Thiết kế và tính toán ô tô máy kéo hộp số ba trục năm cấp.DOC

Với đặc điểm đó nó thường được sửdụng trên các ôtô du lịch và thể thao có động cơ bố trícạnh cầu chủ động hoặc trên máy kéo có hộp số bố tríchung trong cùng một vỏ với truyền lực chính.*

LỜI NÓI ĐẦU

Sau khi được học môn ” Thiết kế và tính toán Ôtô máykéo” cùng một số môn cơ sở khác,sinh viên được giao làmđồ án môn học Đây là một phần quan trọng trong nội dunghọc tập của sinh viên, nhằm tạo điều kiện cho sinh viêntổng hợp, vận dụng các kiến thức đã học để giải quyếtmột vấn đề cụ thể của ngành

Trong đồ án này, em được giao nhiệm vụ thiết kế vàtính toán hộp số xe buýt Đây là một bộ phận chính, khôngthể thiếu trong ôtô Nó dùng để thay đổi số vòng quay vàmômen của động cơ truyền đến các bánh xe chủ động chophù hợp với điều kiện làm việc của ôtô, tách lâu dài động

cơ ra khỏi hệ thống truyền lực, trích công suất để dẫnđộng các bộ phận công tác khác

Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã cố gắng tìmtòi, nghiên cứu các tài liệu, làm việc một cách nghiêm túcvới mong muốn hoàn thành đồ án tốt nhất Tuy nhiên, vì bảnthân còn ít kinh nghiệm cho nên việc hoàn thành đồ án lầnnày không thể không có thiếu sót

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn các thầy đã tận tìnhtruyền đạt lại những kiến thức quý báu cho em Đặc biệt,

em xin gởi lời cảm ơn đến thầy Lê Văn Tụy đã nhiệt tình

hướng dẫn em trong quá trình làm đồ án

Sinhviên

Huỳnh Quốc Cường

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

1.TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ Ô TÔ 3

1.1 Công dụng 3

1.2 Yêu cầu 3

1.3 Phân loại 3

1.3.1 Phân loại theo số trục 4

1.3.1.1 Hộp số hai trục 4

1.3.1.2 Hộp số ba trục 5

1.3.2 Phân loại theo số cấp 6

1.3.2.1 Hộp số thường 6

1.3.2.2 Hộp số nhiều cấp 7

1.4 Cơ cấu điều khiển hộp số 9

2 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỘP SỐ 15

2.1 Tỷ số truyền số thấp nhất - số cao nhất của hộp số .15

2.2 Số cấp của hộp số 16

2.3 Tỷ số truyền trung gian của hộp số 16

2.4 Chọn sơ đồ động hộp số 17

2.5 Xác định các kích thước chính của hộp số 18

2.5.1 Khoảng cách trục của hộp số 18

2.5.2 Kích thước theo chiều trục của cac te hộp số 19

2.6 Tính toán số răng của các bánh răng hộp số 19

2.6.1 Mô đuyn và góc nghiêng của các răng 19

2.6.2 Số răng của bánh răng hộp số 19

2.6.3 Kích thước trục hộp số 22

2.6.4 Đường kính vòng chia và mô men quán tính bánh răng hộp số 24

2.6.5 Các thông số hình học của bánh răng 26

3 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA ĐỒNG TỐC HỘP SỐ 29

3.1 Nhiệm vụ tính toán 29

3.2 Trình tự tính toán 29

3.2.1 Xác định các thông số cơ bản của đồng tốc hộp số .31

3.2.2 Tính toán kiểm tra các thông số cơ bản của đồng tốc .39

TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

1 TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ Ô TÔ

1.1 Công dụng :

Hộp số dùng để thay đổi số vòng quay và momen của động

cơ truyền đến các bánh xe chủ động (cả về trị số vàhướng), cho phù hợp với điều kiện làm việc luôn luôn thayđổi của ô tô máy kéo, mà tự thân động cơ không đáp ứngđược, do:

- Hệ số thích ứng mômen thấp (K= 1,05 1,25)

- Số vòng quay ổn định tối thiểu tương đối cao (nemin =

350 ÷ 400 v/ph)

- Chiều quay không tự thay đổi được

Ngoài ra, hộp số còn dùng để :

- Tách lâu dài động cơ khỏi hệ thống truyền lực khi cầnthiết, như khi khởi động động cơ, khi dừng xe cho động cơchạy không tải, khi cho xe chạy theo quán tính

- Dẫn động các bộ phận công tác trên các xe chuyên dùng,như xe có tời kéo, xe tự đổ, cần cẩu và các thiết bịkhác

1.2 Phân tích yêu cầu của hộp số

-Có tỷ số truyền và số lượng tay số thích hợp, đảm bảođược chất lượng động lực và có tính kinh tế nhiênliệu cần thiết cho ô tô máy kéo

-Làm việc êm dịu, chuyển số nhẹ nhàng thuận tiện,không va đậûp

- Có vị trí trung gian (số “ 0”) để có thể cắt lâu dài động cơkhỏiû hệ thống truyền lực

- 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 hộp số

- Theo phương pháp điều khiển chia ra các loại: điềukhiển bằng tay, điều khiển tự động và bán tự động

- Theo số cấp phân ra các loại: 3,4,5 và nhiều cấp

- Theo sơ đồ động, phân ra: hộp số với các trục cố định(2, 3 hay nhiều trục) và hộp số hành tinh (1 dãy , 2dãy )

- Theo số lượng phần tử điều khiển cầìn thiết để gàimột số truyền, phân ra: một, hai, hay ba phần tử điềukhiển Số lượng phần tử điều khiển lớn hơn mộtthường 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 bánhrăng, trục và ổ trục cũng như kích thước của chúng

1.3.1 Phân loại theo số trục

* Nguyên lý làm việc:

+ Số lùi: khi người lái tác dụng vào nạng gạt số lùi làmcho bánh răng số lùi di trượt đến ăn khớp với 2 vành răng trêntrục sơ cấp và thứ cấp làm cho 2 trục này chuyển độngngược lại làm xe chuyển động lùi

+ Số cấp số 1,3: người lái tác dụng vào nạng gạt tay số1,3 dịch chuyển sang trái lúc này đồng tốc dịch chuyển sangtrái làm cho cặp bánh răng số 1, 3 ăn khớp với nhau trục 2quay thông qua hệ thống truyền lực xe chuyển động vềphía trước

+ Số cấp số 2,4: người lái tác dụng vào nạng gạt tay số2,4 dịch chuyển sang phải lúc này đồng tốc dịch chuyển sangphải làm cho cặp bánh răng số 2, 4 ăn khớp với nhau trục 2quay thông qua hệ thống truyền lực xe chuyển động vềphía trước

- Giá trị tỷ số truyền tay số bị hạn chế (ih1< 4÷4,5) Muốnkhắc phục được phải giảm tỷ số truyền của tay số caonhất và tăng i0 Với đặc điểm đó nó thường được sửdụng trên các ôtô du lịch và thể thao có động cơ bố trícạnh cầu chủ động hoặc trên máy kéo có hộp số bố tríchung trong cùng một vỏ với truyền lực chính.

* Nguyên lý làm việc:

+ Số lùi: người lái tác dụng vào nạng gạt số lùi về bêntrái làm cho bánh răng trên trục thứ cấp ăn khớp với bánhrăng số lùi làm cho trục 2 và trục 3 quay theo chiều ngượclại làm xe chuyển động lùi

+ Số cấp số 1,3: người lái tác dụng vào nạng gạt tay số1,3 dịch chuyển sang phải lúc này đồng tốc dịch chuyển sangphải làm cho cặp bánh răng số 1, 3 ăn khớp với nhau trục 2quay thông qua hệ thống truyền lực xe chuyển động vềphía trước

+ Số cấp số 2,4: người lái tác dụng vào nạng gạt tay số2,4 dịch chuyển sang trái lúc này đồng tốc dịch chuyển sangtrái làm cho cặp bánh răng số 2, 4 ăn khớp với nhau trục 2quay thông qua hệ thống truyền lực xe chuyển động vềphía trước

* Ưu điểm:

Hộp số đồng trục cho phép tạo ra số truyền thẳng(không qua cặp bánh răng truyền động nào ) nên hiệu suấtcao nhất ( có thể coi như bằng 1 nếu bỏ qua các tổn thất

1

2

3

4

khác ) Điều này có ý nghĩa rất lớn đối với hộp số vì phầnlớn thời gian làm việc của hộp số là số truyền thẳng( chiếm tỉ lệ 50÷ 80%) cho phép nâng cao hiệu suất truyềncủa hộp số và do đó giảm tiêu hao nhiên liệu và tuổi thọchung cho hộp số.

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

1- Vị trí gài cấp số tiến số 1; 2- Vị trí gài cấp số tiến số2; 3- Vị trí gài cấp số tiến số 3

I

II

III

4- Vị trí gài cấp số tiến số 4; 5- Vị trí gài cấp số tiến số5; L - Vị trị gài cấp số lùi

* Nguyên lý làm việc:

+ Số lùi: người lái tác dụng vào nạng gạt số lùi về bênphải làm cho bánh răng trên trục thứ cấp ăn khớp với bánhrăng số lùi làm cho trục II và trục III quay theo chiều ngượclại làm xe chuyển động lùi

+ Số cấp số 1,3: người lái tác dụng vào nạng gạt về phíabên phải lúc này đồng tốc dịch chuyển sang phải nối bánhrăng số 1 và 3 với trục III làm cho các cặp bánh răng ăn khớpvới nhau làm trục II, trục III quay thông qua hệ thống truyềnlực xe chuyển động về phía trước

+ Số cấp số 2,4: người lái tác dụng vào nạng gạt về phíabên trái lúc này đồng tốc dịch chuyển sang trái nối bánhrăng số 2 và 4 với trục III làm cho các cặp bánh răng ăn khớpvới nhau làm trục II, trục III quay thông qua hệ thống truyềnlực xe chuyển động về phía trước

+ Số cấp số 5: người lái tác dụng vào nạng gạt về phíabên phải lúc này bánh răng 5 trên trục III gài vào bánh răng lớn

ăn khớp với bánh răng nhỏ trên trục II làm trục II, trục III quaythông qua hệ thống truyền lực xe chuyển động về phíatrước

* Ưu điểm:

- Nâng cao tính kinh tế nhiên liệu ( giảm tiêu hao nhiên liệu)

- Tuổi thọ cao

* Nhược điểm:

- Do kích thước ngoài đầu trục có bánh răng chủ độngtruyền mômen xuống cho trục trung gian làm cho ổ bi dễ bịquá tải

1.3.2.2 Hộp số nhiều cấp (n > 6)

a) Loại hộp số phụ đặt phía trước.

Hộp số phụ đặt phía trước là kết cấu hợp lý trongtrường hợp: nó chỉ có một cặp bánh răng để tạo số thấp,còn số cao là số truyền thẳng nối trực tiếp trục vào củahộp số phụ với trục sơ cấp của hộp số chính Tỷ sốtruyền số thấp của hộp số phụ này không lớn, có tácdụng chủ yếu là chia nhỏ dãy tỷ số truyền của hộp sốchính, nên còn được gọi là hộp chia

I

2

1

IIIIp

ZacZap

III-Zap- cặp bánh răng dẫn động trung gian từ hộp số phụZac- cặp bánh răng dẫn động trung gian từ hộp số chính

Với sơ đồ bố trí này sẽ cho hiệu suất cao như hộp

số thường (4 đến 5 cấp); mỗi số truyền của hộp số

nhiều cấp chỉ qua hai cặp bánh răng giống như hộp sốthông thường, mặc dầu có thêm hộp số phụ phía trước.Cặp thứ nhất là cặp bánh răng thường xuyên truyền động

zac của hộp số chính (hoặc của hộp số phụ z ap) để dẫn

động trục trung gian (trục trung gian chung) của hộp số Cặp

thứ hai là một trong các cặp bánh răng gài số của hộp sốchính

Lúc này hộp số phụ chỉ đóng vai trò chia đường

truyền động đến trục trung gian (II) chung (của cả hộp số

chính và hộp số phụ) Hoặc gài đồng tốc của hộp số

phụ về vị trí truyền thẳng 1p (1p = 1) để truyền mômenxuống trục trung gian (II) theo cặp bánh răng truyền độngchung (Zac) của hộp số chính Hoặc gài đồng tốc của hộpsố phụ về vị trí 2p để truyền mômen xuống trục trung gian(II) theo cặp bánh răng truyền động chung (Zap) của hộp sốphụ Như vậy, một trong hai cặp bánh răng này sẽ luân phiênthay nhau truyền mômen cho trục trung gian (II), còn cặp kia

quay lồng không (không mang tải) Còn khi gài đồng tốc hộp

số phụ về vị trí 1p và gài đồng tốc hộp số chính về vị

trí 5 (hình 4) thì mômen không phải truyền qua bất kỳ cặp bánh răng nào của hộp số chính cũng như số phụ (truyền

thẳng), do đó sẽ cho hiệu suất truyền của hộp số nhiều

cấp cao nhất

* Ưu điểm:

Hộp số nhiều cấp cho hiệu suất cao, giảm nhẹ tải

trọng tác dung lên hộp số chính, tăng tuổi thọ của hộp sốchính do mômen truyền đến hộp số chínhluôn nhỏ hơn hoặc

II

bằng mômen xoắn của động cơ nhờ giá trị tỷ số truyền của hộp số phụ đặt phía trước chỉ nhỏ hơn hoặc bằng 1

* Nhược điểm:

Khoảng cách trục hộp số lớn hơn, do mômen trên trục

ra của hộp số chính lớn nên cơ cấu điều khiển lúc này sẽ phức tạp hơn

b) Loại hộp số phụ đặt phía sau.

Hộp số phụ đặt phía sau thường là loại có trục cố định với hai bánh răng hay hành tinh Có một số truyền thẳng và một số truyền giảm với tỷ số truyền khá nên được gọi là hộp giảm tốc

II

Hình 5: Sơ đồ hộp số nhiều cấp hộp số phụ đặt phía

sau

I Trục sơ cấp hộp số chính; II Trục trung gian hộp số chính; III Trục thứ cấp hộp số chính (cũng là trục sơ cấp của hộp số phụ); IIIp Trục thứ cấp hộp số phụ

Hộp số loại này sẽ cho hiệu suất cao như hộp số thường Cặp thứ nhất là cặp bánh răng thường xuyên truyền động zac của hộp số chính (hoặc của hộp số phụ

z ap ) để dẫn động trục trung gian (trục trung gian chung) của

hộp số Cặp thứ hai là một trong các cặp bánh răng gài số của hộp số chính

Hộp số phụ chỉ đóng vai trò chia đường truyền động

đến trục trung gian (II) chung (của cả hộp số chính và hộp

số phụ) Hoặc gài đồng tốc của hộp số phụ về vị trí

truyền thẳng 1p (1p = 1) để truyền mômen xuống trục trung gian (II) theo cặp bánh răng truyền động chung (Zac) của hộp số chính Hoặc gài đồng tốc của hộp số phụ về vị trí 2p để truyền mômen xuống trục trung gian (II) theo cặp bánh răng truyền động chung (Zap) của hộp số phụ Như vậy,

một trong hai cặp bánh răng này sẽ luân phiên thay nhautruyền mômen cho trục trung gian (II), còn cặp kia quay lồngkhông Còn khi gài đồng tốc hộp số phụ về vị trí 1p và gài

đồng tốc hộp số chính về vị trí 4 (hình 5) thì mômen không

phải truyền qua bất kỳ cặp bánh răng nào của hộp số chính

cũng như số phụ (truyền thẳng), do đó sẽ cho hiệu suất

truyền của hộp số nhiều cấp cao nhất

* Ưu điểm:

Giảm được khoảng cách trục và tải trọng tác dụnglên các chi tiết của hộp chính

* Nhược điểm:

- Giảm tính thống nhất hóa của hộp số chính

- Hiệu suất giảm khi gài số truyền thấp

- Cơ cấu điều khiển phức tạp

1.4 Cơ cấu điều khiển hộp số

1.4.1 Đặc điểm kết cấu cơ cấu điều khiển

Cơ cấu điều khiển có nhiệm vụ truyền lực tác độngcủa lái xe đến ống gài số (hay bánh răng di trượt ) để dịchchuyển chúng đến vị trí gài số hoặc trả về vị trí trung gian Phần lớn cơ cấu điều khiển số trên ôtô là hệ thốngđiều khiển đơn giản Chúng được gắn trực tiếp trên nắphộp số bằng khớp cầu Khớp cầu cho phép điều khiển sốvới 6 vị trí gài số (thường là 5 số tiến 1 số lùi)

Khớp cầu được định vị chống xoay quanh trục đứngnhờ chốt định vị nhằm định vị đúng đầu đẩy của đòn so vớicác hốc trên các thanh trượt Mặc khác, để đảm bảo hànhtrình dịch chuyển đúng cho các thanh trượt (ứng với các vịtrí gài số ) các mặt cầu không được có khe hở, điều đóđược thực hiện bằng lò xo tỳ)

Khi hộp số bố trí xa buồng lái như khi buồng lái đặtngay trên động cơ hoặc động cơ bố trí ở đuôi xe (phổ biếntrên xe khách ) thì đòn điều khiển vẫn bố trí bên cạnh lái xe Trong trường hợp này phải dùng thêm hệ thống đònđiều khiển trung gian để truyền động đến các thanh trượtgắn trên nắp hộp số ở xa vị trí người lái Lúc này các đòntrung gian vừa phải đảm bảo chuyển động lắc vừa có thểchuyển động tịnh tiến nhằm có thể thực hiện được việcgài số từ 4 đến 6 cấp

Hệ thống điều khiển này thường gọi là hệ thốngđiều khiển hộp số từ xa Điều khiển hộp số từ xa có thểthực hiện nhờ hệ thống đòn điều khiển cơ khí ( chủ yếudùng để điều khiển hộp số chính ), cũng có thể thựchiện bằng truyền động thuỷ khí nhờ các van phân phối vàcác xi lanh lực

Khi hộp số có hơn 6 số ( hộp số nhiều cấp ) thì ngoàiđòn điều khiển chính, cần phải có thêm hệ thống điềukhiển từ xa để tiến hành gài số cho hộp số phụ Hệthống điều khiển từ xa thường là kiểu bán tự động bằngtruyền động thuỷ khí nhằm hạn chế thao tác phức tạp vềđiều khiển đối với lái xe.

Hình 6

Sơ đồđiềukhiểnhộpsốkiểubántựđộng

1 Cầnđiều khiển 2 Nút chia số 3 Đường dẫn 4.Van điều khiển

5 Van một chiều 7 Van khí nén 8 Cần gạt

11 Bàn đạp ly hợp

13 Đòn quay 14 Xy lanh công tác 15 Van phânphân khí

* Nguyên lý làm việc:

Hệ thống điều khiển hộp số bán tự động là kiểu truyềnđộng khí nén điều khiển cho hai cấp số truyền Bằng cáchấn nút chia số (2) về vị trí L ( số thấp hay số cao H ), vanđiều khiển (4) thực hiện điều khiển (bằng khí nén) sựdịch chuyển của van phân phối khí (15) về một trong hai phíađể sẵn sàng cho cấp khí vào buồng bên phải hay buồng bêntrái của xy lanh công tác (14)

Khí nén chỉ được cấp vào xy lanh (14) khi lái xe cắt ly hợp:cần gạt (8) (gắn trên cần đẩy ly hợp) sẽ tác dụng lên thanh

đẩy của van cấp khí nén (7) để cung cấp khí vào công tác(14) Pis ton của xy lanh (14) dịch chuyển làm quay đòn (13) đểtiến hành gài một trong hai số của hộp số phụ.

Nếu hộp số phụ có nhiều hơn hai cấp, thì phải dùng vanphân phối nhiều dòng cùng với số lượng piston - xy lanh lựctăng lên tương ứng theo số cấp của hộp số phụ

1.4.2 Bộ đồng tốc hộp số ôtô

Trên hầu hết các hộp số ôtô (có cấp) hiện nay, người

ta dùng bộ đồng tốc quán tính để nối ghép trục với bánhrăng quay trơn mỗi khi gài số nhằm tránh sự va đập cho cácbánh răng và hệ thống truyền lực Bộ đồng tốc có nhiệmvụ làm đồng đều nhanh chóng tốc độ bánh răng quay trơntrên trục so với tốc độ của trục rồi mới gài được số;ngược lại khi chưa đồng đều tốc độ thì không thể thựchiện được việc gài số

1.4.2.1 Phân tích đặc điểm kết cấu của bộ đồng tốc

a) Bộ đồng tốc loại I (loại chốt hãm) :

Tuỳ theo kết cấu cụ thể mà bộ đồng tốc hộp số ôtô cónhiều kiểu khác nhau; tuy vậy chúng đều có một cấu tạochung gồm các bộ phận chính sau :

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

Hình 7 : Kết cấu bộ đồng tốc loại I (bộ phận nối kiểu

liền)

+ Chốt hãm (2) : có nhiệm vụ tạo phản lực tác dụngngược lên bộ phận nối (1) để chống gài số khi chưa đồngđều tốc độ giữa bộ phận nối (1) với bánh răng gài số (4)

+ Vành ma sát (3) của đồng tốc : Có nhiệm vụ tạo ramômen ma sát giữa vành ma sát (3) với bề mặt ma sát trênbánh răng gài số (4) nhằm làm đồng đều tốc độ giữachúng trước khi gài số.

+ Bộ phận định vị : gồm bi định vị (5) và chốt (6) cónhiệm vụ giữ cho các vành ma sát ở vị trí trung gian khi bộđồng tốc không thực hiện việc gài số; đồng thời cho phépđưa vành ma sát (3) vào tiếp xúc trước với vành ma sát trênbánh răng (4) khi tiến hành gài số

* Nguyên lý làm việc của bộ đồng tốc loại I:

Dưới tác dụng của lực gài từ cơ cấu điều khiển, ốngnối (1) của bộ đồng tốc sẽ dịch chuyển về bên phải (hoặcbên trái) Nhờ bộ phận định vị (5) mà vành ma sát (3) sẽ dịchchuyển đồng thời với bộ phận nối (1), vào tiếp xúc trướcvới bề mặt ma sát của bánh răng gài số (4) Do có sự khácnhau về tốc độ của hai bề mặt ma sát mà tại đây hìnhthành một mô-men ma sát Mô-men ma sát này làm cho bánhrăng gài số (4) - đang quay trơn trên trục - nhanh chóng thayđổi tốc độ về với tốc độ của bộ đồng tốc

Khi chưa đồng đều tốc độ giữa bánh răng gài số (4)và bộ đồng tốc, mo-men ma sát hình thành trên vành ma sát(3) làm chốt hãm (2) tỳ vào bề mặt hãm (với góc nghiêng )trên bộ phận nối (1)(*) Tại đây xuất hiện phản lực màthành phần lực chiều trục Q’ tác dụng ngược lên bộphận nối (1) có giá trị lớn hơn hoặc bằng chính lực gài Q.Chính vì vậy, khi chưa đồng đều tốc độ, lái xe không thểtiếp tục đẩy bộ phận nối (1) vào ăn khớp với khớp răngtương ứng trên bánh răng gài số (4)

Khi đã có sự đồng đều tốc độ - không có sự trượttương đối giữa hai bề mặt côn - mômen ma sát sẽ không cònnữa, phản lực Q’ do mômen ma sát sinh ra cũng không cònnữa Lúc này lực gài Q do lái xe tạo ra chỉ cần đủ thắnglực lò xo định vị (5), đẩy nhẹ chốt hãm (2)(*) thoát khỏi bềmặt hãm và tiếp tục đưa vành răng của bộ phận nối (1) đivào ăn khớp với vành răng trên bánh răng gài số (4) Việc gàisố đã được thực hiện

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

Trên hộp số ôtô du lịch, vận tải và khách cỡ nhỏ, kíchthước các bánh răng hộp số nhỏ, không đủ không gian đểthiết kế bộ đồng tốc loại I Hơn thế nữa, tải trọng tácdụng bề mặt hãm nói chung không lớn nên có thể sử dụngchính mặt nghiêng của các răng để làm bộ phận hãm

Tuỳ theo kết cấu cụ thể mà bộ đồng tốc loại II củahộp số ôtô có nhiều kiểu dáng khác nhau nhưng đều cóchung nguyên tắc cấu tạo sau :

+ Bộ phận nối (1): làm nhiệm vụ nối bánh răng quaytrơn (4) với trục (5) Bộ phận nối có cấu tạo tương tự ốnggài; di trượt dọc trục bằng khớp nối then hoa (hình 1.7) Cácrăng của bộ phận nối (1) được vát nghiêng với góc  đủ nhỏđể chống gài số khi bánh răng gài (4) chưa đồng đều tốcđộ với trục (5)

+ Bộ phận hãm (2) : có nhiệm vụ chống lại việc gàisố khi bánh răng (4) chưa đồng đều tốc độ với trục (5) Bộphận hãm có cấu tạo gồm vành răng hãm (2) gắn trên vànhcôn ma sát (3) Các răng của vành răng hãm (2) đều được vátnghiêng với góc  cùng với các răng trên bộ phận nối (1)nhằm chống lại việc gài số khi bánh răng (4) chưa đồngđều tốc độ với trục (5)

+ Bộ phận ma sát : gồm các vành ma sát (3) có nhiệmvụ làm đồng đều tốc độ giữa bánh răng gài số (4) với bộđồng tốc - tức là đồng đều với trục (5)

+ 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 ma sát trên bánh răng gài số (4) khi bắt đầu tiến hành gài số Bộ phận định vị gồm lò xo và bi định vị (6) cùng thanh đẩy (7) luôn chèn sẵn trong hốc lõm của vành ma sát (3) để sẵn sàng đẩy vành ma sát (3) vào tiếp xúc trước với bề mặt côn ma sát trên bánh răng gài số (4) khi bắt đầu gài số

5

4

rms

r

Hình 8 : Kết cấu bộ đồng tốc loại IIc (ống trụđẩy định vị ).

1 - Bộ phận nối 2 - Vành răng hãm 3 - Vành ma sát

* Nguyên lý làm việc của bộ đồng tốc loại IIc : Dù kết

cấu bộ đồng tốc loại II có nhiều kiểu khác nhau nhưngđều có cùng nguyên lý làm việc như sau :

Dưới tác dụng của lực gài Q, ống nối (1) sẽ dịchchuyển về phải (hoặc trái) Nhờ bộ phận định vị mà vành

ma sát (3) sẽ dịch chuyển đồng thời với ống nối (1) để vàotiếp xúc trước với mặt côn trên bánh răng gài số (4) Tại đâyhình thành một mômen ma sát, làm cho vành ma sát (3) sẽxoay tương đối với ống nối (1) một góc nhỏ khiến mặt hãm(góc nghiêng ) của vành răng hãm (2) tỳ vào mặt hãm củarăng trên ống nối (1)

Khi chưa đồng đều tốc độ, hai mặt côn ma sát (3) và (4)sẽ sinh ra một mo-men ma sát Mô-men này sẽ truyền ngượclên ống nối (1) một phản lực Q’ tại mặt nghiêng  của răngtrên răng ống nối (1) Lực Q' luôn ngược chiều và có giá trịlớn hơn hoặc bằng lực gài số Q do lái xe tạo ra Do đó, lái

xe không thể cho ống nối (1) tiếp tục đi vào để gài số khichưa đồng đều tốc độ

Khi đã đồng đều tốc độ, các vành côn ma sát không cònchuyển động tương đối với nhau, mô-men ma sát không cònnữa, phản lực Q' vì vậy cũng bị triệt tiêu Lúc này lực gài

Q do lái xe tạo ra chỉ cần đủ thắng lực của lò xo định vị (6),đẩy nhẹ vành răng hãm (2) của vành ma sát (3) để đưa ốngnối (1) đi vào ăn khớp với vành răng trên bánh răng gài số (4)

2 TÍNH TOÁN,XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỘP SỐ

2.1 Tỷ số truyền số thấp nhất - số cao nhất của hộp số

Giá trị của tỷ số truyền số thấp ih1 được xác định theođiều kiện kéo như sau:

ih1 

t mã

bx a i Me

r G





.

.

0 max

Trong đó :

 max: Hệ số cản lớn nhất của đường

Theo đề bài  max = 0,35

Ga : Trọng lượng của toàn bộ xe

Theo đề bài Ga = 7200 [KG] = 7200 9,81= 70632

[N]

r bx : Bán kính làm việc của bánh xe chủ động

Theo đề bài r bx = 0,40 [m]

Memax:Mômen quay cực đại của động cơ

Theo đề bài Memax= 380 [Nm]

t : Hiệu suất hệ thống truyền lực

Xe thiết kế là xe buýt: t = 0,85  0,92 Chọn t

= 0,85

i0: Tỷ số truyền của truyền lực chính

Giá trị tỷ số truyền lực chính i0 cùng với tỷ số truyền caonhất của hộp số ihn được xác định theo tốc độ góc của xe

Vmax (m/s) ứng với tốc độ góc lớn nhất của động cơ  max

[rad\s]

max

max 0

.

.

a hn

bx e v i

r

i Trong đó:

ihn: Giá trị tỷ số truyền cao nhất của hộp số, thường chọn

933 , 334 30 / 14 , 3 3200

Vmax :Tốc độ cực đại của xe

Theo đề Vmax = 100 (km/h) = 27,78 [m/s]

Vậy i0= 4 , 8

78 , 27 1

4 , 0 933 , 334

Suy ra

ih1 = 6 , 4

85 , 0 8 , 4 380

4 , 0 70362 35 , 0

) log(

) log( 1

bình q theo kinh nghiệm

Đối với hộp số thường, xe buýt dùng động cơ diesel q = 1,.5 ÷1,8 Chọn q = 1,6

Thế số ta có:

1 4 , 95

) 6 , 1 log(

) 1 log(

) 4 , 6 log(

2.3 Tỷ số truyền trung gian của hộp số.

Tỷ số truyền câc tay số trung gian được xâc định theo hai quy luật cấp số nhđnhoặc cấp số điều hoă

Khi xâc định theo quy luật cấp số nhđn sẽ đảm bảo cho động cơ lăm việc ở chế

độ như nhau khi tăng tốc độ ôtô ở câc số khâc nhau

Khi tính theo cấp số điều hoă khoảng biến thiín tốc độ ở câc tay số khi xe tăngtốc đều bằng nhau vă bước ở câc số truyền cao sẽ nhỏ hơn khâ nhiều so với câc sốtruyền thấp

Đối với xe buýt, với hai phương ân trín ta chọn hệ thống tỷ số truyền của câc sốtrung gian trong hộp số theo cấp số nhđn

Ôtô thông thường hay sử dụng ở số cao của hộp số, nhưng ở khu vực năy thì sốlượng tỷ số truyền ít so với số lượng tỷ số truyền có được ở số thấp, đđy lă một nhượcđiểm khi chọn hệ thống tỷ số truyền cho câc số trung gian theo cấp số nhđn.

Đối với hộp số có cấp thì lượng số truyền bị hạn chế, do đó sẽ hạn chế khả năngvận tốc trung bình của ôtô vă hệ số sử dụng tải trọng của động cơ Nhưng khi chọntheo cấp số nhđn thì đảm bảo động cơ lăm việc ở chế độ như nhau khi tăng tốc độ ôtô

ở câc tay số khâc nhau

Theo lý thuyết ôtô mây kĩo, chọn tỷ số truyền của câc số trung gian theo cấp sốnhđn vă tỷ số truyền thứ m năo đó được xâc định theo công thức

1 1



 n h

hn q

i i

1

4 , 6

1 5

n 

hn

h i

i q

Tỷ số truyền tay số 2: ih2

4 6 , 1

4 , 6

1 2

4 , 6

2 1 3

4 , 6

3 1

2.4 Chọn sơ đồ động hộp số

Đối với ôtô buýt chủ yếu hoạt động trên đường tốt,điều kiện đường sá ít thay

đổi (thường là đường nhựa ), thường xuyín đón trả khâch do đó sử dụng

số trung vă số thấp nhiều nín qua phân tích các ưu, nhược điểm củahộp số loại ba trục cố định, có trục sơ cấp và thứ cấp

Các hộp ba trục có trục thứ cấp như nhau, khác nhau chủ yếu ở số lượng cáccặp bánh răng luôn luôn ăn khớp và cách bố trí số lùi Ở hầu hết các tay số đều sửdụng cặp bánh răng nghiêng thường xuyên ăn khớp.Ở đây xe cần thiết kế la xe buýtnên ta chọn phương án bố trí số lùi là cả bánh răng số một và số lùi luôn luôn không ănkhớp vì có đặc điểm gài số lùi dễ dàng chỉ cần dịch chuyển banh răng số một

Bánh răng các tay số thấp (như số một và số lùi) chịu lực lớn thời gian làmviệc ít hơn, nên bố trí sát gối đỡ sau Bánh răng tay số cao thời gian làm việc nhiều bốtrí ở khoảng giữa trục, là vùng có góc xoay nhỏ nhất, nhờ đó điều kiện ăn khớp của cácbánh răng tốt hơn nên giảm được tiếng ồn và mài mòn

Hầu hết các tay số đều dùng bánh răng trụ răng nghiêng và đồng tốc Các tay

số một và lùi có thể có răng thẳng gài bằng phương pháp di trượt Mặt khác ở các tay

số 2,3,4,5 khi sang số vì tốc độ lớn nên mặt dù đã cắt bộ ly hợp song do quán tính nên các bánh răng còn quay với tốc độ khác nhau, nếu gài vào sẽ sinh ra lực va đập Để khắc phục hiện tượng trên và đơn giản hoá thao tác cho người lái nên trên hộp số có bốtrí bộ đồng tốc để gài số ở số hai và số ba, số bồn và số năm Để khi hai bánh răng chưa đồng tốc thì cơ cấu này không cho chúng gài vào nhau bằng cách tạo ra một lực cản chống lại lực của tay người lái tác dụng lên cần số Dùng mômen ma sát giữa các

bề mặt côn tiếp xúc để khắc phục mômen quán tính, các bánh răng dần dần đồng đều tốc độ và lực cản nêu trên dần dần bị triệt tiêu, lúc đó lực của tay người lái đủ thắng định vị lò xo bi, gạt các bánh răng ăn khớp với nha một cách êm dịu

Hình 9: Sơ đồ hộp số 3 trục, 5 cấp tiến xekhách

1-Trục sơ cấp; 2-Bộ đồng tốc ; 3-Bánh răng di trượt ;

4-Trục thứ cấp ;5-Trục trung gian ; 6- Trục trung gian số lùi

2.5 Xác định các kích thước chính của hộp số

2.5.1 Khoảng cách trục

Khoảng cách trục là một trong những thông số quan

trọng quyết định kích thước cac-te hộp số nói chung và cácchi tiết bên trong hộp số nói riêng (bánh răng, đồng tốc, ổbi )

Khoảng cách giữa các trục của hộp số (A) có thể xácđịnh sơ bộ theo công thức kinh nghiệm:

1 max

Memax mômen cực đại của động cơ

ih1 tỷ số truyền của tay số một

 A= 8,9.3 380 6 , 4= 119,7 [mm]

Chọn A = 120 (mm)

2.5.2.Kích thước theo chiều trục của cac-te hộp số:

Kích thước chiều trục của cac-te hộp số được xácđịnh bằng tổng chiều dài của các chi tiết lắp trên trục trunggian hộp số như:chiều rộng của các bánh răng b, chiềurộng ổ trục B, chiều rộng của ống gài hoặc bộ đồng tốcH

Đối với ô tô máy kéo, các thông số này thường được xácđịnh theo kích thước của khoảng cách trục A

Đối với hộp số thường, xe buýt

H  (0,40,55).A Chọn H = 0,4.A = 0,4.120 = 48[mm]

Kích thước chiều trục của catte hộp số : Lh = (2,73) A =3.120 = 360 [mm]

2.6 Tính toán số răng của các bánh răng hộp số

2.6.1 Mô-đuyn và góc nghiêng của bánh răng hộp số

Để đảm bảo bánh răng hộp số làm vịệc êm dịu ta chọnmôđuyn nhỏ, ngược lại góc nghiêng  thường có giá trị lớn.+ Mô đuyn: Xe buýt m = 3,5  4,25

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

Chọn m = 4,0 [mm] cho số truyền thấp (số lùi và số 1)+ Góc nghiêng: Xe khách  = 180  300

Chọn  = 220

2.6.2 Số răng của bánh răng hộp số.

Đối với hộp số 3 trục đồng trục, các số truyền đều phảiqua 2 cặp bánh răng, trong đó có một cặp bánh răng đượcdùng chung cho tất cả các số truyền (trừ số truyền thẳng)gọi là cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp Vì vậy khi phân chiatỷ số truyền cho cặp bánh răng này, cần phải có giá trị đủnhỏ để vừa đảm bảo tuổi thọ cho cặp bánh răng luôn luôn ănkhớp vừa để cho số răng chủ động của cặp bánh răng gàisố ở số truyền thấp không được nhỏ quá

Đối với xe buýt, số răng chủ động của cặp bánh răng ở sốtruyền thấp Z1 = 12  16 Xe thiết kế có ih1 = 6,4, chọn Z1 =16Tỷ số truyền ig1 của cặp bánh răng gài số ở số thấp:

Z1 = (2A cos1) /( m1.(ig1 +1))

1

.

cos 2

1 1

1

Z m

A

Trong đó

A: khoảng cách trục

ig1 Tỷ số truyền của cặp bánh răng gài số một

1: góc nghiêng của cặp bánh răng gài số một [rad], chọn

14 , 3 22 cos 120 2

4 , 6

Trong đó: