LỜI NÓI ĐẦU

    Ngày nay trong công cuộc đổi mới đất nước, công nghiệp hoá và hiện đại hoá là nhu cầu tất yếu của một nước phát triển. Cùng với sự phát triển của các lĩnh vực, lĩnh vực giao thông cũng nắm vai trò chủ đạo, đặc biệt trong vấn đề vận chuyển và đi lại. Trong các phương tiện giao thông, ô tô được sử dụng phổ biến nhất để  phục vụ các nhu cầu của con người trong cuộc sống như vận tải hàng hoá, du lịch...Do đó đòi hỏi ngành ô tô luôn cần có sự đổi mới, tối ưu hoá về mặt kỹ thuật, hoàn thiện hơn về mặt công nghệ, để nâng cao tính hiện đại, tính kinh tế, trong quá trình vận hành.

   Đối với các sinh viên, đồ án môn học nói chung và đồ án kết cấu tính toán ô tô nói riêng nhằm giúp sinh viên có thể vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế, phát huy khả năng tư duy và sáng tạo trong quá trình nghiên cứu và công tác về sau này .

   Được sự hướng dẫn của thầy giáo hướng dẫn ……………., các thầy giáo trong bộ môn, sự góp ý thực tế của các bạn và sự cố gắng của bản thân trong thời gian cho phép em đã hoàn thành đồ án này một cách tốt nhất. Tuy đây không phải là đồ án đầu tiên, nhưng do thời gian có hạn, kiến thức còn hạn chế, sự tiếp xúc với thực tế còn ít nên đồ án không thể tránh khỏi những sai sót, mong được các thầy cô và các bạn góp ý để đồ án sau được tốt hơn.

   Em xin chân thành cảm ơn!

                                                            ………, ngày….tháng…..năm 20..

                                                              Học viên thực hiện

                                                                                     ……………….                       

THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU TÍNH TOÁN Ô TÔ

1. Đề bài:  Thiết kế hộp số xe ô tô tải.

2. Với các thông số:

Loại hộp số: 3 trục

Bánh xe: 9,00-20

- : 41 [KGm]=41 . 9,81=402,2[Nm]

- : 2575 [KG] =25260,75[N]

- : 6950 [KG]=68179,5 [N]

- : 150 [KGm]

- Số tay số: 5

Tỉ số truyền hộp số - TLC:

+ Số 1: 7,44

+ Số 2 : 4,10

+ Số 3 : 2,29

+ Số 4 : 1,47

+ Số 5 : 1,00

+ TLC : 6,33

Chương 1

TỔNG QUÁT VỀ HỘP SỐ

 I. Công dụng

- Hộp số dùng để thay đổi tỷ số truyền nhằm thay đổi mô men xoắn ở các bánh xe chuyển động của ô tô , đồng thời thay đổi tốc độ chạy xe sao cho phù hợp với sức cản bên ngoài

- Taluy chiều chuyển động của ô tô (Tiến và lùi)

- Tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong khoảng thời gian tùy ý (Hộp số có số 0) mà không cần tắt máy và mở ly hợp.

- Dẫn động lực ra ngoài cho các bộ phận công tác của xe chuyên dùng (Có phần trích công suất cho tời kéo, xe tự đổ …)

  II. Phân loại

1. Phân loại theo phương pháp thay đổi tỉ số truyền   

a. Loại hộp số có cấp:

Ngày nay trên ô tô dùng nhiều nhất là hộp số có cấp (loại này thay đổi tỷ số truyền bằng cách thay đổi sự ăn khớp giữa các cặp bánh răng), vì cấu tạo đơn giản,làm việc chắc chắn,hiệu suất truyền lực cao giá thành rẻ.

b.  Theo tính chất trục truyền:

- Loại có trục tâm cố định việc thay đổi số bằng các con trượt thường có loại hai trục tâm dọc hoặc ngang,loại ba trục tâm dọc.

- Loại có trục tâm di động (Hộp số hàn tinh)

+  Theo số cấp ta có: Hộp số 3 cấp, 4 cấp, 5 cấp …

Nếu hộp số càng nhiều cấp tốc độ càng cho phép sử dụng hợp lý công suất của động cơ, trong điều kiện lực cản khác nhau do đó tăng được tính kinh tế của của ô tô nhưng thời gian thay đổi số dài, kết cấu phức tạp.

+  Loại hộp số vô cấp

Hộp số vô cấp có ưu điểm là: Có thể thay đổi tỉ số truyền liên tục trong một giới hạn nào đó, thay đổi tự động liên tục phụ thuộc vào sức cản chuyển động của ô tô, nó rút ngắn được quãng đường tăng tốc, tăng lớn nhất tốc độ trung bình của ô tô

- Hộp số vô cấp kiểu cơ học (Ít sử dụng).

- Hộp số vô cấp kiểu va đập (Ít dùng)

- Hộp số vô cấp kiểu ma sát (Bánh ma sát hình côn)

- Hộp số vô cấp dùng điện (Dùng động cơ đốt trong kéo máy phát điện, cung cấp điện cho động cơ điện đặt ở bánh xe chủ động (Hoặc có nguồn điện là acqui). Ta thay đổi dòng điện kích thích của động cơ điện sẽ thay đổi tốc độ và mô men xoắn của động cơ điện và của bánh xe chủ động.

- Hộp số vô cấp thủy lực: Truyền mô men xoắn nhờ năng lượng dòng chất lỏng có thể là thủy động hoặc thủy tĩnh. Hộp số vô cấp thủy lực có kết cấu phức tạp giá thành cao, hiệu suất truyền lực thấp ,thay dổi mô men xoắn trong giới hạn hẹp .Thông thường người ta kết hợp với hộp số có cấp có trục tâm di động 9 kiểu hành tinh) với biến mô men thủy kực.

3. Phân loại theo cơ cấu điều khiển

- Loại điều khiển cưỡng bức (Thường ở hộp số có cấp)

- Loại điều khiển bán tự động (Thường ở hộp số kết hợp)

- Loại điều khiển tự động (Thường ở hộp số vô cấp

Chương 2

THIẾT KẾ HỘP SỐ

 I. Chọn sơ đồ động học của hộp số

Chọn loại hộp số 3 trục có trục sơ cấp và trục thứ cấp đồng tâm. Gồm 5 cấp: Số  I , II , III , IV, V  được gài bằng bộ đồng tốc.

Các bánh răng trên trục trung gian được chế tạo rời và lắp chặt trên trục trung gian.

- Trong hộp số đều có một cặp bánh răng luôn ăn khớp để dẫn truyền mômen quay từ trục thứ nhất đến trục trung gian. Trục thứ nhất được chế tạo thành một khối với bánh răng chủ động của cặp bánh răng luôn ăn khớp và vành răng ngoài để gài số truyền thẳng (i=1). Trục thứ nhất được đỡ bằng hai ổ bi, một ổ đặt trong bánh đà và một ổ đặt ở vỏ hộp số, ổ bi này thường chọn có đường kính ngoài lớn hơn bánh răng chủ động để đảm bảo tháo lắp trục thứ nhất được dễ dàng.

- Trên trục trung gian được lắp cố định nhiều bánh răng để dẫn truyền mmômen quay đến trục thứ hai, giá trị của mômen quay được thay đổi tuỳ theo cách gài các bánh răng lắp trượt và cùng quay trên trục thứ hai. Trục trung gian được đỡ trên hai ổ bi đặt ở vỏ hộp số. Thường các bánh răng trên trục trung gian có hướng đường nghiêng của răng cùng chiều để giảm lực chiều trục tác dụng lên trục.

- Trục thứ hai được đỡ bằng hai ổ bi trong đó ổ bi kim được đặt ngay trong lỗ đầu trục thứ nhất, biện pháp này đảm bảo độ đồng tâm giữa hai trục và tiện lợi cho việc gài số truyền thẳng. Ổ bi thứ hai đặt ở vỏ hộp số. Trong các xe không thường lắp hộp đo tốc độ ở đuôi trục thứ hai.

- Xu hướng phát triển thiết kế hộp số là sử dụng bộ đồng tốc với mọi tay số và do đó tất cả các bánh răng luôn luôn ăn khớp và thường sử dụng bánh có răng nghiêng. Riêng cặp bánh răng gài số 1 được chế tạo là bánh răng răng thẳng.

Sơ đồ động của hộp số 3 trục 5 cấp số được trình bầy như trên hình vẽ :

  II. Chế độ tải trọng khi thiết kế

1. Xác định tải trọng từ động cơ

Tải trọng từ động cơ đến chi tiết đang tính của hộp số:

- : Mômen tính toán ở chi tiết cần tính [N.m]

- : Mômen cực đại của động cơ [N.m]

- : Tỉ số truyền từ động cơ đến chi tiết cần tính

2. Xác định tải trọng từ bánh xe chủ động

Tải trọng từ bánh xe chủ động đến chi tiết cần tính toán theo điều kiện bám lớn nhất của cánh xe với mặt đường.

- : Tổng phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh xe chủ động [N]

∑z =(2575+6950).9,81=93440 [N]

- : Hệ số bám lớn nhất của bánh xe với mặt đường: =0,7

- : Tỉ số truyền tính từ bánh xe chủ động đến chỉ tiết cần tính:

- : Bán kính bánh xe

3. Xác định khoảng cách giữa các trục

- : Mômen cực đại của động cơ [N.m]

-  a: Hệ số kinh nghiệm. Với xe tải: a = 18=>A = 18    = 132,8 [mm]

Ta chọn:   =133 [mm].

4. Chọn môđun bánh răng: m

Chọn môđun theo công thức kinh nghiệm:

M_n = (0,032 - 0,040)A

Chọn: m_n =4,5; m = 5

Chọn góc nghiêng: .

 II. Xác định số răng của các bánh răng

1. Cặp bánh răng luôn ăn khớp

Số răng của bánh răng chủ động : Chọn theo điều kiện không cắt chân răng. Chọn =17

f. Cặp  gài số 5 :

A₅ = m_n ( Z₅ +Z’₅) / 2. cos

A₅=  4,5.(17+39) / 2.0,9396  = 134

2. Lực tác dụng lên các cặp bánh răng

a. Với bánh răng thẳng :

Lực hướng kính :  P.tgɑ

Lực chiều trục : Q = 0

b. Với Bánh răng nghiêng:

Lực hướng kính :

Lực chiều trục : Q = P.tgb

+ ɑ=20⁰;Bβ=20⁰

+ Với: m_s=m/cosɑ=4,5/0,9396=4,8

2. Tính sức bền tiếp xúc

Đối với cặp bánh răng chế tạo cùng một vật liệu, tính toán ứng suất tiếp xúc (Tương ứng với chế độ tải trọng: Đối với ô tô lấy bằng ) theo công thức :

a. Với răng nghiêng:

b. Với răng thẳng:

-  : Góc nghiêng của răng

- P : Lực vòng [MN]

- E : Môđun đàn hồi. Đối với thép: E = 2  2,2.10  [daN/cm ]

- b: Chiều dài tiếp xúc của răng [m]

b=0,036 [m]

-  =20⁰ : Góc ăn khớp

+ Sin20 = 0,34           

+ Cos20 = 0,93

Đường kớnh vũng chia răng thẳng được tính theo công thức:

 d = m.Z

Với:

+ d₁=4,5.16=72 [mm]

+ d₁^’=4,5.45=202,5 [mm]

Đường kính vòng chia răng nghiêng được tính theo công thức:

d = m_s.Z

Với:

+ d_a=5,2.17=88,4 [mm]

+ d_a^’=5,2.37=192,4 [mm]

+ d₂=5,2.21=109,2 [mm]

+ d₂^’=5,2.33=171,6 [mm]

+ d₃=5,2.30=156 [mm]

+ d₃^’=5,2.24=124,8 [mm]

+ d₄=5,2.37=192,4 [mm]

+ d₄^’=5,2.17=88,4 [mm]

+ d₅=5,2.40=208 [mm]

+ d₅^’=5,2.14=72,8 [mm]

Như vậy: Các giá trị của  đều thỏa mãn.

- Với ứng suất cho phép:

Răng thẳng : =1500 3500[MN/m ]

Răng nghiêng: =1000 2500[MN/m ]

 V. Tính toán trục hộp số

1. Chọn sơ bộ kích thước các trục

a. Đối với trục sơ cấp:

b. Đối với trục trung gian:

0,16 =374 [mm]

c. Đối với trục thứ cấp:

=0,45A=0,45.133 = 59,85 [mm]

=0,18 =332 [mm]

Trong đó:

- A: Khoảng các trục [mm]

- : Đường kính và chiều dài trục trung gian [mm]

- : Đường kính và chiều dài trục thứ cấp [mm]

2. Tính trục về sức bền

+ Trục sơ cấp :

+ Trục thứ cấp :

+ Trục trung gian :

4. Hệ số làm việc

 Ta có hệ số làm việc C như sau:

+ Trục sơ cấp: C = 3655

+ Trục thứ cấp : C = 3502

+ Trục trung gian : C = 1786

5. Chọn ổ lăn

Đối với ổ bi cầu và ổ thanh lăn, ta căn cứ vào hệ số C đã  xác định rồi tra theo sổ tay sẽ chọn được ổ bi tương ứng.

Vật liệu chế tạo các chi tiết trong hộp số

 VII. Chọn vật liệu

1. Vật liệu chế tạo bánh răng

Ta chọn vật liệu chế taaoj bánh răng như sau:

- Thép 35XMA với bánh răng chịu tải trọng nhỏ, độ cứng có thể đạt 55 HRC

- Thép 18XTT với bánh răng chịu tải trọng lớn ; độ cứng có thể đạt 64 HRC

2. Vật liệu chế tạo trục

Thép 40X tôi cao tần với độ sâu 1,5 ÷5 [mm]

3. Vật liệu chế tạo vỏ hộp số

- Gang C .21-40 và C .24-44

- Đạt độ cứng 190 240 HB.

KẾT LUẬN

     Sau một thời gian làm việc tập trung, khẩn trương dưới sự hướng dẫn chỉ bảo của các thầy giáo trong bộ môn, đặc biệt là thầy giáo: ………….. đến nay đồ án của em đã hoàn thành đúng thời hạn đảm bảo các nhiệm vụ được giao.

     Qua quá trình làm đồ án đã giúp tôi làm quen với những công việc cụ thể của người kỹ sư trong tương lai, phương pháp làm việc độc lập, sáng tạo, khoa học, kỷ luật, đồng thời đồ án đã giúp bản thân tôi củng cố thêm các kiến thức đã được học cũng như học hỏi được nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu.

     Cuối cùng em xin cám ơn thầy giáo: ……………, cùng các thầy trong bộ môn đã tận tình hướng dẫn cho em hoàn thành đồ án này.

     Em xin chân thành cảm ơn !

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]  Vũ Đức Lập- Phạm Đình Vy,Cấu tạo ôtô quân sự tập 1. HVKTQS1995.

[2]  Trần Hữu Quế, Vẽ kỹ thuật cơ khí tập 1+2,NXBGD -1998.

[3]  Đỗ Quyết Thắng. Chi tiết máy tập 1+2, NXB ĐH và THCN -1989.

[4]  Bộ môn xe quân sự - Khoa động lực, Lý thuyết ôtô quân sự - NXBQĐND -2002.

[5]  Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy tập 1+2, NXB ĐH và THCN-1989.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"