CÁC BƯỚC THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỘP SỐ TRONG HTTL Những yêu cầu cơ bản, phân loại, các thông số chính Hộp số trong hệ thống truyền lựcHộp số có nhiệm vụ thay đổi tỉ số truyền của hệ thống truyền lực để tạo được lựckéo tại các bánh xe chủ động phù hợp với điều kiện chuyển động. Trong các hộpsố cơ khí, việc biến đổi momen và vận tốc góc được thực hiện nhờ các bộ truyềnbánh răng. Cùng một giá trị của momen xoắn và vận tốc góc của động cơ, momenvà vận tốc của bánh xe chủ động có thể thay đổi được bằng cách thay đổi tỷ sốtruyền của hộp số. Cụ thể hơn, nếu sử dụng tay số thấp( tỷ số truyền lớn ) củahộp số thì sẽ có được momen kéo tại bánh xe chủ động lớn, nhưng vận tốc bánhxe sẽ nhỏ và ngược lại.
ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT BÀI GIẢNG Tên học phần: Thiết kế tính tốn tơ Mã học phần: AT6051 Bài THIẾT KẾ TÍNH TỐN HỘP SỐ TRONG HTTL Những yêu cầu bản, phân loại, thông số Hộp số có nhiệm vụ thay đổi tỉ số truyền hệ thống truyền lực để tạo lực kéo bánh xe chủ động phù hợp với điều kiện chuyển động Trong hộp số khí, việc biến đổi momen vận tốc góc thực nhờ truyền bánh Cùng giá trị momen xoắn vận tốc góc động cơ, momen vận tốc bánh xe chủ động thay đổi cách thay đổi tỷ số truyền hộp số Cụ thể hơn, sử dụng tay số thấp( tỷ số truyền lớn ) hộp số có momen kéo bánh xe chủ động lớn, vận tốc bánh xe nhỏ ngược lại Hộp số cần đáp ứng yêu cầu sau : - Có tay số dải tỷ số truyền thích hợp để đảm bảo tính động lực học tính kinh tế nhiên liệu xe - Việc chuyển số phải thực dễ dàng, tiện lợi (lực tác động hành trình cần gạt nhỏ), nhanh chóng khơng gây tiếng ồn - Có cấu định vị chống nhảy số cấu chống gài đồng thời hai số - Có vị trí trung gian để ngắt động khỏi hệ thống truyền lực thời gian dài - Có cấu báo hiệu gài số lùi - Có vị trí để lắp thêm phận trích công suất cần thiết Hộp số phân loại theo dấu hiệu sau: - Theo dạng kết cấu: hộp số với trục cố định hộp số hành tinh Theo số tay số ( tính tay số tiến ): hốp số cấp, cấp, cấp …… Theo vị trí tương quan trục vào trục ra: hộp só đồng trục hộp số không đồng trục Theo số bậc tự hộp số: hộp số 3, 4, … bậc tự Hộp số trục cố định sử dụng rộng rãi HTTL khí HTTL thủy Hộp số hành tinh sử dụng chủ yếu HTTL thủy cơ, chúng trình bày phần hộp số thủy Số tay số tỷ số truyền lựa chọn cách tính tốn sức kéo Trên tơ có HTTL khí, số tay nằm khoảng đến 16 ( lớn 16 ) Các loại ô tô thường có từ đến tay số, cịn tơ tải có tể có ÷ số Các hộp số có từ tay số trở lên thường sử dụng đầu kéo đoàn xe tải trọng lớn, chuyên vận chuyển đường dài Các hốp số có tay số khơng thường cấu tạo có bậc tự do, việc gài số thực cách di trượt bánh cần gài số gài khớp Các hộp số có tay số từ đến 15 thực với bậc tự do, nghĩa để gài số cần phải tác động vào cấu điều khiển Với hộp số có tay số lớn 16 cần phải tác động vào cấu điều khiển để gài số (hộp số ó bậc tự do) Việc tăng số bậc tự cho phép giảm số cặp bánh hộp số mà có nhiều tay số Tuy nhiên, cấu tạo hộp số thường phức tạp Số lượng tay số nhiều lái xe có nhiều khả lựa chọn tay số thích hợp với điều kiện chuyển động cụ thể Nhưng số tay số nhiều cấu tạo hộp số trở nên phức tạp nữa, lái xe gặp khó khăn việc lựa chọn tay số thích hợp Các thơng số hộp số là: vùng thay đổi tỷ số truyền 𝐷ℎ ; số tay số n; tỷ số truyền tay số cao 𝑖𝑐 Vùng thay đổi tỷ số truyền xác định sau : 𝐷ℎ = 𝑖𝑡 𝑖𝑐 , 𝑖𝑡 tỷ số truyền tay số thấp Tay số cao hộp số đồng trục thường số truyền thẳng ( 𝑖𝑐 = 1) số truyền cao ( 𝑖𝑐 < 1) Một thông số quan trọng hộp số số trung bình dãy số q: 𝑞= 𝑛−1 √𝐷𝑘 Chẳng hạn, hộp số có tay số số q nằm khoảng 1,6 ÷ 1,7 Đối với hộp số có nhiều tay số q = 1,25 ÷ 1,40 Cấu tạo hộp số : 2.1 Hộp số bậc tự Hộp số cấu tạo phận hộp giản tốc bánh cấu điều khiển sang số Việc thiết kế hộp số bắt đầu lựa chọn sơ đồ động học hộp giản tốc Hộp số hai bậc tự thiết kế với trục Hộp số ba trục thường chế tạo theo sơ đồ đồng trục thể hình 4.1 Trên hình 4.2 sơ đồ cấu tạo hộp số trục Đối với hộp số trục, cách bố trí trục vào trục hộp số nằm đường thẳng (đồng trục) người ta dễ dàng nối trực tiếp hai trục với để tạo số truyền thẳng Khi ô tô chuyển động với số truyền thẳng bánh trục quay trơn, chịu tải Nhờ mà giảm tốc độ mài mòn, giảm tổn thất lượng độ ồn Trong hộp số ba trục, tỷ số truyền tạo cặp bánh có tỷ số truyền lớn tay số (chẳng hạn 𝑖1 = ÷ 9) Các hộp số trục mặt kết cấu đơn giản hộp số trục Tuy nhiên, hộp số không cho phép tạo tay số truyền thẳng tỷ số truyền tay số thường không cao (khơng q 4) tạo cặp bánh Nếu muốn tăng tỷ số truyền thêm phải tăng kích thước chung hộp số Hộp số trục thường sử dụng trường hợp cần có kết cấu gọn khơng địi hỏi tỷ số truyền cao Dạng hộp số thường dùng số ô tô tơ thể thao có động bố trí HTTL Các sơ đồ hộp số ba trục có tay số thường khác số cặp bánh luôn ăn khớp cách tạo số lùi Trên hình 4.1-a,b,c sơ đồ hộp số có tay số Các hộp số sơ đồ thứ thứ hai có cặp bánh răng, số lùi gài bánh di trượt sơ đồ thứ ba có cặp bánh ăn khớp, số số lùi thực nhờ bánh di trượt Các sơ đồ hộp số có tay số thể hình 4.1-d,e,f Riêng sơ đồ d sử dụng bánh luôn ăn khớp Hai sơ đồ cuối hình 4.1 thể hộp số có tay số, sơ đồ g có sử dụng bánh di trượt để gài số số lùi, sơ đồ cuối tất bánh luôn ăn khớp Để tạo số lùi thường phải có bánh trung gian để đảo chiều chuyển động, nhiều trường hợp đặc thù cấu tạo hộp số, bánh trung gian bánh kép Phương án thứ có kết cấu đơn giản hơn, nhiên bánh số lùi hải chịu chế độ tải uốn theo chu kì đối xứng nên khả chịu tải Bánh trung gian kép có chế độ tải hợp lý phải chịu chu kì tải phía (ứng suất khơng đổi dấu) Với phương án tạo tỷ số truyền lớn Các cặp bánh luôn ăn khớp ngày sử dụng rộng rãi hộp số ô tô thay cho bánh di trượt chúng có ưu điểm sau Các bánh luôn ăn khớp không bị va đập gài số nên không bị hư hỏng mặt đầu bánh bánh di trượt Các bánh ăn khớp gài khớp nên hành trình cần gạt ngắn so với trường hợp gài di trượt bánh răng, nhờ mà việc điều khiển dễ dàng Đối với bánh ln ăn khớp sử dụng đồng tốc để gài số cách dễ dàng êm dịu Hơn nữa, cặp bánh ln ln ăn khớp sử dụng bánh nghiêng làm việc êm dịu bánh thẳng Khi dùng phương pháp di trượt bánh để gài số buộc phải sử dụng bánh thẳng lắp then hoa, sử dụng bánh nghiêng trường hợp then phải chế tạo theo dạng xoắn ốc với công nghệ phức tạp Tuy nhiên số cặp bánh ăn khớp lớn tải tác dụng lên đồng tốc tăng theo Bởi chúng phải làm đồng tốc độ số lượng lớn chi tiết quay Để có số số lùi cách sử dụng bánh ăn khớp phải bố trí trục thứ cấp bánh có đường kính lớn Trong cần có bánh di trượt trục thứ cấp với bánh trung gian có số lùi có số số lùi với tỷ số truyền tương đương (Hình 4.1- c, d, g) Vấn đề lựa chọn phương án tạo số số lùi cần giải tùy theo mức độ sử dụng tay số trường hợp cụ thể xe thiết kế Chẳng hạn loại xe tự đổ thường hoạt động công trường, vùng mỏ để chở đất đá, quặng, … , việc sử dụng tay số số lùi thường xuyên, điều kiện cho phép nên thiết kế tay số cặp bánh ăn khớp Trên hình 4.2 sơ đồ hộp số hai trục sử dụng loại ô tô Các hộp số có đặc điểm chung trục thứ cấp có bố trí bánh truyền lực chính, tất số tiến thực cặp bánh ăn khớp cịn số lùi gài bánh di trượt Trong hộp số ô tô tải, để tăng độ cứng vững hộp số, trục bố trí nhiều ổ đỡ, chẳng hạn sơ đồ hình 4.1- f Tuy nhiên, trường hợp vậy, kết cấu hộp số trở nên phức tạp hơn, cơng nghệ gia cơng địi hỏi phải xác việc tháo lắp trở nên khó khăn Một số hộp số chế tạo với phần phụ phía sau (hình 4.1- g) Phương án cho phép từ hộp số sở (phần chính) tạo nên hộp số có tay số lớn cấp (ví dụ từ hộp số cấp thành cấp hay từ hộp số cấp thành cấp) 2.2 Hộp số ba bốn bậc tự Các hộp số nhiều cấp với bậc tự thường chế tạo từ hộp số sở có 4, tay số với trục bố trí đồng trục cách ghép thêm vào phía trước sau hộp số hộp số phụ Một số sơ đồ điển hình hộp số nhiều cấp trình bày hình 4.3 Thường gặp hộp số phụ có cấp: số truyền thẳng số truyền tăng giảm Bằng cách làm vậy, tạo hộp số có tay số từ hộp số sở cấp (hình 4.3- b) hay hộp số 10 cấp từ hộp số cấp (hình 4.3- a),… Tương tự vậy, sử dụng hộp số phụ có cấp nhân số tay số hộp số sở Để có số truyền hộp số bậc tự phải gài khớp hộp số sở khớp hộp số phụ Hộp số phụ nên đặt phía trước hộp số sở trường hợp hỉ có cặp bánh với tỷ số truyền lớn nhỏ (tương ứng với số truyền giảm số truyền tăng) Số truyền thẳng trường hợp tạo cách nối trực tiếp trục vào hộp số phụ với trục vào hộp số sở (hình 4.3- a) Trong trường hợp hộp số phụ gọi hộp chia Hộp chia không mở rộng vùng tỷ số truyền cách đáng kể nên thường sử dụng kết hợp với hộp số sở có vùng tỷ số truyền đủ rộng Cách tạo hộp số nhều cấp có ưu điểm sau: sử dụng hộp số có sẵn để tạo hộp số với số tay tăng lên gấp đôi; sử dụng cặp bánh hộp chia, hiệu suất chung toàn hộp số không thay đổi Nhược điểm lớn phương án bố trí cần có khoảng cách trục tương đối lớn, tay số truyền thấp momen trục hộp số sở lớn Hộp số phụ bố trí phía sau hộp số sở thực vơi hai cặp bánh thể hình 4.3- b, d, sử dụng cấu hành tinh hình 4.3- c Hộp số phụ sau có số truyền thẳng số truyền giảm Nó thường thiết kế có vùng tỷ số truyền lớn nhiều so với hộp số sở, hộp số sở cần có vùng tỷ số truyền nhỏ Hộp số có nhiều cấp với kết cấu có ưu điểm sau: khoảng cách trục hộp số sở khơng lớn, tỷ số truyền hay momen trục thứ cấp hộp tương đối nhỏ, có khả tạo vùng tỷ số truyền lớn: 𝐷ℎ = 12 ÷ 13 lớn nữa; chế độ làm việc đồng tốc hộp số sở nhẹ độ chênh lệch vận tốc góc phận cần kết hợp để gài số nhỏ, điều cho phép sử dụng đồng tốc tay số thấp, kể trường hợp ly hợp có hai đĩa bị động Hộp số nhiều cấp với hộp số phụ bố trí phía sau có nhũng nhược điểm sau: hộp số sở sử dụng độc lập hộp số bình thường vùng tỷ số truyền q nhỏ; sử dụng số truyền thấp hộp số phụ momen truyền qua hộp số nhờ cặp bánh nên hiệu suất chung hộp số giảm; đồng tốc hộp số phụ không cần phải có cơng suất lớn Hộp số bốn bậc tự thường chế tạo từ hộp số sở kết hợp với hộp số bố trí phụ trước sau hộp số sở Để gài số cần phải gài khớp răng: khớp hộp số sở, hộp số phụ trước hộp số phụ sau Một ví dụ dạng hộp số thể sơ đồ hình 4.3- e ... hay hộp số 10 cấp từ hộp số cấp (hình 4.3- a),… Tương tự vậy, sử dụng hộp số phụ có cấp nhân số tay số hộp số sở Để có số truyền hộp số bậc tự phải gài khớp hộp số sở khớp hộp số phụ Hộp số phụ... hộp số hộp số phụ Một số sơ đồ điển hình hộp số nhiều cấp trình bày hình 4.3 Thường gặp hộp số phụ có cấp: số truyền thẳng số truyền tăng giảm Bằng cách làm vậy, tạo hộp số có tay số từ hộp số. .. ồn Trong hộp số ba trục, tỷ số truyền tạo cặp bánh có tỷ số truyền lớn tay số (chẳng hạn