa số các số truyền i_h  truyền qua một cặp bánh răng ăn khớp. Các hộp số này rất phù hợp với hệ thống truyền  lực của xe ô tô con, đòi hỏi tốc độ cao. (Giá trị i_h không cần lớn).

Ví dụ điển hình: hộp số 2 trục 5 cấp:

I, II: lần lượt là các trục sơ cấp, trục thứ cấp.       

G₁, G₂, G_3, các khớp gài.

2.2. Quan điểm thiết kế

Theo yêu cầu của bài toán đặt ra là thiết kế  hộp số cho xe 5 tấn, với xe tham khảo là xe zil 130.

Ta chọn hộp cơ khí giống như xe tham khảo với lí do:

*  Xe tải động cơ đặt trước, truyền lực bánh sau nên chọn hộp số đặt dọc.

*  Đây là hộp số cơ khí có cấp được dùng phổ biến hiện nay:

- Quy trình công nghệ nguyên công gia công chế tạo và lắp ráp đã được ứng dụng rộng. Giá thành chế tạo cho sản phẩm thấp.

- Vì phổ biến nên quá trình sửa chữa bảo dưỡng của người sử dụng thuận lợi.

- Độ tin cậy của sản phẩm sẽ cao hơn so với hộp số vô cấp.

* Ta dùng hộp số 3 trục 5 cấp mà không sử dụng hộp số 2 trục hay hộp số nhiều cấp, ít cấp: 4 cấp, 8 cấp,...  Vì:

- Ảnh hưởng của số lượng số truyền trong hộp số.

- Khi sử dụng nhiều tay số thì: tính kinh tế nhiên liệu sẽ tăng lên, tính phức tạp cũng tăng theo, làm cho giá thành của cả chiếc xe cũng tăng lên. Điều này làm mất tính cạnh tranh của sản phẩm.

CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ

3.1. Tính tỷ số truyền hộp số

Trong trường hợp hộp số có trục sơ cấp và thứ cấp đồng trục thì ở tay số truyền cuối cùng tay số 5 người ta chọn i_h5 = 1 (số truyền thẳng).

+ m: hệ số phân bố tải trọng động, m = 1,1 – 1,3.

+ r_bx: bán kính bánh xe. r_bx= 0.45 (mm)

+ i_f: tỷ số truyền hộp số phụ. i_f = 1

+ i_o: tỷ số truyền truyền lực chính. i_o= 6,32 ( xe tham khảo).

+ i_cc : tỷ số truyền của truyền lực cuối cùng. i_cc=1

+ M_emax: mô men xoắn cực đại của động cơ, M_emax = 430 N.m

+ η : Hiệu suất của hệ thống truyền lực. η= 0,85 

→  5,75 ≤ i_h1 ≤ 10,4. Chọn i_h1= 6.5 (xe tham khảo zil 130).

3.1.1. Khoảng cách trục

Ta có: 

k_a : là hệ số kinh nghiệm.

k_a=17 - 19.8 đối với xe tải chọn k_a=18.

Thay số được: a_w = 135.86 (mm). Chọn a_w = 140 (mm) gần nhất trong dãy tiêu chuẩn.

3.1.3. Góc nghiêng răng β

Phần lớn các bánh răng là bánh răng nghiêng.

Trên thực tế B < B_x để đảm bảo một số điều kiện như giảm tải trọng tác dụng lên ổ.

→ Chọn: B = 24⁰

3.1.4. Số răng của các bánh răng

Đối với hộp số 3 trục 5 cấp, mỗi tay số trừ số lùi và số truyền thẳng được tạo nên bởi 2 cặp bánh răng:

Cặp bánh răng dẫn động trục trung gian có tỷ số truyền: i_a

Cặp bánh răng nối trục trung gian với trục thứ cấp có tỷ số truyền: i_i  Chọn sơ bộ số răng của bánh răng chủ động dẫn động trục trung gian là: z_a = 18 răng.

3.1.6. Dịch chỉnh góc bánh răng

Sau khi tính toán lại khoảng cách trục có sự sai lệch, để giải quyết sự sai lệch đó ta có 2 giải pháp: thay đổi góc nghiêng của các bánh răng hoặc dịch chỉnh các bánh răng.

* Thay đổi góc nghiêng răng.

Thông thường biện pháp này người ta ít dùng vì nó sẽ gây khó khăn cho công nghệ chế tạo máy và sửa chữa các bánh răng.

* Dịch chỉnh các bánh răng ăn khớp với nhau.

3.2. Tính bền bánh răng   

3.2.1. Chế độ tải trọng để tính toán hộp số

a) Mô men truyền đến các trục hộp số

G : trọng lượng bám của cầu ô tô: G = 68800 (N)

r_bx: bán kính làm việc trung bình của bánh xe chủ động: r_bx = 0,45(m)

i_cc: tỷ số truyền của truyền lực cuối: i_cc = 1

i_f: tỷ số truyền hộp số phụ: i_f = 1

i_o: tỷ số truyền của truyền lực chính: i_o = 6,32

b) Lực tác dụng lên các cặp bánh răng

Bảng các lực tác dụng nên bánh răng thể hiện như bảng 1.3.

3.2.2. Tính bền bánh răng

a) Tính sức bền uốn

Ta có:

P: lực vòng tác dụng nên chi tiết đang tính

b: chiều rộng làm việc của vành răng.

m_n: modun pháp tuyến

y: hệ số dạng chân răng phụ thuộc chủ yếu vào hệ số dịch chỉnh và được tra theo đồ thị.

b) Tính bền tiếp xúc.

Đối với cặp bánh răng chế tạo cùng một vật liệu, tính toán ứng suất tiếp xúc theo công thức, tương ứng với chế độ tải trọng: e_max = 1865 MN/  ≤ [ e]

Thoả mãn điều kiện bền.

3.3. Tính toán trục hộp số

3.3.1. Tính sơ bộ trục, kích thước trục hộp số

- Trục sơ cấp:

Để tiện cho quá trình chế tạo chọn  d₁ = 80 (mm)

- Trục thứ cấp: d₃ = 65 (mm)

3.3.2. Tính bền trục

- Tính trục theo độ bền uốn.

M_n: mô men uốn trong mặt phẳng nghiêng (yoz)

M_d: mô men uốn trong mặt phẳng đứng ( zox)

W_u: mô men chống uốn. Đối với trục đặc W_u = 0,1d³

Đối với thép C45: e_ch = 360  MN/

[e_th] = 0,8.e_ch= 0,8.360= 288 MN/m²

So sánh với điều kiện: [e_th] = 288 MN/m² thì ta thấy thoả mãn tại các vị trí gài số đều thoả mãn điều kiện bền.

Biểu đồ mô men của tay số 1 như hình vẽ.

* Tính Cứng vững trục thứ cấp:

Độ cứng vững của mỗi điểm trên trục được đặc trưng bằng độ võng và góc xoay tại điểm ấy của trục trong 2 mặt phẳng vuông góc với nhau.

Ta có:

R : là lực hướng tâm tác dụng lên điểm C (N).

M_o là momen uốn đặt lực tại C (N.m), M_o=M_u

a, b, l : là các khoảng cách đặt lực và chiều dài trục (m)

E : là modun đàn hồi của vật liệu, E= 2.10⁵ MN/m²

Do trên trục có nhiều lực và mô men tác dụng nên độ võng và góc xoay tại các tiết diện bằng tổng đại số các độ võng và góc xoay tại tiết diện ấy do từng lực và mô men riêng rẽ tác dụng.

Kết quả phù hợp

b) Trục trung gian.

Mô men uốn tại tiết diện bánh răng của các số là:

+  Tại vị trí bánh răng luôn ăn khớp

M_ux = b . Y_4. Bước nhảy: M_ux^’ = b . Y₄ + Q_a . r_a

M_uy = b . X₄

+ Tại vị trí bánh răng gài số

M_ux = c . Y₄ + Q_a . r_a - R_a . (c - b)

Bước nhảy M_ux^’ = c . Y₄ + Q_a . r_a - R_a . (c - b) - Q_i . r_i

M_uy = c . X₄ - P_a (c - b)

So sánh với điều kiện ta thấy tăng đường kính đoạn trục lắp cặp bánh răng ăn khớp số 1 nên 70 mm thì thoả mãn điều kiện bền.

c) Trục sơ cấp

Sơ đồ trục sơ cấp: Như hình vẽ.

Vậy ta thấy trục đủ bền.

Biểu đồ mô men cho các tay số có dạng như hình dưới.

3.4. Tính toán ổ lăn

Ổ lăn hộp số ô tô được chọn theo khả năng làm việc với chế độ tải trọng trung bình, cần phải đảm bảo yêu cầu làm việc bền lâu khi kích thước của ổ nhỏ. Trong một số trường hợp kích thước của ổ được chọn tăng nên để đảm bảo điều kiện lắp ghép giữa các chi tiết trong hộp số hoặc nâng cao độ cứng vững của các chi tiết trong hộp số.

Ô tô tải : V_tb = 30 ÷ 35 km.

m: bậc của đường cong mỏi khi thử ổ lăn:

m=3 đối với ổ bi

m= 10/3 đối với ổ đũa

3.4.1. Tải trọng tác dụng lên ổ lăn trục thứ cấp

Q: tải trọng chiều trục tác dụng lên ổ lăn

m: hệ số quy dẫn lực chiều trục về lực hướng kính, chọn m = 1,5

Đối với ổ bi hướng kính loại tựa dưới tác dụng của tải trọng hướng kính  A, phát sinh ra thành phần chiều trục S được xác định theo công thức :

S=1,3. A. tgβ

Dựa vào giá trị của C và điều kiện trục thứ cấp ta chọn được ổ lăn:

Ổ lăn ở vị trí 0 (chọn ổ bi đỡ chặn)

Ở vị trí số 1 chọn ổ bi kim.

3.4.3. Đối với trục sơ cấp

Dựa vào công thức tính với trục thứ cấp ta có kết quả như bảng.

CHƯƠNG 4

ỨNG DỤNG CATIA TRONG THIẾT KẾ 3D

4.1. Đặt vấn đề

Hiện nay các phần mềm ứng dụng trong thiết kế 3D là rất cần, việc xây dựng mô hình 3D giúp trực quan hóa quá trình thiết kế. Qua đó có thể giải quyết các bài toán nâng cao như mô phỏng, tính bền, gia công chi tiết,... 

Xét về mặt cơ khí từ trước tới nay chúng ta thường sử dụng các chương trình như Master CAM, Cimatron, Proengineer để gia công hay phân khuôn. Solid Workd, Inventor để thiết kế, lắp ráp, mô phỏng động học phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ nên từng chi tiết khảo sát sự biến dạng của vật thể dưới sự tác động của động lực... Các chương trình này thường làm việc một cách riêng biệt tính chất tương thích giữa chúng không cao. 

4.2. Giới thiệu phần mềm CATIA trong thiết kế 3D

Để thiết kế ra một sản phẩm 3D người thiết kế có thể bắt đầu bằng những đường cơ sở khác nhau nhưng đều phải bắt đầu từ sketcher cơ bản rồi từ đó xuất sang 3D rồi sử dụng những công cụ sẵn có để thiết lập lên mô hình 3D.

Các thanh công cụ sử dụng trong thiết kế 3D:

- Thanh Sketcher: có tác dụng phác họa biên dạng chi tiết.

- Thanh Sketch-Based Features

- Thanh Transfomation Features.

4.3. Ứng dụng phần mềm CATIA để thiết kế chi tiết trong hộp số cơ khí trên ô tô:  Thiết kế bánh răng

1)  Định nghĩa những tham số ban đầu

Chuyển đến cửa sổ làm việc click vào f(x) button.

Sau đó ta có thể tạo ra được các tham số bánh răng:

- Chọn unit (integer, real, length, angle, …).

- Nhấn vào create parameter button.

- Nhập tên của các tham số.

3) Kiểm tra giá trị ban đầu và các thông số tính toán

Đặt các lựa chọn theo thứ tự để hiển thị các giá trị và công thức của mỗi tham biến. Lúc đó cây thư mục sẽ có dạng.

4) Tham số theo luật của đường cong phức tạp

Đến bây giờ ta đã định nghĩa tham số tính toán, ta định nghĩa tọa độ {Y,Z} theo đường cong phức tạp của bánh răng ta có thể định nghĩa tọa độ của Y0, Z0, Y1, Z1, … theo đường cong tuy nhiên catia cung cấp những công cụ hữu hiệu để làm điều đó parametric laws.

Đưa vào công thức Y and Z coordinates of the involute curve:

yd = rb * ( sin( t * PI * 1rad ) - cos( t * PI * 1rad ) * t * PI )

zd = rb * ( cos( t * PI * 1rad ) + sin( t * PI * 1rad ) * t * PI )

7) Định nghĩa tham số, hằng số và công thức

Đã được thực hiện ở phần phía trên. (bảng giá trị)

8) Chèn vào 5 điểm suy diễn và kết nối chúng bằng đường spline         

Vị trí của các điểm được định nghĩa yd(t) và zd(t) là các tham số luật:

Định nghĩa 5 điểm trên YZ plane. Trình tự để ứng dụng những công thức phức tạp, sắp xếp điểm Y và Z phối hợp với mỗi điểm, đưa vào các giá trị của tham số.

11) Đưa vào đường góc lượn chân răng

Góc giữa đường cong ngoại xuy và đường chân răng có bán kính được định nghĩa bởi tham số rc . Catia yêu cầu chọn (in red) ra 4 đường  (màu xanh)

13) Lắp ráp các thành phần của răng đầu tiên

Bây giờ ta cắt, nối liền các thành phần của the 1^st tooth răng đầu tiên cắt từng đoạn của đường ngoại suy giữa đường đỉnh răng và đường chân răng.

15) Kết quả thiết kế trục trung gian:

Kết quả thiết kế trục trung gian như hình vẽ dưới.

CHƯƠNG 5

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM COSMOS ĐỂ KIỂM NGHIỆM BỀN CHI TIẾT

5.1. Đặt vấn đề

- Quá trình giải bài toán về đàn hồi, sức bền, kết cấu cơ khí trong kỹ thuật thường dẫn đến giải phương trình hoặc hệ phương trình vi phân, đạo hàm riêng hoặc hệ phương trình đại số.

- Đối với các bài toán phức tạp, việc tìm ra nghiệm chính xác bằng phương pháp giải tích là gần như không thực hiện được mà ta chỉ lấy các giá trị gần đúng. Phương pháp phần tử hữu hạn ra đời về cơ bản giải quyết được những khó khăn trên.

5.2. Giới thiệu phần mềm COSMOS

Phần mềm COSMOS có tính năng nổi bật sau:

- Trước đây việc tính toán kiểm nghiệm bền các chi tiết máy như trục máy, thân máy,... thường phải mô hình hóa trục, thân máy thành các dạng đơn giản hơn rồi đặt lực lên đó thêm một số giả thiết nhằm tính toán đơn giản hóa, sau đó tính toán theo các giả thiết trên. Việc giả thiết như vậy vừa không đưa ra kết quả xác thực vừa không chính xác. 

- COSMOS được thiết kế trên nền cơ sở Parasolid, cũng hỗ trợ chuẩn ACIS và STEP AP203. Chương trình có thể mở trực tiếp từ SOLIDWORKS và Pro/Engineer. Ngoài ra, chương trình có thể đọc hầu hết các file CAD hiện nay.

- Phần mềm trên còn rất nhiều tính năng nổi bật và ứng dụng trong nhiều ngành khác nhau.

5.3.2. Cụ thể các bước: ứng dụng COSMOS giải bài toán kiểm nghiệm bền.

- Ở trên ta đã thiết kế bằng CATIA cho trục trung gian. Sau đó chuyển sang COMOS.

-  Chọn vật liệu cho chi tiết: click chuột phải vào solids. Chọn Apply Material to Allhiện ra thư viện vật liệu. Chọn vật liệu cần dùng.

Sau khi đã chọn bề mặt đặt lực ta tiến hành nhập thông số, vị trí và giá trị của các lực theo các phương khác nhau như hình bên.

Sau khi tạo ràng buộc và đặt lực lên chi tiết ta được giao diện như hình dưới.

* Đánh giá kết quả

+ Kết quả thu được là trục thiết kế đủ bền.

+ So với kết quả trong  kiểm tra tính bền bằng phương pháp  truyền thống thì phương pháp này:

- Quá trình tính toán nhanh.

- Cụ thể.

- Đạt độ chính xác cao hơn.

- Dễ quan sát chuyển vị và ứng suất.

CHƯƠNG VI

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT TRỤC TRUNG GIAN.

6.1. Giới thiệu trục

- Trục là chi tiết được dùng rất phổ biến trong ngành chế tạo máy, nó có nhiệm vụ truyền chuyển động quay, mô men xoắn nên chịu biến dạng phức tạp: xoắn, uốn, kéo, nén.

- Các chi tiết trục có bề mặt cơ bản cần gia công là mặt tròn xoay ngoài, mặt này thường dùng làm mặt lắp ghép.

- Vật liệu để chế tạo trục thông thường là thép cacbon như thép 30, 40, 45; thép hợp kim như 40Cr, 40Mn, 50Mn,... dùng cho trục chịu tải trọng lớn.

6.2. Yêu cầu kỹ thuật

Chế tạo các chi tiết dạng trục cần đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:

- Kích thước đường kính các cổ lắp ghép yêu cầu cấp chính xác 7 ÷ 10, một vài trường hợp cần cấp 5.

- Độ chính xác hình dạng hình học như độ côn, độ ôvan của các trục lằm trong khoảng 0,25 ÷ 0,5 dung sai đường kính cổ trục.

- Dung sai chiều dài mỗi bậc trục khoảng 0,05 ÷ 0,2 mm.

- Độ lệch tâm giữa các cổ trục lắp ghép không quá 0,01 ÷ 0,03 mm.

6.4. Trình tự gia công chi tiết trục trung gian của hộp số

a) Chuẩn bị

- Chọn vật liệu: thép C45 có dạng trục.

- Cắt vật liệu để có đường kính, chiều dài lớn hơn trục cần gia công một lượng nhất định.

- Chuẩn định vị trục: dùng mâm cặp ba chấu định vị bốn bậc tự do để kẹp chặt một đầu trục. Khoan lỗ chống tâm ở đầu kia trục, định vị trục bằng mũi tâm.    Khi đó ta được chi tiết dạng như hình vẽ: 6.1.

b) Gia công thô và gia công tinh các bề mặt trục

Thực hiện gia công chi tiết: ta cần gia công các đoạn trục có đường kính lớn trước, rồi gia công các đường kính nhỏ sau.

-  Tiện thô và bán tinh các mặt trụ bằng nhiều dao chia theo lượng gia công.

- Mài thô một số cổ trục để đỡ chi tiết khi phay.

c) Gia công bánh răng

- Gia công bánh răng là một công việc khó vì vừa phải đảm bảo cho được các chỉ tiêu kỹ thuật vừa phải đảm bảo tính kinh tế. Chọn phương pháp gia công bánh răng phụ thuộc vào vật liệu, độ chính xác và kết cấu của bánh răng, yêu cầu về truyền tải và các chỉ tiêu kinh tế.

 e) Nhiệt luyện thép C45

- Định nghĩa nhiệt luyện: nhiệt luyện thép là quá trình nung nóng thép đến một nhiệt độ nhất định, giữ nhiệt một thời gian thích hợp rồi sau đó làm nguội với tốc độ xác định để nhận được tổ chức, tính chất theo yêu cầu.

- Các phương pháp nhiệt luyện thép:

+ Nhiệt luyện: thường gặp nhất, chỉ có biến đổi về tổ chức và tính chất. Gồm nhiều phương pháp: ủ, thường hoá, tôi, ram.

+ Hoá - nhiệt luyện: nhiệt luyện có kèm theo thay đổi thành phần hoá học ở bề mặt rồi nhiệt luyện tiếp theo để cải thiện hơn bữa tính chất của vật liệu: thấm đơn hoặc thấm đa nguyên tố: C, N, ...

h) Mài siêu tinh Mặt trụ ngoài

- Là phương pháp gia công tinh lần cuối đạt chất lượng gia công cao.

- Có nhiều cách để làm. Đây ta xét 1 phương pháp: ta sử dụng hai thanh đá mịn được ghép trên một đầu mài. Hình vẽ 6.7.

i. Kiểm tra chi tiết trục sau gia công

- Đây là công đoạn cuối cùng của quá trình gia công. Đối chi tiết trục thường phải kiểm tra kích thước, độ nhám bề mặt, hình dạng hình học các bề mặt.

- Kiểm tra kích thước bao gồm: kích thước đường kính, chiều dài các bậc trục, kích thước then, bánh răng,... Có thể dùng thước cặp nếu yêu cầu dung sai, nếu dung sai nhỏ hơn có thể dùng panme, đồng hồ số, dụng cụ quang học, đồ gá chuyên dùng.

-  Kiểm tra hình dáng hình học của các cổ trục được thực hiện nhờ đồng hồ đo. Chi tiết được gá trên máy tiện hoặc đồ gá chuyên dụng. Kiểm tra ở một tiết diện đánh giá được độ ô van, đa cạnh. Kiểm tra ở nhiều tiết diện dọc trục suy ra độ côn.

KẾT LUẬN

1. Như vậy ở các mục trên em đã trình bày về quy trình tính toán thiết kế hộp số cơ khí cho xe tải 5 tấn, có ứng dụng thiết kế 3D trên CATIA và đánh giá độ bền các chi tiết bằng COSMOS.

2. Trong quá trình tính toán thiết kế làm đồ án, thêm một lần nữa em được hiểu sâu hơn về kết cấu, nguyên lý hoạt động của ô tô nói chung và hệ thống truyền lực nói riêng.

3. Do thời gian có hạn cho nên việc tính toán thiết kế của em chỉ mới dừng lại ở những phần tính toán cơ bản (Bánh răng, trục, ổ lăn) bằng phương pháp truyền thống nên:

+ Em chưa thực hiện được việc tính toán cho các chi tiết khác (đồng tốc, cơ cấu sang số, hộp số phụ, mặt bích lắp các đăng, kích thước các loại bulong,….) mà chủ yếu được lấy theo xe tham khảo.

+ Đặc biệt khi có ứng dụng phần mềm thiết kế 3D trên CATIA và đánh giá độ bền các chi tiết bằng COSMOS cho các chi tiết của hộp số ta thấy được: việc thiết kế, đánh giá, kiểm nghiệm bằng phương pháp truyền thống tốn nhiều thời gian mà kết quả đạt được lại không cao. Ví dụ:

+ Khi ứng dụng phần mềm thiết kế 3D trên CATIA và đánh giá độ bền chi tiết bằng COSMOS  cho trung gian của hộp số thì thấy: trục mà em thiết kế ban đầu chiếm nhiều thời làm việc mà kết quả thu được sau kiểm nghiệm bền thì lại thừa bền rất nhiều. Để tiết kiệm vật liệu giảm chi phí trong gia công thì ta cần tính toán mức độ thừa bền nhằm giảm đường kính trục, đảm bảo điều kiện bền của trục.

+ Tương tự với các chi tiết khác (trục sơ cấp, thứ cấp, bánh răng, kể cả then hay vỏ hộp số, bulong,...) khi ta ứng dụng các phần mềm mới trên vào để thiết kế, đánh giá độ bền ta sẽ thấy được sự hơn hẳn của phương pháp này với phương pháp truyền thống: tiết kiệm được thời gian tính toán thiết kế, thời gian gia công chế tạo hộp số, giảm được vật liệu gia công,.... Tính kinh tế đạt được rất cao mà vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Trọng Hoan  –  Tập bài giảng tính toán thiết kế ôtô  – Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội – Viện Cơ Khí Động Lực – Bộ Môn ôtô.

2. Lê Thị Vàng  – Hướng dẫn bài tập lớn – Trường Đại Học Bách Khoa Hà  Nội – Viện Cơ Khí Động Lực – Bộ Môn ôtô.

3. Trịnh Chất – Lê Văn Uyển –Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí.

4. Nguyễn Văn Tài  –  Đồ án môn học thiết kế hốp số chính ôtô – máy kéo

5. Nguyễn Khắc Trai, Nguyễn Trọng Hoan, Hồ Hữu Hải, Phạm Huy Hường, Nguyễn Văn Trưởng, Trịnh Minh Hoàng – Kết cấu ôtô – nhà xuất bản Bách Khoa Hà Nội.

6. Lưu Đức Bình – Giáo trình công nghệ chế tạo máy – Bộ môn cơ khí chính xác -- Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"