tinh toan thiet ke hop so xe o to du lich

2 CÁC YấU CẦU1.2.1 CễNG DỤNG Hộp số trong hệ thống truyền lực của ôtô nhằm thực hiện nhiệm vụ sau: - Thay đổi lực kéo tiếp tuyến và số vòng quay của bánh xe chủ động để phùhợp với lực cả

lời nói đầu

Trong giai đoạn nay, cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật đang phát triển

nh vũ bão và thu đợc rất nhiều thành tựu tác dụng to lớn vào nền kinh tế Đất nớc ta đang trong thời kỳ CNH-HĐH, điều này đòi hỏi cần có mộtnền khoa học kỹ thuật phát triển Trong bối cảnh đó, ngành xe của nớc ta

đang không ngừng nâng cao chất lợng nghiên cứu khoa học, nâng cao trình

độ chuyên môn đối lợng đội ngũ làm công tác thiết kế, quản ly, khai thác, sửdụng xe một cỏch cú hiệu quả

Tuy nhiên, trong điều kiện thực tế rất khó khăn của đất nớc Việt Namhiện nay, việc khai thác, sử dụng các trang thiết bị hiện có một cách khoahọc là một yêu cầu rất cấp bách, thiết yếu, nhất là các phơng tiện như là ụ

tụ , những trang thiết bị chuyên dụng, rất đắt tiền, ít có khả năng mua mới

Do đó để có thể khai thác, sử dụng tốt trang bị xe máy trong quân đội ở

điều kiện địa hình Việt Nam đòi hỏi mỗi cán bộ kĩ thuật ngành xe phải nắmchắc đặc tính kết cấu các loại xe để biết cach khai thác, bảo dỡng, sửa chữa,phục hồi chi tiết, hệ thống trên xe

Đồ án “ Tính toán thiết kế hộp số xe ụ tụ du lịch ” cũng không nằmngoài mục đích trang bị cho cán bộ ngành xe có thêm hiểu biết về hệ thốngtruyền lực nói chung và từng chi tiết trong hệ thống, nhất là có thể sửa chữa,phục hồi các chi tiết trong hộp số Để từ đó có cơ sở khai thác, bảo dỡng xe

đợc tốt hơn

Trong trỡnh học tập tụi được giao nhiệm vụ “Tính toán thiết kế hộp

số xe ụ tụ du lịch “ Đồ án sẽ của tụi đợc thực hiện theo các nội dung chínhsau:

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ

KẾT LUẬN

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE MATIZ

Matiz là loại ôtô du lịch 4 chỗ có công thức bánh xe là 4x2, nó đượcsảnxuất từ năm 1998 tại nhà máy ôtô Daewoo Hàn Quốc sau đó du nhập vàoViệt Nam và được lắp ráp tại nhà máy liên doanh ôtô Việt Mam-Daewoo(Vidamco) Xe Matiz có các kích thước cơ sở như chiều dài cơ sở, chiềurộng cơ sở đều thấp tạo cho xe có tính cơ động cao rất phù hợp với điều kiệnđường xá nhỏ hẹp ở Việt Nam do vậy xe có thể đi vào những con đườngnhỏ, ngõ nghách của nội thị và ven đô mà nhiều loại ôtô khác không thể đivào được Với giá thành phù hợp, mức tiêu thụ nhiên liệu thấp, tiện dụngnên xe Matiz đã được nhiều gia đình lựa chọn làm phương tiện đi lại và dulịch, đặc biệt nó được nhiều hãng taxi sử dụng để kinh doanh dịch vụ gópphần nâng cao hiệu quả kinh tế Kiểu dáng bên ngoài xe và một số kíchthước cơ bản của xe được thể hiện trên hình 1.1 và hình 1.2

Hình1.1 Kiểu dáng bên ngoài xe Matiz

Hình 1.2 Một số kích thước cơ bản của xe Matiz

1 2 CÁC YấU CẦU

1.2.1 CễNG DỤNG

Hộp số trong hệ thống truyền lực của ôtô nhằm thực hiện nhiệm vụ sau:

- Thay đổi lực kéo tiếp tuyến và số vòng quay của bánh xe chủ động để phùhợp với lực cản của đờng và vận tốc của ôtô theo nhu cầu sử dụng;

- Thực hiện chuyển động lùi cho ôtô;

- Có thể ngắt dòng truyền lực trong thời gian dài khi động cơ vẫn làm việc

1.2.2 PHÂN LOẠI

a Theo đặc tính truyền mô men:

- Hộp số vô cấp đảm bảo có đợc mọi giá trị của tỷ số truyền trong mộtkhoảng nào đó Bằng cách thay đổi vô cấp mô men xoắn truyền đến các bánh

xe chủ động mà đảm bảo khả năng làm việc của động cơ ở chế độ kinh tếtrong một khoảng vận tốc rộng, cho phép tận dụng công suất lớn nhất của

động cơ cho chuyển động Tuy nhiên hộp số vô cấp có nhợc điểm là kết cấuphức tập, hiệu suất truyền động thấp

- Hộp sô có cấpđảm bảo thay đổi không liên tục giá trị tỷ số truyền và mômen xoắn đến các bánh xe chủ động Hộp số có cấp là bộ biến mô men xoắn

và nó đợc sử dụng rộng rãi nhất trên ô tô quân sự vì kết cấu đơn giản, dễ chếtạo, giá thành hạ

- Hộp số kết hợp thờng là sự kết hợp giữa bộ truyền vô cấp với hộp giảm tốccơ khí có cấp

b Theo đặc điểm môi truờng truyền mô men:

- Hộp số cơ khí truyền mô men xoắn bằng các bộ truyền cơ khí, phổ biếnnhất là các bộ truyền bánh răng

- Hộp số loại thủy lực truyền mô men xoắn nhờ năng lợng của dòng chấtlỏng Hộp số loại này phức tập, giá thành chế tạo cao, hiệu suất truyền tháp,ngoài ra nó có trọng lợng lớn và kém tin cậy khi làm việc

- Hộp số loại điện truyền mô men xoắn từ động cơ đốt trong đến các bánh xechủ động nhờ dòng điện Loại này ít sử dụng so có trọng lợng lớn và hiệusuất thấp

- Hộp số loại liên hợp thờng là hộp số thủy cơ - kết hợp bộ biến mô men thủylực với hộp số hành tinh tạo thành truyền động thủy cơ và có thể tự độngtruyển số Loại này đang đợc dùng phổ biến trên các xe con đời mới hiệnnay

c Theo phơng pháp dẫn động điều khiển hộp số:

- Theo số lợng trục chia ra:

+ Hộp số đồng trục: Các trục lồng vào nhau kết hợp với khớp ma sát gàisố

+ Hộp số hai trục: Trục vào và trục ra bố trí không đồng tâm nhau, loạinày thờng thấy trên xe tăng.

+ Hộp số ba trục: Trục vào và trục ra đồng tâm nhau và thêm trục trunggian, loại này thờng lắp trên xe ô tô quân sự

- Theo đặc điểm bố trí trục có:

+ Hộp số trục ngang: Các đờng tâm trục vuông góc với trục đối xứng dọccủa ô tô

+ Hộp số trục dọc: Các đờng tâm trục nằm trong mặt phẳng song songvới trục đối xứng dọc xe

- Theo đặc tính động học của trục bao gồm:

+ Hộp số có trục cố định là đờng tâm các trục cố định - đây là hộp số cơkhí đơn giản

Hộp số cần đảm bảo các yêu cầu sau:

- Có tỉ số truyền thích hợp để bảo đảm chất lợng động lực học và tính kinh tếnhiên liệu của ôtô;

- Có khả năng trích công suất ra ngoài để dẫn động các thiết bị phụ;

- Điều khiển sang số đơn giản, nhẹ nhàng;

- Hiệu suất truyền động cao;

- Kết cấu đơn giản dễ chăm sóc bảo dỡng

Hộp số được lắp với vỏ ngoài ly hợp Trục chủ động của hộp số là trục bịđộng của ly hợp như vậy động cơ, ly hợp, hộp số hợp thành một cụm tổngthành

Hình 1: Hộp số xe Matiz

1 trục sơ cấp;2 trục thứ cấp; 3 đồng tôc số 1 và 2;4 đồng tốc số 5;5 đồng tốc số 3 và4 ;6.bánh răng số1;7 bánh răng số 2;8 bánh răng số 3 ;9 bánh răng số 4 ;10 bánh răng số 5.

1.3.2 PHÂN TÍCH MỘT SỐ CHI TIẾT CỦA HỘP SỐ

aTrục sơ cấp hộp số :

Có rãnh then hoa then để lắp với đĩa bị động của ly hợp để nhận mô men

từ trục khuỷu động cơ, được đúc liền với bánh răng nghiêng chủ động Trêntrục có khoan lỗ dọc để dẫn dầun bôi trơn các ổ đỡ trục thứ cấp hộp số Trên

bánh răng có vành răng để gài số có lắp bộ đồng tốc bánh răng số 5 và đồngtốc giữa bánh răng số 3 và 4

bTrục thứ cấp :

Được gia công có tiết diện thay đổi dùng để truyền mô men ra ngoài đếncác bộ phận tiếp theo của hệ thống truyền lực, trên trục thứ cấp bắt đầu trụcđược lắp đặt bộ đồng tốc giữa số 1 và số 2, bánh răng bị động số 1 đi từ số

1, bánh răng chủ động và bị động số 3 đi số III, bộ đồng tốc thứ 2 đi Số III,bánh răng số 2, bộ đồng tốc thứ nhất đi số II, bánh răng số 5 đi số V, đồngtốc thứ 3

Bánh răng chủ động số 3,4,5 quay trơn trên trục sơ cấp, bánh răng số1 và

số lùi có thể dịch chuyển theo phần gờ của trục sơ cấp Sự dịch chuyển củacác bánh răng còn lại được hạn chế bởi các vòng đệm và các ống lót

Tất cả các bánh răng số tiến, số Lùi, đều được đặt cố định và tương ứngvới các bánh răng của trục chủ động và bị động luôn ăn khớp với nhau Cácbánh răng này có định dạng hình xoắn mục đích để làm giảm tiếng ồn khilàm việc được bôi trơn bằng dầu nhờn từ đáy các te ổ bi và các bánh răng bịđộng được bôi trơn bằng dầu do áp suất dầu tạo ra, bơm dầu kiểu bơm, bánhrăng và có lắp van an toàn

Dầu bôi trơn đi theo đường trước thành hộp số và trong nắp đậy trục chủđộng, dầu nhờn sẽ ra đến rãnh xuyên tâm của trục chủ động, từ các rãnh nàydầu nhờn đến ở bi trục gối đỡ ổ bị động và đến trục bị động và tiếp tục đếncác lỗ xuyên tâm, đến các ổ bi của bánh răng số V, III và II

Để làm sạch dầu nhờn khỏi mạt kim loại ở phần đáy có thíêt bị thu cặndầu và nam châm

Hộp số xe Matiz được thiết kế theo sơ đồ trờn, trong hộp số cú vành răngtương ứng của tất cả cỏc số, trừ số lựi đều được nằm ở vi trớ cố định Dựngcỏc bộ đồng tốc quỏn tớnh cú khoỏ hóm, cỏc đồng tốc này đảm bảo cho việcvào số khụng cú tiếng kờu và va đập của cỏc bỏnh răng Như vậy, độ bền củacỏc chi tiết được tăng lờn.

c Cơ cấu chống gài nhầm số lùi

Khi xe đang chuyển động tiến dù ở bất kỳ tay số nào nếu lúc đó thao tácchuyển số nhầm vào vị trí số lùi thì sẽ gây cỡng bức, va đập trong các bánhrăng của hộp số thậm chí có thể gây gẫy vỡ bánh răng và các chi tiết kháccủa hộp số Vì vậy việc bảo hiểm đối với thao tác khi gài số lùi là hết sức cầnthiết

d Bộ đồng tốc.

Khi muốn gài số theo hướng này hay số truyền kia phải dịch chuyểnkhớp của bộ đồng tốc theo hướng bỏnh răng gài số, lỳc này thõn dịch chuyểnliền khối với con trượt, trượt theo rónh then ở cỏc trục bi dẫn cho đến khitiếpxỳc với mặt con của vành đồng thau và bỏnh răng gài số

Ma sỏt giữa mặt cụn vành đồng thau của thõn bộ đồng tốc với bỏnh rănglàm cho thõn quay đi một gúc nhỏ, do đú cỏc vấu lồi của con truợt lọt vàochỗ lừm ở bờn sườn thõn, ngăn khụng cho con trượt tiếp tục dịch chuyển vàtheo chiều trục

Khi tốc độ quay của bỏnh răng gài cỏc số và thõn bộ đồng tốc bằng nhau( nhờ cú ma sỏt giữa cỏc mặt cụn ), con trượt rời khỏi bi định vị cấu lồi và dichuyển về phớa bỏnh răng cho đến lỳc bỏnh răng của bộ đồng tốc vào ăkhớpvới vành răng tương ứng

Ta thấy rằng kết cấu đồng tốc lắp trờn xe Matiz đơn giản, độ tin cậy cao,

dễ chăm súc bảo dưỡng Đồng tốc này được lắp then với trục thứ cấp hộp số

Dẫn động cơ khí kiểu gián tiếp bằng cáp;có kết cấu đơn giản không cótrợ lực

1.3.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỘP SỐ

Gài số 1;Cắt ly hợp gạt khớp gài 3 sang phải cho ăn khớp với vành răngđầu của bánh răng chủ động số 1.lúc này trục thứ cấp quay cùng bánh răng

số 1

Gài số 2;Cắt ly hợp gạt khớp gài 3 sang trái cho ăn khớp với vành răngđầu moay ơ của bánh răng chủ động số 2 lúc này trục thứ cập quay cùngbánh răng số 2

Gài số 3;Cắt ly hợp, gạt khớp gài 3 về vị trí trung gian sau đó gạt khớpgài 5 sang phải an khớp vớI bánh răng đầu của bánh răng số 3 lúc này trụcthứ cấp quay cùng bánh răng số 3

Gài số 4; Cắt ly hợp gạt khớp gài 5 sang trái ăn khớp với vành răng ở đầutrục sơ cấp lúc này truyền động từ trục sơ cấp được truyền thẳng trực tiếpsang trục thứ cấp trục thứ cấp có cùng tốc độ và mômen vớI trục sơ cấp Gài số 5;Cắt ly hợp gạt khớp gài 5 về vị trí trung gian sau đó gạt khớp gài

4 sang trái ăn khớp với vành răng đầu moayơ của bánh răng số 5 lúc này vàbánh răng số chủ động số 5 ăn khớp với bánh răng bị động số 5 làm cho trụcthứ cấp quay

Khi Gài số lùi; Ở chế độ này tất cả các khớp gài số tiến phải nằm ở vị trítrung gian ,gạt bánh răng gài số lùi vào vị trí ăn khớp với bánh răng trên trụcthứ cấp Lúc này lực truyền từ trục sơ cấp đến trục thứ cấp nhờ sự ăn khớp

của bỏnh răng liền trục với bỏnh răng số lựi lờn làm trục thứ cấpkh quay theochiều ngược lại với cỏc trường hợp số tiến.

Cỏc cấp số truyền của hộp số được sắp xếp với khoảng cỏch thay đổi tốc

độ và mụmen thớch hợp để đảm bảo tớnh năng kộo của xe tốt

1.3.4 ƯU ĐIỂM

- Khi cùng kích thớc ngoài, thì hộp số ba trục dọc cho ta tỷ số truyền lớnhơn vì tỷ số truyền này bằng tích tỷ số truyền của hai cặp bánh răng thựchiện việc truyền mômen Đặc điểm này rất quan trọng, vì hiện nay động cơcao tốc đợc sử dụng nhiều trên ôtô Nếu cần đảm bảo một giá trị tỷ số truyền

nh nhau thì loại hộp số ba trục dọc có kích thớc bé, trọng lợng nhỏ hơn làmgiảm trọng lợng toàn bộ của ôtô

- Hộp số có số truyền thẳng với số truyền với số truyền bằng 1 khi gài trựctiếp trục thứ cấp vào trục sơ cấp Hiệu suất truyền lực cao nhất (coi băng1) vìtruuyền lực không qua cặp bánh răng chịu tải nào Trong khi đó thời gian sửdụng số truyền thẳng chiếm tỷ lệ cao (50%80%) thời gian làm việc cảu ôtônên nâng cao đợc tính kinh tế

1.3.5 NHƯỢC ĐIỂM

- Trừ số truyền thẳng, các số truyền tiến khác, mô men đều đợc truyền quahai cặp bánh răng( số lùi qua 3 cặp bánh răng) nên hiệu suất truyền giảm

- Kích thớc ổ phía trớc (theo chiều chuyển động của xe ) của trục thứ cấp hộp

số bị hạn chế và ổ này đặt vào hốc sau trục sơ cấp Vì vậy khi làm việc ổ ờng xuyên chịu quá tải Để không quá tải, có thể làm kích thớc bánh răng th-ờng tiếp chế tạo liền trục sơ cấp lớn và nh vậy tăng đợc kích thớc ổ Nhngnếu bánh răng thờng tiếp lớn thì thì tỷ số truyền của cặp bánh răng thờng nàynhỏ Do vậy kích thớc bánh răng thờng tiếp trên trục sơ cấp không tăng đợc.Thông thờng ổ trớc của trục thứ cấp thờng dùng ổ đũa (thanh lăn trụ) Do ổ

th-đũa không chịu lực chiều trục nên ngời ta đã chú ý chọn chiều nghiêng răngcủa các bánh răng để lực chiều trục triệt tiêu không tác dụng lên ổ

- Sau khi đã chọn sơ đồ động học, tính toán sơ bộ các thông số cơ bản

- Tính toán thiết kế các chi tiết trong cơ cấu

- Kiểm bền các chi tiết

- Cuối cùng là kiểm tra thử nghiệm

Vì phạm vi thời gian làm đồ án có hạn nên bớc kiểm tra thử nghiệm không

có điều kiện thực hiện, do đó trong đồ án chỉ tập trung vào các bớc trên

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

2 1 MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG THIẾT KẾ

+ Xác định các kích thớc sơ bộ của trục

+ Tính toán thiết kế đồng tốc

+ Tớnh toỏn chọn ổ lăn

+ Tớnh toỏn trục hộp số

+ Tớnh toỏn khả năng làm việc của ổ

+ Tớnh toỏn sức bền của bỏnh răng

+ Tớnh toỏn dịch chỉnh gúc bỏnh răng

+ Tớnh toỏn chọn ổ lăn

2 1 3 CÁC THễNG SỐ THAM KHẢO

Bảng 2 1 B ng ảng đặc tớnh kĩ thuật của xe Matiz đặc tớnh kĩ thuật của xe Matizc tớnh k thu t c a xe Matizĩ thuật của xe Matiz ật của xe Matiz ủa xe Matiz

(Đặc điểm)

Đơn vị

Cơ cấu phanh

chân khôngHành trình tự do bàn đạp chân phanh 6-10 mm

07 Thông số về phần vận hành

Hệ thống treo

đàn hồi lò xo trụ

Kích thước của lốp xe 175/60R13

08 Thông số kiểm tra điều chỉnh

Bảng 3 1 B ng thông s k thu t c a xe Matizảng đặc tính kĩ thuật của xe Matiz ố kĩ thuật của xe Matiz ĩ thuật của xe Matiz ật của xe Matiz ủa xe Matiz

TT

Thông số kỹ thuật Giá trị

(Đặc điểm)

Đơn vị

03 Thông số về động cơ

Tỷ số truyền của truyền lực chớnh (i0) 4,1

3 2 TÍNH TOÁN CHI TIẾT

3 2 1 CHẾ ĐỘ TẢI TRỌNG THIẾT KẾ

1 Tải trọng từ động cơ đến chi tiết đang tính của hộp số:

M t =Memax ihi [N.m]

M t: Mômen tính toán ở chi tiết cần tính [N.m]

Me max:Mômen cực đại của động cơ [N.m]

ihi:Tỉ số truyền từ động cơ đến chi tiết cần tính

2 Tải trọng từ bánh xe chủ động đến chi tiết cần tính toán theo điều

kiện bám lớn nhất của cánh xe với mặt đờng.

i

r M



Z:Tổng phản lực của mặt đờng tác dụng lên bánh xe chủ

động [N] Z= 0,7.Ga = 0,7 1430 = 10010 [N]

.max:Hệ số bám lớn nhất của bánh xe với mặt đờng-max= 0,8 .it :Tỉ số truyền tính từ bánh xe chủ động đến chỉ tiết cần tính

i i

d B

M e max:Mômen cực đại của động cơ [N.m]

a:Hệ số kinh nghiệm - Với xe con: a=13 16

26 , 73 4 , 66 96 ) 16 13 (  3  



 A [mm] Ta chọn: Asobo  66 , 4 [mm]

3 2 3 CHỌN Mễ ĐUN BÁNH RĂNG : m

Chọn môđun theo công thức kinh nghiệm:

Mn = (0,032 – 0,040)A; mn = (2,13 – 2,66) ; chọn mn = 2,5

Chọn góc nghiêng 30





3 2 4 XÁC ĐỊNH SỐ RĂNG CỦA BÁNH RĂNG

Acos2

5 , 2

866 , 0 4 , 66 2

2 Tỉ số truyền của các cặp bánh răng đợc gài số:

Ta có: ihiia.igi

Với igi là tỉ số truyền của cặp bánh răng đợc gài

875 ,1

67 , 3

875 ,1

10 , 2

875 ,1

36 ,1

3 Số răng của các bánh răng dẫn động gài số ở trục trung gian:

)875,11(5,2

866,0.4,66.2)1(

cos2

Z

g n g

A 

)12,11(5,2

866,0.4,66.2)1(

cos2

Z

g n g

A 

)73,01(5,2

866,0.4,66.2)1(

cos2

Z

g n g

A 

Làm tròn: Zg1 16

Zg2 22

Zg3 26