Đồ án thiết kế hộp số cơ khí trên xe con (Link cad: http://bit.ly/hopsocokhi)

Hộp số tự động được sử dụng rất phổ biến ở khu vực Bắc Mỹ, có đến 90% các dòng xe mới sử dụng số tự động. Vì thế công nghệ này được tập trung phát triển nhằm tăng khả năng cạnh tranh trên thị trường.Các tin liên quanNguyên lý hoạt động của hộp số sànMặc dù hộp số tự động thống trị thị trường, nhưng chúng không phải đồng bộ thống nhất mà trong nội bộ chúng cũng chia thành nhiều loại. Trong đó có một loại hộp số khác biệt so với bất kỳ chủng loại nào khác, từ việc sử dụng các bánh răng hành tinh truyền thống đến tỷ số truyền hay các mô hình ly hợp kép. Nó có tên là CVT, được viết tắt của cụm từ “truyền tải biến thiên liên tục”.CVT là một xu hướng khá mới mẻ trên thị trường. Chúng hứa hẹn một khả năng tiết kiệm nhiên liệu tuyệt vời và cảm giác lái xe mượt mà hơn. Nhưng chúng thực sự làm việc như thế nào? Tại sao chúng có thể thay đổi tỷ số truyền mà không sử dụng các bánh răng truyền thống? Liệu có phép màu nào trong loại hộp số mới này hay đơn giản nó là sản phẩm của công nghệ cao?Cận cảnh công nghệĐáng ngạc nhiên là nếu bạn tìm trên mạng sẽ thấy có rất nhiều thiết kế của hộp số CVT, nhưng có nhiều thiết kế trong số đó là không thực tế để áp dụng cho ôtô. Theo ý kiến của chuyên gia lập kế hoạch và chiến lược tiên tiến của Mitsubishi tại Bắc Mỹ cho biết về cơ bản thì hộp số CVT là một hệ thống, gồm nhiều kích cỡ khác nhau, nó giúp gắn kết các thiết bị theo một phương ngang.Hộp số tự động thông thường sử dụng một bộ bánh răng để cung cấp một tỷ số truyền (hoặc tốc độ) nhất định. Việc truyền tải và sử dụng các bánh răng sẽ đưa đến các tỷ số truyền thích hợp nhất trong từng trường hợp cụ thể. Ví dụ bánh răng bé nhất dùng để cho quá trình khởi động, bánh răng cỡ trung để dùng khi tăng tốc hoặc vượt chướng ngại và bánh răng lớn nhất để giúp tiết kiệm nhiên liệu khi xe đang đi tốc độ cao.

MỤC LỤC

Trang

LỜI NÓI ĐẦU 4

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 5

1 Công dụng, yêu cầu, phân loại 5

1.1 Công dụng 5

1.2 Yêu cầu 5

1.3 Phân loại 6

2 Đặc điểm cấu tạo hộp số cơ khí 8

2.1 Hộp số 3 trục 8

2.2 Hộp số 2 trục .10

3 Các bộ phận chính của hộp số 12

CHƯƠNG II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 19

1 Các phương án lựa chọn 19

1.1 Hộp số 2 trục 5 số tiến 19

1.2 Hộp số 3 trục 5 số tiến 21

1.3 Hộp số 3 trục 4 số tiến 22

2 Chọn phương án thiết kế 24

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỘP SỐ 25

1 Tính toán tỉ số truyền 27

1.1 Xác định tỉ số truyền của truyền lực chính 27

1.2 Xác định tỉ số truyền tay số 1 27

1.3 Xác định tỉ số truyền các tay số trung gian .28

2 Tính toán các thông số cơ bản của bánh răng 29

2.1 Xác định khoảng cách giữa các trục 29

2.2 Chọn các thông số modun của bánh răng 29

2.3 Xác định số răng 30

2.4 Xác định lại tỷ số truyền và khoảng cách trục 32

2.5 Tính bề rộng răng .35

2.6 Dịch chỉnh bánh răng 35

3 Chế độ tải trọng tính toán hộp số 37

4.Tính bền bánh răng 40

5 Tính toán trục hộp số .40

5.1 Tính sơ bộ kích thước trục hộp số 41

5.2 Tính bền trục hộp số 41

5.2.1 Trục thứ cấp 43

5.2.2 Trục trung gian 46

5.2.3 Trục sơ cấp 50

6 Tính toán ổ lăn 52

6.1.Trục thứ cấp 57

6.2 Trục trung gian 57

6.3 Trục sơ cấp 58

CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG CATIA THIẾT KẾ 3D .58

1.Tổng quan về CATIA 58

2 Các thanh công cụ sử dụng thiết kế 3D 58

2.Phương pháp thiết kế bánh răng 61

3.Thiết kế trục 70

4.Ráp bánh răng vào trục 71

CHƯƠNG V:ĐÁNG GIÁ BỀN CHI TIẾT BẰNGCOSMOS 72

1.Giới thiệu phần mềm COSMOS 72

2 Quy trình tính bền trong COSMOS 72

3.Tính bền cho trục trung gian 72

3.1 Đưa chi tiết đã thiết kế vào COSMOS 72

3.2 Chọn vật liệu cho chi tiết 73

3.3 Chia lưới cho chi tiết 74

3.4 Tạo ràng buộc cho chi tiết 75

3.5 Đặt lực lên chi tiết 76

3.6 Chạy chương trình tính toán 77

2.7 Xem kết quả tính toán 77

3 Kết quả tính bền trục trung gian 78

Chương VI: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRỤC THỨ CẤP 82

1 Cắt phôi, tiện mặt đầu và khoan chống tâm 82

2 Tiện thô các bậc trục 82

3 Tiện tinh 83

4 Gia công then hoa 83

5 Gia công ren ở đầu trục 83

6 Nhiệt luyện 85

7 Mà mặt trụ ngoài 85

8 Gia công tinh lần cuối mặt trụ ngoài 86

9 Mài siêu tinh lần cuối mặt trụ ngoài 87

10 Kiêm tra trục 87

KẾT LUẬN 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay ô tô đã trở thành phương tiện giao thông hết sức quan trọng trong đờisống hàng ngày.ngành công nghiệp ô tô phát triển rất lâu trên thế giới.Tuy nhiêntại Việt Nam công nghiệp ôtô chủ yếu vẫn còn mang tính chất sản xuất nhỏ lẻ, lắpráp và nhập khẩu xe đã qua sử dụng, để có thể phát triển bền vững trong quá trìnhhội nhập, ngành công nghiệp ôtô cần có mục tiêu, định hướng, qui hoạch chiếnlược cụ thể Đối với ngành ôtô nói riêng và ngành cơ khí nói chung, khối lượngcông việc thiết kế tính toán cho các chi tiết là rất lớn Việc áp dụng những tiến bộ

về khoa học kỹ thuật sẽ giúp quá trình thiết kế rút ngắn thời gian, kết quả tối ưu,tăng năng suất lao động, tăng hiệu quả kinh tế,…

Sau 5 năm được đào tạo chuyên ngành ô tô tại trường đại học Bách Khoa HàNội bản thân em cũng đã có những kiến thức nhất định về ô tô tuy còn rất nhiềuhạn chế Em được giao đề tài “Tính toán thiết kế hộp số cơ khí trên xe con có ứngdụng thiết kế 3D trên CATIA và đánh giá độ bền các chi tiết bằng COSMOS” Vớinhững kiến thức đã tich lũy được trong 5 năm học tại trường và ứng dụng một sốphần mềm mới em đã cố gắng hết sức mình để hoàn thành công việc được giao

Em xin cảm ơn thầy giáo Nguyễn Trọng Hoan và thầy Hoàng Thăng Bình cùngvới các thầy giáo trong bộ môn Ô tô và xe chuyên dụng-ĐHBKHN đã chỉ dạy tậntình trong quá trình thực hiện đồ án này

Tuy nhiên vì thời gian và trình độ có hạn, chắc chắn đề tài còn nhiều thiếu sót,rất mong nhận được ý kiến phê bình của thầy giáo và bạn bè

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Tiến Nam

- Tạo chuyển động lùi cho ô tô.

- Có thể ngắt dòng truyền lực trong thời gian dài

Trên một số ô tô, chức năng thay đổi mômen truyền có thể được đảm nhận nhờmột số cụm khác (hộp phân phối, cụm cầu xe) nhằm tăng khả năng biến đổi mômen đáp ứng mở rộng điều kiện làm việc của ô tô

1.2 Yêu cầu

Cấu tạo của ô tô cần đáp ứng một số yêu cầu cơ bản sau:

- Có số tay số và dải tỷ số truyền thích hợp để đảm bảo được tính năng động lựchọc và tính kinh tế nhiên liệu của xe

- Phải có hiệu suất truyền lực cao

- Việc chuyển số phải được thực hiện dễ dàng, tiện lợi (lực tác động và hành trìnhcần gạt không quá lớn), nhanh chóng và không gây tiếng ồn

- Có cơ cấu định vị chống nhảy số và cơ cấu chống gài đồng thời hai số

- Có vị trí trung gian để có thể ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong thờigian dài

- Có cơ cấu báo hiệu khi gài số lùi

- Kết cấu nhỏ, gọn, dễ điều khiển, bảo dưỡng và sửa chữa.- Có khả năng bố trícụm trích công suất để dẫn động các thiết bị phụ khác

1.3 Phân loại

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

1.3.1.Theo trạng thái của trục hộp số trong quá trình làm việc

-Hộp số có tất cả các trục cố định

-Hộp số có trục di động (hộp số hành tinh): Hộp số hành tinh và biến mô men làmột cụm có chung vỏ làm thành cụm hộp số tự động được lắp liền sau động cơ.Cụm hộp số tự động có hệ thống điều khiển điện từ thủy lực làm việc theo chươngtrình lập sẵn, thực hiện tự động đóng ngắt thay đổi các tỷ số truyền bên trong hộp

số chính.Cấu tạo của hộp số hành tinh dùng trên ô tô và các phương tiện giao thôngkhá phức tạp Hộp số hành tinh được tổ hợp từ các cơ cấu hành tinh cơ bản hoặc từcác cơ cấu hành tinh tổ hợp

1.3.2 Theo số trục của hộp số (không kể trục số lùi)

Trên ô tô con thường sử dụng hộp số chính ba trục hoặc hai trục.

-Hộp số ba trục có trục chủ động (trục sơ cấp) và trục bị động (trục thứ cấp) được thiết kế đồng trục Phần lớn các số truyền đều thông qua hai cặp bánh răng ăn

khớp, nếu nối trực tiếp trục chủ động và trục bị động có thể tạo ra số truyền thẳng.Cấu trúc này thường gặp trên ô tô có cầu sau chủ động

-Hộp số hai trục : tất cả các số truyền truyền qua một cặp bánh răng ăn khớp.Trong một số trường hợp số truyền cao nhất có thể truyền qua nhiều cặp bánh răng.Cấu trúc này thường gặp trên ô tô có động cơ đặt trước, cầu trước chủ động

1.3.3 Theo số tỷ số truyền chung của hộp số chính.

Theo số lượng số tiến là 3,4,5…

1.3.4 Theo đặc điểm thay đổi tỷ số truyền: hộp số vô cấp và hộp số có cấp.

- Hộp số vô cấp được dùng để tạo thành HTTL vô cấp, trong đó hộp số có tỷ sốtruyền biến đổi liên tục, trong khoảng tỷ số truyền (R) định sẵn, từ thấp đến cao vàngược lại Trên ô tô bộ truyền vô cấp thường gặp: biến mô men thủy lực, bộ truyền

đai đặt biệt, Nếu mô men động cơ làm việc ở giá trị nhất định, sự biến đổi mômen sau hộp số vô cấp là đường liên tục, do vậy các bộ truyền này còn được gọi là

bộ truyền liên tục trong khoảng tỷ số truyền R cho trước Ví dụ: trên biến mô men

thủy lực, khoảng R có thể đạt tới 2,7, trên bộ truyền đai đặc biệt có thể R = 4,5

- Hộp số có cấp, tạo thành HTTL có cấp, được dùng phổ biến trên ô tô Tỷ sốtruyền trong hộp số thay đổi với các giá trị cố định khác nhau, do vậy còn được gọi

là bộ truyền gián đoạn Mức độ gián đoạn phụ thuộc vào số lượng tỷ số truyền bêntrong hộp số

Ở đây bộ truyền vô cấp có dạng bao các điểm ngoài của hộp số có cấp, do vậycho phép thay đổi mô men và tốc độ đều đặn hơn, tận dụng tốt công suất của độngcơ.Trong HTTL có thể tập hợp bởi các bộ truyển vô cấp với hộp số có cấp

1.3.5 Theo phương pháp điều khiển chuyển số của hộp số

Điều khiển bằng tay, điều khiển tự động, và điều khiển bán tự động Trong thờigian gần đây đã xuất hiện các hộp số cho phép làm việc theo phương pháp điềukhiển bằng tay và điều khiển tự động tùy chọn bằng các nút chọn trên bảng điềukhiển (hộp số có hai li hợp trên một số ô tô con)

Với tính chất đa dạng của hộp số, trong tài liệu sẽ trình bày với hai dạng hộp sốthường gặp trên ô tô: hộp số đơn giản có cấp và hộp số tự động chuyển số

2 Đặc điểm cấu tạo của hộp số cơ khí có cấp

Hộp số cơ khí trên ô tô tải hiện nay thường có 2 loại hộp số: hộp số 2 trục, và hộp

Hộp số này có ưu điểm sau:

Khi cùng kích thước bên ngoài như nhau hộp số này cho tỉ số truyền lớn Đặcđiểm rất quan trọng là hiện nay động cơ cao tốc được dùng nhiều trên ô tô Như thếnghĩa là nếu cần đảm bảo một tỉ số truyền như nhau thì loại hộp số này có kíchthước bé, trọng lượng cũng bé hơn, do đó giảm được trọng lượng toàn bộ ôtô

Hình 1.1: Hộp số 3 trục

Trục sơ cấp và trục thứ cấp đặt đồng tâm cho nên tạo ra được tỉ số truyền thẳngnghĩa là gài cứng trục sơ cấp và trục thứ cấp lại với nhau Trong trường hợp nàyhiệu suất sẽ rất cao, coi như bằng 1, bởi vì truyền động không qua một cặp bánhrăng nào cả Đối với ô tô rất quan trọng bởi thời gian làm việc ở số truyền thẳngchiếm tỉ lệ 50%-80% Trên các đoạn đường bằng phẳng có thể gài số truyền thẳng,

do đó thời gian sử dụng các tay số trung gian sẽ ít đi, cho nên bánh răng và ổ bi ởcác tay số này có kích thước

Nhược điểm:

- Hộp số có số truyền thẳng có khuyết điểm là ổ bi đằng trước (theo chiều chuyểnđộng của ôtô) của trục thứ cấp được đặt vào lỗ đằng sau của trục sơ cấp Do điềukiện kết cấu của hộp số (kích thước trục sơ cấp, ổ bi này không thể làm to được,cho nên khi làm việc có lực tác dụng thì ổ bi này sẽ ở tình trạng căng thẳng Trong

hộp số các bánh răng có nhiệm vụ truyền động giữa các trục Để truyền động đượccác bánh răng trên các trục phải ăn khớp với nhau

Hình 1.2 Đường truyền công suất

Bánh răng trong hộp số được lắp cố định trên trục bằng then bán nguyệt, thenbằng (hoặc liền khối với trục), bánh răng lắp lồng không trên trục nhờ bạc lót

- Bánh răng: trong hộp số 3 trục thường sử dụng bánh răng di trượt để gài số, lêntrong quá trình gài số quá trình va đập cũng thường dẫn đến mòn, vỡ răng

- Khi dùng phương pháp di trượt để gài số thì buộc phải dùng bánh răng thẳng đểlắp trên các then hoa, cho lên như vậy sẽ dẫn đến chất lượng của ăn khớp bánh

răng không bằng bánh răng nghiêng Nếu muốn dùng bánh răng nghiêng thì cácthen hoa phải được chế tạo trên công nghệ xoắn rất phức tạp

Về mặt cấu tạo và nguyên lý làm việc của các cơ cấu điều khiển tương tự hộp số 3trục Nó chỉ khác hộp số 3 trục về sự bố trí các trục và số lượng các trục mà thôi.Hộp số này thường dùng cho xe du lịch với cầu trước chủ động

Hình 1.3 Kết cấu hộp số 2 trục đặt ngang

3.Các bộ phận chính của hộp số

Cơ cấu điều khiển là bộ phận quan trọng của hộp số, nó bao gồm các bộphận sau:Đòn điều khiển, trục trượt, càng cua, cơ cấu định vị khoá hãm, cơ cấu định vị sốlùi, ống gài số, bộ đồng tốc Nó có nhiệm vụ dịch chuyển các bánh răng tương ứngvới các ống gài số hoặc bộ đồng tốc ở trong hộp số khi gài và nhả số Đòn điềukhiển phải bố trí thuận lợi cho người điều khiển

Hình 1.5: cơ cấu gài số

Tuỳ theo sự bố trí đòn điều khiển có hai loại: Loại đặt trực tiếp trên nắp hộp số vàloại đặt riêng rẽ đối với hộp số.Dạng đặt trực tiếp trên nắp hộ số: Đòn điều khiểnlắp vào nắp hộp số từ trên xuống, đòn được ép vào mặt tựa hình cầu bằng lò xo 1trực tiếp tác dụng lên đòn từ trên xuống dưới (hình a), hoặc bằng lò xo 2 đặt ở phíadưới và ép vào đòn qua đĩa 5 (hình b), có khi đòn điều khiển lắp vào nắp hộp số từdưới lên, lúc đó đòn được ép vào mặt tựa hình cầu bằng lò xo 6, lò xo này tựa mộtđầu vào gờ lồi ra 7 ở vỏ hộp số và ép đòn từ dưới lên, để giữ đòn điều khiển ở vị tríđúng, ở mặt tựa hình cầu có đặt chốt định vị 3 Bề mặt tựa hình cầu của đòn điềukhiển được che bụi bẩn và nước bằng bao 4

Trong khi tiến hành gài số để đảm bảo gài số được an toàn, người ta làm chốt định

vị và khoá hãm Định vị dùng để gài các số cho đúng vị trí sao cho bánh răng ănkhớp được hết chiều dài, tránh hiện tượng gài và nhả số ngẫu nhiên Khoá hãm cókhuyết tương ứng với số lượng cấp số tương ứng cần gài và thêm chỗ cho vị trítrung gian Khi gài số chốt hãm sẽ bị nén lại làm cho các thanh trượt còn lại không

di chuyển tránh gài hai số một lúc Chốt định vị có loại bi, cốc, thanh, loại khoá.Khoá hãm có loại bi,thanh, tấm khía rãnh

Hình 1.6: Kết cấu đòn điều khiển đặt trực tiếp trên hộp số ôtô.

đồng tốc loại 1 ( loại chốt hãm) : Tùy theo kết cấu cụ thể mà bộ đồng tốc ô tô có

nhiều kiểu khác nhau; tuy vậy chúng đều có chung 1 cấu tạo chung sau:

+ Bộ phận nối 1 : có cấu tạo tương tự ống gài( răng ngoài hoặc trong) nối thenhoa với trục; tức là có thể di chuyển dọc trục theo 2 hướng để nối với bánh răng số

4 khi đã đồng đều tốc độ

Hình 1.8: Kết cấu bộ đồng tốc chốt hãm kiểu A ( bộ phận nối kiểu liền)

1 bộ phận nối ; 2 chốt hãm; 3 vành ma sát; 4 bánh răng gài số; 5,6 chốt định vị

- Chốt hãm (2) : có nhiệm vụ tạo phản lực ngược lên bộ phận nối (1) để chống gài

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

- Vành ma sát (3) của đồng tốc: có nhiệm vụ tạo ra mô men ma sát giữa vành masát (3) với bề mặt ma sát trên bánh răng gài số (4) nhằm làm đồng đều tốc độ giữachúng trước khi gài số

- Bộ phận định vị: gồm định vị 5 và chốt 6 có nhiệm vụ giữ cho các vành ma sát ởđúng vị trí trung gian khi bộ đồng tốc không thực hiện việc gài số đồng thời chophép đưa vành ma sát 3 vào tiếp xúc với vành ma sát trên bánh răng khi gài số.Bộđồng tốc loại Ia với kiểu bộ phận nối liền khối như ống gài được sử dụng khá phổ

biến ở các xe tải và xe khách cỡ trung bình và lớn nhờ kết cấu vững chắc và tincậy.

Các nhà máy MAZ và KRAZ ( của Liên Xô cũ) sử dụng loại đồng tốc loại Ibvới bộ phận nối kiểu rời ( gồm các chi tiết 1A và 1B) cũng có nguyên tắc cấu tạo

và làm việc tương tự Chỉ khác là 2 vành ma sát 3 của đồng tốc được làm liền khối,

do vậy bộ phận được nối tách rời được liên kết với nhau thông qua chốt hãm 2.Nhược điểm của loại này là phải chế tạo hốc hãm H trên ống ma sát 3 trở nên khókhăn hơn

- Khi chưa đồng đều tốc độ giữa bánh răng gài số 4 và bộ đồng tốc, mô men masát hình thành trên vành ma sát 3 làm chốt hãm 2 tì vào bề mặt hãm với gócnghiêng β trên bộ phận nối 1 tại đây xuất hiện phản lực mà thành phần lực chiềuQ’ tác dụng ngược lên bộ phận nối 1 vào ăn khớp với khớp răng tương ứng trênbánh gài số 4

- Khi đã có sự đồng đều tốc độ (không có sự trượt tương đối giữa 2 bề mặt côn)

mô men ma sát sẽ không còn nữa lúc này lực Q do người lái tạo ra chỉ cần đủthắng lực lò xo định vị 5 đẩy nhẹ chốt hãm 2 thoát khỏi bề mặt hãm và tiếp tục đưavành răng của bộ phận nối đi vào ăn khớp với vành răng trên bánh răng gài số 4.Việc gài số được thực hiện

- Khi chưa đồng đều tốc độ giữa bánh răng gài số 4 và bộ đồng tốc, mô men masát hình thành trên vành ma sát 3 làm chốt hãm 2 tì vào bề mặt hãm với gócnghiêng β trên bộ phận nối 1 tại đây xuất hiện phản lực mà thành phần lực chiềuQ’ tác dụng ngược lên bộ phận nối 1 vào ăn khớp với khớp răng tương ứng trênbánh gài số 4

- Khi chưa đồng đều tốc độ giữa bánh răng gài số 4 và bộ đồng tốc, mô men masát hình thành trên vành ma sát 3 làm chốt hãm 2 tì vào bề mặt hãm với gócnghiêng β trên bộ phận nối 1 tại đây xuất hiện phản lực mà thành phần lực chiều

Q’ tác dụng ngược lên bộ phận nối 1 vào ăn khớp với khớp răng tương ứng trênbánh gài số 4

Khi đã có sự đồng đều tốc độ (không có sự trượt tương đối giữa 2 bề mặt côn) mômen ma sát sẽ không còn nữa lúc này lực Q do người lái tạo ra chỉ cần đủ thắnglực lò xo định vị 5 đẩy nhẹ chốt hãm 2 thoát khỏi bề mặt hãm và tiếp tục đưa vànhrăng của bộ phận nối đi vào ăn khớp với vành răng trên bánh răng gài số 4 Việcgài số được thực hiện

Như vậy chỉ khi có sự đồng đều tốc độ giữa bánh răng gài số 4 với bộ phận nối 1thì mới có thể gài số được số, tránh sự va đập răng cũng như tải trọng động chungcho cả hệ thống truyền lực chung trên ôtô

-Bộ phận hãm 2: có nhiệm vụ chống lại việc gài số khi bánh răng 4 chưa đồng tốc

với trục 5 Bộ phận hãm có cấu tạo gồm vành răng hãm, gắn trên vành côn ma sát.Các răng của vành hãm 2 được vát nghiêng góc β cùng với răng trên bộ phận nối 1nhằm chống lại việc gài số bánh răng 4 chưa đồng đều tốc độ với trục

Vị trí trung gian: mỗi bánh răng số được vào khớp với bánh răng bị động tươngứng và chạy lồng không trên trục

Bắt đầu đồng tốc: khi dịch chuyển cần chuyển số, cần chuyển số nằm trong rãnhống trượt dịch chuyển theo chiều nũi tên Vì phần nhô ra ở tâm của khóa chuyển sốđược gài vào rãnh của ống trượt, khóa chuyển số cũng dịch chuyển theo chiều mũitên cùng 1 lúc, và đẩy vòng đồng tốc vào mặt côn của bánh răng số

nhô ra của khóa này

- - Giữa quá trình đồng tốc: khi dịch chuyển tiếp cần chuyển số, lực đặt lên ống trượt sẽ thắng lực lò xo của khóa chuyển số và ống trượt trùm lên phần

Kết thúc đồng tốc: Lực đang tác dụng lên vòng đồng tốc trở nên mạnh hơn và đẩyphần côn của bánh răng số Điều này làm đồng bộ tốc độ của bánh răng số với tốc

độ trượt của ống gài số Khi tốc độ của ống trượt gài số và bánh răng gài số trở nên

bằng nhau, vòng đồng tốc bắt đầu quay nhẹ theo chiều quay này Do đó, các thencủa ống gài số ăn khớp với các rãnh then của vòng đồng tốc

Kết thúc chuyên số:Sau khi then của ống trượt gài số ăn khớp với rãnh then củavòng đồng tốc, ống trượt tiếp tục dịch chuyển và ăn khớp với rãnh then của bánhrăng số Khi đó, việc chuyển số sẽ kết thúc

- Hình 1.11 Kết thúc đồng tốc

Cơ cấu đồng tốc kiểu có 2 ,3 mặt côn: để tăng khả năng ăn khớp đồng tốc, các kiểu

xe gần đây đã ứng dụng cơ cấu ăn khớp đồng tốc kiểu này, đặc biệt cho bánh răng

CHƯƠNG II LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Hộp số 2 trục được sử dụng rộng rãi trên ô tô con có động cơ nằm ngang, cầutrước chủ động nhờ các ưu điểm nhờ kết cấu gọn, ít chi tiết, độ cứng vững của cáctrục cao Hộp số có thể được bố trí 4,5 hay nhiều cấp số truyền.

Trục chủ động (trục sơ cấp) đồng thời là trục bị động của li hợp đặt trên 2 ổ lăn.Trên trục bố trí 2 bộ khớp gài dạng đồng tốc, gắn then hoa trên trục Các bánh răngchủ động số 1 và số 2 và số lùi bố trí chế tạo liền trục

Trục bị động (trục thứ cấp) bố trí trên 2 ổ lăn Trục mang theo: 3 bánh răng bịđộng lắp then hoa trên trục, thực hiện nhận momen truyền sang trục bị động Cácbánh răng bị động tương ứng với số 1 số 2 lắp quay trơn trên trục thông qua các ổcon lăn (được chế tạo từ 2 nửa) Các bánh răng số 1 và số 2 chỉ liên kết với trụcnhờ khớp gài đồng tốc G3 Khớp gài G3 bố trí trên trục bị động có kết cấu rãnhchứa nạng gạt và 1 bánh răng số lùi L2 Bánh răng L2 trên khớp gài G3 không liênkết với bánh răng số lùi L trên trục chủ động, do vậy không ảnh hưởng tới việcchuyển số 1 và số 2 Trên trục biij động của hộp số bố trí 1 cặp bánh răng trụ răngnghiêng C1,C2 có tỉ số truyền lớn đóng vai trò như bánh răng truyền lực chínhtrong các cầu xe thông thường Trong lòng bánh răng bị động C2 bố trí các cụm visai và bán trục truyền mo men ra các bánh xe Số lùi được thực hiện nhờ việc dịchchuyển bánh răng L1, tới vị trí đồng thời ăn khớp với bánh răng L và bánh răngL2 Nhờ vậy, trục bị động thực hiện đảo chiều quay khi gài số lùi Khi dịch chuyểnbánh răng L1, khớp gài G3 ở vị trí trung gian, đóng vai trò truyền mo men thôngqua then hoa của khớp gài sang trục bị động của hốp số

1.2.Hộp số 3 trục 5 số tiến

Trục chủ động (trục sơ cấp) đồng thời là trục bị động của li hợp đặt trên 2 ổ lăn.Trên trục bố trí 2 bộ khớp gài dạng đồng tốc, gắn then hoa trên trục Các bánh răngchủ động số 1 và số 2 và số lùi bố trí chế tạo liền trục Trục bị động (trục thứ cấp)

bố trí trên 2 ổ lăn Trục mang theo: 3 bánh răng bị động lắp then hoa trên trục, thực

Các bánh răng bị động tương ứng với số 1 số 2 lắp quay trơn trên trục thông quacác ổ con lăn (được chế tạo từ 2 nửa) Các bánh răng số 1 và số 2 chỉ liên kết với

trục nhờ khớp gài đồng tốc G3 Khớp gài G3 bố trí trên trục bị động có kết cấurãnh chứa nạng gạt và 1 bánh răng số lùi L2 Bánh răng L2 trên khớp gài G3 khôngliên kết với bánh răng số lùi L trên trục chủ động, do vậy không ảnh hưởng tới việcchuyển số 1 và số 2 Trên trục biij động của hộp số bố trí 1 cặp bánh răng trụ răngnghiêng C1,C2 có tỉ số truyền lớn đóng vai trò như bánh răng truyền lực chínhtrong các cầu xe thông thường Trong lòng bánh răng bị động C2 bố trí các cụm visai và bán trục truyền mo men ra các bánh xe Số lùi được thực hiện nhờ việc dịchchuyển bánh răng L1, tới vị trí đồng thời ăn khớp với bánh răng L và bánh răngL2 Nhờ vậy, trục bị động thực hiện đảo chiều quay khi gài số lùi Khi dịch chuyểnbánh răng L1, khớp gài G3 ở vị trí trung gian, đóng vai trò truyền mo men thôngqua then hoa của khớp gài sang trục bị động của hốp số

1.3 Hộp số 3 trục 4 số tiến

Hộp số gồm 3 trục 4 số tiến và 1 số lùi.Hộp số được đặt dọc theo xe

truyền của hệ thống truyền lực, tăng thêm lực kéo ở bánh xe chủ động nhằm khắc

phục lực cản lớn của mặt đường

Các bánh răng trên trục trung gian II chế tạo liền trục và trục bị động đặt trên 3 gốitựa, giúp cho hộp số tuy có kích thước chiều dài lớn song vẫn đảm bảo độ cứngvững cao Trục bị động dài có ổ bi đỡ ở giữa tạo điều kiện bố trí cần chuyển số phùhợp với vị trí điều khiển của người lái và rút ngắn chiều dài các đăng nối ra cầu sauchủ động

Hộp số sử dụng 2 ống gài dạng đồng tốc G2, G3 ở các số truyền tiến Bánh răng z1

được bố trí chạy trơn trên trục thứ cấp Bánh răng được gài với trục khi ống gài G2liên kết với bánh răng Z1 Kết cấu như vậy cho phép chuyển từ số 2 về số 1 kể cảkhi tốc độ ô tô còn cao, mà không xảy ra tải tronhj va đập lớn Bánh răng số lùi

ZL1 được đặt cố định ở khoang sau của hộp số Banh răng Z’L đặt cố định trên trụctrung gian và không ăn khớp trực tiếp với bánh răng ZL1 Bánh răng ZL2 đặt trên

trục lùi IV, có thể di chuyển được nhờ khớp gài G1 Khớp gài G1 có 2 vị trí :tương ứng với 2 vị trí gài số

Lùi (L) hay không gài (0) Khi cần số ở vị trí L, bánh răng ZL2 được gạt dọc trục IVtạo khả năng ăn khớp giữa ZL1 và Z’L, thực hiện đảo chiều quay của trục bị độngIII

Z'

Z L2 IV

III I

II

G1 0 L

Hình 2.4 sơ đồ hộp số 3 trục 4 số tiến

2 Chọn phương án thiết kế.

Xét trên yêu cầu thiết kế của bài toán và theo xe tham khảo ta trọn hộp số 3 trục 4

CHƯƠNG III THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỘP SỐ

Thiết kế hộp số xe con với xe tham khảo

1998 Nissan Skyline GT

Bảng 3.1.Thông số xe tham khảo

Thông số xe tham khảo

1.Tính toán tỷ số truyền

1.1Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính (i0).

Tỷ số truyền của truyền lực chính i0 được xác định từ điều kiện đảm bảo cho

ô tô đạt vận tốc lớn nhất, được xác định theo công thức:

0

ax

0,377.

.

v b m

fc hn

r n i

i hn: Tỷ số truyền của hộp số chính ở số truyền thẳng, i  hn 1

v max: Vận tốc lớn nhất của ô tô tính theo km/h

Theo xe tham khảo i0=4,36

1.2.Xác định tỷ số truyền tay số 1.

Ta xác định tỷ số truyền tay số 1 theo điều kiện cản và điều kiện bám

-Theo điều kiện cản: 1 ax

max 0

.

h

e fc t

G r i

b h

-max: Hệ số cản lớn nhất của mặt đường.

m f tg m

f: hệ số cản lăn của đường f = 0,02

- max: góc dốc cực đại của đường  max=150

-  max= 0,02+ tg150 =0,28

- G :Trọng lượng của ô tô (N) G=13600N

-i0: Tỷ số truyền của truyền lực chính.; i0=4,36

- t: Hiệu suất của hệ thống truyền lực t = 0,95

-m:Hệ số phân bố tải trọng động, m = 1,1 – 1,3

-G:Trọng lượng của ô tô phân bố lên cầu chủ động

-:Hệ số bám của bánh xe chủ động với mặt đường

Chọn  =0,8

- r b: bán kính làm việc trung bình của bánh xe r b=0,381 m

-M emax: Momen xoắn cực đại của động cơ (N.m)

M emax=186N.m

Thay vào ta có tỷ số truyền tay số một 1,88  ih1  4,19

Ta chọn i 1=3,24

1.3.Tính toán tỷ số truyền của các tay số trung gian.

Lựa chọn hộp số có 4 tay số tiến và 1 số lùi

Tỷ số truyền của các tay số trung gian được xác định theo các biểu thức:

Với n là số lượng số truyền n=4

2 1

Số truyền cao nhất là số truyền thẳng ih4=1

Ta có các tỷ số truyền của các tay số trung gian là:

Tải trọng tính từ động cơ đến hộp số là: Memax= 186 Nm

Khoảng cách trục sơ bộ được tính theo kinh nghiệm sau:

Theo giá trị tiêu chuẩn chọn aw= 80 mm

2.2.Chọn các thông số môđun và góc nghiêng của bánh răng.

Modun pháp của bánh răng m n của các bánh răng trong hộp số thường

Chọn theo kinh nghiệm trong khoảng

Đối với xe con :2,75 - 3 ; ta chọn m n=3

Các bánh răng nghiêng trong hộp số oto được chế tạo với các răng nghiêng đểgiảm độ ồn làm việc cũng như tăng độ bền của răng.Góc nghiêng của răng đượcchọn trong khoảng:

góc nghiêng bánh răng của hộp số 3 trục oto con β = 22 ÷ 340

ta chọn β=300 Riêng các bánh răng số lùi ta chế tạo là răng thẳng vì khi chuyển số

ở các tay số này chúng ta dùng nạng gạt

2.3.Xác định số răng

- Tay số tiến

chọn số lượng răng bánh răng của bánh răng chủ động của cặp bánh răng luôn

ăn khớp.Số lượng răng của bánh răng chủ động trên trục sơ cấp chọn theo điều

kiện không cắt chân răng, nghĩa là Za > 13 và đủ chổ cho ổ bi đỡ trục thứ cấp trong

lòng bánh răng Ta lấy Za = 18 răng

Số lượng răng của bánh răng bị động được xác định theo công thức:

w

2 os '

Với ik là tỷ số truyền của cặp bánh răng được gài ở số truyền thứ k

Bảng 3.2.Tỷ số truyền của các cặp bánh răng ở tay số.

Tỷ số truyền(ih) 3,24 2,41 1,8 1

Tỷ số truyềnik 2,08 1,54 1,15 Xác định số lượng răng của các bánh răng dẫn động gài số ở trục trung gian :

Từ sơ đồ thiết kế tỷ số truyền của bánh răng số lùi được xác định

ihl=ia.

1 '

L L

z z

Với ihl =3,88 ; ia=1,56 ;

Ta chọn zL1 = 30

Ta chọn zL’ = 12

2.4 Xác định lại chính xác tỷ số truyền và khoảng cách trục hộp số.

Tỷ số truyền của hộp số khi đã chọn số răng của các bánh răng:

z

1 '

L L

z z

Bảng 3.6.Khoảng cách trục chính xác ở các tay số.

ak 79,67 79,67 79,67 79,67

Chọn khoảng cách trục chính xác là : a=80mm

2.5 Bề rộng răng b

Độ cứng vững của hộp số ,tuổi thọ các bánh răng và các ổ bi và hệ số sử dụng

vật liệu hợp lý được tạo nên nhờ các tỷ lệ thích hợp giữa các phần tử chínhcủahộp số.Vì vậy bề rộng răng được lựa chọn theo khoảng cách trục với tỉ lệ b

-Thay đổi góc nghiêng của các bánh răng: Thông thường biện pháp này người ta

ít dùng vì nó sẻ gây khó khăn cho công nghệ chế tạo máy và sửa chữa các bánhrăng trong hộp số

-Dịch chỉnh các bánh răng ăn khớp với nhau: Biện pháp này được dùng nhiều vìchúng ta có thể dể dàng dịch chỉnh nhờ thay dổi khoảng cách giữa giao thanh răng

và bánh răng cần chế tạo trong quá trình chế tạo

2.6.1,Xác định hế số dịch chỉnh bánh răng(hệ số thay dổi khoảng cách trục 0

t z td z td

Với : td os3

z z

ts

Các thông số của bánh răng

Môđun ms =m/cosβ

Bước răng t=π.ms

Chiều rộng vành răng bw

Góc ăn khớp α

Góc prôfin α0s=actan(tgα0/cosβ)

Bước cơ sở t0=t.cosα0s

Chiều cao răng hh=2,25.ms

Chiều dày răng trên vòng chia s=0,5.t + 2.ξs.ms.tgα0s

Thông số

Cặp bánh răng

số 1

Cặp bánh răng số2

Cặp bánh răng

số 3 z’1

Bảng 3.10 Kết quả tính các cặp bánh răng za và za’, các bánh răng ở số lùi.

tt Tên gọi Lực vòng P(N) Lực hướng

kính R(N)

Lực hướngtrục Q(N)

Giá trị các lực tác dụng lên bánh răng

-P :là lực tiếp tuyến của bánh răng(MN)

-b :bề rộng răng(m)

-mntb :môđun pháp tuyến ở tiết diện trung bình(m)

-y :Hệ số dạng chân răng, phụ thuộc chủ yếu vào hệ số dịch chỉnh và đượctra theo đồ thị

-kβ :Hệ số trùng khớp, được tra theo đồ thị, kβ=1,2

-kd :Hệ số tải động, đối với xe tải kd=2,0÷2,5, ta chọn kd=2,0

-kms:Hệ số ảnh hưởng của ma sát:

.Đối với bánh răng chủ động: kms=1,1

.Đối với bánh răng bị động: kms=0,9

-kc : Hệ số tính đến độ cứng vững của trục và phương pháp lắp Đối với bánh răng di trượt trên trục thứ cấp : kc=1,1

-Đối với bánh răng luôn ăn khớp: kc=1,0