Đồ án hiết kế và kiểm nghiệm bền hộp số xe tải ISUZU

Trong quá trình phát triển nền kinh tế quốc dân và phục vụ đời sống xã hội, việc vận chuyển hàng hoá, hành khách có vai trò to lớn. Với việc vận chuyển bằng ô tô có khả năng đáp ứng tốt hơn về nhiều mặt so với các phương tiện vận chuyển khác do đặc tính đơn giản, an toàn, cơ động. Trong các loại hình vận chuyển thì vận chuyển bằng ô tô tải là loại hình thích hợp nhất khi vận chuyển trên các loại đường ngắn và trung bình. Ô tô tải có thể đến được nhiều vùng, nhiều khu vực địa điểm mà các phương tiện vận chuyển khác khó có thể thực hiện được. Nó có thể đưa đón khách tận nhà, giao hàng tận nơi, đưa hàng đến tận chân công trình...mà giá cước phù hợp với nhu cầu của nhân dân. Ngày nay do nhu cầu vận chuyển hàng hoá, hành khách tăng nhanh, mật độ vận chuyển lớn. Đồng thời cùng với sự mở rộng và phát triển đô thị ngày càng tăng nhanh thì vận chuyển bằng những loại ô tô tải nhỏ lại càng có ưu thế. Ở các nước công nghiệp phát triển, công nghiệp ô tô là ngành kinh tế mũi nhọn. Trong khi đó ở nước ta ngành công nghiệp ô tô mới chỉ dừng lại ở mức khai thác, sử dụng, sửa chữa và bảo dữơng . Công nghiệp ôtô chủ yếu vẫn còn mang tính chất sản xuất nhỏ lẻ, lắp ráp và nhập khẩu xe đã qua sử dụng, để có thể phát triển bền vững trong quá trình hội nhập, ngành công nghiệp ôtô cần có mục tiêu, định hướng, qui hoạch chiến lược cụ thể. Nhiệm vụ của môn học này thiết kế và tính toán hộp số xe tải nhỏ. Đây là một bộ phận chính, không thể thiếu trong ôtô. Nó dùng để thay đổi số vòng quay và mômen của động cơ truyền đến các bánh xe chủ động cho phù hợp với điều kiện làm việc của ôtô, tách lâu dài động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực, trích công suất để dẫn động các bộ phận công tác khác. ĐỒ ÁN BAO GỒM BẢN WORD VÀ TẤT CẢ BẢN VẼ CAD

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCMKHOA: ĐÀO TẠO CLC

Môn học: THIẾT KẾ Ô TÔ

Đề tài :TÍNH TOÁN -THIẾT KẾ -KIỂM NGHIỆM BỀN HỘP SỐ XE TẢI ISUZU QKR 270

GVHD:TS NGUYỄN MẠNH CƯỜNG

SVTH: NHÓM 07LỚP: 01CLC

TP HCM, ngày 30 tháng 4 năm 2023

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

Huỳnh Ngọc Phúc Tìm kiếm thông tin ,tính toán kiểm chứng

các thông số ,thuyết trình Hoàn thành tốt

Phí Hoàng Anh Vũ Tìm kiếm thông tin ,tính toán kiểm chứngcác thông số ,thuyết trình Hoàn thành tốt

Đặng Lê Phát Minh Tham khảo thông tin, làm powerpoint ,thuyết trình Hoàn thành tốt

Nguyễn Trí Thành Thực hiện các bản vẽ chi tiết, bản vẽlắp,thuyết trình Hoàn thành tốt

MỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦU

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ1.Nhiệm vụ

2.Yêu cầu của hộp số3.Phân loại hộp số

4.Phân tích chọn phương án kết cấu hộp số5.Chọn sơ đồ động học của hộp số

CHƯƠNG 2: CẤU TẠO –CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA HỘP SỐ SÀN 5 CẤP

1.Cơ cấu điều khiển hộp số

2.Nguyên lí hoạt động của hộp số sàn 5 cấp

CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU1.Tính toán xác định các thông số ban đầu

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình phát triển nền kinh tế quốc dân và phục vụ đời sống xã hội,việc vận chuyển hàng hoá, hành khách có vai trò to lớn Với việc vận chuyển bằngô tô có khả năng đáp ứng tốt hơn về nhiều mặt so với các phương tiện vận chuyểnkhác do đặc tính đơn giản, an toàn, cơ động Trong các loại hình vận chuyển thìvận chuyển bằng ô tô tải là loại hình thích hợp nhất khi vận chuyển trên các loạiđường ngắn và trung bình Ô tô tải có thể đến được nhiều vùng, nhiều khu vực địađiểm mà các phương tiện vận chuyển khác khó có thể thực hiện được Nó có thểđưa đón khách tận nhà, giao hàng tận nơi, đưa hàng đến tận chân công trình màgiá cước phù hợp với nhu cầu của nhân dân.

Ngày nay do nhu cầu vận chuyển hàng hoá, hành khách tăng nhanh, mật độvận chuyển lớn Đồng thời cùng với sự mở rộng và phát triển đô thị ngày càngtăng nhanh thì vận chuyển bằng những loại ô tô tải nhỏ lại càng có ưu thế Ở cácnước công nghiệp phát triển, công nghiệp ô tô là ngành kinh tế mũi nhọn Trongkhi đó ở nước ta ngành công nghiệp ô tô mới chỉ dừng lại ở mức khai thác, sửdụng, sửa chữa và bảo dữơng Công nghiệp ôtô chủ yếu vẫn còn mang tính chấtsản xuất nhỏ lẻ, lắp ráp và nhập khẩu xe đã qua sử dụng, để có thể phát triển bềnvững trong quá trình hội nhập, ngành công nghiệp ôtô cần có mục tiêu, địnhhướng, qui hoạch chiến lược cụ thể.

Nhiệm vụ của môn học này thiết kế và tính toán hộp số xe tải nhỏ Đây làmột bộ phận chính, không thể thiếu trong ôtô Nó dùng để thay đổi số vòng quayvà mômen của động cơ truyền đến các bánh xe chủ động cho phù hợp với điềukiện làm việc của ôtô, tách lâu dài động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực, trích côngsuất để dẫn động các bộ phận công tác khác.

Cuối cùng là em xin cảm ơn thầy Nguyễn Mạnh Cường đã giúp đỡ hướngdẫn tụi em hoàn thành môn học này

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ

-Hộp số dùng để thay đổi tỉ số truyền nhằm thay đổi mômen xoắn ở các bánh xechủ động của ôtô, đồng thời thay đổi tốc độ chạy xe phù hợp với sức cản bênngoài.

-Thay đổi chiều chuyển động của ôtô(tiến và lùi).

-Tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong khoảng thời gian tuỳ ý mà khôngcần tắt máy và mở li hợp.

-Dẫn động lực học ra ngoài cho các bộ phận công tác của xe chuyên dùng

Để đảm bảo các cung dụng trên thì hộp số phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Có tỉ số truyền và số lượng tay số thích hợp, đảm bảo được chất lượng động lực vàcó tính kinh tế nhiên liệu cần thiết cho ôtô, máy kéo Do ôtô phải làm việc trênnhiếu địa hình khác nhau, mỗi địa hình lại có các yêu cầu động lực học khác nhau.Do đó với các yêu cầu động lực khác nhau nên hộp số phải có các tỉ số truyền thíchhợp để tạo ra momen và số vòng quay thích hợp với từng điều kiện làm việc củaôtô

- Làm việc êm dịu, chuyển số nhẹ nhàng, không va đập Trong quá trình ôtô làm việc,có thể phải nhiều lần chuyển số tuỳ theo địa hình hoạt động do đó yêu cầu khichuyển số phải nhẹ nhàng làm việc êm dịu để tránh gây mệt mỏi ảnh hưởng đến sứckhoẻ của lái xe

- Có vị trí trung gian để có thể cắt lâu dài động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trongtrường hợp động cơ nổ mà ôtô chưa cần chuyển động Có cơ cấu chống gài 2 sốcùng lúc để đảm bảo an toàn cho hộp số

- Hộp số phải có số lùi để cho phép xe chuyển động lùi để dễ quay đầu xe trong điềukiện đường hẹp; đồng thời phải có cơ cấu chống tự động gài số lùi một cách ngẫunhiên

- Kích thước, khối lượng nhỏ, kết cấu đơn giản, làm việc tin cậy, hiệu suất cao, giáthành rẻ.

Theo phương pháp điều khiển:

Điều khiển bằng tay, điều khiển tự động và điều khiển bán tự động

a Hộp số cơ khí (điều khiển bằng tay):

Là hộp số điều khiển hoàn toàn bằng kết cấu cơ khí, dựa trên tỷ số truyền khácnhau của các cặp bánh răng ăn khớp.

- Ưu điểm: kết cấu đơn giản, làm việc tin cậy, giá thành thấp, dễ bão trì và sửachữa…

- Nhược điểm: kết cấu cồng kềnh, hiệu suất thấp, mất nhiều thời gian chuyển số, điềukhiển nặng nhọc(thường phải dung cơ cấu trợ lực)…, Ngoài ra dùng hộp số tay cónhược điểm là không tạo được cảm giác êm dịu mỗi khi chuyển số.

b Hộp số tự động:

Cấu tạo hộp số tự động AT hai cấp.

1 Biến tốc thủy lực; 2- Trục I; 3- Bơm dầu; 4- Li hợp nối thẳng; 5-Cơ cấu bánh rănghành tinh; 6- Trục II; 7- Cảm biến tốc độ; 8- Bộ phanh số lùi; 9- Cụm van điều khiển;

10-bầu lọc dầu

- Nguyên lý làm việc của hộp số tự động là khi cài số, mô-men dẫn động từ độngcơ được truyền tới trục hộp số thông qua biến tốc thủy lực Cảm biến tốc độ gắn trêntrục ra của hộp số thông báo cho CPU về tốc độ hiện tại của xe, CPU sẽ điều khiển cácvan thủy lực để đóng mở các đĩa ma sát, để liên kết các trục bánh răng trong hộp số chora một số thích hợp nhất với tốc độ và tải trọng của xe

- Ưu điểm: Có thể tự động đổi số, mô-men được truyền liên tục, động lực không bịngắt quãng Thích nghi với mọi loại đường, điều khiển dễ dàng, an toàn thoải mái chongười sử dụng; tải trọng động nhỏ, tuổi thọ chi tiết cao

- Nhược điểm là kết cấu phức tạp, giá thành cao, và khó sửa chữa Hộp số tự độngđược phân làm hai loại chính: Hộp số có cấp (AMT và AT), hiện nay loại AT được sửdụng rộng rãi; Hộp số tự động vô cấp CVT (truyền động bằng đây đai kim loại)

c Bán tự động (DCT: Dual - Clutch Transmission)

Dùng hộp số tay có nhược điểm là không tạo được cảm giác êm dịu mỗi khichuyển số, còn hộp số tự động có kết cấu quá phức tạp và làm gia tăng lượng tiêu thụnhiên liệu Nhưng, có một loại hộp số có thế loại bỏ được các nhược điểm trên, đó làhộp số ly hợp kép: Dual - Clutch Transmission (DCT) hay còn gọi là hộp số bán tựđộng

1: Bánh răng xoắn ăn khớp với bộ vi sai; 2: bánh răng thuộc bộ vi sai; 3: trục sơcấp số1; 4: trục khuỷu động cơ; 5: trục sơ cấp số 2; 6: Ly hợp 2; 7: Ly hợp 1; 8: bánhrăng xoắn ăn khớp với bộ vi sai; 9: bánh răng ăn khớp với bộ đồng tốc; BR:Cặp bánh

răng số(1,2,3,4,5,6)

Kết cấu đặc biệt của DCT chính là hệ trục trung tâm gồm hai trục đồng trục lồngnhau Trục thứ nhất (màu đỏ): một đầu (bên trái) liên kết với ly hợp thứ nhất (màu đỏ)bằng then hoa, trên thân trục bao gồm 3 bánh răng có kích thước khác nhau ăn khớp vớicác bánh răng trên trục thứ cấp thứ nhất, tạo ra các cấp số: 1, 3, 5 Trục còn lại (màuxanh), một đầu lắp với ly hợp thứ 2 (màu xanh), trên thân trục gồm 2 bánh răng ăn khớpvới 2 bánh răng trên trục thứ cấp thứ hai tạo ra 2 cấp số 2, 4 và thêm một số lùi

Theo tính chất truyền mô men:

Kiểu hộp số có cấp và kiểu hộp số vô cấp

a.Kiểu hộp số vô cấp (CVT: Continuously variable transmission)

- Có mô men truyền qua hộp số biến đổi liên tục và do đó tỷ số truyền động họccũng biến đổi liên tục Hộp số vô cấp trên ô tô chủ yếu là kiểu truyền bằng thủy lực haycòn gọi là biến mô Kiểu hộp số vô cấp cho phép thay đổi liên tục trong một giới hạnnào đó giá trị tỷ số truyền và momen xoắn đến các bánh xe chủ động tương ứng với yêucầu của đường đặc tính kéo lý tưởng Tùy theo các lực cản bên ngoài, momen có thểthay đổi một cách tự động hoặc do cơ cấu điều chỉnh riêng tác dụng lên các số truyền.Hộp số vô cấp trên ôtô chủ yếu là kiểu truyền động bằng thủy lực (gọi là bộ biến môhoặc bộ biến đổi momen), thường được sử dụng trên một số kiểu ôtô tải nặng, ôtô kéo,ôtô du lịch cao cấp và ôtô buýt

- Ưu điểm: ôtô có truyền động vô cấp sẽ có tính năng thông qua tốt nhờ momenxoắn truyền đến các bánh xe chủ động liên tục và êm dịu nên giảm được quá tải cho cácchi tiết của hệ thống truyền lực, tăng được tuổi thọ của các chi tiết này; giúp người láidễ dàng vận hành xe

- Nhược điểm: kết cấu phức tạp, đắt tiền; đòi hỏi chế tạo và chăm sóc phức tạp; cóhiệu suất truyền lực nhỏ hơn truyền lực có cấp

b Hộp số có cấp:

- Gồm một số cấp hữu hạn (thường từ 3 đến 20 cấp) Ứng với mỗi cấp có một giátrị momen và do đó tốc độ truyền qua hộp số là không đổi Trên ôtô hiện nay dùngnhiều nhất hộp số có cấp điều khiển bằng tay, bởi vì nó có kết cấu đơn giản, chế tạo rẻvà bảo đảm tỷ số truyền cần thiết đáp ứng được điều khiển sử dụng

Hộp số thường (từ 3-6 cấp): Kiểu hộp số thường có số cấp nhỏ hơn hoặc bằng 6 Số

cấp ảnh hưởng đến tính năng động lực cũng như tính kinh tế nhiên liệu của ôtô Số cấptăng lên thì tính năng động lực cũng như tính kinh tế nhiên liệu đều tăng Công suất sửdụng để lấy đà và tăng tốc cũng nhanh hơn Nhưng lúc đó số lần gài số phải tăng theolàm phức tạp điều khiển và kéo dài thời gian lấy đà.

+Ưu điểm: số cấp của hộp số càng ít thì sẽ giảm số lần gài số, đơn giản cơ cấuđiều khiển, vì thế nên phù hợp với ôtô du lịch, xe con, có phần lớn thời gian làm việc làsố truyền thẳng; giảm số lượng đồng tốc, giảm được khối lượng của hộp số, góp phầngiảm tự trọng của ôtô.

+Nhược điểm: số cấp của hộp số nhỏ làm giảm tính năng động lực cũng như tínhkinh tế nhiên liệu của xe; khả năng sử dụng công suất để tăng tốc và lấy đà chậm hơn

Hộp số nhiều cấp (thường từ 8-20): Kiểu hộp số nhiều cấp có số cấp hộp số lớn hơn

6 Đối với ôtô tải lớn và rất lớn hoạt động trong điều kiện nặng nhọc thì số cấp của hộpsố có thể từ 8 đến 20 cấp Với đặc điểm như vậy thì hộp số phải có thêm cơ cấu điềukhiển phụ và khi đó kết cấu hộp số được chia làm hai phần: hộp số chính và hộp số phụ;trong đó số cấp của hộp số chính thường từ 4÷5 cấp, còn số cấp của hộp số phụ từ 2÷4cấp Dựa vào kết cấu của hộp số phụ ta có thể chia ra: hộp số nhiều cấp với hộp số phụkiểu bánh răng thường, hộp số nhiều cấp với hộp số phụ kiểu hành tinh, hộp số nhiềucấp với hộp số phụ bố trí phía sau, hộp số nhiều cấp với hộp số phụ bố trí phía trước.

+Ưu điểm: số cấp càng tăng lên thì tính năng động lực cũng như tính kinh tếnhiên liệu đều tăng, công suất sử dụng để lấy đà và tăng tốc cũng nhanh hơn; tăng khảnăng tải cho ôtô, giúp ôtô tải lớn làm việc trong điều kiện nặng nhọc.

+Nhược điểm: kết cấu phức tạp, hộp số cồng kềnh; cơ cấu điều khiển phức tạp.

Theo số trục chứa các cặp bánh răng truyền số:

Có thể chia làm hai loại chính là hộp số hai trục và hộp số ba trục (trục sơ cấp vàthứ cấp bố trí đồng tâm) Ngoài ra còn phân loại theo trục cố định (hộp số thường), trụckhông cố định (hộp số hành tinh)

a Hộp số hai trục gồm:

Trục sơ cấp gắn các bánh răng chủ động và trục thứ cấp gắn các bánh răng bị độngcủa các cấp số truyền tương ứng Hộp số hai trục không thể tạo ra truyền thẳng như hộpsố ba trục vì phải thông qua một cặp bánh răng ăn khớp(số răng bằng nhau) tất là hiệusuất của hộp số hai trục luôn bé hơn 1

* Nguyên lí làm việc: hộp số hại trục không có trục trung gian như hộp số ba trụcdo đó momen từ trục sơ cấp của hộp số thông qua sự ăn khớp của các bánh răng gắntrên trục sơ cấp và thứ cấp để truyền momen ra ngoài Hộp số hai trục không thể tạo rasố truyền thẳng như hộp số ba trục( dù có tỷ số truyền ở một tay số nào đó i = 1) vì phảithông qua một cặp bánh răng ăn khớp nào đó Do đó hiệu suất của hộp số hai trục nhỏ

hơn hộp số ba trục Chiều truyền động của trục thứ cấp của hộp số hai trục ngược vớichiều truyền động dẫn vào của trục sơ cấp Hộp số hai trục phù hợp với hệ thống truyềnlực có cầu chủ động bố trí cùng phía với động cơ Điều này thuận lơi cho việc thiết kếtruyền lực chính của cầu chủ động với kiểu bánh răng trụ Như vậy hệ thống truyền lựcvới hộp số hai trục cho kết cấu gọn hơn và hiệu suất nói chung cao hơn

* Ưu điểm:

- Kết cấu đơn giản, làm việc êm dịu và có hiệu suất cao ở các tay số trung gian - Dể bố trí và dơn giản dược kết cấu hệ thống truyền lực khi xe đặt động cơ ở gầncầu chủ động

truyền cố định ứng với mỗi tay số nhất định Tuỳ theo số cấp của hộp số mà có số lượngcặp bánh răng trên các trục cho phù hợp Hộp số 3 trục có thể có một, hai hoặc ba trụctrung gian bố trí xung quanh trục sơ cấp và trục thứ cấp nhằm làm tăng độ cứng vữngcho trục thứ cấp, duy trì sự ăn khớp tốt nhất cho các bánh răng lắp trên trục Hộp số 3trục có chiều truyền động được dẫn ra từ trục thứ cấp cùng chiều với truyền động dẫnvào trục sơ cấp

- Ưu điểm: có khả năng tạo số truyền thẳng nên hiệu suất cao nhất; khi làm việc ởsố truyền thẳng, các bánh răng, ổ trục và trục trung gian hầu như được giảm tải hoàntoàn cho phép nâng cao hiệu suất truyền của hộp số và do đó giảm tiêu hao nhiên liệuvà tăng tuổi thọ chung cho hộp số; có thể tạo được tỷ số truyền lớn với kích thước khánhỏ gọn, nhờ đó giảm được trọng lượng toàn bộ của ô tô

- Nhược điểm: trục thứ cấp phải bố trí gối lên trục sơ cấp thông qua ổ bi đặt bêntrong phần rỗng của đầu ra trục sơ cấp, do bị khống chế bởi điều kiện kết cấu nên ổ binày 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 mômen được thực hiện qua hai cặp bánhrăng ăn khớp nhau nên làm việc không êm, hiệu suất giảm.

Bước quan trọng khi thiết kế hộp số phải phân tích đặc điểm kết cấu của hộp số ôtô và chọn phương án hợp lý Việc phân tích này phải dựa trên các yêu cầu đảm bảo hộp số làm việc tốt chức năng:

-Thay đổi mômen xoắn truyền từ động cơ đến bánh xe chủ động.-Cho phép ôtô chạy lùi.

-Tách động cơ khỏi hệ thống truyền lực khi dừng xe mà động cơ vẫn làm việc

Hộp số thiết kế phải đáp ứng được các yêu cầu:

1- Có tỷ số truyền hợp lý, đảm bảo chất lượng kéo cần thiết.

2- Không gây va đập đầu răng khi gài số, các bánh răng ăn khớp có tuổi thọ cao 3- Hiệu suất truyền lực cao

4-Kết cấu đơn giản, gọn, dễ chế tạo, điều khiển nhẹ nhàng, có độ bền và độ tin cậy caoNhằm nâng cao tuổi thọ cho các bánh răng ăn khớp, trong hộp số cơ khí có cấp thường

bố trí bộ đồng tốc Nhiệm vụ của bộ đồng tốc là cân bằng tốc độ góc của các chi tiết chủ động và bị động trước khi chúng ăn khớp với nhau.

Trên ôtô ngày nay đều sử dụng khá rộng rãi hộp số 2 trục và 3 trục.Hộp số 3 trục thường bố trí trục sơ cấp và trục thứ cấp đồng tâm.

Đối với ôtô vận tải thường dùng loại hộp số 5 và 6 số [1] Vậy ta chọn hộp số loại 5

số, với hộp số 6 số kết cấu sẽ phức tạp khó chế tạo.

5 Chọn sơ đồ động học của hộp số

Sơ đồ của hộp số là loại 3 trục

Sơ đồ trên là hộp số 3 trục có trục sơ cấp và trục thứ cấp đồng tâm Gồm 5 cấp (5 số tiến, 1 số lùi) Trong đó tay số 5 là tay số truyền thẳng.

Số II, III, IV, V được gài bằng bộ đồng tốc.Số lùi (R) và số I được gài bằng khớp răng.

Các bánh răng trên trục trung gian được chế tạo rời và lắp chặt trên trục trung gian.Trong hộp số có một cặp bánh răng luôn ăn khớp để dẫn truyền mômen quay từ trục thứnhất đến trục trung gian Trục thứ nhất được chế tạo thành một khối với bánh răng chủđộng của cặp bánh răng luôn ăn khớp và vành răng ngoài để gài số truyền thẳng (i=1).Trục thứ nhất được đỡ bằng hai ổ bi, một ổ đặt trong bánh đà và một ổ đặt ở vỏ hộp số, ổbi này thường chọn có đường kính ngoài lớn hơn bánh răng chủ động để đảm bảo tháolắp trục thứ nhất được dễ dàng.

- Trên trục trung gian được lắp cố định nhiều bánh răng để dẫn truyền mômenquay đến trục thứ hai, giá trị của mômen quay được thay đổi tuỳ theo cách gài cácbánh răng lắp trượt và cùng quay trên trục thứ hai Trục trung gian được đỡ trên hai ổbi đặt ở vỏ hộp số Thường các bánh răng trên trục trung gian có hướng đườngnghiêng của răng cùng chiều để giảm lực chiều trục tác dụng lên trục.

- Trục thứ hai được đỡ bằng hai ổ bi trong đó ổ bi kim được đặt ngay trong lỗ đầutrục thứ nhất, biện pháp này đảm bảo độ đồng tâm giữa hai trục và tiện lợi cho việcgài số truyền thẳng ổ bi thứ hai đặt ở vỏ hộp số Trong các xe thường lắp hộp đo tốcđộ ở đuôi trục thứ hai.

- Xu hướng phát triển thiết kế hộp số là sử dụng bộ đồng tốc với mọi tay số và dođó tất cả các bánh răng luôn luôn ăn khớp và t hường sử dụng bánh có răng nghiêng.Riêng cặp bánh răng gài số 1 và số lùi được chế tạo là bánh răng răng thẳng.

CHƯƠNG 2.CẤU TẠO –CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA HỘP SỐ SÀN 5 CẤP

1.Cơ cấu điều khiển hộp số

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) để dịch chuyển chúng vào vị trí gài số hoặc trả về vị trí trung gian.

Phần lớn cơ cấu điều khiển số trên ôtô là hệ thống dòn điều khiển đơngiản.Chúng được gắn trực tiếp trên nắp hộp số bảng khớp cầu Khớp cầu cho phép đònđiều khiển so với 6 vị trí gài số (thường là 5 số tiến và một số lùi).

Khớp cầu được định vị chống xoay quanh trục đứng nhờ chốt định vị , nhằm địnhvị đúng đầu đẩy của đòn so với các học trên các thanh trượt Mặc khác, để bảo đảmhành trình dịch chuyển đẳng cho các thanh trượt (ứng với các vị trí gài số) các mặt cầukhông được có khe hở,điều đó được thực hiện bằng lò xo tỳ.

Khi hộp số có vị trí xa buồng lái (vị trí nắp hộp số vượt ra ngoài tầm với của lái xe)như khi buồng lái đạt ngay trên động cơ hoặc động cơ bố trí ở đuôi xe (phổ biến trên xe

khách) thì đòn điều khiển vẫn bố trí bên cạnh lái xe Trong trường hợp này phải dùngthêm hệ thống đòn điều khiển trung gian để truyền động đến các thanh trượt gắn trênnắp hộp số ở xa vị trí người lái Lúc này các đòn trung gian vừa phải bảo đảm chuyểnđộng lắc vừa có thể chuyển động tịnh tiến nhằm có thể thực hiện được việc gài số từbốn đến sáu cấp.

Hệ thống điều khiển kiểu này thườnggọi là hệ thống điều khiển hộp số từ xa.

Điều khiển hộp số từ xa có thể thực hiện nhờhệ thống đòn điều khiển cơ khí (chủ yếu dùngđể điều khiển hộp số chính); cũng có thể thựchiện bằng truyền động thuỷ khí nhờ các vanphân phối và các xy lanh lực.

Khi hộp số có hơn sáu số (hộp sốnhiều cấp) thì ngoài đòn điều khiển chính cầnphải có thêm hệ thống điều khiển từ xa để tiếnhành gài số cho hộp số phụ Hệ thống điềukhiển từ xa thường là kiểu bán tự động bằngtruyền động thuỷ khí nhằm

hạn chế thao tác phức tạp vẻ điều khiển đốivới lái xe.

Hệ thống điều khiển từ xa kiểu bán tự động trên hình là kiểu truyền động khí nénđiều khiển cho hai cấp số truyền Bảng cách ấn nút chia số (2) về vị trí L (số thấp hay sốcao H), van điều khiển (4) thực hiện điều khiển (bảng khí nén) sự dịch chuyển van phânphối khí (15) về một trong hai phía để sẵn sàng cho cấp khí vào buồng bên phải hoặcbuồng bên trái của xy lanh công tác (14).

Khí nén chỉ được cấp vào xy lanh (14) khi lái xe cắt ly hợp : cần gạt (8) (gắn trêncần đẩy ly hợp) sẽ tác động lên thanh đẩy của van cấp khí (7) để cung cấp khí vào xylanh công tác (14) Pistton của xy lanh (14) dịch chuyển làm quay đòn (13) để tiến hànhgài một trong hai số của hộp số phụ.

Nếu hộp số phụ có nhiều hơn hai cấp, thì phải dùng van phân phối khí nhiềudòng cùng với số lượng piston-xy lanh lực tăng lên tương ứng theo số cấp của hộp sốphụ.

Bộ đồng tốc hộp số ôtô :

Trên hầu hết các hộp số ôtô (có cấp) hiện nay, người ta dùng bộ đồng tốcquántính để nổi ghép trục với bánh răng quay trơn mỗi khi gài số nhằm tránh sự va đậpcho 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 gàiđược số; ngược lại khi chưa đồng đều tốc độ thì không thể thực hiện được việc gài số.

Cơ cấu định vị các thanh trượt

20 Lò xo; 21 Viên bi định vị;; 22 Đòn trượt dọc

Cơ cấu định vị có nhiệm vụ giữ đúng vị trí của các bánh răng di trượt gài số hay khớprăng của bộ đồng tốc (hoặc ống gài) mỗi khi gài số hoặc nhã số; bảo đảm cho các bánh

răng nhã hoàn toàn hay ăn khớp hết chiều dài của bánh răng Lực định vị vừa đủ đểtránh hiện tượng nhã số hoặc gài số một cách ngẫu nhiên.

Cơ cấu định vị thường dùng loại bi và lò xo tác dụng lên hốc lõm của thanh trượt(dùng để gắn các càng gạt số) Đối với trường hợp gài số bằng bánh răng di trượt răngnghiêng, lực chiều trục lớn, dẽ làm mòn nhanh các hốc lõm định vị và sẽ dẫn đến hiệntượng tự nhã số Để khắc phục yếu điểm này đối với định vị bi, có thể làm định vị kiểuchốt ( hoặc kiểu chốt khóa – chỉ nhã định vị khi nào ly hợp được ngắt) cho phép định vịlàm việc an toàn.

Cơ cấu chống gài hai số cùng lúc.

Khóa hãm có nhiệm vụ chống cho hai số cùng gài một lúc; tránh làm gãy vở rănghộp số Để đảm bảo điều kiện này, khi một số đã vào gài số thì khóa hãm sẽ khóa chặt(cưỡng bức) các thanh trượt các số kia ở vị trí trung gian Một số bất kì nào khác có thểvào số, khi và chỉ khi tất cả các số đang ở trạng thái “mo” (vị trí trung gian).

Kết cấu khóa hãm thường cũng dùng bi kết hợp với chốt

Kết cấu khóa hãm chống gài hai số cùng lúc

20 Lò xo; 21 Bi định vị; 22 Thanh trượt; 56 Bi; 57 Vỏ hộp số

Cơ cấu an toàn chống gài số lùi ngẫu nhiên.

Trên hộp số ô tô thường phải dùng cơ cấu an toàn để tránh gài số một cách ngẫunhiên khi mà xe đang còn chuyển động tịnh tiến; làm gãy vở răng hộp số cũng như gâyquá tải đối với hệ thống truyền lực chính.

Cơ cấu an toàn chống gài ngẫu nhiên số lùi có nhiều loại; thông thường dùng chốtcản với lực ép lò xo để tạo ra lực cản lớn hơn nhiều khi tiến hành gài số lùi so với việcgài số các cấp tiến.

Cơ cấu an toàn tránh gài số lùi ngẫu nhiên

15 cần điều khiển gài số; 26 càng gài số 1và số lùi; 64 chốt tỳ; 65 Lò xo; 66 vít điều chỉnh

2.Nguyên lí hoạt động của hộp số sàn 5 cấp

- 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 răngsố 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 cấp 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 ăn 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 gài4 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 bánh răng liền trục với bánh răng số lùi lên làm trục thứ cấp quay theochiều ngược lại với các trường hợp số tiến.

Các cấp số truyền của hộp số được sắp xếp với khoảng cách thay đổi tốcđộ và mômen thích hợp để đảm bảo tính năng kéo của xe tốt.

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU1 Tính toán xác định các thông số ban đầu

Xác Định Tỷ Số Truyền Thấp Nhất Và Cao Nhất Của Hộp Số:

Bảng thông số chọn:

Thông sốKí hiệu

Khoảnggiá trịthường

* Tỷ số truyền thấp nhất được xác định theo điều kiện kéo cho trước:

ih1¿

Trong đó:

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

Ga = 2800 (kG) = 27468 (N) : Trọng lượng toàn bộ xe.

rbx = 0,35 (m) : Bán kính làm việc của bánh xe chủ động.

Memax = 240 (Nm) :Mô men cực đại động cơ.

ηt = 0,85 ¿ 0,89 : Hiệu suất hệ thống truyền lực

nMemax=1700 (v/p).Ne = 64.

nNe=2800 (v/p).

ωNe=nNe.3 ,1430 =

2800.3, 14

30 =293 ,067 (rad/s)Tỷ số truyền lực chính:

Vmax = 100 (km/h) = 27.778 (m/s) Vậy ta có: ih1¿

* Điều kiện đảm bảo cho ô tô có khả năng di chuyển chậm:

Trong điều kiện địa hình xấu ô tô phải duy trì khả năng hoạt động với vận tốcnhỏ nhất Vmin và không quá (4 ÷ 5) km/h

- Đảm bảo điều kiện chuyển động với vận tốc tối thiểu: Vmin theo yêu cầu.

ih1≥ωe min rbx

vemin i0 =

π nemin rbx30 vemin.i0=

π 500 0, 35

30.5 10003600 3 , 482

VRi Ne Vbx

Đối với ôtô vận tải có tính năng cơ động cao thì chọn theo khoảng kinh nghiệm: ωemin =500600 v/ph Chọn ωemin =500v/ph

3 Xác Định Tỷ Số Truyền Các Tay Số Trung Gian:

Vì ô tô theo đề tài là ô tô tải nên ta thiết kế hộp số có tỷ số truyền các tay số trunggian theo cấp số nhân

Theo quy luật cấp số nhân các cấp số trung gian được xác định như sau:ihi = i(h1n−i)/(n−1)

- Tỷ số truyền tay số hai: ih2

ih2 = i(5−2 )/(5−1)h1 = 4 ,4673/ 4 =3,073- Tỷ số truyền tay sô ba: ih3

ih5 =1

4.Phân tích chọn kiểu – loại và cách bố trí :

Ô tô thiết kế là loại ô tô tải nhỏ chuyên dùng để chuyên chở hang hóa, làm việc ở điều kiện thường xuyên thay đổi tải, có tỷ số truyền lớn nên ta chọn hộp số loại 3 trục cố định, có trục sơ cấp và thứ cấp đồng tâm vì: hộp số này có ưu điểm nổi bật là trục sơ

cấp và thứ cấp đồng tâm nên có thể làm tỷ số truyền thẳng, trường hợp này hiệu suất bằng một Đây là điều quan trọng của đối với ô tô tải vì thời gian làm việc ở tỷ số truyền thẳng chiếm tỷ lệ cao Măt khác khi ô tô chạy trên đường thẳng, thời gian sử dụng tay số trung gian giảm Nên tuổi thọ ô tô được kéo dài.

Như vậy ta có thể vẽ sơ đồ động hộp số 5 cấp như sau:

Sơ đồ động hộp số

* Xác định phương án bố trí trục số lùi:

Để thuận tiện trong việc điều khiển ô tô ta bố trí thêm một số lùi Tỷ số truyền tay số lùi: ihL = (1,2 ÷ 1,3) ih1 = 1,2.4,467 = 5,360Số lùi được bố trí theo các phương án sau:

+ Bánh răng số 1 và số lùi luôn ăn khớp + Bánh răng số lùi không luôn ăn khớp.

+ Cả bánh răng số 1 và số lùi đều không luôn ăn khớp.

Ở đây ta chọn phương án gài số lùi và số 1 dùng bánh răng di trượt, bánh răng trunggian (đặt trên trục số lùi) làm hai vành răng.

Ngoài ra vì đây là loại xe tải và động cơ đặt dọc phía trước nên bố trí trục số lùivà trục trung gian sao cho chiều cao của hộp số là thấp nhất để tăng khoảng sáng gầmxe đồng thời hạ được chiều cao capin Từ đó ta có sơ đồ bố trí như sau:

Ở đây: ka - Hệ số kinh nghiệm.

ka = 8,6 ÷ 9,6 đối với xe tải Chọn ka = 9 Mra - Mômen trên trục ra (thứ cấp) của hộp số.

Trong đó: Memax -Mômen cực đại của động cơ Memax = 240 [Nm].

ih1 - Tỷ số truyền tay số 1: ih1 = 4,467.Suy ra: Mra = 240×4,467 = 1072,031 [Nm] Khi đó khoảng cách trục là:

Giá trị lớn chọn cho cặp bánh răng chịu tải lớn như cặp bánh răng gài số 1và số lùi,giá trị nhỏ thì chọn cho các bánh răng chịu tải nhỏ.

Kích thước chiều rộng của bi phụ thuộc vào loại ổ cụ thể.

c Chiều rộng của các ống gài và đồng tốc.

Đối với đồng tốc ô tô tải gài 2 phía (số 3và số 4) chiều rộng của nó có thể xácđịnh sơ bộ theo công thức kinh nghiệm sau:

Ở đây: A - Khoảng cách trục: A = 96 [mm].Như vậy: H≈(0,40÷0 ,55)×96=(38,4÷52,8) [mm].