tính toán kiểm nghiệm hộp số xe matiz

LỜI NÓI ĐẦU Nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. Ngành công nghiệp ôtô là một trong những ngành đang trong quá trình phát triển mạnh, với nhiều các nhà máy sản xuất tiên tiến mọc lên. Công nghiệp ôtô là ngành công nghiệp rất quan trọng cần được ưu tiên phát triển để góp phần phục vụ có hiệu quả quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá và xây dựng tiềm lực an ninh, quốc phòng của đất nước. Ngày nay do kinh tế ngày càng phát triển, đời sống ngày càng cao, việc các gia đình, các cá nhân có xe riêng phục vụ việc di chuyển không còn xa lạ nữa. Nhưng giá thành của xe hiện vẫn còn cao so với thu nhập bình quân của đất nước. Vì vậy vấn đề lớn đặt ra cho đất nước ta là phải xây dựng và phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam để đến năm 2020 trở thành một ngành công nghiệp quan trọng của đất nước, có khả năng đáp ứng ở mức cao nhất nhu cầu thị trường trong nước và tham gia vào thị trường khu vực và thế giới. Hiện nay đất nước ta mới chỉ tập trung chính vào việc lắp ráp xe dựa trên việc nhập khẩu các bộ phận đơn lẻ. Cho nên việc cần thiết cho phát triển nền công nghiệp ô tô lâu dài là phải tự chế tạo các bộ phận trong nước để có thể giảm giá thành sản phẩm. Theo 177/2004/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ Về việc phê duyệt quy hoạch phát triển ngành công nghiệp ôtô Việt Nam đến năm 2010, tầm nhìn đến 2020 thì các loại xe du lịch cao cấp phấn đấu đạt tỷ lệ sản xuất trong nước 20 - 25% vào năm 2005 và 40 - 45% vào năm 2010, đáp ứng phần lớn nhu cầu thị trường trong nước. Việc sản xuất một số loại động cơ, hộp số, bộ truyền động và phụ tùng trong nước cũng là một vấn đề quan trọng trong chiến lược phát triển ngành công nghiệp ôtô của chính phủ. Theo chiến lược phát triển của chính phủ, sản lượng sản xuất hộp số đạt 100.000 bộ/năm vào 2010, khoảng 200.000 bộ/năm vào 1 năm 2020, tỷ lệ sản xuất trong nước đạt 90% vào năm 2010. Hộp số là một bộ phận không thể thiếu của ôtô, nó ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình điều khiển của xe ôtô. Ngày nay, hộp số ôtô khá phong phú về chủng loại và kết cấu. Trong quá trình học tập tại trường và qua các đợt thực tập trong lẫn ngoài trường em đã nắm bắt được các kiến thức cơ bản về hộp số xe ôtô, từ kết cấu đến công nghệ chế tạo cơ bản… Em cho rằng việc thiết kế chế tạo hộp số tại thời điểm hiện tại là thích hợp với các quá trình công nghệ hiện có tại Việt Nam. Trong đợt xét tốt nghiệp năm nay, em đã vinh dự được nhà trường giao đồ án tốt nghiệp với đề tài : “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỘP SỐ CHO XE DU LỊCH”. Với thời gian có hạn, em đã cố gắng trình bày những vấn đề cơ bản nhất về hộp số, ứng dụng và tính toán các chi tiết của hộp số nhằm đưa hộp số thiết kế đạt tới điều kiện tối ưu nhất có thể. Phần thuyết minh đồ án được trình bày thành với các nội dung như sau: Chương một là phần giới thiệu chung về hệ thống truyền lực và hộp số trên xe du lịch. Tiếp theo là phần phân tích kết cấu các dạng hộp số để chọn ra phương án thiết kế. Phần chương ba tập trung vào phần tính toán thiết kế hộp số. Và cuối cùng là qui trình chế tạo trục thứ cấp của hộp số. CHƯƠNG 1 2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC VÀ HỘP SỐ LẮP TRÊN XE DU LỊCH Đối với ô tô thì hệ thống truyền lực là một bộ phận cực kỳ quan trọng và cần thiết. Nó là hệ thống tập hợp tất cả các cơ cấu nối từ động cơ tới bánh xe chủ động, bao gồm các cơ cấu truyền, cắt, đổi chiều quay, biến đổi giá trị truyền mômen. Trong hệ thống truyền lực thì hộp số là một bộ phận không thể thiếu. Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống truyền lực là: • Truyền và biến đổi mômen quay và số vòng quay từ động cơ tới bánh xe chủ động sao cho phù hợp giữa chế độ làm việc của động cơ, và mômen sinh ra trong quá trình ô tô chuyển động. • Thực hiện đổi chiều chuyển động nhằm tạo nên chuyển động lùi cho ô tô. • Tạo khả năng chuyển động “mềm mại” và tính năng việt dã cần thiết trên đường. Có rất nhiều cách bố trí hệ thống truyền lực và hộp số trên xe, mỗi một cách bố trí đều liên quan đến điều kiện sử dụng của xe và việc lắp ráp các loại hộp số khác nhau trên từng loại xe Trong chương này chỉ giới thiệu sơ lược về các cách bố trí hệ thống truyền lực, công dụng và phân loại hộp số. 1.1. Giới thiệu chung về hệ thống truyền lực trên xe du lịch 3 1.1.1. Giới thiệu chung Tại Việt Nam hiện nay có rất nhiều loại ôtô du lịch do nhiều hãng của nhiều nước sản xuất, trong đó tính hiện đại, kết cấu, tính tiện nghi của từng loại cũng khác nhau. Song hầu hết cấu tạo chung của xe du lịch được cấu thành từ các phần chính : Động cơ, hệ thống gầm, thân vỏ, phần vận hành, điện và các hệ thống phụ. Hệ thống truyền lực là một hệ thống của phần gầm xe. Hệ thống truyền lực dùng để truyền mômen xoắn từ động cơ đến bánh xe chủ động, đồng thời cho phép thay đổi độ lớn và chiều hướng mômen xoắn, hệ thống này gồm các bộ phận sau: Ly hợp, hộp số, truyền động các đăng, bộ truyền lực chính, vi sai và các bán trục. Ôtô du lịch hiện nay dùng các loại hệ thống truyền lực sau : - Hệ thống truyền lực cơ khí, bao gồm ly hợp ma sát, hộp số, truyền động các đăng, truyền lực chính và vi sai. - Hệ thống truyền lực cơ khí thủy lực, bao gồm các truyền động cơ khí và biến mômen thủy lực. Hai truyền lực này được sử dụng nhiều nhất trên ôtô du lịch hiện nay. 1.1.2. Các phương án bố trí hệ thống truyền lực. 4 Có rất nhiều phương án bố trí hệ thống truyền lực khác nhau, mỗi phương án đều có các ưu nhược điểm khác nhau. Dưới đây là một số các phương án bố trí hệ thống truyền lực trên xe du lịch. Hình 1.1.a. Sơ đồ bố trí chung động cơ và hệ thống truyền lực trên ôtô du lịch. 5 Hình 1.1.b. Sơ đồ bố trí chung động cơ và hệ thống truyền lực trên ôtô du lịch. - Sơ đồ a: động cơ, ly hợp, hộp số đặt hàng dọc phía trước đầu ôtô, cầu chủ động đặt sau ôtô, trục các đăng nối giữa hộp số và cầu chủ động. 6 Chiều dài từ hộp số đến cầu chủ sau khá lớn nên giữa trục phải đặt ổ treo. Sơ đồ này thông dụng và quen thuộc trên nhiều ôtô đã gặp. - Sơ đồ b: động cơ, ly hợp, hộp số chính, cầu ôtô nằm dọc và ở phía trước, tạo nên cầu trước chủ động. Toàn bộ các cụm liên kết với nhau thành một khối lớn, gọn. Nhờ cấu trúc này trọng tâm xe nằm lệch hẳn về phía đầu ôtô, kết hợp với cấu tạo vỏ ôtô tạo khả năng ổn định cao khi có lực bên tác động, đồng thời giảm độ nhạy cảm với gió bên. Song không gian đầu ôtô rất chật hẹp. - Sơ đồ c: động cơ, ly hợp, hộp số, nằm ngang đặt trước ôtô, cầu trước chủ động. Toàn bộ cụm truyền lực làm liền khối, trọng lượng khối động lực nằm lệch hẳn về phía trước đầu ôtô giảm đáng kể độ nhạy cảm của ôtô với lực bên nhằm nâng cao khả năng ổn định ở tốc độ cao. Trong cầu chủ động: bộ truyền bánh răng trụ thay thế cho bộ truyền bánh răng côn. - Sơ đồ b, c ngày nay thông dụng, đặt trên các ôtô con một cầu chủ động, có tốc độ cao nhằm đảm bảo trọng lượng phân bố về phía trước lớn (kể cả khi ôtô đầy tải) điều này có lợi cho khả năng điều khiển ôtô và giảm nhẹ công việc lắp ráp trong sản xuất. - Sơ đồ d: động cơ, ly hợp, hộp số, cầu chủ động làm thành một khối gọn ở phía sau ôtô, cầu sau chủ động. Cụm động cơ nằm sau cầu chủ động. Cấu trúc này hiện nay ít gặp trên ôtô loại 4, 5 chỗ ngồi, tuy vậy vẫn tồn tại vì lý do công nghệ truyền thống của các hãng sản xuất hoặc thực hiện trên các loại ôtô mini buýt. - Sơ đồ e: giống như sơ đồ d nhưng cụm động cơ nằm quay ngược lại, đặt trước cầu sau. Hai dạng cấu trúc này rất phù hợp cho việc tăng lực kéo của xe, tức là đảm bảo đảm bảo khả năng tăng tốc của ôtô tốt, hạ thấp chiều cao đầu ôtô, phù hợp với việc tạo dáng khí động học cho ôtô cao tốc. 7 - Sơ đồ g: động cơ, ly hợp đặt trước xe, hộp số chính, cầu xe đặt sau ôtô và cũng tạo nên một khối lớn, trục các đăng nối giữa ly hợp và hộp số chính. Trục các đăng đặt kín trong vỏ bọc làm tốt việc bảo vệ che bụi cho hệ thống. Trọng lượng san đều cho cả hai cầu. - Sơ đồ h: động cơ, ly hợp đặt trước, hộp số chính, hộp phân phối đặt dọc phía đầu ôtô, cầu trước và cầu sau chủ động. Nối giữa hộp phân phối và các cầu là các trục các đăng. Sơ đồ này thường gặp ở ôtô có khả năng việt dã cao, ôtô chạy trên đường xấu. - Sơ đồ i: động cơ, hộp số, ly hợp, cầu trước thành một khối nằm phía đầu ôtô, đáp ứng nhu cầu tăng trọng lượng lên cầu trước. Cầu sau chủ động nối với hộp số chính thông qua khớp ma sát, không có hộp phân phối. Kết cấu đơn giản và ôtô có tính năng việt dã tốt, nhất là khi ôtô hoạt động trên mặt đường trơn. 1.2. Giới thiệu chung về hộp số ôtô du lịch 1.2.1. Công dụng của hộp số Trên các bộ phận tổng thành của ôtô thì hộp số là bộ phận rất quan trọng và không thể thiếu trong hệ thống truyền lực.Với tốc độ của động cơ cao thì không thể đảm bảo cho ôtô hoạt động được, để đảm bảo cho ôtô hoạt động bình thường, phù hợp với từng điều kiện đường xá cũng như yêu cầu chuyển hướng của ôtô, người ta chế tạo một bộ phận gọi là hộp số để đảm bảo các yêu cầu nói trên. - Hộp số dùng để thay đổi tỷ số truyền của hệ thống truyền lực trong quá trình chuyển động của ôtô nhằm thay đổi lực kéo ở các bánh xe chủ động và thay đổi vận tốc chuyển động của ôtô trong khoảng rộng tuỳ ý theo sức cản bên ngoài. - Thực hiện chuyển động lùi của ôtô: 8 - Tách động cơ đang làm việc ra khỏi hệ thống truyền lực trong khoảng thời gian tuỳ ý (Khi nạp bình điện, cho động cơ chạy không tải để tăng nhiệt độ nước làm mát trước khi khởi hành, để bôi trơn động cơ tốt hơn, để quay trục thử công suất, để bơm lốp hoặc khí nén cho việc bảo dưỡng…) - Sự cần thiết phải thay đổi tỷ số truyền của hệ thống truyền lực là do sức cản chuyển động xe phụ thuộc vào điều kiện đường xá và vận tốc xe thay đổi trong khoảng rất rộng ( 25-30 lần ), mà mô men xoắn của động cơ chỉ thay đổi trong giới hạn 15÷25% khi bướm ga mở hoàn toàn. Mô men xoắn của động cơ có thể thay đổi trong khoảng rộng hơn bằng cách tăng giảm lượng 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 thì nên cho động cơ làm việc ở chế độ gần chế độ đủ tải, còn lực kéo cần thiết cho sự chuyển động có được bằng cách thay đổi tỷ số truyền của hệ thống truyền lực. Việc sử dụng hộp số trong hệ thống truyền lực cho phép kết hợp sự làm việc của động cơ ở các chế độ kinh tế với khả năng của xe vượt được các cản chuyển động lớn và sự thay đổi vận tốc trong khoảng rộng. 1.2. Phân loại hộp số Có rất nhiều cách phân loại hộp số như: phân loại hộp số theo đặc tính truyền mômen, theo đặc điểm môi trường truyền mômen, theo phương pháp dẫn động điều khiển, phân loại theo hộp số cơ khí có cấp Dưới đây trình bày một số cách phân loại cơ bản. a) Theo đặc tính truyền mô men - Hộp số vô cấp - Hộp số có cấp - Hộp số kết hợp vô cấp với có cấp. 9 Hộp số vô cấp đảm bảo có được mọi giá trị của tỷ số truyền trong một khoảng nào đó. Bằng cách thay đổi vô cấp mô men xoắn truyền đến các bánh xe chủ động mà đảm bảo khả năng làm việc của động cơ ở chế độ kinh tế nhất trong một khoảng vận tốc rộng, cho phép tận dụng công suất lớn của động cơ cho chuyển động. Khi sử dụng hộp số vô cấp, lực kéo tại các bánh 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 được chất lượng động lực học và tăng được tính năng thông qua của ôtô. Tuy nhiên hộp số vô cấp có nhược 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 men xoắn đến các bánh xe chủ động. Nhờ cơ cấu điều khiển mà người lái tác động làm thay đổi tỷ số truyền và mô men xoắn cho phù hợp với lực cản bên ngoài. Hộp số có cấp là bộ biến mô men xoắn và nó được sử dụng rộng rãi vì kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, giá thành hạ. b)Theo đặc điểm môi trường truyền mô men - Hộp số cơ khí: Truyền mô men xoắn bằng các bộ truyền cơ khí, phổ biến nhất là bộ truyền bánh răng. - Hộp số loại thuỷ lực: Truyền mô men xoắn nhờ năng lượng dòng chất lỏng. Loại này có thể là thuỷ động hoặc thuỷ tĩnh. Hộp số loại thuỷ lực có kết cấu phức tạp, giá thành chế tạo cao, hiệu suất truyền thấp. Ngoài những nhược điểm trên bộ truyền lực thuỷ tĩnh còn có trọng lượng lớn và kém độ tin cậy khi làm việc. - Hộp số loại điện: Truyền mô men xoắn từ động cơ đốt trong đến các bánh xe chủ động nhờ dòng điện. Loại này cũng ít được sử dụng do có trọng lượng lớn và có hiệu suất thấp. - Hộp số loại liên hợp thường là hộp số thuỷ cơ - kết hợp giữa bộ biến mô men thuỷ lực với hộp số hành tinh tạo thành truyền động thuỷ cơ và có thể tự động chuyển số. 10 [...]... số có trục di động - hộp số hành tinh - Theo số lượng số truyền có hộp số truyền có hộp số 3 hoặc 4 hoặc 5 cấp Trên đây là một số cách bố trí và một số các loại hộp số thường được sử dụng trên xe du lịch Hiện nay, ôtô du lịch sử dụng hai loại cơ bản là hộp số có cấp và hộp số vô cấp, hộp số cơ khí có cấp có ưu điểm kết cấu 11 đơn giản giá thành rẻ, đảm bảo được các yêu cầu về tỷ số truyền, đáp ứng được... 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 trượt trên trục số lùi để thực hiện gài số lùi khi lùi xe Nguyên lý làm việc của hộp số khi gài các số truyền khác nhau được thể hiện ở các hình vẽ sau: Hình 2.3.Dòng truyền mômen khi gài số 1 Hình 2.4.Dòng truyền mômen khi gài số. .. trí trục có hộp số trục ngang, hộp số trục dọc ∗ Hộp số trục ngang: Các đường tâm trục vuông góc với trục đối xướng dọc của ôtô ∗ Hộp số trục dọc: Các đường tâm trục nằm trong mặt phẳng song song với trục đối xứng dọc của ôtô - Theo đặc tính động học của trục bao gồm hộp số có trục cố định hoặc di động ∗ Hộp số số trục cố định là đường tâm các trục cố định Đây là hộp số cơ khí đơn giản ∗ Hộp số có trục... được số truyền thẳng nhiều hộp số nhiều trục nêu trên mặc dầu rằng tỷ số truyền của một cấp số nào đó bằng một (ih = 1) vì phải thông qua một cặp bánh răng ăn khớp (dĩ nhiên phải có số răng bằng nhau) Điều đó có nghĩa là hiệu suất của mọi cấp số truyền trong hộp số này luôn nhỏ hơn một (η . định. Đây là hộp số cơ khí đơn giản. ∗ Hộp số có trục di động - hộp số hành tinh - Theo số lượng số truyền có hộp số truyền có hộp số 3 hoặc 4 hoặc 5 cấp. Trên đây là một số cách bố trí và một số các. số vô cấp, đây là hai loại hộp số mà ôtô du lịch dùng phổ biến. Hộp số có cấp chia làm 2 loại là: Hộp số ba trục và hộp số hai trục. 2.1.1. Hộp số ba trục Với loại hộp số này, kết cấu thường có. 5 Số 1 Số 2 Số 3 Số 4 a b Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý hộp số ba trục a. Sơ đồ cấu tạo hộp số ba trục 4 cấp b. Dòng truyền mômen Hình 2.1. Cấu tạo hộp số ba trục 14 Nguyên lý làm việc của hộp số