Bài giảng : Kết cấu tính toán ô tô - Hộp số ô tô

Víi hép sè ba trôc gåm cã trùc s¬ cÊp g¾n b¸nh r¨ng chñ ®éng cña sè truyÒn, trôc trung gian chøa b¸nh r¨ng trung gian vµ trôc thø cÊp chøa b¸nh r¨ng bÞ ®éng... Hép sè hai trôc còng ® −[r]

………… o0o…………

\

Bài giảng

Ch−¬ng

hộp số ôtô

1 Công dụng - yêu cầu - phân loại :

1.1 Công dụng :

Hộp số dùng để thay đổi mo-men truyền đến bánh xe chủ động đủ thắng sức

cản chuyển động ô-tô máy kéo thay đổi nhiều q trình làm việc Ngồi ra, hộp số dùng để thực chuyển động lùi đứng yên thời gian lâu dài mà không cần tắt mỏy

1.2 Yêu cầu hộp số có cấp :

Để bảo đảm công dụng nêu trên, yêu cầu chung sức bền kết cấu gọn, hộp số có cấp ơ-tơ máy kéo phải thoả mãn yêu cầu đặc tr−ng sau :

c Hộp số ơ-tơ máy kéo phải có đủ tỷ số truyền cần thiết nhằm bảo đảm tốt tính

chất động lực tính kinh tế nhiên liệu làm việc

d Khi gài số không sinh lực va đạp lên nói riêng hệ thống

truyền lực nói chung Muốn vậy, hộp số ơtơ phải có đồng tốc để gài số ống dễ gài số

e Hộp số phải có vị trí trung gian để ngắt truyền động động khỏi hệ thống truyền lực thời gian lâu dài Phải có cấu chống gài hai số lúc để bảo đảm an toàn cho hộp số không bị gẫy

f Hộp số phải có số lùi phép xe chuyền động lùi; đồng thời phải có cấu an toàn chống gài số lùi cách ngẫu nhiên

g Điều khiển nhẹ nhàng, làm việc êm hiệu suất cao

1.3 Phân loại hộp số:

Với yêu cầu nêu trên, tuỳ theo tính chất truyền mômen nh− sơ đồ động

+ Dựa vào tính chất truyền mơmen, phân hộp số ôtô làm hai kiểu: Kiểu hộp số vơ cấp kiểu hộp số có cấp Kiểu hộp số vơ cấp có mơmen truyền qua hộp số biến đổi liên tục tỷ số truyền động học thay đổi liên tục Hộp số vô cấp ôtô chủ yếu kiểu truyền động thủy lực mà giáo trình máy thủy lực

đ−ợc gọi biến mô (hoặc biến đổi mômen), kiểu hộp số đ−ợc nghiên cứu

trong giáo trình riêng: Truyền động thủy khí ơtơ máy cơng trình Kiểu hộp số có cấp gồm số cấp hữu hạn (th−ờng từ ba đến 20 cấp) ứng với cấp, giá trị mô men tốc độ truyền qua hộp số khơng đổi Trong giáo trình chủ yếu nghiên cứu kỹ kiểu hộp số có cấp

+ Dựa số trục chứa cặp bánh truyền số, chia hộp số ôtô làm hai loại: loại hộp số hai trục loại hộp số ba trục Với kiểu hộp số hai trục gồm có: trục sơ cấp gắn bánh chủ động số truyền, trục thứ cấp chứa bánh bị động Với hộp số ba trục gồm có trực sơ cấp gắn bánh chủ động số truyền, trục trung gian chứa bánh trung gian trục thứ cấp chứa bánh bị động Điều đặc biệt đáng ý hộp số ba trục ơtơ là: trục sơ cấp trục thứ cấp (trục thứ ba) bố trí đồng tâm

+ Dựa theo số cấp hộp số, phân chia hộp số ơtơ làm hai loại: hộp số th−ờng hộp số nhiều cấp Kiểu hộp số th−ờng có số cấp nhỏ 6, cịn kiều hộp số nhiều cấp có số cấp hộp số lớn (th−ờng từ đến 20 cấp)

2 phân tích đặc điểm kết cấu hộp số ơtơ :

2.1 Phân tích đặc điểm kết cấu theo số trục :

−u điểm bậc sơ đồ hộp số đồng trục cho phép tạo số truyền thẳng

(không qua cặp bánh truyền động nào) nên hiệu suất cao (có thể coi nh−

một nh− bỏ qua tổn thất khác) Điều có ý nghĩa lớn hộp số ơtơ phần lớn thời gian làm việc hộp số số truyền thẳng (chiếm tỷ lệ đến 50ữ80%), cho phép nâng cao hiệu suất truyền hộp số giảm tiêu hao nhiên liệu tăng tuổi

thä chung cho hép sè V× hộp số kiểu đợc sử dụng phổ biến hầu hết

loi ụtụ (t xe du lịch xe khách xe tải)

Tuy vậy, hộp số kiểu có nh−ợc điểm trục thứ cấp phải bố trí gối lên trục sơ cấp thông qua ổ bi đặt bên phần rỗng đầu trục sơ cấp Do bị khống chế

điều kiện kết cấu (kích th−ớc ngồi đầu trục có bánh chủ động truyền mơmen xuống

cho trục trung gian) nên ổ bi không đợc chọn theo tiêu chuẩn tính toán ổ bi mà phải tính toán thiết kế riêng Điều làm cho ổ bi dễ bị tình trạng

L3

L2 L1 Za

Za L2

Za' L3

L1 Za

II

III I

II

1

L

tải Tuy nhiên, nhờ đặc điểm bậc có khả truyền thẳng nh− nêu trên, nên thực tế ô bi có thời gian làm việc khơng nhiều, ảnh h−ởng đến tuổi thọ ổ bi

Với hộp số đồng tâm có nhiều trục trung gian (hình H3-1), cho phép tăng độ cứng

vững trục thứ cấp, khắc phục đ−ợc nh−ợc điểm nêu Mặc khác điều kiện

ăn khớp bánh tốt nên cải thiện đ−ợc hiệu suất hộp số cách đáng kể Về cấu tạo, kiểu hộp số có nhiều trục trung gian kồng kềnh làm phức tạp nặng thêm hộp số, chúng sử dụng hạn chế ô-tô tải lớn cực lớn

2.1.2 Hép sè hai trôc :

Loại hộp số hai trục kiểu hộp số thông dụng truyền động hộp số khí nói chung, gồm trục sơ cấp gắn bánh chủ động trục thứ cấp gắn bánh bị động cấp số truyền t−ơng ứng Loại hộp số hai trục tạo đ−ợc số truyền thẳng nh− hộp số nhiều trục nêu tỷ số truyền

cấp số (ih = 1) phải thơng qua cặp bánh ăn khớp (dĩ nhiên

phải có số nhau) Điều có nghĩa hiệu suất cấp số truyền hộp số luôn nhỏ (η<1)

Sơ đồ hốp số kiểu phù hợp hệ thống truyền lực có cầu chủ động bố trí

phía với động (cụm động cơ, ly hợp, hộp số bố trí cụm cầu chủ động) nh−

trên số ơtơ du lịch (hình H3-2a hình H3-2b) Chiều truyền động ng−ợc nhau:

truyền động đ−ợc dẫn trục thứ cấp có chiều ng−ợc với chiều truyền động dẫn vào trục sơ cấp

Điều thuận lợi cho việc thiết kế truyền lực cầu chủ động với kiểu bánh trụ (thay bánh cơn) Hơn với kết cấu này, không cần sử dụng

truyền động các-đăng để nối truyền động từ hộp số đến cầu chủ động nh− sơ đồ bố

trí cổ điển ôtô sử dụng hộp số ba trục đồng tâm Hộp số hai trục đ−ợc sử dụng phổ biến hệ thống truyền lực máy kéo loại xe chuyên dùng khác

bms ≥ ms N ms R ] p [ M µ

π (4-43)

Trong ú:

[pN] : Giá trị ¸p st ph¸p tun cho phÐp t¸c dơng lªn bỊ mặt côn ma sát

Vi vt liu ca vnh côn ma sát th−ờng đ−ợc làm đồng thau c bụi

trơn dầu cac-te hộp số giá trị áp suất làm việc cho phép nằm khoảng [pN] (1,0 ữ1,5) [MN/m2]

Hệ số ma sát chúng môi tr−ờng dầu nh− nêu à≈ 0,06 ữ 0,07 Mômen ma sát Mms đ−ợc xác định từ ph−ơng trình (4-35) (4-37) với bán kính

ma sát đ−ợc xác định theo (4-38) Các thông số khác thích

NÕu thay Mms tõ (4-37) th× (4-43) đợc viết lại :

bms α

η sin R ] p [ i P ms N dk dk dk (4-43b)

Các thơng số đ−ợc thích

4.4.2.5 Xác định thời gian gài số thực tế đồng tốc :

Khi tính tốn đồng tốc theo ph−ơng pháp trình bày trên, giả thiết trình gài đồng tốc vận tốc xe không đổi Thực tế, gài đồng tốc, cắt ly hợp (hoặc giảm vị trí cung cấp nhiên liệu cho động chế độ không tải - ôtô sử dụng ly hợp thủy lực) nên tốc độ xe giảm trình gài số Nghĩa chi tiết nối với trục sơ cấp hộp số chuyển động chậm dần theo tốc độ xe thời gian gài đồng tốc Tức mơ men ma sát cần thiết phải có để khắc phục mơmen qn tính biểu thức (4-35 ) phải đ−ợc hiệu chỉnh :

⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ± ∆

= ∑ c

c k ms t i J

M ω ε

Trong đó: εc gia tốc góc trực thứ cấp xe giảm tốc độ sang số

Dấu + ứng với tr−ờng hợp gái số từ số thấp lên số cao Dấu - ứng với tr−ờng hợp gái số từ số cao số thấp Suy thời gian chuyển số thực tế gài đồng tốc t−ơng ứng :

( ms k c)

k c i J M i J t ε ω 2 ∑ ∑ ∆ =

m (4-45)

ở : Dấu - ứng với trờng hợp gái số từ số thấp lên số cao Dấu + ứng với trờng hợp gái số tõ sè cao vỊ sè thÊp

Mơmen ma sát Mms đ−ợc tính theo cơng thức (4-37) xác định bán

kÝnh ma s¸t Rms

Còn gia tốc εc đ−ợc xác định từ trình giảm tốc xe sang số :

ck bx ck c R i g η δ ψ ε = (4-46)

Trong : g gia tốc trọng tr−ờng (g = 9,81 [m/s2])

ψ lµ hƯ sè cản tổng cộng đờng

ick, ck tỷ số truyền hiệu suất truyền lực tính từ bánh gài

tớnh ca ng tc n bỏnh xe chủ động ôtô Rbx

δ hệ số xét đến khối l−ợng quay hệ thống truyền lực đến lực q tính chuyển động tính tiến ơtơ

4.4.2.6 Công tr−ợt riêng đồng tốc:

Công tr−ợt riêng đồng tốc đ−ợc đánh giá công tr−ợt đôi bề mặt vành

ma sát đơn vị diện tích vành ma sát nh− sau:

Trong đó:

Lms : Công tr−ợt ma sát tr−ợt đôi bề mặt ma sát đồng tốc [J] Công tr−ợt

Lms đ−ợc xác định theo cơng thức đề xuất giáo s− Griskevich nh− sau:

2 t ) t (

M

L c

c c ms

ms = ∆ω±ε (4-48)

Ơ ∆ω chênh lệch tốc độ góc hai số truyền; đ−ợc xác định theo (4-35c)

hoặc (4-36) tùy theo đồng tốc hộp số hay hộp số phụ Cịn gia tốc εc đ−ợc xác

định theo (4-46) tc thời gian chuyển số thực tế đ−ợc xác định theo (4-45)

Giá trị công trợt riêng lr tính theo (4-47) thờng nằm giới hạn sau:

+ Đối với xe con, tải khách cở nhỏ : lr 100 [KJ/m2]

+ Đối với tải khách trung b×nh : lr ≤ 200 [KJ/m

2

]

+ Đối với tải lớn cực lớn : lr ≤ 500 [KJ/m2]