Đang tải... (xem toàn văn)
Hộp số tự động được sử dụng rất phổ biến ở khu vực Bắc Mỹ, có đến 90% các dòng xe mới sử dụng số tự động. Vì thế công nghệ này được tập trung phát triển nhằm tăng khả năng cạnh tranh trên thị trường.Các tin liên quanNguyên lý hoạt động của hộp số sànMặc dù hộp số tự động thống trị thị trường, nhưng chúng không phải đồng bộ thống nhất mà trong nội bộ chúng cũng chia thành nhiều loại. Trong đó có một loại hộp số khác biệt so với bất kỳ chủng loại nào khác, từ việc sử dụng các bánh răng hành tinh truyền thống đến tỷ số truyền hay các mô hình ly hợp kép. Nó có tên là CVT, được viết tắt của cụm từ “truyền tải biến thiên liên tục”.CVT là một xu hướng khá mới mẻ trên thị trường. Chúng hứa hẹn một khả năng tiết kiệm nhiên liệu tuyệt vời và cảm giác lái xe mượt mà hơn. Nhưng chúng thực sự làm việc như thế nào? Tại sao chúng có thể thay đổi tỷ số truyền mà không sử dụng các bánh răng truyền thống? Liệu có phép màu nào trong loại hộp số mới này hay đơn giản nó là sản phẩm của công nghệ cao?Cận cảnh công nghệĐáng ngạc nhiên là nếu bạn tìm trên mạng sẽ thấy có rất nhiều thiết kế của hộp số CVT, nhưng có nhiều thiết kế trong số đó là không thực tế để áp dụng cho ôtô. Theo ý kiến của chuyên gia lập kế hoạch và chiến lược tiên tiến của Mitsubishi tại Bắc Mỹ cho biết về cơ bản thì hộp số CVT là một hệ thống, gồm nhiều kích cỡ khác nhau, nó giúp gắn kết các thiết bị theo một phương ngang.Hộp số tự động thông thường sử dụng một bộ bánh răng để cung cấp một tỷ số truyền (hoặc tốc độ) nhất định. Việc truyền tải và sử dụng các bánh răng sẽ đưa đến các tỷ số truyền thích hợp nhất trong từng trường hợp cụ thể. Ví dụ bánh răng bé nhất dùng để cho quá trình khởi động, bánh răng cỡ trung để dùng khi tăng tốc hoặc vượt chướng ngại và bánh răng lớn nhất để giúp tiết kiệm nhiên liệu khi xe đang đi tốc độ cao.
Chương 1 : TỔNG QUAN HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC Ô TÔ VÀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG 1.1 Nhiệm vụ của hệ thống truyền lực trên ôtô: Hệ thống truyền lực của ôtô là 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 mômen Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống truyền lực Truyền, 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 cản sinh ra trong quá trình ôtô chuyển động Cắt dòng truyền mômen trong thời gian ngắn hoặc dài Thực hiện đổi chiều chuyển động nhằm tạo nên chuyển động lùi cho ôtô Tạo khả năng chuyển động mềm mại và tính năng việt dã cần thiết trên đường Trong sự phát triển của ngành công nghiệp ôtô thế giới, các hệ thống trên ôtô đã không ngừng được hoàn thiện Hệ thống truyền lực cũng không nằm ngoài quy luật đó Mục đích của sự biến đổi hoàn thiện là nhằm : Giảm tiêu hao nhiên liệu, tăng công suất, giảm độ ồn, tăng tốc độ lớn nhất của động cơ, sử dụng tốt nhất công suất động cơ sinh ra và tạo sự thuận lợi, đơn giản cho người lái Một phần của hệ thống truyền lực trên ô tô hiện nay là hộp số, dùng để thay đổi tỉ số truyền của hệ thống truyền lực nhằm tạo lực kéo tại các bánh xe chủ động phù hợp với điều kiện chuyển động Hộp số ngày nay gồm 3 dạng cơ bản là hộp số thường, hộp số tự động, hộp số vô cấp Xu thế của công nghiệp ôtô hiện nay là tạo ra những hộp số ô tô có khả năng chuyển số một cách tự động hoặc tỉ số truyền biến đổi vô cấp Tuy nhiên, hộp số vô cấp có độ bền và hiệu suất thấp nên còn ít phổ biến Do đó, đề tài lựa chọn hộp số tự động để thiết kế cho xe yêu cầu 1 1.2 Hộp số thường và hộp số tự động Đối với xe ôtô có hộp số thường, cần sang số được sử dụng để chuyển số nhằm thay đổi lực kéo tại bánh xe cho phù hợp với điều kiện chuyển động Khi lái xe lên dốc hay khi động cơ không có đủ lực để leo dốc tại số đang chạy, hộp số được chuyển về số thấp Vì các lý do trên, nên điều cần thiết đối với các lái xe là phải thường xuyên nhận biết tải và tốc độ động cơ để chuyển số một cách phù hợp Điều đó sẽ gây nên sự mất mát công suất động cơ một cách không cần thiết, ngoài ra nó còn gây nên sự khó khăn khi điều khiển và sự tập trung quá mức đối với người lái Ở hộp số tự động, những nhận biết như vậy của lái xe là không cần thiết, lái xe không cần phải chuyển số mà việc chuyển lên hay xuống đến số thích hợp nhất được thực hiện một cách tự động tại thời điểm thích hợp nhất theo tải động cơ và tốc độ xe 1.3 Giới thiệu chung về hộp số tự động trên ô tô Cụm hộp số tự động trên ô tô hiện nay bao gồm biến mômen và hộp số hành tinh, là một cụm có chung một vỏ được lắp liền sau động cơ Trong hệ thống truyền lực, chức năng của cụm hộp số tự động có hệ thống điều khiển điện từ thủy lực phức tạp làm việc cùng với máy tính điện tử cỡ nhỏ, thực hiện tự động đóng ngắt thay đổi các số truyền bên trong hộp số chính Biến mômen dùng trên ô tô thông thường có khả năng biến đổi mômen trong khoảng từ 1,6 đến 2,5 lần mômen của động cơ Do đó, biến mômen không thể đáp ứng các điều kiện chuyển động của ô tô nên thường sử dụng biến mômen cùng với một hộp số cơ khí vô cấp hoặc có cấp 1.4 Ưu nhược điểm của hộp số hành tinh Ưu điểm: Nhờ kết cấu của bộ truyền hành tinh mà hộp số hành tinh khi được tự động hóa quá trình chuyển số có được rất nhiều ưu điểm 2 Quá trình chuyển số được thực hiện tự động nên giảm được thao tác điều khiển ly hợp và hộp số, giảm cường độ lao động cho người lái tạo điều kiện cho người lái xử lý các tình huống khác trên đường Điều này làm cho tính tiện nghi trong sử dụng của ô tô tăng rõ rệt Mômen xoắn được truyền đến các bánh xe chủ động êm dịu và liên tục, tương ứng với tải của động cơ và tốc độ chuyển động ô tô, giảm được tải trọng động tác dụng lên các chi tiết của hệ thống truyền lực và hoàn thiện được khả năng động lực học Khi sử dụng biến mô thủy lực, hay bộ truyền đai có thể hạn chế được tải trọng động, nâng cao tuổi thọ và độ bền cho động cơ và hệ thống truyền lực Chuyển số liên tục mà không cắt dòng lực từ động cơ Thời hạn phục vụ dài hơn, lực truyền đồng thời qua một số cặp bánh răng ăn khớp, ứng suất trên răng nhỏ Ăn khớp trong nên đường kính vòng tròn ăn khớp lớn Có khả năng tự triệt tiêu lực hướng trục Giảm độ ồn khi làm việc Hiệu suất làm việc cao vì các dòng năng lượng có thể là song song Cho tỉ số truyền phù hợp nhưng kích thước không lớn Nhược điểm: Bên cạnh đó hộp số tự động cũng không tránh khỏi những nhược điểm: Sự thay đổi tốc độ còn kèm theo sự trượt của các phần tử truyền lực, dẫn tới sự tổn hao một phần nhỏ công suất động cơ Khả năng chuyển động của ô tô không hoàn toàn phụ thuộc vào thao tác người lái mà còn phụ thuộc vào tình trạng mặt đường, đôi khi có thể xảy ra tình huống khó làm chủ chuyển động của ô tô trên đường Công nghệ chế tạo đòi hỏi độ chính xác cao do các trục được sử dụng nhiều là trục lồng, nhiều bánh răng cùng ăn khớp với 1 bánh răng, các cơ cấu điều khiển đòi hỏi sự chính xác cao độ Kết cấu phức tạp, nhiều cụm lồng, trục lồng, phanh, ly hợp khóa 3 Lực ly tâm trên các bánh răng hành tinh là lớn do tốc độ góc lớn Nếu sử dụng nhiều ly hợp và phanh thì có thể nâng cao tổn hao công suất khi chuyển số, hiệu suất sẽ giảm xuống Tuy nhiên, với công nghệ chế tạo máy hiện nay thì những nhược điểm của hộp số hành tinh sẽ dần dần được khắc phục khi chọn tối ưu sơ đồ hoạt động 1.5.Phân loại hộp số tự động 1.5.1.Theo cách bố trí có Loại hộp số sử dụng trên ôtô FF : Động cơ đặt trước, cầu trước chủ động Loại hộp số sử dụng trên ôtô FR : Động cơ đặt trước, cầu sau chủ động Các hộp số sử dụng trên ôtô FF được thiết kế gọn nhẹ hơn so với loại sử dụng trên ôtô FR do chúng được lắp đặt cùng một khoang với động cơ Các hộp số sử dụng cho ôtô FR có bộ truyền động bánh răng cuối cùng với vi sai lắp bên ngoài Còn các hộp số sử dụng trên ôtô FF có bộ truyền bánh răng cuối cùng với vi sai lắp ở bên trong, vì vậy loại hộp số tự động sử dụng trên ôtô FF còn gọi là hộp số có vi sai 1.5.2.Theo bộ truyền bánh răng Hộp số tự động sử dụng bộ truyền hành tinh Hộp số tự động sử dụng các cặp bánh răng luôn ăn khớp với nhiều trục 1.5.3.Theo cách điều khiển Hộp số tự động thường Hộp số tự động điện tử ( gọi là EAT ) 1.6 Yêu cầu chung khi thiết kế hộp số cho xe 12 chỗ Vì xe 12 chỗ là loại xe minibus nên tải trọng thay đổi trong một khoảng rộng, hoạt động ở nhiều địa hình khác nhau Loại xe này chủ yếu hoạt động trên những mặt đường có chất lượng tương đối tốt như bê tông, nhựa đường Kích cỡ xe nhỏ nên thích hợp cho các công ty sử dụng làm xe đưa đón nhân viên hoặc với một số hãng lữ hành 4 cũng thích hợp để đưa những đoàn khách nhỏ đi tham quan Do đó yêu cầu đối với hộp số khi thiết kế cho xe: Chuyển số nhanh chóng êm dịu và chính xác, không gây giật hoặc gây ồn Dải tỉ số truyền hợp lý nhằm tận dụng hết công suất động cơ và nâng cao khả năng tăng tốc cho xe Tiết kiệm nhiên liệu một cách tối đa có thể Kết cấu thuận lợi nhất có thể cho sửa chữa, bảo dưỡng, chẩn đoán sự cố trên xe Độ bền cao, tính tin cậy lớn Kích thước nhỏ gọn, khối lượng không quá lớn nhằm tăng khoảng sáng gầm xe, nâng cao khả năng thông qua cho xe ở đường gồ ghề và giảm bớt trọng lượng của xe Điều khiển dễ dàng Giá thành hợp lý Hiệu suất cao Ngoài những yêu cầu trên hộp số được thiết kế cho xe trong đồ án này là hộp số tự động nên có những yêu cầu riêng sau: Có số lượng số truyền phù hợp để tận dụng tối đa công suất động cơ Số lượng các phần tử điều khiển (PTĐK) thích hợp được bố trí phù hợp đối với dạng xe cầu trước hoặc sau chủ động Các chế độ làm việc của các phần tử điều khiển phải hợp lý giảm tổn thất trong quá trình hoạt động ổn định của xe Quá trình chuyển số nhanh chóng và chính xác thông qua các cơ cấu điều khiển thủy lực và điện tử Có khả năng lựa chọn các chế độ sang số phù hợp với sở thích của người lái và hành khách Trong tất cả các yêu cầu trên thì đối với một xe minibus để chở hành khách, độ êm dịu trong hoạt động là vấn đề quan trọng hàng đầu 5 Chương 2 : PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ Để đáp ứng những yêu cầu trên, sử dụng hộp số tự động có 5 số tiến để làm phương án tính toán cho hộp số tự động của xe minibus 12 chỗ là phù hợp Tuy nhiên, các cơ cấu hành tinh (CCHT) đơn lẻ chỉ có khả năng tạo ra một số lượng số truyền nhất định có thể sử dụng được cho hộp số ô tô, không thể tạo ra được đến 5 số tiến Vì lí do đó cần tiến hành tổ hợp các CCHT đơn lẻ để tạo ra được hộp số hành tinh với số lượng số truyền mong muốn Để xác lập một tỉ số truyền cho hộp số hành tinh hay một CCHT thành phần cần phải xác định được quy luật chuyển động của các phần tử trong đó tức là xác định được số bậc tự do của hộp số hoặc CCHT thành phần Dựa trên cơ sở xác định quy luật chuyển động của các phần tử trong các CCHT thành phần cần thiết phải sử dụng các PTĐK trong hộp số dưới dạng các ly hợp khóa và phanh dải Số lượng các PTĐK cần có tham gia vào một tỉ số truyền tạo bởi một CCHT phụ thuộc vào số phần tử của CCHT cần biết trước vận tốc để xác định được chuyển động của cả cơ cấu Hiện nay, các CCHT được sử dụng để xây dựng nên hộp số hành tinh chủ yếu gồm 3 dạng cơ cấu cơ bản là Wilson, Simpson, Ravigneaux 2.1 Các bộ truyền hành tinh cơ bản 2.1.1 Bộ truyền hành tinh Wilson Được cấu tạo từ ba phần tử cơ bản có cùng trục quay gồm một bánh răng mặt trời, một bánh răng bao và một cần dẫn Các bánh răng hành tinh quay trơn trên cần dẫn ăn khớp đồng thời với bánh răng mặt trời và bánh răng bao, đóng vai trò như phần tử trung gian nối giữa ba phần tử cơ bản 6 Bánh răng bao (R) Bánh răng hành tinh (P) Bánh răng mặt trời (S) Cần dẫn (C) Hình 2.1: Cơ cấu hành tinh Wilson Các phần tử của CCHT Wilson có 2 ràng buộc về hình học và 2 ràng buộc về động học: rCωC = rSωS+ rPωP , rC = rS + rP rRωR = rCωC+ rPωP , rR = rC + rP Gọi Z = rR/rS là đặc tính của CCHT Wilson, ta rút ra được phương trình liên kết 3 phần tử cơ bản của cơ cấu: (1 + Z).ωC = ωS + Z.ωR Từ phương trình liên kết, nhận thấy chỉ cần xác định được chuyển động của 2 phần tử là xác định được chuyển động của cả cơ cấu Bởi vậy, CCHT Wilson có 2 bậc tự do 2.1.2 Bộ truyền hành tinh Simpson CCHT Simpson gồm hai CCHT cơ bản Wilson Các phần tử M1, N1, H1, G1 (S1, R1, P1, C1) thuộc dãy hành tinh thứ nhất; M2, N2, H2, G2 (S2, R2, P2, C2) thuộc dãy hành tinh thứ hai Chúng được ghép nối với nhau như hình vẽ: Rút ra được các ràng buộc về động học và hình học của các phần tử trong CCHT Simpson: 7 Hình 2.2: Cơ cấu hành tinh Simpson rC1ωC1 = rSωS+ rP1ωP1 , rC1 = rS1 + rP1 rR1ωR1 = rC1ωC1+ rP1ωP1 , rR1 = rC1 + rP1 rC2ωR1 = rS2ωS + rP2ωP2 , rC2 = rS2 + rP2 rR2ωR2 = rC2ωR1+ rP2ωP2 , rR2 = rC2 + rP2 Từ đặc tính của 2 dãy hành tinh Wilson trong CCHT Simpson là Z1= r R1/rS1 và Z2 = rR2/rS2 có thể rút ra được phương trình liên kết các phần tử cơ bản của bộ truyền Simpson: ω S + Z 1 ω R1 = ( Z 1 + 1).ω C1 ω S + Z 2 ω R 2 = ( Z 2 + 1).ω R1 Từ hệ phương trình liên kết trên, chỉ cần xác định được chuyển động của 2 phần tử trong cả CCHT là có thể xác định được chuyển động của cả cơ cấu Do đó, CCHT Wilson gồm 2 bậc tự do 8 2.1.3.Bộ truyền hành tinh Ravigneaux Cấu tạo của CCHT kiểu ravigneaux gồm 2 bánh răng mặt trời M 1 (S1), M2 (S2) nối với 2 trục khác nhau Hai nhóm bánh răng hành tinh H 1 (P1), H2 (P2) ăn khớp với nhau và nằm trên một giá hành tinh G (C), một bánh răng bao N (R) ăn khớp với H 2 còn H1 ăn khớp với M2 Sơ đồ cấu tạo như hình vẽ Hình 2.3: Cơ cấu hành tinh Ravigneaux CCHT Ravigneaux có 4 ràng buộc động học và 4 ràng buộc hình học: rC1ωC = rS1ωS1 + rP1ωP1 , rC1 = rS1 + rP1 rC2ωC = rS2ωS2 + rP2ωP2 , rC2 = rS2 + rP2 (rC2 – rC1)ωC = rP1ωP1 + rP2ωP2 , rC2 – rC1= rP2 + rP1 rRωR = rC2ωC + rP2ωP2 , rR = rC2 + rP2 Từ các ràng buộc trên và đặc tính của dãy hành tinh cơ bản Wilson Z 1 = rR/rS1 và dãy hành tinh bánh răng hành tinh kép Z 2 = rR/rS2, có được hệ phương trình liên kết các phần tử cơ bản của CCHT Ravigneaux như sau: ω S1 + Z 1 ω R − ( Z 1 + 1).ω C = 0 − ω S 2 + Z 2 ω R − ( Z 2 − 1).ω C = 0 9 Từ hệ phương trình liên kết trên, nhận thấy chỉ cần xác định được chuyển động của 2 phần tử trong đó là xác định được chuyển động của toàn bộ CCHT Ravigneaux Do đó, CCHT Ravigneaux có 2 bậc tự do Khi đã xác định được số bậc tự do của các CCHT, nhận thấy số bậc tự do của CCHT nhỏ hơn so với số phần tử cơ bản của từng CCHT riêng biệt nên luôn luôn có thể tạo ra được nhiều số truyền bằng cách thay đổi lần lượt các phần tử điều khiển được trong CCHT đang xét, tức là thay đổi đầu ra, đầu vào của hộp số Tuy nhiên, khi thực hiện sẽ khiến kết cấu của hộp số phức tạp Do đó, với những CCHT đặt ở cuối hộp số thì đầu ra thường cố định, không thay đổi, trong khi đó, đầu vào hộp số có thể thay đổi bằng các ly hợp khóa Như vậy, khả năng tạo tỉ số truyền tối đa của các CCHT đã giảm xuống Để có được số lượng số truyền mong muốn cần sử dụng nhiều CCHT khác nhau trong hộp số Hộp số chính dùng trên ô tô có thể chia ra: một hoặc nhiều nhóm tỉ số truyền Hộp số có một nhóm tỉ số truyền gồm các CCHT đơn lẻ kiểu Simpson, Ravigneaux hay được tổ hợp từ các CCHT kiểu Wilson Hộp số có hai hay nhiều nhóm tỉ số truyền gồm các CCHT đã được tổ hợp như trên cùng với CCHT đơn giản Các ô tô con hiện đại thường bố trí các loại động cơ có số vòng quay lớn, hộp số cần có nhiều số truyền và tỉ số truyền thay đổi trong giới hạn rộng, trong khi đó không gian chỉ cho phép trong giới hạn nhất định, vì vậy hộp số đã được cấu tạo thành hai phần nhằm giảm bớt tỉ số truyền cho các bộ truyền, thu gọn kích thước chung Đối với loại hộp số được cấu tạo từ nhiều phần, hộp số được chia ra: phần chính hộp số, phần phụ hộp số Phần phụ hộp số có thể đặt trước hoặc đặt sau phần chính Để tạo nên nhiều tỉ số truyền cho hộp số, giữa các phần của hộp số cần có mối liên hệ nhất định với nhau Sự liên hệ này tạo ra khả năng tổ hợp giữa các CCHT riêng biệt với nhau Có hai cách tổ hợp các CCHT liên tiếp là nối tiếp và song song Với dạng nối tiếp, đầu ra của cơ cấu này có thể là đầu vào của cơ cấu tiếp theo, vì thế tỉ số truyền của cả tổ hợp là tích các tỉ số truyền thành phần Với dạng song song, dòng 10 nhôm và được lắp ghép với nhau kín khít tuyệt đối để ngăn sự rò rỉ dầu khiến quá trình điều khiển không chính xác Bơm dầu đưa dầu đến van điều khiển áp suất để đảm bảo áp suất phù hợp để điều khiển các van điện từ Các van điện từ nhận tín hiệu điều khiển điện từ ECU hộp số để mở đường dầu điều khiển các van chuyển số phân phối dầu có áp suất đến các cụm van điều khiển ly hợp tại các phần tử điều khiển Bơm dầu cấp dầu cho van điều khiển áp suất biến mô để tiến hành cấp dầu cho quá trình làm việc của biến mô thủy lực 75 ECU điều khiển các van điện từ cấp dầu đến điều khiển đóng van điều khiển áp suất biến mô, đồng thời điều khiển van điều khiển ly hợp biến mô cấp dầu đến biến mô; sự chênh lệch áp suất sẽ đóng ly hợp khóa bánh tua-bin với bánh bơm của biến mô Dựa theo tín hiệu các cảm biến gửi về ECU của hộp số như tín hiệu về tốc độ động cơ, tốc độ ôtô, nhiệt độ dầu hộp số đồng thời dựa trên vị trí cần chọn số, các 76 chương trình hoạt động và số truyền đang hoạt động hiện tại thì ECU sẽ tiến hành tính toán và đưa tín hiệu điều khiển đến van điện từ điều khiển ly hợp khóa Van điện từ tại đây sẽ điều khiển dịch chuyển các con trượt trong van chuyển số thông qua các tín hiệu điện từ mà nhờ đó có thể đóng mở các đường dầu có áp suất tới các ly hợp khóa thích hợp 77 Chương 5 : QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT BÁNH RĂNG Trong chương này ta trình bày quy trình công nghệ gia công chi tiết bánh răng hành tinh P2 của bộ truyền hành tinh Ravigneaux 5.1 Điều kiện làm việc và yêu cầu đối với bánh răng hành tinh Điều kiện làm việc Bánh răng hành tinh làm việc trong điều kiện nặng nhọc, chịu ứng suất uốn, ứng suất tiếp xúc và chịu va đập Bánh răng luôn quay ở tốc độ cao và ngập trong dầu hộp số Yêu cầu Từ chức năng và điều kiện làm việc của bánh răng hành tinh nêu trên, yêu cầu bánh răng phải được chế tạo chính xác, độ cứng vững như độ bóng bề mặt phải cao Các bề mặt yêu cầu chế tạo chính xác : Lỗ bánh răng để lắp trục Bề mặt làm việc của răng Cụ thể : Độ bóng bề mặt răng và lỗ đạt tới Ra = 1,25 Độ đảo mặt đầu : 0,04 Độ cứng bề mặt răng đạt từ 58 ÷ 60 HRC 5.2 Tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết bánh răng hành tinh Hính dáng lỗ phải đơn giản, để dễ gia công bằng một giao trong một lần gá đặt Trong trường hợp này chọn lỗ thông suốt và kích thước không đổi trong suốt chiều dài Vành ngoài của bánh răng không có gờ để đơn giản trong khi chuyển dao cắt Góc nghiêng được chọn bằng 300 như vậy phù hợp với điều kiện công nghệ gia công 78 Với kết cấu bánh răng mà chúng ta chọn (trong bản vẽ chi tiết ) có thể gia công bằng nhiều dao cùng một lúc 5.3 Chọn phương pháp chế tạo phôi Ta có 3 phương án để chọn phôi phi chế tạo bánh răng : Phương án 1 : Phôi thép thanh được cắt ra thành từng đoạn ngắn Phương án 2 : Chọn phôi dập để chế tạo bánh răng Phương án 3 : Chọn phôi rèn Trong 3 phương án trên thì phương án chọn phôi dập là phù hợp hơn cả Như đã phân tích với dạng sản suất hành loạt và bánh răng làm việc trong điều kiện nặng nhọc Nếu chọn phôi rèn thì năng suất sẽ thấp, nếu chọn phôi thanh thì không đảm bảo về độ bền 5.4 Các nguyên công trong gia công bánh răng 5.4.1 Nguyên công 1: Tiện mặt đầu và khoét lỗ trong Hình 5.1: Nguyên công 1 79 Định vị :Phôi được định vị ở mặt ngoài (là mặt trụ) hạn chế bốn bậc tự do, mặt đầu hạn chế một bậc tự do Như vậy chi tiết tổng cộng được hạn chế 5 bậc tự do Kẹp chặt :Dùng mâm cặp ba chấu tự định tâm có mặt bậc trong để kẹp chặt Chọn máy :Máy tiện cỡ nhỏ của Liên Xô có ký hiệu 1603, công suất của máy Nm = 1,1 Kw Tiện mặt đầu : Chọn dao : Tiện mặt đầu dùng dao có kí hiệu T14k8 Lượng dư gia công : Tiện một lần lượng dư gia công bằng 0,9 mm Tiện tinh lượng dư gia công bằng 0,15 mm Chế độ cắt : Chiều sâu cắt tiện một lần : t = 0,2 mm Chiều sâu cắt khi tiện tinh : t = 0,15 mm Tốc độ cắt : v = 28(m/ph) Chọn số vòng quay theo máy nm = 300 (v/ph) Khoét lỗ trong : Chọn dao : Chọn dao khoét có kí hiệu T15K6 Lượng dư gia công Khoét thô lượng dư gia công bằng 1,3 m Khoét tinh lượng dư gia công bằng 0,35 mm Chiều sâu cắt : Khoét thô t = 0,5 mm Khoét tinh t = 2 mm Tốc độ cắt : v = 10 (v/ph) Chọn số vòng quay theo máy nm = 300(v/ph) 80 5.4.2 Nguyên công 2 : Tiện mặt ngoài : Hình 5.2: Nguyên công 2 Định vị :Dùng chốt trụ dài hạn chế 4 bậc tự do, mũi chống tâm hạn chế một bậc tự do Tổng cộng chi tiết bị hạn chế 5 bậc tự do Kẹp chặt :Dùng mâm cặp ba chấu tự định tâm để kẹp chặt chốt trụ dài Chọn máy :Chọn máy : Máy tiện cỡ nhỏ của Liên Xô có ký hiệu 1603, công suất của máy Nm = 1,1 Kw Chọn dao : Dao tiện có kí hiệu T14K8 Lượng dư gia công : Tiện thô lượng dư gia công bằng 1mm 81 Tiện tinh lượng dư gia công bằng 0,5 mm Chế độ cắt : Chiều sâu cắt :Tiện thô : t = 1,5 mm Tiện tinh :t = 0,5mm Tốc độ cắt : v = 28(m/ph) Chọn số vòng quay theo máy nm = 300(vg/ph) Vát mép : Chọn dao có kí hiệu : T14K8 Lượng dư gia công bằng : 1mm Tiện một lần chiều sâu cắt t = 1mm Tốc độ cắt v = 32 (m/ph) Chọn số vòng quay theo máy nm = 300 (v/ph) 5.4.3 Nguyên công 3 : Phay răng : Hình 5.3: Nguyên công 3 82 Định vị :Dùng một chốt trụ dài hạn chế bốn bậc tự do, mũi chống tâm hạn chế một bậc tự do Chú ý : Chi tiết còn một bậc tự do chưa hạn chế càn phải rất được chú ý Bậc tự do này có thể gây ra sai số khi gia công vì vậy trước khi gia công càn phải tính lực kẹp chặt phù hợp để khi gia công không gây ra sai số Chọn máy :Chọn máy phay côn xoắn vạn năng của Liên Xô có kí hiệu 6H81 Công suất của máy Nm = 1,7 Kw Chọn dao : Chọn dao phay có kí hiệu P9 Chiều sâu cắt : Phay thô : t = 4,5 mm Phay tinh : t = 1,06 mm Tốc độ cắt :v = 17,5 (m/ph) Chọn vận tốc góc của trục chính theo máy nm = 390 (v/ph) Vận tốc cắt đầu phân độ : Phay thô : n = 2,72 (v/ph) Phay tinh : n = 1,81 (v/ph) 5.4.4 Nguyên công 4 Nhiệt luyện : Do bánh răng làm việc trong điều kiện nặng nhọc, thường xuyên chịu va đập nên bánh răng phải đạt các yêu cầu sau : Độ cứng bề mặt răng phải đạt từ 58 đến 60 HRC Độ cứng lõi răng phải từ 30 đến 38 HRC để tăng độ dai, chịu được va đập Nhiệt luyện : Nung nóng bằng dòng điện cao tần và tôi trong môi trường nước, làm nguội trong môi trường dầu Trước khi tôi phôi được ủ và thấm cácbon, nitơ Sau đó ta tiến hành ram để khử ứng suất dư 83 5.4.5 Nguyên công 5 Mài nghiền răng : Hình 5.4: Nguyên công 5 Định vị :Dùng chốt trụ dài hạn chế 4 bậc tự do, mũi chống tâm hạn chế 1 bậc tự do Tổng cộng chi tiết được hạn chế 5 bậc tự do Nhận xét : Mục đích của nguyên công này là làm tăng độ bóng bề mặt răng, ngoài ra còm tăng độ chính xác về hình dáng và kích thước Nếu yêu cầu độ chính xác không cao thì chỉ cần hạn chế bốn bậc tự do bằng chốt trụ dài được lồng vào trong lỗ bánh răng, còn bậc tự do kia không ảnh hưởng đến độ chính xác gia công Kẹp chặt :Dùng mâm cặp ba chấu tự định tâm kẹp vào chốt trụ dài, chốt trụ dài được lồng vào trong lỗ bánh răng, mặt đầu được kẹp chặt bằng đai ốc 84 Chọn dao :ở đây dùng một bánh răng khác có cùng các thông số với bánh răng cần mài, nhưng hướng răng của bánh răng này ngược hướng với răng của bánh răng được chế tạo Dùng bột mài các-bít-bo có pha thêm dầu để được dung dịch cac-bít-bo dùng cho mài ngiền Chọn máy :Nguyên công này được thực hiện trên máy tiện có kí hiệu 1603 vì máy này có công suất nhỏ, độ chính xác tương đối cao, phù hợp với nguyên công này, đồng thời còn đảm bảo tính tiết kiệm Lượng dư gia công của nguyên công này 0,1 mm Chế độ cắt : Vận tốc cắt v = 12,48 (m/ph) Vân tốc góc n = 100 (v/ph) 5.4.6 Nguyên công 6 Kiểm tra : Hình 5.5: Nguyên công 6 85 Mặt chuẩn là mặt lỗ trong của bánh răng Kiểm tra độ đảo hướng tâm của đỉnh răng Kiểm tra độ đảo mặt đầu của bánh răng Kiểm tra kích thước của các răng (Kiểm tra độ kín khít giữa 2 bánh răng cùng thông số ăn khớp với nhau hay nhau) 86 KẾT LUẬN Qua quá trình 14 tuần thực hiện thuyết minh và các bản vẽ về đề tài tốt nghiệp “Thiết kế phần cơ khí của hộp số tự động cho xe 12 chỗ”, đồ án đã giải quyết được những vấn đề cơ bản sau đây: 1 Giới thiệu những đặc điểm cơ bản và phân tích những ưu nhược điểm của hộp số tự động khi sử dụng trên ôtô 2 Tìm hiểu kết cấu, nguyên lý hoạt động và các phương thức tổ hợp những cơ cấu hành tinh cơ sở có sẵn để tạo nên hộp số có số lượng số truyền mong muốn 3 Lựa chọn phương án thiết kế hộp số hành tinh 5 số tiến, tính toán sức kéo và phân định sơ bộ tỉ số truyền cho từng tay số, đồng thời cho thấy ôtô có hộp số được thiết kế có thể vượt qua được góc dốc giới hạn 20.9 0 và đạt được vận tốc tối đa tới 140 (km/h), nâng cao tính cơ động của xe khi vận hành trên đường Việt Nam 4 Tính toán các kích thước hình học cơ bản của hộp số hành tinh, đảm bảo được sự hợp lý về mặt kích thước của hộp số khi lắp đặt vào hệ thống truyền lực của xe nhằm đáp ứng được khả năng thông qua của xe ở nhiều địa hình khác nhau 5 Xe được yêu cầu thiết kế có khoảng thay đổi tải trọng tương đối rộng nên các bộ phận của hộp số hành tinh chịu những tải trọng biến đổi rộng Do vậy, đồ án căn cứ vào bảng các chế độ tải trọng của hộp số khi hoạt động ở những số truyền khác nhau để lựa chọn và tính toán bền cho một số chi tiết điển hình Sau khi tính toán được các kích thước hình học và kiểm tra bền một số chi tiết điển hình, sức kéo của hộp số được tính toán chính xác lại Do sự liên quan về mặt kích thước hình học giữa các chi tiết của hộp số hành tinh nên khoảng tỉ số truyền của hộp số đã thay đổi so với bước tính toán sơ bộ ban đầu Sự hiệu chỉnh chính xác sau tính toán đã cho phép các tay số mà ôtô thường xuyên hoạt động gần nhau hơn, tạo điều kiện hoàn thiện các chế độ hoạt động của ôtô Riêng số I và số II có khoảng chuyển số bị kéo rộng nhưng thời gian làm việc của chúng là không nhiều nên có thể chấp nhận được 87 Đề tài với nhiệm vụ thiết kế phần cơ khí cho hộp số tự động, những vấn đề về điều khiển chuyển số chưa được đề cập sâu Tuy vậy, đồ án cũng mạnh dạn đưa ra các ý tưởng cơ bản để có thể tiếp tục hoàn thiện Một số kết quả của đồ án về tổ hợp và phân tích động học của các cơ cấu hành tinh có thể sử dụng được trong thực tiễn đào tạo hoặc thiết kế những hộp số hành tinh mới tối ưu hơn, tận dụng tốt hơn công suất động cơ trong tương lai Thiết kế hộp số tự động là một quá trình dài và phức tạp, với yêu cầu của đề tài, đồ án đã hoàn thành cơ bản các nội dung được giao, đảm bảo được tiến độ khi thực hiện đề tài tốt nghiệp Tuy nhiên, đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, nên rất mong nhận được sự đóng góp của các thầy và các bạn trong bộ môn để có thể hoàn thiện tốt hơn nữa Hà Nội, tháng 6 năm 2010 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tập bài giảng tính toán thiết kế ô tô – PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan [2] Cấu tạo hệ thống truyền lực ô tô con – PGS.TS Nguyễn Khắc Trai – NXB KHKT, 2005 [3] Nguyên lý máy, Tập 1 – Đinh Gia Tường, Tạ Khánh Lâm – NXBGD, 2005 [4] Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, Tập 1 – Trịnh Chất, Lê Văn Uyển – NXBGD [5] Lý thuyết ô tô máy kéo – Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng – NXB KHKT, 2007 [6] Hướng dẫn làm bài tập lớn lý thuyết ô tô – Lê Thị Vàng [7] Tính toán thiết kế hộp số ô tô – Nguyễn Văn Tài 89 ... 1.5.2.Theo truyền bánh Hộp số tự động sử dụng truyền hành tinh Hộp số tự động sử dụng cặp bánh ăn khớp với nhiều trục 1.5.3.Theo cách điều khiển Hộp số tự động thường Hộp số tự động điện tử... xuống đến số thích hợp thực cách tự động tại thời điểm thích hợp theo tải động tốc độ xe 1.3 Giới thiệu chung hộp số tự động ô tô Cụm hộp số tự động ô tô bao gồm biến mômen hộp số hành tinh,... trên, sử dụng hộp số tự động có số tiến để làm phương án tính toán cho hộp số tự động xe minibus 12 chỗ phù hợp Tuy nhiên, cấu hành tinh (CCHT) đơn lẻ có khả tạo số lượng số truyền định