đồ án thiết kế máy thiết kế hộp số động cơ ô tô toyota vios cặp bánh răng số 3

Trên ô tô bộ truyền vô cấp thường gặp: biến mô menthủy lực, bộ truyền đai đặc biệt, … Nếu mô men động cơ làm việc ở giá trị nhấtđịnh, sự biến đổi mô men sau hộp số vô cấp là đường liên t

TRƯỜNG CƠ KHÍ - KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY THIẾT KẾ HỘP SỐ ĐỘNG CƠ Ô TÔ TOYOTA VIOS - CẶP BÁNH

MỤC LỤC

CHƯƠNG I TỔNG QUAN HỘP SỐ

1.1 Công dụng

1.2 Yêu cầu

1.3 Phân loại

1.4 Hộp số cơ khí thông thường

1.4.1 Hộp số cơ khí 3 trục

1.4.2 Hộp số cơ khí 2 trục

1.4.3 Bộ phận điều khiển chuyển số

CHƯƠNG 2: HỘP SỐ ĐỘNG CƠ Ô TÔ TOYOTA VIOS

2.1 Cấu tạo

2.2 Nguyên lý làm việc

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỘP SỐ - CẶP BÁNH RĂNG SỐ 3

3.1 Chọn vật liệu

3.2 Ứng suất cho phép

3.3 Thông số tính toán

3.4 Thiết kế tính toán hộp số và cặp bánh răng số 3

3.4.1 Tính toán tỉ số truyền

3.4.2 Tính toán các thông số cơ bản của bánh răng

3.4.3 Tính bền của cặp bánh răng số 3

CHƯƠNG 4: TÍNH THIẾT KẾ TRỤC

4.1 Chọn vật liệu

4.2 Tải trọng tác động lên trục

4.3 Tính sơ bộ trục

4.4 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực

4.5 Phản lực tại các gối đỡ

4.6 Vẽ biểu đồ momen

4.7 Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

4.8 Tính kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN MỐI GHÉP THEN HOA

5.1 Tính mối ghép về độ bền dập với môi ghép then hoa răng chữ nhật

5.2 Tính mối ghép then hoa về độ bền mòn

CHƯƠNG 6: Ổ LĂN

6.1 Trục sơ cấp

CHƯƠNG 7: DUNG SAI LẮP GHÉP

7.2 Dung sai lắp ghép trục 7.2 Dung sai lắp ghép bánh răng

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thế giới ngày càng tăng trưởng về dân số và chất lượng đời sống conngười thì ô tô là dần được coi là một phần không thể thiếu trong mỗi gia đình Với

sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, việc nắm bắt và hiểu rõ về cấu tạo vàhoạt động của hộp số ô tô không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về chiếc xe màchúng ta sử dụng hàng ngày, mà còn mở ra cơ hội để chúng ta cải tiến và pháttriển thêm về công nghệ này

Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã nghiên cứu và tìm hiểu sâu về cấutạo, nguyên lý hoạt động, các yếu tố ảnh hưởng cũng như việc thiết kế và tínhtoán để tạo ra một hộp số ô tô hoàn chỉnh

Em hy vọng rằng thông qua việc trình bày đồ án này, em có thể chia sẻnhững kiến thức và kinh nghiệm mà em đã học được trong quá trình thực hiện đồ

án cũng như học hỏi thêm nhiều điều mới từ thầy và các bạn Em rất mong nhậnđược sự phản hồi và góp ý từ quý thầy cô và các bạn sinh viên để em có thể cảithiện và hoàn thiện hơn trong học tập cũng như công việc tương lai

Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG I TỔNG QUAN HỘP SỐ

- Thay đổi tỷ số truyền của hệ thống truyền lực để tạo được lực kéo tại cácbánh xe chủ động phù hợp với điều kiện chuyển động

- Thay đổi chiều chuyển động (tiến hoặc lùi)

- Ngắt động cơ lâu dài khỏi hệ thống truyền lực

Trong hộp số cơ khí, việc biến đổi mô men và vận tốc góc được thực hiệnnhờ các bộ truyền bánh răng Cùng giá trị mô men xoắn và vận tốc góc động cơ,

mô men và vận tốc góc của bánh xe chủ động có thể thay đổi được bằng cách thayđổi tỷ số truyền của hộp số Cụ thể hơn, nếu sử dụng tay sô thấp (tỷ số truyền lớn)của hộp số thì sẽ có được mô men kéo tại bánh xe chủ động lớn, nhưng vận tốcbánh xe sẽ nhỏ và ngược lại

Trên một số ô tô, chức năng thay đổi mô men truyền có thể đảm nhận nhờmột số cụm khác (hộp phân phối, cụm cầu xe) nhằm tăng khả năng biến đổi mômen đáp ứng mở rộng điều kiện làm việc của ô tô

Hộp số ô tô đáp ứng các yêu cầu cơ bản sau:

- Có dải tỷ số truyền thích hợp lý, phân bố các khoảng thay đổi tỷ số truyền

tối ưu, phù hợp với tính năng động lực học yêu cầu và tính kinh tế vận tải

- Phải có hiệu suất truyền lực cao.

- Khi làm việc không gây tiếng ồn, chuyển số nhẹ nhàng, không phát sinh các

tải trọng động khi làm việc

- Có cơ cấu định vị chống nhảy số và cơ cấu chống gài đồng thời hai số.

- Có vị trí trung gian để có thể ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong

thời gian dài

- Có cơ cấu báo hiệu khi gài số lùi.

- Kết cấu nhỏ, gọn, dễ điều khiển, bảo dưỡng và sửa chữa.

- Có khả năng bố trí cụm trích công suất để dẫn động các thiết bị phụ khác.

Tùy theo những yếu tố căn cứ để phân loại, hộp số được phân loại như sau:

a Theo đặc điểm thay đổi tỷ số truyền: hộp số vô cấp và hộp số có cấp:

- Hộp số vô cấp được dùng để tạo thành hệ thống truyền lực vô cấp, trong hộp số

có tỷ số truyền biến đổi liên tục, trong khoảng tỷ số truyền (R) định sẵn, từ thấpđến cao và ngược lại Trên ô tô bộ truyền vô cấp thường gặp: biến mô menthủy lực, bộ truyền đai đặc biệt, … Nếu mô men động cơ làm việc ở giá trị nhấtđịnh, sự biến đổi mô men sau hộp số vô cấp là đường liên tục, do vậy các bộtruyền này còn được gọi là bộ truyền liên tục trong khoảng tỷ số truyền R chotrước Ví dụ: trên biến mô men thủy lực, khoảng R có thể đạt tới 2,7; trên bộtruyền đai đặc biệt có thể R= 4,5

- Hộp số có cấp, tạo thành HTTL có cấp, được dùng phổ biến trên ô tô Tỷ số

truyền trong hộp số thay đổi với các giá trị cố định khác nhau, do vậy còn đượcgọi là bộ truyền gián đoạn Mức độ gián đoạn phụ thuộc vào số lượng tỷ sốtruyền bên trong hộp số

Ở đây bộ truyền vô cấp có dạng bao các điểm ngoài của hộp số có cấp, dovậy cho phép thay đổi mô men và tốc độ đều đặn hơn, tận dụng tốt công suất củađộng cơ.Trong hệ thống truyền lực có thể tập hợp bởi các bộ truyển vô cấp vớihộp số có cấp

b Theo cấu trúc truyền lực giữa các bánh răng:

- Hộp số thường: các bánh răng ăn khớp ngoài với các trục cố định

- Hộp số hành tinh: kết hợp ăn khớp trong và ăn khớp ngoài có trục di động

c Theo phương pháp điều khiển chuyển số của hộp số:

Điều khiển bằng tay, điều khiển tự động, và điều khiển bán tự động Trongthời gian gần đây đã xuất hiện các hộp số cho phép làm việc theo phương phápđiều khiển bằng tay và điều khiển tự động tùy chọn bằng các nút chọn trên bảngđiều khiển (hộp số có hai li hợp trên một số ô tô con)

d Theo số trục của hộp số (không kể trục số lùi)

Trên ô tô con thường sử dụng hộp số chính ba trục hoặc hai trục.

- Hộp số ba trục có trục chủ động (trục sơ cấp) và trục bị động (trục thứ cấp)

được thiết kế đồng trục Phần lớn các số truyền đều thông qua hai cặp bánh

răng ăn khớp, nếu nối trực tiếp trục chủ động và trục bị động có thể tạo ra

số truyền thẳng Cấu trúc này thường gặp trên ô tô có cầu sau chủ động

- Hộp số hai trục: tất cả các số truyền truyền qua một cặp bánh răng ăn khớp.

Trong một số trường hợp số truyền cao nhất có thể truyền qua nhiều cặp

bánh răng Cấu trúc này thường gặp trên ô tô có động cơ đặt trước, cầutrước chủ động.

e Theo số tỷ số truyền chung của hộp số chính

Theo số lượng số tiến là 3,4,5…

Cấu tạo hộp số cơ khí thông thường có cấp bao gồm các bộ phận cơ bản:

- Bộ phận nhận chức năng truyền và biến đổi mô men bào gồm: các cặp bánh

răng ăn khớp, các trục và ổ đỡ trục vỏ hộp số

- Bộ phận điều khiển chuyển số theo sự điều khiển của người lái và khả năng

giữ nguyên trạng thái trong quá trình xe hoạt động, bao gồm: cần số, cácđòn kéo, thanh trượt, nạng gài, khớp gài, cơ cấu định vị, khóa hãm, cớ cấubảo hiểm số lùi

- Cấu trúc truyền mô men.

Hình 1.1 Sơ đồ kết cấu và bố trí trục hộp số 3 trục

Ưu điểm:

- Ở số truyền thẳng, dòng lực truyền trực tiếp từ trục sơ cấp qua khớp gàitới trục thứ cấp Các bánh răng làm việc không tải, hiệu suất truyền lực

- Với cấu trúc tỷ số truyền qua 2 cặp bánh răng ăn khớp nên chiều quaycủa trục chủ động và bị động không thay đổi, cho phép thực hiện một sốgiả trị tỷ số truyền lớn.

Nhược điểm:

Do điều kiện kết cấu của hộp số (kích thước trục sơ cấp), ổ bi này không thểlàm to được, cho nên khi làm việc có lực tác dụng thì ổ bi này sẽ ở tìnhtrạng căng thẳng

1.4.2. Hộp số cơ khí 2 trục

I: trục chủ động

II: trục bị động

G1, G2, G3: các khớp số gài0.,1.,2.,3.,4.,.L.: Các vị trí gàiC1,C2: bánh răng chủ động và

bị động truyền lực chính

Hình 1.2 Sơ đồ kết cấu và mặt cắt hộp số 2 trục

Ưu điểm:

hiểu suất truyền lực, giảm nhỏ kích thước hộp số và phù hợp với ô tô con cóđộng cơ và cầu trước chủ động

- Với việc bố trí hộp số và cầu chủ động trong một không gian bao kín, chophép sử dụng chung 1 loại dầu, nhưng có khối lượng dầu đủ lớn và tạokhoang chứa dầu hợp lý, thuận lợi bôi trơn vung té.

số truyền không cần lớn) Do đảm bảo tính gọn nhẹ của hệ thống truyền lực,không sử dụng các đăng trong điều kiện không gian gầm xe chặt hẹp

Nhược điểm:

- Do chỉ truyền qua 1 cặp bánh răng ăn khớp nên giá trị tỷ số truyền khôngcao Để đảm bảo tỷ số truyền phù hợp điều kiện chuyển động thì kích thướchộp số sẽ lớn

1.4.3. Bộ phận điều khiển chuyển số

Bộ phận điều khiển chuyển số trong hộp số có cấp yêu cầu:

- Điều khiển chuyển số nhanh chóng

- Thiết lập một vị trí gài cà giữ ổn định các vị trí gài

- Đảm bảo: gài hết chiều dài cần thiết trong khớp gài, có vị trí trung gian đểđộng cơ làm việc không tải lâu dài (ngắt dòng truyền mô men)

- Hạn chế (hoặc loại trừ) khả năng va đập, gây ồn trong chi tiết truyền mô mencủa hộp số,

- Có khả năng toa cảm giác khi thực hiện gài số lùi

Đáp ứng nhu cầu trên, kết cấu bộ phận chuyển số rất đa dạng, nhưng có các phần

cơ bản sau: điều khiển chuyển số, định vị, khóa hãm, bảo hiểm gài số

Phần lớn các chi tiết của cơ cấu chuyển số nằm trên nắp hộp số, cần số được bốtrí dưới sàn xe ngay cạnh vị trí ngồi người lái Các chi tiết bao gồm: cần số, trục trượtnạng gài, vành gài và cách bánh răng được gài số

Hình 1.3 Các chi tiết, mặt trích ngang cơ cấu điều khiển chuyển số trên nắp hộp số

Mỗi trục trượt đảm nhận 2 số gài Các trục được bố trí sao cho khi tất cả các vịtrí nạng gạt ở vị trí trung gian, các rãnh trên trục trượt thẳng hàng với nhau, đảm bảođầu trong cần số 2 có thể di chuyển giữa các rãnh (A- hành trình chọn trục trượt)

Các trục trượt 3, được di chuyển theo hướng dịch chuyển B (hành trình gài số).Trên mỗi trục trượt có 3 rãnh định vị, tương ứng với 3 vị trí không gài số (vị trí trunggian), các vị trí biên tương ứng với vị trí gài số Ở nắp trượt có bố trí bi, lò xo 7 và kếthợp với rãnh định vị của trục trượt hình thành cơ cấu định vị cho trục trượt

Hình 1.4 Bố trí các trục trượt trong hộp số

Trong điều kiên truyền lực, khoảng cách tờ vị trí người lái tới nơi đặt hộp số xacần thiết bố trí điều khiển từ xa như cơ cấu điều khiển dùng trục nối dài

Một số ô tô con sử dụng hai dây cáp truyền 2chuyển vị điều khiển chuyển số từ chỗ ngồi củangười lái tới hộp số Mỗi sợi cáp có chức năngtruyền 1 chuyển vị cần số tới hộp số: A- Chọntrục trượt, B- Gài số

1 Cần số

2 Bệ điều khiển

3 Cáp nối dài

4 Hộp số

Hình 1.5 Cơ cấu điều khiển dùng cáp nối dài

Một số ô tô còn sử dụng các cơ cấu điều khiển chuyển số bằng cơ khí – khí nén, thủylực, hay tổ hợp cơ khí – khí nén thủy lực điện từ, dựa trên cơ sở của các kết cấu cơ khí

đã trình bày ở trên

Cơ cấu định vị, khóa hãm trục trượt

Cơ cấu định vị trục trượt dùng để gài số đúng vị trí và tránh nhảy số sau khi đãđược gài Hiện nay trên ô tô thường dùng cơ cấu định vị loại bi lò xo Khi gài số dướitác động lực từ người lái, trục trượt dịch chuyển dọc trục, viên bi bị đẩy lên và lò xođịnh vị bị nén lại Khi đã gài số nào đó, rãnh lõm trên trục trượt sẽ trung với vị trí đặtviên bi Nhờ có lực căng lò xo, viên bi giữ trục trượt ở nguyên vị trí này cho đến khichuyển số khác

Bộ phận khóa hãm dùng để ngăn ngừa gài đồng thời hai trục trượt một lúc Như vậyloại trừ khả năng ở một thời điểm cả hai số truyền được thực hiện, nhằm tránh gãy và

vỡ bánh răng và trục

Khi một trong các thanh trượt đã ở vị trí gài số thì các thanh trượt còn lại bị khóa

cứng Bộ phận khóa hãm được mô tả trên mặt cắt B-B của hình 1.6 Kích thước của bi

và rãnh vát được tính toán sao cho khi một trục di chuyển khỏi vị trí trung gian, các

trục còn lại bị khóa cứng (xem hình 1.7 a, b)

Bảo hiểm số lùi

Cơ cấu bảo hiểm số lùi dùng để tránh gài số lùi

một cách ngẫu nhiên Khi gài số lùi, người lái cần

tác động 1 lực đủ lớn mới đưa được đầu cần số vào

vị trí dịch chuyển trục trượt sô lùi Kết cấu được thể

hiện trên mặt cắt A-A của hình 1.6 bằng các chi tiết,

lò xo tỳ, chốt tỳ, chốt khóa Lực người lái cần thắng

lực cản lò xo 7 để đẩy trục trượt số lùi 14 vào vị trí

gài số

Ngoài các cơ cấu an toàn kể trên một số ô tô còn bố

trí thêm các công tắc báo vị trí gài số bằng điện và

hiện thị đèn báo vị trí gài số trên bảng tablô theo dõi

Một số kết cấu gài số:

- Gài trực tiếp bánh răng, gài qua ống dễ gài số được dùng cho số 1 và sốlùi,

- Gài qua các bộ gài đồng tốc được dùng cho các số truyền cao

- Gài trực tiếp và gài qua ống dễ gài số

Loại ống gài có ưu điểm là kết cấu đơn giản, kích thước gọn Nhưng khi bốtrí các số truyền cao sẽ gây nên va đập đầu răng khi gài số Do vậy ở số truyền caothường sử dụng các bộ gài đồng tốc thay cho ống dễ gài số

Sự giảm nhỏ hoặc triệt tiêu va đập ở các răng gài số được thực hiện chỉ khi haiphần được gài với nhau có cùng tốc độ quay Để đáp ứng nhiệm vụ này, trong hộp sốcủa ô tô dùng bộ đồng tốc ở tất cả các số truyền hoặc một phần các số truyền

Bộ đồng tốc được phân theo các đặc điểm sau:

Theo mức độ san đều tốc độ:

gài với nhau hoàn toàn giống nhau

được gài cới nhau vẫn chưa hoàn toàn bằng nhau, nhưng cần lực đủ lớn của người láitác dụng lên cần số Dạng này sử dụng ở trên một số xe và ở các số truyền thấp

Theo đặc điểm kết cấu của phần tử khóa: đồng tốc có chốt hướng tâm, đồng tốc

- Các moay ơ đồng tốc ăn khớp với các trục bằng các then bên trong moay

ơ đồng tốc Hơn nữa, ống trượt ăn khớp với then ở vòng ngoài của moayơđồng tốc và có thể di chuyển dọc trục

- Moayơ đồng tốc có ba rãnh theo chiều dọc trục, và các khoá chuyển sốluồn vào các rãnh này Lò xo của khoá luôn luôn đẩy khoá chuyển số nàyvào ống trượt

- Khi cần chuyển số ở vị trí số trung gian, phần nhô ra của mỗi khoáchuyển số luồn khít vào trong rãnh then ở ống trượt

- Người ta đặt vòng đồng tốc giữa moay ơ đồng tốc và mặt côn của cácbánh răng số, và được đẩy ép vào một trong các mặt côn này

- Trên toàn bộ khu vực côn bên trong vòng đồng tốc có các rãnh nhỏ đểtăng ma sát Ngoài ra, vòng này còn có 3 rãnh để các khoá chuyển số luồnvào đó

Do đó, các then của ống trượt gài số ăn khớp với các rãnhthen của vòng đồng tốc.

Kết thúc việc chuyển

số

Sau khi then của ống

trượt gài số ăn khớp với

rãnh then của vòng đồng

tốc, ống trượt tiếp tục dịch

chuyển và ăn khớp với

rãnh then của bánh răng

số Khi đó, việc chuyển số

sẽ kết thúc

CHƯƠNG 2: HỘP SỐ

ĐỘNG CƠ Ô TÔ TOYOTA VIOS

Xe ô tô Toyota Vios có cả hai phiên bản số sàn và số tự động: phiên bảnVios 1.5E MT được trang bị số sàn 5 cấp, còn phiên bản Vios 1.5E CVT sử dụnghộp số tự động vô cấp CVT

Cả hai phiên bản đều có ưu, nhược điểm riêng và phù hợp với nhu cầu khácnhau của người dùng Ở đồ án này, chúng ta xét hộp số sàn với phiên bản Vios1.5E MT

2.1 Cấu tạo

- Vỏ và nắp hộp số: Bộ phận này có nhiệm vụ bao kín và bảo vệ các chi tiết bên

trong hộp số Ngoài ra, vỏ hộp còn là vị trí để lắp các vòng bi đỡ trục hộp số,treo hộp số vào khung số và đựng dầu bôi trơn Trên vỏ hộp thường có các nút

xả, kiểm tra mức dầu Nắp hộp số còn là nơi để lắp đặt cơ cấu chuyển số

- Ổ bi: Đây sẽ là bộ phận giúp hạn chế tiếng ồn được tạo ra trong quá trình xe

hoạt động Ngoài ra, bộ phận này cũng có tác dụng chuyển hóa ma sát trượtthành ma sát lăn, giúp hộp số hoạt động bền bỉ hơn

- Bánh răng: Đảm nhận vai trò thay đổi tỷ số truyền Thông qua nhu cầu và

mong muốn của người lái, các bánh răng sẽ ăn khớp với nhau và truyền lực với

tỷ số phù hợp

Hình 1.10 Kết thúc việc chuyển

số

- Trục hộp số: Được cấu tạo bởi hai thành phần là hộp số ngang và hộp số dọc.

Trong đó, hộp số ngang 2 trục gồm trục sơ cấp và trục thứ cấp Hộp số dọc 3trục gồm trục sơ cấp, trung cấp và thứ cấp

- Bộ đồng tốc: Đảm bảo tốc độ của các bánh răng khớp đồng đều khi xe vào số,

từ đó hạn chế tình trạng va đập giữa các bánh răng Như vậy, quá trình vào số

sẽ trở nên mượt mà, ổn định và ít tiếng ồn hơn

2.2 Nguyên lý làm việc

Hộp số 2 trục được sử dụng rộng rãi trên ô tô con có động cơ đặt nằm ngang,cầu trước chủ động nhờ các ưu điểm kết cấu gọn, ít chi tiết, độ cứng vững của cáctrục cao Cấu tạo và trạng thái làm việc được trình bày trên hình 2.1

Trục chủ động I (trục sơ cấp) đồng thời là trục bị động của li hợp đặt trên

hai ổ lăn Trên trục bố trí hai bộ khớp gài dạng đồng tốc, gắn then hoa trên trục:

quay trơn trên trục Các bánh răng chủ động số 1, số 2, số lùi bố trí chế tạo liềntrục

Trục chủ động II (trục thứ cấp) bố trí trên hai ổ lăn Trục mang theo: 3

bánh răng bị động lắp then hoa trên trục, thực hiện nhận mô men truyền sang trục

bị động Các bánh răng bị động tương ứng với số 1, số 2 lắp quay trơn trên trụcthông qua các ổ con lăn (được chế tạo từ hai nửa) Các bánh răng số 1 và số 2 chỉliên kết với trục nhờ khớp gài đồng tốc G3 Khớp gài G3 bố trí trên trục bị động cókết cấu rãnh chứa nạng gài và một bánh răng số lùi L2 Bánh răng L2 trên khớp gài

hưởng tới việc chuyển số 1 và số 2 Trên trục bị động của hộp số bố trí một cặpbánh răng trụ nghiêng C1, C2 có tỉ số truyền lớn đóng vai trò như bánh răng truyền

các cụm vi sai và bán trục truyền mô men ra các bánh xe Số lùi được thực hiệnnhờ việc dịch chuyển bánh răng L1 tới vị trí đồng thời ăn khớp với bánh răng L và

dịch chuyển bánh răng L1, khớp gài G3 ở vị trí trung gian, đóng vai trò truyền mômen thông qua then hoa của khớp gài sang trục bị động của hộp số

Hình 2.1 Sơ đồ kết cấu

Qua các trạng thái truyền mô men (Được thể hiện ở hình 2.1) có thể nhận thấy:

- Các số truyền đều truyền mô men qua một cặp bánh răng ăn khớp, giá trị tỉ sốtruyền i h được xác định trực tiếp qua một cặp bánh răng ăn khớp trên các trục

bị dộng và chủ động (ngoại trừ số lùi) Điều này cho phép nâng cao hiệu suấttruyền lực, giảm nhỏ kích thước hộp số và rất phù hợp với ô tô con có động cơ

và cầu trước chủ động

- Với việc bố trí hộp số và cầu chủ động cùng một không gian bao kín, cho phép

sử dụng chung một loại dầu, nhưng có khối lượng dầu đủ lớn và tạo cáckhoang chứa dầu hợp lý, giúp thuận lợi trong bôi trơn bằng phương pháp vung

té.Bảng

2 1

2 G1, G20 ; G3=2 I, z2  z’2 , II, C1  C2 i h trung gian

3 G1, G30 ; G2=3 I, z3  z’3 , II, C1  C2 i h trung gian

4 G1, G30 ; G2=4 I, z4  z’4 , II, C1  C2 i h trung gian

5 G2, G30 ; G1=5 I, z5  z’5 , II, C1  C2 i h nhỏ nhất

Lùi G1,G3, G20 ;

L L1 L2 I,zL zL1zL2 , II Đảo chiều

Thép để chế tạo bánh răng được chia làm 2 nhóm khác nhau về công nghệ cắt răng,

thường hóa hoặc tôi cải thiện Nhờ độ rắn thấp nên có thể cắt răng chính xác sau khi

bánh răng thường được tôi thể tích, tôi bề mặt, thấm cacbon, thấm nito v.v… Do độrắn cao nên phải cắt răng trước khi nhiệt luyện, sau khi nhiệt luyện phải dùng cácnguyên công tu sửa đắt tiền như mài, mài nghiền v.v… Răng chạy mòn rất kém, do đóphải nâng cao độ chính xác chế tạo, nâng cao độ cứng của trục và ổ Tuy nhiên khi

phép có thể tăng tới 2 lần và nâng cao khả năng tải của bộ truyền cũng tăng tới 4 lần

so với thép thường hóa hoặc tôi cải thiện

Như vậy chọn loại vật liệu nào là tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể : tải trọng lớn hay nhỏ,khả năng công nghệ và thiết bị chế tạo cũng như vật tư được cung cấp, có yêu cầukích thước phải gọn hay không ? v.v…

Đối với hộp giảm tốc cho xe ô tô Toyota Vios ta chọn vật liệu nhóm I, đồng thời chú ýrằng để tăng khả năng chạy mòn của răng, nên nhiệt luyện bánh răng lớn đạt độ rắnthấp hơn độ rắn bánh răng nhỏ từ 10 đến 15 đơn vị :

H1≥ H2+(10 …15) HB

Sau khi tham khảo bảng 6.1 Cơ tính của một số vật liệu chế tạo bánh răng ở trang 92sách Thiết kế dẫn động cơ khí tập 1, tác giả Trịnh Chất, Lê Văn Uyển ta chọn vật liệu

là nhãn hiệu thép 45X với các đặc điểm:

1 Nhiệt luyện: Tôi cải thiện + thấm nitơ

Thường hóa

Tôi cải thiện

2 Kích thước S, mm, không lớn hơn: 100mm

3 Độ rắn: HB = 230 … 280

4 Giới hạn bền σ b: 850 Mpa

5 Giới hạn chảy σ ch: 650 Mpa

S F Y R Y S K xF K FC K FL(3.2)Trong đó :

Z R – hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc

Y s – hệ số xét đến độ nhậy của vật liệu đối với tập trung ứng suất

σ0Hlim và σ0Flim lần lượt là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng với

số chu kì cơ sở, sau khi tra bảng 6.2 trang 94 của sách Thiết kế dẫn động cơ khí tập 1, tác giả Trịnh Chất – Lê Văn Uyển ta được :

lõi răng HRC=24 ÷ 40 ta có :

σ0Hlim = 1050(MPa)

S H=1,2 hệ số án toàn khi tính về tiếp xúc

σ0Flim=12 HRCl+30(MPa)

S F=1,75 hệ số an toàn khi tính về uốn

Ta chọn độ cứng của mặt răng và lõi răng của cả bánh lớn, bánh nhỏ lần lượt là 55 và

N HE , N FE – số chu kì thay đổi ứng suất tương đương.

Khi bộ truyền chịu tải trọng tĩnh

Khi tính K HL và K FL theo các công thức (3.3) và (3.4) cần chú ý rằng bắt đầu từ N HO và

trên khoảng này giới hạn mỏi tiếp xúc và giới hạn mỏi uốn không thay đổi Với hộp số

xe ô tô thì thường N HE , N FE – số chu kì thay đổi ứng suất tương đương lớn hơn

N HO , N FO – số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc và uốn do đó ta lấy

N HE=N HO để tính

 K HL=K FL=1

Trong bước tính thiết kế, sơ bộ lấy Z R Z V K xH=1và Y R Y S K xF=1

Tóm lại, ta được ứng suất tiếp xúc cho phép :

3.3 Thông số tính toán

T

T

1 Bánh răng chủ động (bánh răng trụ răngthẳng):

3.4 Thiết kế tính toán hộp số và cặp bánh răng số 3

3.4.1 Tính toán tỉ số truyền

a Xác định tỷ số truyền lực chính i0

tô đạt vận tốc lớn nhất, được xác định theo công thức:

i0=0,377 r b n v

i fc i hn v m ax (3.5)Trong đó:

của ô tô, n v=n emax=λ n N=n N=6000 (vòng/phút)r: bán kính thiết kế

i fc i hn v m ax=0,377.

0,281.6000

1 .0,85 160=¿4,67

b Tính tỉ số truyền cực đại i tmax

Ta xác định tỉ số truyền cực đại i tmax qua điều kiện lực kéo và điều kiện bám:

- Điều kiện lực kéo: i tmax ≥ Gψ max r b

M emax η t i0 (3.6)

- Điều kiện bám: M emax r i tmax

b

η t i0≤G φ φ (3.7)Trong đó:

G: trọng lượng ô tô (N) G=15000 N

η t: Hiệu suất của hệ thống truyền lực

Đối với ô tô con và tải nhẹ: η t=0,85 ÷ 0,90

động cơ đặt trước, cầu trước chủ động, ta giả thiết trọng lượng

do đó trọng lượng bám của xe:

c Tính toán tỷ số truyền cực tiểu i tmin

Điểu kiện vận tốc: i tmin=0,377 n emax

v max i0r b=0,377 6000

160.4,670,281=0,85

d Tính toán tỷ số truyền các tay số trung gian:

Ta chọn quy luật cấp số nhân:

i t 2=2,56 ;it 3=1,77 ;it 4=1,23;it 5=0,85

Tỷ số truyền số lùi trong hộp số thường được chọn trong khoảng:

i l=(0,8 ÷ 1,3) it 1=(0,8 ÷ 1,3).3,69=2,95 ÷ 4,8

 Chọn i l=3,253.4.2 Tính toán các thông số cơ bản của bánh răng

a Khoảng cách giữa các trục

Bài cho a w=80 mm

b Chọn thông số mô đun và góc nghiêng răng β

Mô đun pháp của bánh răng m của các bánh răng trong hộp số bài cho:

m = 2,5Các bánh răng nghiêng trong hộp số ô tô được chế tạo với các răng nghiêng

để giảm độ ồn làm việc cũng như tăng độ bền của răng Góc nghiêng của răngđược chọn trong khoảng:

Đối với hộp số ô tô con β=20 ÷ 25 °

Đối với hộp số 2 trục, tỷ số truyền của hộp số ở tay số i bất kỳ i ti được tạo

tính số răng của bánh răng chủ động z i trong các cặp bánh răng như sau:

m.¿ ¿ (3.9)

Số răng của các bánh răng bị động z' i:

z ' i=z i i ti (3.10) Bảng 2.3 Số răng của các bánh răng chủ động, bị động

z '1=47 ;z '2=43 ; z '3=39 ; z '4=34 ; z '5=28 ;

Xác định số răng của bánh răng tay số lùi

Từ sơ đồ thiết kế qua 2 cặp bánh răng L-L1 và L1−L ' tỷ số truyền củabánh răng số lùi được xác định:

i l=Z L1

Z ' L

Do đó, để quyết định có nên dịch chỉnh hay không và nên chọn hệ số dịchchỉnh thế nào ta tham khảo sách Thiết kế dẫn động cơ khí tập 1, tác giả TrịnhChất, Lê Văn Uyển :

1 Khi z >30 không dùng dịch chỉnh ;

trước thì cần xuất phát từ a w yêu cầu này để xác định hệ số dịch chỉnh x1, x2 vàgóc ăn khớp

mà muốn dịch chỉnh để cải thiện chất lượng ăn khớp, hệ số dịch chỉnh đượcchọn tùy thuộc z

Trong trường hợp này, bánh răng có dịch chỉnh khác 0, thì nên thay đổidịch chỉnh để đảm bảo được a w đã cho

Sau khi tham khảo sách Thiết kế dẫn động cơ khí tập 1, tác giả Trịnh Chất,

Lê Văn Uyển phần 6: truyền động bánh răng, trang 100-101 ta được các côngthức tính hệ số dịch chỉnh:

f Các kích thước cơ bản của bánh răng số tiến

Các bánh răng là các bánh răng trụ thẳng, chọn modul m=2.5, góc profil gốc

Như vậy, ta tính được các kích thước cơ bản của cặp bánh răng số 3

a Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Phép tính kiểm nghiệm nói chung được tiến hành khi đã biết các thông sốcủa bộ truyền và điều kiện làm việc của nó Ở đây yêu cầu xác định với độ chínhxác cao nhất có thể các hệ số ảnh hưởng đến khả năng làm việc của bộ truyền, nhờ

đó người thiết kế có thể thay đổi một vài kích thước nếu cần thiết

Sau khi tham khảo sách Thiết kế dẫn động cơ khí tập 1, tác giả Trịnh Chất,

Lê Văn Uyển phần 6: truyền động bánh răng, trang 104-105 ta có ứng suất tiếpxúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền phải thỏa mãn điều kiện sau:

σ H=Z M Z H Z ε√2 T1K H (u ±1 )

b w u d w12 ≤[σ H] (3.16)Trong đó:

ở đây: β b – góc nghiêng của răng trên hình trục cơ sở

tan β b=cos⍺ t tan β (3.18)

⍺ tw – góc ăn khớp

a w (3.19)

động cơ khí tập 1, tác giả Trịnh Chất, Lê Văn Uyển phần 6: truyền động bánh răng Sau khi tính toán, nội suy tuyến tính rồi tra bảng ta được Z H=1,59

K H– hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc