Tính toân thiết kế hộp số

3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ÔTÔ HYBRID CHỖ NGỒI VEA

3.5.3. Tính toân thiết kế hộp số

Cũng nhƣ ly hợp đối với hộp số ta cũng chỉ tính toân sơ bộ câc thông số chính đối với câc phần tử lắp trín hộp số.

 Lựa chọn loại hộp số.

Sử dụng hộp số cho xe thiết kế với mục đích thay đổi số vòng quay vă mô men động cơ đốt trong truyền đến cầu chủ động phù hợp với điều kiện đƣờng xê mă tự bản thđn động cơ không thể đâp ứng đƣợc. Từ nhiệm vụ trín yíu cầu thiết kế đặt ra đối với hộp số sử dụng cho xe hybrid hai chỗ ngồi VEA:

+ Có tỷ số truyền vă số lƣợng tay số thích hợp đảm bảo nhu cầu vận hănh. + Bố trí thích hợp, kích thƣớc khối lƣợng nhỏ.

+ Kết cấu đơn giản, lăm việc tin cậy bền vững.

+ Lăm việc ím, chuyển số nhẹ, thuận tiện, không va đập.

+ Có vị trí trung gian để có thể cắt lđu dăi động cơ khỏi hệ thống truyền lực.

+ Hiệu suất cao, giâ thănh rẻ.

Hiện nay, hộp số có nhiều chủng loại khâc nhau. Do đó khi thiết kế một hộp số ta cần phải căn cứ văo câc điều kiện sử dụng, điều kiện kỹ thuật, công nghệ chế tạo...để chọn ra loại hộp số phù hợp.

Theo sơ đồ động, hộp số bao gồm: hộp số có câc đƣờng trục cố định, hộp số có câc đƣờng trục di động (hộp số hănh tinh). Trong đó, đối với loại hộp số có câc đƣờng trục cố định, ta dễ dăng điều khiển bằng tay, kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, sửa chữa, kích thƣớc, trọng lƣợng nhỏ, hiệu suất cao (0,96 ÷ 0,98), giâ thănh rẻ. Với hộp số hănh tinh, nó chủ yếu đƣợc sử dụng trong truyền động thuỷ cơ, thích hợp với phƣơng phâp điều khiển bân tự động hoặc tự động nín nó có nhiều chi tiết, kết cấu phức tạp, lắp râp khó khăn, giâ thănh cao.

Ta nhận thấy đối với hybrid hai chỗ ngồi VEA, yíu c ầu lăm sao cho dễ sử dụng vă bố trí thích hợp lă quan trọng. Yíu c ầu năy sẽ dễ dăng thoả mên nếu ta chọn lo ại hộp số có câc đƣờng trục cố định, loại năy có nhiều ƣu điểm mă hộp số hănh tinh không có đƣợc, nhất lă mặt kết cấu đơn giản, giâ thănh rẻ.

Chính vì vậy, với điều kiện, khả năng chế tạo, kỹ thuật cũng nhƣ kinh tế của nƣớc ta, việc chọn loại hộp số có câc đƣờng trục cố định sẽ phù hợp hơn vă dễ đƣợc chấp nhận.

Trong lo ại năy dựa văo số trục, nó tiếp tục đƣợc phđn thănh câc loại: hộp số hai trục, hộp số ba trục, mỗi loại có câc ƣu nhƣợc điểm khâc nhau. Cụ thể, hộp số ba trục có câc ƣu điểm chính nhƣ:

+ Có khả năng tạo số truyền thẳng bằng câch nối trực tiếp trục sơ c ấp với trục thứ cấp. Khi đó, câc bânh răng, ổ trục vă trục trung gian hầu nhƣ đƣợc giảm tải hoăn toăn nín giảm đƣợc măi mòn, tiếng ồn vă giảm mất mât công suất.

+ Ở câc số truyền khâc, mômen truyền qua hai cặp bânh răng do đó có thể tạo đƣợc tỷ số truyền lớn với kích thƣớc bânh răng khâ nhỏ gọn, nhờ đó giảm kích thƣớc, trọng lƣợng hộp số nín dễ dăng bố trí trín xe.

Tuy vậy, hộp số ba trục vẫn tồn tại một số nhƣợc điểm nhƣ:

+ Ở câc số truyền trung gian, sự truyền mômen đƣợc thực hiện qua hai cặp bânh răng ăn khớp nhau nín lăm việc không ím, hiệu suất giảm.

+ Trục thứ cấp có một đầu gối trong ổ lăn ở phần bânh răng công xôn của trục sơ cấp nín không thể lăm lớn đƣợc. Do đó khả năng tải thấp, nếu hoạt động ở câc tay số thấp tức tải lớn sẽ lăm giảm tuổi thọ của hộp số. Trong khi đó, hộp số hai trục có câc ƣu điểm: kết cấu đơn giản, lăm việc ím dịu vă có hiệu suất cao ở câc tay số trung gian. Dễ bố trí vă đơn giản kết cấu hệ thống truyền lực khi động cơ đặt cùng phía với cầu chủ động.

Nhƣợc điểm của loại hộp số năy: không có số truyền thẳng (deret) vì thế câc bânh răng ổ trục không đƣợc giảm tải ở câc số truyền cao nín lăm tăng măi mòn vă tiếng ồn khi lăm việc. Giâ trị tỷ số truyền tay số thấp nhất bị hạn chế.

So sânh hộp số hai trục với hộp số ba trục, ta thấy ở hộp số ba trục nổi bật lín một ƣu điểm lă có số truyền thẳng. Khi dùng số truyền năy, công suất động cơ đƣợc sử dụng tốt hơn, giảm măi mòn, tiếng ồn vă trục trung gian hầu nhƣ đƣợc giảm tải hoăn toăn. Hộp số ba trục có trục sơ c ấp vă trục thứ cấp nằm trín một đƣờng thẳng. Song để phù hợp với xe hybrid VEA ta chọn hộp số hai trục vì nó có kích thƣớc cũng nhƣ dễ bố trí cụm truyền lực cùng phía vơi cầu chủ động.

 Tính toân thiết kế hộp số.

- Xâc định tỷ số truyền vă số cấp.

Theo tính toân ở phần 3.4 ta có câc thông số nhƣ: + Số cấp của hộp số lă n = 4.

+ Tỷ số truyền: tay sốI ih1 = 4,4; Tay sốII ih2 = 2,064; Tay số III ih3 = 1,349; Tay số IV ih4 = 1.

- Sơ đồ động của hộp số.

Hiện nay số lùi đƣợc bố trí theo ba phƣơng ân sau: Bânh răng số 1 vă số lùi luôn ăn khớp.

Bânh răng số lùi không luôn ăn khớp.

Cả bânh răng số 1 vă số lùi đều không luôn ăn khớp.

Ở đđy ta chọn phƣơng ân thứ hai, găi bânh răng số lùi vă số 1 dùng bânh răng dị trƣợt, bânh răng trung gian (đặt trín trục trung số lùi) lăm hai vănh răng nhƣ hình 3.25. 1 2 1 7 2 3 4 4 3 5 6 Hình 3.25: Sơ đồ động hộp số hai trục.

1 – Trục sơ cấp; 2 – Trục thứ cấp; 3 – Trục bânh răng số lùi; 4 – Bânh răng số lùi; 5,6 – Câc bộ đồng tốc; 7 – Vỏ hộp số.

- Xâc định câc thông số cơ bản của hộp số.

+ Khoảng câch trục:

Khoảng câch trục A có thể xâc định theo công thức kinh nghiệm [2]:

 1/3 max e a M K A  [mm] (3.27) Ở đđy:

Ka - Hệ số kinh nghiệm.

Ka = 17,0 † 21,5 đối với hộp giảm tốc, chọn Ka = 19,8 Memax - Mômen cực đại của động cơ.

Memax = 16,11[Nm]. Khi đó khoảng câch trục lă: A = 19,8×16,111/3 = 50 [mm]. + Kính thƣớc chiều trục của hộp số:

- Chiều rộng câc vănh răng

- Chiều rộng câc vănh răng có thể xâc định sơ bộ theo công thức kinh nghiệm sau13:

 A

b 0,30,4 [mm] (3.28) Ở đđy: A - Khoảng câch trục: A = 50 [mm]

Nhƣ vậy: b0,3 0, 4 5015 20  [mm] Chọn: btb = 18 [mm]

- Chiều rộng câc ổ bi.

Chiều rộng câc ổ bi có thể xâc định theo công thức kinh nghiệm sau2:

  A

B 0,250,28  [mm] (3.29) Ở đđy: A - Khoảng câch trục: A = 50 [mm]

Nhƣ vậy: B0, 25 0, 28 5012,5 14  [mm]

Kích thƣớc chiều rộng của ổ bi phụ thuộc văo loại ổ cụ thể, ở đđy ta lấy sơ bộ B = 14 [mm].

- Chiều rộng của câc ống găi vă đồng tốc.

- Đối với đồng tốc găi 2 phía (số 3 vă số 4) chiều rộng của nó có thể xâc định sơ bộ theo công thức kinh nghiệm sau 2:

- H 0,680,78A [mm] (3.30) Ở đđy: A - Khoảng câch trục: A = 50 [mm]

Nhƣ vậy: H0, 68 0, 78 5034 39  [mm] - Kích thƣớc chiều trục Lh của câcte hộp số.

Đối với hộp số 4 số, kích thƣớc Lh đƣợc xâc định sơ bộ theo công thức kinh nghiệm2:

 A

Lh  3,03,4 [mm] (3.31) Ở đđy: A - Khoảng câch trục: A = 50 [mm]

Nhƣ vậy: Lh3, 0 3, 4 50150 510  [mm] + Đƣờng kính trục.

Đƣờng kính câc trục của hộp số đƣợc chọn chủ yếu theo điều kiện cứng vững, dựa văo câc công thức kinh nghiệm sau:

Đƣờng kính câc trục vă thứ cấp (d2). Ở phần giữa (đối với trục bậc) 13:

2 0, 45

d  A [mm] (3.32) Ở đđy: A - khoảng câch trục: A = 50 [mm]

Suy ra: d2 = 0,45 × 50 = 22,5 [mm] Lấy: d2 = 24 (mm)

+ Kính thƣớc vă loại ổ trục.

Trong câc hộp số 2 trục, thƣờng thƣờng sử dụng ổ bi cầu vă ổ bi trụ hƣớng kính một dêy, loại nhẹ vă trung bình. Ta xâc định câc kích thƣớc d, D, B của ổ (tính theo tỷ lệ tƣơng đối đối với khoảng câch trục A) có giâ trị nhƣ sau:

d: đƣờng kính ngỗng trục. D: đƣờng kính ngoăi của ổ. B: bề rộng ổ.

Câc ổ phía sau của: Trục sơ cấp:

B = 0,22A = 0,22 × 50 = 14,3 [mm] Trục thứ cấp:

d = 0,4A = 0,4 × 50 = 20 [mm] D = 0,9A = 0,9 × 50 = 45 [mm] B = 0,22A = 0,22 × 50 = 11[mm] Câc ổ phía trƣớc của:

Trục sơ cấp: d = 0,30A = 0,30 × 50 = 15 [mm] D = 0,61A = 0,61 × 50 = 30, 5 [mm] B = 0,20A = 0,20 × 50 = 10 [mm] Trục thứ cấp: d = 0,23A = 0,23 × 50 = 11,5 [mm]