đồ án tính toán kiểm nghiệm hộp số xe ford everest

Trong quá trình học tập em đã đợc giao “Đồ án tính toán kiểm nghiệm hộp số xe ford everest.” Với điều kiện thời gian có hạn, các nội dung trong đồ án chỉ là bớc tìm hiểu các thông số kỹ

Mở ĐầU

Ngành ôtô giữ một ví trí quan trọng trong hoạt động và phát triểncủa xã hội Ôtô đợc sử dụng phổ biến để phục vụ trong các lĩnh vực khácnhau của nền kinh tế quốc dân Nhiều tiến bộ khoa học kỹ thuật và côngnghệ mới đã đợc áp dụng nhanh chóng vào công nghệ chế tạo ôtô Các tiến

bộ khoa học đã đợc áp dụng nhằm mục đích làm giảm cờng độ lao độngcho ngời lái, đảm bảo an toàn cho xe, ngời, hàng hoá và tăng chất lợngkéo-vận tốc cũng nh tăng tính kinh tế nhiên liệu của xe

Nền kinh tế nớc ta đang trên đà phát triển, hiện nay nhiều loại xehiện đại đã và đang đợc sản xuất và lắp ráp tại Việt Nam, với các thông số

kỹ thuật phù hợp với điều kiện khí hậu, địa hình Việt Nam

Trong quá trình học tập em đã đợc giao “Đồ án tính toán kiểm nghiệm hộp

số xe ford everest.” Với điều kiện thời gian có hạn, các nội dung trong đồ án chỉ là bớc tìm hiểu các thông số kỹ thuật và kết cấu của hộp số

là cơ sở để xem xét thực tế khai thác sử dụng hộp số Nội dung chính của bài tập bao gồm:

Mở đầu

Chơng 1: Giới thiệu chung về xe ford everest

Chơng 2: Đặc điểm kết cấu hộp số ford everest

Chơng 3: Tính toán kiểm bền cho các chi tiết và bộ phận cơ bản của hộpsô

Trong thời gian làm đồ án em đợc sự hớng dẫn rất nhiệt tình của cácthầy trong Khoa Động lực đặc biệt là thầy Nguyễn Huy Sơn Trong quátrình thực hiện làm đồ án chắc chắn vẫn còn nhiều thiếu sót, em rất mong

đợc sự đóng góp và chỉ bảo của các thầy giáo để em hoàn thiện đợc đồ ánnày

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hớng dẫn thầy Nguyễn Huy Sơn

đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này !

Ch ơng 1

GiớI THIệU CHUNG Về XE ford everest

1.1 Giới thiệu chung về xe FORD EVEREST

FORD EVEREST là loại ôtô đa dụng 7 chỗ cho gia đỡnh FordEverest là sản phẩm chiến lược của Ford tại thị trường chõu Á, sản xuấttheo nghiờn cứu nhu cầu khỏch hàng trong khu vực chõu Á - Thỏi BỡnhDương Khi thiết kế nó đợc chú ý nhiều đến việc đảm bảo chất lợng độnglực học tốt, tính ổn định chuyển động tốt, điều khiển nhẹ nhàng, đảm bảo

độ tin cậy cao và thuận tiện cho việc chăm sảo dỡng Với giá thành phù hợpvới thu nhập của ngời dân Việt Nam nên xe FORD EVEREST đợc nhiềugia đình sử dụng để đi lại và du lịch

Hình 1.1: Hình dáng bên ngoài xe Ford Everest

FORD EVEREST cú 3 loại: 2.5L, 4x2 (truyền động cầu sau, động cơdiezel); 2.6L, 4x2 (truyền động cầu sau, động cơ xăng); 2.5L, 4x4 (hai cầuchủ động, động cơ diezel)

Điều nổi bật về cụng nghệ của FORD EVEREST 4x2 và 4x4 động

cơ diezel là được trang bị động cơ Turbo diezel 2.5, 4 xi-lanh, trục cam đơn

cú hệ thống làm mỏt khớ nạp intercooler Cũn Ford Everest 4x2 động cơ

xăng là trang bị động cơ xăng 2.6 lít, trục cam đơn với hệ thống phun xăngđiện tử EFI .

FORD EVEREST được trang bị động cơ khoẻ mang lại sự hài lòngcao nhất khi vận hành trong các điều kiện đường sá và địa hình, nhưng lạirất tiết kiệm nhiên liệu Xe FORD EVEREST 4x4 trung bình tiêu haokhoảng 8 lít diezel/100km Trang bị 5 số tay, ly hợp được thiết kế với đĩa

ma sát đơn, điều khiển bằng thuỷ lực, lò xo đĩa mang đến hiệu quả động cơcao nhất và đảm bảo vận hành êm ái ở mọi tốc độ

1.2 §Æc tÝnh kü thuËt cua xe ford everest

hiÖu

Gi¸ trÞ (§Æc ®iÓm)

§¬n vÞ

Møc tiªu hao nhiªn liÖu

Ge

7

l/100Km

Thời gian tăng tốc từ 0-100km 14 s

04 Thông số về động cơ

Động cơ đốt trong

Động cơ TurboDiesel 2.5L trụccam đơn cú làmmỏt khớ nạp, 4 kỳ,

4 xi lanh, thẳnghàng

-08 Thông số về phần vận hành

-Hệ thống treo trước Hệ thống treo độc

lập bằng thanhxoắn kộp và ống

Ford Everest 4x4 là động cơ diezel được trang bị động cơ Turbo diezel 2.5,

4 xi-lanh, trục cam đơn có hệ thống làm mát khí nạp intercooler.Dung tíchthùng nhiên liêu lớn với 71 lít cho phép các chuyến đi dài mà không phải

đổ nhiều lần.Ford Everest động cơ khoẻ mang lại sự hài lòng cao nhất khi

vận hành trong các điều kiện đường sá và địa hình, nhưng lại rất tiết kiệmnhiên liệu, trung bình tiêu hao khoảng 8 lít diezel/100km

Hệ thống động cơ kiểu cam đơn SOHC đã được thay thế bằng kiểutrục cam kép DOHC Công nghệ phun nhiên liệu đơn đường tăng áp TCDi(Turbo Direct Common - Rail Injection) và tăng áp turbin VGT có làm mátkhí nạp chưa được trang bị cho các phiên bản trước đó nay đã được FordViệt Nam tích hợp trên phiên bản mới

Ford Everest mới còn được trang bị động cơ diesel mới sử dụngcông nghệ phun nhiên liệu đơn đường common-rail.Ford Everest có haiphiên bản động cơ: 3,0 lít và 2,5 lít cùng thuộc loại dẫn động 4 bánh Vớibản 3.0 TDCi, động cơ có công suất cực đại 156 mã lực tại vòng tua 3.200vòng/phút, mô-men xoắn cực đại 380 Nm tại 1.800 vòng/phút Bản 2.5 cócông suất 143 mã lực, mô-men xoắn cực đại 330 Nm Không chỉ mạnh mẽhơn so với các mẫu cùng phân khúc, Ford Everest tự tin với phiên bản 2.5

có mức tiêu hao nhiên liệu thấp hơn 22% so với phiên bản cũ và đáp ứngtiêu chuẩn Euro 2

HÖ thèng lµm m¸t: có hệ thống làm mát khí nạp intercooler HÖ thènglµm m¸t b»ng ph¬ng ph¸p lµm m¸t b»ng níc theo ph¬ng ph¸p tuÇn hoµn c-ìng bøc

Ly hîp: Đĩa ma sát đơn, điều khiển bằng thủy lực với lò xo đĩa

Hép sè: Hệ thống truyền động với hộp số AT 5 cấp.Ngoài ra, hộp số

tự động 5 cấp của Everest mới được tích hợp module kiểm soát thông minh

TCM (Transmission Control Module) TCM cú thể tự phỏt hiện và nhảy sốmột cỏch nhanh chúng theo vũng tua động cơ và điều kiện lỏi Hơn nữa,TCM sẽ giữ hệ thống truyền động luụn luụn ở trạng thỏi ớt tổn hao nănglượng nhất khiến xe hoạt động hiệu quả, giảm mức nhiờn liệu trờn đườngtrường cũng như trong thành phố.

Truyền lực chớnh và vi sai: Vỡ đõy là loại xe du lịch động cơ và hộp sốđặt ngang, cầu trước chủ động nờn cặp bỏnh răng truyền lực chớnh và vi saicũng được bố trớ luụn trong cụm hộp số Xe Ford Everest sử dụng truyềnlực chớnh một cấp bỏnh răng trụ răng nghiờng vi sai thường

Cỏc đăng: Xe sử dụng cỏc đăng đồng tốc bi kiểu Rzeppa và Tripot

để truyền lực cho bỏnh xe chủ động ở cầu trước (cầu dẫn hướng)

1.3.3 Hệ thống lái

Hệ thống lái xe ford everest bao gồm cơ cấu lái bánh thanh răng, dẫn động lái và trợ lực lái Cơ cấu lái loại bố trí trên thanh láingang Dẫn động lái gồm có: vành tay lái, vỏ trục lái, trục lái, truyền độngcác đăng, thanh lái ngang, cam đơn và các khớp nối

Cơ cấu lỏi bỏnh răng – thanh răng xuất hiện và rất nhanh được sử dụngphổ biến trờn cỏc xe ụ tụ du lịch và xe tải nhỏ, xe SUV Nú là một cơ cấu

cơ khớ khỏ đơn giản Một bỏnh răng được nối với một ống kim loại, mộtthanh răng được gắn trờn một ống kim loại Một thanh nối (tie rod) nối vớihai đầu mỳt của thanh răng

Hỡnh 1.2:Mụ Hỡnh Hệ Thống Lỏi

1.3.4 Hệ thống phanh

Hệ thống phanh xe là hệ thống phanh dẫn dộng thuỷ lực, sử dụng cơ câúphanh đĩa ở cầu trớc, cơ cấu phanh tang trống ở cầu sau.Hệ thống chống búcứng phanh (ABS) kết hợp hệ thống phõn phối lực phanh điện tử EBD

(Electronic Brake Force Distribution )cựng thiết bị cảm biến trọng để đảmbảo tối ưu húa trờn mọi địa hỡnh

Phần chịu lực là khung vỏ xe

1.3.6 Hệ thống điện

Thiết bị đo đạc: đồng hồ đa tầng, đồng hồ đo tốc độ

Hệ thống đèn: đèn khu vc chính bên trong, đèn si nhan, đèn phanh,

đèn khi xe đi thẳng, đèn sơng mù, đèn pha tự động tắt mở

Thiết bị điều hoà: máy lạnh, bộ lọc khí

1.3.7 Thiết bị phụ

Thiết kế nội thất xe làm nổi bật tớnh đa dụng và tăng tớnh tiện nghi Chỗ ngồi được bố trớ hợp lý với ba dóy ghế, hàng ghế thứ ba thiết kế cho hai người ngồi, cú thể gập đụi và nằm gọn sau hàng ghế thứ hai hoặc dễ dàng thỏo bỏ khi cần chuyờn chở hàng hoỏ

Với một cỏnh cửa sau của khoang hành lý, cú khả năng mở tối đa rất tiện khi vận chuyển hàng hoỏ lờn, xuống

Ford Everest cú bỡnh xăng với dung tớch lớn 71 lớt, tiện cho chuyến đi dài mà khụng phải đổ xăng nhiều lần Dàn CD 1 đĩa cho xe 4x2 và dàn CD

6 đĩa cho xe 4x4, Ford Everest mang lại sự thư gión qua õm nhạc trờn đường xa

Hệ thống điều hoà cao cấp được trang bị cho xe ford everest cúkhả năng làm mỏt nhanh cỏc khu vực trong xe, phớa trước, băng ghế giữa

và băng ghế sau Hệ thống điều hũa với 2 cửa giú riờng, người ngồi ở băngghế thứ hai cú thể điều chỉnh vận tốc quạt và hướng giú riờng cho mỡnh saocho thoải mỏi nhất

Cỏc trang thiết bị an toàn cao cấp gồm cú: dõy đai an toàn, hai tỳi khớbảo vệ Ghế lỏi được thiết kế với điểm gập phần hụng (H-point) bố trớ cao,tạo tầm quan sỏt tối đa cho người ngồi lỏi, nhất là ở hai phớa trỏi, phải củađầu xe

Trang thiết bị của ford everest AT 2.5 gồm khoỏ cửa điềukhiển từ xa, gương kớnh điều khiển điện, đốn sương mự

Kớnh trước được thiết kế hai lớp với một lớp nhựa mỏng ở giữa,khụng bị vỡ vụn khi va chạm, giảm tối đa thương tớch cú thể gõy ra chongười ngồi trong xe Cỏc vựng biến dạng được thiết kế để hấp thụ lực va

chạm, tự biến dạng trong trường hợp có va chạm mạnh, giảm thiểu ảnhhưởng lên khoang hành khách

Thiết kế kết cấu thân xe siêu cứng, có thêm các thanh gia cường haibên nhằm giảm tối đa những tác động lên người ngồi trong xe Hai bênthành xe cũng được gia cường với các thanh siêu cứng bảo vệ khi có vachạm từ hai phía

ford everest có 6 màu: xanh đại dương và vàng ánh kim là haimàu mới; bạc ánh trăng, đen kim loại, đỏ ánh dương và trắng kim cương

Ch ¬ng 2 Ph©n tÝch KÕT CÊU HéP Sè xe foreverest

2 1 Kh¸i qu¸t chung vÒ hép sè

- Thực hiện chuyển động lùi của ôtô:

- Tách động cơ đang làm việc ra khỏi hệ thống truyền lực trong khoảngthời gian tuỳ ý (Khi nạp bình điện, cho động cơ chạy không tải để tăngnhiệt độ nớc làm mát trớc khi khởi hành, để bôi trơn động cơ tốt hơn, đểquay trục thử công suất, để bơm lốp hoặc khí nén cho việc bảo dỡng)

- Sự cần thiết phải thay đổi tỷ số truyền của hệ thống truyền lực là dosức cản chuyển động xe phụ thuộc vào điều kiện đờng xá và vận tốc xethay đổi trong khoảng rất rộng ( 25-30 lần ), mà mô men xoắn của động cơchỉ thay đổi trong giới hạn 1525% khi bớm ga mở hoàn toàn Mô menxoắn của động cơ có thể thay đổi trong khoảng rộng hơn bằng cách tănggiảm lợng nhiên liệu, khi động cơ sẽ làm việc ở chế độ không đủ tải và do

đó tiêu hao nhiên liệu sẽ tăng lên Để giảm mức tiêu hao nhiên liệu thìnên cho động cơ làm việc ở chế độ gần chế độ đủ tải, còn lực kéo cần thiếtcho sự chuyển động có đợc bằng cách thay đổi tỷ số truyền của hệ thốngtruyền lực Việc sử dụng hộp số trong hệ thống truyền lực cho phép kếthợp sự làm việc của động cơ ở các chế độ kinh tế với khả năng của xe vợt

đợc các cản chuyển động lớn và sự thay đổi vận tốc trong khoảng rộng

2.1.2 Phân loại

- Hộp số vô cấp

- Hộp số có cấp

- Hộp số kết hợp vô cấp với có cấp

Hộp số vô cấp đảm bảo có đựơc mọi giá trị của tỷ số truyền trongmột khoảng nào đó Bằng cách thay đổi vô cấp mô men xoắn truyền đếncác bánh xe chủ động mà đảm bảo khả năng làm việc của động cơ ở chế độkinh tế nhất trong một khoảng vận tốc rộng, cho phép tận dụng công suấtlớn của động cơ cho chuyển động Khi sử dụng hộp số vo cấp lự kéo tại cácbánh xe chủ động thay đổi liên tục từ từ, không cần phải cắt dòng công

suất dẫn đến các bánh xe khi chuyển số nên nó nâng cao dợc chất lợng

động lực học và tăng đợc tính năng thông qua của ôtô Tuy nhiên hộp số vôcấp có nhợc điểm là kết cấu phức tạp, hiệu suất truyền động thấp

Hộp số có cấp đảm bảo thay đổi liên tục giá trị số truyền và mô menxoắn đến các bánh xe chủ động nhờ cơ cấu điều khiển mà ngời lái tác

động làm thay đổi tỷ số truyền và mô men xoắn cho phù hợp với lực cảnbên ngoài Hộp số có cấp là bộ biến mô men xoắn và nó đợc sử dụng rộngrãi nhất trên các ôtô quân sự vì kết cấu đơn giản , rễ chế tạo, giá thành hạ

2.1.3 Yêu cầu đối với hộp số

- Bảo đảm cho xe có chất lợng kéo và chất lợng kinh tế tối u trongnhững điều kiện sử dụng cho trớc

- Điều khiển thuận tiện và nhẹ nhàng

- Làm việc êm và không ồn

- Có hiệu suất truyền lực cao

- Phải có các tỷ số truyền đảm bảo tính năng động lực

- Không sinh ra các lực va đập trên các hệ thống truyền lực

- Phải có tay số trung gian để ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyềnlực lâu dài

- Thay đổi tốc độ và thực hiện chuyển lùi của ô tô

- Kết cấu đơn giản, điều kiện dễ dàng, bảo quản và sửa chữa thuậntiện

2 2 Phân tích kết cấu hộp số xe FOREVEREST

2.2.1 Đặc điểm kết cấu

Hình 2.1 Cấu tạo thực tế của hốp số ba trục

Trục sơ cấp của hộp số đồng thời là trục ly hợp đợc chế tạo liền với bánh răng luôn ăn khớp gọi là bánh răng chủ động chính (số 4) Trục thứ cấp đợc

đặt đồng trục với trục sơ cấp Một đầu của trục thứ cấp đợc tựa trên ổ bi nằm ở vỏ hộp số, đầu còn lại gối vào ổ bi kim trong phần rỗng của bánh răng chủ động chính Trục trung gian đợc gối trên hai ổ đỡ nằm trong vỏ

hộp số, đặt song song và cách trục sơ cấp và thứ cấp một khoảng nào đó Đểthực hiện việc gài số, trong hộp số cũng có các ống gài đồng tốc Vì hộp số

có 5 số tiến nên trong hộp số phải sử dụng 3 ống gài đồng tốc Ngoài ra hộp

số còn có bánh răng số lùi có thể di trợt trên trục số lùi để thực hiện gài số lùi khi lùi xe

2.2.2 Nguyên lý hoạt động của hộp số 3 trục :

Nguyên lý hoạt động của hộp số khi gài các số truyền khác nhau đợc thểhiện ở các hình vẽ sau:

Hình 2.2 Dòng truyền mômen khi gài số 1

Hình 2.3 Dòng truyền mômen khi gài số 2

2.2.3 Cơ cấu đồng tốc

Để gài số ngời ta có thể sử dụng ống gài, bánh răng di trợt hoặc đồng

tốc Trong các cơ cấu trên thì cơ cấu đồng tốc cho phép gài số êm dịutránh va đập nên nó đợc sử dụng nhiều trong các hộp số của ôtô, đặc biệttrong các ôtô hiện đại

Hình 2.4 Dòng truyền mômen khi gài số 3

Hình 2.5 Dòng truyền mômen khi gài số 4

Hình 2.6 Dòng truyền mômen khi gài số 5

Hình 2.7 Dòng truyền mômen khi gài số lùi

Cơ cấu đồng tốc có nguyên lý làm việc giống nhau nhng kết cấu có thểkhác nhau nên nó cũng đợc chia thành các loại đồng tốc khác nhau Nh ởtrên xe Matiz thì bộ đồng tốc là loại vành răng khoá.

Cấu tạo chi tiết của bộ đồng tốc đợc chỉ ra trên hình

Hình 2.8 Cấu tạo chi tiết của bộ đồng tốc

2.2.3 Cơ cấu đồng tốc

Khi tay số ở vị trí trung gian, mỗi bánh răng số đợc ắn khớp tơng ứngvới bánh răng bị động và quay tự do quanh trục Moayơ đồng tốc lắp vớivành trợt bằng các then hoa và phía trong lắp với trục cũng bằng then hoa.Vành đồng tốc ở trạng thái tự do trong chế độ này

Nguyên lý làm việc của đồng tốc có thể chia thành ba giai đoạn nh sau:

- Giai đoạn 1 (bắt đầu của sự đồng tốc): giai đoạn này đợc thể hiện qua hình 10

Hình 2.9 Bắt đầu đồng tốc

Khi cần gài số di chuyển, càng gạt ăn khớp với rãnh trên ống trợt đẩyống trợt theo hớng đợc chỉ ra bởi mũi tên A trên hình vẽ Vì vành trợt vàkhoá hãm đợc ăn khớp qua vấu lồi ở giữa của khoá hãm nên khi ống trợt dichuyển đẩy khoá hãm cùng chuyển động theo Khoá hãm tì vào vành đồngtốc ép vào phần côn của bánh răng để bắt đầu đồng tốc Do sự khác nhau

về tốc độ giữa ống trợt và bánh răng và do ma sát giữa vành đồng tốc vàphần côn của bánh răng nên vành đồng tốc chuyển động theo chiều quaycủa bánh răng (chiều mũi tên trên hình vẽ) Độ dịch chuyển này bằng với

sự chênh lệch về độ rộng khe và độ rộng của khoá hãm Do vậy các thenbên trong ống trợt và các vấu hãm trên vành đồng tốc cha đúng vị trí ănkhớp với nhau

- Giai đoạn 2 (quá trình đồng tốc): giai đoạn này đợc thể hiện qua hình 11

Khi cần số tiếp tục di chuyển, lực tác dụng lên ống trợt vợt qua lực của lò

xo khoá hãm và ống trợt vợt qua phần vấu lồi của khoá hãm tuy nhiên lúcnày do cha đồng tốc nên các then của ống trợt và vấu hãm trên vành đồngtốc đang tì vào nhau