Tính toán thiết kế hộp phân phối ô tô tải

Yêu cầu của hộp phân phối Để đảm bảo công dụng nêu trên, ngoài các yêu cầu chung về hiệu suất, sức bền và kết cấu gọn, hộp phân phối ô tô và máy kéo còn phải thoải mãn các yêu cầu đặctrư

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU……… ……… 3

MỤC LỤC 1

LỜI NÓI ĐẦU 3

1.1 Công dụng của hộp phân phối 4

Trên hình 1.1 ta thấy hộp phân phối thường được đặt ngay sau hộp số hoặc có thể đặt tách rời iêng biệt sau hộp số thông qua bộ truyền các đăng 4

1.2 Yêu cầu của hộp phân phối 4

Để đảm bảo công dụng nêu trên, ngoài các yêu cầu chung về hiệu suất, sức bền và kết cấu gọn, hộp phân phối ô tô và máy kéo còn phải thoải mãn các yêu cầu đặc trưng sau: 4

1.3 Phân loại hộp phân phối 5

Hình 1.9 Sơ đồ động học hộp phân phối và bộ tăng tốc liên hợp 12

TRONG ĐÓ: M1, M2 (N.MM): LÀ MÔ MEN XOẮN TƯƠNG CỦA TRỤC TRUNG TÂM VÀ VÀNH RĂNG BAO 16

TỪ (2.2) TA SUY RA ĐƯỢC: (3.2) 16

MÀ ĐƯỜNG KÍNH VÒNG LĂN BÁNH RĂNG ĐƯỢC TÍNH: D =M.Z 16

(5.11) 25

5.2.2 Mômen quán tính J2p.iap-2 25

(5.12) 25

(5.24) 26

5.2.3 Mô men quán tính quy dẫn của các bánh răng trên trục thứ cấp J3’ 26

Ta có: (5.25) 26

5.2.4 Mômen ma sát yêu cầu của bộ đồng tốc 27

(5.36) 29

5.2.5 Bán kính ma sát của bộ đồng tốc 29

5.2.6 Chiều rộng bề mặt vành ma sát của bộ đồng tốc 30

5.2.7 Góc nghiêng của bề mặt hãm β 30

5.2.8 Tính toán kiểm tra các thông số cơ bản của bộ đồng tốc 31

5.2.8.1 Mô men ma sát thực tế của đồng tốc 31

5.2.8.4 Công trượt riêng của đôi bề mặt côn ma sát của bộ đồng tốc 33

5.3 Kết cấu đồng tốc loại Ia 34

5.3.1 Cấu tạo bộ gài đồng tốc loại Ia 34

5.3.2 Nguyên lý làm việc bộ gài đồng tốc loại Ia 35

Dưới tác dụng của lực gài từ cơ cấu điều khiển, bộ phận nối (1) của bộ đồng tốc sẽ dịch chuyển về bên phải (hoặc bên trái) Nhờ bộ phận định vị mà vành ma sát (10) sẽ dịch chuyển đồng thời với bộ phận nối (1), vào tiếp xúc trước với bề mặt ma sát của vành răng gài số (4) hoặc (9) Do đó có sự khác nhau về tốc độ của hai bề mặt ma sát mà tại đây hình thành một mô men ma sát Mô men ma sát này làm cho vành răng gài số (4) hoặc (9) đang quay trơn trên trục nhanh chóng thay đổi tốc độ về với tốc độ của bộ đồng tốc 35

TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

LỜI NÓI ĐẦU

Với nền công nghiệp phát triển ngày càng hiện đại, các nhu cầu trong lao động

và cuộc sống của con người càng được nâng cao Vấn đề vận chuyển hàng hóa, đi lạicủa con người là một trong những nhu cầu rất cần thiết Ô tô là một loại phương tiệnrất phát triển và phổ biến trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay để đáp ứng cho nhu cầu

đó Trong các loại ôtô, xe tải là phương tiện chủ yếu dùng để chuyên chở hàng hóa Làmột sinh viên ngành động lực, việc tìm hiểu, nghiên cứu, tính toán và thiết kế các bộphận, cụm máy, chi tiết trong xe tải là rất thiết thực và bổ ích Trong khuôn khổ giớihạn của một đồ án môn học, em được giao nhiệm vụ thiết kế và tính toán hộp phânphối xe tải Công việc này đã giúp cho em cũng cố lại kiến thức sau khi đã được họccác học phần như “ Lý thuyết ô tô và máy công trình”, “ Hệ thống truyền lực”…, đồngthời nó còn giúp cho em bước đầu làm quen với công việc thiết kế mà em đã được học

ở trường để ứng dụng cho thực tế

Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Ths Nguyễn Văn Đông và sự nổ lựccủa bản thân, sau một khoảng thời gian cho phép em đã hoàn thành được đồ án củamình Vì bước đầu tính toán thiết kế còn rất bỡ ngỡ cho nên không tránh khỏi nhữngsai sót, nhầm lẫn Do vậy, em rất mong các thầy thông cảm và chỉ bảo thêm để emđược hoàn thiện hơn trong quá trình học tập của mình

Đà Nẵng, ngày 21.05.2012

Sinh viên

Nguyễn Đức Thuận

1 TỔNG QUAN VỀ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ

1.1 Công dụng của hộp phân phối

Đối với ô tô thường xuyên làm việc ở những nơi đường đất hoặc những nơi chưalàm đường thì ôtô được thiết kế với nhiều cầu chủ động Trong trường hợp này, cầnphải có hộp phân phối để phân phối công suất từ động cơ đến các cầu hoặc các bánh

xe chủ động Trong hộp phân phối thường bố trí thêm một số truyền nhằm tăng lựckéo cho bánh xe chủ động khi cần thiết

Hình 1.1 Bố trí chung hộp phân phối trên ôtô.

Trên hình 1.1 ta thấy hộp phân phối thường được đặt ngay sau hộp số hoặc có thểđặt tách rời iêng biệt sau hộp số thông qua bộ truyền các đăng

1.2 Yêu cầu của hộp phân phối

Để đảm bảo công dụng nêu trên, ngoài các yêu cầu chung về hiệu suất, sức bền

và kết cấu gọn, hộp phân phối ô tô và máy kéo còn phải thoải mãn các yêu cầu đặctrưng sau:

- Hộp phân phối ô tô phải đảm bảo việc phân phối đủ mô men đến các cầu chủđộng theo tỷ lệ khối lượng ô tô phân bố lên các cầu Do đó mô men xoắn truyền đếncác bánh xe mới phát huy hết tác dụng, tức là không bị vượt mô men bám đối với bất

kì bánh xe riêng biệt nào

Hộp phân phối Cầu sauCầu trước

- Tốc độ tịnh tiến các bánh xe không bị trượt quay, trượt lết trong bất kỳ điều

kiện làm việc nào Nghĩa là cho phép tốc độ góc của bánh xe được quay với tốc độ bất

kỳ kể cả khi bán kính làm việc của bánh xe khác nhau do áp suất lốp không đều hoặc

do tải trọng phân bố lên các bánh xe khác nhau Yêu cầu này còn đảm bảo cho bánh xe

đi vào đường vòng hoặc qua đường nhấp nhô một cách linh hoạt mà không bị trượt

- Đảm bảo các kích thước bánh răng phải thật chính xác nhằm mục đích là không

làm sai lệch tỷ số truyền mô men khi phân chia công suất ra các cầu chủ động

- Điều khiển cho hộp phân phối làm việc thuận lợi và linh hoạt Tức là phải cho

phép ngắt hoặc nối truyền động đến các cầu khi cần thiết Đảm bảo các khớp gài ra

vào nhẹ nhàng, lái xe không phải dùng thêm nhiều lực

- Hộp phân phối phải đảm bảo sao cho không được làm giảm tính năng cơ động

vốn có của xe có nhiều cầu chủ động

- Yêu cầu của hộp phân phối là phải hoạt động tốt, ổn định, tuổi thọ cao và giá

thành phải phù hợp khi đi kèm trên xe

1.3 Phân loại hộp phân phối

Với các yêu cầu nêu trên tùy theo nguyên lý và kết cấu, hiện nay hộp phân phối

có thể phân loại theo một số tiêu chí cơ bản sau:

* Tùy theo cấp số truyền hộp phân phối người ta chia ra:

+ Hộp phân phối một cấp số truyền

a) b) c)

Hình 1.2 Các dạng sơ đồ cấu tạo của hộp phân phối một cấp.

a Dạng một cấp có khớp gài b Dạng một cấp vi sai côn

c Dạng một cấp có vi sai trụ

SauSau

+ Hộp phân phối hai cấp số truyền.

Trong hộp phân phối 2 cấp số truyền, thường bố trí một cấp số truyền thẳng có tỉ

số truyền i= 1 và một cấp số truyền có tỉ số i > 1 Riêng đối với hộp phân phối tăng tốcliên hợp thì tỷ số truyền tăng tốc phải bé hơn 1 Như vậy tốc độ sau khi ra khỏi hộpphân phối sẽ tăng lên

Hình 1.3 Các dạng sơ đồ cấu tạo hộp phân phối 2 cấp.

* Theo nguyên lý truyền động hộp phân phối có thể chia ra 2 loại:

+ Hộp phân phối không sử dụng bộ vi sai:

Hộp phân phối không sử dụng bộ vi sai có thể được thiết kế cho ô tô có sự phân

bố khối lượng lên các cầu bằng nhau Tuy vậy hộp phân phối phải có cơ cấu điềukhiển ngắt tự động để ngắt truyền động đến một trong hai cầu khi xe hoạt động trênđường có hệ số bám cao chẳng hạn trên đường nhựa hay đường bê tông Có như vậyhộp phân phối mới đảm bảo yêu cầu thứ hai Nếu không hoặc sẽ gây ra trượt giữa lốpvới mặt đường cứng làm mòn nhanh lốp, hoặc sẽ gây ra tải trọng cưỡng bức lớn tácdụng lên các chi tiết trong hệ thống truyền lực làm giảm tuổi thọ các chi tiết

Hộp phân phối kiểu này cũng chỉ dùng để phân phối mô men ra các cầu; khôngdùng để phân phối mô men ra các bánh xe mặc dầu khối lượng phân bố lên hai bánh

xe trên một cầu bằng nhau Sở dĩ như vậy là vì tốc độ góc của hai bánh xe trên mộttrục không luôn luôn bằng nhau mà thường khác nhau ví dụ như khi quay vòng, khibán kính làm việc hai bánh xe không bằng nhau do áp suất lốp khác nhau hoặc do mònkhông đều…, khi đường không bằng phẳng, đường không thẳng Cũng cần chú ý thêm

Vào

Vào

TrướcTrước

Sau

Sau

rằng: mặc dầu bán kính làm việc bằng nhau, đường bằng phẳng và thẳng nhưng thờigian xe không chuyển động thẳng là nhiều hơn chuyển động thẳng vì phải chướng ngạivật và các phương tiện chuyển động khác trên đường.

Sau đây là một vài ví dụ về hộp phân phối không dùng vi sai:

Hình 1.4 Hộp phân phối không dùng vi sai.

Trên hình 1.4 cả hai sơ đồ hộp phân phối đều kết hợp thiết kế thêm hộp phânphối phụ để tạo ra khả năng thích nghi cho xe hoạt động trên hai loại đường khácnhau Khi chạy trên đường tốt, sử dụng số cao của số phụ (2p có giá trị gần bằng 1),lúc này kéo cần gài qua bên trái cắt truyền động dẫn ra cầu trước I để tránh mòn lốp vàcưỡng bức các chi tiết Khi chuyển động vào đường xấu, hệ số bám thấp thì phải kéocần gài ngược lại sử dụng thêm cầu chủ động trước I để tăng lực bám cho xe vàthường phải gài về số phụ thấp (1p có giá tỷ số truyền lớn hơn 1) nhằm tăng mô menxoắn truyền đến các bánh xe chủ động đáp ứng với lực cản tăng lên khi hoạt động trênđường xấu

Nhược điểm của sơ đồ trên là hiệu suất truyền chung của hộp phân phối thấp,hiệu suất luôn luôn nhỏ hơn 1 vì ít nhất phải qua một cặp bánh răng Để khắc phụcnhược điểm trên, người ta sử dụng hộp phân phối không vi sai có trục dẫn động chocầu sau đồng tâm với trục vào hộp phân phối

Hình 1.5 Hộp phân phối không dùng vi sai (có truyền thẳng D cho trục II).

Hộp phân phối ở hình 1.5 là hộp phân phối không vi sai có trục dẫn động cho cầusau đồng tâm với trục vào hộp phân phối Khi chạy trên đường tốt, sử dụng số truyềnthẳng D, lúc đó kéo cần gài qua trái cắt truyền động dẫn ra cầu trước I Nhờ kết cấuđồng tâm của trục dẫn động cho cầu sau II với trục vào hộp phân phối nên hiệu suấtcủa hộp phân phối bây giờ rất cao nếu ta bỏ qua ma sát trong các ổ và khuấy dầu thì cóthể xem hiệu suất bằng 1 Khi chuyển động vào đường xấu, hệ số bám thấp thì phảikéo cần gài qua lại bên phải để sử dụng thêm cầu chủ động trước I, đồng thời phải gài

về số phụ thấp nhằm tăng mô men xoắn truyền đến các bánh xe chủ động đáp ứng vớilực cản tăng lên khi hoạt động trên đường xấu, thì hiệu suất của hộp phân phối thấp vìphải qua ít nhất hai cặp bánh răng truyền động

Ưu điểm chung của hộp phân phối kiểu nối cứng không dùng vi sai là có tính cơđộng cao, không bị “hiện tượng sa lầy” Nhưng cũng tồn tại nhược điểm lớn là tiêuhao nhiên liệu lớn và gây thêm tải trọng phụ cho hệ thống truyền lực

+ Hộp phân phối có sử dụng bộ vi sai:

Để khắc phục những hạn chế của hộp phân phối không dùng vi sai, ngày nay hầuhết trên ô tô đều dùng bộ vi sai để phân phối mô men ra các trục theo yêu cầu

Hộp phân phối kiểu vi sai không những cho phép phân phối tùy ý mô men ra cáccầu mà còn bảo đảm tốt nhất tốc độ chuyển động linh hoạt của các bánh xe chủ độngtrong mọi địa hình Nhờ vậy tránh được sự mòn lốp do trượt cưỡng bức gây ra, giảmtiêu hao nhiên liệu và tăng tuổi thọ cho các chi tiết so với kiểu không dùng vi sai

* Tùy theo tính chất phân phối mô men của vi sai:

+ Hộp phân phối sử dụng vi sai đối xứng

+ Hộp phân phối sử dụng vi sai không đối xứng

Hộp phân phối sử dụng bộ vi sai không đối xứng được thiết kế cho ô tô có sựphân bố khối lượng lên các cầu không bằng nhau Nhờ nguyên lý của vi sai kiểu này

mà đảm bảo được yêu cầu thứ nhất khi khối lượng ô tô phân bố lên các cầu khác nhau

rõ rệt

* Theo công dụng của hộp phân phối có thể chia ra:

+ Hộp phân phối mô men ra các bánh xe

Hộp phân phối mô men ra các bánh xe thường là loại vi sai đối xứng

Hình 1.6 Hộp phân phối kiểu vi sai đối xứng giữa hai bánh xe.

Trên hình 1.6 là hộp phân phối kiểu vi sai đối xứng được dùng để phân phối mômen nhận được từ cac-đăng để vào cầu chủ động, thông qua bộ truyền lực chính bánhrăng côn, mô men truyền lên thân hộp phân phối Mô men từ thân sẽ truyền vào bêntrong cho bộ truyền vi sai thông qua các chốt Rồi từ đây thông qua các bánh răng vệtinh, mô men sẽ được truyền cho các bánh răng dẫn động hai trục ra I và II để đến haibánh xe chủ động Do bộ truyền vi sai kiểu đối xứng nên mô men xoắn truyền đến cáctrục bằng nhau Tuy nhiên, nhờ tính chất vi sai, nên hai trục có thể quay với vận tốcgóc bất kỳ, linh hoạt theo sự chuyển động của các bánh xe

+ Hộp phân phối mô men giữa các cầu

Hộp phân phối mô men ra các cầu có thể có hai trường hợp: đối xứng hoặckhông đối xứng

- Trường hợp 1: hộp phân phối mô men ra các cầu không đối xứng:

Hộp phân phối kiểu này được áp dụng cho mô men phân bố đến các cầu khôngbằng nhau.

Hình 1.7 Hộp phân phối kiểu vi sai không đối xứng giữa các cầu.

Trên hình 1.7 là sơ đồ động học kiểu hộp phân phối có vi sai không đối xứng ápdụng phổ biến trên xe có kiểu bố trí bánh xe 6x6 Trong hộp phân phối này cũng thiết

kế thêm hai số truyền phụ nhằm thay đổi lực kéo tương ứng với lực cản chuyển độngtrong hai loại địa hình khác biệt nhau (hình 1.7a)

Tuy nhiên đối với xe đã có hộp phân phối phụ riêng tức là đã thiết kế hộp số phụngay sau hộp số chính thì trong hộp phân phối không cần bố trí thêm hộp phân phốiphụ (hình 1.7b) để nâng cao hiệu suất của hộp phân phối và do đó nâng cao hiệu suấtchung của cơ cấu truyền lực Song nhất thiết phải có cơ cấu khóa vi sai K để khắcphục hiện tượng “ cầu bị sa lầy”

- Trường hợp 2: hộp phân phối mô men ra các cầu đối xứng:

Đối với ôtô có tính năng cơ động cao, hoạt động trong nhiều địa hình, có hệ sốbám giữa đường và lốp thấp thì phải dùng nhiều cầu chủ động Để bảo đảm cho cácbánh xe chủ động chuyển động linh hoạt trong điều kiện này, giữa các cầu nhất thiếtphải có hộp phân phối kiểu vi sai nhằm có thể bảm đảm các yêu cầu nêu ra ở phầnđầu

Với xe con có kiểu bố trí bánh xe 4x4 có phân bố khối lượng lên các cầu bằngnhau, thì thiết kế hộp phân phối kiểu vi sai đối xứng để phân phối mô men đến các cầunhư nhau.

Hình 1.8 Hộp phân phối kiểu vi sai đối xứng giữa hai cầu xe con.

Trên hình 1.8 là sơ đồ động học một kiểu hộp phân phối có vi sai đối xứng dùng

để phân phối mô men cho hai cầu chủ động trên xe con, thường có khối lượng phân bốlên hai cầu giống nhau Trong hộp phân phối này cũng có thiết kế thêm hộp số phụ cóhai số truyền nhằm bảm đảm tính thích ứng về lực cản chuyển động trong hai loại địahình khác biệt nhau

Đối với hộp phân phối có vi sai, do có tính chất tự động điều chỉnh một cách linhhoạt tốc độ hai trục khi chuyển động trên các loại đường khác nhau, thường phải cóthêm cơ cấu khóa K Cơ cấu khóa K có nhiệm vụ khóa cứng vi sai mỗi khi các bánh xe

bị “sa lầy”; một trong hai cầu hoặc một trong hai bánh xe hoàn toàn mất bám với mặtđường làm cho xe không thể chuyển động được

* Theo tính chất biến đổi mô men phân ra các trục ta có thể phân ra hai loại:+ Hộp phân phối có mô men ma sát trong thấp

+ Hộp phân phối có mô men ma sát trong cao

Thông thường thiết kế hộp phân phối có mô men ma sát trong là thấp nhằm mụcđích đạt yêu cầu chung về hiệu suất truyền động cao Tuy nhiên, trong một số trườnghợp đặc biệt như xe quân sự cần vượt địa hình nhanh cần thiết phải thiết kế hộp phân

phối có mô men ma sát trong là cao nhằm đảm bảo khả năng tự vượt lầy nhanh cầnthiết cho xe.

Ngoài các loại đã được nêu trên thì hiện nay có loại mới và ngày càng được sửdụng rộng rãi, đó là hộp phân phối kiểu vi sai- bộ tăng tốc liên hợp

Điểm khác biệt cơ bản của hộp này và các các hộp khác là nó vừa làm nhiệm vụcủa bộ vi sai, vừa làm nhiệm vụ tăng tốc sau khi ra khỏi hộp, tức là tốc độ ra khỏi hộpphân phối sẽ có tốc độ góc lớn hơn tốc độ vào hộp phân phối khi ô tô chuyển độngtrên đường tốt Việc chuyển đổi chức năng thực hiện đơn giản qua việc thay đổi cơ cấukhóa liên hợp mà không làm thay đổi cấu trúc bộ truyền động của hộp phân phối Khichuyển cơ cấu khóa vi sai thành cơ cấu ngắt cầu trước đồng thời cố định lên vỏ cầu, ta

sẽ chuyển bộ vi sai thành cơ cấu hành tinh, và do đó biến hộp phân phối thành hộptăng tốc cho ô tô

Sau đây là sơ đồ động học của hộp phân phối kiểu vi sai- bộ tăng tốc liên hợp:

Hình 1.9 Sơ đồ động học hộp phân phối và bộ tăng tốc liên hợp.

Hộp phân phối kiểu vi sai không đối xứng có thể chuyển sang làm việc theo ch ế

độ bộ truyền tăng tốc Cơ cấu khóa liên động theo kiểu ba chức năng: vừa làm nhiệm

vụ khóa vi sai (vị trí K1: khóa cần C với bánh răng trung tâm), nhả khóa (vị trí K2:làm nhiệm vụ nối trục I với bánh răng trung tâm), và giải phóng cầu trước đồng thời cốđịnh bánh răng trung tâm của vi sai với võ cầu (vị trí K3 như trên hình 1.9) để biến bộ

vi sai thành cơ cấu hành tinh làm việc theo kiểu bộ truyền tăng tốc cho xe khi chuyểnđộng trên đường tốt

2 TÍNH TỶ PHÂN PHỐI MÔ MEN LÊN CÁC TRỤC CHỦ ĐỘNG CỦA HỘPPHÂN PHỐI

Để lực kéo truyền đến các bánh xe không vượt quá lực bám thì mô men phânphối ra các cầu tỷ lệ với khối lượng phân bố lên các cầu đó Mô men lớn nhất có thểtruyền đến các cầu không được vượt quá mô men bám trên các cầu, mô men phân phối

ra các cầu được xác định theo [I]:

- G 1 , G 2 (KG): là trọng lượng tương ứng phân bố lên cầu trước (1), cầu sau (2)

- m 1 , m 2 (kg): là khối lượng tương ứng phân bố lên cầu trước (1), cầu sau (2)

- φ 1 , φ 2: là hệ số bám tương ứng giữa lốp với mặt đường ở cầu trước và sau

- R bx1, R bx2 (mm): là bán kính làm việc tương ứng của bánh xe trước, sau

- i01, i02 : là tỷ số truyền tương ứng của truyền lực chính cầu trước, sau

- : là hiệu suất tương ứng từ hộp phân phối đến các cầu trước, sau

- g (m/s2): gia tốc trọng trường, lấy g = 9,81[m/s2]

Trong điều kiện làm việc chuẩn như xe chuyển động thẳng trong điều kiện đườngphẳng, bán kính làm việc của các bánh xe bằng nhau ta có thể giả thiết các thông sốkết cấu cũng như các thông số vận hành của cầu trước, cầu sau của xe là như nhau như

bán kính làm việc bánh xe: R bx1 =R bx2, tỷ số truyền lực chính i0: i 01 = i 02, hiệu suất truyềnlực η1,2(η1 =η2) , hệ số bám giữa lốp với mặt đường φ (φ 1 = φ 2 ).

Từ (2.1) suy ra tỷ số mô men yêu cầu truyền đến cầu trước/cầu sau:

1 1

4500

0, 489139200

M =G = = (2.2)

3 CHỌN LOẠI/KIỂU VÀ SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC HỘP PHÂN PHỐI

3.1 Chọn loại/kiểu hộp phân phối

Do ô tô cần thiết kế là ô tô tải có trọng lượng phân bố trên trục trước và trục saukhông bằng nhau nên loại hộp phân phối được chọn phải là hộp phân phối kiểu vi saikhông đối xứng Ở đây có hai phương án đưa ra đó là: một là chọn hộp phân phối kiểu

vi sai không đối xứng loại thường không có bộ tăng tốc liên hợp; hai là chọn hộp phânphối kiểu vi sai không đối xứng có bộ tăng tốc liên hợp Với phương án một thì hộpphân phối loại này không có khả năng tăng tốc tốt Chính vì thế ta chọn hộp phân phối

vi sai không đối xứng có bộ tăng tốc liên hợp

Sơ đồ động học của hộp phân phối này như sau:

K1 K2

Z2 Zg

Hình 3.1 Hộp phân phối vi sai không đối xứng và bộ tăng tốc liên hợp.

Trên hình 3.1 là sơ đồ động học hộp phân phối ta chọn để thiết kế trên ô tô tải.Hộp phân phối kiểu vi sai không đối xứng được thiết kế liên hợp, vừa làm nhiệm vụphân phối vừa có thể làm hộp tăng tốc, tức là tốc độ ra khỏi hộp phân phối sẽ có tốc độ

góc lớn hơn tốc độ vào hộp phân phối khi ô tô chuyển động trên đường tốt Việcchuyển đổi chức năng thực hiện đơn giản qua việc thay đổi ống gài liên hợp mà khônglàm thay đổi cấu trúc bộ truyền động của hộp phân phối Khi chuyển ống gài vi saithành cơ cấu ngắt cầu trước đồng thời cố định lên vỏ cầu, ta sẽ chuyển bộ vi sai thành

cơ cấu hành tinh, và do đó biến hộp phân phối thành hộp tăng tốc cho ô tô

Nguyên lý làm việc: Công suất được truyền từ hộp số đến hộp phân phối, côngsuất được truyền đến vỏ vi sai qua cặp bánh răng số truyền thẳng Từ vỏ vi sai côngsuất đến bánh răng vệ tinh qua cần C của cơ cấu vi sai từ đó nếu:

- Ống gài ở vị trí K1 giải phóng cầu trước đồng thời cố định bánh răng trung tâmlên vỏ cầu để biến bộ vi sai thành cơ cấu hành tinh làm việc theo kiểu bộ truyền tăngtốc cho xe khi chuyển động trên đường tốt, hoặc khi xe lên dốc

- Ống gài ở vị trí K2 nối trục I với bánh răng trung tâm, lúc đó công suất đượcchia làm 2 dòng ra cầu trước và sau theo tỷ lệ phân bố momen giữa các cầu

3.2 Sơ đồ động học hộp phân phối

Theo tài liệu [I] ta có sơ đồ động học hộp phân phối:

K1 K2

C

P2 P2

Pc

Rc R2

R1

P1 P1

Z1

Z2 Zg

Hình 3.2 Sơ đồ động học hộp phân phối.

Trong đó:

- R 1 (mm): Bán kính vòng chia của bánh răng trung tâm

- R 2 (mm): Bán kính vòng chia của bánh răng bao

- R c (mm): Khoảng cách từ tâm trục của bánh răng vệ tinh ( điểm đặt lực Pc) đếntâm trục quay của các trục I và II

- P1 (N): là lực vòng tương tác giữa bánh răng trung tâm với bánh răng vệ tinh

- P2 (N): là lực vòng tương tác giữa bánh răng bao với bánh răng vệ tinh

Theo [I] thì tỷ lệ mô men truyền từ bánh răng vệ tính đến trục 1,trục 2 với bánkính vòng chia của bánh răng trung tâm 1, bánh răng bao 2:

M = R (3.1)Trong đó: M 1 , M 2 (N.mm): là mô men xoắn tương của trục trung tâm và vànhrăng bao

Từ (2.2) ta suy ra được: 1 1 1 1

M =G = m g =m (3.2)

Mà đường kính vòng lăn bánh răng được tính: D =m.Z.

Suy ra bán kính vòng lăn bánh răng: .

2

m Z

Trong đó: m: môdun của bánh răng;

Z: số răng của bánh răng.

Với: Z 1: là số răng của bánh răng trung tâm

Z 2 : là số răng của bánh răng bao

Số răng của bánh răng hộp phân phối phụ kiểu hành tinh được theo [1] được xác

định: Z 2 – Z 1 =2.Z g

Trong đó: Zg là số răng của bánh răng vệ tinh

Để tránh hiện tượng cắt chân răng thì số răng của bánh răng vệ tinh được chọn

sao cho số răng không được bé hơn 17 răng Chọn Z g= 18

Suy ra: Z2−Z1=2.18 36= (răng) (3.5)

Từ (3.4) và (3.5) ta có hệ phương trình:

1 2

0, 4891336

Z Z

được chọn trong khoảng: m= 2,75 ÷ 3,5

Từ đây ta tính được khoảng cách trục giữa bánh răng trung tâm và các bánh răng

vệ tinh theo [I] như sau: A ht = R 1 +R g =R 2 -R g = 51+27=105-27=78(mm) (3.10)

Theo [I] ta có các thông số cơ bản của bánh răng bộ truyền bánh răng trụ răngthẳng:

- Đường kính vòng lăn: D i =m Z i(mm) (3.11)+ Đường kính vòng lăn của bánh răng trung tâm: D1=m Z 1=3.34 102(= mm).+ Đường kính vòng lăn của bánh răng bao: D2 =m Z 2 =3.70 210(= mm).

+ Đường kính vòng lăn của bánh răng vệ tinh: D g =m Z g =3.18 54(= mm).

- Độ hở hướng tâm: c=0,25.m=0,25.3=0,75

- Đường kính vòng đỉnh: D ai =D i+2 (m mm). (3.13)+ Đường kính vòng đỉnh của bánh răng trung tâm:

D a1=D1+2m=102 2.3 108(+ = mm).

+ Đường kính vòng đỉnh của bánh răng bao:

D a2 =D2+2m=210 2.3 216(+ = mm).

+ Đường kính vòng đỉnh của bánh vệ tinh:

D a g =D g+2m=54 2.3 60(+ = mm).

- Đường kính vòng chân: D k i =D i−2(m c mm+ )( ). (3.14)+ Đường kính vòng chân của bánh răng trung tâm:

Từ số răng của các bánh răng trong hệ hành tinh ta thấy: Z 1 + Z g = Z 2 - Z g

nên các bánh răng không cần dịch chỉnh

Với các số răng các bánh răng như vậy cũng đã thoải mãn điều kiện lắp và điềukiện đồng trục trong hệ hành tinh

4 TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA HỘP PHÂN PHỐI

4.1 Tính toán kích thước cơ bản của trục hộp phân phối

Công thức kinh nghiệm tính khoảng cách trục của hộp phân phối theo [I]:

3 max 1

a e

A k= M ih (4.1)Trong đó:

- ka : hệ số kinh nghiệm, có giá trị nằm trong khoảng sau :

max 0

.

a bx h

G R i