Đồ án thiết kế ô tô trường Đại học GTVT TP HCM Không sửa đổi hệ thống treo hoặc bộ phận đèn pha hoặc tháo camera. Nếu không, ALH có thể không hoạt động bình thường. Không phụ thuộc quá nhiều vào ALH và khi lái xe cần chú ý đến an toàn. Chuyển đổi đèn pha giữa đèn pha cao và đèn cốt bằng tay nếu cần. Trong các điều kiện sau, ALH có thể không hoạt động bình thường. Chuyển đổi thủ công giữa đèn pha cao và thấp tùy theo tầm nhìn cũng như điều kiện đường và giao thông:
Nhiệmvụ
- Hộpsốdùngđểthayđổitỉsốtruyềnnhằmthayđổi mômenxoắnởcácbánh xe chủ động của ôtô, đồng thời thay đổi tốc độ chạy xe phù hợpvớisứccản bênngoài.
Yêucầucủahộpsố
- Hiệusuấttruyềnlựccao,khilàmviệckhônggâytiếngồn,thayđổisốnhẹnhàng khôngsinhlựcvađập ởcácbánh răng.
Phânloạihộpsố
Phânloạitheo phương pháp thay đổitỉsốtruyền
Ngày nay trên ôtô dùng nhiều nhất là hộp số có cấp (loại này thay đổi tỉ sốtruyền bằng cách thay đổi sự ăn khớp giữa các cặp bánh răng), vì cấu tạo đơngiản,làmviệcchắc chắn,hiệu suấttruyền lựccao,giáthànhrẻ.
- Loạicótrụctâmcốđịnh:việcthayđổisố bằng cáccontrượtthườngcóloạihai trụctâmdọchoặcngang,loại batrụctâmdọc.
+Theocấpsốtacó:hộpsố3cấp,4cấp, 5cấp…
Nếuhộpsốcàngnhiềucấptốcđộcàngchophépsửdụng hợplýcôngsuấtcủađộngcơ,trongđiềukiệnlựccảnkhácnhaudođótăngđượctínhkinhtếcủa ôtônhưngthời gian thayđổisốdài,kết cấuphứctạp.
Hộp số vô cấp có ưu điểm là: có thể thay đổi tỉ số truyền liên tục trong mộtgiới hạn nào đó, thay đổi tự động, liên tục phụ thuộc vào sức cản chuyển độngcủaôtô,nórútngắnđượcquãngđườngtăngtốc,tănglớnnhấttốcđộtrungbìnhcủaôtô.
- Hộp số vô cấp dùng điện (dùng động cơ đốt trong kéo máy phát điện,cung cấp điện cho động cơ điện đặt ở bánh xe chủ động( hoặc có nguồnđiệntừắcquy).Tathayđổidòngđiệnkíchthíchcủađộngcơđiệnsẽthayđổitốc độvàmômen xoắncủađộng cơđiện vàcủabánh xechủđộng.
- Hộp số vô cấp thuỷ lực: truyền mômen xoắn nhờ năng lượng dòng chấtlỏngcóthểlàthuỷđộnghoặcthuỷtĩnh.Hộpsốvôcấpthuỷlựccókếtcấuphức tạp giá thành cao, hiệu suất truyền lực thấp, thay đổi mômen xoắntrong giới hạn hẹp Thông thường người ta kết hợp với hộp số có cấp cótrụctâmdiđộng(kiểu hành tinh)vớibiếnmômen thuỷlực.
Phânloạitheocơ cấuđiềukhiển
Phântíchchọnphươngánkếtcấuhộpsố
Độngcơđặtphíatrước,cầusauchủđộngnênđộngcơđặtdọc.Bố trí hệthốngtruyền lựcnhư hìnhvẽ.
Vìtronghộpsốcómộttaysốcótỉsốtruyềnbằng1nêntachọnphươngánhộpsố 3 trục(taysố5 truyền thẳng).
Chọn hộp số 3 trục, 6 cấp (6 tiến, 1 lùi), trục sơ cấp và trục thứ cấp đồng tâm,cósốcuốicùnglàsốtruyềnthẳngtỷsốtruyềnlà1.Cácsố2,3,4,5,6đượcgàibằngbộ đồngtốc,số 1 vàsố lùi (R)đượcgàibằngăn khớprăng.
Bướcquantrọngkhithiếtkếhộpsố làphảiphântíchđặcđiểmkếtcấucủahộpsốôtôvàchọnphươngánhợplý.Việcphântíchn àyphảidựatrêncácyêu cầu đảmbảohộpsố làmviệctốtchứcnăng:
Khônggâyvađậpđầurăngkhigàisố,cácbánh răng ănkhớpcótuổithọcao.Hiệusuất truyền lựccao.
Kếtcấuđơn giản,gọn,dễchếtạo,điềukhiểnnhẹnhàng,cóđộ bềnvàđộtincậycao.
Chọnsơ đồđộng họccủahộpsố
Sơđồtrênlàhộpsố3trụccótrụcsơcấpvàtrụcthứcấpđồngtâm.Gồm6cấp(6sốtiến,
Sốliệubanđầu
SốII,III,IV,Vđượcgàibằngbộ đồngtốc
(A, B) Số lùi (R) và số I được gài bằng khớprăng.
Các bánh răng trên trục trung gian được chế tạo rời và lắp chặt trên trục trunggian.
Tronghộpsốcómộtcặpbánhrăngluônănkhớpđểdẫntruyềnmômenquaytừ trục thứ nhất đến trục trung gian Trục thứ nhất được chế tạo thành một khốivới bánh răng chủ động của cặp bánh răng luôn ăn khớp và vành răng ngoài đểgài số truyền thẳng (i=1) Trục thứ nhất được đỡ bằng hai ổ bi, một ổ đặt trongbánh đà và một ổ đặt ở vỏ hộp số, ổ bi này thường chọn có đường kính ngoàilớnhơnbánhrăngchủđộngđểđảmbảotháolắptrụcthứnhấtđượcdễdàng.
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 gàicácbánhrănglắp trượtvàcùngquaytrêntrụcthứhai.Trụctrunggianđượcđỡtrênhaiổbiđặtởvỏhộpsố.Th ườngcácbánhrăngtrêntrụctrunggiancóhướngđườngnghiêngcủarăngcùng chiềuđểgiảmlựcchiều trụctácdụnglêntrục.
Trục thứ hai được đỡ bằng hai ổ bi trong đó ổ bi kim được đặt ngay trong lỗđầu trục thứ nhất, biện pháp này đảm bảo độ đồng tâm giữa hai trục và tiện lợicho việc gài số truyền thẳng ổ bi thứ hai đặt ở vỏ hộp số Trong các xe thườnglắphộp đotốcđộởđuôi trụcthứ hai.
Xuhướngpháttriểnthiếtkếhộpsốlàsửdụngbộđồngtốcvớimọitaysốvàdo đó tất cả các bánh răng luôn luôn ăn khớp và thường sử dụng bánh có răngnghiêng Riêng cặp bánh răng gài số 1 và số lùi được chế tạo là bánh răng răngthẳngvàkhôngcóbộđồng tốcnênôtôphảiđứngyên mới cóthểgàisố.
- Vịtrí lắpđộngcơ(cầutrước/sau): cầutrước;
- Côngsuấtcựcđại(Nemax)/vòngquay(nN):120/3000kW/v/ph
- Mômenxoắncựcđại(Memax)/ởvòng quay(nM):410/1600Nm/v/ph
Tỉ số truyền của các tay số trong hộp số ta đã xác định được trong quá trìnhxác định số cấp số và tính toán các chỉ tiêu động lực học của xe Với hộp số 6cấpta có cáctỉ số truyền ứngvới cáctaysốnhư sau:
𝜂 𝑡𝑙 𝑖 0 𝑀 𝑒𝑚𝑎𝑥 Đối với hộp số có số cuối là số truyền thẳng thì tỉ số truyền các tay số được tínhtheocông thức:
𝑖 ℎ𝑘 = √𝑖 ℎ1 trongđó:n-làsố cấpsố truyềncủahộpsố k- là số thứ tự cấp số truyền của hộp sốTheosố liệu củađềbài:
Do điều kiện làm việc nặng nhọc, truyền lực lớn, tốc độ vòng quay lớn mà yêucầu hộp số bé không quá lớn do vậy kích thước bánh răng yêu cầu nhỏ lại phảiđảmbảoyêucầu truyềnmomenlớn,làmviệckhông gâytiếngồn.
Chọn vật liệu chế tạo bánh răng theoTKTTÔTÔ_MáyKéo:Loạithép:20
Nhiệt luyện: thấm cacbon Độ cứng : 46 -53 HRC[σσb] 650MPa[σσch]= 400MPa
Tínhtoáncáckíchthướccơbảncủahộpsố
Tínhsơ bộ khoảngcácgiữa các trục:(A)
Chọnmô đuncủa bánh răng:(m)
Mô đun (m) của cặp bánh răng thẳng và mncủa cặp bánh răng nghiêng phụthuộcvào mômen cựcđại trên trụcthứcấp Mt:
Mt=Memax.ih1.ɳtA0.6,047.0,96#80,09(Nm)
Xácđịnhsố răng củacặp bánh răng luônănkhớp
Mối quan hệ giữa khoảng cách trục A với số răng của các bánh răng luôn ănkhớpđượcthểhiệnnhưsau:
Tachọn gócnghiêng củarăng làꞵ 0 0 (đốivới xetảiβ ÷30)
Chọntỉsốtruyềncủacặpbánhrăng luônănkhớp:Đốivớihộpsốôtôhiệnnay tỉ sốtruyền của cặp bánh răng luôn ăn khớp nằm trong khoảng :ia=1,6÷2,5. Chọntỉsốtruyềncủacặpbánhrăng luônănkhớp:ia=2
- Số lượng răng Zacủa bánh răng chủ động của cặp bánh răng luôn luônănkhớpchọntheođiềukiện không cắtchânrăng.
- Số lượng răng Za’của bánh răng bị động của cặp bánh răng luôn luônănkhớp đượcxácđịnhtheo công thứcsau:
Việc làm tròn số răng không những ảnh hưởng đến tỉ số truyền mà còn có thểlàm thay đổi các khoảng cách trục A Vì vậy ta phải tính lại khoảng cách trụcAcủatấtcảcácbánh răng ăn khớp.Côngthứctính nhưsau:
𝛽 𝛼 0 o Vậy tỉ số truyền của các cặp bánh răng được gài ở các số truyền khác nhau củahộpsố là:
𝑖 gn =ii n a + ign: Tỉ số truyền của các cặp bánh răng được gài ở số truyền thứ n (n
=1÷6),takhôngtính cho số 5vì đâylàtaysốtruyềnthẳng.
Tínhtoán sốrăng chủđộng
Số răng của các cặp bánh răng dẫn động gài số khi khoảng cách trục Akhôngđổiđượctínhnhưsau:
,42 chọn𝑧 𝑔𝑙 Để triệt tiêu lực dọc trục trên trục trung gian, cần phải xác định lại gócnghiêng răng củacácbánhrăng:
Xácđịnhlạigócnghiêngrăng
Để khoảng cách trục như nhau cho các cặp bánh răng ăn khớp ta cần điềuchỉnhlại gócnghiêng răng củacặp bánhrăng
= 34,3 mm Để đảm bảo điều kiện bền của bánh răng, bề rộng b chọntheocông thức:
=> Để đảm bảo kích thước hộp số thống nhất chọn bề rộng chung cho tất cảcácbánhrăng: b Pmm
Tínhtaysốlùi: iL=0,89 Để gài số lùi được dễ dàng và đảm bảo được khoảng cách trục,chọn𝑍𝑅′’=24.
Chọn bề rộng răng ăn khớp của các bánh răng tay số lùi đủ lớn để dễ dàng khi gài số lùi và đảm bảo điều kiện bền lâu khi ở trạng thái đỗ Do bánh răng Z_R và Z_{R}' đứng yên khi gài số lùi bằng cách dịch trượt các bánh răng gài số 1, nên cần chọn bề rộng răng ăn khớp đủ lớn để đảm bảo độ bền của các bánh răng này.
Xácđịnhcácthôngsốhìnhhọccơbảncủabánhrăng
Việcxácđịnhcácthôngsốhìnhhọccủatừngcặpbánhrăngđượctínhtoánvàlập thành các bảng, nhằm thuận tiện cho quá trình tính bền các bánh răng vàthiếtlập cácbản vẽ củahộp số:
Cặpbánhr ăng kếl ô uô tô năn khớp
Cặpbánhr ăng tay Đ s ỗ ố H 4 o àng bánhrangtayCặp số6
Hướngrăng Phải Trái Trái Phải Trái Phả i
Phả i Modulemặt đầu,ms mn/cos(β
6,928 6,11 6,36 6,77 6,77 Đườngkính vòng 103,9 207,84 103,8 207,7 146,28 165,36 182,7 128,6 216,64 94,78 chia,do ms.Z Đườngkính đỉnh,da=2.m n+do
BẢNG 3.2: THÔNG SỐ KÍCH THƯỚC CÁC BÁNH RĂNG TRỤ
Bướcmặtđầu,ts=π.ms 18,84 Đườngkínhvòngchiado mn.Z 78 252 84 246 144 162 Đườngkínhđỉnhda=2.mn
Tínhtoántrụchộp số
Chọnsơ bộ kích thướctrục hộpsố
- Chọn đường kính trục trung gian: d2= 0,45.A = 70,146 => chọn d2 72mm
Chếđộtảiđể tínhbềnhộpsố
2 Trụctrung gian Mtg=Memax.ia8
Trục thứ cấp Số 1 Mtc1=Memax.ih1Số2 1466,42
3 Số3 Mtc2=Memax.ih2Số4 894,38 Mtc3=Memax.ih3
Số Q3,02Mtc45 Memax.ih417,8Mtc5Số Memax.ih5E4
6 Mtc6=Memax.ih6190,68 b )Lựctácdụnglêncáccặpbánhrăng : Áp dụng các công thức tính lực tác dụng lên các cặp bánh răng (Bảng III-
2)tasẽtính đượccác giátrịcủacáclựcnàyđốivới từngcặp bánh răng.
Stt Têngọi Kíhiệu Bánhrăngthẳng Bánhrăngnghiêng
- Đốivớicặpbánhrăngtrụrăngnghiêngluônluônănkhớptachọntínhcho bánhrăngchủ độngvớiZa,nằmtrên trụcsơcấp nênMt=MSc.
- Đối với cặpbánh răng trụ răng thẳng gàisố1 ta chọn tính chobánh răngchủ độngcó Zg1,nằmtrên trụctrunggiannên Mt=Mtg.
- Đốivớicặpbánhrăngtrụrăngnghiênggàisố2tachọntínhchobánhrăng chủđộng cóZg2,nằmtrêntrụctrung giannên Mt=Mtg.
- Đốivớicặpbánhrăngtrụrăngnghiênggàisố3tachọntínhchobánhrăng chủđộng cóZg3#,nằmtrêntrụctrung giannên Mt=Mtg.
- Đốivớicặpbánhrăngtrụrăngnghiênggàisố4tachọntínhchobánhrăng chủđộngcó Zg4',nằmtrêntrụctrunggiannênMt=Mtg.
- Đốivớicặpbánhrăngtrụrăngnghiênggàisố6tachọntínhchobánhrăng chủđộngcó Zg62,nằmtrêntrụctrung giannên Mt=Mtg.
7 Cặp bánh răng gài sốlùi Pl= 21,61 Rl=7,8 Ql=0
Tínhbềnbánhrăng
a Tínhsứcbềnuốn: Để tính toán sức bền uốn của các bánh răng ta áp dụng công thức thực nghiệmsau:
- mntb:Môđunpháptuyếnởtiếtdiệntrungbình(m)(Lấytrongcácbảngthôngsố hìnhhọccủacặp bánh răngtươngứng).
+ y là hệ số dạng răng phụ thuộc vào hệ số dịch chỉnh, cần tính số răng tươngđương:
- Kđ:Hệsố tảitrọngđộngbênngoài,vớixekháchtachọn Kđ=2.
- Kc:Hệsố tínhđếnđộ cứngvữngvàphươngpháplắpbánhrăng lêntrục.
- Ktp:Hệsố tínhđếntảitrọngđộngphụdosaisốlắpcácbướcrăng khigiacônggâynên(số truyềnthấptachọngiátrịnhỏ) Ktp=1,1÷1,3 chọnKtp=1,1
- Kgc:Hệsố tínhđếnứngsuấttập trungởcácgóclượn củarăng(dophươngphápgiacônggâynên).Góclượn đượcmài, chọn Kgc=1,0
+Đốivớibánhrăngtrụrăngnghiêng tính hệ số Kꞵ=1/δa;với δa=[σ1,88-3,2(1/ Z1+1/ Z2)]cosꞵ [σ3] Với:Kꞵ=0,6Saukhichọn hệsốk,côngthứcứng suấtuốncủabánh răngđượctínhtheo:
)u40,650(MN/m2) ua0,675(MN/m2) uRH5,756(MN/m2)
[σ𝜎 𝑢 ] = (350 ÷ 850) (MN/m2) đối với bánh răng số I và số II[σ𝜎 𝑢 ]= (150 ÷400) (MN/m2)đối với bánhrăng sốIIIvàsố
IV [σ𝜎 𝑢 ] = (300 ÷ 1200) (MN/m2) đối với bánh răng số lùiNhưvậycácbánhrăngđềuthỏamãnđiều kiện𝜎 𝑢< [σ𝜎 𝑢 ].
Các cặp bánh răng ăn khớp với nhau được chế tạo cùng một vật liệu nên ta sửdụngcông thứcsauđểtínhứngsuất tiếpxúc:
- r1,r2:Bánkínhvònglăncủabánh răngchủđộngvàbánhrăng bịđộng(m)b’: Chiềudài tiếp xúccủarăng (m)
Cơ cấu gài số của hộp số giúp di chuyển các bánh răng của hộp số hoặc dichuyểnbộđồngtốckhigàisốhoặcnhảsố.Cơcấusangsốcủahộpsốgồm:cầnsố,ốngtrượt ,càngsang số,lòxođịnhvị,chốthãmvà khoábảohiểmsốlùi.
Cần số nhỏ dần từ đầu xuống, có dạng hình cầu lắp qua lỗ ở hộp số Để tránh cần số xoay lung tung khi sang số nên ở cần số ta có bộ phận chốt hãm Ở nắp hộp số ta khoan các lỗ để lắp ống trượt, trên ống trượt ta lắp càng sang số và đầu gạt số Đầu dưới cần số cắm vào lỗ khuyết ở đầu gạt số Càng sang số có thể di động trong rãnh lõm của các bánh răng di động và bộ đồng tốc Khi muốn sang số, ta đẩy đầu cuối trên cần số vào vị trí nhất định, đầu cuối dưới cần số qua đầu gạt số di chuyển ống trượt cùng với càng sang số và bánh răng gài số vào vị trí cần thiết Để giữ các bánh răng của hộp số ở đúng vị trí gài số hay vị trí trung gian, ở cần số có lắp chốt hãm.
Khóahãmgồmcóhònbivớilòxonằmtrongrãnhởnắphộpsố.Trêncontrượt có nhiều lỗ khuyết, số lượng lỗ khuyết đó tương ứng với số lượng số cầngàibởi ốngtrượt vàcó mộtrãnh dành cho vịtrí trunggian. ở vị trí gài số hay vị trí trung gian, dưới tác động của lò xo, hòn bi dichuyểnvàochỗlõmvàhãmốngtrượtởvịtrínhấtđịnh.Đểdichuyểnốngtrượtkhi sang số cần phải có một lực đủ để kéo hòn bi ra khỏi chỗ lõm Trong khisang số, đầu dưới cần số có thể lắp vào chỗ nối của hai đầu gạt số, do đó sẽ dichuyểnhaiốngtrượtcùngmộtlúc,vànhưvậysẽgài2sốmộtlúc.Đểngăn ngừaviệcgàihaisốcùngmộtlúccóthểlàmgãyrăngtacóbốtrícácchốthãm.Chốt hãm chế tạo theo dạng hình tròn hoặc thỏi dài, lắp vào trong rãnh ở giữacác ống trượt ở các ống trượt có khoan các chỗ lõm đối diện với rãnh của chốthãm khi chúng ở vị trí tương ứng với vị trí trung gian Chiều dài thân cái hãmhoặc tổng số đường kính của hai hòn bi bằng khoảng cách giữa các ống trượtcộng với một chỗ lõm Việc di chuyển một trong các ống trượt không thể thựchiện được chừng nào một phần hòn bi hay đầu cuối của thân khoá hãm chưanằmgọn vào lỗ lõmcủaốngtrượtbên cạnhvàchưađượchãmlại. Để ngăn ngừa tình trạng vào nhầm số lùi khi đang đi số tiến, ở cần số tacó lắp khoá bảo hiểm số lùi, khoá bảo hiểm gồm có piston với lò xo lắp ở đầugạtsố.Khi muốnsangsố lùitacần dùngmột lựclớnđểđẩycầnsố.
Tínhtrụcvềsứcbền
Tínhtrụctheocứngvững
Saumộtthờigianlàmviệctậptrung,khẩntrươngdướisựhướngdẫnchỉbảocủa các thầy giáo trong bộ môn, đặc biệt là thầy giáoThái Văn Nôngđến nay đồáncủaem đãhoànthànhđúng thờihạn đảmbảocácnhiệm vụđượcgiao.
Quaquátrìnhlàmđồánđãgiúptôilàmquenvớinhữngcôngviệccụthểcủangười kỹ sư trong tương lai, phương pháp làm việc độc lập, sáng tạo, khoa học, kỷluật, đồng thời đồ án đã giúp bản thân tôi củng cố thêm các kiến thức đã được họccũngnhư họchỏi đượcnhiều kiến thứcvàkinhnghiệmquý báu.
Cuối cùng em xin cám ơn thầy giáoThái Văn Nông, cùng các thầy trong bộmônđãtậntình hướng dẫncho emhoànthành đồ ánnày.
