Đồ án hộp số xe tải bách khoa đà nẵng

đồ án hộp số xe tải có thuyết minh,bản vẽ ...............................................................................................................................................................................................................................

Mục lục

LỜI NÓI ĐẦU - 1 -

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ Ô TÔ - 2 -

1.1 Công dụng của hộp số ôtô - 2 -

1.2 Yêu cầu của hộp số - 2 -

1.3 Phân loại - 2 -

1.3.1 Một số loại hộp số thường dùng - 3 -

1.3.2 Hộp số nhiều cấp - 6 -

1.4 Cơ cấu điều khiển - 8 -

1.4.1 Cơ cấu định vị và khóa hãm - 9 -

1.4.2 Ống gài số - 10 -

1.4.3 Bộ đồng tốc - 11 -

1.4.4 Các te hộp số - 17 -

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU - 18 -

2.1 Tính toán xác định các thông số yêu cầu ban đầu - 18 -

2.1.1 Tính tỷ số truyền của số thấp nhất - 18 -

2.1.2 Tính số cấp của hộp số - 21 -

2.1.3 Tính tỷ số trung gian của hộ số - 21 -

2.2 Phương án thiết kế hộp số và sơ đồ động học hộp số - 22 -

Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN - 24 -

3.1 Tính toán kích thước cơ bản của trục và các cặp bánh răng hộp số - 24 -

3.1.1 Khoảng cách trục hộp số - 24 -

3.1.2 Kích thước theo chiều trục cac-te hộp số - 25 -

3.1.3 Tính toán số răng của các bánh răng hộp số (hộp số 3 trục) - 25 -

3.1.4 Kích thước trục hộp số - 29 -

3.1.5 Đường kính vòng chia và mômen quán tính của bánh răng hộp số - 31 -

3.2 Xác định các thông số cơ bản của đồng tốc hộp số - 34 -

3.2.1 Chọn loại bộ đồng tốc hộp số - 34 -

3.2.2 Mômen quán tính khối lượng tổng cộng quy dẫn về trục li hợp - 35 -

3.2.3 Mômen ma sát yêu cầu của bộ đồng tốc - 39 -

3.2.4 Bán kính ma sát của bộ đồng tốc - 41 -

3.2.5 Chiều rộng bề mặt vành ma sát của bộ đồng tốc - 43 -

3.2.6 Góc nghiêng của bề mặt hãm  - 44 -

3.2.7 Tính toán kiểm tra các thông số cơ bản của đồng tốc - 44 -

Chương 4 MÔ TẢ CHI TIẾT KẾT CẤU HỘP SỐ THIẾT KẾ - 49 -

4.1 Loại hộp số thiết kế và các thông số sau khi thiết kế - 49 -

4.2 Bánh răng và trục hộp số - 51 -

4.3 Bộ đồng tốc - 51 -

4.4 Cơ cấu điều khiển: - 53 - 4.4.1 Đòn điều khiển: - 53 -

4.4.2 Định vị và khóa hãm: - 54 -

4.5 Cơ cấu tránh gài ngẫu nhiên số lùi - 55 -

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

-LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, công nghiệp ô tô là nghành công nghiệp quan trọng hàng đầu mà Nhà nước ta đặc biệt quan tâm và chú trọng để phát triển để thể hiện thế mạnh của Việt Nam trên trường khu vực và Quốc tế

Là sinh viên ngành “cơ khí động lực khoa Cơ khí giao thông” em luôn cố gắng phấn đấu nhiều hơn để có một khối kiến thức thật vững chắc cho công việc sau này Đồ

án môn học tính toán và thiết kế ô tô là một đồ án quan trọng đối với sinh viên khoa Cơ khí giao thông hoàn thành môn học thiết kế ô tô Đồ án giúp sinh viên tự tìm hiểu các kiến thức trên lý thuyết và thực tế để sinh viên có thể hiểu một cách sâu rộng, tổng quát hơn về môn học và kiến thức ngành nghề sau này

Trong đồ án thiết kế ô tô này em được giao nhiệm vụ: “ Tính toán thiết kế hộp

số ô tô ”

Thông qua sự hướng dẫn tận tình và dễ hiểu của thầy TS Nguyễn Văn Đông

đã giúp em hoàn thành đồ án môn học này và có thêm một số kiến thức để áp dụng cho thực tế Do thời gian hoàn thành đồ án và sự hiểu biết của em còn hạn chế nên không tránh đươc sai sót nên em mong sự góp ý của thầy và các bạn

Đà Nẵng, ngày 09 tháng 05 năm 2020 Sinh viên thực hiện

Trần Văn Kiên

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ Ô TÔ

1.1 Công dụng của hộp số ôtô

Hộp số là thiết bị dùng để thay đổi số vòng quay và mômen của động cơ truyền

đến các bánh xe chủ động (cả về trị số và hướng), cho phù hợp với điều kiện làm việc luôn luôn thay đổi của ô tô mà tự bản thân động cơ không thể tự đáp ứng được

Ngoài ra hộp số còn dùng để:

- Thay đổi chiều quay của trục bị động so với trục chủ động để xe có thể chạy lùi

- Dẫn dộng các bộ phận công tác trên các xe chuyên dùng như xe có tời kéo, xe tự

đổ, cần cẩu…và các thiết bị khác

- Ngắt truyền động lâu dài giữa động cơ và các bánh xe chủ động khi cần thiết như: Khi cho xe đứng yên trong thời gian dài mà không cần phải tắt máy, khi khởi động, cho xe chạy xuống dốc, chạy theo quán tính,

1.2 Yêu cầu của hộp số

Để đảm bảo các công dụng trên, ngoài các yêu cầu chung về sức bền và kết cấu gọn nhẹ thì hộp số phải thỏa mãn các yêu cầu đặc trưng sau:

- Có tỷ số truyền và số lượng tay số thích hợp, đảm bảo được chất lượng động lực

và tính kinh tế nhiên liệu cần thiết cho ô tô

- Khi làm việc êm dịu, chuyển số nhẹ nhàng thuận tiện, không va đập

- Phải có vị trí trung gian (số “0”) để có thể ngắt truyền động của động cơ khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian lâu dài

- Kết cấu đơn giản, làm việc tin cậy, bền vững

- Hiệu suất cao, kích thước khối lượng nhỏ, giá thành rẻ

1.3 Phân loại

Với các yêu cầu nêu trên, tùy theo tính chất truyền mômen cũng như sơ đồ động học, hiện nay hộp số cơ khí ôtô có thể phân loại như sau:

- Theo phương pháp điều khiển chia ra các loại: Điều khiển bằng tay, điều khiển

tự động và bán tự động

- Theo số cấp (Chỉ tính số tiến) phân ra các loại: 3,4,5 và nhiều cấp

- Theo số lượng phần tử điều khiển cần thiết để gài một số truyền, phân ra: Một, hai hay ba phần tử điều khiển Số lượng phần tử điều khiển lớn hơn một thường dùng trong hộp số nhiều cấp

- Theo số lượng dòng lực, phân ra: Một, hai hay ba dòng Tăng số lượng dòng lực làm phức tạp kết cấu Tuy vậy cho phép giảm tải trọng tác dụng lên các bánh răng, trục

và ổ trục cũng như kích thước của chúng

1.3.1 Một số loại hộp số thường dùng

1.3.1.1 Hộp số ba trục (hộp số đồng tâm)

Trên ôtô hiện nay sử dụng nhiều các loại hộp số có trục cố định, điều khiển bằng

tay Loại hộp số này có ưu điểm là kết cấu đơn giản, hiệu suất cao (0,96 ÷ 0,98), kích

* Ưu điểm:

+ Có số truyền thẳng, bằng cách nối trực tiếp trục sơ cấp và trục thứ cấp Khi làm việc ở số truyền thẳng, các bánh răng, ổ trục và trục trung gian hầu như được giảm tải hoàn hoàn toàn nên giảm được mài mòn, tiếng ồn và mất mát công suất nên đạt được hiệu suất cao nhất Điều này có ý nghĩa rất lớn đối với hộp số ôtô vì phần lớn thời gian làm việc của hộp số là số truyền thẳng (chiếm tỷ lệ từ 50% ÷ 80%) Vì vậy hộp số kiểu này được sử dụng nhiều trên các loại xe ôtô (từ xe du lịch cho đến xe khách và xe tải)

+ Các số truyền khác, mômen truyền qua hai cặp bánh răng, do đó có thể tạo được

tỷ số truyền lớn (7÷ 9) với kích thước khá nhỏ gọn Nhờ đó giảm được trọng lượng toàn bộ của ôtô

* Nhược điểm:

+Hiệu suất giảm ở các tay số trung gian

+Ổ bi gối đỡ trước trục thứ cấp, do bố trí trong lỗ ở phần bánh răng công xôn của trục sơ cấp nên làm việc căng thẳng vì kích thước bị hạn chế bởi điều kiện kết cấu

Hình 1.1- Sơ đồ động hộp số ba trục

I: Trục sơ cấp; II: Trục trung gian; III: Trục thứ cấp

IV: Trục số lùi; A,B: Bộ đồng tốc; SL: Vị trí gài số lùi

1, 2, 3, 4: Vị trí gài cấp số 1, cấp số 2, cấp số3, cấp số 4 của hộp số

1.3.1.2 Hộp số hai trục

Loại hộp số hai trục là kiểu hộp số thông dụng của truyền động hộp số cơ khí gồm một trục sơ cấp gắn các bánh răng chủ động và một trục thứ cấp gắn các bánh răng bị động của các cấp số truyền tương ứng Loại hộp số này không thể tạo ra được số truyền thẳng như hộp số nhiều trục mặc dù tỷ số truyền của một cấp số nào đó bằng một, vì phải thông qua cặp bánh răng ăn khớp

Kiểu hộp số này phù hợp với hệ thống truyền lực có cầu chủ động bố trí cùng phía trên động cơ (cụm động cơ, ly hợp, hộp số bố trí ngay trên cầu chủ động) Chiều chuyển động là ngược nhau, truyền động được dẫn ra trục thứ cấp có chiều ngược với chiều truyền động dẫn vào đối với trục sơ cấp

* Ưu điểm:

+ Kết cấu đơn giản, làm việc êm dịu và có hiệt suất cao ở các tay số trung gian

+ Dễ bố trí và đơn giản được kết cấu, hệ thống truyền lực khi xe đặt động cơ gần

cầu chủ động

* Nhược Điểm:

+ Không có số truyền thẳng, vì thế các bánh răng ổ trục không được giảm tải ở

số truyền cao-làm tăng mài mòn và tiếng ồn

+ Giá trị tỷ số truyền tay số thấp bị hạn chế (ih1<4÷4,5 ) Với đặc điểm đó, nó thường được sử dụng trên các ô tô du lịch và thể thao có động cơ bố trí cạnh cầu chủ động hoặc trên máy kéo có hộp số bố trí chung trong cùng một vỏ với truyền lực chính

1.3.2 Hộp số nhiều cấp

Hộp số nhiều cấp được tạo thành bằng cách ghép thêm vào phía trước hay phía

sau hộp số cơ sở (hộp số chính loại 3 trục) một hộp giảm tốc gọi là hộp số phụ Hộp số phụ thường có một số truyền thẳng và một số truyền giảm hoặc tăng

1.3.2.1 Hộp số phụ đặt phía trước hộp số chính

Nó chỉ có một cặp bánh răng để tạo số thấp, còn số cao là số truyền thẳng nối trực tiếp trục vào của hộp số phụ với trục sơ cấp của hộp số chính Tỷ số truyền thấp của hộp số phụ này không lớn, có tác dụng chủ yếu là chia nhỏ dãy tỷ số truyền của hộp số chính nên còn gọi là hộp số chia

Hình 1.3- Sơ đồ hộp số nhiều cấp với hộp số phụ bố trí trước

1p, 2p: Vị trí gài cấp số 1, cấp số 2 của số phụ ;

1, 2, 3, 4, 5, L: Vị trí gài cấp số 1, số 2, số 3, số 4, số 5, số lùi của hộp số Zap: Cặp bánh răng dẫn động trục trung gian từ hộp số phụ;

Zac: Cặp bánh răng dẫn động trục trung gian từ hộp số chính;

Ip: Trục sơ cấp hộp số phu; I: Trục sơ cấp hộp số chính (thứ cấp hộp số phụ);

II: Trục trung gian; III: Trục thứ cấp hộp số chính;

- Ưu điểm:

+ Kết cấu đơn giản, đảm bảo tính thống nhất hoá cao cho hộp số chính

+ Hiệu suất tương tự như hộp số chính khi gài số thấp ở hộp số phụ

số 1, số 2, số 3, số 4, số 5, số lùi của hộp số

1.3.2.2 Hộp số phụ đặt phía sau hộp số chính

Thường là loại có trục cố định với hai cặp bánh răng hành tinh Có một số truyền thẳng và một số truyền giảm với tỷ số truyền khá lớn (khoảng số truyền lớn hơn của hộp số chính) nên gọi là hộp giảm tốc

- Ưu điểm:

+ Giảm khoảng cách trục và tải trọng tác dụng lên các chi tiết của hộp số chính

- Nhược điểm:

+ Giảm tính thống nhất hoá của hộp số chính

+ Hiệu suất giảm khi gài số truyền thấp

Hình 1.5- Sơ đồ hộp số nhiều cấp với hộp số phụ kiểu hành tinh

I- Trục sơ cấp của hộp số chính; II- Trục trung gian; III- Trục thứ cấp của hộp số chính (chính là trục sơ cấp của hộp số phụ hành tinh ); IIIp- Trục thứ cấp của hộp số phụ hành tinh được nối với cần C của cơ cấu hành tinh; 1, 2, 3, 4, 5, L- Vị trí gài cấp

số 1, số 2, số 3, số 4, số 5, số lùi của hộp số

1.4 Cơ cấu điều khiển

Cơ cấu điều khiển có nhiệm vụ truyền lực tác động của lái xe đến ống gài số, hay bánh răng di trượt, hoặc bộ đồng tốc để dịch chuyển chúng vào vị trí gài số hoặc vị trí trung gian Phần lớn cơ cấu điều khiển số trên ôtô là hệ thống đòn điều khiển đơn

giản Chúng gắn trực tiếp lên nắp hộp số bằng khớp cầu Khớp cầu cho phép điều khiển

số với 6 vị trí gài số

Khi hộp số có vị trí xa buồng lái như khi buồng lái đặt ngay trên động cơ hoặc động cơ bố trí ở đuôi xe thì đòn điều khiển vẫn bố trí bên cạnh lái xe Trong trường hợp này phải dùng thêm đòn điều khiển trung gian để truyền động lên các thanh trượt gắn trên nắp hộp số ở xa vị trí người lái

Hệ thống điều khiển này gọi là hệ thống điều khiển hộp số từ xa Điều khiển từ

xa thực hiện nhờ hệ thống đòn điều khiển cơ khí hoặc điều khiển thủy khí nhờ các van phân phối và các xilanh lực

1.4.1 Cơ cấu định vị và khóa hãm

+ Cơ cấu định vị:

Cơ cấu định vị có nhiệm vụ giữ đúng vị trí của các bánh răng di trượt gài số hay bánh răng của bộ đồng tốc ( hoặc ống gài) mỗi khi gài số hoặc nhả số, đảm bảo cho các bánh răng nhả số hoàn toàn hay ăn khớp hết chiều dài của răng Lực định vị vừa đủ lớn

để tránh hiện tượng tự gài số hay nhả số ngẫu nhiên

Cơ cấu định vị thường dùng loại bi lò xo tác dụng lên hốc hãm của thanh trượt ( dùng để gắn các càng gạt số)

Hình 1.6- Cơ cấu định vị

+ Khóa hãm:

Khóa hãm có nhiệm vụ chống gài 2 số cùng một lúc tránh làm gãy vỡ răng hộp

số Để đảm bảo điều này, khi một số đã gài vào thì khõa hãm sẽ khóa chặt cưỡng bức các thanh trượt của các số kia ở vị trí trung gian Chỉ cho phép một số được gài mà thôi

Hình 1.7- Kết cấu khóa hãm

+ Cơ cấu an toàn khi gài số lùi:

Trên hộp số ô tô phải có cơ cấu an toàn tránh gài một số ngẫu nhiên khi mà xe đang chuyển động tịnh tiến; làm gãy vỡ răng hộp số cũng như quá tải cho hệ thống truyền lực

Cơ cấu này thường dùng chốt cản với sức ép lò xo lớn gây cản nhiều khi tiến hành gài số lùi so với gài số tiến

1.4.2 Ống gài số

Hầu hết các bánh răng gài số của hộp số ô tô thường được lắp lồng không lên trục, bánh răng di trượt chỉ dùng hạn chế ở số lùi hoặc số một Để tiến hành gài số đối với các bánh răng quay trơn trên trục ta phải dùng ống gài hoặc bộ đồng tốc nhằm nối cứng bánh răng với trục thông qua các khớp răng: nó có thể là răng trong hoặc răng ngoài

Để quá trình gài số bằng ống gài được dễ dàng và nhanh chóng hơn, các răng của ống gài được vát nhọn và cứ một răng lại khuyết đi một răng; đồng thời về phía các đai răng của bánh răng gài số, cứ cách một răng có một răng ngắn hơn

Ống gài số chỉ sử dụng để thực hiện việc gài số cho số lùi hoặc số thấp nhất cho hộp số ôtô, còn hầu hết các số khác của hộp số phải dùng bộ đồng tốc để gài số nhằm đảm bảo việc gài số được êm dịu, không gây va đập răng cho hộp số nói riêng và cũng như cho hệ thống truyền lực nói chung

1.4.3 Bộ đồng tốc

Bộ đồng tốc dùng để nối bánh răng với trục khi gài số Nó có nhiệm vụ:

- Làm đồng đều tốc độ ở các phần cần gài trước khi chúng được nối với nhau;

- Không cho phép gài số khi các chi tiết cần nối chưa đồng đều tốc độ Nhờ đó đảm bảo quá trình gài số được êm dịu dễ dàng

- Phổ biến hiện nay là các đồng tốc quán tính có bề mặt ma sát dạng côn

-Kết cấu đồng tốc rất đa dạng Tuy nhiên, trong kết cấu bao giờ cũng có ba phần tử chức năng là:

+ Phần tử ma sát: có nhiệm vụ làm đồng đều tốc độ góc các phần nối

+ Phần tử khóa: có nhiệm vụ không cho gài số khi các phần cần gài chưa đồng tốc + Phần tử định vị: có nhiệm vụ định vị các chi tiết ở vị trí trung gian và đã gài Liên kết định vị phải là dạng lien kết mềm để không làm ảnh hưởng đến quá trình gài số của đồng tốc

• Nguyên lý làm việc của đồng tốc

- Giai đoạn 1: Người lái thông qua nạng gạt và cơ cấu định vị, dịch chuyển bề mặt

côn bị động của phần tử ma sát, vào tiếp xúc với bề mặt côn chủ động đang quay, Nhờ

ma sát trên mặt côn, phần tử chủ động kéo phần tử bị động quay theo và đưa các chi tiết của phần tử khoá vào vị trí khóa, không cho các răng vào ăn khớp khi hai phần tử chưa đồng tốc

- Giai đoạn 2: Phần tử chủ động kéo phần bị động quay theo với tốc độ tăng dần

Lực quán tính ép chặt hai mặt vát của phần tử khóa tạo nên phản lực N rất lớn, không cho người lái đẩy các vành răng vào ăn khớp

- Giai đoạn 3: Hai phần tử đã quay đồng tốc độ Lực quán tính và phản lực N đã

triệt tiêu Cơ cấu khóa hết tác dụng Dưới tác dụng của người lái, các vành răng thắng lực của lò xo định vị tiến hành ăn khớp và kết thức gài số

- Bộ đồng tốc loại I (loại chốt hãm)

Hình 1.8- Kết cấu bộ đồng tốc loại I (bộ phận nối kiểu liền)

+ Bộ phận nối (1): Có cấu tạo tương tự ống gài, nối then hoa với trục; tức là có thể di trượt về phía phải (hoặc trái) để nối với bánh răng gài số (4) khi đã đồng đều tốc

độ

+ Chốt hãm (2): Có nhiệm vụ tạo phản lực tác dụng ngược lên bộ phận nối (1)

để chống gài số khi chưa đồng đều tốc độ giữa bộ phận nối (1) và bánh răng gài số (4)

+ Vành ma sát (3) của đồng tốc: Có nhiệm vụ tạo ra mômen ma sát giữa vành

ma sát (3) với bề mặt ma sát trên bánh răng gài số (4) nhằm làm đồng đều tốc độ giữa chúng trước khi gài số

+ Bộ phận định vị: Gồm bi định vị (5) và chốt (6) có nhiệm vụ giữ cho các vành

ma sát ở vị trí trung gian khi bộ đồng tốc không thực hiện gài số; đồng thời cho phép

đưa vành ma sát (3) vào tiếp xúc trước với vành ma sát trên bánh răng (4) khi tiến hành gài số

Bộ đồng tốc loại này được sử dụng khá phổ biến trên các xe tải và xe khách cỡ trung bình và lớn nhờ kết cấu vững chắc và tin cậy

Hình 1.9- Kết cấu bộ đồng tốc loại Ib (bộ phận nối kiểu rời)

+ Bộ đồng tốc loại II (loại răng hãm):

Trên một số ôtô du lịch, vận tải và khách cỡ nhỏ, kích thước các bánh răng hộp

số nhỏ, không đủ không gian để thiết kế đồng tốc loại I Hơn thế nữa, tải trọng tác dụng

bề mặt hãm nói chung không lớn nên có thể sử dụng chính bề mặt nghiêng của các răng để làm bộ phận hãm Tùy theo kết cấu cụ thể mà đồng tốc loại răng hãm có nhiều kiểu dáng khác nhau nhưng đều có chung nguyên tắc cấu tạo sau:

- Bộ phận nối (1): làm nhiệm vụ nối bánh răng quay trơn (4) với trục (7) Bộ phận

nối có cấu tạo tương tự ống gài; di trượt dọc trục bằng khớp nối then hoa (hình 1.10)

Các răng của bộ phận nối (1) được vát nghiêng với góc β đủ nhỏ để chống gài số khi bánh răng gài (4) chưa đồng đều tốc độ với trục (7)

Hình 1.10- Kết cấu bộ đồng tốc loại IIa(kiểu định vị)

1: Bộ phận nối, 2: Vành răng hãm, 3: Vành ma sát, 4:Bánh răng, 5: Thanh trượt, 6: Bi định vị, 7: Trục hộp số, α: Góc nghiêng của mặt côn ma sát, r ms : Bán kính ma sát trung

bình, β: Góc nghiêng của bề mặt hãm, r β : Bán kính trung bình mặt hãm

- Bộ phận hãm (2): có nhiệm vụ chống lại việc gài số khi bánh răng (4) chưa đồng đều tốc độ với trục (5) Bộ phận hãm có cấu tạo gồm vành răng hãm (2) gắn lên vành côn ma sát (3) Các răng của vành răng hãm đều được vát nghiêng với góc vát β cùng với răng trên bộ phận nối (1) nhằm chống lại việc gài số khi bánh răng (4) chưa đồng đều tốc độ với trục (7)

- Bộ phận ma sát: gồm các vành ma sát (3) có nhiệm vụ làm đồng đều tốc độ giữa bánh răng gài số (4) với bộ đồng tốc

- Bộ phận định vị: có nhiệm vụ giữ cho các vành ma sát ở vị trí trung gian khi bộ đồng tốc không làm việc; đồng thời cho phép đưa vành ma sát (3) vào tiếp xúc trước với bề mặt côn trên bánh răng gài số (4) khi bắt đầu tiến hành gài số

Hình 1.11- Kết cấu bộ đồng tốc loại IIb (kiểu thanh trượt định vị)

1: Bộ phận nối (ống nối), 2: Vành răng hãm, 3: Vành côn ma sát, 4: Bánh răng gài số, 5: Thanh trượt định vị, 6: Lò xo định vị thanh trượt, 7: Trục hộp số, α: Góc côn của

vành ma sát, β: Góc nghiêng phản lực của các vành răng hãm

Bộ đồng tốc loại IIb có thanh trượt (5) làm nhiệm vụ định vị thay cho viên bi (6) của bộ đồng tốc loại IIa

Thanh trượt (5) làm luôn nhiệm vụ định vị, còn lò xo định vị được thay bởi hai vòng lò xo (6), nhờ vậy tránh được hiện tượng bị lệch lò xo khi vào gài số

Nhược điểm của kiểu này là ma sát giữa hốc định vị và gờ của thanh định vị là ma sát trượt thay vì ma sát lăn như loại IIa, nên hốc định vị có thể dễ mòn hơn loại IIa Tuy vậy lực định vị này nhỏ, hơn nữa bộ đồng tốc làm việc trong dầu nên nhược điểm này có thể khắc phục được nhờ chúng luôn luôn được bôi trơn trong dầu

Bộ đồng tốc loại IIc có cấu tạo bộ phận định vị kiểu ống trụ

Hình 1.12- Kết cấu bộ đồng tốc loại IIc(ống trụ đẩy định vị) 1: Bộ phận nối, 2: Vành răng hãm, 3: Vành ma sát, 4: Bánh răng, 5: Cơ cấu định vị, 5a: Ống trụ định vị, 5b: Chốt định vị, 6: Lò xo định vị, r ms : Bán kính ma sát trung bình,

r β : Bán kính trung bình của mặt hãm

Thanh đẩy (5) biến thể thành ống trụ (5a) Lò xo định vị (6) lại trở thành lò xo trụ, được lồng trong ống trụ (5a) và chốt định vị (5b) Nhờ vậy lò xo không bị lệch như kiểu IIa Ở đây ống trụ (5a) vừa làm chức năng thanh đẩy vừa làm nhiệm vụ định vị

Do trụ đẩy (5a) có kích thước bé nên cần phải có thêm các lò xo định vị phụ (5c) giữ cho các vành ma sát (3) luôn tỳ sát trục đẩy

Hình 1.13- Kết cấu bộ đồng tốc loại IId(kiểu lò xo định vị hướng trục)

1: Bộ phận nối, 2: Vành răng hãm, 3: Vành côn ma sát, 4: Bánh răng gài số, 5: lò xo định vị, β: Góc nghiêng của răng hãm, r β : bán kính trung bình mặt hãm, r ms : Bán kính

ma sát trung bình

Tuy đơn giản, nhược điểm của đồng tốc này là lực chiều trục của lò xo định vị vì

nó có xu hướng làm nhả số Để tránh trả số đối với kiểu đồng tốc này, đòi hỏi lực của

cơ cấu định vị bên thanh trượt phải lớn Điều này lại dẫn đến mòn các hốc định vị trên thanh trượt và do đó lại dễ bị nhả số

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU

2.1 Tính toán xác định các thông số yêu cầu ban đầu

2.1.1 Tính tỷ số truyền của số thấp nhất

❖ Số liệu cho trước :

+Loại ôtô: xe tải

+Trọng lượng toàn bộ của xe : Ga = 7200 [kg]

+Động cơ Diesel có:

Công suất cực đại: Nemax = 110 [kW] ở tốc độ nN = 3200 [vòng/phút]

Mômen cực đại: Memax = 370 [N.m] ở tốc độ nM = 2000 [vòng/phút]

+Bán kính làm việc của bánh xe : rbx = 400 [mm] = 0,4 [m]

+Tốc độ cực đại của xe: Va max = 100 [km/h]

+Hệ số cản lớn nhất của đường: max = 0,25

* Tỷ số truyền của tay số 1 được tính theo điều kiện kéo [1]:

ih1 

t e

bx a

i M

r G





0 max max (2.1) Trong đó :

max 0

a hn

bx e

v i

r

= (2.2) Trong đó :

ihn : Tỷ số truyền cao nhất của hộp số, thường chọn ihn = 1 (số truyền thẳng) max

e

 : Tốc độ lớn nhất của động cơ, [rad/s] ; được xác định theo [1]:

Với động cơ diesel, xe tải: emax =



bx

i M

r G







0 max

(2.3) Trong đó :

G: Trọng lượng bám của xe, [N]

Theo [1] thì trọng lượng bám của xe được xác định:

m cd= 1,2 - 1,35 (Theo [1])

chọn m cd=1,3

=>G= 49442,4.1,3= 64275,2 [N]

: Hệ số bám giữa lốp và mặt đường Theo [1] chọn  = 0,8

rbx: Bán kính làm việc của bánh xe rbx = 0,4 [m]

Memax: Momen cực đại Memax =370 [N.m]

min

i v

r M

a

bx

e (2.4) Trong đó :

v amin: tốc độ chuyển động ổn định nhỏ nhất , [m/s]

v amin = 4  5 (km/h), chọn v amin= 4 [km/h] = 1,11 [m/s]

emin: Tốc độ góc ổn định nhỏ nhất của động cơ khi đầy tải, [rad/s]

Đối với động cơ Diesel xe tải emin=600 [v/ph],

chọn emin= 600 [v/ph] = 2.3,1416.600

60 =62,8 [rad/s]

Vậy: ih1  62,86.0, 4

1,11.4,82 = 4,69 Theo 3 điều kiện trên : 4, 69i h113, 72

Vậy chọn ih1 =5,25 theo điều kiện kéo (thỏa mãn cả điều kiện bám và tốc dộ tối thiểu)

2.1.3 Tính tỷ số trung gian của hộ số

Đối với xe thường làm việc với các tay số truyền trung gian và số thấp nên số truyền trung gian được xác lập theo cấp số nhân với công bội q như sau:

(n-1) h1

hn

iq*=

i

Tính lại q: * ( 1) 1 (4 1)5, 25 1, 51

1

i h n q

i hn

q i i

2.2 Phương án thiết kế hộp số và sơ đồ động học hộp số

Ta có hộp số 5 cấp nên có 2 phương án để chọn kiểu hộp số đó là hộp số 3 trục và 2

trục

Ta thấy hiện nay đa số các loại xe (n<6) người ta đều chọn hộ số 3 trục Dựa vào đặc điểm cũng như ưu điểm của hộp số 3 trục nhiều và tốt hơn hộp số 2 trục nên ta chọn hộp số 3 trục:

+ Có số truyền thẳng, khi làm việc ở số truyền thẳng các bánh răng, ổ trục, trục trung gian gần như được giảm tải hoàn toàn nên giảm được mài mòn, tiếng ồn, mất mát công suất

+ Kết cấu hộp số nhỏ gọn, giúp tiết kiệm vật liệu chế tạo, giảm giá thành xe,… + Khi các tỷ số truyền khác nhau mô men truyền qua hai cặp bánh răng, do đó có thể tao ra các tỷ số truyền lớn và kích thước nhỏ gọn, nhờ đó giảm đượcc tải trọng toàn bộ xe

❖ Sơ đồ động học hộp số 5 cấp:

Hình 2.1.Sơ đồ hộp số 5 cấp thiết kế 1- Vị trí gài cấp số tiến số 1; 2- Vị trí gài cấp số tiến số 2;

3- Vị trí gài cấp số tiến số 3; 4- Vị trí gài cấp số tiến số 4;

5- Vị trí gài cấp số tiến số 5; L- Vị trí gài cấp số lùi;

I- Trục sơ cấp; I-: Trục trung gian; II-: Trục thứ cấp;

Z A , Z’ A - Bánh răng chủ động và bị động của cặp bánh răng truyền động chung;

Z 1 ,Z’ 1- Bánh răng chủ động và bị động của cặp bánh răng gài số 1;

Z 2 , Z’ 2 : Bánh răng chủ động và bị động của cặp bánh răng gài số 2;

Z 3 , Z’ 3 - Bánh răng chủ động và bị động của cặp bánh răng gài số 3;

Z 4 , Z’ 4 - Bánh răng chủ động và bị động của cặp bánh răng gài số 4;

Z L , Z’' L- Cặp bánh răng chủ động và trung gian gài số lùi;

Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN

3.1 Tính toán kích thước cơ bản của trục và các cặp bánh răng hộp số

3.1.1 Khoảng cách trục hộp số

Khoảng cách trục là một trong những thông số quan trọng quyết định kích thước

cacte hộp số nói chung và các chi tiết bên trong của hộp số (bánh răng, đồng tốc, ổ bi)

Hình 3.1 Sơ đồ tính toán sơ bộ kích thước hộp số

Khoảng cách trục A [mm] của hộp số ôtô được xác định sơ bộ theo [1]:

A  K

.

M

i

Trong đó:

ka : Hệ số kinh nghiệm, có giá trị nằm trong khoảng sau:

Đối với xe vận tải, hộp số thường, ka = 8,6 9,6;

Theo kết quả tính ở trên, ta có: ih1 = 5,25

Thế các số liệu vào ta tính được khoảng cách trục sơ bộ là:

A =9 370.5, 253 =112, 29[mm]

Chọn sơ bộ A = 110 [mm]

3.1.2 Kích thước theo chiều trục cac-te hộp số

Kích thước theo chiều trục của cac-te hộp số l [mm] có thể được xác định bằng tổng chiều dài (theo chiều trục) của các chi tiết lắp trên trục trung gian hộp số Bao gồm: chiều rộng của các bánh răng b [mm], chiều rộng của các bộ đồng tốc (hoặc ống gài) H [mm], chiều rộng của các ổ đỡ trục B [mm]

Đối với ôtô máy kéo, các thông số này thường được xác định theo kích thước khoảng cách trục A như sau: với A = 110 [mm]

+ Chiều rộng bánh răng: b ≈ (0,19 ÷ 0,23)A (Theo [1] với hộp số thường)

3.1.3 Tính toán số răng của các bánh răng hộp số (hộp số 3 trục)

3.1.3.1 Môduyn và góc nghiêng số răng của bánh răng hộp số

+Mô-duyn: m = (3,5 5,0) [mm] (Theo [1] với xe tải)

Chọn: m = 3,5 [mm] cho các số truyền cao

m = 4 [mm] cho các số truyền thấp (số 1 và lùi)

+Góc nghiêng:  = (180  260) (đối với xe tải)

Chọn:  = 250 các số truyền cao

 = 200 các số truyền thấp

3.1.3.2.Số răng của bánh răng hộp số

Đối với hộp số ba trục (đồng trục), các số truyền đều phải qua hai cặp bánh răng, trong đó có một cặp bánh răng được dùng chung cho tất cả các số truyền (trừ số truyền thẳng), gọi là cặp bánh răng luôn ăn khớp Nghĩa là nó luôn luôn làm việc với bất kỳ số truyền nào (trừ số truyền thẳng) Vì vậy khi phân chia tỷ số truyền cho cặp bánh răng này phải có giá trị đủ nhỏ để vừa đảm bảo tuổi thọ cho cặp bánh răng luôn

ăn khớp vừa để cho số răng chủ động của cặp bánh răng gài số ở số truyền thấp không được nhỏ quá

Theo kinh nghiệm: số răng chủ động của cặp bánh răng gài số ở số truyền thấp của xe vận tải(buýt) là : Z1 = (16  12)

Xe buýt có ih1 = 5,25 nên ta chọn Z1 =15

) 1 (

cos 2

1 1

1 1

g

i m

A Z

+

1

cos 2

1 1

1

Z m

A

(3.2)Trong đó :

A : Khoảng cách trục, [mm]

Kết quả tính ở (3.1): A = 110 [mm]

ig1: Tỷ số truyền của cặp bánh răng gài số một

β1: Góc nghiêng của cặp bánh răng gài số một, [độ]; 1 = 200

m1: Mô-duyn pháp tuyến của cặp bánh răng gài số một, [mm]

Chọn m1 = 4

[

]

Thế số liệu vào (3.2) ta có:

15.4

20cos.110

i i i

Với:

ia : Tỷ số truyền cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp

ih1: Tỷ số truyền số một của hộp số

ig1: Tỷ số truyền cặp bánh răng gài số ở số một

Từ đó suy ra tỷ số truyền của các cặp bánh răng gài số cho các số truyền khác:

a

hk gk

i

i

i = , k = 2÷5 Trong đó:

igk: Tỷ số truyền cặp bánh răng gài số thứ k bất kỳ (trừ số truyền thẳng)

ihk: Tỷ số truyền số thứ k bất kỳ của hộp số (trừ số truyền thẳng)

ia: Tỷ số truyền cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp

Thế số vào ta có: 2

2

3, 47

1, 6162,146

h g a

i i i

3 3

2, 30

1, 0712,146

h g a

i i i

4 4

1, 524

0, 7102,146

h g a

i i i

Khi đã có được ia và ik thì số răng của bánh răng chủ độngtương ứng Za và Zk (k=2:4) được xác định theo công thức

)1

k k

i m

igk : Tỷ số truyền của bánh răng gài số thứ k

βk :Góc nghiêng của cặp bánh răng gài số thứ k [độ]

mk : Mô-duyn pháp tuyến của cặp bánh răng gài số thứ k,[mm]

Vậy :

Z4 =

0 4

cos.2

).(



Z Z m

=

20 cos 2

) 36 15 (

m k k k

k

.2

)'.(

=

Ta có: