Thuyết minh ĐATN thiết kế hộp số ô tô

bản thuyết minh về thiết kế hộp số ô tô. Là một bộ phận quan trọng trong hệ thống động lực của các phương tiện xe ô tô, hộp số xe ô tô với công dụng biến đổi công suất, moment xoắn đồng thời làm thay đổi tốc độ quay của động cơ làm sao để có thể phù hợp với những điều kiện hoạt động khác nhau của động cơ như về tốc độ, vận tốc cũng như tải trọng xe. Hộp sàn hay còn gọi là số tay là loại hộp số xe ô tô với cách sử dụng khá đơn giản. Với tuổi đời lâu nhất trong số các loại hộp số ô tô phổ biến hiện nay, hộp số sàn vẫn được trang bị, sử dụng trên các phương tiện xe hơi có hệ thống đơn giản với độ tin cậy cao.

Trang 1

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ 1.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại 4

1.1.1 Công dụng 4

1.1.2 Yêu cầu 4

1.1.3 Phân loại: 4

1.2 Sơ đồ vị trí ly hợp trong hệ thống truyền lực 6

1.3 Cấu tạo chung của hộp số 7

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 Các phương án lựa chọn hộp số 9

2.1.1 Phương án 1: Hộp số cơ khí 3 trục 9

2.1.2 Phương án 2: Hộp số cơ khí 2 trục 12

2.2 Các phương án lựa chọn bộ phận điều khiển chuyển số 14

2.2.1 Cơ cấu dẫn động chuyển số 14

2.2.2 Cơ cấu đảm bảo an toàn chuyển số 17

2.2.3 Cơ cấu gài số 18

2.3 Phương án lựa chọn hộp số cho xe thiết kế 21

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN HỘP SỐ 3.1 Bảng thông số kỹ thuật xe tham khảo 22

3.2 Tính toán tỷ số truyền của các tay số 23

3.3 Lựa chọn các thông số cơ bản của bánh răng 24

3.3.1 Chọn vật liệu bánh răng 24

3.3.2 Xác định khoảng cách giữa trục trung gian và trục thứ cấp 25

3.3.3 Mô đun 25

3.3.4 Góc nghiêng răng β 25

3.3.5.Số răng z 25

3.3.6.Xác định lại chính xác khoảng cách trục 27

3.3.7 Bề rộng răng b 28

3.3.8 Các thông số hình học của bánh răng 28

Trang 2

3.4 Xây dựng các đường đặc tính sức kéo của ô tô 35

3.4.1 Viết mã code xây dựng các đường đặc tính 35

3.3.8 Xuất các độ thị đường đặc tính 39

3.5 Tính bền bánh răng 43

3.5.1 Chế độ tải trọng tính toán 43

3.5.2 Lực tác dụng lên các bánh răng 44

3.5.3 Tính toán sức bền uốn 46

3.5.4 Tính toán sức bền tiếp xúc 47

3.6 Tính toán trục hộp số 48

3.6.1 Vật liệu chế tạo trục 48

3.6.2 Tính toán sơ bộ kích thước trục 48

3.7 Tính chọn hệ dẫn động hộp số 49

CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM COSMOS TRONG KIỂM NGHIỆM BỀN CHI TIẾT 4.1 Giới thiệu phần mềm Cosmos 52

4.2 Ứng dụng Cosmos giải bài toán kiểm nghiệm bền 53

CHƯƠNG 5 KIỂM TRA SỬA CHỮA HỘP SỐ CƠ KHÍ 5.1 Kiểm tra sửa chữa hộp số cơ khí 60

5.2 Chú ý khi tháo lắp hộp số 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65

Trang 3

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, vận tải đóng một vai trò trọng yếu của quá trình phân phối và lưuthông hàng hóa cũng như con người Nó được coi là huyết mạch nuôi sống nền kinh

tế của mỗi quốc gia Để thực hiện vai trò đó thì ô tô là phương tiện được sử dụng rấtphổ biến ở hầu hết các quốc gia Đối với Việt Nam, với nền kinh tế đang phát triểnthì việc lựa chọn đúng dòng xe cho phát triển kinh tế là hết sức cần thiết

Để tăng tính kinh tế cho việc vận chuyển bằng ô tô, chúng ta cần nghiên cứusâu rộng hơn về hộp số Bởi vì hộp số là một trong những bộ phận quan trọng của

hệ thống truyền lực trên ô tô Nó làm nhiệm vụ biến đổi mô men phù hợp với điềukiện cản của mặt đường, giúp tăng tính tiết kiệm nhiên liệu cho xe Ngày nay việc

sử dụng hộp số tự động đang là xu thế của ngành công nghiệp ô tô, nhưng hộp số cơkhí vẫn được dùng phổ biến hiện nay, đặc biệt là trên các xe ô tô vận tải

Với đề tài đồ án tốt nghiệp: “ Thiết kế tính toán hộp số cơ khí cho xe tải 2,5tấn” Dựa trên các thông số tham khảo của xe Thaco Aumark 250A, em đã tính toánthiết kế hộp số phù hợp với các chức năng và yêu cầu của ô tô Ngoài ra, em đã ứngdụng thiết kế 3D trên Solidworks và đánh giá độ bền các chi tiết bằng COSMOS,giúp cho việc tính toán thiết kế trực quan và hiệu quả hơn Sau 4 tháng làm việc, em

đã hoàn thành đề tài đồ án tốt nghiệp dưới sự hướng dẫn tận tình của TS HoànThăng Bình

Em xin chân thành cảm ơn TS Hoàng Thăng Bình cùng tất cả các thầy cô giáotrong Viện Cơ Khí Động Lực đã truyền cho em những kiến thức suốt 5 năm họcqua

Với thời gian có hạn, đồ án tốt nghiệp của em khó tránh khỏi những thiếu sót

Em rất mong nhận được những ý kiến góp ý của các thầy giáo và bạn bè

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Bang

Trang 4

- Thay đổi chiều chuyển động (tiến hoặc lùi).

- Ngắt động cơ lâu dài khỏi hệ thống truyền lực

Trên một số ô tô, chức năng thay đổi mômen truyền có thể được đảm nhận nhờmột số cụm khác ( hộp phân phối, cụm cầu xe) nhằm tăng khả năng biến đổi mômen đáp ứng mở rộng điều kiện làm việc của ô tô

1.1.2 Yêu cầu

Cấu tạo của hộp số cần đáp ứng một số yêu cầu cơ bản sau:

- Có dãy tỉ số truyền hợp lý, phân bố các khoảng thay dổi tỉ số truyền tối ưu, phùhợp với tính năng động lực học yêu cầu và tính kinh tế vận tải

- Phải có hiệu suất truyền lực cao

- Việc chuyển số phải được thực hiện dễ dàng, tiện lợi, khi làm việc không gâytiếng ồn và không phát sinh các tải trọng động

- Đảm bảo tại một thời điểm làm việc hộp số chỉ gài vào một số truyền nhất địnhmột cách chắc chắn

- Có vị trí trung gian để có thể ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trongthời gian dài

- Có cơ cấu báo hiệu khi gài số lùi

- Kết cấu phải nhỏ, gọn, dễ điều khiển, bảo dưỡng và sửa chữa

- Có khả năng bố trí cụm trích công suất để dẫn động các thiết bị phụ khác

1.1.3 Phân loại

Hộp số trên ô tô được phân loại theo các đặc điểm kết cấu sau:

 Theo đặc điểm thay đổi tỷ số truyền: hộp số vô cấp và hộp số có cấp.

- Hộp số vô cấp được dùng để tạo thành hệ thống truyền lực (HTTL) vô cấp,

Trang 5

sẵn, từ thấp đến cao và ngược lại Trên ô tô bộ truyền vô cấp thường gặp: biến mômen thủy lực, bộ truyền đai đặt biệt,

Hình 1.1: Hộp số vô cấp CVT

- Hộp số có cấp, tạo thành HTTL có cấp, được dùng phổ biến trên ô tô Tỷ

số truyền trong hộp số thay đổi với các giá trị cố định khác nhau, do vậy còn đượcgọi là bộ truyền gián đoạn Mức độ gián đoạn phụ thuộc vào số lượng tỷ số truyềnbên trong hộp số Hộp số có cấp được phân loại: hộp số 3 cấp, 4 cấp, nhiều cấp số

 Theo số trục của hộp số (không kể trục số lùi)

- Hộp số ba trục: có trục chủ động (trục sơ cấp) và trục bị động (trục thứ

cấp) được thiết kế đồng trục Phần lớn các số truyền đều thông qua hai cặp bánh

răng ăn khớp, nếu nối trực tiếp trục chủ động và trục bị động có thể tạo ra số truyềnthẳng Cấu trúc này thường gặp trên ô tô có cầu sau chủ động

- Hộp số hai trục: tất cả các số truyền truyền qua một cặp bánh răng ăn khớp.Trong một số trường hợp số truyền cao nhất có thể truyền qua nhiều cặp bánh răng.Cấu trúc này thường gặp trên ô tô có động cơ đặt trước, cầu trước chủ động

 Theo phương pháp điều khiển chuyển số của hộp số

- Hộp số điều khiển bằng tay.

- Hộp số diều khiển tự động.

- Hộp số điều khiển bán tự động

 Theo cấu trúc truyền lực giữa các bánh răng

- Hộp số thông thường: có các bánh răng ăn khớp ngoài với trục cố định

Trang 6

- Hộp số hành tinh: kết hợp các bánh răng ăn khớp trong và ăn khớp ngoài

có trục di động

a) Hộp số 3 trục 4 số tiến b) hộp số hành tinh

Hình 1.2: sơ đồ hộp số thông thường và hộp số hành tinh

 Theo loại bánh răng

- Hộp số sử dụng bánh răng thẳng.

- Hộp số sử dụng bánh răng nghiêng (hay sử dụng).

- Hộp số sử dụng bánh răng chữ V.

- Hộp số sử dụng kết hợp nhiều loại bánh răng.

1.2 Sơ đồ vị trí hộp số trong hệ thống truyền lực

Vị trí hộp số ô tô được bố trí trên hai sơ đồ hệ thống truyền lực thường gặp dướiđây:

Hình 1.1: Hộp số đặt dọc, cầu sau chủ động

1 Động cơ; 2 Ly hợp; 3 Hộp số cơ khí 3 trục; 4 Các đăng; 5 Cụm cầu chủ động

Trang 7

Hình 1.2: Hộp số đặt ngang, cầu trước chủ động

1 Động cơ; 2 Ly hợp; 3 Hộp số cơ khí 2 trục; 4 Cụm cầu chủ động

1.3 Cấu tạo chung của hộp số

Với tính chất đa dạng của hộp số, trong đồ án này em xin trình bày cấu tạo củahộp số cơ khí thông thường

Hình 1.3: cấu tạo hộp số cơ khí ô tô tải 5 số tiến

Cấu tạo hộp số cơ khí có cấp điển hình được trình bày như hình 1.3 trên Nóbao gồm các bộ phận cơ bản sau:

Trang 8

a) Bộ phận đảm nhận chức năng truyền và biến đổi mô men bao gồm: các cặpbánh răng ăn khớp, các trục và ổ đỡ trục, vỏ hộp số.

b) Bộ phận điều khiển chuyển số đảm nhận chức năng chuyển số theo sự điềukhiển của người lái và khả năng giữ nguyên trạng thái làm việc trong quá trình xehoạt động Bộ phận này bao gồm: cần số, các đòn kéo, thanh trượt, nạng gài, khớpgài, cơ cấu định vị, khóa hãm, cơ cấu bảo hiểm gài số lùi

Vị trí gài các số truyền của cần số là các điểm mút của các nhánh ( 1, 2, 3, 4, 5,L) Tại các vị trí trung gian của cần số, mô me truyền ra phía sau bị ngắt

Trang 9

số tiến 1, 2, 3, 4 đều truyền qua 2 cặp bánh răng ăn khớp, số 5 là số truyền thẳng,được thực hiện bằng cách gài cứng trục sơ cấp và trục thứ cấp lại với nhau, số lùithực hiện truyền qua 3 cặp bánh răng nhằm đảo chiều quay của trục bị động.

Cấu trúc truyền và biến đổi mô men được xét cụ thế ở 2 loại hộp số sau:

- Hộp số 3 trục 5 cấp

Hộp số có 5 số tiến, 1 số lùi với 3 trục cơ bản sau:

Trục chủ động I (trục sơ cấp) đồng thời là trục bị động của li hợp đặt trên 2 ổ

lăn Mộ gối vào trong bánh đà, một đặt lên vỏ hộp số Trục bố trí bánh rang Za

thường xuyên ăn khớp với bánh răng Za’ Trong lòng bánh răng bố trí gối đỡ chotrục III

Trục trung gian II đặt trên 2 ổ lăn của vỏ hộp số trên trục bố trí bánh răng

nghiêng Za’, Z4’, Z3’, ZL’, Z2’ nhờ các then hoa bán nguyệt và một bánh răng thẳng Z1’

chế tạo liền trục

Trục bị động III (trục thứ cấp) bố trí trên 2 ổ lăn Một gối trên vỏ, một gối

trên lòng bánh răng Za’ Trục mang theo: 3 bánh răng nghiêng Z4, Z3, Z2 lắp quaytrơn trên trục, một bánh răng thẳng Z1 di trượt bằng then hoa đảm bảo cho việc dịchchuyển gài sô trực tiếp, hai bộ khớp gài dạng đồng tốc G2, G3 di trượt trên then hoacủa trục Các bánh răng Z4, Z3, Z2 chỉ liên kết với trục khi khớp gài G2, G3 được gàivào vị trí tương ứng Khi một bánh răng được gài, các bánh răng khác quay lồngkhông Vị trí khớp gài G3 có thế bố trí nối với bánh răng Za để tạo nên số truyền

Trang 10

thẳng Khớp gài G1 đặt trên bánh răng Z1 dùng để di trượt trực tiếp bánh răng sang

- Hộp số 3 trục 4 số tiến

Sơ đồ hộp số:

Trang 11

Các bánh răng trên trục trung gian II chế tạo liền trục và trục bị động đặt trên

3 gối tựa, giúp cho hộp số tuy có kích thước chiều dài lớn song vẫn đảm bảo độcứng vững cao Trục bị động dài có ổ bi đỡ ở giữa tạo điều kiện bố trí cần chuyển

số phù hợp với vị trí điều khiển của người lái và rút ngắn chiều dài các đăng nối racầu sau chủ động

Hộp số sử dụng 2 ống gài dạng đồng tốc G2, G3 ở các số truyền tiến Bánhrăng Z1 được bố trí chạy trơn trên trục thứ cấp Bánh răng được gài với trục khi ốnggài G2 liên kết với bánh răng Z1 Kết cấu như vậy cho phép chuyển từ số 2 về số 1

kể cả khi tốc độ ô tô còn cao, mà không xảy ra tải trọng va đập lớn

Trang 12

Bánh răng số lùi ZL1 được đặt cố định ở khoang sau của hộp số Bánh răngZ’L đặt cố định trên trục trung gian và không ăn khớp trực tiếp với bánh răng ZL1.Bánh răng ZL2 đặt trên trục lùi IV, có thể di chuyển được nhờ khớp gài G1 Khớp gài

G1 có 2 vị trí : tương ứng với 2 vị trí gài số lùi (L) hay không gài (0) Khi cần số ở

vị trí L, bánh răng ZL2 được gạt dọc trục IV tạo khả năng ăn khớp giữa ZL1 và Z’L,thực hiện đảo chiều quay của trục bị động III

Hộp số này có ưu điểm sau:

- Tỷ số truyền lớn mà kích thước, khối lượng của hộp số bé.

- Có số truyền thẳng Khi ô tô chuyển động với số truyền thẳng các bánh

răng và các trục chỉ quay trơn, không chịu tải, hiệu suất truyền lực của hộp số là cựcđại, độ ồn giảm Thời gian hộp số làm việc ở số truyền thẳng có thể chiếm 50 ÷70% tổng thời gian chuyển động, do đó hạn chế mài mòn bánh răng

Hình 2.3: Đường truyền công suất hộp số 3 trục

Xét sơ đồ hộp số 2 trục 5 cấp:

Trang 13

Trục chủ động I (trục sơ cấp) đồng thời là trục bị động của li hợp đặt trên 2

ổ lăn Trên trục bố trí 2 bộ khớp gài dạng đồng tốc, gắn then hoa trên trục Các bánhrăng chủ động số 1 và số 2 và số lùi bố trí chế tạo liền trục

Trục bị động II (trục thứ cấp) bố trí trên 2 ổ lăn Trục mang theo: 3 bánh

răng bị động lắp then hoa trên trục, thực hiện nhận momen truyền sang trục bị động.Các bánh răng bị động tương ứng với số 1 số 2 lắp quay trơn trên trục thông qua các

ổ con lăn (được chế tạo từ 2 nửa) Các bánh răng số 1 và số 2 chỉ liên kết với trụcnhờ khớp gài đồng tốc G3 Khớp gài G3 bố trí trên trục bị động có kết cấu rãnh chứanạng gạt và 1 bánh răng số lùi L2 Bánh răng L2 trên khớp gài G3 không liên kết vớibánh răng số lùi L trên trục chủ động, do vậy không ảnh hưởng tới việc chuyển số 1

và số 2 Trên trục bị động của hộp số bố trí 1 cặp bánh răng trụ răng nghiêng C1,C2

có tỉ số truyền lớn đóng vai trò như bánh răng truyền lực chính trong các cầu xethông thường Trong lòng bánh răng bị động C bố trí các cụm vi sai và bán trục

Trang 14

truyền mo men ra các bánh xe Số lùi được thực hiện nhờ việc dịch chuyển bánhrăng L1, tới vị trí đồng thời ăn khớp với bánh răng L và bánh răng L2 Nhờ vậy, trục

bị động thực hiện đảo chiều quay khi gài số lùi Khi dịch chuyển bánh răng L1, khớpgài G3 ở vị trí trung gian, đóng vai trò truyền mo men thông qua then hoa của khớpgài sang trục bị động của hốp số

- Không cho phép rạo được số truyền thẳng

- Tỷ số truyền ở tay số 1 thường không cao ( không quá 4) vì nó được tạo bởimột cặp bánh răng ăn khớp nếu muốn tăng tỷ số truyền thì phải tăng kích thướcchung của hộp số

2.2 Các phương án lựa chọn bộ phận điều khiển chuyển số.

Bộ phận điều khiển chuyển số trong hộp số có cấp yêu cầu:

- Điều khiển chuyển số nhanh chóng.

- Thiết lập một vị trí và giữ ổn định các vị trí gài.

- Đảm bảo: gài hết chiều dài cần thiết trong các khớp gài, có vị trị trung gian

để động cơ làm việc không tải lâu dài

- Hạn chế khả năng xảy ra va đập gây ồn trong các chi tiết truyền mô men của

hộp số

- Có khả năng tạo cảm giác khi thực hiện gài số lùi.

Đáp ứng các yêu cầu trên, kết cầu của bộ phận điều khiển chuyển số rất đa dạng,nhưng có thể chia ra các phần cơ bản sau: điều khiển chuyển số, định vị, khóa hãm,bảo hiểm gài số

2.2.1 Cơ cấu dẫn động chuyển số.

Cơ cấu điều khiển chuyển số được phân loại thành:

- Điều khiển trực tiếp ngay trên nắp của hộp số.

- Điều khiển từ xa thông qua: các kết cấu đòn hoặc cáp, thông qua các truyền

động khí nén, thủy lực hay tổ hợp khí nén thủy lực, điện…

Trang 15

Các chi tiết của cơ cấu điều khiển chuyển số trực tiếp, được trình bày trên hình2.5 Phần lớn các chi tiết của cơ cấu chuyển số nằm trên nắp hộp số, cần số được bốtrí dưới sàn xe ngay cạnh vị trí ghế ngồi của người lái Các chi tiết bao gồm: cần số,trục trượt nạng gạt, vành gài và bánh răng dược gài số.

Cần số 1 được cấu tạo như một đòn bẩy có gối cầu 6 làm nhiệm vụ khớp xoay.Đầu trên của cần số, được người lái điều khiển dịch chuyển theo hai hướng: hướng

A dùng để chọn trục trượt gài số, trục B dùng để đẩy trục trượt 3 thực hiện dichuyển nạng gạt 4 Khớp gài số 5 di chuyển cùng với nạng gạt 4 liên kết các khớprăng gài số

1 Cần số 4 Nạng gạt 7 Cơ cấu định vị

2 Đầu trong cần số 5 Khớp gài số 8 Vành đồng tốc

3 Trục trượt gài số 6 Gối cầu cần số 9 Bánh răng được gài

Hình 2.5: các chi tiết trong cơ cấu điều khiển chuyển số trực tiếp

Mỗi trục trượt có thể đảm nhận gài 2 số Tùy theo số lượng số truyền của hộp

số hình thành số lượng trục trượt gài số cần thiết Trên hình 2.6 sử dụng 5 số tiến, 1

số lùi và có 3 trục trượt Các trục trượt được bố trí sao cho khi tất cả các vị trị nạnggạt nắm ở vị trí trung gian thì các rãnh nằm trên trục trượt nằm thẳng hàng vớinhau, đảm bảo đầu trong cần số có thể di chuyển giữa các rãnh

Trang 16

Các trục trượt di chuyển

theo hướng dọc trục, trên các lỗ

của nắp hộp số và mang theo các

nạng gài Trên mỗi trục trượt có 3

rãnh định vị tương ứng với 3 vị trí

gài số Ở nắp hộp số bố trí cơ cấu

bi, lò xo 7 và kết hợp với rãnh

định vị của các trục trượt hình

thành cơ cấu định vị cho các trục

trượt Nhờ cơ cấu định vị mà các

trục trượt không tự do di chuyển

Hình 2.6: bố trí các trục trượt trong hộp số

 Cơ cấu dẫn động chuyển số từ xa

Trong nhiều hệ thống truyền lực khoảng cách từ vị trí người lái tới nơi đặt hộp

số xa cần thiết bố trí điều khiển từ xa

Trên hình 2.7 trình bày cơ cấu điều khiển chuyển số dùng trục nối dài Cần chuyển

số thực hiện hai dịch chuyển: A – dịch chuyển lắc ngang, B – dịch chuyển đẩy dọc

xe Hai dịch chuyển trên được dẫn qua trục nối, trục trung gian và thực hiện dichuyển các trục trượt và nạng gạt để trục trượt trên nắp hộp số và gài các nạng gạtvào số như sau:

Cần số 1 Trục nối 2 Trục trung gian 3 Trục trượt 4 Chức năng

Một số ô tô con sử dụng hai dây cáp truyền hai chuyển vị điều khiển chuyển

số từ chỗ ngồi tới hộp số như hình 2.8 Mỗi sợi cáp có chức năng truyền một chuyển

vị của cần số tới hộp số: A – chọn trục trượt, B – gài số

Một số ô tô còn sử dụng các cơ cấu điều khiển chuyển số bằng cơ khí – khínén, thủy lực hay tổ hợp cơ khí – khí nén thủy lực điện từ

Trang 17

Hình 2.7: cơ cấu điều khiển dùng

trục nối dài

Hình 2.8: cơ cấu điều khiển dùng cáp nối dài

2.2.2 Cơ cấu đảm bảo an toàn chuyển số

 Cơ cấu định vị, khóa hãm trục trượt

Cơ cấu định vị trên sử dụng loại bi và lò xo dùng để gài số đúng vị trí và tránh

nhảy số sau khi đã được gài Bộ phận định vị đặt trên hộp số liên hệ với các rãnhlõm trên các trục trượt Mỗi trục trượt có 3 rãnh lõm Khoảng cách giữa các rãnhlõm tương ứng với hành trình dịch chuyển của bánh răng Rãnh lóm giữa dùng đểđịnh vị bánh răng ở vị trị trung gian, còn 2 lỗ bên dùng để định vị các số tương ứng.Các bi 12 được nén bởi lò xo 11 và nằm tron nắp hộp số 2

Khi gài số trục trượt dịch chuyển dọc trục, viên bi đẩy lên và lò xo bị nén lại.khi đã gài được số thì rãnh lõm trên trục sẽ trùng với vị trí đặt viên bi Nhờ có lựccăng của lò xo, viên bi giữ được trục trượt ở nguyên vị trí này cho tới khi chuyển sốkhác

Bộ phận khóa hãm dùng để ngăn ngừa hiện tượng gài đồng thời hai trục trượt

cùng một lúc Nguyên tắc hoạt động của nó là: khi một trong các thanh trượt đã ở vịtrí gài số thì các thanh trượt khác bị khóa cứng

 Bảo hiểm số lùi

Cơ cấu bảo hiểm gài số lùi dùng để tránh gài số lùi 1 cách ngẫu nhiên Khi gài

số lùi người lái phải tác động một lực đủ lớn mới đưa được đầu số lùi vào vị trídịch chuyển trục trượt số lùi Do vây, người lái có cảm giác nặng hơn khi cài sốkhác Kết cấu được thể hiện trên mặt cắt A – A bằng các chi tiết lò xo tỳ 7, chốt tỳ

Trang 18

8, chốt khóa 9 Lực tác dụng của người lái cần thắng lực cản của lò xo 7 để trụctrượt 14 vào vị trí gài số.

Hình 2.8: Cơ cấu định vị, khóa hãm, bảo hiểm số lùi

2.2.3 Cơ cấu gài số

Khi chuyển số, để tránh các xung lực va đập ở các bánh răng, trên hộp sô sửdụng một số dạng kết cấu gài số sau:

- Gài trực tiếp bánh răng, gài qua ống dễ gài dùng cho số 1 và số lùi

- Gài qua các bộ gài đồng tốc được dùng cho các số truyền cao

 Gài trực tiếp và gài qua ống dễ gài:

Gài trực tiếp thông qua việc dịch chuyển các bánh răng được thực hiện tùy thuộckết cấu bố trí bánh răng trên trục Kết cấu sử dụng hai bánh răng liên kết then hoatrên các trục, một bánh răng thường có cấu tạo răng thẳng

Trang 19

Ống dễ gài số có thể có răng trong hoặc răng ngoài Trên hình 2.9b trình bàycấu trúc của ống dễ gài số răng trong dùng để nối bánh răng 6 với trục 2 qua ống gài

4 Thực hiện gài số với các bánh răng nghiêng 6 cần thông qua vành răng riêng 8trên bánh răng Bánh răng được đặt trên trên thông qua các ổ lăn kim 1, ống gài lienkết then hoa với ống then hoa trên trục 5

 Bộ đồng tốc

Bộ đồng tốc thường được phân theo các đặc điểm sau:

+) Theo mức độ san đều tốc độ:

- Bộ đồng tốc hoàn toàn: chỉ cho phép gài số khi tốc độ góc của hai phần đượcgài với nhau hoàn toàn bằng nhau

- Bộ đồng tốc không hoàn toàn: cho phép gài số khi tốc độ góc của hai phầnđược gài vẫn chưa hoàn toàn bằng nhau, nhưng cần lực đủ lớn của người lái tácdụng lên cần số Dạng này chỉ sử dụng trên một số xe và bố trí ở các số truyền thấp.+) Theo đặc điểm kết cấu của phần tử khóa chia thành: đồng tốc có chốt hướngkính, đồng tốc cố chốt hướng trục

Sau đây em chỉ xin trình bày về bộ đồng tốc quán tính hoàn toàn có chốthướng tâm thường dùng cho ô tô tải Cấu tạo và nguyên lý hoạt động được thể hiệntrên hình 2.10

Cấu tạo bộ đồng tốc quán tính hoàn toàn được tạo thành bởi các thành phầnchính sau:

- Các bánh răng 2 lắp trên trục 1 thông qua các ổ lăn kim, không dịch chuyểndọc trục Bánh răng nghiêng luôn luôn ăn khớp được quay trên trục Một vành răngthẳng 3 gắn liền với bánh răng bố trí bên cạnh ở phía gài số Vành răng 3 có bề mặtcôn tạo nên khớp ma sát với vành ma sát của ống gài 4

- Moay ơ 5 nằm giữa hai bánh răng gài số, liến kết với trục 1 bằng then hoa,ống gài 9 liên kết với moay ơ 5 bằng then hoa và có thể di trượt về hai phía bằngnạng gạt, thực hiện gài ống gài với vành ma sát 4 và vành răng nhỏ trên bánh rănggài số Ống gài được định vị ở vị trí trung gian nhờ rãnh ở giữa với cơ cấu chốt 7, lò

xo 6 của moay ơ 5 Vành răng 3, vành ma sát 4 và ống gài tạo nên một khớp gài số,thực hiện nối bánh răng 2 với trục 1 của nó

Trang 20

Hình 2.10: cấu tạo bộ đồng tốc quán tính hoàn toàn có chốt hướng tâm

- Các vành ma sát 4 được chế tạo từ vật liệu chịu mài mòn và có hệ số ma sátcao Bề mặt trong của vành răng 4 là bề mặt côn dùng để ma sát với bề mặt con trênbánh răng gài số 2, bề mặt ngoài có vành răng nhỏ dùng để dẫn hướng răng rong củaống gài

- Phần tử khóa: được tạo bởi hình dạng đầu răng của vành ma sát 4 Đầu răng

có dạng đối xứng Góc răng ( 2α = 110o) có tác dụng tạo ra lực cản dọc trục vàkhông cho phép răng của ống gài 9 dịch chuyển gài số, khi tốc độ góc của trục vàbánh răng được gài chưa bằng nhau.Phần tử định vị hình thành ở trạng thái trunggian của ống gài, nhờ cơ cấu chốt lò xo và rãnh của ống gài Ở trạng thái gài số, răngtrong của ống gài 9 và răng của vàn răng thẳng 3 có dạng hình chêm ngược nhau,giúp định vị chắc chắn ống gài

Nguyên lý làm việc:

Khi chưa gài số (a), ống gài 9 nằm ở vị trí trung gian, rãnh lõm của ống gàitrùng với chốt định vị 7 Ống gài 9, moay ơ 5 và trục 1 quay cùng tốc độ Tốc độ củabánh răng 2 và trục 1 không cùng tốc độ và chênh nhau một lượng Δω

Khi nạng gạt theo chiều lực F (b), quá trình thực hiện có thể chia thành 5 phalàm việc sau:

Pha I: Lực dọc F tác dụng vào chốt định vị 7, ép chốt đi xuống, đẩy vành ma sát

Trang 21

Pha II: Dưới tác dụng của lực

F, và tốc độ quay của bánh răng và

trục khác nhau, nên các răng của

ống gài 9 và răng của vành ma sát

4 tỳ chặt vào nhau trên mặt vát đầu

răng Ma sát sinh ra trên bề mặt ma

Pha III: Quán tính chuyển

động của toàn bộ ô tô thông qua

bánh xe và hệ thống truyền lực rất

lớn truyền tới cặp bề mặt ma sát,

giúp cho các phần quay được dần

dần san đều tốc độ Khi tốc dộ giữa Hình 2.11: Nguyên lý làm việc bộ đồng tốc

phần gần bằng nhau, phản lực P nhỏ dần, lực F tiếp tục đẩy ống gài 3 dịch chuyển.Pha IV: Nhờ sự giảm nhỏ phản lực P, răng của ống gài tiếp cận vành răng 3,thực hiện gài bánh răng với trục

Pha V: Vành răng 9 gài hết chiều dài răng định vị bộ đồng tốc ở vị trí gài số.Kết thúc quá trình gài số (c)

Khi chuyển số sang số gài tiếp theo, bộ đồng tốc chuyển về vị trí trung gian, sau

đó lập lại quá trình gài số theo các pha đã trình bày, nhưng theo hướng ngược lại

2.3 Phương án lựa chọn hộp số cho xe thiết kế

Với hộp số yêu cầu thiết kế là hộp số cho xe tải 2 tấn và xe tham khảo là xe tải

THACO AUMARK 250A, em l a ch n h p s c khí 3 tr c 5 c p đ thi t k ựa chọn hộp số cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ọn hộp số cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ộp số cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ố cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ục 5 cấp để thiết kế ấp để thiết kế ể thiết kế ết kế ết kế

H p s l a ch n có m t s đ c đi m sau:ộp số cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ố cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ựa chọn hộp số cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ọn hộp số cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ộp số cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ố cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ặc điểm sau: ể thiết kế

- Là h p s có 5 s ti n và 1 s lùi, b trí d c thân xe đ d n đ ng c uộp số cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ố cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ố cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ết kế ố cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ố cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ọn hộp số cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ể thiết kế ẫn động cầu ộp số cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ầusau

- C c u đi u khi n chuy n s t xa s d ng hai cáp n i dài.ơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ấp để thiết kế ều khiển chuyển số từ xa sử dụng hai cáp nối dài ể thiết kế ể thiết kế ố cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ừ xa sử dụng hai cáp nối dài ử dụng hai cáp nối dài ục 5 cấp để thiết kế ố cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế

- C p bánh răng răng s 1, 2, 3, 4, 5, L đ u là bánh răng nghiêng.ặc điểm sau: ố cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ều khiển chuyển số từ xa sử dụng hai cáp nối dài

Trang 22

- S d ng 3 b đ ng t c quán tính hoàn toàn có ch t hử dụng hai cáp nối dài ục 5 cấp để thiết kế ộp số cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ồng tốc quán tính hoàn toàn có chốt hướng tâm để gài ố cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ố cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ướng tâm để gàing tâm đ gàiể thiết kế

t t c các s ấp để thiết kế ả các số ố cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế

CHƯƠNG III

THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỘP SỐ

3.1 Bảng thông số kỹ thuật xe tham khảo

Xe tham khảo: xe tải 2 tấn THACO AUMARK 250A

Hình 3.1: Xe Thaco Aumark 250ABảng 3.1: Bảng thông số kỹ thuật của xe tham khảo:

Thông s kỹ thu tố cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ậtKích

thướng tâm để gàic

Kích thướng tâm để gài ổng thể DxR xCc t ng th DxR xCể thiết kế 6020 x 1900 x 2240 (mm) Chi u dài c sều khiển chuyển số từ xa sử dụng hai cáp nối dài ơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ở 3360 (mm)

Tr ngọn hộp số cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế

lượngng

Tr ng lọn hộp số cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ượngng b n thânả các số 2760 (kg)

Tr ng lọn hộp số cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ượngng toàn t iả các số 5455 (kg)

Đ ng cộp số cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế

Lo i đ ng cại động cơ ộp số cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế Diesel 4 kỳCông su t c c đ iấp để thiết kế ựa chọn hộp số cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ại động cơ 80 kW/3600 vòng/phútMomen c c đ iựa chọn hộp số cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ại động cơ 245 N.m/2300 vòng/phút

L pố cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế

Kí hi u l pệu lốp ố cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế 7.00 - 16/ 7.00 – 16

Đường kính ngoài lớn nhất ng kính ngoài l n nh t ớng tâm để gài ấp để thiết kế D = 780 (mm) = 0,78 (m)

H th ng ệu lốp ố cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế

truy n l cều khiển chuyển số từ xa sử dụng hai cáp nối dài ựa chọn hộp số cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế

S tayố cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế C khí, s sàn 5 c pơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ố cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ấp để thiết kế

T s truy n c u xeỉ số truyền cầu xe ố cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế ều khiển chuyển số từ xa sử dụng hai cáp nối dài ầu i0 = 5,571

Đ c tínhặc điểm sau: Kh năng leo d cả các số ố cơ khí 3 trục 5 cấp để thiết kế 28%

Trang 23

3.2 Tính toán tỷ số truyền của các cấp số

Tính toán tỉ số truyền cực đại i hmax

Tỉ số truyền ihmax được tính theo điều kiện khắc phục sức cản lớn nhất củađường Ta có:

Trong hai công thức trên:

- Memax: Momen xoắn cực đại của động cơ Memax = 245 N.m

- G: Trọng lượng toàn tải của ô tô (N) G=54550 ( N )

- Ψmax: Hệ số cản lớn nhất của mặt đường: Ψmax = f + tanα

 f: hệ số cản lăn của đường Chọn f = 0,02

 tanα khả năng leo dốc của xe Theo xe tham khảo: tanα= 0,28

Ψmax = 0,02+ 0,28 =0,3

- ηt : Hiệu suất của hệ thống truyền lực Chọn ηt = 0,85

- Gφ: Trọng lượng của ô tô phân bố lên cầu chủ động Gφ ≈ 0,7G = 38185N

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

- rb là bán kính làm việc trung bình của bánh xe: rb = λr = 0,5λDr = 0,5λr = 0,5λDD

Lốp áp suất thấp λr = 0,5λD = 0,93 ÷ 0935 Chọn λr = 0,5λD = 0,935 Ta có:

rb = 0,5.0,935.0,78 = 0,365 (m)Vậy tỉ số truyền ihmax nằm trong khoảng:

↔ 5,148≤ i hmax ≤9,6

Ta chọn i1 = ihmax = 5,2

Trang 24

- Xe chạy trên loại đường tốt hơn đường chọn khi thiết kế.

Khi đó xe thừa công suất Để tận dụng công suất trong trường hợp này hộp sốđược bố trí thêm số truyền tăng i5

i5 = (0,7 ÷0,8)i4 = 0,7 ÷ 0,8 Chọn i5 = 0,79

Tính toán tỉ số truyền các tay số trung gian

Chọn quy luật phân bố tỉ số truyền là quy luật cấp số nhân Công bội của quy luật đó được tính theo công thức :

- Ứng suất uốn cho phép [σσu] = 1000 Mpa

- Ứng suất tiếp xúc cho phép [σσtx] = 23.HRC = 1449 Mpa

- Giới hạn bền cho phép [σσb]= 900 Mpa

Trang 25

- Mô đun đàn hồi E = 210000 N/m2.

3.3.2 Xác định khoảng cách giữa trục trung gian và trục thứ cấp

Khoảng cách trục sơ bộ được tính theo kinh nghiệm sau:

Tuy nhiên trong khi chọn β cần lưu ý đến điều kiện đảm bảo độ êm dịu làmviệc và một số điều kiện làm việc khác Độ êm dịu cao nhất khi hệ số trùng khớpchiều trục ε là số nguyên Tuy nhiên εβ không thể lớn hơn 1 do các bánh răng có

bề rộng giới hạn nên ta thường chọn εβ =1 Với điều kiện εβ =1, góc β

ɛ đượcxác định:

β ε=arcsin(π m n

b ω )Đối với ô tô tải bω = (7 ÷ 8 )mn = 28 ÷ 32 mm Chọn bω = 28

β ε=arcsin(4 π28)=26,670

Tuy nhiên để giảm tải dọc trục tác động lên các ổ, ta chọn β = 260

Trang 26

Với hộp số ba trục, chọn chiều nghiêng của răng về phía trái đối với bánh răngtrên trục sơ cấp và thứ cấp và nghiêng phải đói với các bánh răng trên trục trunggian Cách bố trí như vậy có thể cân bằng được các lực dọc trục trung gian và nhờ

đó giảm được tổng lực tác dụng lên ổ bi

3.3.5 Số răng z

Tay số tiến

Đối với hộp số 3 trục 5 cấp, mỗi tay số trừ số lùi và số truyền thẳng được tạonên bởi 2 cặp bánh răng:

- Cặp bánh răng dẫn động trục trung gian có tỷ số truyền: ia

- Cặp bánh răng nối trục trung gian với trục thứ cấp có tỷ số truyền: ii

Chọn sơ bộ số răng của bánh răng trên trục sơ cấp là za = 21 răng Tỉ số truyền

Trang 27

Xác định số lượng răng của bánh răng bị động trên trục thứ cấp:zi = zi’.ii

Bảng 3.4: Số răng của các bánh răng trên trục thứ cấp

Xác định số răng của bánh răng tay số lùi

Giá trị số lùi được tính theo công thức: