đồ án tốt nghiệp thiết kế hộp số

Hình 1.2 Hệ thống truyền lực của xe lắp hộp số tự độngXe lắp hộp số tự động có:  Đặc tính kéo giống với đặc tính kéo lý tưởng của xe.. Xuất phát từ phương trình cân bằng lực kéo của ôtô

CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM VÀ PHÂN LOẠI HỘP SỐ TỰ ĐỘNG

1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hộp số

1.1 Nhiệm vụ và yêu cầu đối với hộp số trên ôtô

1.1.1 Nhiệm vụ

Hộp số tự động có nhiệm vụ là:

 Truyền và biến đổi mômen từ động cơ tới bánh xe chủ động sao chophù hợp giữa chế độ làm việc của động cơ và mômen cản sinh ra trongquá trình ôtô chuyển động

 Cắt dòng truyền mômen trong thời gian ngắn hoặc dài

 Thực hiện đổi chiều chuyển động nhằm tạo nên chuyển động lùi choôtô

 Tạo khả năng chuyển động mềm mại và tính năng việt dã cần thiết trênđường

1.1.2 Yêu cầu của hộp số

Yêu cầu đối với hộp số khi thiết kế cho ô tô là:

 Có dãy tỉ số truyền phù hợp, phân bố các khoảng thay đổi tỉ số truyềntối ưu để tận dụng tối đa công suất động cơ

 Hiệu suất truyền lực của hộp số phải cao để tăng tính năng vận hànhcủa xe

 Số lượng các phần tử điều khiển (PTĐK) thích hợp, được bố trí phùhợp đối với dạng xe cầu trước hoặc sau chủ động Các chế độ làmviệc của các phần tử điều khiển phải hợp lý giảm tổn thất trong quá

trình hoạt động ổn định của xe Quá trình chuyển số nhanh chóng vàchính xác thông qua các cơ cấu điều khiển thủy lực và điện tử,khônggây ra rung giật và tiếng ồn.

 Kích thước hộp số phải nhỏ gọn, khối lượng không quá lớn nhằm tăngkhoảng sáng gầm xe, nâng cao khả năng thông qua cho xe ở đường gồghề và giảm bớt trọng lượng của xe

 Ngoài ra kết cấu của hộp số thuận lợi nhất có thể cho sửa chữa, bảodưỡng, chẩn đoán sự cố trên xe…Hiện nay, trên xe ôtô sử dụng hai loạihộp số chính là : hộp số cơ khí và hộp số tự động

1.2 Phân tích ưu nhược điểm của hộp số tự động so với hộp số cơ khí 1.2.1 Sơ đồ hệ truyền lực của ôtô dùng hộp số cơ khí và ôtô dùng hộp số

tự động

Hộp số sử dụng trên ôtô gồm có hai loại: hộp số cơ khí và hộp số tự động

Hệ thống truyền lực trên xe được bố trí như sau

Hình 1.1 Hệ thống truyền lực của xe lắp hộp số cơ khí

Hình 1.2 Hệ thống truyền lực của xe lắp hộp số tự động

Xe lắp hộp số tự động có:

 Đặc tính kéo giống với đặc tính kéo lý tưởng của xe

 Xe đạt được moomen lớn nhất ngay từ đầu

 Khả năng truyền lực vô cấp với biến mô thủy lực

1.2.2 Phân tích đặc điểm động lực học của ôtô dùng hộp số tự động và ôtô dùng hộp số thường

Tính lực kéo tiếp tuyến Fk ở bánh xe chủ động theo vận tốc chuyểnđộng của xe, với xe sử dụng hộp số thường ta có công thức:

Fk =

k b

0 5 10 15 20 25 30 0

Hình 1.3 Đồ thị lực kéo của xe lắp hộp số thường

Trong đó:

Me : momen trục ra của động cơ

ih,i0 : Tỉ số truyền của hộp số chính và của truyền lực chính

t

 : Hiệu suất của biến mô

rb: Bán kính làm việc trung bình của bánh xe

Với xe sử dụng hộp số tự động có lắp biến mô thì:

Fk =

k b

Xuất phát từ phương trình cân bằng lực kéo của ôtô khi chuyển động tổngquát trên dốc với đầy đủ các thành phần lực được biểu diễn theo dạng sau:

b

M i i i F

Nhận xét : Đồ thị hình 1.3 và hình 1.4 cho thấy sự khác biệt của đường

đặc tính kéo ở xe lắp hộp số thường và xe lắp hộp số tự động như sau: lực kéo

Fk ở bánh xe chủ động của xe lắp hộp số tự động lớn hơn Fk của xe lắp hộp sốhộp số thường, với xe lắp hộp số tự động thì lực cản tăng thì lực kéo tăng

theo, đồ thị lực kéo của xe lắp hộp số thường với mỗi tay số có vùng làm việc

ổn định phía bên phải và vùng làm việc không ổn định bên trái, xe lắp hộp sốthường lực cản tăng thì lực kéo giảm

dòng công suất của hệ thống truyền động nên tránh cho động cơ bị quátải,tăng tuổi thọ cho các chi tiết so với khi sử dụng hộp số thường Có ưuđiểm trong quá trình vận hành có thể dừng xe mà không phải đóng ngắt lyhợp và về số 0 Có tốc độ truyền thẳng cũng như truyền tăng.

2 Các bộ phận cơ bản của hộp số tự động

2.1 Biến mô thủy lực

Biến mô thủy lực được lắp ở đầu vào của chuỗi bánh răng truyền độnghộp số và được bắt bằng bulông vào trục sau của trục khuỷu thông qua tấmtruyền động.Biến mô làm tăng momen do động cơ tạo ra,truyền momen nàyđến hộp số,nó còn đóng vai trò như một khớp nối thủy lực truyền momen đếnhộp số,hấp thụ các dao động xoắn của động cơ và hệ thống truyền lực.Biến

mô có tác dụng như một bánh đà để làm đều chuyển động quay của độngcơ,ngoài ra nó còn có chức năng dẫn động bơm dầu của hệ thống thủy lực.Cấu tạo biến mô : phần chủ động gọi là bánh bơm(B) nối với trục khuỷu độngcơ,phần bị động gọi là bánh tuabin (T) nối với trục vào bộ truyền bánh rănghành tinh,phần phản ứng gọi là bánh dẫn hướng (D) được lắp giữa bánh bơm

và bánh tuabin

2.1.1 Cánh bơm

Gắn liền với vỏ biến mô,các cánh bơm có biên dạng cong hướngkính.Vành dẫn hướng được lắp trên cạnh trong của cánh quạt để dẫn hướngcho dòng chảy của dầu được êm

Hình 1.5 Biến mô

2.1.2 Roto tuabin

Gồm nhiều cánh quạt lắp trong roto tuabin,hướng cong của các cánhngược chiều với các cánh bơm,được lắp trên trục sơ cấp hộp số sao cho nóđối diện với các cánh trên cánh bơm,và khe hở giữa chúng rất nhỏ

2.1.3 Stato

Stato được đặt giữa cánh bơm và roto tuabin,trục stato lắp cố định vào

vỏ hộp số qua khớp một chiều,các cánh của stato nhận dòng dầu khi nó đi rakhỏi roto tuabin và hướng cho nó đập vào mặt sau của cánh quạt trên cánhbơm làm cho cánh bơm được cường hóa Khớp một chiều cho phép statoquay cùng chiều với trục khuỷu động cơ,nếu stato có xu hướng quay theochiều ngược lại thì khớp một chiều sẽ khóa stato lại không cho nó quay

2.1.4 Đặc tính cơ bản của biến mô

Việc khuyếch đại mômen do biến mô sẽ tăng theo tỷ lệ với dòng xoáy,điều đó có nghĩa là nó lớn nhất khi roto tuabin không quay Hoạt động củabiến mô được chia làm hai dải hoạt động: dải biến mô trong đó có sự khuyếchđại mômen, dải khớp nối trong đó chỉ thuần tuý diễn ra việc truyền mômen và

sự khuyếch đại mômen không xảy ra

Hình 1.6 Đồ thi đặc tính không thứ nguyên của biến mô

Điểm ly hợp

Là đường phân chia giữa hai giai đoạn đó hiệu suất truyền động của bộbiến mô cho thấy năng lượng truyền cho bánh bơm được truyền đến bánhtuabin với hiệu quả ra sao Năng lượng ở đây là công suất của bản thân động

cơ tỉ lệ với tốc độ của động cơ (vòng/phút) và mômen động cơ do mômenđược truyền với tỉ số gần 1:1 trong khớp thuỷ lực nên hiệu suất truyền độngtrong dải khớp nối sẽ tăng tuyến tính và tỉ lệ với tốc độ Tuy nhiên hiệu suấttruyền động của bộ biến mô không đạt được 100% và thường đạt đượckhoảng 95% Sự tổn hao năng lượng là do nhiệt sinh ra trong dầu và ma sát.Khi dầu tuần hoàn nó được bộ làm mát dầu làm mát

Điểm dừng và điểm li hợp

Điểm dừng chỉ tình trạng ở đó mà bánh tuabin không chuyển động Sựchênh lệch tốc độ quay giữa bánh bơm và bánh tuabin la lớn nhất Tỉ sốtruyền mômen của bộ biến mô là lớn nhất tại điểm dừng ( thường trong phạm

vi từ 1,7 đến 2,5 ) hiệu suất truyền động bằng 0

Điểm ly hợp khi bánh tuabin bắt đầu quay và tỉ số truyền tốc độ tănglên, sự chệnh lệch tốc độ quay giữa bánh tua bin và bánh bơm bắt đầu giảmxuống Tuy nhiên, ở thời điểm này hiệu suất truyền động tăng Hiệu suấttruyền động đạt lớn nhất ngay trước điểm li hợp Khi tỷ số tốc độ đạt tới mộttrị số nào đó thì tỉ số truyền mômen trở nên gần bằng 1:1 Nói cách khác,Stato bắt đầu quay ở điểm li hợp và bộ biến mô sẽ hoạt động như một khớpnối thuỷ lực để ngăn không cho tỉ số truyền mômen tụt xuống dưới 1.

2.2 Bộ bánh răng hành tinh

Bộ bánh răng hành tinh được đặt trong vỏ hộp số chế tạo bằng hợp kimnhôm Nó có thể thay đổi tốc độ đầu ra hoặc chiều quay của hộp số, sau đótruyền chuyển động này đến bộ truyền động cuối cùng Bộ bánh răng hànhtinh bao gồm : các bánh răng hành tinh, các li hợp và phanh Bộ truyền bánhrăng hành tinh trước và bộ truyền bánh răng hành tinh sau được nối với các lihợp và phanh, là các bộ phận nối và ngắt công suất Những cụm bánh răngnày chuyển đổi vị trí của phần sơ cấp và các phần tử cố định để tạo ra các tỷ

số truyền bánh răng khác nhau và vị trí số trung gian

Cấu tạo của HSHT trên ôtô và các phương tiện giao thông khá phức tạp HSHT được tổ hợp từ các cơ cấu hành tinh cơ bản hoặc các cơ cấu hành tinh tổng hợp.Trên ôtô dùng ba loại cơ bản sau:CCHT kiểu Wilson độc lập, CCHT theo sơ đồ Simson, CCHT Ravigneaux

2.2.1 Cơ cấu hành tinh Wilson

Hình 1.7 Cơ cấu hành tinh Wilson Được cấu tạo từ ba phần tử cơ bản có cùng trục quay gồm một bánh răngmặt trời, một bánh răng bao và một cần dẫn Các bánh răng hành tinh quaytrơn trên cần dẫn ăn khớp đồng thời với bánh răng mặt trời và bánh răng bao,đóng vai trò như phần tử trung gian nối giữa ba phần tử cơ bản Các phần tửcủa CCHT Wilson có 2 ràng buộc về hình học và 2 ràng buộc về động học :

r là đặc tính của CCHT Wilson, ta rút ra được phương trình liên kết

3 phần tử cơ bản của cơ cấu:

Các phần tử M1, N1, H1, G1 (S1, R1, P1, C1) CCHT Simpson gồmhai CCHT cơ bản Wilson Các phần tử M1 , N1 , H1 , G1 ( S1 , R1 ,

P1 , C1 ) thuộc dãy hành tinh thứ nhất M2 , N2 , H2 , G2 ( S2 , R2 ,

P2 , C2 ) thuộc dãy hành tinh thứ hai Rút ra được các ràng buộc về độnghọc và hình học của các phần tử trong CCHT Simpson:

r C1 ω C 1 = r S1 ω S + r P 1.ω P1 , r C1 = r S1 + r P1

r R1 ω R1 = r C 1 ω C 1 + r P1 .ω P1 , r R1 = r C1 + r P1

r C 2 ω C 1 = r S 2 ω S + r P2 .ω P2 , r C 2 = r S2 + r P2

r R2 ω R2 = r C 2 ω C 1 + r P2 .ω P2 , r R2 = r C 2 + r P2

Hình 1.9: Cơ cấu hành tinh Simpson

Hình 1.8: Cơ cấu hành tinh Simpson

Từ đặc tính của 2 dãy hành tinh Wilson trong CCHT Simpson là K1=

1 1

R S

Từ hệ phương trình liên kết trên, chỉ cần xác định được chuyển động của 2phần tử trong cả CCHT là có thể xác định được chuyển động của cả cơ cấu.

Do đó CCHT Wilson gồm 2 bậc tự do

2.2.3 Cơ cấu hành tinh Ravigneaux

Cấu tạo của CCHT kiểu ravigneaux gồm 2 bánh răng mặt trời

M1 ( S1 ), M2 ( S2 ) nối với 2 trục khác nhau Hai nhóm bánh răng hànhtinh H1 ( P1 ), H2 ( P2 ) ăn khớp với nhau và nằm trên một giá hành tinhG(C), một bánh răng bao N(R) ăn khớp với H2 còn H1 ăn khớp với

M2 Sơ đồ cấu tạo như hình vẽ

Hình 1.9: Cơ cấu hành tinh RavigneauxCCHT Ravigneaux có 4 ràng buộc động học và 4 ràng buộc hình học:

r C 1 ω C = r S1 ω S1 + r P1 .ω P1 , r C1 = r S1 + r P1

r C 2 ω C = r S2 ω S 2 + r P2 .ω P2 , r C 2 = r S2 + r P2

r r

và dãy hành tinh bánh răng hành tinh kép K2= 2

R S

r

r có được hệ phương trìnhliên kết các phần tử cơ bản của CCHT Ravigneaux như sau:

Khi đã xác định được số bậc tự do của các CCHT, nhận thấy số bậc tự do củaCCHT nhỏ hơn so với số phần tử cơ bản của từng CCHT riêng biệt nên luônluôn có thể tạo ra được nhiều số truyền bằng cách thay đổi lần lượt các phần

tử điều khiển được trong CCHT đang xét, tức là thay đổi đầu ra, đầu vào củahộp số Tuy nhiên, khi thực hiện sẽ khiến kết cấu của hộp số phức tạp Do đó,với những CCHT đặt ở cuối hộp số thì đầu ra thường cố định, không thay đổi,trong khi đó, đầu vào hộp số có thể thay đổi bằng các ly hợp khóa Như vậy,khả năng tạo tỉ số truyền tối đa của các CCHT đã giảm xuống Để có được sốlượng số truyền mong muốn cần sử dụng nhiều CCHT khác nhau trong hộpsố

Hộp số chính dùng trên ô tô có thể chia ra: một hoặc nhiều nhóm tỉ số truyền.Hộp số có một nhóm tỉ số truyền gồm các CCHT đơn lẻ kiểu Simpson,

Ravigneaux hay được tổ hợp từ các CCHT kiểu Wilson Hộp số có hai haynhiều nhóm tỉ số truyền gồm các CCHT đã được tổ hợp như trên cùng vớiCCHT đơn giản Các ô tô con hiện đại thường bố trí các loại động cơ có sốvòng quay lớn, hộp số cần có nhiều số truyền và tỉ số truyền thay đổi tronggiới hạn rộng, trong khi đó không gian chỉ cho phép trong giới hạn nhất định,

vì vậy hộp số đã được cấu tạo thành hai phần nhằm giảm bớt tỉ số truyền chocác bộ truyền, thu gọn kích thước chung Đối với loại hộp số được cấu tạo từnhiều phần, hộp số được chia ra: phần chính hộp số, phần phụ hộp số Phầnphụ hộp số có thể đặt trước hoặc đặt sau phần chính Để tạo nên nhiều tỉ sốtruyền cho hộp số, giữa các phần của hộp số cần có mối liên hệ nhất định vớinhau Sự liên hệ này tạo ra khả năng tổ hợp giữa các CCHT riêng biệt vớinhau Có hai cách tổ hợp các CCHT liên tiếp là nối tiếp và song song Vớidạng nối tiếp, đầu ra của cơ cấu này có thể là đầu vào của cơ cấu tiếp theo, vìthế tỉ số truyền của cả tổ hợp là tích các tỉ số truyền thành phần Với dạngsong song, dòng truyền công suất có thể được chia nhỏ, do vậy, hiệu suấttruyền sẽ được tăng lên đồng thời tạo điều kiện để điều khiển các dòng côngsuất riêng biệt

2.3 Hệ thống thủy lực

Hệ thống thủy lực bao gồm các thành phần chính sau:

 Hệ thống bơm van và vi mạch thủy lực

 Hệ thống điều khiển điện tử và các cảm biến

Hệ thống điều khiển thủy lực có chức năng điều chỉnh sự hoạtđộng và kiểm soát sự hoạt động của các van Hệ thống bơm van có chức năngtạo ra áp suất thủy lực thích hợp với công suất phát ra của động cơ.Hệ thốngđiều khiển đóng mở các ly hợp và phanh để thực hiện chuyển số

Phanh kiểu nhiều đĩa ướt : Khi áp suất thuỷ lực tác động lên

xi lanh pít tông sẽ dịch chuyển và ép các đĩa thép và đĩa ma sát tiếp xúc vớinhau Do đó tạo nên một lực ma sát lớn giữa mỗi đĩa thép và đĩa ma sát Kếtquả là cần dẫn hoặc bánh răng mặt trời bị khoá vào vỏ hộp số.Khi dầu có ápsuất được xả ra khỏi xi lanh thì píttông bị lò xo phản hồi đẩy về vị trí ban đầucủa nó và làm nhả phanh

Hình 1.10 Cấu tạo phanh nhiều đĩa ướt

Ly hợp ma sát ướt: Các đĩa ma sát được lắp bằng then với moayơ của

li hợp truyền thẳng còn các đĩa thép được lắp bằng then với tang trống li hợptruyền thẳng Tang trống li hợp truyền thẳng ăn khớp với tang trống đầu vàocủa bánh răng mặt trời và tang trống này lại được ăn khớp với các bánh răngmặt trời trước và sau Kết cấu được thiết kế sao cho ba cụm đĩa ma sát, đĩa

thép và các tang trống quay cùng với nhau

Hình 1.11 Cấu tạo ly hợp nhiều đĩa ướt

2.4 Hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển nhận tín hiệu từ các cảm biến và có nhiệm vụ điềukhiển các trạng thái làm việc của hộp số hành tinh như : Điều khiển thời điểmchuyển số, điều khiển khóa biến mô, điều khiển tối ưu áp suất cơ bản

Hình 1.12 Nguyên lý hệ thống điều khiển điện tử ECT

2.5 Các cảm biến và công tắc

Các cảm biến đóng vai trò thu thập các dữ liệu khác nhau để xác định thờiđiểm chuyển số và khóa biến mô thích hợp, và biến nó thành các tín hiệu điệnrồi truyền tới ECU Các cảm biến cơ bản sử dụng trong hộp số tự động baogồm:

Công tắc chọn chế độ hoạt động Xác định thời điểm chuyển số và

khóa biến mô sẽ áp dụng trong chế độbình thường hoặc tải nặng

Công tắc khởi động trung gian Phát hiện vị trí số(‘L’,’2’, và ‘N’)

Cảm biến vị trí bướm ga Phát hiện góc mở của bướm ga

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Phát hiện nhiệt độ nước làm mát

Cảm biến tốc độ Phát hiện tốc độ xe

Công tắc đèn phanh Phát hiện mức độ đạp chân ga

Công tắc chính số truyền tăng Ngăn không cho chuyển lên số truyền

tăng nếu công tắc chính số truyềntăng ngắt

ECU điều khiển chạy tự động Khi tốc độ xe giảm xuống dưới tốc độ

đặt trong hệ thống điều khiển chạy tựđộng, nó phát ra một tín hiệu hủy số

số truyền tăng và hủy khóa biến mô

CHƯƠNG 2: KIỂM NGHIỆM HỘP SỐ TỰ ĐỘNG XE SIÊU TRỌNG

HD 785-5

1 GIỚI THIỆU VỀ XE TẢI TỰ ĐỔ HD 785-5

Xe tải tự đổ HD 785-5 do hãng KOMATSU Nhật Bản sản xuất, đang được sử dụng tại một số khai trường của Tập Đoàn Than-Khoáng Sản Việt Nam, hiện tại ở Việt Nam mới chỉ có 4 chiếc HD 785-5

HD 785-5 là loại xe tải siêu trọng đứng thứ hai ở Việt Nam hiện nay sau xe CAT 777D, khối lượng toàn tải của xe lên tới 158005 kg (khoảng 158 tấn)

2 SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CHUNG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC XE HD 785-5

Hệ thống truyền lực bao gồm các bộ phận chính sau:

1 Động cơ

2 Trục ra

3 Trục các đăng trước

4 Bơm dầu làm mát phanh

5 Bơm dầu số và biến mô

3 HỘP SỐ TỰ ĐỘNG

3.1 Sơ đồ

3.1.1 Sơ đồ động học

Hình 2.2 và hình 2.3 thể hiện sơ đồ động học hộp số hành tinh

Cụm biến mô và cụm hộp số được tách thành 2 cụm riêng biệt, và nối liền vớinhau

Hộp số hành tinh trên sơ đồ hình 2.3 gồm có 5 bộ truyền hành tinhWILSON, 2 bộ li hợp và 5 bộ phanh để phối hợp đi số Việc đi số được điềukhiển bởi các cụm van đi số Ở mỗi số truyền sẽ có 2 trong số 7 bộ phanh và

3.2 Tính toán động học hộp số hành tinh

3.2.1 Thông số

a Bộ hành tinh Wilson thứ nhất:

 Bánh răng mặt trời: 34 răng (SG1)

 Bánh răng hành tinh: 32 răng (PP1)

 Bánh rang bao: 98 răng (RG1)

b Bộ hành tinh Wilson thứ hai:

 Bánh răng mặt trời: 46 răng (SG2)

 Bánh răng hành tinh: 20 răng (PP2)

 Bánh rang bao: 86 răng (RG2).

c Bộ hành tinh Wilson thứ ba:

 Bánh răng mặt trời: 38 răng (SG3)

 Bánh răng hành tinh: 20 răng (PP3)

 Bánh rang bao: 86 răng (RG3)

d Bộ hành tinh Wilson thứ tư:

 Bánh răng mặt trời: 42 răng (SG4)

 Bánh răng hành tinh: 28 răng (PP4)

 Bánh răng bao: 98 răng (RG4)

e Bộ hành tinh Wilson thứ năm:

 Bánh răng mặt trời: 26 răng (SG5)

 Bánh răng hành tinh: 35 răng (PP5)

 Bánh rang bao: 96 răng (RG5)

3.2.2 Kiểm nghiệm điều kiện thiết kế

Các điều kiện thiết kế đối với các bộ truyền bánh răng hành tinh bao gồm: điều kiện đồng trục, điều kiện lân cận, điều kiện lắp

Dạng cơ cấu hành tinh trên hộp số HD 785-5:

Cơ cấu hành tinh loại A: Cơ cấu với các cặp bánh răng hành tinh đơn

và các cặp bánh răng ăn khớp trái dấu

Cơ cấu hành tinh loại D: Cơ cấu hành tinh với các bánh răng hành tinh hai dãy và các cặp bánh răng hành tinh ăn khớp trái dấu

Hình 2.13: Cơ cấu hành tinh loại A

Hình 2.14: Cơ cấu hành tinh loại D

Trong đó:

- z  a số răng của bánh răng trung tâm

- z  b số răng của bánh răng bao

- z z  g, f số răng của bánh răng hành tinh

Điều kiện đồng trục: Để đảm bảo cho các bánh răng trung tâm của cơ

cấu hành tinh nằm trên cùng một trục cần thỏa mãn điều kiện: cặp bánhrăng ăn khớp giữa các bánh răng trung tâm với các bánh răng hành tinh

Dấu (+) sử dụng đối với cặp bánh răng ăn khớp ngoài, còn dấu(-)

sử dụng đối với cặp bánh răng ăn khớp trong;

Điều kiện kề: Điều kiện này nhằm đảm bảo khoảng cách tối thiểu giữa

các bánh răng hành tinh Để đạt được điều kiện này thì tổng các bán kính đỉnh răng của các bánh răng hàng tinh liền kề phải nhỏ hơn

khoảng giữa các trục của chúng:

Điều kiện lắp: Điều kiện lắp đối với cơ cấu hành tinh được coi là bảo

đảm nếu số răng của các bánh răng thỏa mãn điều kiện:

34 98

33 4

a b p

z z

N n

Như vậy bộ hành tinh thứ nhất thỏa mãn điều kiện lắp

Bộ hành tinh Wilson thứ hai:

a b p

z z

N n

Như vậy bộ hành tinh thứ hai thỏa mãn điều kiện lắp

Bộ hành tinh Wilson thứ ba:

a b p

z z

N n

Như vậy bộ hành tinh thứ ba thỏa mãn điều kiện lắp

Bộ hành tinh Wilson thứ tư:

 Điều kiện đồng trục:

Ta có:

a b p

z z

N n

Như vậy bộ hành tinh thứ tư thỏa mãn điều kiện lắp

Bộ hành tinh Wilson thứ năm:

a b p

z z

N n

ih: là tỉ số truyềncủa hộp số hành tinh

i1: là tỉ số truyền sơ cấp

i2: là tỉ số truyền trung gian

Suy ra:

i1=ws1

wr 1

=1

c Số 3: Bộ phanh H- Bộ phanh 2nd cùng hoạt động

số 6, đến bánh răng hành tinh số 6, đến già hành tinh 6,7 và đến trục thứ cấp.

f Số 6: Bộ li hợp L- Bộ li hợp 4th cùng hoạt động

Theo công thức (1.1) ta có:

⇒i2= ws 6

wc 67

=1Suy ra:

7 0,742.1 0,742

F

.Dòng truyền công suất: Khi bộ côn số 1 và số 3 cùng đóng, mô men xoắn từ biến mô thủy lực sẽ được truyền vào trục sơ cấp của hộp số, đến giá hành tinh của bộ hành tinh số 1, đến bánh răng hành tinh và đến bánh răng bao số 1, đến trục trung gian đồng thời đến bánh răng mặt trời số 6, đến giá hành tinh của bộ hành tinh 4,5 sang bánh răng bao số 6, đến bánh răng hành tinh số 6, đến già hành tinh 6,7 và đến trục thứ cấp

h Số lùi: Bộ li hợp L- Bộ phanh R cùng hoạt động

3.3 TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM

3.3.1 Tỉ số truyền và khả năng kéo

Loại xe: Xe tải siêu trọng

it: Tỉ số truyền chung hộp số chính

ih: Tỉ số truyền của hộp số chính

ic: Tỉ số truyền của truyền lực cạnh

io: Tỉ số truyền của truyền lực chính

Theo điều kiện khắc phục lực cản lớn nhất của đường :

M emax i t η≥G.ψmax.r bx

Suy ra:

max max

G r i

 r b Bán kính làm việc trung bình của bánh xe, được xác định

theo kích thước lốp, tính theo (m)

1 0 0,945.1,308 1, 243( )

b

r   r   m ; với r0 =1,308(m) là bán kính thiết kế của bánh xe

λ1=0,95 : Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp xe

3.3.2 Tỉ số truyền của truyền lực chính

Tỉ số truyền của truyền lực chính tăng lên sẽ làm tăng lượng dự trữcông suất ( khả năng khác phục lực cản ở mỗi tay số) nhưng sẽ làm giảm vậntốc Tuy nhiên ta cũng cần biết rằng, đa số các ô tô cần phải gia tốc nhanh,nghĩa là yêu cầu lượng dự trữ công suất phải lớn, còn vận tốc lớn nhất thì hầunhư không sử dụng đến, mặt khác có tăng tỷ số truyền của truyền lực chínhlên một ít thì vận tốc lớn nhất của ô tô chỉ giảm đi một chút nhưng lượng dựtrữ công suất để tăng tốc lại tăng lên đáng kể

- ic: tỉ số truyền của bộ truyền lực cạnh Lấy ic = 6,5

- ihn: tỉ số truyền của hộp số chính khi xe đạt vận tốc lớn nhất Lựa chọn

ihn= 0,742

- Vmax= 65(km/h): vận tốc lớn nhất của ô tô 18 (m/s)

- G : Trong lượng của ô tô G= 105856.9,81=1038447 (N)

- : Mật độ không khí = 1,24 (kg m/ 3)

- c: Hệ số khí động c 0,35 0, 65 

Chọn c 0,5

- A: Diện tích cản chính diện của ô tô A= 4,230.5,050= 21,362 (m2)

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

3.3.3 Tỉ số truyền của hộp số ở tay số 1

Tỷ số truyền ở tay số 1 cần phải chọn sao cho lực kéo tiếp tuyến phát ra

ở các bánh xe chủ động của ôtô có thể khắc phục được lực cản tổng cộng lớnnhất của mặt đường Từ phương trình cân bằng lực kéo khi ôtô chuyển động

Khi ôtô chuyển động ở số 1 thì vận tốc của nó nhỏ, do đó ta có thể bỏ

qua lực cản của không khí Như vậy:

Fkmax ≥ ψmax.G

b c

- rb : Bán kính làm việc trung bình của bánh xe chủ động : rb = 1,243 m

- i0 : Tỷ số truyền của truyền lực chính i0 = 6,5

- ic : Tỷ số truyền của truyền lực cạnh.ic = 3,467

- M2 : Mômen phát ra tại trục ra của biến mô ( trục bánh tuabin)

M2 = 4168.2 = 8336 ( N.m)Thay vào công thức ta có:

ih1 ≥

0, 201.1550029.1, 243 8336.3, 467.6,5.0,85 = 2,425 Mặt khác lực kéo tiếp tuyến lớn nhất phát ra tại bánh xe chủ động Fkmax bịhạn chế bởi điều kiện bám :



≤ G.φNhư vậy theo điều kiện bám thì tỷ số truyền ở số 1 được chọn :

ih1 ≤ 2 0

.

b t

G r

M i





3.3.4 Tỷ số truyền của các tay số trung gian

Theo ta đã phân tích ở trên và theo phương án thiết kế hộp số hànhtinh, với hộp số đã chọn với dãy số có 7 số tiến trong đó số 1 là số truyền tăng

và có một số lùi

Ở đây ta chọn hệ thống tỷ số truyền các tay số trung gian của hộp sốtheo cấp số nhân Dựa trên cơ sở sử dụng công suất trung bình khi làm việc ởchế độ toàn tải là không thay đổi trong qua trình gia tốc

Tỷ số truyền theo cấp số nhân: ihk =

n−2

√ ih1 n−( k+1 )

Với n là số cấp của hộp số, k là số thứ tự của số truyền

Như vậy ta có tỷ số truyền của tay số 2 là : ih2 = 5 4,6924 = 3,444

Vậy ta có hệ thống tỷ số truyền của hộp số như sau :

Tỷ số truyền của tay số 1 : ih1 = 4,692

Tỷ số truyền của tay số 2 : ih2 = 3,444

Tỷ số truyền của tay số 4 : ih4 = 1,856

Tỷ số truyền của tay số 5 : ih5 = 1,362

Tỷ số truyền của tay số 6 : ih6 = 1,000

Tỷ số truyền của tay số 7 : ih7 = 0,734

Theo tính toán thì sai khác so với phần kiểm nghiệm tỉ là truyền làkhông nhiều Như vậy vẫn đảm bảo hoạt động của xe và thuận tiện trong việcthiết kế hộp số hành tinh

3.4 XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ NGOÀI CỦA ĐỘNG CƠ:

Theo công thức thực nghiệm với đặc tính M e f n( )e có dạng đường cong bậc 2 đối với n e:

Do không có số liệu thực tế về đặc tính ngoài của động cơ mà chỉ

có thông số của hai điểm đặc biệt trên đặc tính ngoài

max

(n eM,M e ),(n eN,M eN). Các thông số này lấy theo tài liệu của xe

Lấy đạo hàm M e theo n e ta có: 0

e e

dM

dn 

Ta có

2

eN eM

b n n