Thiết kế hộp số 3trục trên cơ sở xe Ford Transit

Hình 1.3 Kết cấu hộp số 3 trục dọc • Đặc điểm kết cấu: + Trục sơ cấp đồng thời là trục bị động của li hợp, trục này đượcgối lên hai ổ: một ổ thanh lăn trong hốc bánh đà ở đuôi trụckhuỷu

Mục Lục

Lời nói đầu

Chương I – TỔNG QUAN

1.1 Luận chứng kinh tế1.2 Lựa chọn phương án thiết kế

1.3 Giới thiệu chung về xe ô tô Ford Transit

1.4 Giới thiệu hộp số thiết kế1.5 Giới thiệu mục tiêu và nội dung đề tàiChương II – TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ

2.1 Tính toán các thông số cơ bản của hộp số

2.2 Kiểm tra khả năng làm việc của đồng tốc

2.3 Kiểm tra bền bánh răng

2.4 Kiểm tra bền trục

2.5 Tính chọn ô lăn

Chương III – KHAI THÁC KĨ THUẬT HỘP SỐ

3.1 Những chú ý khi sử dụng HS3.2 Chẩn đoán kỹ thuật HS3.3 Bảo dưỡng kỹ thuật HSKẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

2333689101021233137404041424546

LỜI NÓI ĐẦU

Nước ta đang trong quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước

càng được sử dụng rộng rãi trong thực tế đời sống vì nhưng tiện ích mà nómang lại Một trong những bộ phận không thể thiếu của ôtô và ảnh hưởngtrực tiếp đến quá trình điều khiển ôtô,đó là hộp số

Ngày nay, hộp số ôtô khá phong phú về chủng loại, về kết cấu côngnghệ Nhưng phổ biến nhất là hộp số sàn, các loại xe chất lượng cao còn đượctrang bị hộp số tự động.Tuy có một số nhược điểm so với hộp số tự độngnhưng hộp số sàn vẫn có những ưu điểm và được sử dụng phổ biến trong cácloại ôtô hiện nay, đặc biệt là các ô tô đã sản xuất tại Việt Nam Trong quátrình học tập tại trường, qua các đợt thực tập tốt nghiệp em đã lắm bắt đượcnhững kiến thức cơ bản về hộp số, từ kết cấu đến công nghệ chế tạo cơ bản…

Để tìm hiểu sâu hơn về hộp số, Em đã chọn đề tài “Thiết kế hộp số 3 trục trên cơ sở xe Ford Transit” 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 đưahộp số thiết kế đạt tới điều kiện tối ưu nhất có thể Mặc dù đã rất cố gắng,nhưng do tài liệu, năng lực có hạn nên chắc chắn đồ án không thể tránh khỏinhững thiếu sót Em rất mong được sự góp ý của các thầy cùng các bạn đểluận văn được hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Ths Nguyễn Quang Cường đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, tạo điều kiện tốt nhất cho em

hoàn thành luận đồ án

Hà Nội, ngày 25 tháng 10 năm 2012

Sinh viên thực hiện

Giáp Văn Khanh

CHƯƠNG I – TỔNG QUAN

1.1 Luận chứng kinh tế.

Ở các nước công nghiệp phát triển, công nghiệp ô tô là ngành kinh tế mũinhọn Trong khi đó thực trạng ngành công nghiệp ô tô nước ta đang gặp phảinhiều khó khăn, các doanh nghiệp ô tô lớn của đất nước vẫn chủ yếu là nhậpphụ tùng từ các nước về và tiến hành lắp

Do vậy muốn ngành công nghiệp ô tô nước ta phát triển thì phải từngbước nội địa hóa các phụ tùng Từ đó có thể có thể thúc đẩy các ngành côngnghiệp phụ trợ trong nước phát triển Việc sản suất ra các phụ tùng, trước tiên

để phục vụ nhu cầu phụ tùng để phục vụ công việc sửa chữa, tiếp đó là phục

vụ phụ tùng cho việc lắp ráp ô tô mới

Để có thể chế tạo được các phụ tùng có thể lắp lẫn được trên các xe ô tôhiện nay, nhiệm vụ đặt ra là phải có đội ngũ cán bộ kĩ sư ô tô am hiểu về côngnghệ chế tạo và tính toán thiết kế các tổng thành phù hợp để sử dụng cho từngloại xe cụ thể

Việc thiết kế, chế tạo hộp số có vai trò hết sức quan trọng trong công cuộccông nghiệp hóa, hiện đạ hóa đất nước Nó thúc đẩy ngành công nghiệp phụtrợ cho ngành công nghiệp ô tô nước ta có thể có bước tiến vững chắc, chủđộng được nguồn cung cấp phụ tùng Từ đó sẽ đi đến việc xây dựng các nhàmáy sản xuất và lắp ráp ô tô mang thương hiệu Việt Nam

Với mục tiêu đề gia của đất nước là phấn đấu đến năm 2020 Việt Nam cơbản trở thành nước công nghiệp theo hướng hiện đại, Chiến lược phát triểnKinh tế - Xã hội của đất nước giai đoạn 2011-2020 đã xác định rõ: Phát triểnmạnh công nghiệp theo hướng hiện đại, nâng cao chất lượng và sức cạnhtranh Theo đó: ưu tiên phát triển các sản phẩm có khả năng tham gia mạngsản xuất và chuỗi giá trị toàn cầu thuộc các ngành công nghiệp công nghệ cao,công nghiệp cơ khí Phát triển mạnh công nghiệp hỗ trợ Vì vậy việc thiết kếchế tạo hộp số, có tầm quan trọng trong việc phát triển mạnh các ngành côngnghiệp hỗ trợ cho việc phát triển ngành ô tô trong tương lai

1.2 Lựa chọn phương án thiết kế.

Bước quan trọng khi thiết kế hộp số phải phân tích đặc điểm kết cấu củahộp số ôtô và chọn phương án hợp lý

Xe Ford Transit có sơ đồ bố trí các hệ thống truyền lực như sau:

Hình 1.1 Sơ đồ bố trí chung các hệ thống trên ô tô

(1) Động cơ; (2) Li hợp; (3) hộp số;(4) các đăng; (5) cầu chủ động;

(6) bán trục; (7) moay ơ bánh xe; (8) bánh xe.

Vậy với xe có cầu sau chủ động thì ta có các phương án sử dụng hộp số sau:

- Hộp số 2 trục: được sử dụng phổ biến trên ô tô du lịch (xe có tải trọng phân bố lên hai cầu là tương đương nhau

Hình 1.2 Hộp số 2 trục đặt dọc.

• Ưu điểm

+ Có hiệu suất cao, bởi vì ở tất cả số truyền làm việc sự ăn khớpchỉ qua một cặp bánh răng.

+ Có thể tang nhiều độ cứng vững và độ bền của các chi tiết, bởi

vì trong hộp số này không có cụm nào bị hạn chế bởi điều kiệnkích thước

+ Kết cấu đơn giản, tiện lợi khi sử dụng

• Nhược điểm

+ Không tạo được ra số truyền thẳng

+ Kích thước lớn do tỉ số truyền của hộp số chỉ thông qua sự ănkhớp của một cặp bánh răng

- Hộp số 3 trục: loại này được sử dụng rộng rãi trên nhiều loại ô tô, hộp

số loại này thông thường có từ 3 đến 6 cấp, với những ô tô có tính cơđộng cao từ 10 đến 12 cấp (thêm bộ chia)

Hình 1.3 Kết cấu hộp số 3 trục dọc

• Đặc điểm kết cấu:

+ Trục sơ cấp đồng thời là trục bị động của li hợp, trục này đượcgối lên hai ổ: một ổ thanh lăn trong hốc bánh đà ở đuôi trụckhuỷu động cơ và một ổ được đặt trên vỏ hộp số Bánh răng trêntrục sơ cấp là bánh răng nghiêng ,thường được chế tạo liền trục

luôn ăn khớp với bánh răng trên trục trung gian và có vành răng

để gài số truyền thẳng

+ Trục trung gian: được đặt lên hai ổ ở vỏ hộp số Các bánh rănglắp trên trục trung gian thường chế tạo liền một khối hình tháplắp cố định với trục Tất cả các bánh răng đều là bánh răng trụrăng nghiêng

+ Trục thứ cấp: được đặt trên hai ô bi, một ổ bi đũa trong hốcbánh răng trên trục sơ cấp, một ổ đặt ở phía sau của vỏ hộp số.+ Trục số lùi: được liên kết cứng với vỏ hộp số trên trục có bánhrăng đảo chiều quay tròn nhờ bạc

• Ưu điểm:

+ So với hộp số hai trục thì khi có cùng kích thước ngoài thì hộp

số ba trục dọc cho ta tỉ số truyền lớn hơn+ Có số truyền thẳng

• Nhược điểm:

+ Trừ số truyền thẳng, các số còn lại đều ăn khớp qua hai cặpbánh răng (số lùi qua ba cặp bánh răng) nên hiệu suất truyền lựcgiảm

- Nhận xét:

Vậy với các ưu điểm của hộp số ba trục so với hộp số hai trục nên tachọn hộp số loại 3 trục dọc có trục sơ cấp và trục thứ cấp nằm đồng tâmvới nhau, với số cấp số là 5 cấp số tiến và 1 số lùi

1.3 Giới thiệu chung về xe ô tô Ford Transit.

Ta có sơ đồ tuyến hình của xe:

Hình 1.4 Sơ đồ tuyến hình của xe Ford Transit

Bảng 1.1 Thông số kĩ thuật của xe Ford Transit 2005

Động cơ Transit 16 chỗ Động cơ xăng

Đường kính xy lanh x Hành trình piston (mm) 87.5 x 94.0

Công suất cực đại (PS/vòng/phút) 145 / 5250

Mô men xoắn cực đại (Nm/vòng/phút) 210 x 3850

Kích thước và trọng lượng Transit 16 chỗ Động cơ xăng

Chiều dài cơ sở 3750

Hệ thống treo Transit 16 chỗ Động cơ xăng

và ống giảm chấn thủy lực

với ống giảm chấn thủy lực

1.4 Giới thiệu hộp số thiết kế.

Ta có sơ đồ cấu tạo của hộp số thiết kế như sau:

Hình 1.5: Sơ đồ cấu tạo của hộp số thiết kế.

(1) Trục sơ cấp, (2) Trục trung gian (3) Trục thứ cấp (4) Vỏ hộp số (5) Trục số lùi (6) Đồng tốc gài số 1 và số lùi (7) Đồng tốc gài số 2 và số 3 (8) Đồng tốc gài số 4 và số 5

- Hộp số thiết kế là hộp số dọc có 3 trục 5 cấp: 5 số tiến và 1 số lùi Trục

sơ cấp và trục thứ cấp nằm đồng trục với nhau

- Các cặp bánh răng luôn ăn khớp là các bánh răng nghiêng, các cặpbánh răng trên hộp số đều là bánh răng nghiêng

- Các bánh răng trên trục trung gian được chế tạo rời và lắp chặt trên trụctrung gian

- Trục thứ nhất được đỡ bằng hai ổ bi, một ổ đặt trong bánh đà và một ổđặt ở vỏ hộp số, ổ bi này thường chọn có đường kính ngoài lớn hơnbánh răng chủ động để đảm bảo tháo lắp trục thứ nhất được dễ dàng

- Trên trục trung gian được lắp cố định nhiều bánh răng để dẫn truyềnmômen quay đến trục thứ hai, giá trị của mômen quay được thay đổituỳ theo cách gài các bánh răng lắp trượt và cùng quay trên trục thứ hai.Trục trung gian được đỡ trên hai ổ bi đặt ở vỏ hộp số Thường các bánhrăng trên trục trung gian có hướng đường nghiêng của răng cùng chiều

để giảm lực chiều trục tác dụng lên trục

- Trục thứ hai được đỡ bằng hai ổ bi trong đó ổ bi đũa được đặt ngaytrong lỗ đầu trục thứ nhất, biện pháp này đảm bảo độ đồng tâm giữa haitrục và tiện lợi cho việc gài số truyền thẳng ổ bi thứ hai đặt ở vỏ hộp

số

- Ta có:

+ Tất cả các số đều được gài bằng bộ đồng tốc

+ Số 5 là số truyền thẳng

1.5 Nội dung đề tài

Công tác thiết kế tính toán được tổng hợp bởi nhiều bài toán phức tạp

với lý luận chặt chẽ, việc tính toán cụ thể cho từng chi tiết, cụm chi tiết làđiều không dễ dàng Trong khuôn khổ của một đồ án tốt nghiệp, đề tài đã giảiquyết được một số nội dung sau:

+ Lựa chọn được loại hộp số thiết kế phù hợp

+ Tính toán thiết kế hộp số 3 trục

+ Khai thác kĩ thuật hộp số

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ.

2.1 Tính toán các thông số cơ bản của hộp số.

Sơ đồ hộp số thiết kế:

Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo hộp số thiết kế.

2.1.1 Xác định tỉ số truyền của các tay số.

- trọng lượng toàn bộ của xe

- mô men xoắn cực đại của động cơ,

- tỷ số truyền của truyền lực chính,

- hiệu suất truyền lực chọn

b) Tỷ số truyền các tay số còn lại

 Tỉ số truyền của các số tiến

- Tỉ số truyền của tay số 5 là số truyền thẳng =>

Trong đó: - tỷ số truyền tay số 1

Đối với xe này ta chọn tỷ số truyền số lùi như sau:

2.1.2 Chọn vật liệu

Do điều kiện làm việc nặng nhọc, truyền lực lớn, tốc độ vòng quay lớn mà

yêu cầu hộp số nhỏ gọn không quá lớn Do vậy kích thước bánh răng yêu cầunhỏ lại phải đảm bảo yêu cầu truyền momen lớn, làm việc không gây tiếngồn

- Chọn vật liệu chế tạo bánh răng:

b) Xác định mô dun của bánh răng.

- Mô dun bánh răng nghiêng:

Chọn

c) Kích thước chiều trục của hộp số.

Kích thước chiều trục cuẩ hộp số được xác định dựa vào kích thước chiềurộng của các chi tiết lắp trên trục như: Bánh răng, ổ trục, đồng tốc.

Các kích thước nầy được xác định sơ bộ như sau:

- Chiều rộng vành răng:

Vậy chọn cho bánh răng ứng với tỷ số truyền lớn

cho các bánh răng ứng với tỉ số truyền bé

- Chiều rộng của đồng tốc: phụ thuộc vào kết cấu và có giá trị:

Chọn

d) Góc nghiêng của răng.

- Đối với xe vận tải thì góc ngiêng của các bánh răng được chọn như sau:

Ta chọn góc nghiêng của các bánh răng là như nhau:

e) Xác định số răng của các bánh răng

 Số răng tổng cộng của từng cặp bánh răng:

Vậy chọn

 Số răng của từng cặp bánh răng ăn khớp:

- Tỉ số truyền của cặp bánh răng luôn ăn khớp:

Với là tỉ số truyền của các cặp bánh răng được gài Vậy ta tính được tỉ

số truyền của các cặp bánh răng được gài:

+ Tỉ số truyền cặp bánh răng gài số 1:

+ Tỉ số truyền cặp bánh răng gài số 2:

+ Tỉ số truyền cặp bánh răng gài số 3:

+ Tỉ số truyền cặp bánh răng gài số 4:

- Số răng của cặp bánh răng gài số 1:

 Xác định lại tỉ số truyền của các cặp bánh răng gài số

- Tỉ số truyền của cặp bánh răng gài số 1:

- Tỉ số truyền của cặp bánh răng gài số 2:

- Tỉ số truyền của cặp bánh răng gài số 3:

- Tỉ số truyền của cặp bánh răng gài số 4:

 Xác định lại tỉ số truyền của hộp số

Ta có:

Vậy tỉ số truyền của các cấp trong hộp số:

+ Cấp số 1:

+ Cấp số 2:

+ Cấp số 3:

+ Cấp số 4:

 Xác định số răng của bánh răng số lùi

- Ta có tỉ số truyền của các cạp bánh răng số lùi trên trục trung gian tớibánh răng gài số lùi trên trục thứ cấp:

- Gọi:

: là số răng bánh răng số lùi trên trục trung gian

: là số răng của bánh răng trên trục số lùi luôn ăn khớp với bánhrăng số lùi trên trục trung gian

: là số răng của bánh răng số lùi trên trục thứ cấp

- Chọn tỉ số truyền cùa cặp bánh răng luôn ăn khớp của trục trung gian

và trục số lùi là:

- Tỉ số truyền của cặp bánh răng gài số lùi là:

- Bánh răng trên trục trung gian không ăn khớp trực tiếp mà thông quabánh răng trung gian trên trục số lùi

Chọn:

- Số răng cùa bánh răng số lùi luôn ăn khớp trên trục trung gian là:

- Số răng của bánh răng số lùi luôn ăn khớp trên trên trục số lùi:

- Vậy tỉ số truyền chính xác của số lùi là:

 Xác dịnh khoảng cách trục số lùi với trục trung gian và trục thứ cấp

- Khoảng cách trục số lùi với trục trung gian

- Khoảng cách trục số lùi với trục thứ cấp

f) Hiệu chỉnh bánh răng.

- Xác định chính xác khoảng cách trục:

+ Cặp bánh răng luôn ăn khớp:

: mô đun pháp tuyến của bánh răng thứ

: Số răng của bánh răng thứ , bảng 2.1

: Góc nghiêng của bánh răng,

Lần lượt thay các giá trị , , tương ứng ta được các giá trị bán kính vòngchia bánh răng chủ động , bánh răng bị động ; khoảng cách trục ănkhớp ; đường kính trục lắp bánh răng chủ động , đường kính trục lắpbánh răng bị động và các giá trị tính được được trên bảng 2.2

Bảng 2.2 giá trị tính toán các đại lượng bán kính bánh răng và đường kính ngõng trục

Thông

số

BR

Sốrăng

Môdun

Bánkínhvòngchia

Chiề

u caorăng

Đườn

g kínhngõngtrục

Gócnghiêng

Góc ănkhớp

bộ đồng tốc quán tính.

- Các loại đồng tốc quán tính:

+ Đồng tốc quán tính kiểu chốt hãm: dung phổ biến ở các xe tải và xekhách cỡ nhỏ và cỡ lớn

Hình 2.2 kết cấu đồng tốc quán tính kiểu chốt hãm

+ Đồng tốc quán tính kiểu răng hãm: sử dụng trên hộp số xe du lịch và

xe khách cỡ nhỏ

Hình 2.3 kết cấu đồng tốc quán tính kiểu răng hãm

Vì hộp số thiết kế trên cơ sở xe Ford Transit là xe khách cỡ nhỏ nên tachọn sử dụng loại đồng tốc là loại đồng tốc quán tính kiểu răng hãm

2.2.2 Tính toán đồng tốc.

- Góc hãm của đồng tốc:

1

.sin r

r tg

αµ

β ≤

Trong đó:

: góc của bề mặt hãm

: Góc bè mặt hình côn, chọn

: hệ số ma sát giữa các bề mặt ma sát hình côn, chọn

: bán kính trung bình của bề mặt côn, chọn

Bán kính trung bình của bề mặt hãm,

chọn

Thay số vào ta có:



2.3 Kiểm tra bền bánh răng.

2.3.1 Mô men truyền đến trục theo từng tay số.

- Mô men truyền đến trục của từng tay số được xác định theo công thức

Trong đó:

: mô men tại vị trí đang xét

: tỉ số truyền từ động cơ đến bánh răng đang xét

+ Mô men truyền đến trục thứ cấp:

Ta có hiệu suất truyền lực của hộp số là:

 Tại bánh răng gài số 1:

P1 Q1 Q’1

P’1

R’1

R2X R2Y

R4Y

R4X R3Y R3X

 Sơ đồ lực tác dụng lên bánh răng

Hình 2.4: Sơ đồ lực tác dụng lên bánh răng.

 Cặp bánh răng luôn ăn khớp

 Cặp bánh răng gài số 1.

 Cặp bánh răng gài số 2

 Cặp bánh răng gài số 3

 Cặp bánh răng gài số 4

 Cặp bánh răng gài số lùi

2.3.3 Tính bền theo ứng suất tiếp xúc.

 Ưng suất tiếp xúc được tính theo công thức sau:

Trong đó:

: là lực tiếp tuyến tác dụng lên bánh răng,

: chiều dài tiếp xúc của răng,

b : chiều rộng vành răng

+ Chiều dài tiếp xúc của cặp bánh răng gài số 1, số 2 và số lùi

+ Chiều dài tiếp xúc của cặp bánh răng luôn ăn khớp, gài số 3 và số 4

: mô duyn đàn hồi của vạt liệu làm bánh răng,

góc ăn khớp

: bán kính vòng lăn của bánh răng chủ động và bị động

 Ứng suất tiếp xúc cho cặp bánh răng luôn ăn khớp:

 Ứng suất tiếp xúc cho cặp bánh răng gài số 1:

 Ứng suất tiếp xúc cho cặp bánh răng gài số 2:

 Ứng suất tiếp xúc cho cặp bánh răng gài số 3:

 Ứng suất tiếp xúc cho cặp bánh răng gài số 4:

- Ứng suất tiếp xúc cho phép:

- Như vậy ta có các giá trị ứng suất tiếp xúc nhỏ hơn các giá trị cho phépcủa ứng suất tiếp xúc nên bánh răng đả bảo điều kiện tiếp xúc

2.3.4 Tính bền theo ứng suất uốn.

Z : là số răng thực tế của bánh răng.

β = là góc nghiêng của răng.

 Ứng suất uốn của cặp bánh răng luôn ăn khớp





 Ứng suất uốn của cặp bánh răng gài số 1