Đồ án tính toán thiết kế hộp số xe tải

Hộp số 2 trục cố định thường chỉ sử dụng trên ô tô du lịch, thể thao hoặc máy kéo 1.2.1 Hộp số hai trục Loại hộp số hai trục gồm có: Trục sơ cấp gắn các bánh răng chủ động của sốtruyền,

LỜI NÓI ĐẦU 1

Chương I TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ Ô TÔ 2

1.1 Công dụng, phân loại , yêu cầu 2

1.1.1 Công dụng 2

1.1.2 Yêu cầu 2

1.1.3 Phân loại 2

1.2 Loại và sơ đồ động hộp số 3

1.2.1 Hộp số hai trục 3

1.2.2 Hộp số 3 trục 4

1.2.3 Hộp số nhiều cấp 6

1.2.3.1 Hộp số phụ đặt phía trước 6

1.2.3.2 Hộp số phụ đặt phía sau 7

1.2.3.3 Hộp số phụ nhiều cấp với hộp số kiểu hành tinh 8

1.3 Cơ cấu điều khiển hộp số 9

1.3.1 Đặc điểm kết cấu cơ cấu điều khiển 9

1.3.2 Đặc điểm kết cấu cơ cấu định vị và khóa hãm 10

1.3.3 Ống gài số 11

1.3.4 Bộ đồng tốc hộp số ô tô 11

1.3.4.1 Bộ đồng tốc loại I (loại chốt hãm) 12

1.3.4.2 Bộ đồng tốc loại II ( loại răng hãm): 13

Chương II 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 tỷ số cấp của hộp số 20

2.1.3 Tính tỷ số trung gian cảu hộp số thường 21

2.1.4 Tính tỷ số truyền số lùi 21

2.2 Phương án thiết kế hộp số và sơ đồ động học hộp số 21

2

2.2.2 Sơ đồ động học hộp số 23

Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN 25

3.1 Tính toán kích thước cơ bản của trục và các cặp bánh răng hộp số 25

3.1.1 Khoảng cách trục hộp số 25

3.1.2 Kích thước theo chiều trục cac-te hộp số 26

3.1.3 Tính toán số răng của các bánh răng hộp số (hộp số 3 trục) 26

3.1.4 Kích thước trục hộp số 29

3.1.4.1 Đối với trục sơ cấp 29

3.1.4.2 Đối với trục thứ cấp 30

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

3.2.2.1 Mômen quán tính J1 35

3.2.2.2 Mômen quán tính J2.ia-2 37

3.2.2.3 Mômen quán tính quy dẫn của các bánh răng trên trục thứ cấp Jz3 38

3.2.3 Mômen ma sát yêu cầu của bộ đồng tốc 38

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 42

3.2.6 Góc nghiêng của bề mặt hãm  43

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

3.2.7.1 Mômen ma sát thực tế của đồng tốc 44

3.2.7.2 Thời gian chuyển số thực tế của đồng tốc 44

3.2.7.3 Công trượt của đôi bề mặt côn ma sát của đồng tốc 46

3.2.7.4 Công trượt riêng của đôi bề mặt côn ma sát của đồng tốc 47

Chương 4 MÔ TẢ CHI TIẾT KẾT CẤU HỘP SỐ THIẾT KẾ 48

4.1 Loại hộp số thiết kế và các thông số sau khi thiết kế: 48

4.2 Bánh răng và trục hộp số: 48

2

4.4 Cơ cấu điều khiển: 51

4.4.1 Đòn điều khiển: 51

4.4.2 Định vị và khóa hãm: 51

4.5 Cơ cấu tránh gài ngẫu nhiên số lùi: 52

KẾT LUẬN 54

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

2

LỜI NÓI ĐẦU

Những năm gần đầy, nền kinh tế Việt Nam đang phát triển mạnh Bên cạnh đó kỹthuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ Trong đó phải nói đến ngành cơ khí động lực

và sản xuất ôtô, chúng ta đã liên doanh với khá nhiều hãng ôtô nổi tiếng trên thế giớicùng sản xuất và lắp ráp ôtô Để góp phần nâng cao trình độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuậtcủa ta phải tự nghiên cứu và chế tạo, đó là yêu cầu cấp thiết Có như vậy ngành ôtô củanước ta mới phát triển được

Trong đồ án này em được giao nhiệm vụ tính toán thiết kế hộp số xe tải Đây làmột bộ phận chính, không thể thiếu trong ôtô Nó dùng để thay đổi số vòng quay vàmômen của động cơ truyền đến các bánh xe chủ động cho phù hợp với điều kiện làm việccủa ôtô, ngắt truyền động của động cơ khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian lâu dài

Đồ án này là một phần quan trọng trong nội dung học tập của sinh viên, nhằm tạođiều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng những kiến thức đã học để giải quyết một vấn

Chương I TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ Ô TÔ 1.1.Công dụng, phân loại , yêu cầu

1.1.1.Công dụng

Hộp số dùng để thay đổi số vòng quay và mô men của động cơ truyền đến các bánh xechủ động cho phù hợp với điều kiện làm việc luôn luôn thay đổi của ô tô mà tự động cơkhông thể đáp ứng được

Ngoài ra hộp số còn dùng để tách lâu dài động cơ khỏi hệ thống truyền lực khi cần thiếtnhư khi khởi động, chạy không tải, chạy theo quán tính Dẫn động các bộ phận công táctrên các xe chuyên dùng như xe có tời kéo,tời đổ…

1.1.2 Yêu cầu

- Có tỷ số truyền và số lượng tay số thích hợp, đảm bảo được chất lượng động lực vàtính kinh tế nhiên liệu cần thiết cho ô tô

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

- Có vị trí trung gian (số 0) để có thể tách lâu dài động cơ khỏi 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

1.1.3.Phân loại

- Theo phương pháp điều khiển chia ra các loại : Điều khiển bằng tay ; Điều khiển tựđộng 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 )

 Hộp số hành tinh (1 dãy, 2 dãy…)

- Theo số lượng phần tử điều khiển cần thiết để gài số truyền phân ra : một, hai hay

ba phần tử điều khiển

- Theo số lượng dòng lực phân ra : 1, 2 hay 3 dòng

Tăng số lượng dòng lực làm phức tạp kết cấu, tuy vậy cho phép giảm tải trọng tácdụng lên các bánh rang,trục và ổ trục…

1.2 Loại và sơ đồ động hộp số.

- Trên oto hiện nay sử dụng chủ yếu các loại hộp số có trục cố định,điều khiểnbằng tay Vì chúng có kết cấu đơn giản, hiệu xuất cao giá thành rẻ, kích thước và trọnglượng nhỏ

- Hộp số 3 trục cố định, có trục sơ cấp và thứ cấp đồng tâm được sử dụng phổ biếnnhất Hộp số 2 trục cố định thường chỉ sử dụng trên ô tô du lịch, thể thao hoặc máy kéo

1.2.1 Hộp số hai trục

Loại hộp số hai trục gồm có: Trục sơ cấp gắn các bánh răng chủ động của sốtruyền, trục thứ cấp lắp các bánh răng bị độngcủa cấp số truyền tương ứng Hộp số haitrục không thể tạo ra truyền thẳng như hộp số ba trục vì phải thông qua một cặp bánhrăng ăn khớp (số răng bằng nhau), hiệu suất của hộp số hai trục luôn bé hơn một

 Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, làm việc êm dịu và có hiệu suất cao ở các tay sốtrung gian Dễ bố trí và đơn giản được kết cấu hệ thống truyền lực khi xe đặt động cơ ởcầu chủ động

 Nhược điểm: Không có số truyền thẳng vì thế các bánh răng, ổ trục không đượcgiảm tải ở số truyền cao làm tăng mài mòn và tiếng ồn Kích thước theo chiều ngang lớnhơn hộp số ba trục ở cùng tỷ số truyền

 Ưu điểm: Có khả năng tạo số truyền thẳng nên hiệu suất cao nhất; khi làm việc

ở số truyền thẳng, các bánh răng, ổ trục và trục trung gian hầu như được giảm tải hoàntoàn nên giảm được mài mòn, tiếng ồn và mất mát công suất

Ở các số truyền khác, mô men truyền qua 2 cặp bánh rang, do đó có thể tạo được tỷ sốtruyền lớn hơn (7-9) với kích thước khá nhỏ gọn Nhờ đó giảm được trọng lượng toàn bộcảu ô tô

 Nhược điểm: Trục thứ cấp cần phải bố trí gối lên trục sơ cấp thông qua ổ bi đặtbên trong phần rỗng của đầu ra trục sơ cấp, do bị khống chế bởi điều kiên kết cấu nên ổ

bi này có thể không được chọn theo tiêu chuẩn tính toán ổ bi mà phải tính toán thiết kếriêng

Ở các số truyền trung gian sự truyền momen được thực hiện qua hai cặp bánh răng ănkhớp nhau nên làm việc không êm, hiệu suất thấp

Sơ đồ nguyên lý cảu hộp số 3 trục :

Hình 1.2.Sơ đồ động hộp số ba trục.

Chú thích:

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

1.2.3 Hộp số nhiều cấp

Hộp số nhiều cấp được tạo thành bằng cách ghép thêm vào phía trước hoặc phía sauhộp số cơ sở ( hộp số chính-loại 3 trục ) một hộp giảm tốc gọi là hộp số phụ Hộp số phụthường có một số truyền thẳng và một số truyền giảm hay tăng

1.2.3.1.Hộp số phụ đặt phía trước

Hộp số phụ đặt phía trước là hợp lý về kết cấu trong trường hợp,nó chỉ có một bánhrăng để tạo số thấp còn số cao là số truyền 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 gọi là hộp số chia

Sơ đồ động :

III I

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 phụ ; I : Trục sơ cấp hộp số chính ( Thứ cấp hộp số phụ )

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

1.2.3.2 Hộp số phụ đặt phía sau

Hộp số phụ đặt phía sau 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 truyềnlớn 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

2p: Vị trí gài cấp số 2 của hộp số phụ.

1.2.3.3 Hộp số phụ nhiều cấp với hộp số kiểu hành tinh

Để nâng cao hiệu suất cảu hộp số nhiều cấp, nên hộp số có từ 8 đến 10 cấp thì hộp số

phụ thường được thiết kế kiểu hành tinh Bộ truyền bánh răng kiểu hành tinh sẽ cho hiệusuất cao hơn nhiều so với kiểu truyền động bánh răng ăn khớp thông thường

Tuy nhiên, do đặc điểm kết cấu của bộ truyền hành tinh nên hộp số có cấu tạo phức tạp,cồng kềnh hơn

Hình 1.6 Sơ đồ hộp số nhiều cấp với hộp số phụ kiểu hành tinh đặt phía sau

Chú thích :I: Trục sơ cấp hộp số chính ; II: Trục trung gian ; III: Trục thứ cấp hộp số

chính ;IIIp: Trục thứ cấp của hộp số phụ hành tinh được nối với cần C của cơ cấu hànhtinh ; 1, 2, 3, 4, 5, L : Vị trí gài cấp số 1, số 2, số 3, số 4, số 5 và số lùi của hộp số ;

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

1.3 Cơ cấu điều khiển hộp số

1.3.1 Đặc điểm kết cấu cơ cấu điều khiển.

Cơ cấu điều khiển có nhiệm vụ truyền lực tác động của lái xe đến ống gài số, haybánh răng di trượt, hoặc bộ đồng tốc để dịch chuyển chúng vào vị trí gài số hoặc vị trítrung 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 hoặcđộng cơ bố trí ở đuôi xe thì đòn điều khiển vẫn bố trí bên cạnh lái xe Trong trường hợpnày phải dùng thêm đòn điều khiển trung gian để truyền động lên các thanh trượt gắn trênnắp 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 xathực hiện nhờ hệ thống đòn điều khiển cơ khí hoặc điều khiển thủy khí nhờ các van phânphối và các xilanh lực.

1.3.2 Đặc điểm kết cấu 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 haybánh răng của bộ đồng tốc ( hoặc ống gài) mỗi khi gài số hoặc nhả số, đảm bảo cho cácbánh 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)

+ 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 cácthanh trượt của các số kia ở vị trí trung gian Chỉ cho phép một số được gài mà thôi

+ 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 xeđang chuyển động tịnh tiến; làm gãy vỡ răng hộp số cũng như quá tải cho hệ thống truyềnlực

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

1.3.3 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 cácbánh răng quay trơn trên trục ta phải dùng ống gài hoặc bộ đồng tốc nhằm nối cứng bánhrăng 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 củaống gài được vát nhọn và cứ một răng lại khuyết đi một răng; đồng thời về phía các đairăng của bánh răng gài số, cứ cách một răng có một răng ngắn hơn

răng và hệ thống truyền lực Bộ đồng tốc có nhiệm vụ làm đồng đều nhanh chóng tốc độbánh răng quay trơn trên trục so với tốc độ của trục rồi mới cho gài số Ngược lại khichưa đồng tốc thì không thể thực hiện việc gài số.

1.3.4.1 Bộ đồng tốc loại I (loại chốt hãm).

Hình 1.9 Kết cấu bộ đồng tốc loại I (bộ phân 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) đểchống 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 chúngtrước khi gài số

- Bộ phận định vị: Gồm bi định vị (6) và chốt (5) có nhiệm vụ giữ cho các vành masát ở vị trí trung gian khi bộ đồng tốc không thực hiện gài số; đồng thời cho phép đưavành ma sát (3) vào tiếp xúc trước với vành ma sát trên bánh răng (4) khi tiến hành gàisố

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

Hình 1.10.Kết cấu bộ đồng tốc loại Ib (bộ phân nối kiểu rời).

1.3.4.2 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 sốnhỏ, không đủ không gian để thiết kế đồng tốc loại I Hơn thế nữa, tải trọng tác dụng bềmặt hãm nói chung không lớn nên có thể sử dụng chính bề mặt nghiêng của các răng đểlàm bộ phận hãm Tùy theo kết cấu cụ thể mà đồng tốc loại răng hãm có nhiều kiểu dángkhác 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 bánhrăng gài (4) chưa đồng đều tốc độ với trục (7)

Hình 1.11.Kết cấu bộ đồng tốc loại IIa (kiểu định vị).

Chú thích:

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 vớirăng 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 1.12.Kết cấu bộ đồng tốc loại IIb (kiểu thanh trượt định vị).

Chú thích:

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 masát trượt thay vì ma sát lăn như loại IIa, nên hốc định vị có thể dễ mòn hơn loại IIa Tuyvậy lực định vị này nhỏ, hơn nữa bộ đồng tốc làm việc trong dầu nên nhược điểm này cóthể 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 1.13.Kết cấu bộ đồng tốc loại IIc (ống trụ đẩy định vị).

Chú thích:

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 kiểuIIa Ở đây ống trụ (5a) vừa làm chức năng thanh đẩy vừa làm nhiệm vụ định vị Do trụđẩy (5a) có kích thước bé nên cần phải có thêm các lò xo định vị phụ (5c) giữ cho cácvành ma sát (3) luôn tỳ sát trục đẩy

Hình 1.19.Kết cấu bộ đồng tốc loại IId (kiểu lò xo định vị hướng trục).

Chú thích:

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

Chương II 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

 Khối lượng toàn bộ của xe : Ga = 3000 [KG]

 Động cơ Diesel có:

Công suất cực đại: Nemax = 73,5 [kW] ở tốc độ nN = 3010 [vòng/phút].Mômen cực đại: Memax = 257,25 [N.m] ở tốc độ nM = 1720 [vòng/phút]

 Bán kính làm việc của bánh xe : rbx = 380 [mm] = 0,38 [m]

 Tốc độ cực đại của xe: Va max = 95 [km/h]

 Hệ số cản lớn nhất của đường: ψmax = 0,33

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

ih1 ¿

ψmax G a r bx

M e max i0.η t (2.1)

Trong đó :

ψmax : Hệ số cản chuyển động lớn nhất của đường, theo đề : ψmax = 0,33

G a : Trọng lượng toàn bộ xe, theo đề : G a = 3000.9,81= 29430 [N]

rbx : Bán kính làm việc bánh xe, theo đề: rbx = 0,38 [m]

M e max : Mômen cực đại, theo đề: M e max = 257,25 [Nm]

η t

: Hiệu suất hệ thống truyền lực, theo [2]: η t

= 0,85 ¿ 0,93Chọn η t

= 0,85

i0 : Tỷ số truyền của truyền lực chính, được tính theo [1]:

ω e max r bx

i hn v a max (2.2)Trong đó :

ihn : Tỷ số truyền cao nhất của hộp số, thường chọn ihn = 1

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

Với động cơ Diesel, xe tải:

Vậy : ih1 ¿ 26781,3.0,7 0,38

* Kiểm tra theo điều kiện tốc độ tối thiểu của ôtô Theo [1]

(2.4)

Trong đó : V a min :tốc độ chuyển động ổn định nhỏ nhất

V amin  5 7 (km/h) chon V amin =4(km/h)= 4.10003600 =1,11 (m/s)

n e min : vòng quay ổn định tối thiểu của động cơ.

Đối với động cơ diesel ω emin =600 ¿ 850 (v/ph)

min

i V

r i

a

bx e



2.1.3 Tính tỷ số trung gian cảu hộp số thường

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

h1 (n-1)

hn

iq*=

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

- Kết cấu hộp số nhỏ gọn, giúp tiết kiệm vật liệu chế tạo, giảm giá thành xe…

- Có số truyền thằng, 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

- Khi các số truyền khác mômen truyền qua hai cặp bánh răng do đó có thể tạo ra

được tỉ số truyền lớn với kích thước nhỏ gọn, nhờ đó giảm được trọng lượng toàn bộxe

Nhược điểm:

- Hiệu suất giảm ở các tay số trung gian.

- Trục thứ cấp phải bố trí gối lên trục sơ cấp thông qua ổ bi đặt bên trong phần

rỗng của đầu ra trục sơ cấp, nên làm việc căng thẳng vì kích thước bị hạn chế bởiđiều kiện kết cấu

+ Hộp số 2 trục:

Trục sơ cấp gắn các bánh răng chủ động, trục thứ cấp gắn các bánh răng bị động

Ưu điểm:

- Hiệu suất cao vì mỗi số chỉ qua 1 cặp bánh răng.

- Kết cấu đơn giản.

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

chủ động

Nhược điểm:

- Kích thước chiều ngang lớn hơn hộp số ba trục đồng tâm khi có cùng tỷ số truyền(ở hộp số đồng tâm, mỗi tỷ số truyền thì ít nhất qua hai cặp bánh răng nên kích thước gọnhơn nhưng hiệu suất thấp hơn trừ số truyền thẳng)

- Kích thước hộp số lớn sẽ kéo theo trọng lượng lớn, nhất là khi xe có tỷ số truyềnlớn

- Không thể tạo ra được số truyền thẳng như hộp số nhiều trục mặc dù tỷ số truyềncủa một cấp số nào đó bằng một , vì phải thông qua cặp bánh răng ăn khớp Điều

đó có nghĩa là hiệu suất của mọi cấp số truyền này đều nhỏ hơn một

Từ kết quả phân tích những ưu nhược điểm của hai phương án trên cộng với sốliệu của sơ bộ của hộp số thiết kế ta chọn phương án hộp số thiết kế là hộp số 3 trục 5 cấp

cố định, có trục sơ cấp và trục thứ cấp đồng tâm

2.2.2 Sơ đồ động học hộp số.

Sơ đồ động của hộp số loại 3 trục cố định có số cấp như nhau, khác nhau chủ yếu

ở các cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp và cách bố trí số lùi Ở hầu hết các tay số đều sửdụng bánh răng nghiêng luôn luôn ăn khớp Để gài số có thể dùng ống gài hay đồng tốc

Đối với xe tải thì yêu cầu phải gài êm dịu, nhẹ nhàng Ở đây, hộp số thiết kế là loạinày gồm 5 cấp (5 số tiến, 1 số lùi), trong đó số 5 là số truyền thẳng, nên ta bố trí đồngtốc ở các số 1, 2, 3, 4, 5 và phương án bố trí bánh răng số lùi chủ động ZL luôn luôn ănkhớp bánh răng số lùi trung gian ZL'', và bánh răng ZL''' luôn ăn khớp bánh răng ZL'.

)1( i h

Z3 Z4 Z'a

I

II

III

ZL'' ZL'''Hình 2.1.Sơ đồ hộp số xe tải thiết kế

Chú thích:

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; II: Trục trung gian;

III: 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 III 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]:

[mm] (3.1)

Trong đó:

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

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

Theo đề: Memax = 257,25 [Nm]

: Tỷ số truyền số thấp nhất của hộp số

Theo kết quả tính ở trên, ta có: ih1 = 4,73

3 max 1

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

A=9,6.√3257,25.4,73=102,4[mm]

Chọn sơ bộ A = 102 [mm] (3.1)

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 bằngtổng 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 thướckhoảng cách trục A như sau: với A = 102 [mm]

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

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

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 truyềnthẳng), gọi là cặp bánh răng luôn ăn khớp Nghĩa là nó luôn luôn làm việc với bất kỳ sốtruyền nào (trừ số truyền thẳng) Vì vậy khi phân chia tỷ số truyền cho cặp bánh răng nàyphải có giá trị đủ nhỏ để vừa đảm bảo tuổi thọ cho cặp bánh răng luôn ăn khớp vừa đểcho 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 tải là : Z1 = (16 12) với ih1 = (6 8)

Xe tải có ih1 = 4,73 nên ta chọn Z1 =16