Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ô TÔ GVHD TS Phan Minh Đức Bao gồm thuyết minh,bản vẽ,Bao gồm thuyết minh,bản vẽ,Bao gồm thuyết minh,bản vẽ,Bao gồm thuyết minh,bản vẽ,Bao gồm thuyết minh,bản vẽ,Bao gồm thuyết minh,bản vẽ
QUAN VỀ HỘP SỐ Ô TÔ
Công dụng và yêu cầu của hộp số ô tô
Hộp số là bộ phận dùng để thay đổi mômen và số vòng quay của động cơ truyền đến các bánh xe chủ động đủ để thắng sức cản chuyển động của ôtô thay đổi khá nhiều trong quá trình làm việc.
Ngoài ra, hộp số còn dùng để:
- Thay đổi chiều quay của trục bị động so với trục chủ động để xe có thể chạy lùi.
- Ngắt truyền động lâu dài giữa động cơ và các bánh xe chủ động khi cần thiết như: khi cho xe đứng yên trong thời gian dài mà không cần phải tắt máy, khi khởi động, cho xe chạy xuống dốc, chạy theo quán tính,…
1.1.2 Yêu cầu Để đảm bảo các công dụng trên, ngoài các yêu cầu chung về sức bền và kết cấu gọn nhẹ thì hộp số phải thõa mãn các yêu cầu đặc trưng sau:
- Hộp số phải có đủ tỷ số truyền cần thiết nhằm đảm bảo tốt tính chất động lực và tính kinh tế nhiên liệu khi làm việc.
- Khi gài số không sinh ra các lực va đập lên các răng nói riêng và hệ thống truyền lực nói chung Muốn vậy, hộp số ôtô phải có các bộ đồng tốc để gài số hoặc ống để gài số.
- Hộp số phải có vị trí trung gian để ngắt truyền động của động cơ khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian lâu dài Phải có cơ cấu chống gài hai số cùng lúc để đảm bảo an toàn cho hộp số không bị gãy vỡ răng.
- Phải có số lùi để cho phép xe chuyển động lùi Đồng thời phải có cơ cấu an toàn chống gài số lùi một cách ngẫu nhiên.
- Điều khiển nhẹ nhàng, làm việc êm dịu, tin cậy và hiệu suất cao.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
Phân loại hộp số ô tô
Với các yêu cầu nêu trên, tùy theo tính chất truyền mômen cũng như sơ đồ động học, hiện nay hộp số cơ khí ôtô có thể phân loại như sau:
- Dựa vào tính chất truyền mômen, có thể phân hộp số ôtô ra làm hai kiểu:
+ Kiểu hộp số vô cấp là kiểu hộp số có mômen truyền qua hộp số biến đổi liên tục và do đó tỷ số truyền động học cũng thay đổi liên tục Hộp số này dùng trên ôtô chủ yếu là kiểu truyền động bằng thủy lực.
+ Kiểu hộp số có cấp là kiểu hộp số gồm một số cấp hữu hạn (thường từ 3 đến 20 cấp) Ứng với mỗi cấp có giá trị mômen và do đó tốc độ truyền qua hộp số không đổi.
- Dựa trên số trục chứa các cặp bánh răng truyền số, có thể chia hộp số ôtô ra làm hai loại sau:
+ Hộp số hai trục: Là loại hộp số có trục sơ cấp gắn với bánh răng chủ động của số truyền, trục thứ cấp chứa bánh răng bị động.
+ Hộp số ba trục: Là hộp số có trục sơ cấp gắn bánh răng chủ động của số truyền, trục trung gian chứa bánh răng trung gian và trục thứ cấp chứa bánh răng bị động Điều đặc biệt là trục sơ cấp và trục thứ cấp (trục thứ ba) bố trí đồng tâm.
- Dựa theo số cấp của hộp số, có thể phân chia ra làm hai loại:
+ Hộp số thường có số cấp nhỏ hơn hoặc bằng 6.
+ Hộp số nhiều cấp có số cấp lớn hơn 6 (thường từ 8 đến 20 cấp).
1.2.1 Một số loại hộp số thường dùng
Gồm một trục sơ cấp gắn với bánh răng chủ động và trục thứ cấp gắn với bánh răng bị động của các cấp số truyền tương ứng Loại hộp số hai trục không thể tạo được số cấp truyền thẳng như hộp số ba trục nên hiệu suất tất cả các cấp số truyền của hộp số luôn nhỏ hơn một.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
Với hộp số hai trục thì đầu ra có thể đi theo hai chiều nên nó phù hợp với hệ thống truyền lực có cầu chủ động bố trí cùng phía với động cơ như trên một số xe ô tô du lịch Điều này thuận lợi cho việc thiết kế truyền lực chính của cầu chủ động với kiểu bánh răng trụ và nếu thiết kế kiểu này thì không cần sử dụng truyền động cắc-đăng để nối truyền động từ hộp số đến cầu chủ động như các sơ đồ bố trí cổ điển trên ô tô sử dụng hộp số ba trục đồng tâm Hộp số hai trục cũng được sử dụng phổ biến của hệ thống truyền lực máy kéo và các loại máy chuyên dụng khác.
Hình 1.1- Sơ đồ hộp số hai trục I- Trục sơ cấp; II- Trục thứ cấp;
1, 2, 3, 4, 5, L- Vị trí gài cấp số 1, số 2, số 3, số 4, số 5, số lùi của hộp số.
+ Hiệu suất cao vì mỗi số chỉ qua 1 cặp bánh răng ăn khớp.
+ Dễ bố trí và đơn giản được kết cấu, hệ thống truyền lực khi xe đặt động cơ gần cầu chủ động.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
+ 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 gọn hơn 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 truyền lớn.
+ Không có số truyền thẳng, vì thế các bánh răng, ổ trục không được giảm tải ở số truyền cao - làm tăng mài mòn và tiếng ồn.
+ Giá trị tỉ số truyền tay số thấp nhất bị hạn chế.
1.2.1.2 Hộp số ba trục (hộp số đồng tâm)
Kết cấu hộp số ba trục thường có ít nhất 3 trục truyền động, có trục sơ cấp và trục thứ cấp lắp đồng trục, ngoài ra còn có thêm trục trung gian Trục trung gian có thể có một, hai hoặc ba trục bố trí xung quanh trục sơ cấp và thứ cấp nhằm tăng độ cứng vững cho trục thứ cấp, duy trì sự ăn khớp tốt nhất cho các cặp bánh răng lắp trên trục.
+ Có số truyền thẳng, bằng cách nối trực tiếp trục sơ cấp và trục thứ cấp Khi làm việc ở số truyền thẳng, các bánh răng, ổ trục và trục trung gian hầu như được giảm tải hoàn hoàn toàn nên giảm được mài mòn, tiếng ồn và mất mát công suất nên đạt được hiệu suất cao nhất Điều này có ý nghĩa rất lớn đối với hộp số ôtô vì phần lớn thời gian làm việc của hộp số là số truyền thẳng (chiếm tỷ lệ đến 50% ÷ 80%).
Vì vậy hộp số kiểu này được sử dụng nhiều trên các loại xe ôtô (từ xe du lịch cho đến xe khách và xe tải).
+ Ở các số truyền khác, mômen truyền qua hai cặp bánh răng, do đó có thể tạo được tỷ số truyền lớn với kích thước khá nhỏ gọn Nhờ đó giảm được trọng lượng toàn bộ của ôtô.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
Trục thứ cấp phải bố trí gối lên trục sơ cấp thông qua ổ bi đặt bên trong phần rỗng của đầu trục ra trục sơ cấp, nên ổ bi này có thể không được chọn theo tiêu chuẩn tính toán ổ bi mà phải tính toán thiết kế riêng Điều này có thể làm cho ổ bi này dễ bị tình trạng quá tải Tuy vậy, cách bố trí này hộp số có khả năng truyền thẳng nên ổ bi này làm việc cũng không nhiều nên ít ảnh hưởng đến tuổi thọ của ổ bi.
Hình 1.2- Sơ đồ hộp số ba trục I- Trục sơ cấp; II- Trục trung gian; III- Trục thứ cấp.
Hộp số nhiều cấp được tạo thành bằng cách ghép thêm vào phía trước hay phía sau hộp số cơ sở (hộp số chính loại 3 trục) một hộp giảm tốc gọi là hộp số phụ. Hộp số phụ thường có một số truyền thẳng và một số truyền giảm hoặc tăng.
1.2.2.1 Hộp số phụ đặt phía trước hộp số chính
Nó chỉ có một cặp bánh răng để tạo số thấp, còn số cao là số truyền thẳng nối trực tiếp trục vào của hộp số phụ với trục sơ cấp của hộp số chính Tỷ số truyền số
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức 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 còn gọi là hộp số chia.
Hình 1.3- Sơ đồ hộp số nhiều cấp với hộp số phụ kiểu hành tinh bố trí phía trước
1p, 2p- Vị trí gài cấp số 1, số 2 của hộp số phụ;
1, 2, 3, 4, 5, L- Vị trí gài cấp số 1, số 2, số 3, số 4, số 5, số lùi của hộp số; 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.
+ Kết cấu đơn giản, đảm bảo tính thống nhất hoá cao cho hộp số chính.
+ Hiệu suất tương tự như hộp số chính khi gài số thấp ở hộp số phụ.
+ Yêu cầu khoảng cách trục hộp số lớn hơn, do mômen trên trục ra của hộp số chính lớn.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
1.2.2.2 Hộp số phụ đặt phía sau hộp số chính
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 truyền lớn hơn của hộp số chính) nên gọi là hộp giảm tốc.
Cơ cấu điều khiển hộp số
Hình 1.5- Đòn điều khiển trên nắp hộp số 1- Mũ chụp; 2- Khớp cầu; 3- Lò xo côn; 4- Đòn điều khiển;
5- Chốt chống gài số lùi; 6- Vít chống gài số lùi. Đòn điều khiển có nhiệm vụ: Dịch chuyển các bánh răng, ống gài hoặc đồng tốc để thực hiện quá trình gài hoặc nhả số Đòn điều khiển thường được bố trí trực tiếp trên nắp hộp số Tuy vậy trong trường hợp hộp số nằm xa người lái, đòn điều khiển được tách khỏi hộp số, bố trí gần người lái và nối với hộp số qua hệ thống đòn Cách điều khiển như vậy là điều khiển hộp số từ xa.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
1.3.2 Đặc điểm kết cấu cơ cấu định vị và khóa hãm
Cơ cấu định vị có nhiệm vụ giữ đúng vị trí của các bánh răng di trượt gài số hay bánh răng của bộ đồng tốc (hoặc ống gài) mỗi khi gài số hoặc nhả số, đảm bảo cho các bánh răng nhả số an 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 có nhiệm vụ chống gài 2 số cùng một lúc tránh làm gãy, vỡ răng hộp số Để đàm bảo điều này, khi một số đã gài vào gài số thì khóa hãm sẽ khóa chặt cưỡng bức các thanh trượt của các số kia ở vị trí trung gian.
Hình 1.6- Kết cấu định vị và khóa hãm 1- Bi định vị; 2- Lò xo định vị; 3- Thanh hãm.
1.3.2.3 Cơ cấu an toàn khi gài số lùi
Cơ cấu này thường được dùng chốt cản với lực ép lò xo để tạo ra lực cản lớn hơn nhiều khi tiến hành gài số lùi so với việc gài số các cấp số tiến.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
Hầu hết các bánh răng gài số của hộp số thường được lắp lồng không lên trục (quay trơn); bánh răng di trượt chỉ dùng hạn chế ở số lùi hoặc số một Để tiến hành gài số đối với các bánh răng quay trơn trên trục ta phải dùng ống gài hoặc bộ đồng tốc nhằm nối cứng bánh răng 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 của ống gài được vát nhọn và cứ một răng lại khuyết đi một răng, đồng thời về phía các đai răng của bánh răng gài số, cứ cách một răng có một răng ngắn hơn. Ống gài số chỉ sử dụng để thực hiện việc gài số cho số lùi hoặc số thấp nhất cho hộp số ô tô, còn hầu hết các số khác của hộp số phải dùng bộ đồng tốc để gài số nhằm đảm bảo việc gài số được êm dịu, không gây va đập răng cho hộp số nói riêng và cũng như cho hệ thống truyền lực nói chung.
Hình 1.7- Kết cấu ống gài số 1- Bánh răng cần gài số; 2- Vòng chặn; 3- Ống gài; 4- Trục.
1.3.4 Bộ đồng tốc hộp số
Trên hầu hết các hộp số có cấp hiện nay, người ta thường dùng bộ đồng tốc quán tính để nối ghép trục với các bánh răng quay trơn mỗi khi gài số nhằm tránh
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức va đập cho các bánh răng và hệ thống truyền lực Bộ đồng tốc có nhiệm vụ làm đồng đều nhanh chóng tốc độ bánh răng quay trơn trên trục so với tốc độ của trục rồi mới cho gài số.
1.3.4.1 Bộ đồng tốc loại I (loại chốt hãm)
- Bộ phận nối (1): có cấu tạo tương tự ống gài (răng ngoài hoặc răng trong) 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.
Hình 1.8- Kết cấu bộ đồng tốc loại Ia (bộ phận nối kiểu liền)
1- Ống gài răng ngoài; 2- Chốt hãm; 3- Vành ma sát;
4- Bánh răng gài số; 5- Chốt định vị; 6- Bi định vị; α- Góc nghiêng của mặt côn ma sát; β- Góc nghiêng của bề mặt hãm; r ms - Bán kính ma sát trung bình; r β - Bán kính trung bình mặt hãm.
- Chốt hãm (2): Có nhiệm vụ tạo phản lực tác dụng 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).
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
- 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 chúng trước khi gài số.
- Bộ phận định vị: gồm bi định vị (5) và chốt (6) có nhiệm vụ giữ cho các vành ma sát ở vị trí trung gian khi bộ đồng tốc không thực hiện việc gài số; đồng thời cho phép đưa vành ma sát (3) vào tiếp xúc trước với vành ma sát trên bánh răng
(4) khi tiến hành gài số.
Bộ đồng tốc loại Ia được sử dụng khá phổ biến ở các xe tải và xe khách cỡ trung bình và lớn nhờ kết cấu vững chắc và tin cậy.
Hình 1.9- Kết cấu bộ đồng tốc loại Ib (bộ phận nối kiểu rời)
1.3.4.2 Bộ đồng tốc loại II (loại răng hãm)
Trên một số ô tô du lịch, vận tải, hành khách cỡ nhỏ, kích thước các bánh răng hộp số nhỏ, không đủ không gian để thiết kế đồng tốc lại I Hơn thế nữa, tải trọng tác dụng bề mặt hãm nói chung không lớn nên có thể sử dụng chính bề mặt nghiêng của các răng để làm bộ phận hãm Tùy theo kết cấu cụ thể mà đồng tốc loại
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức răng hãm có nhiều kiểu dáng khác nhau nhưng đều có chung một nguyên tắc cấu tạo sau:
- Bộ phận nối (1): làm nhiệm vụ nối bánh răng quay trơn (4) với trục (5) Bộ phận nối có cấu tạo tương tự ống gài; di trượt dọc trục bằng khớp nối then hoa Các răng của bộ phận nối (1) được vát nghiêng với góc β đủ nhỏ để chống gài số khi bánh răng gài số (4) chưa đồng đều tốc độ với trục (5).
- Bộ phận hãm (2): Có nhiệm vụ chống lại việc gài số khi các 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 với răng trên bộ phận nối (1) nhằm chống lại việc gài số khi các bánh răng (4) chưa đồng đều tốc độ với trục (5).
Hình 1.10- Kết cấu bộ đồng tốc loại IIa (kiểu bi định vị) 1- Bộ phận nối; 2- Vành răng hãm; 3- Vành ma sát; 4- Bánh răng;
5- Trục hộp số; 6- Bi định vị; 7- Thanh trượt; α- Góc côn của mặt côn ma sát; β- Góc nghiêng của bề mặt hãm.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
- 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.
TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU
Chọn kiểu và sơ đồ động học hộp số
2.1.1 Chọn loại/kiểu hộp số
Hộp số thiết kế được trang bị trên ô tô du lịch có khối lượng Ga = 2000 [kg], ở đây ôtô thiết kế là loại ôtô du lịch dùng để chở người đi chơi, du lịch…, yêu cầu với tốc độ cao Nên ta chọn hộp số ba trục cố định, có trục sơ cấp và trục thứ cấp đồng tâm cho ôtô đang thiết kế, vì hộp số ba trục cố định, có trục sơ cấp và trục thứ cấp đồng tâm có ưu điểm:
- Có khả năng tạo số truyền thẳng bằng cách nối tiếp các trục sơ cấp và thứ cấp.
- Khi làm việc ở số truyền thẳng, các bánh răng, ổ trục và trục trung gian hầu như được giảm tải hoàn toàn nên giảm được mài mòn, tiếng ồn và 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 bộ xe Tuy nhiên, loại hộp số này cũng có 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 bởi điều kiện kết cấu.
2.1.2 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 sử dụng bánh răng nghiêng luôn luôn ăn khớp Để gài số có thể dùng ống gài hay đồng tốc
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức Đối với xe du lịch thì yêu cầu phải gài êm dịu, nhẹ nhàng Ở đây, hộp số thiết kế là loại ôtô du lịch gồm 5 cấp (5 số tiến, 1 số lùi), trong đó số 5 là số truyền thẳng, các tay số đều dùng bánh răng nghiêng và đồng tốc.
Các ống gài và đồng tốc được đặt trên trục thứ cấp Với bánh răng ở tay số lùi và số một chịu lực khá lớn, thời gian làm việc ít hơn nên được bố trí sát gối đỡ. Bánh răng tay số cao có thời gian làm việc nhiều, bố trí ở khoảng giữa trục, là vùng có góc xoay nhỏ nhất, nhờ đó điều kiện ăn khớp của bánh răng tốt nên giảm được tiếng ồn và mài mòn.
Từ những phân tích trên ta thiết kế sơ đồ động học của hộp số xe du lịch 5 số tiến và một số lùi như hình 2.2, bố trí theo kiểu này có ưu và nhược điểm sau:
+ Có khả năng tạo số truyền thẳng bằng cách nối trực tiếp trục sơ cấp và trục thứ cấp nên hiệu suất rất cao Điều này có ý nghĩa quan trọng đối với ô tô du lịch vì phần lớn thời gian làm việc của xe du lịch ở số truyền thẳng Do đó, cho phép nâng cao hiệu suất, giảm tiêu hao nhiên liệu và tăng tuổi thọ chung của hộp số.
+ Khi làm việc ở số truyền thẳng, các bánh răng, ổ trục được giảm tải hoàn toàn nên giảm được mài mòn, tiếng ồn và mất mát công suất.
+ Hiệu suất giảm ở tay số trung gian.
+ Ổ bi đỡ gối trước trục thứ cấp, do bố trí trong trục sơ cấp nên làm việc căng thẳng vì kích thước bị hạn chế bởi điều kiện kết cấu.
Theo [1], ta chọn được sơ đồ động học hộp số:
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
Hình 2.2- Sơ đồ động học hộp số 5 cấp
I- Trục sơ cấp; II- Trục trung gian; III- Trục thứ cấp; IV-Trục số lùi;
1, 2, 3, 4, 5- Vị trí gài số 1,số 2,số 3, số 4, số 5; L- Vị trí gài số lùi;
Z a ,Z’ a - Bánh răng chủ động và bị động của cặp bánh răng truyền động chung;
Z 4 ,Z’ 4 - Bánh răng chủ động và bị động của cặp bánh răng gài số 4;
Z 3 ,Z’ 3 - Bánh răng chủ động và bị động của cặp bánh răng gài số 3;
Z 2 ,Z’ 2 - Bánh răng chủ động và bị động của cặp bánh răng gài số 2;
Z 1 ,Z’ 1 - Bánh răng chủ động và bị động của cặp bánh răng gài số 1;
Z L , Z’ L - Bánh răng chủ động và bị động của cặp bánh răng gài số lùi;
Z tg - Bánh răng trung gian gài số lùi.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
2.2 Tính toán xác định các thông số yêu cầu ban đầu
2.2.1 Tính tỷ số truyền của số thấp nhất
Bảng 2.1 Các số liệu cho trước
T Thông số kĩ thuật Kí hiệu Giá trị Đơn vị
1 Loại ôtô Xe du lịch
2 Khối lượng toàn bộ Ga 2000 kg
3 Công suất cực đại Nemax 124 kW
4 Tốc độ ứng với công suất cực đại nN 6000 vòng/phút
5 Mô men cực đại Memax 231 N.m
6 Tốc độ ứng với mô men cực đại nM 4100 vòng/phút
7 Bán kính làm việc của bánh xe Rbx 310 mm
8 Tốc độ cực đại của xe Vmax 140 km/h
9 Hệ số cản lớn nhất của đường ψmax 0.33
Tỷ số truyền tay số ih1 được xác định theo ba điều kiện như sau:
– Khả năng thắng sức cản lớn nhất trong điều kiện sử dụng cho trước.
– Khả năng tạo được lực kéo lớn nhất theo điều kiện bám.
– Khả năng chuyển động với tốc độ ổn định tối thiểu để có thể cơ động trong điều kiện địa hình chật hẹp
Tỷ số truyền của tay số i h1 được tính theo điều kiện kéo [1]: ih1 (2.1) Trong đó:
: Hệ số cản chuyển động lớn nhất của đường, theo đề: = 0,33.
: Trọng lượng toàn bộ xe
: Bán kính làm việc bánh xe chủ động, theo đề: = 0,31 [m].
: Mômen cực đại của động cơ, theo đề: = 231 [N.m].
: Hiệu suất hệ thống truyền lực.
Theo [1] đối với xe thiết kế là xe du lịch thì t = (0,85 ÷ 0,92).SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
Chọn: t = 0,90. i0 : Tỷ số truyền của truyền lực chính, được xác định theo [2]:
(2.2) Với: ihn : Tỷ số truyền cao nhất của hộp số, chọn ihn = 1.
: Tốc độ góc lớn nhất của động cơ [rad/s], được xác định:
Theo [5] đối với động cơ xăng thì công suất đạt cực đại ở số vòng quay nN 3800 ÷ 11000 [vòng/phút] Nên xe thiết kế là xe du lịch dùng động cơ xăng, vì theo đề cho: nN = 6000 [vòng/phút]
Theo [2] đối với động cơ xăng, xe du lịch thì = (1 ÷ 1,25).
: Là tốc độ góc ứng với công suất cực đại của động cơ, ta có:
: Tốc độ cực đại của xe [m/s]
Lần lượt thế số vào (2.2) rồi (2.1) ta được: i0 = = 6,01. ih1 =1,57.
Kiểm tra theo điều kiện bám [1], ta có: ih1 (2.3)SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
: Hệ số bám giữa lốp với mặt đường Vì đây là loại xe du lịch nên thường xuyên hoạt động trong điều kiện đường sá tốt nên chọn theo [4]: = 0,7 ÷ 0,8 ứng với đường nhựa và đường khô, sạch Chọn = 0,7.
: Bán kính làm việc bánh xe, theo đề: = 0,31 [m].
: Mômen cực đại, theo đề: = 231 [N.m]. i 0 : Tỷ số truyền của truyền lực chính, theo kết quả (2.2): i0 = 6,01.
: Hiệu suất hệ thống truyền lực, = 0,92.
: Trọng lượng bám của xe, [N]
Với xe du lịch chọn cầu trước chủ động và động cơ bố trí phía trước Trọng lượng phân bố lên cầu trước, cầu sau lần lượt là 0,6Ga và 0,4Ga đảm bảo cho ô tô có tính quay vòng thiếu và tính ổn định về hướng cao với tải trọng bất kỳ, theo [1]:
Gcd : Trọng lượng phân bố lên các cầu chủ động, ta có:
Gcd = 0,6.Ga = 0,6 19620 = 11772 [N] mcd :Hệ số phân bố lại tải trọng lên cầu chủ động, theo [2] mcd = 1,2 ÷ 1,35. Chọn mcd = 1,2.
Thay các số liệu trên vào (2.3), ta được: ih1 = 2,4
Kiểm tra theo điều kiện tốc độ tối thiểu của ôtô [1]:
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
: Tốc độ góc ổn định nhỏ nhất của động cơ khi đầy tải, [rad/s].
Vamin : Tốc độ chuyển động tịnh tiến nhỏ nhất của ôtô, [m/s].
Theo [2] đối với xe du lịch thì chọn theo khoảng kinh nghiệm sau: = 600 850 [vòng/phút], chọn = 800 [vòng/phút].
Vamin = 5 7 [km/h], chọn V amin = 5 [km/h].
Thay các số trên vào (2.5) ta được: ih1 = 3,11.
Dựa vào các điều kiện (2.1), (2.3), (2.5) ta có:
-Theo điều kiện kéo: ih1 1,57.
-Theo điều kiện tốc độ tối thiểu: ih1 3,11.
-Theo điều kiện bám: ih1 2,4.
Với các điều kiện này thì 1,57 ih1 3,11.
2.2.2 Tính số cấp của hộp số
Số cấp của hộp số được xác định phụ thuộc vào:
- Chủng loại và công dụng của ôtô.
- Vào giá trị khoảng tỉ số truyền Ki = ih1/ihn.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
Hình 2.1- Đồ thị sang số của ô tô khi tỷ số truyền bố trí theo cấp số điều hòa Đối với hộp số xe du lịch căn cứ vào đặc tính động lực cũng như sự bố trí hệ thống truyền lực mà có thể chọn từ 3 đến 5 cấp.
Số cấp hộp số ôtô được xác định theo [1]:
(2.6) Trong đó: q: Công bội của dãy tỷ số truyền, khi tính toán có thể chọn công bội trung bình q theo khoảng kinh nghiệm, theo [2], đối với hộp số thường: q = 1,3 ÷ 1,7 Chọn q = 1,5. n: Số cấp của hộp số.
Tính toán kích thước cơ bản của trục và các cặp bánh răng hộp số
2.3.1 Tính toán kích thước cơ bản của trục
Hình 2.3- Sơ đồ tính toán kích thước sơ bộ hộp số
Khoảng cách trục A [mm] của hộp số ôtô được xác định sơ bộ theo [2]:
A = ka (2.9) Trong đó: ka : Hệ số kinh nghiệm, đối với xe du lịch thì ka = (8,9 ÷ 9,3).
Với xe thiết kế là xe du lịch động cơ xăng nên chọn ka = 9,2.
Memax : Mô men cực đại của động cơ, theo đề: Memax = 231 [N.m].
Thay số vào (2.9) ta được:
Kích thước theo chiều trục cac-te hộp số:
Chiều rộng bánh răng, đối với hộp số thường thì b = (0,19 ÷ 0,23).A
Chiều rộng ổ đỡ, đối với ô tô du lịch thì B = (0,25 ÷ 0,28).A
Chiều rộng đồng tốc, phụ thuộc vào kết cấu của chúng Đối với đồng tốc gài hai phía dùng cho ô tô du lịch thường dùng H = (0,68 ÷ 0,78).A
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
2.3.2 Tính toán số răng của các bánh răng hộp số Để đảm bảo cho bánh răng hộp số làm việc êm, ta chọn mô-đun mk có giá trị nhỏ, ngược lại góc nghiêng của răng thường có giá trị lớn, chọn như sau:
- Mô-đun: Theo [3], với xe du lịch có mômen xoắn lớn nhất của động cơ có giá trị 100 ÷ 200 [N.m] thì m = (2,75 ÷ 3).
Chọn m = 2,75 [mm] cho tay số 2, 3, 4 và cặp bánh răng truyền động chung Chọn m = 3 [mm] cho tay số một, số lùi.
- Góc nghiêng β được chọn theo hai điều kiện:
Điều kiện 1: Đảm bảo độ trùng khớp chiều trục () không nhỏ hơn một, để bánh răng ăn khớp chiều trục được êm dịu, tức là:
Điều kiện 2: Lực chiều trục tác dụng các bánh răng nghiêng của trục trung gian phải tự cân bằng, để giảm lực tác dụng các ổ trục Muốn vậy, hướng nghiêng của tác cả các bánh răng trên trục phải giống nhau và thoả mãn điều kiện: tg i / tg 1 = ri/r1
i và ri: góc nghiêng và bán kính vòng lăn của bánh răng tay số thứ i trên trục trung gian.
1 và r1: góc nghiêng và bán kính vòng lăn của bánh răng luôn luôn ăn khớp của bánh răng trục sơ cấp.
Thực tế, lực chiều trục không thể cân bằng hoàn toàn và trên ô tô người ta sử dụng các bánh răng có góc nghiêng giống nhau, để tạo điều kiện thuận lợi cho tính công nghệ và sửa chữa Theo số liệu thống kê, góc nghiêng các bánh răng hộp số ô tô hiện nay nằm trong khoảng theo [1]: = (22 0 34 0 ).
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
Chọn = 34 cho tay số 2, 3, 4 và cặp bánh răng truyền động chung
Chọn = 22 cho tay số một và số lùi.
Với hộp số ba trục đồng trục, các cặp số đều qua hai cặp bánh răng Trong đó có một cặp bánh răng được dùng chung cho tất cả các cặp số truyền trừ số truyền thẳng gọi là cặp bánh răng chung luôn ăn khớp Nghĩa là nó luôn làm việc với bất kỳ gài số truyền nào trừ số truyền thẳng Vì vậy, khi phân chia tỷ số truyền cho cặp bánh răng này cần phải có giá trị đủ nhỏ để vừa đảm bảo tuổi thọ cho cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp vừa để cho số răng chủ động của cặp bánh răng gài số ở số truyền thấp không được quá nhỏ.
Số răng chủ động của cặp bánh răng gài số truyền thấp Z1 của ôtô du lịch được chọn theo [2]: Z1 = (17 ÷ 15), để đảm bảo điều kiện ăn khớp và điều kiện không cắt chân răng nên ta chọn: Z1 = 17 Theo [2]:
Trong đó: ig1 : Tỷ số truyền cặp bánh răng gài số một.
1 : Góc nghiêng của cặp bánh răng gài số một, 1 = 22. m1 :Mô đun pháp tuyến của cặp bánh răng gài số một, m1 = 3 [mm]. ig1 = – 1 = 1,4
Ta có: ih1 = ia.ig1 nên ia = = = 1,12
Với ia là tỷ số truyền của cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp Tỷ số truyền của các cặp bánh răng gài số cho các số khác: igk = , với k = 2, 3, 4. ig2 = = = 1,22. ig3 = = = 1,089. ig4 = = = 0,982. ih5 = 1 Direct.
Số răng của bánh răng chủ động trong hộp số được xác định theo khoảng cách trục A và tỷ số truyền của cặp bánh răng ăn khớp igk theo công thức [2]:
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
Zk = (2.11) Trong đó: igk : Tỷ số truyền của cặp bánh răng gài số thứ k, k = 2 ÷ n (n là số cấp), xác định ở công thức (2.11). βk : Góc nghiêng của cặp bánh răng gài số thứ k, [rad] Đã chọn ở mục (2.3.2). mk : Mô-duyn pháp tuyến của cặp bánh răng gài số thứ k, [mm] Đã chọn ở mục (2.3.2)
Như vậy thế các số liệu vào công thức (2.11) ta có:
Số răng bị động của các cặp bánh răng ăn khớp tương ứng được xác định theo tỷ số truyền gài số chính của nó:
Vậy: Za ’ = Za.ia = 19 1,12 = 21,28 Chọn Za ’ = 22 răng.
Tính chính xác lại khoảng cách trục do làm tròn số răng:
Tính lại góc nghiêng của bánh răng để đảm bảo khoảng cách trục của chúng đều là A = 67 [mm]: cos = (2.12) Cosa = = = 0,84 Nên a = 3242’45’’
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
Bảng 2.2 Kết quả tính các thông số của bánh răng
Tỷ số truyền iz ig1 = 1,4 ia = 1,12 ig2 = 1,22 ig3 = 1,089 ig4 = 0,982
Tỷ số truyền hộp số i h1 = i a i g1
= 1,1 i h5 = 1 (Direct) Để thực hiện gài số lùi thì mômen được truyền qua cặp bánh răng chủ động số lùi ZL gắn trên trục trung gian với bánh răng trung gian số lùi Ztg (có tỷ số truyền igl1) và cặp bánh răng trung gian số lùi với bánh răng bị động Z’L gắn trên trục thứ cấp của hộp số (có tỷ số truyền igl2).
Theo sơ đồ truyền momen ở trên hình (2.2) thì tỷ số truyền số lùi được tính:
: Tỷ số truyền của 2 cặp bánh răng gài số lùi. i hl : Tỷ số truyền số lùi của hộp số, theo kết quả (2.8) thì ihl = 1,57. i a : Tỷ số truyền của các cặp bánh răng luôn ăn khớp.
Thay số vào công thức (2.13) ta được :
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
Mà cũng theo sơ đồ hình (2.2) thì tỷ số truyền của 2 cặp bánh răng gài số lùi là:
(2.14) Trong đó: i gl : Tỷ số truyền của 2 cặp bánh răng gài số lùi, từ công thức (2.13): igl = 1,4. i gl1 : Tỷ số truyền của cặp bánh răng gài số lùi thứ nhất. i gl2 : Tỷ số truyền của cặp bánh răng gài số lùi thứ hai, chọnigl2 = 1,95.
Z tg : Số răng bị động của cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp của số lùi.
Z L : Số răng chủ động của cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp của số lùi Chọn:
Z’ L : Số răng của bánh răng gài số lùi.
(2.15) Thay số vào công thức (2.15) ta được :
Ztg = ZL igl1 (2.16) Thay số vào công thức (2.15) ta được:
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
Chú ý rằng, để đảm bảo cho các bánh răng cùng lắp trên trục có cùng khoảng cách, các bánh răng trong ôtô và máy công trình phải được chế tạo theo sự dịch chỉnh Theo tài liệu số [2], hệ số dịch dao tổng cộng ζk của các cặp bánh răng thứ k phải thoả mãn điều kiện ăn khớp đúng như sau:
Z k : Số răng của bánh răng chủ động thứ k.
Z : Số răng của bánh răng bị động thứ k. m k : Mô đun pháp tuyến của bánh răng gài số thứ k [mm].
A : Khoảng cách trục sau khi đã tính toán chính xác [mm].
k : Góc nghiêng của bánh răng gài số thứ k [rad].
k : Là hệ số dịch dao tổng cộng của cặp bánh răng gài số thứ k.
Tính kích thước trục hộp số
2.4.1 Đối với trục sơ cấp Đường kính sơ bộ trục được tính theo [2]: d1 = kd (2.18) Trong đó: kd : Hệ số kinh nghiệm, kd = (4 ÷ 4,6) Chọn kd = 4,6
Mmax: Mô men quay cực đại trục sơ cấp, [N.m].
Với hộp số ba trục đồng trục, trục sơ cấp là trục ly hợp, ta có:
Thay số vào (2.13) ta được: d1 = 4,6 = 28,22 [mm], chọn d1 = 30 [mm]
Còn trục trung gian, đóng vai trò là trục sơ cấp của các cặp bánh răng gài số igk ta có:
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức d2 = 4 = 25 [mm], chọn d2 = 25 [mm]
Quan hệ giữa đường kính và chiều dài trục, có thể tính sơ bộ bằng:
2.4.2 Đối với trục thứ cấp Đường kính trục: d3 = 0,45.A = 0,45 67 = 30,15 [mm], chọn d3 = 30 [mm]
Quan hệ giữa đường kính và chiều dài trục, có thể tính sơ bộ bằng:
Tổng chiều dài trục l2 có thể được xác định bằng: l2 = 6b + 3H + 2B + 4b (2.19) Trong đó: b : Chiều rộng bánh răng, b = 16 [mm].
H : Chiều rộng đồng tốc, H = 56 [mm].
B : chiều rộng ổ đỡ, B = 20 [mm]. b : khe hở giữa hai bánh răng liền kề, hoặc bánh răng với ổ đỡ.
Như vậy ta chọn lại chiều dài trục thứ cấp và trục trung gian là: l3 = l2 = 324 [mm]
Tính đường kính vòng chia và mômen quán tính bánh răng hộp số
Bán kính vòng chia của bánh răng được xác định theo công thức [2]:
Rk = (2.20) Cặp bánh răng chung:
Cặp bánh răng gài số 1:
Cặp bánh răng gài số 2:
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
Cặp bánh răng gài số 3:
Cặp bánh răng gài số 4:
Các bánh răng gài số lùi:
Bảng 2.3 Kết quả tính toán bán kính vòng chia và đường kính lắp bánh răng tương ứng
Z Z’ R [mm] R’ [mm] A [mm] d [mm] d’ [mm]
(*) Đường kính lắp trục bánh răng đã được hiệu chỉnh lại cho phù hợp với đường kính vòng chia bánh răng,tháo lắp.
Mô men quán tính khối lượng của bánh răng có thể coi gần đúng là hình trụ được tính theo [2]:
Jk = (R 4 k – r 4 k) (2.21) Trong đó: bk : Bề rộng của bánh răng thứ k.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
Rk : Bán kính vòng chia của bánh răng thứ k. rk : Bán kính trục lắp bánh răng thứ k. ra = = = 13[mm] r1 = r2 = r3 = r4 = r’a = r’3 = r’4= = = 13,5 [mm] r’1 = r’2 = = = 15 [mm]. ρ : Khối lượng riêng của vật liệu làm bánh răng, [kg/m 3 ].
Vật liệu làm bánh răng là thép nên lấy: ρ = 7800 [kg/m 3 ] = 7800.10 -9 [kg/mm 3 ].
Mô men quán tính khối lượng của cặp bánh răng chung:
Mô men quán tính khối lượng của cặp bánh răng gài số một:
Mô men quán tính khối lượng của cặp bánh răng gài số hai:
Mô men quán tính khối lượng của cặp bánh răng gài số ba:
Mô men quán tính khối lượng của cặp bánh răng gài số bốn:
Mô men quán tính khối lượng của bánh răng được qui dẫn về trục ly hợp Jqd được tính theo công thức [2]:
Jqd = Jk.ik -2 (2.22) Trong đó:
Jk : Mô men quán tính khối lượng của bánh răng. ik : Tỷ số truyền tính từ trục ly hợp đến bánh răng thứ k.
Nếu là bánh răng trên trục trung gian thì ik = ia.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
Nếu là bánh răng trên trục thứ cấp thì ik = ia.igk.
Mô men quán tính khối lượng qui dẫn về trục ly hợp của cặp bánh răng chung:
Jqda = Ja = 175,443 [kg.mm 2 ] vì trục của bánh răng chung chủ động chính là trục của ly hợp nên Jqda = Ja.
Mô men quán tính khối lượng qui về trục ly hợp của cặp bánh răng gài số 1:
Jqd1 = J1.ia -2 = 106,914 1,4 -2 = 54,57 [kg.mm 2 ] J’qd1 = J’1.i1 -2 = 453,912 1,57 -2 = 184,15 [kg.mm 2 ]
Mô men quán tính khối lượng qui về trục ly hợp của cặp bánh răng gài số 2:
Jqd2 = J2.ia -2 = 155,477 1,4 -2 = 79,325 [kg.mm 2 ] J’qd2 = J’2.i’2 -2 = 453,912 1,37 -2 = 241,841 [kg.mm 2 ]
Mô men quán tính khối lượng qui về trục ly hợp của cặp bánh răng gài số 3:
Jqd3 = J3.ia -2 = 194,46 1,4 -2 = 99,21 [kg.mm 2 ] J’qd3 = J’3.i3 -2 = 293,421 1,22 -2 = 197,13 [kg.mm 2 ]
Mô men quán tính khối lượng qui về trục ly hợp của cặp bánh răng gài số 4:
Jqd4 = J4.ia -2 = 240,38 1,4 -2 = 122,64 [kg.mm 2 ] J’qd4 = J’4.i4 -2 = 240,38 1,1 -2 = 264,418 [kg.mm 2 ]
Bảng 2.4 Kết quả tính toán mômen quán tính khối lượng các bánh răng
J [kg.mm 2 ] J’ [kg.mm 2 ] Jqd [kg.mm 2 ] J’qd [kg.mm 2 ]
Cặp bánh răng gài số 1 106,914 453,912 54,57 184,15
Cặp bánh răng gài số 2 155,477 351,555 79,325 241,841
Cặp bánh răng gài số 3 194,46 293,421 99,21 197,13
Cặp bánh răng gài số 4 240,38 240,38 122,64 264,418
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ ĐỒNG TỐC ĐIỀU KHIỂN GÀI SỐ
Nhiệm vụ và sơ đồ tính toán bộ đồng tốc
Hiệu quả của đồng tốc được đánh giá bằng thời gian cần thiết để đồng tốc làm đồng đều tốc độ các phần cần nối, gọi là thời gian đồng tốc tc, khi người lái tác dụng lên đòn điều khiển một lực cho phép và áp suất trên bề mặt ma sát nằm trong giới hạn qui định Ngoài ra, đồng tốc phải đảm bảo yêu cầu:
- Không cho phép gài số khi các phần cần nối chưa đồng tốc.
- Không bị kẹt dính các bề mặt ma sát và bề mặt hãm trong quá trình làm việc.
Vì vậy, khi tính toán đồng tốc có các nhiệm vụ chính sau:
- Xác định các kích thước cơ bản để đồng tốc đảm bảo được hiệu quả yêu cầu, thể hiện qua chỉ tiêu thời gian đồng tốc và tuổi thọ cần thiết – đánh giá qua giá trị áp suất và công trượt riêng trên bề mặt ma sát.
- Xác định các thông số của bộ phận khóa, để đảm bảo yêu cầu chống gài số khi chưa đồng tốc.
- Khi xác định các thông số kết cấu, phải lưu ý điều kiện – đảm bảo không kẹt dính các bề mặt ma sát và bề mặt hãm, trong bất cứ điều kiện sử dụng nào.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
Hình 3.1- Sơ đồ tính toán bộ đồng tốc
Chọn loại đồng tốc cho hộp số
Trên hộp số ôtô du lịch, vận tải và khách cở nhỏ, kích thước các bánh răng hộp số nhỏ, không đủ không gian để thiết kế bộ đồng tốc loại I Hơn thế nữa, tải trọng tác dụng bề mặt hãm nói chung không lớn nên có thể sử dụng chính mặt nghiêng của các răng để làm bộ phận hãm Đồng tốc này được gọi là đồng tốc loại II Tùy theo kết cấu cụ thể mà bộ đồng tốc loại II của hộp số ôtô có nhiều kiểu dáng khác nhau nhưng cùng có chung nguyên tắc cấu tạo Đối với xe du lịch thiết kế ta chọn loại bộ đồng tốc loại IIa (kiểu bi định vị), vì nó có các đặc điểm như sau:
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
Ma sát giữa hốc định vị và gờ định vị là ma sát lăn, nên hốc định vị có thể lâu mòn hơn loại IIb, ngoài ra còn có lực định vị nhỏ thuận lợi trong việc điều khiển.
Hình 3.2- Kết cấu bộ đồng tốc loại IIa
Mô men quán tính khối lượng tổng cộng qui dẫn về trục ly hợp
Mô men quán tính khối lượng tổng cộng qui dẫn về trục ly hợp được xác định theo công thức [2]:
J∑ = J1 + J2.ia -2 + (JZk.ik -2) + JL.iL -2 (3.1)
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức k : Chỉ số để chỉ bánh răng quay trơn thứ k trên trục thứ cấp.
J1 : Mô men quán tính khối lượng của trục sơ cấp hộp số và tất cả các chi tiết nối với trục, [kg.m 2 ].
J2 : Mô men quán tính khối lượng của trục trung gian và tất cả các chi tiết gắn trên trục trung gian, [kg.m 2 ]. ia : Tỷ số truyền lực chung.
JZk : Mô men quán tính khối lượng của bánh răng bị động của cặp bánh răng gài số thứ k, [kg.m 2 ]. ik : Tỷ số truyền của hộp số ứng với cặp bánh răng gài số thứ k. m : Số lượng bánh răng quay trơn trên trục thứ cấp.
JL : Mô men quán tính khối lượng của bánh răng số lùi có quan hệ động học thường xuyên với bánh răng trên trục trung gian cùng với các khối lượng quay theo khác qui dẫn về trục của nó, [kg.m 2 ]. iL : Tỷ số truyền của các bánh răng số lùi, tính từ trục sơ cấp hộp số đến bánh răng số lùi có quan hệ động học với bánh răng trên trục trung gian.
Jtr1 : Mô men quán tính khối lượng của trục sơ cấp hộp số
Jlh : Mô men quán tính khối lượng của đĩa bị động ly hợp.
J1 = l1.Rtr1 4 + blh.( Rlh 4 – Rtr1 4 ) (3.3) Trong đó: l1 : Chiều dài trục ly hợp, theo kết quả (2.13) ta có: l1 = 162 [mm].
Rtr1 : Bán kính trục ly hợp, theo kết quả (2.13) ta có:
Rtr1 = 13 [mm]. b1h : Chiều rộng trung bình đĩa bị động, có thể lấy gần đúng bằng bề dày xương đĩa ly hợp, b1h = 1,5 ÷ 2 [mm].
R1h : Bán kính ngoài đĩa ly hợp, [mm].
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
: Hệ số dự trữ của ly hợp Theo [1] đối với xe du lịch β = 1,3 ÷ 1,75, với xe thiết kế là xe du lịch có trọng lượng nhỏ, hoạt động trên loại đường tốt có đặc tính động học khá tốt nên chọn hệ số dự trữ về giới hạn nhỏ
Zms : Số đôi bề mặt ma sát, ưu tiên chọn 1 đĩa bị động nên Zms = 2. : Hệ số ma sát trượt giữa các đôi bề mặt ma sát Xe du lịch làm việc trong điều kiện không nặng nhọc lại có đặt tính động lực tốt nên chọn hệ số má sát theo giới hạn nhỏ = 0,25. p : Áp suất pháp tuyến bề mặt ma sát Để bảo đảm tuổi thọ cho các tấm ma sát giá trị cho phép [p] = 1,4.10 5 ÷ 2,5.10 5 [N/m 2 ] Vì ly hợp có điều kiện làm việc nhẹ nên có thể chọn áp suất theo giới hạn trên p = 2,2.10 5 [N/m 2 ].
KR : Hệ số tỷ lệ giữa bán kính trong và ngoài bề mặt ma sát, KR = 0,53 ÷ 0,75 Vì là xe du lịch có đặc tính động học tốt, ít phải sang số nên chọn KR về giới hạn nhỏ, vậy chọn KR = 0,55.
Thế số vào (3.4) ta tính được:
Thế số vào (3.3) ta tính được:
J2.ia -2 = (Jtr2+ Jzk).ia -2 (3.5) Với:
Jtr2 : Mô men quán tính khối lượng của trục trung gian hộp số.
Jzk : Tổng mô men quán tính khối lượng của bánh răng thứ k gắn trên trục trung gian.
= 1050,231 [kg.mm 2 ] ia : Tỷ số truyền cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
Thay số vào (3.5) ta tính được:
3.3.3 Mô men quán tính quy dẫn của các bánh răng trên trục thứ cấp J z3
Mô men quán tính khối lượng của các bánh răng số lùi quy dẫn về trục ly hợp bằng không vì không có quan hệ động học thường xuyên với trục ly hợp – trừ khi gài số lùi.
Thay (3.2), (3.5), (3.6) vào công thức (3.1) ta có mô men quán tính khối lượng tổng cộng qui dẫn về trục ly hợp bằng:
Mô men ma sát yêu cầu của bộ đồng tốc
Mô men ma sát yêu cầu của bộ đồng tốc được xác định theo công thức [2]:
J∑ : Mô men quán tính của bánh răng gài số và của tất cả các khối lượng chuyển động quay trong hộp số có quan hệ động học với trục sơ cấp hộp số được qui dẫn về trục sơ cấp, [kg.m 2 ]. ik : Tỷ số truyền thứ k của hộp số tương ứng với chế độ tính toán của đồng tốc. Δ : Chênh lệch tốc độ giữa hai bánh răng gài số, [rad/s] Chúng được xác định theo công thức [2]: Δ = eo (3.8) Trong đó: ik±1 : Tỷ số truyền tính từ trục sơ cấp đến trục bộ đồng tốc của hộp số ứng với số truyền vừa nhả số.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức eo : Tốc độ góc của động cơ khi bắt đầu chuyển số, [rad/s] Giá trị này được xác định theo [1]:
Bảng 3.1 Tốc độ góc động cơ khi bắt đầu sang số
Chế độ sang số Động cơ xăng Động cơ Diesel
Xe du lịch Xe tải và khách
Từ số thấp lên số cao hơn (0,6 ÷ 0,7) N (0,7 ÷ 0,8) N
Từ số cao xuống số thấp (0,4 ÷ 0,5) M (0,5 ÷ 0,6) N
Với xe thiết kế là xe du lịch, động cơ xăng thì:
+ Khi chuyển từ số thấp lên số cao hơn ta chọn: eo = 0,7.N = 0,7.6000 = 439,822 [rad/s].
+ Khi chuyển từ số cao về số thấp ta chọn: eo = 0,4N = 0,4.6000 = 251,327 [rad/s]. tc : Thời gian làm đồng đều tốc độ giữa bộ đồng tốc và bánh răng gài số, [s]. Với xe du lịch tc = 0,5 ÷ 0,8 [s] cho số thấp và tc = 0,15 ÷ 0,3 [s] với tay số cao.
Chọn thời gian chuyển số cho số thấp (số 1 và số 2) là:
+ Từ số thấp lên số cao: tc = 0,8 [s].
+ Từ số cao về số thấp: tc = 0,5 [s].
Chọn thời gian chuyển số cho số cao (số 3, số 4 và số 5) là:
+ Từ số thấp lên số cao : tc = 0,3 [s].
+ Từ số cao về số thấp: tc = 0,2 [s].
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
Bán kính ma sát của bộ đồng tốc
Nếu gọi Rms là bán kính trung bình của vành côn ma sát bộ đồng tốc thì mô men ma sát được tạo ra do lực ép Q tác dụng lên đôi bề mặt ma sát của bộ đồng tốc có quan hệ với Mms xác định theo công thức [2] như sau:
Q : Lực ép tác dụng theo chiều trục lên đôi bề mặt ma sát, [N] Lực ép Q do lực điều khiển P trên cần số tạo ra và được xác định nhờ công thức [2]:
Pđk : Lực danh nghĩa tác dụng lên cần điều khiển.
Với xe du lịch chọn: Pđk = 70 [N]. iđk : Tỷ số truyền đòn điều khiển, iđk = 1,5 ÷ 2,5.
: Hiệu suất của cơ cấu điều khiển, đk = 0,85 ÷ 0,95.
: Hệ số ma sát giữa đôi bề mặt ma sát Với vật liệu của đôi bề mặt ma sát là đồng thau và làm vệc trong dầu thì = 0,06 ÷ 0,07
: Góc côn của đôi bề mặt ma sát Với vật liệu của đôi bề mặt ma sát là đồng thau thì góc côn tốt nhất là = 6 o ÷ 7.
Thay số vào (3.9) ta được:
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
Rms(1-L) = = 0,007 [m] Để thuận tiện cho việc chế tạo và lắp đặt thì ta chọn bán kính ma sát như sau: Chọn bán kính ma sát cho bộ đồng tốc (1 – L) là: Rms(1-L) = 0,027 [m].
Chọn bán kính ma sát cho bộ đồng tốc (2 – 3) là: Rms(2-3) = 0,027 [m].
Chọn bán kính ma sát cho bộ đồng tốc (4 – 5) là: Rms(4-5) = 0,027 [m].
Chọn bán kính hãm Rβ: Khi thiết kế tùy thuộc vào kiểu đồng tốc, giá trị trung bình của Rβ được chọn theo tài liệu [2]: Rβ = 0,75 ÷ 1,25 Với loại đồng tốc vành răng hãm thì giá trị bán kính hãm được chọn là Rβ = 1,2.Rms nên:
Bán kính hãm bộ đồng tốc (1 – L) là Rβ(1-L) = 1,07 0,029 = 0,031 [m].
Bán kính hãm bộ đồng tốc (2 – 3) là Rβ(2-3) = 1,07 0,029 = 0,031 [m].
Bán kính hãm bộ đồng tốc (4 – 5) là Rβ(4-5) = 1,07 0,029 = 0,031 [m].
Chiều rộng bề mặt vành ma sát của bộ đồng tốc
Chiều rộng bề mặt vành côn ma sát bms tính theo công thức [2]: bms (3.11) Trong đó:
PN : Áp suất pháp tuyến hình thành ở bề mặt đôi ma sát Với vật liệu của vành côn ma sát được làm bằng đồng thau và được bôi trơn bằng dầu trong các-te của hộp số thì giá trị áp suất làm việc cho phép là PN = 1,0 ÷ 1,5 [MN/m 2 ].
Thay số vào (3.11) ta tính được: bms = 0,005 [m].
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
Chiều rộng bề mặt vành côn ma sát của đồng tốc phải có kích thước đủ lớn sao cho áp lực pháp sinh ra trên bề mặt không lớn quá nhằm đảm bảo tuổi thọ cần thiết cho bề mặt vành ma sát của đồng tốc.
Vậy ta chọn bề rộng vành côn ma sát cho bộ đồng tốc: bms = 10 [mm].
Góc nghiêng của bề mặt hãm β
Góc nghiêng của bề mặt hãm được xác định theo công thức [2]: tg (3.12) Thế số vào (3.12) ta được:
Tính toán kiểm tra các thông số cơ bản của đồng tốc
Khi tính toán đồng tốc theo phương pháp trình bày trên, chúng ta đã giả thiết rằng trong quá trình gài đồng tốc thì vận tốc xe không đổi Thực tế, khi gài đồng tốc, do cắt ly hợp (hoặc giảm vị trí cung cấp nhiên liệu cho động cơ về chế độ không tải, đối với ôtô sử dụng ly hợp thủy lực) nên tốc độ của xe giảm trong quá trình gài số.
Do vậy các chi tiết nối với trục sơ cấp hộp số sẽ chuyển động chậm dần theo tốc độ của xe trong thời gian gài đồng tốc Điều này sẽ làm cho chênh lệch tốc độ thực tế tăng lên khi chuyển số từ thấp lên cao, và ngược lại khi chuyển số từ số cao về số thấp, chênh lệch tốc độ sẽ giảm do vậy thời gian chuyển số thực tế giảm.
3.8.1 Mô men ma sát thực thế của đồng tốc
Mô men ma sát thực tế của đồng tốc được xác định theo [2]:
: Hệ số ma sát của vành ma sát, = 0,07.
: Góc côn của vành ma sát, = 7.
Rms : Bán kính trung bình vành côn ma sát, [m].
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
Q : Lực gài tác dụng lên vành ma sát của đồng tốc, [N]
Thay số vào (3.13) ta được:
3.8.2 Thời gian chuyển số thực tế của đồng tốc
Thời gian chuyển số thực tế khi gài đồng tốc tương ứng xác định theo [2]: tc = (3.14) Ở đây:
Dấu (-) ứng với trường hợp gài số từ số thấp lên số cao.
Dấu (+) ứng với trường hợp gài từ số cao về số thấp. εc : Gia tốc góc của trục thứ cấp do xe giảm tốc độ khi sang số Gia tốc εc được xác định từ quá trình giảm tốc của xe trong khi sang số: εc = (3.15) Trong đó: g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 [m/s 2 ].
: Hệ số cản tổng cộng của đường, chọn = 0,02. ick, ck : Tỷ số truyền và hiệu suất truyền lực tính từ bánh răng gài đang tính của đồng tốc đến bánh xe chủ động ô tô Rbx Khi đồng tốc được bố trí trên trục thứ cấp thì tỷ số truyền ick = io = 5,248 Chọn hiệu suất từ hộp số đến bánh xe chủ động ck = 0,9.
: Hệ số xét đến các khối lượng quay trong hệ thống truyền lực quán tính chuyển động tịnh tiến của ô tô Chọn = 1,05.
Rbx : Bán kính bánh xe, Rbx = 0,31 [m].
Thay số vào (3.15) ta có: εc = = 3,514 [rad/s 2 ].
Thế (3.15) vào công thức (3.14) ta tính được: tc1-2 = = 0,21 [s] tc2-3 = = 0,2 [s]
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức tc3-4 = = 0,09 [s] tc4-5 = = 0,12 [s] tc5-4 = = 0,17 [s] tc4-3 = = 0,06 [s] tc3-2 = = 0,04 [s] tc2-1 = = 0,24 [s]
Ta thấy thời gian sang số thực tế phù hợp với lý thuyết tính toán và nằm trong giới hạn kinh nghiệm cho phép.
3.8.3 Công trượt của đôi bề mặt côn ma sát của đồng tốc
Công trượt do ma sát trượt của đôi bề mặt ma sát đồng tốc Lms xác định theo công thức [2] như sau:
Lms = Mms.(Δω ± εc.tc) (3.16) Trong đó:
Mms : Mô men ma sát thực tế của đồng tốc, [N.m] Theo kết quả (3.13):
: Chênh lệch tốc độ góc giữa hai số truyền
c : Gia tốc góc chậm dần, theo kết quả (3.15): c = 3,514 [rad/s 2 ] tc : Thời gian chuyển số thực tế, đã xác định ở (3.14).
Thay các số liệu vào (3.16) ta được:
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
3.8.4 Công trượt riêng của đôi bề mặt côn ma sát của đồng tốc
Công trượt riêng của đồng tốc được đánh giá bởi công trượt của đôi bề mặt vành ma sát trên một đơn vị diện tích của vành ma sát được xác định theo [2]: lr = [J/m 2 ] (3.17) Trong đó:
Lms : Công trượt của vành ma sát, [J]; đã xác định ở (3.16).
Rms : Bán kính ma sát của vành ma sát, [m] Theo kết quả (3.9):
Rms(4-5) = 0,027 [m] bms : Chiều rộng bề mặt vành ma sát, [m]
Thế số vào (3.17) ta được: lr1-2 = = 15750,65 [J/m 2 ] = 15,750 [kJ/m 2 ] lr2-3 = = 9583,40 [J/m 2 ] = 9,583 [kJ/m 2 ] lr3-4 = = 2370,27 [J/m 2 ] = 2,3702 [kJ/m 2 ] lr4-5 = = 6309,35 [J/m 2 ] = 6,309 [kJ/m 2 ] lr5-4 = = 5002,01 [J/m 2 ] = 5,002[kJ/m 2 ] lr4-3 = = 892,40 [J/m 2 ] = 0,892 [kJ/m 2 ] lr3-2 = = 591,14[J/m 2 ] = 0,591 [kJ/m 2 ] lr2-1 = = 10083,602 [J/m 2 ] = 10,083 [kJ/m 2 ]
Giá trị công trượt riêng lớn nhất của đồng tốc là 15,750 [kJ/m 2 ] nhỏ hơn giới hạn cho phép ( lr ≤ 100 [kJ/m 2 ]) đối với xe con, tải và khách cỡ nhỏ.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
Đặc điểm kết cấu hộp số thiết kế
Hình 4.1- Kết cấu hộp số xe du lịch thiết kế
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
1- Trục sơ cấp; 2, 2’- Cặp bánh răng dùng chung; 3- Bộ đồng tốc gài số 4 và số 5;
4, 4’- Cặp bánh răng gài số 4; 5, 5’- Cặp bánh răng gài số 3; 6- Bộ đồng tốc gài số
2 và số 3; 7, 7’- Cặp bánh răng gài số 2; 8, 8’- Cặp bánh răng gài số 1; 9- Bộ đồng tốc gài số 1 và số lùi; 10, 10’- Cặp bánh rang gài số lùi (kết hợp với bánh răng số lùi trung gian); 11- Trục thứ cấp; 12- Trục trung gian của hộp số
Hộp số thiết kế là hộp số cơ khí, bao gồm 5 số tiến và 1 số lùi, hộp số có 3 bộ đồng tốc loại IIa (kiểu bi định vị).
Mô tả một số chi tiết của hộp số
Sau khi hiệu chỉnh và tính chính xác ta có các thông số của trục hộp số như sau:
+ Đường kính trục sơ cấp: d1 = 30 [mm].
+ Đường kính trục trung gian: d2 % [mm].
+ Đường kính trục thứ cấp: d3 = 30[mm].
Trục sơ cấp của hộp số thiết kế được chế tạo liền với bánh răng Trục được định vị tránh dịch chuyển chiều trục bằng gối đỡ sau nằm trong vỏ hộp số Gối đỡ sau sử dụng ổ bi cầu một dãy hướng kính có vòng hãm lắp trên rãnh ở vòng ngoài của ổ Trên bánh răng trục sơ cấp có lỗ khoan dầu, để tạo điều kiện cho dầu bôi trơn lưu thông từ khoang trong ra ngoài.
Trục trung gian được lắp trên hai ổ bi cầu hướng kính một dãy, loại trung bình ở đầu và cuối trục và quay trơn trên ổ bi đó Các bánh răng (số 2, số 3, số 4, số 5) lắp trên trục bằng then bán nguyệt, còn bánh răng số 1 và số lùi được chế chế tạo liền trục do bị giới hạn về đường kính vòng chia Trục quay trên các ổ bi lắp ở vỏ hộp số.
Trục thứ cấp đầu trước đặt trên ổ bi trụ hướng kính một dãy không có vòng ngoài và vòng trong, không có cả vòng cách được lắp theo nguyên lý vòm với khe
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức hở nhỏ, bố trí trong bánh răng đầu trục sơ cấp Đầu sau đặt trên ổ bi cầu một dãy, định vị trong vỏ để tiếp nhận lực chiều trục Trục thứ cấp còn lắp ép một bánh răng dẫn động đồng hồ báo tốc độ Trục thứ cấp thường có then hoa để lắp các bánh răng, để nhận lực chiều trục từ các bánh răng nghiêng lắp trên ổ bi kim, ta thiết kế trục bậc với các vòng tỳ ở mặt đầu.
4.2.2 Bánh răng và trục hộp số
Các cặp bánh răng trong hộp số là bánh răng trụ răng nghiêng với các thông số tính toán như sau:
- Bề rộng bánh răng: b = 14 [mm]
- Bán kính vòng chia của bánh răng.
Bánh răng nghiêng có các ưu, nhược điểm:
+ Các răng vào khớp từ từ đều đặn, nên độ êm dịu cao.
+ Ăn khớp cùng một lúc trên nhiều răng, nên có hệ số trùng khớp lớn hơn và độ bền cao hơn bánh răng thẳng.
+ Sinh lực chiều trục tác dụng lên ổ bi.
+ Nhạy cảm với biến dạng của trục và ổ hơn.
+ Chế tạo phức tạp hơn.
Bánh răng hộp số được chia làm 4 nhóm chính như sau: Bánh răng sơ cấp, bánh răng thứ cấp, bánh răng trung gian và bánh răng số lùi.
- Bánh răng sơ cấp được chế tạo liền trục và luôn ăn khớp với một bánh răng trên trục trung gian Bánh răng sơ cấp được gia công lỗ lắp vòng bi đỡ trục thứ cấp.
- Bánh răng trung gian được chế tạo riêng lẽ (bánh răng bị động dùng chung, bánh răng chủ động số 2, số 3, số 4) và được cố định trên trục trung gian bằng then
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức bán nguyệt, còn bánh răng số 1 và số lùi chế tạo liền trục Toàn bộ bánh răng này quay trơn cùng với trục nhờ 2 ổ bi lắp ở 2 đầu trục.
- Bánh răng thứ cấp là các bánh răng lắp trên trục thứ cấp dùng để gài số hoặc truyền chuyển động từ trục trung gian sang trục thứ cấp qua bộ đồng tốc Các bánh răng gài số được lắp với trục trên ổ bi kim.
- Bánh răng số lùi là bánh răng lắp trên trục số lùi để đảo chiều quay của trục sơ cấp Các bánh răng này quay trơn với trục và ăn khớp với bánh răng trên trục trung gian và trục thứ cấp.
4.2.3 Ổ bi Ổ bi được dùng để đỡ trục, giữ cho trục có vị trí xác định trong không gian, tiếp nhận tải trọng Với hộp số thiết kế sử dụng ổ bi cầu một dãy hướng kính, loại trung bình nhằm mục đích chịu lực hướng tâm và chịu được lực dọc trục nhỏ, còn ở phần đầu của trục thứ cấp dùng ổ bi trụ một dãy hướng kính Các kích thước của ổ bi cầu một dãy dựa vào [4] như sau:
Hình 4.2- Sơ đồ kích thước ổ bi Ổ bi cầu một dãy, loại trung bình có các thông số:
+ Đường kính ngõng trục d = 30 [mm].
+ Đường kính ngoài của ổ: D = 66 [mm].
Cơ cấu điều khiển
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
4.3.1 Đòn điều khiển Đòn điều khiển có nhiệm vụ truyền lực tác động của lái xe đến ống gài số để dịch chuyển chúng vào vị trí gài số hoặc trả về vị trí trung gian Với hộp số thiết kế sử dụng hệ thống đòn điều khiển đơn giản, do động cơ đặt ở phía trước, dẫn đến hệ thống truyền lực nằm gần người lái nên đòn điều khiển được bố trí trực tiếp trên nắp hộp số bằng khớp cầu (2) Khớp cầu cho phép đòn điều điều khiển số với 6 vị trí gài số (5 số tiến và một số lùi)
Hình 4.3- Kết cấu đòn điều khiển và chống gài ngẫu nhiên số lùi
1- Mũ chụp; 2- Khớp cầu; 3- Lò xo côn; 4- Đòn điều khiển;
5- Chốt chống gài số lùi; 6- Vít chống gài số lùi.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
Khớp cầu được định vị chống xoay quanh trục đứng nhờ chốt định vị nhằm định vị đúng đầu đẩy của đòn so với các hốc trên các thanh trượt Mặt khác, để đảm bảo hành trình dịch chuyển đúng cho các thanh trượt (ứng với các vị trí gài số) các mặt cầu không được có khe hở, điều đó được thực hiện bằng lò xo tỳ (3).
4.3.2 Cơ cấu tránh gài ngẫu nhiên số lùi
Trên hộp số ô tô phải có cơ cấu an toàn tránh gài ngẫu nhiên số lùi khi mà xe đang chuyển động số tiến, làm gãy vỡ răng hộp số, đặc biệt gây nguy hiểm khi điều khiển xe Cơ cấu này dùng chốt cản (5) với sức ép lò xo đủ lớn để tạo lực cản lớn khi tiến hành gài số lùi so với gài số tiến.
4.3.3 Định vị và khóa hãm
Cơ cấu định vị có nhiệm vụ định vị các tay số ở vị trí trung gian cũng như vị trí đã gài, tức là giữ đúng vị trí của các bánh răng (hoặc ống gài) của bộ đồng tốc mỗi khi gài số hoặc nhả số, đảm bảo cho các bánh răng ăn khớp hết chiều dài của răng và tránh hiện tượng gài hoặc nhả số ngẫu nhiên Ở hộp số thiết kế dùng cơ cấu định vị có dạng bi định vị (2) – lò xo (1), với kết cấu này sẽ tạo nên lực định vị vừa đủ lớn để đảm bảo với các yêu cầu trên.
Khóa hãm có nhiệm vụ chống gài 2 số cùng một lúc tránh làm gãy vỡ răng hộp số Để đảm bảo điều này, hộp số thiết kế có kết cấu khóa hãm gồm thanh khóa
(5) và bi chống gài 2 số cùng lúc (4) Khi một số đã gài vào thì khóa hãm sẽ khóa chặt cưỡng bức các thanh trượt của các số kia ở vị trí trung gian.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
Hình 4.4- Kết cấu bộ phận định vị và khóa hãm 1- Lò xo định vị gài số; 2- Bi định vị; 3- Thanh trượt;
4- Bi chống gài hai số cùng lúc; 5- Thanh khóa; 6- Vỏ hộp số.
4.3.4 Bộ đồng tốc hộp số thiết kế
Bộ đồng tốc dùng để nối bánh răng với trục khi gài số nhằm:
- Làm đồng đều tốc độ các phần cần gài trước khi chúng được nối với nhau.
- Không cho phép gài số khi các chi tiết cần nối chưa đồng đều tốc độ Nhờ đó, đảm bảo quá trình gài số êm dịu dễ dàng. Đối với xe du lịch thiết kế ta chọn loại bộ đồng tốc loại IIa (kiểu bi định vị) được sử dụng phổ biến ở hộp số ôtô du lịch, vận tải và khách cỡ nhỏ nhờ kết cấu nhỏ gọn và làm việc tin cậy.
- Bộ đồng tốc thứ nhất dùng để chuyển từ số 1 – L, L – 1
- Bộ đồng tốc thứ hai dùng để chuyển từ số 2 – 3, 3 – 2.
- Bộ đồng tốc thứ ba dùng để chuyển từ số 4 – 5, 5 – 4.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức Để thuận tiện cho việc chế tạo và lắp đặt ta chọn 3 bộ đồng tốc (bộ đồng tốc thứ nhất và thứ hai có cùng thông số kích thước) có các thông số kích thước như sau:
- Góc côn của vành ma sát: α = 7 0
- Góc nghiêng phản lực của vành răng hãm: β = 26 0
- Chiều rộng bề mặt vành ma sát của bộ đồng tốc : bms = 10 [mm].
- Bán kính ma sát của các đồng tốc :
- Bán kính hãm của các đồng tốc:
Nguyên tắc cấu tạo của đồng tốc :
- Bộ phận nối (3): làm nhiệm vụ nối bánh răng quay trơn (6) với trục (7) Bộ phận nối có cấu tạo tương tự ống gài, di trượt dọc trục bằng khớp nối then hoa Các răng của bộ phận nối (3) được vát nghiêng với góc β đủ nhỏ để chống gài số khi bánh răng gài
(6) chưa đồng đều tốc độ với trục (7).
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức
Hình 4.5- Kết cấu bộ đồng tốc loại IIa (kiểu bi định vị) 1- Vành ma sát; 2- Vành răng hãm; 3- Bộ phận nối; 4- Bi định vị;
5- Thanh trượt; 6- Bánh răng gài số; 7- Trục hộp số.
- Bộ phận hãm (2): có nhiệm vụ chống lại việc gài số khi bánh răng (6) chưa đồng đều tốc độ với trục (7) Bộ phận hãm có cấu tạo gồm vành răng hãm (2) gắn trên vành côn ma sát (1) Các răng của vành răng hãm (2) đều được vát nghiêng với góc β cùng với các răng trên bộ phận nối (3) nhằm chống lại việc gài số khi bánh răng (6) chưa đồng đều tốc độ với trục (7)
- Bộ phận ma sát: gồm các vành ma sát (1) có nhiệm vụ làm đồng đều tốc độ giữa bánh răng gài số (6) với bộ đồng tốc - tức là đồng đều tốc độ với trục (7).
- 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 (1) vào tiếp xúc trước với bề mặt côn ma sát trên bánh răng gài số (6) khi bắt đầu tiến hành gài số Bộ phận định vị gồm lò xo và bi định vị (4) cùng thanh đẩy (5) luôn chèn sẵn trong hốc lõm của vành ma sát (1) để sẵn sàng đẩy vành ma sát (1) vào tiếp xúc trước với bề mặt côn ma sát trên bánh răng gài số (6) khi bắt đầu gài số.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS Phan Minh Đức