Thiết kế hộp số ly hợp kép cho ô tô con (Link Cad: http://bit.ly/lyhopkep)

Vìvậy hộp số sủ dụng một hệ thống bánh răng khác nhau từ thấp đến cao để biếnmomen xoắn của động cơ phù hợp với điều kiện vận hành khởi hành, tăng tốc, leodốc….. Hộp số tự động AT Hình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

Thiết kế hộp số ly hợp kép cho ô tô con

2 Các số liệu ban đầu:

Ô tô con 5 chỗ ngồi, có khối lượng khi đầy tải:1940 Kg, phân bố len cầu trước/sautương ứng là 1000/940 Kg, sử dụng động cơ xăng cóMemax=180Nm.

Các số liệu khác tham khảo xe tương tự

3 Nội dung các phần thiết kế và tính toán:

Phần 1: Giới thiệu hộp số ly hợp kép, chọn phương án thiết kế

Bản vẽ các chi tiết chính (1 bản A0)

Bản vẽ quy trình công nghệ gia côngchi tiết điển hình (1 bản A0)

5 Cán bộ hướng dẫn: Hồ Hữu Hải - Bộ môn Ôtô và Xe chuyên dụng, ĐHBK Hà Nội

6 Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: 23 tháng 2 năm 2009

7 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30 tháng 5 năm 2009

Ngày 23 tháng 2 năm 2009

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ

(ký và ghi rõ họ tên) (ký và ghi rõ họ tên)

Sinh viên đã hoàn thành và nộp toàn bộ thiết kế cho bộ môn

Ngày….tháng….năm 2009 (ký và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TRÊN Ô TÔ 6

1 Hộp số thường (MT) 6

2 Hộp số tự động (AT) 8 3 Hộp số vô cấp (CVT) 11

4 Hộp số ly hợp kép (DCT) 13

5 Lựa chọn phương án thiết kế 20

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN LY HỢP 26

1 Thiết kế tính toán ly hợp số 1 26

1.1 Xác định momen ma sát của ly hợp 26

1.2 Xác định kích thước cơ bản của ly hợp 26

1.2.1 Xác định bán kính ma sát trung bình của đĩa ma sát 26

1.2.2 Xác định áp suất tác dụng lên bề mặt ma sát 27

1.3 Tính kiểm tra điều kiện làm việc của ly hợp 28

1.3.1 Xác định công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ 28

1.3.2 Xác định công trượt riêng 29

1.3.3 Kiểm tra theo nhiệt độ các chi tiết 29

1.4 Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp 29

1.4.1 Tính sức bền then của đĩa ma sát 29

1.4.2 Tính bền then đĩa thép 30

1.4.3 Tính bền moay ơ ly hợp số 1 31

2 Thiết kế tính toán ly hợp số 2 32

2.1 Xác định kích thước cơ bản của ly hợp 32

2.1.1 Xác định bán kính ma sát trung bình của đĩa ma sát ly hợp số 2 32 2.1.2 Xác định áp suất tác dụng lên bề mắt ma sát 32

2.2 Tính kiểm tra điều kiện làm việc của ly hợp 33

2.2.1 Xác định công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ 33

2.2.2 Xác định công trượt riêng 34

2.2.3 Kiểm tra theo nhiệt độ các chi tiết 34

2.3 Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp 34

2.3.1 Tính bền then của đĩa ma sát 34

2.3.2 Tính bền then đĩa thép 35

2.3.3 Tính bền moay ơ ly hợp số 2 36

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ 38

1 Xác định tỉ số truyền 38

2 Khoảng cách trục 39

3 Chọn modun pháp tuyến của bánh răng 39

4 Góc nghiêng β của răng 39

5 Số răng 39

6 Tính bền bánh răng 49

6.1 Chế độ tải trọng 49

6.3 Tính sức bền tiếp xúc 53

7 Tính trục hộp số 54

7.1 Chọn vật liệu 54

7.2 Chọn sơ bộ đường kính và khoảng cách trục 54

7.3 Tính bền trục 56

8 Tính chọn ổ lăn 74

CHƯƠNG 4: GIA CÔNG CHI TIẾT ĐĨA THÉP 80

1 Chức năng và điều kiện làm việc của đĩa thép 80

1.1 Chức năng của đĩa thép 80

1.2 Điều kiện làm việc 80

1.3 Yêu cầu 80

2 Tính công nghệ trong kết cấu của đĩa thép 81

3 Xác định dạng sản xuất 81

4 Chọn phương án chế tạo phôi 82

5 Các nguyên công trong gia công đĩa thép 82

Kết luận 91

Tài liệu tham khảo 92

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế quốc dân, ôtô có vai trò vô cùng to lớn trong công cuộc xây dựng đất nước Nó là một trong những phương tiện được sử dụng phổ biến nhất trong mọi ngành, mọi lĩnh vực khác nhau Nước ta cùng với sự

đi lên của nền kinh tế quốc dân thì ôtô là phương tiện không thể thiếu, đáp ứng nhu cầu đi lại của nhân dân

Do sự phát triển của xã hội ngày càng cao nên sự đòi hỏi về tính tiện nghi, tiếtkiệm nhiên liệu và giá thành sản phẩm ngày càng khắt khe Chính vị vậy mà hộp số

ly hợp kép DCT ngày càng được sử dụng rộng rãi do đã đáp ứng được những đòihỏi trên DCT là loại hộp số bán tự động nên có tính tiện nghi rất cao Người lái cóthể chuyển sang chế độ lái tự động hoàn toàn giúp cho xe chuyển số êm dịu, tiếtkiệm nhiên liệu, giảm tổn thất công suất động cơ hoặc cũng có thể sử dụng chế độchuyển số bằng tay Do đó việc nghiên cứu, tìm hiểu về cấu tạo cũng như nguyên lýhoạt động của động cơ ly hợp kép là rất cần thiết, đặc biệt là khi nền công nghiệp ô

tô của Việt Nam đang ngày càng phát triển và có thể sẽ nhập khẩu hoặc sản xuấtloại động cơ này

Em vô cùng biết ơn thầy giáo Hồ Hữu Hải đã hết sức nhiệt tình và tâm huyết khigiúp đỡ em hoàn thành tốt đồ án này Đồng thời em bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc đếncác thầy giáo trong bộ môn ôtô và các bạn trong lớp đóng góp những ý kiến hết sứcquý báu để xây dựng tốt đồ án này

Dù đã rất cẩn thận khi thực hiện đồ án này, nhưng với trình độ và kinh nghiệmthực tế còn hạn chế nên chắc chắn rằng sẽ không tránh khỏi những thiếu sót và lầmlẫn vì vậy em rất mong có sự đóng góp của các thầy cô giáo và cácbạn để đồ án của

em hoàn thiện hơn

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Minh Tuấn

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TRÊN ÔTÔ

Các hộp số trên ôtô dùng để thay đổi tỷ số giữa động cơ và cầu chủ động Nóimột cách khác khi không có hộp số, chiếc xe chỉ chạy được ở một tốc độ duy nhấtvới một tốc độ cực đại nhất định Ngoài ra khả năng tăng tốc từ khi xuất phát cùng

với khả năng leo dốc của xe cũng bị hạn chế nếu như nó không sử dụng hộp số Vìvậy hộp số sủ dụng một hệ thống bánh răng khác nhau từ thấp đến cao để biếnmomen xoắn của động cơ phù hợp với điều kiện vận hành( khởi hành, tăng tốc, leodốc…) Các số có thể cài theo cách thông thường bằng tay hoặc tự động.

Một số loại hộp số đang được sử dụng hiện nay:

L I II IV

a

Z được chế tạo liền với trục sơ cấp Các bánh răng trên trục thứ cấp Z1′, Z2′, Z3′,

4

Z ′ được quay trơn trên trục Còn các bánh răng Z1, Z2, Z3, Z4 , Z a′ trên trục trung

gian được cố định trên trục Các ống gài liên kết then hoa với trục và có các vấurăng ở 2 phía để ăn khớp với các bánh răng cần gài

1.3 Nguyên lý hoạt động

-Vị trí tay số 1: Khi gạt cần 1 sang bên trái, lúc này, momen truyền từ trục sơ cấpqua cặp bánh răng luôn ăn khớp za-za’, trục trung gian, cặp bánh răng số 1 rồi đi ratrục thứ cấp

-Vị trí tay số 2: Gạt cần 2 sang bên phải, momen truyền từ trục sơ cấp qua cặp bánhrăng luôn ăn khớp, đến trục trung gian, và qua cặp bánh răng sô 2 rồi đến trục thứcấp

-Vị trí tay số 3: Gạt cần 2 sang bên trái, momen từ trục sơ cấp truyền qua cặp bánhrăng luôn ăn khớp, đến trục trung gian, và qua cặp bánh răng số 3 rồi tới trục thứcấp

-Vị trí tay số 4: Khi gạt cần 3 sang bên phải, momen được truyền từ trục sơ cấp, quacặp bánh răng luôn ăn khớp, tới trục trung gian, rồi qua cặp bánh răng số 4 ra trụcthứ cấp.

-Vị trí tay số 5: Khi gạt cần 3 sang bên trái, lúc này, trục sơ cấp và thứ cấp được nốivới nhau, momen được truyền thẳng từ trục sơ cấp sang trục thứ cấp

-Vị trí tay số lùi: Gạt cần 1 sang bên phải, momen được truyền từ trục sơ cấp, quacặp bánh răng luôn ăn khớp, tới trục trung gian, qua 2 cặp bánh răng ZL1-ZL1’, ZL2-

Z1’, rồi tới trục thứ cấp

Ưu điểm:

- Kết cấu đơn giản, giá thành thấp, bền

- Hiệu suất cao

Nhược điểm:

- Người lái phải phối hợp điều khiển hệ thống ly hợp, sang số nên giảm tính

êm dịu, người lái phải thao tác nhiều khi chuyển số

2 Hộp số tự động (AT)

Hình 1.3 Hộp số tự độngHiện nay có rất nhiều hộp số tự động, chúng được cấu tạo theo một vài cách khácnhau nhưng các chức năng cơ bản và nguyên lý hoạt động của chúng là giống nhau

- Hộp số cơ cấu hành tinh Wilson (nối tiếp, song song)

- Hộp số cơ cấu hành tinh Simpson.

- Hộp số cơ cấu hành tinh ravigneaux

Hộp số tự động bao gồm các bộ phận chính sau:

- Bộ biến mô

- Hộp số hành tinh và cơ cấu chuyển số (ly hợp và phanh đai)

- Hệ thống điều khiển chuyển số (thường là hệ thống thủy lực hoặc hệ thốngthủy lực điện từ) để điều khiển các ly hợp và phanh đai

Sơ đồ cấu tạo (cơ cấu hành tinh Wilson):

Ưu điểm:

- Làm giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp vàthường xuyên phải chuyển số

- Chuyển số một cách tự động và êm dịu tùy thuộc vào chế độ loạt động củađộng cơ và sức cản của mặt đường.

- Do có sử dụng biến mô nên thay đổi được momen do động cơ phát ra mộtcách liên tục trong khoảng nhỏ

- Giảm độ ồn khi làm việc

- Công nghệ chế tạo đòi hỏi có độ chính xác cao

- Khả năng tăng tốc kém hơn hộp số thường

- Việc sửa chữa hộp số tự động khá phức tạp và tốn kém

3 Hộp số vô cấp (CVT)

1: puli đầu vào 2: puli đầu ra 3: đai

Hình 1.5 Hộp số CVT

Không giống như những hộp số tự động truyển thống, hộp số vô cấp CVTkhông có các cặp bánh răng ăn khớp để tạo tỷ số truyền Điều này có nghĩa là nókhông có sự ăn khớp giữa các bánh răng Loại CVT thông thường nhất hoạt độngtrên một hệ thống puli (ròng rọc) và dây đai truyền cho phép một sự thay đổi vô cấp

và liên tục giữa giới hạn thấp nhất và cao nhất mà không có sự tách biệt riêng rẽ các

vị trí số

Cấu tạo của hộp số vô cấp gồm:

- Đai truyền bằng kim loại hay cao su có công suất cao

- Một hệ puli có đầu vào thay đổi gắn với trục quay động cơ

- Một hệ puli đầu ra dẫn đến bánh xe

- CVT cũng có bộ vi xử lí và các cảm biến để theo dõi và điều khiển

Mỗi puli được tạo thành từ hai khối hình nón có góc nghiêng 20 độ và đặt đốidiện với nhau Một dây đai chạy trong rãnh giữa hai khối hình nón này Dây đaihình chữ V có ưu điểm hơn nếu chúng được làm từ cao su vì có ma sát cao, hạn chếtrượt Hai khối hình nón này có thể thay đổi khoảng cách giữa chúng Khi hai khốihình nón tách ra xa nhau, dây đai ngập sâu vào trong rãnh và bán kính của dây đaiquấn quanh puli sẽ giảm đi Khi hai khối hình nón này ở gần nhau thì bán kính củadây đai tăng lên CVT có thể sử dụng áp suất thủy lực hoặc lò xo để tạo ra lực cầnthiết thay đổi khoảng cách giữa hai khối hình nón

Hệ puli và dây đai có đường kính thay đổi này thường đi với nhau thành một cặp.Một trong số đó là puli chủ động được nối với trục quay của động cơ Puli chủ độngcũng được gọi là puli đầu vào bởi vì nó nhận năng lượng trực tiếp từ động cơ đưavào hộp số Puli thứ hai gọi là puli bị động nối với puli chủ động hay còn gọi là puliđầu ra và nó truyền momen đến trục truyền động dẫn đến bánh xe

Khi một puli tăng bán kính của nó và cái khác giảm bán kính để giữ cho dây đailuôn bám chặt vào giữa hai khối hình nón, chúng sẽ tạo ra vô số các tỷ số truyền từmức thấp nhất cho đến cao nhất Về mặt nguyên lý, hộp số CVT hoạt động với vô

số cấp độ có thể chạy ở bất cứ thời điểm nào, đối với bất cứ loại động cơ và tốc độ

xe nào của xe

Điều đặc biệt là CVT vẫn có chế độ sang số bằng tay Máy tính có thể ra lệnh chodây cua-roa chuyển lên vị trí khác một cách đột ngột, không theo kiểu tuần tự Tuynhiên, các hãng vẫn khuyến cáo khả năng tiết kiệm xăng chỉ tốt ở kiểu tự động

Ưu điểm:

- Tạo cảm giác điều khiển mềm và êm hơn

- Nâng cao hiệu quả tiêu thụ nhiên liệu nên giảm khí thải, thân thiện với môitrường

chính bất lợi đã ngăn cản kế hoạch phát triển xa hơn của dự án này

Đến đầu những năm 80 khi hệ thống điều khiển điện tử phát triển, máy tính đã

tham gia vào quá trình chuyển số và DCT đã có điều kiện thuận lợi để phát triển xahơn và Porsche đã đặt những nền tảng đầu tiên của mình trong việc nghiên cứu vàphát triển hệ thống ly hợp kép Năm 1982, những mẫu xe đua được trang bị hệthống ly hợp kép của Porsche đã giành được nhiều thành công trong các giải đua xethế giới

Tuy nhiên hệ thống ly hợp kép chỉ được hạn chế lắp đặt trong các mẫu xe đua

và hệ thống này chỉ được thương mại hóa khi Volkswagen là hang tiên phong trongviệc sản xuất đại trà hộp số ly hợp kép Hiện nay những chiếc xe trang bị công nghệDCT được bán chủ yếu ở thị trường Châu Âu với các hang sản xuất lớn như:Volkswagen, Audi, Porsche…

4.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Sự khác biệt đầu tiên của hộp số DCT so với các loại hộp số khác đó là có sửdụng bộ đôi ly hợp ma sát ướt Hai ly hợp được lồng vào nhau, một ly hợpnằm trong và một ly hợp nằm phía ngoài Bộ đôi ly hợp ở đây thuộc loại lyhợp ma sát ướt, nghĩa là các đĩa ma sát được ngâm trong dầu và sự tách, nốicủa nó được điều khiển bằng cơ cấu chấp hành: thủy lực - điện từ Hai ly hợpnày hoạt động hoàn toàn độc lập với nhau

1 : Bánh răng xoắn ăn khớp với bộ vi sai; 2 : bánh răng thuộc bộ vi sai; 3 : trục sơ cấp số1; 4 : trục khuỷu động cơ; 5 : trục sơ cấp số 2; 6 : Ly hợp 2; 7 : Ly hợp 1; 8 : bánh răng xoắn ăn khớp với bộ vi sai; 9 : bánh răng ăn khớp với bộ đồng tốc; BR: Cặp bánh răng số

Hình 1.6 Hộp số DCT

Sự khác biệt thứ hai của DCT đó chính là hệ thống trục sơ cấp gồm hai trục đồng

trục lồng nhau Trục thứ nhất (màu đỏ): một đầu (bên trái) liên kết với ly hợp thứnhất (màu đỏ) bằng then hoa, trên thân trục bao gồm 3 bánh răng có kích thướckhác nhau ăn khớp với các bánh răng trên trục thứ cấp, tạo ra các cấp số: 1, 3, 5.Trục còn lại (màu xanh) được chế tạo rỗng để bao bọc gọn hệ thống trục thứ nhất,một đầu lắp với ly hợp thứ hai (màu xanh), trên thân trục gồm 2 bánh răng trên trụcthứ cấp thứ hai tạo ra 3 cấp số 2, 4, 6 và thêm một số lùi

Nguyên lý hoạt động: giả sử ở thời điểm hiện tại, xe đang di chuyển ở số 1, lúcnày ly hợp 1 đóng (màu đỏ), ly hợp 2 (màu xanh) mở, khi đó dòng công suất đượctruyền từ động cơ qua ly hợp 1, đến trục sơ cấp 1,qua cặp bánh răng số 1 và bộđồng tốc tới trục thứ cấp và tới bộ vi sai (xem hình vẽ) Xe tiếp tục gia tăng tốc độ,máy tính sẽ tìm kiếm vị trí số kế tiếp, và bánh răng số 2 được chọn Khi người điềukhiển chuyển số, ngay lập tức ly hợp 1 sẽ được ngắt, đồng thời ly hợp 2 đóng, vàdòng công suất sẽ vẫn tiếp tục truyền từ động cơ tới ly hợp số 2, đến trục sơ cấp 2,qua cặp bánh răng số 2 đến bộ đồng tốc, truyền tới trục thứ cấp và dẫn động bộ visai Như vậy, thời gian chuyển từ số 1 lên 2 rất bé khoảng 200 miligiây, do vậydòng mô-men gần như không bị ngắt quãng Cũng theo nguyên lý đó, khi người láigiảm số chu trình sẽ diễn ra ngược lại Toàn bộ quá trình chuyển số sẽ được máytính kiểm soát và ra lệnh cho cơ cấu chấp hành chọn bánh răng và đóng hoặc ngắttừng ly hợp Người lái có thể chọn chế độ tự động hoàn toàn hoặc chế độ điều khiển

số tay Khi sử dụng chế độ số tay, người lái cũng không phải mất thêm thao tác

dùng chân trái để điều hành bàn đạp ly hợp

Khối điều khiển: Dựa vào thông tin từ các cảm biến: cảm biến vị trí số, cảm biếntốc độ xe, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến tốc độ động cơ… đưa về, máy tính sẽ

ra lệnh điều khiển thông qua cơ cấu chấp hành

Cơ cấu chấp hành: Trong DCT van điều khiển điện từ đóng vai trò là cơ cấu chấphành, thực hiện việc đóng mở các đường dầu Van điều khiển từ bao gồm lõi thép

từ, cuộn dây

b Hộp số sử dụng ly hợp ma sát ướt

+ Hai ly hợp lồng vào nhau (một ly hợp ở trong và một ly hợp ở ngoài)

Hình 1.8 Hộp số DCT sử dụng ly hợp ma sát ướt+ Hai ly hợp đặt song song với nhau:

Hình 1.9 Hộp số DCT sử dụng ly hợp ma sát ướt

4.2.2 Theo số trục sơ cấp của hộp số

a Hộp số sử dụng 2 trục thứ cấp

Hình 1.10 Hộp số DCT sử dụng 2 trục thứ cấp

b Hộp số sử dụng 1 trục thứ cấp:

Hình 1.11 Hộp số DCT sử dụng 1 trục thứ cấp

Ưu điểm:

- Giúp cho người lái cảm thấy thuận tiện, thoải mái khi lái xe

- Đường truyền công suất từ động cơ xuống hộp số gần như không bị ngắtquãng khi chuyển số, do đó làm tăng tính tiết kiệm nhiên liệu

- Chuyển số nhẹ nhàng, êm dịu

AMT: Automated Manual Transmission

AT: Automatic Transmission.

DCT: Dua Clutch Transmission

CVT: Continuously Variable Transmission

Dựa vào đồ thị và bảng số liệu ta thấy thị phần của hộp số MT và AT ngày cànggiảm Trong khi đó thị phần của DCT ngày càng chiếm ưu thế, từ năm 2005 chỉ có2% đến năm 2013 đã chiếm 12%

5 Lựa chọn phương án thiết kế

5.1 Lựa chọn ly hợp

5.1.1 Phương án 1: ly hợp ma sát khô.

Hình 1.12 Hệ thống ly hợp kép ma sát khô1: Trục sơ cấp 1 2: Đĩa ép ly hợp 1 3: Đĩa ma sát ly hợp 1

4: Bánh đà 5: Đĩa trung gian 6: Đĩa ma sát ly hợp 2

7: Đĩa ép ly hợp 2 8: Vỏ trong ly hợp 9: Ổ bi T ly hợp 2

10: Trục sơ cấp 2 11: Ổ bi T ly hợp 1 12: Lò xo đĩa ly hợp1

13: Lò xo đĩa ly hợp 2 14: điểm tựa

Cấu tạo:

Phần chủ động: gồm các chi tiết bắt trực tiếp hoặc gián tiếp với bánh đà củađộng cơ: bánh đà , đĩa trung gian , vỏ ly hợp , đĩa ép và lò xo đĩa ly hợp số 1, đĩa ép

và lò xo đĩa ly hợp số 2

Phần bị động: gồm các chi tiết lắp trực tiếp hoặc gián tiếp với trục sơ cấp củahộp số: đĩa bị động ly hợp số 1, đĩa bị động ly hợp số 2, 2 trục bị động ( 2 trục sơcấp của hộp số)

Ly hợp số 2 đóng: ổ bi T của ly hợp số 2 sẽ được đẩy sang trái Sau khi khắcphục hết khe hở ∆bi T sẽ tì vào lò xo đĩa, làm cho lò xo đĩa xoay quanh điểm tựatrên vỏ ly hợp,đẩy đĩa ép ly hợp 1 sang trái, ép chặt đĩa ma sát 2 vào đĩa trung gian.Khi này momen từ động cơ được truyền từ phần chủ động sang phần bị động của lyhợp thông qua các bề mặt ma sát của đĩa ma sát với đĩa ép và đĩa trung gian(đượclắp với bánh đà) Tiếp đó momen được truyền vào xương đĩa bị động, qua bộ giảmchấn đến moay ơ rồi truyền vảo trục sơ cấp số 2

Hình 1.13 Hệ thống ly hợp ma sát ướt1: Moay ơ ly hợp 1 2: Moay ơ ly hợp 2 3: Đĩa thép ly hợp 24: Đĩa ma sát ly hợp 2 5: Đĩa thép ly hợp 1 6: Đĩa ma sát ly hợp 17: Vỏ ly hợp 8: Pittông ly hợp 1 9: Pittông ly hợp 210: Vỏ hộp số 11: Trục sơ cấp 2 12: Trục sơ cấp 1

Cấu tạo:

- Phần chủ động: gồm các chi tiết bắt trực tiếp hoặc gián tiếp vào bánh đà động cơ:

vỏ ly hợp, các đĩa thép liên kết then hoa với vỏ ly hợp

- Phần bị động: gồm các chi tiết bắt trực tiếp hoặc gián tiếp với trục sơ cấp hộp số:Moay ơ ly hợp 1, moay ơ ly hợp 2, các đĩa ma sát ly hợp 1, các đĩa ma sát ly hợp 2

Nguyên lý hoạt động:

Khi xe đang chuyển động thì chỉ có 1 trong 2 ly hợp ớ trạng thái đóng, ly hợpcòn lại sẽ ở trạng thái mở.Việc đóng mở các ly hợp sẽ được thực hiện bởi cơ cấuthủy lực điện từ Khi đóng ly hợp, các van điện từ sẽ điều khiển mở các đường dầu

để đẩy các pittông, ép chặt các đĩa thép và đĩa ma sát lại với nhau Khi đó momencủa động cơ được truyền từ phần chủ động samg phần bị động của ly hợp thông quacác bề mặt ma sát của đĩa ma sát và đĩa thép Tiếp đó momen được truyền đến moay

ơ rồi đến trục sơ cấp của hộp số Khi mở các ly hợp, dưới tác dụng của lò xo hồi vị

và các van điện từ sẽ điều khiển đóng các đường cấp dầu và mở các đường xả, toàn

5.2.1 Phương án 1: hộp số 2 trục thứ cấp.

1: Trục thứ cấp 1 2: Trục sơ cấp 13: Trục sơ cấp 2 4: Trục thứ cấp 2

Hình 1.14 Hộp số 2 trục thứ cấp

Ưu điểm:

+ Kích thước hộp số ngắn mà vẫn bố trí được nhiều cấp số do 1 bánh răng ởtrục sơ cấp có thể ăn khớp với 2 bánh răng ở 2 trục thứ cấp (có khoảng cáchkhác nhau) để tạo ra 2 cấp số khác nhau

Nhược điểm:

+ Kết cấu phức tạp

5.2.2 Phương án 2: hộp số 1 trục thứ cấp.

CHƯƠNG II

THIẾT KẾ TÍNH TOÁN LY HỢP

1 Thiết kế tính toán ly hợp số 1

1.1 Xác định mômen ma sát của ly hợp

Ly hợp cần được thiết kế sao cho nó phải truyền được hết mômen của động

cơ và đồng thời bảo vệ được cho hệ thống truyền lực khỏi bị quá tải Với hai yêucầu như vậy mômen ma sát của ly hợp được tính theo công thức :

Mc = β Me max Trong đó : Me max - mômen xoắn cực đại của động cơ

β - hệ số dự trữ của ly hợp

Hệ số β phải lớn hơn 1 để đảm bảo truyền hết mômen của động cơ trong mọitrường hợp Tuy nhiên hệ số β cũng không được chọn lớn quá để tránh tăng kíchthước đĩa bị động và tránh cho hệ thống truyền lực bị quá tải Hệ số β được chọntheo thực nghiệm

Với ôtô con :β = 1,3 ÷ 1,75 Chọn β = 1,5

Do đó: Mômen ma sát của ly hợp :

Mc = β Me max = 1,5 180 = 270 Nm

1.2 Xác định kích thước cơ bản của ly hợp

1.2.1 Xác định bán kính ma sát trung bình của đĩa ma sát

Tính sơ bộ đường kính ngoài của đĩa ma sát theo công thức kinh nghiệm :

D2 = 2 R2 = 3,16

C

Memax Trong đó : Me max - mômen cực đại của động cơ, tính theo Nm

D2 - đường kính ngoài của đĩa ma sát, tính theo cm

C - hệ số kinh nghiệm Với ôtô con → C = 4,7

Do đó D2 = 2 R2 = 3,16

C

Memax = 3,16 180

4, 7 = 19,56 cm =195,6 mm

So sánh đường kính ngoài của đĩa ma sát với đường kính bánh đà động cơ lấytheo xe tham khảo : Dbđ = 380 mm thì ta thấy rằng D2 = 195,6 mm < Dbđ = 380 mm

Vậy ta chọn D2 = 320mm Nên R2 = 160 mmBán kính trong của đĩa ma sát

Chọn trị số R1: R1 = 130 mmBán kính ma sát trung bình được tính theo công thức :

z

M F

k R zµ µ

β µ

378681,7 ( ) 3,14(0,32 0, 26 )

Ta thấy q = 378681,7 N/m2 = 378,681 kN/m2 < [q]= 400 kN/m2 (đối với ôtô con).

1.3 Tính kiểm tra điều kiện làm việc của ly hợp

1.3.1 Xác định công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ

Phương pháp này sử dụng công thức tính theo kinh nghiệm của Viện HAMH

L =

2 2 max

L - công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ (Nm)

G - trọng lượng toàn bộ của ôtô G = 19031 N

Me max - mômen xoắn cực đại của động cơ Me max = 180 Nm

no - số vòng quay của động cơ khi khởi động ôtô tại chỗ

Chọn no = 0,75 ne max = 0,75 4000 = 3000 vg/phVới ne max là số vòng quay cực đại của động cơ

rb : Bán kính làm việc của lốp: với cỡ lốp P215/60R16

it - tỉ số truyền của hệ thống truyền lực it = io ih if = 16,027

io - tỉ số truyền của truyền lực chính io = 4,53

Để đánh giá độ hao mòn của đĩa ma sát, ta phải xác định công trượt riêngtheo công thức sau :

lo = LF.i ≤ [lo] (J/m2)Trong đó : lo - công trượt riêng

L - công trượt của ly hợp (Nm)

F - diện tích bề mặt ma sát của đĩa bị động (m2)

i - số đôi bề mặt ma sát i = 6[lo] - công trượt riêng cho phép

1.3.3 Kiểm tra theo nhiệt độ các chi tiết:

Các chi tiết trong bộ ly hợp được ngâm trong dầu ATF Lượng dầu này đượcluân chuyển qua két làm mát và được duy trì sao cho nhiệt độ luôn nhỏ hơn 60 C 0

Do đó các chi tiết thỏa mãn điều kiện về nhiệt độ

1.4 Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp

1.4.1 Tính bền then của đĩa ma sát

Khi làm việc then hoa của đĩa ma sát chịu ứng suất chèn dập và ứng suất cắtđược xác định theo công thức :

z - số then hoa của một moayơ z = 30

L - chiều dài moayơ L = 0,002 m

D - đường kính ngoài của then hoa D = 0,261 m

d - đường kính trong của then hoa d = 0,254 m

b - bề rộng của một then hoa b = 0,006 mCác thông số trên được chọn theo xe tham khảo.

Với vật liệu chế tạo là thép hợp kim 40X thì ứng suất cho phép là:

[τc] = 300 kG/cm2 = 29,43.10 (N/m6 2)[σcd] = 350 kG/cm2 = 34,34.10 (N/m6 2)

z - số then hoa của một moayơ z = 30

L - chiều dài moayơ L = 0,003 m

D - đường kính ngoài của then hoa D = 0,330 m

d - đường kính trong của then hoa d = 0,323 m

b - bề rộng của một then hoa b = 0,006 mCác thông số trên được chọn theo xe tham khảo

Với vật liệu chế tạo là thép hợp kim 40X thì ứng suất cho phép là:

[τc] = 300 kG/cm2 = 29,43 6

10 (N/m2)[σcd] = 350 kG/cm2 = 34,34.10 (N/m6 2)

z - số then hoa của một moayơ z = 10

L - chiều dài moayơ L = 0,026 m

D - đường kính ngoài của then hoa D = 0,024 m

d - đường kính trong của then hoa d = 0,02 m

b - bề rộng của một then hoa b = 0,003 mCác thông số trên được chọn theo xe tham khảo

Với vật liệu chế tạo moayơ là thép hợp kim 40X thì ứng suất cho phép của moayơlà:

[τc] = 300 kG/cm2 = 29,43.10 (N/m6 2)[σcd] = 350 kG/cm2 = 34,34 6

2 Thiết kế tinh toán ly hợp số 2

2.1 Xác định kích thước cơ bản của ly hợp

2.1.1 Xác định bán kính ma sát trung bình của đĩa ma sát ly hợp số 2

Dựa vào bán kính của đĩa ma sát ly hợp ngoài chọn bán kính ngoài đĩa masát của ly hợp 2 l : 115 mm = 0,115 m à

Bán kính trong đĩa ma sát của ly hợp 2 là: 70 mm = 0,07 m

Bán kính ma sát trung bình được tính theo công thức :

z

M F

k R zµ µ

β µ

372209 ( ) 3,14(0, 23 0,14 )

= 372,209 kN/m2

Ta thấy q = 372,209 kN/m2< [q]= 400 kN/m2 (đối với ôtô con)

2.2 Tính kiểm tra điều kiện làm việc của ly hợp

2.2.1 Xác định công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ

Phương pháp này sử dụng công thức tính theo kinh nghiệm của Viện HAMH

L =

2 2 max

L - công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ (Nm)

G - trọng lượng toàn bộ của ôtô G = 19031 N

Me max - mômen xoắn cực đại của động cơ Me max = 180 Nm

no - số vòng quay của động cơ khi khởi động ôtô tại chỗ

Chọn no = 0,75 ne max = 0,75 4000 = 3000 vg/phVới ne max là số vòng quay cực đại của động cơ

rb : Bán kính làm việc của lốp: với cỡ lốp P215/60R16

it - tỉ số truyền của hệ thống truyền lực it = io ih if = 16,027

io - tỉ số truyền của truyền lực chính io = 4,53

2.2.2 Xác định công trượt riêng

Để đánh giá độ hao mòn của đĩa ma sát, ta phải xác định công trượt riêngtheo công thức sau :

lo =

iF

L

Trong đó : lo - công trượt riêng

L - công trượt của ly hợp (Nm)

F - diện tích bề mặt ma sát của đĩa bị động (m2)

i - số đôi bề mặt ma sát i = 10[lo] - công trượt riêng cho phép

2.2.3 Kiểm tra theo nhiệt độ các chi tiết

Các chi tiết trong bộ ly hợp được ngâm trong dầu ATF Lượng dầu này đượcluân chuyển qua két làm mát và được duy trì sao cho nhiệt độ luôn nhỏ hơn 60 C 0

Do đó các chi tiết thỏa mãn điều kiện về nhiệt độ

2.3 Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp

2.3.1 Tính bền then của đĩa ma sát

Khi làm việc then hoa của đĩa ma sát chịu ứng suất chèn dập và ứng suất cắtđược xác định theo công thức :

z - số then hoa của một moayơ z = 20

L - chiều dài moayơ L = 0,002 m

D - đường kính ngoài của then hoa D = 0,141 m

d - đường kính trong của then hoa d = 0,134 m

b - bề rộng của một then hoa b = 0,006 mCác thông số trên được chọn theo xe tham khảo

Với vật liệu chế tạo là thép hợp kim 40X thì ứng suất cho phép là

[τc] = 300 kG/cm2 = 29,43 6

10 (N/m2)[σcd] = 350 kG/cm2 = 34,34.10 (N/m6 2)

τc =

emax 2

4.M

z z L.b.(D d) =

4.1805.20.0,002.0,006.(0,141 0,134)+ = 2,18.10 (N/m6 2)< [τc]

z - số then hoa của một moayơ z = 20

L - chiều dài moayơ L = 0,003 m

D - đường kính ngoài của then hoa D = 0,240 m

d - đường kính trong của then hoa d = 0,233 m

b - bề rộng của một then hoa b = 0,006 mCác thông số trên được chọn theo xe tham khảo

Với vật liệu chế tạo là thép hợp kim 40X thì ứng suất cho phép là

[τc] = 300 kG/cm2 = 29,43.10 (N/m6 2)[σcd] = 350 kG/cm2 = 34,34 6

z - số then hoa của một moayơ z = 20

L - chiều dài moayơ L = 0,0215 m

D - đường kính ngoài của then hoa D = 0,04 m

d - đường kính trong của then hoa d = 0,0366 m

b - bề rộng của một then hoa b = 0,003 mCác thông số trên được chọn theo xe tham khảo

Với vật liệu chế tạo moayơ là thép hợp kim 40X thì ứng suất cho phép của moayơlà

[τc] = 300 kG/cm2 = 29,43.10 (N/m6 2)[σcd] = 350 kG/cm2 = 34,34 6

CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ

1 Xác định tỉ số truyền

Tỉ số truyền của tay số 1 được xác định theo điều kiện cần và điều kiện đủ đểôtô khắc phục được lực cản lớn nhất và bánh xe chủ động không bị trượt quay trongmọi điều kiện chuyển động

Theo điều kiện chuyển động, để khắc phục lực cản lớn nhất:

Pkmax ≥ Pψmax

max

b h

e o t

Gr i

ψ : Hệ số cản chuyển động lớn nhất của đường Chọn ψmax= 0,35

G : Trọng lượng toàn bộ của xe G = 19031 N

e o t

G r i

Gφ: Trọng lượng của ôtô phân bố lên cầu chủ động Gϕ= 9810 N

φ: Hệ số bám của bánh xe chủ động với mặt đường (φ=0,8)

0,8.9810.0,308

3,22180.4,53.0,92

h

Vậy 2,73 ≤ i 1 ≤ 3,22 Chọn i 1 = 3.

Tỷ số truyền của các tay số trung gian được xác định theo công thức sau:

2 3 2 3

Trong đó: - Memax là momen xoắn cực đại của động cơ, Memax=180Nm

- ka là hệ số kinh nghiệm Với xe du lịch: ka= 14,5 ÷ 16

Chọn ka= 15

Suy ra: a w=15 180 84,693 ≈ mm Chọn sơ bộ aw= 110 mm

3 Chọn modul pháp tuyến của bánh răng

Với xe con, modul pháp tuyến nằm trong khoảng mn=2,25÷3

Chọn mn= 2,5 mm

4 Góc nghiêng β của răng

Để đảm bảo độ êm dịu khi làm việc, góc nghiêng β thường được chọn nhưsau:

Đối với ôtô con hộp số 2 trục: β=20 ÷ 25o Chọn β =21o

5 Số răng

Đối với hộp số 2 trục, tỷ số truyền của hộp số ở tay số i bất kì ihiđược tạo bởi

một cặp bánh răng duy nhất, nên sao khi đã lựa chọn được aw, m và β có thể tính

số răng của các bánh răng chủ động zitrong các cặp bánh răng như sau:

2 cos (1 )

i

a z

Bảng 3.2 Số răng của bánh răng bị động

Tính chính xác lại khoảng cách trục do làm tròn số răng:

Bảng 3.5 thông số của cặp bánh răng số 1