LỜI NÓI ĐẦU

       Trong giai đoạn nay, cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật đang phát triển như vũ bão và thu được rất nhiều thành tựu  tác dụng to lớn vào nền kinh tế và quốc phòng.

       Đất nước ta đang trong thời kỳ CNH-HĐH, điều này đòi hỏi cần có một nền khoa học kỹ thuật phát triển. Trong bối cảnh đó, ngành xe máy quân đội của nước ta đang không ngừng nâng cao chất lượng nghiên cứu khoa học, nâng cao trình độ chuyên môn đối lượng đội ngũ làm công tác thiết kế, quản ly‎, khai thác, sử dụng xe máy trong quân đội.

       Chính điều đó mới đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao với sự nghiệp phát triển đất nước nói chung và từng bước hiện đại hoá quân đội, nâng cao sức chiến đấu, sẵn sàng nhận và hoàn thành mọi nhiệm vụ.

       Tuy nhiên, trong điều kiện thực tế rất khó khăn của đất nước Việt Nam hiện nay, việc khai thác, sử dụng các trang thiết bị hiện có trong quân đội một cách khoa học là một yêu cầu rất cấp bách, thiết yếu, nhất là các phương tiện xe máy, các trang thiết bị trong quân đội đều là những trang thiết bị chuyên dụng, rất đắt tiền, ít có khả năng  mua mới. Mặt khác xe máy trong quân đội đa phần là các loại xe sản xuất tại Liên Xô cũ.

       Do đó để có thể khai thác, sử dụng tốt trang bị xe máy trong quân đội ở điều kiện địa hình Việt Nam đòi hỏi mỗi cán bộ kĩ thuật ngành xe phải nắm chắc đặc tính kết cấu các loại xe để biết cach khai thác, bảo dưỡng, sửa chữa, phục hồi chi tiết, hệ thống trên xe.

       Đồ án “Tính toán thiết kế hộp số xe tải hạng trung” cũng không nằm ngoài mục đích trang bị cho cán bộ ngành xe có thêm hiểu biết về hệ thống truyền lực nói chung và từng chi tiết trong hệ thống, nhất là có thể sửa chữa, phục hồi các chi tiết trong hộp số. Để từ đó có cơ sở khai thác, bảo dưỡng xe được tốt hơn.

        Xuất phát từ những điều kiện nêu trên. Đồ án sẽ được thực hiện theo các nội dung chính sau:

Phần I: Cấu tạo chung và đặc tính kỹ chiến thuật xe tải hạng trung (điển hình (zil - 13).

Phần II: PHân tích đặc điểm kết cấu của hộp số.

Phần III: Tính toán thiết kế hộp số. 

PHẦN I: CẤU TẠO CHUNG VÀ ĐẶC TÍNH KỸ CHIẾN THUẬT XE ZIL-131

1.1. Cấu tạo chung.

      Xe ZIL -131 là ôtô vận tải quân sự có công thức bánh xe 6 x 6, dùng để chuyên chở hàng hoá, trang thiết bị quân sự, và bộ đội. Ngoài ra có thể dùng làm xe cơ sở cho các mẫu xe đặc chủng: các xe công trình xa, các xe chuyên dùng khác. Xe ZIL -131 là loại xe 3 cầu, với tất cả các cầu là chủ động, tải trọng 3,5 tấn.

Hệ thống treo với bộ nhíp hoàn thiện, giảm chấn ống thuỷ lực, lốp áp suất thấp(điều chỉnh được) đã làm tăng độ êm dịu chuyển động và khả năng thông qua của xe trên các loại địa hình.

PHẦN II:   PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA HỘP SỐ

2.1. Hộp số ba trục dọc so với hộp số loại có trục cố định và hộp số hai trục có những ưu, nhược điểm như sau.

a. Ưu điểm:

- Khi cùng kích thước ngoài, thì  hộp số ba trục dọc cho ta tỷ số truyền lớn hơn vì tỷ số truyền này bằng tích tỷ số truyền của hai cặp bánh răng thực hiện việc truyền mômen. Đặc điểm này rất quan trọng, vì hiện nay động cơ cao tốc được sử dụng nhiều trên ôtô. Nếu cần đảm bảo một giá trị tỷ số truyền như nhau thì loại hộp số ba trục dọc có kích thước bé, trọng lượng nhỏ hơn làm giảm trọng lượng toàn bộ của ôtô.

b. Nhược điểm:

- Trừ số truyền thẳng, các số truyền tiến khác, mô men đều được truyền qua hai cặp bánh răng( số lùi qua 3 cặp bánh răng) nên hiệu suất truyền giảm.

- Kích thước ổ phía trước (theo chiều chuyển động của xe ) của trục thứ cấp hộp số bị hạn chế và ổ này đặt vào hốc sau trục sơ cấp. Vì vậy khi làm việc ổ thường xuyên chịu quá tải. Để không quá tải, có thể làm kích thước bánh răng thường tiếp chế tạo liền trục sơ cấp lớn và như vậy tăng được kích thước ổ. 

2.2. Hộp số ba trục dọc 3 cấp.

a. Nguyên lý làm việc:

    Việc truyền mômen xoắn qua hộp số cơ khí có ba cấp được thực hiện theo nguyên tắc làm việc của truyền động bánh răng ăn khớp ngoài. Ở các số truyền tiến, truyền động đều qua hai cặp bánh răng ăn khớp nên trục sơ cấp và thứ cấp có cùng chiều quay. Ở số lùi phải qua 3 cặp bánh răng ăn khớp nên trục thứ cấp và trục sơ cấp quay ngược chiều nhau. 

2.3. Hộp số bốn cấp.

* Nguyên lý làm việc tương tự như hộp số cơ khí 3 trục dọc với 3 cấp

     Loại hộp số bốn cấp thường dùng ở ôtô du lich có dữ trữ công suất nhỏ; ôtô vận tải hạng nhẹ và hạng vừa nhằm sử dụng tốt công suất của công suất động cơ. Hộp số này lắp trên các xe quân sự và xe bọc thép bành hơi như: GAZ-66, GAZ-53, UAZ-469, BRĐM, BTR-60PB…

Phần III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ ZIL -131

3.1. Chọn tỷ số truyền của hộp số.

Ta có:

j_max- Là hệ số cản chuyển động lớn nhất

G- Trọng lượng toàn bộ của ôtô, tính theo N.

R_bx- Bán kính lăn của bánh xe có tính đến sự biến dạng của lốp, tính theo m

M_emax- Mô men quay cực đại của động cơ, tính theo N.m

3.2. Xác định các thông số cơ bản của hộp số.

3.2.1. Xác định tỷ số truyền của hộp số.

a. Khoảng động học và khoảng lực học của ôtô:

 G- Trọng lượng toàn bộ cảu ôtô (Kg) G=10185

 G_j- Trọng lượng bám của ôtô(Kg) G_j=10185 vì xe có cả ba cầu đều chủ động.

j- Hệ số bám, j =0,7…0,8. Đối với xe Zil-131 chọn j=0,72

Thay các đại lượng đó vào công thức (1) ta được d₁=15,14

3.2.2. Xác định tỷ số truyền lớn nhất của và nhỏ nhất của hệ thống truyền lực.

Theo số liệu đầu bài ta có tỷ số truyền của truyền lực chính i₀=7,339

3.2.3. Xác định tỷ số truyền của các tay số trong hộp số.

Tay số I :  i_hs1=7,44

Tay số II: i_hs2=4,1

Tay số III: i_hs3=2,29

Tay số IV: i_hs4= 1,47

Tay số V:  i_hs5=1,0

Tay số lùi:  i_hsl=7,09

3.2.5. Xác định các thông số cơ bản của bánh răng.

a. Mô đun pháp tuyến của bánh răng:

   Chọn mô đun của cặp bánh răng nghiêng : m_n= 3 [mm]

   Chọn mô đun của cặp bánh răng thẳng: m_n= 2 [mm]

b. Xác định số răng của bánh răng trong hộp số:

    Số răng Z5 của bánh răng chủ động cặp bánh răng luôn ăn khớp được chọn theo điều kiện không bị cắt chân răng; chọn Z5=15

3.3. Tính toán kiểm bền bánh răng.

Vật liệu chế tạo bánh răng là thép 40X, HRC=50¸59,[s_b]=1000Mpa, [s_c]=800Mpa, Nhiệt luyện thấm nitơ.

 Với cặp bánh răng số 5 là cựp bánh răng thường tiếp chọn độ cứng cao hơn HRC= 58. Các cặp bánh răng khác chọn HRC=50

3.3.2. Tính cặp bánh răng số 2.

Mô men tính toán xác định từ động cơ trên trục trung gian

M_đc=M_emax.i_a=410.4,8=1968 Nm

* Tính cho cặp bánh răng số 1:

Mô men tính toán xác định từ động cơ trên trục trung gian

M_đc=M_emax.i_a=410.4,8=1968 Nm

Chọn mô men tính toán M_tt=1968 Nm

3.4.2. Tính toán kích thước của hộp số.

3.4.3.Trục trung gian.

Mô men xoắn của trục khi ở số truyền I:

- Mô menh xoắn của trục :

M_tg1=M_emax.i_a=410.4,8=1968 [Nm]

- Các lực từ bánh răng số 1 tác động lên trục:

* Lực vòng :

F_t1=23,43.10³ N

* Lực hướng kính :

F_r1=F_t.tga_w=8,53.10³ N

* Lực chiều trục :

   F_a=0

- Các lực từ cặp bánh răng thường tiếp tác dụng lên trục:

+ Lực hướng kính : F_r2=F_tw.tga_w=8,52.10³ N

+ Lực dọc trục : F_a=F_t.tgb=4,026.10³ N

3.4.6. Chọn ổ lăn và đồng tốc cho hộp số.

Trục hộp số là việc trong điều kiện khắc nghiệt, chịu lực hướng kính nên ta chọn ổ phải đảm bảo chịu lực dọc trục

3.4.6.1. Chọn ổ cho trục thứ cấp .

* Chọn ổ đầu trục:

Đầu trực thứ cấp nằm trong hốc của cặp bánh răng thường tiếp trên trục sơ cấp chịu lực hướng kính. Ta chọn ổ đũa trụ ngắn đỡ, không cho phép trục bị lệch, khả năng chịu tải lớn, dễ lắp ghép, ta chọn kiểu ổ 12200 vì ổ nằm trong hốc bánh răng thường tiếp trên trục sơ cấp nên ta chọn ổ có đường kính ngoài bằng đường kính trong của trục sơ cấp. 

3.4.6.3 .Chọn ổ cho trục sơ cấp.

  Chọn ổ cho trục sơ cấp theo yêu cầu làm việc cần phải đảm bảo điều kiện công nghệ lắp ráp nên ta chọn ổ cho trục sơ cấp là ổ bi đỡ chặn có đường kính lớn hơn đường kính đỉnh răng của bánh răng trên trục sơ cấp 

KẾT LUẬN

    Kết cấu của hộp số xe ôtô phụ thuộc nhiều vào đặc điểm kỹ thuật của ôtô, vào sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật trong vấn đề bảo vệ môi trường và tính kinh tế trong khai thác sử dụng ôtô. Sự hiểu biết sâu rộng về chúng không những giúp ta khai thác tốt mà còn tạo định hướng nghiên cứu sâu hơn trong thiết kế chế tạo. Đó thật sự là vấn đề cấp thiết đặt ra cho các cán bộ kỹ thuật ngành ôtô.

     Sau một thời gian nghiên cứu và thực hiện nhiệm vụ được giao, nhờ sự chỉ đạo của thầy hướng dẫn và các bạn đồng nghiệp, với sự nỗ lực của bản thân, tôi đã thiết kế được hộp số cho xe tải hạng trung Zil-131 đáp ứng các yêu cầu đặt ra và đã thực hiện được các nội dung:

1. Tìm hiểu tổng quan ve hộp số

2. Phân tích đặc điểm kết cấu của một số loại hộp số điển hình để đưa ra hộp số cần thiết kế

3. Thực hiện các tính toán thiết kế hộp số cơ khí đơn giản.

    Kết quả tính toán cho thấy hộp số thiết kế ra phù hợp với yêu cầu đối với xe tải hạng trung. Do trong thời gian có hạn và  khẳ năng của bản thân nên trong quá trình tính toán không tránh được sai sót mong được sự đóng góp ý kiến phê bình của các thầy giáo. Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo:………….. đã giúp đỡ nhiệt tình trong quá trình làm đồ án.

      Tôi 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"