LỜI NÓI ĐẦU
Công nghiêp hoá, hiện đại hoá đất nước đang diễn ra mạnh mẽ ở nước ta. Để thực hiện tốt mục tiêu đó, nhà nước phải tập trung phát triển một số ngành như: công nghệ thông tin, điện tử viễn thông, tự động hoá, công nghệ chế tạo máy, công nghệ ôtô…. Trong đó ngành công nghệ ôtô là ngành đóng vai trò quan trọng và then chốt trong nền kinh tế quốc dân. Và thực tế trong mấy năm gần đây đã chứng minh nhiều nhà máy và phân xưởng chế tạo và sữa chữa ôtô vừa và nhỏ đã nổi lên liên tục khắp cả nước từ Bắc đến Nam.
Nước ta đang trong quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước. Ngành cơ khí ôtô là một trong những ngành đang trong quá trình phát triển mạnh. Ôtô ngày nay càng ngày càng được sử dụng rộng rãi trong thực tế đời sống vì nhưng tiện ích mà nó mang lại. Một trong những bộ phận không thể thiếu của ôtô và ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình điều khiển ôtô, đó là hộp số. Ngày nay, hộp số ôtô khá phong phú về chủng loại, về kết cấu công nghệ. Nhưng phổ biến nhất là hộp số truyền động cơ khí, các loại xe chất lượng cao còn được trang bị hộp số tự động. Tuy có một số nhược điểm so với hộp số tự động nhưng hộp số truyền động cơ khí vẫn có những ưu điểm và được sử dụng phổ biến trong các loại ôtô hiện nay. Trong quá trình học tập tại trường, qua các đợt thực tập trong và ngoài truờng em đã nắm bắt được những kiến thức cơ bản về hộp số, từ kết cấu đến công nghệ chế tạo cơ bản và phải làm gì để thiết kế và chọn một hộp số cho một ôtô…
Để đánh giá cho một kỹ sư ôtô gần ra trường, với vinh dự được nhà trường giao đề tài tốt nghiệp: Tìm hiểu và thiết kế bộ đồng tốc cơ khí. Đây là một bộ phận cơ cấu của hộp số ôtô thường được sử dụng rộng rãi ngoài xã hội hiện nay. Em đã cố gắng tìm hiểu và trình bày những vấn đề cơ bản nhất về bộ đồng tốc, ứng dụng và tính toán các chi tiết của bộ đồng tốc nhằm đưa bộ đồng tốc thiết kế đạt tới điều kiện t ối ưu nhất có thể. Nội dung đề tài được trình bày thành những bố cục sau:
Lời nói đầu
Chương I. Tổng quan về hộp số ô tô.
I. Hộp số ô tô.
1. Khái quát về hộp số.
2. Nhiệm vụ, yêu cầu của hộp số.
3. Phân loại hộp số.
4. Kết cấu của một số hộp số phổ biến trên ô tô.
II. Cấu tạo của hộp số ô tô.
1. Nắp và vỏ hộp số.
2. Vòng bi.
3. Trục hộp số.
4. Bánh răng hộp số.
5. Cơ cấu đồng tốc của hộp số.
6. Lựa chon bộ đồng tốc cho hộp số 3 trục 6 số.
Chương II: Tính toán thiết kế cho bộ đồng tốc.
I. Lựa chọn phương pháp tính toán và thiết kế.
1. Luận đề phương pháp thiết kế bộ đồng tốc có khóa.
2. Nguyên nhân lựa chọn thiết kế bộ đồng tốc có khóa.
II. Nhiệm vụ tính toán và thiết kế bộ đồng tốc.
III. Tính toán và thiết kế bộ đồng tốc.
1. Tính toán các thông số cơ bản của bộ đồng tôc.
2. Tính toán kiểm tra các thông số cơ bản của bộ đồng tôc.
3. Tính toán và thiết kế các chi tiết cơ bản của bộ đồng tốc.
Chương III: Lập quy trình lắp ráp bộ đồng tốc.
Kết luận:
Đế hoàn thành đồ án này ngoài sự nổ lực của bản thân không thể không kể đến sự chỉ bảo tận tình của quý thầy cô giáo trong bộ môn, nhà trường, đóng góp ý kiến của các ban trong lớp, đặc biệt là sự hướng dẫn của thầy:Th.S....................... Để đến bây giờ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Vậy em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn:Th.S....................... đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành thiết kế đề tài tốt nghiệp này. Xin cảm ơn các thầy cô, các cán bộ công nhân viên trong bộ môn cơ khí ô tô đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình học tập và thiết kế đề tài này.
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ
1.1. BIỆN CHỨNG KINH TẾ
Trên thế giới cũng như ở nước ta, nền kinh tế quốc dân luôn đòi hỏi chuyên chở một khối lượng hàng hóa, hành khách rất lớn và cùng với sự phát triển của nền kinh tế thì lượng hàng hóa, hành khách yêu cầu được chuyên chở ngày càng lớn. Vì thế, để tạo điều kiện cho kinh tế phát triển đòi hỏi ngành giao thông vận tải phải không ngừng phát triển cả về quy mô và chất lượng. Ở Việt Nam việc phát triển ngành ôtô đã được Đảng và Nhà nước hết sức quan tâm.
Về quan điểm phát triển :
- Công nghiệp ôtô là ngành Công nghiệp rất quan trọng cần được ưu tiên phát triển để góp phần phục vụ có hiệu quả quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa và xây dựng tiềm lực an ninh, quốc phòng của đất nước.
- Phát triển nhanh ngành Công nghiệp ôtô trên cơ sở thị trường và hội nhập với nền kinh tế thế giới ; lựa chọn các bước phát triển thích hợp, khuyến khích chuyên môn hóa - hợp tác hóa nhằm phát huy lợi thế, tiềm năng của đất nước ; đồng thời tích cực tham gia quá trình phân công lao động và hợp tác quốc tế trong ngành Công nghiệp ôtô.
- Phát triển ngành Công nghiệp ôtô phải gắn kết với tổng thể phát triển công nghiệp chung cả nước và các chiến lược phát triển các ngành liên quan đã được phê duyệt, nhằm huy động và phát huy tối đa các nguồn lực của mọi thành phần kinh tế, trong đó doanh nghiệp nhà nước giữ vai trò then chốt.
Về mục tiêu phát triển :
- Xây dựng và phát triển ngành Công nghiệp ôtô Việt Nam để đến năm 2020 trở thành một ngành Công nghiệp quan trọng của đất nước, có khả năng đáp ứng ở mức cao nhất nhu cầu thị trường trong nước và tham gia vào thị trường khu vực và thế giới.
1.2. CÔNG DỤNG YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI
1.2.1 Khái quát về hộp số.
Hộ số ô tô là một bộ phận quan trong của xe, hộp số nằm ngay sau ly hợp đóng vai trò chủ yếu đảm bảo khả năng thích ứng của ôtô trong mọi chế độ hoạt động với các chức năng sau:
- Tạo nên sự đổi mômen và số vòng quay của động cơ ở giới hạn rộng đáp ứng mọi chế độ cản của mặt đường đồng thời cho phép ô tô có thể chuyển động ở tốc độ thấp mà ở tốc độ thấp này động cơ không thể đảm bảo được vì số vòng quay tối thiểu của động cơ tương đối cao.
1.2.2 Nhiệm vụ, yêu cầu của hộp số.
a. Nhiệm vụ.
- Thay đổi tỷ số truyền và mômen xoắn từ động cơ đến các bánh xe chủ động phù hợp với mômen cản luôn thay đổi và nhằm tận dụng tối đa công suất của động cơ.
- Giúp cho xe chuyển động lùi.
- Đảm bảo cho xe dừng tại chỗ mà không cần tắt máy hoặc không cần tách ly hợp.
- Dẫn động mômen xoắn ra ngoài cho các bộ phận đặc biệt đối với các xe chuyên dụng.
b. Yêu cầu.
Để đảm bảo công dụng của hộp số ngoài các yêu cầu chung về sức bền, kết cấu gọn hộp số ô tô phải thoả mãn các yêu cầu đặc trưng sau:
- Hộp số ô tô phải có đủ tỷ số truyền cần thiết nhằm đảm bảo tốt tính chất động lực và tính kinh tế nhiên liệu khi làm việc
- Khi gài số không sinh ra các lực va đập lên các răng nói riêng và hệ thống truyền lực nói chung. Muốn vậy hộp số ô tô phải có các bộ đồng tốc để gài số hoặc ống để gài số
- Hộp số phải có vị trí trung gian để có thể ngắt truyền động của động cơ khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian lâu dài. Phải có cơ cấu chống gài hai số cùng lúc để đảm bảo an toàn cho hộp số không bị gẫy vỡ răng.
- Hộp số phải có số lùi để cho phép xe chuyển động lùi, đồng thời phải có cơ cấu an toàn chống gài số lùi một cách ngẫu nhiên
- Điều khiển nhẹ nhàng, làm việc êm và hiệu suất cao…
1.2.3 Phân loại hộp số.
Tùy theo thiết kế, công dụng…..mà hộp số có thể phân loại theo nhiều kiểu sau đây:
a.Theo phương pháp thay đổi tỷ số truyền.
- Hộp số có cấp:
Hộp số 3 cấp, hộp số 4 cấp, hộp số 5 cấp ... Mỗi cấp của hộp số tương ứng với 1 số tiến. Trên ô tô thường sử dụng các hộp số có từ 3 đến 6 cấp.
Hình 2: Hộp số 3 cấp.
- Hộp số vô cấp:
Hình 3: Hộp số vô cấp.
b. Theo trục hộp số.
- Hộp số có trục cố định: Hộp số thường.
Hình 4: Hộp số có trục cố định
- Hộp số có trục không cố định: Hộp số hành tinh.
Hình 5: Hộp số hành tinh
- Hộp số có 3 trục: Trục sơ cấp (trục chủ động), trục thứ cấp (trục bị động) và Trục trung gian. Trong đó trục sơ cấp và trục thứ cấp đặt trùng tâm với nhau.
Hình 6: Hộp số có 3 trục
- Hộp số có 2 trục: Trục sơ cấp và trục thứ cấp.
Hình 7: Hộp số có 2 trục
c. Theo số lượng đường trục.
- Loại có 2 trục cố định: Với kiểu hộp số hai trục gồm có: trục sơ cấp găn bánh răng chủ động của số truyền, trục thứ cấp chứa bánh răng bị động.
- Loại có 3 trục cố định: Với hộp số ba trục gồm có: Trục sơ cấp gắn bánh răng chủ động của số truyền, trục trung gian chứa bánh răng trung gian và trục thứ cấp chứa bánh răng bị động. điều đáng chú ý của hộp số ba trục trên ôtô đó là trục sơ cấp và trục thứ cấp bố trí đồng tâm.
d. Theo tỉ số truyền chung của hộp số.
Theo tỉ số truyền chung của hộp số có thể phân ra các loại sau:
- Loại 3 số truyền: 3 số tiến, 1 số lùi.
- Loại 4 số truyền: 4 số tiến 1 số lùi.
- Loại 5 số truyền: 5 số tiến 1 số lùi.
- Loại 6 số truyền: 6 số tiến 1 số lùi.
e. Theo tính chất truyền mômen .
Theo tính chất truyền mômen có thể phân hộp số ra làm 2 kiểu sau:
- Hộp số vô cấp: Kiểu hộp số vô cấp có mômen truyền qua hộp số biến đổi liên tục và do đó tỉ số truyền động học cũng thay đổi liên tục. hộp số vô cấp trên ô tô chủ yếu là kiểu truyền động bằng thuỷ lực mà trong giáo trình thuỷ lực được gọi là bộ biến mô..
- Hộp số có cấp: Kiểu hộp số có cấp gồm một số cấp hữư hạn. ứng với mỗi cấp có một giá trị mômen và do đó tốc độ truyền qua hộp số là không đổi. trong đồ án này chủ yếu nghiên cứu và hộp số có cấp
1.2.4 Kết cấu một số hộp số phổ biến trên ô tô.
a. Hộp số ba trục (hộp số đồng trục).
Sơ đồ hóa:
Hình 8: Hộp số ba trục (hộp số đồng trục).
Kết cấu hộp số đồng trục thường có ít nhất ba trục truyền động: Trục sơ cấp đồng trục với trục thứ cấp, ngoài ra còn có thêm trục trung gian có thể có một, hai hoặc ba trục bố trí xung quanh trục sơ cấp và thứ cấp nhằm tăng độ cứ cho trục thứ cấp, duy trì sự ăn khớp tốt nhất cho các cặp bánh răng lắp trên trục.
- Ưu điểm: Ưu điểm nổi bật của sơ đồ hộp số đồng trục là cho phép tạo ra số truyền thẳng (không qua cặp bánh răng truyền động nào) nên hiệu suất cao nhất. Điều này có ý nghĩa rất lớn đối với hộp số ô tô vì phần lớn thời gian làm việc của của hộp số là truyền thẳng (chiếm tỉ lệ 50%80%), cho phép nâng cao hiệu suất truyền của hộp số và do đó giảm tiêu hao nhiên liệu và tăng tuổi thọ chung cho hộp số. Vì vậy hộp số kiểu này được sử dụng phổ biến trên hầu hết các loại ô tô (từ xe du lịch cho đến xe khách và xe tải)
- Nhược điểm: Nhược điểm là trục thứ cấp phải bố trí gối lên trục sơ cấp thông qua ổ bi đặt bên trong phần rỗng của đầu trục ra trục sơ cấp. Do bị khống chế bởi điều kiện kết cấu (kích thước ngoài đầu trục có bánh răng chủ động truyền mômen xuống cho trục trung gian) nên ổ bi này có thể không được chọn theo tiêu chuẩn ổ mà phải tính toán thiết kế riêng. Điều này có thể làm cho ổ bi này dễ bị tình trạng quá tải. Tuy nhiên, nhờ đặc điểm nổi bật là có khả năng truyền thẳng như đã nêu trên, nên thực tế ổ bi này có thời gian làm việc không nhiều. ít ảnh hưởng đến tuổi tho của ổ bi.
Hình 9: Hộp số 3trục kiểu đồng tâm với 2trục trung gian đối xứng
Với hộp số đồng tâm có nhiều trục trung gian, cho phép tăng độ cứng vững của trục thứ cấp, do đó khắc phục được nhược điểm đã nêu. Mặt khác do điều kiện ăn khớp của các bánh răng tốt hơn nên cải thiện được hiệu suất của hộp số một cách đáng kể. Về cấu tạo, kiểu hộp số có nhiều trục trung gian khá cồng kềnh làm phức tạp và nặng thêm hộp số, vì vậy chúng chỉ được sử dụng hạn chế trên các ô tô tải lớn hoặc cực lớn.
b. Hộp số hai trục.
1. Vỏ hộp số
2. Bánh răng chủ động số 1
3. Bánh răng số lùi
4. Bánh răng chủ động số 2
5. Bánh răng chủ động số 3
6. Khóa hãm
7. Vành gài đồng tốc
8. Bánh răng chủ động số 4
9. Bánh răng chủ động số5
10. Trục sơ cấp
11. Khóa đồng tốc
12. Trục thứ cấp
13. Bánh răng chủ động số 5
14. Bánh răng bị động 3 và 4
15. Bánh răng bị động số 2
16. Bánh răng bị động số 1
17. Bánh răng truyền lực chính
Hình 10: Hộp số có 2 trục
- Loại hộp số hai trục là kiểu hộp số thông dụng của truyền động hộp số cơ khí nói chung gồm một trục sơ cấp gắn các bánh răng chủ động và một trục thứ cấp gắn các bánh răng bị động của các cấp số truyền tương ứng. Loại hộp số hai trục không thể tạo ra được số truyền thẳng như hộp số nhiều trục nêu trên mặc dù một cấp tỉ số truyền nào đó bằng một, vì phải thông qua một cặp bánh răng ăn khớp. điều đó có nghĩa là hiệu suất của mọi cấp số truyền trong hộp số này luôn luôn nhỏ hơn một
- Sơ đồ hộp số kiểu này phù hợp hệ thống truyền lực có cầu chủ động bố trí cùng phía với động cơ (cụm động cơ, ly hợp, hộp số bố trí ngay trên cụm cầu chủ động) như trên một số ô tô du lịch. Chiều truyền động là ngược nhau: truyền động được dẫn ra của trục thứ cấp có chiều ngược với chiều truyền động dẫn vào đối với trục sơ cấp.
Hình 11: Sơ đồ bố trí cụm động cơ 1, hộp số 3 cùng với cầu chủ động
1- Động cơ; 4- Cầu chủ động
2- Ly hợp; 5- Trục dẫn động bánh xe
3- Hộp số; 6- Bánh xe chủ động
- Điều đó thuận lợi cho việc thiết kế truyền lực chính của cầu chủ động với kiểu bánh răng trụ (thay vì bánh răng côn). Hơn nữa với kết cấu này, không cần sử dụng truyền động các đăng để nối truyền động từ hộp số đến cầu chủ động như các sơ đồ bố trí cổ điển trên ô tô sử dụng hộp số ba trục đồng tâm. Hộp số hai trục cũng được sử dụng phổ biến đối với hệ thống truyền lực của máy kéo hoặc các loại xe chuyên dùng khác.
Hình 12. Sơ đồ hộp số 2 trục
- I-Trục sơ cấp
-II-Trục thứ cấp
-Số cấp số 1 của hộp số
-Số cấp số 2 của hộp số
-Số cấp số 3 của hộp số
-Số cấp số 4 của hộp số
-L- số cấp lùi của hộp số
- Ưu điểm: Ưu điểm của hộp số hai trục là cho phép tạo nên hệ truyền lực gọn như đã nên trên và vì vậy hiệu suất truyền lực nói chung cao.
- Nhược điểm: Nhược điểm cơ bản của hộp số hai trục là kích thước theo chiều ngang lớn hơn hộp số ba trục đồng tâm khi có cùng giá trị tỷ số truyền (ở hộp số đồng tâm, mỗi tỉ số truyền phải qua ít nhất hai cặp bánh răng nên kích thước gọn hơn nhưng hiệu suất thấp hơn, trừ số truyền thẳng). Kích thước hộp số lớn sẽ kéo theo trọng lượng lớn nhất là khi xe có tỉ số truyền lớn.
c. Hộp số thường (từ 3:6 cấp).
Số cấp của hộp số ảnh hưởng lớn đến tính năng động lực cũng như tính kinh tế nhiên liệu của xe. Số cấp tăng lên thì tính năng động lực cũng như tính kinh tế nhiên liệu đều tăng, công suất sử dụng để lấy đà và tăng tốc cũng nhanh hơn, nhưng lúc đó số lần gà số phải tăng theo làm phức tạo điều khiển và kép dài một phần thời gian lấy đà.
* Đối với xe du lịch:
- Với ô tô du lịch thường thiết kế với đường đặc tính động lực tốt, tính năng tăng tốc cao nên phần lớn thời gian làm việc là ở số truyền thẳng, còn các số truyền trung gian khác rất ít sử dụng. Vì vậy hộp số ba cấp được sử dụng cho những xe du lịch có thể tích công tác lớn và vừa ( 2000 ).
- Với ô tô du lịch có thể tích nhỏ ( 2000 ).Thường dùng hộp số có bốn cấp nhằm sử dụng hợp lý công suất của động cơ và nâng cao tính kinh tế nhiên liệu của xe.
Ngày nay để sử dụng tốt nhất công suất động cơ, nâng cao tính kinh tế nhiên liệu (giảm tiêu hao nhiên liệu) cho xe và để nâng cao tuổi thọ cho động cơ người ta cũng thiết kế hộp số năm cấp cho xe du lịch trong đó số truyền thứ năm thường là số truyền tăng (i<1).
- Số truyền tăng được thiết kế cho xe khi chạy trên đường có chất lượng tốt hơn hoặc tải trọng nhỏ hơn so với thiết kế. Sử dụng số truyền tăng không những tiết kiệm nhiên liệu mà còn cho phép nâng cao tính năng động lực một cách hợp lý của xe, tăng tuổi thọ cho động cơ. Điều này có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với ô tô vận tải, vì chúng có trọng lượng toàn bộ thay đổi trong giới hạn khá lớn.
Hình 13. Sơ đồ hộp số 4 cấp xe du lịch
-3: Vị trí gài số cấp số tiến số 3 -I: Trục sơ cấp
-II: Trục trung gian (đối với hộp số 3trục) hoặc trục thứ cấp(đối với hộp số 2 trục)
-III: Trục thứ cấp
Hình 14: Sơ đồ hộp số 5 cấp xe du lịch
-1: Vị trí gài cấp số 1 -4: Vị trí gài cấp số tiến số 4
-2: Vị trí gài số cấp số tiến 2 -5: Vị trí gài cấp số tiến số 5
-3: Vị trí gài số cấp số tiến số 3 -L: Vị trí gài cấp số lùi
- I: Trục sơ cấp
-II: Trục trung gian (đối với hộp số 3 trục) hoặc trục thứ cấp(đối với hộp số 2 trục)
-III: Trục thứ cấp
* Đối với xe vận tải:
Đối vơi ô tô vận tải, thường được thiết kế với tiêu chí tiêu hao nhiên liệu thấp, do vậy tính động lực không cao, hơn nữa phạm vi thay đổi trọng lượng toàn bộ xe nằm trong dải rộng nên hộp số thường phải được thiết kế với số cấp nhiều hơn, phổ biến là dùng hộp số năm cấp đến sáu cấp. với hộp số 5 cấp thì các số từ 2 đến 5 đều có bố trí bộ đồng tốc - số 1 và số lùi chỉ dùng ống gài đơn giản.
Trên các hình vẽ 13 và hình vẽ 14 cũng là hộp số xe tải 5 cấp nhưng tất cả đều dùng đồng tốc nhằm đảm bảo tính êm dịu tốt nhất cho hộp số khi gài số kể cả khi gài cấp số lùi để xe lùi.
a, Sơ đồ hộp số ZIL -130 b, Sơ đồ hộp số Clark -280V
Hình 15: Sơ đồ hộp số 5 cấp trên xe tải, có đồng tốc từ số 2 đến số 5
-1: Vị trí gài cấp số 1 -4: Vị trí gài cấp số tiến số 4
-2: Vị trí gài số cấp số tiến 2 -5: Vị trí gài cấp số tiến số 5
-3: Vị trí gài số cấp số tiến số 3 -L: Vị trí gài cấp số lùi
a, Sơ đồ hộp số IAF – W50L b, Sơ đồ hộp số K AMAZ -140
Hình 16: Sơ đồ hộp số 5 cấp trên xe tải, tất cả đều có đồng tốc
Ngay cả hộp số sáu cấp, để đảm bảo tính êm dịu tốt nhất cho hộp số khi gài số, tất cả các cấp (từ 1 tới 6) đều có đồng tốc - trừ cấp số lùi hình 15
a, Sơ đồ hộp số ZF - AK5-80 b, Sơ đồ hộp số Spicer-500
Hình 17: Sơ đồ hộp số 6 cấp trên xe tải, tất cả đều có đồng tốc.
d. Hộp số nhiều cấp.
- Đối với ô tô tải lớn và rất lớn hoặt động trong điều kiện nặng (trong nhiều loại đường khác nhau) hoặc đối với liên hợp máy kéo cỡ lớn thì số cấp của hộp số có thể lên đến 8 đến 20 cấp. Với hộp số như vậy phải có thêm cơ cấu điều khiển phụ (hình 16). Trong đó cấp số của hộp số chính thường từ 4 đến 5 cấp, còn số cấp của hộp số phụ từ 2 đến 4 cấp.
Hình 18: Sơ đồ hộp số nhiều cấp với hộp số phụ bố trí phía sau.
-III: Trục thứ cấp của hộp số chính
-1p: Vị trí gài cấp số 1 của hộp số phụ
-IIIP: Trục thứ cấp của hộp số phụ
-2p: Vị trí gài của cấp số 2 của hộp số phụ
- Khi sử dụng hộp số nhiều cấp theo sơ đồ động học đơn giản ở hình 16 không những hộp số trở nên kồng kềnh mà hiệu suất của hộp số nói chung cũng giảm do mỗi cấp số truyền phải qua nhiều hơn hai cặp bánh răng ăn khớp- trừ cấp số truyền thẳng không phải qua cặp bánh răng nào (đối với hộp số ba trục kiểu đồng tâm)
- Để nâng cao hiệu suất của hộp số nhiều cấp, nếu hộp số từ 8 đến 10 cấp số thì hộp số phụ thường đươc thiết kế hai cấp theo sơ đồ động học của bộ truyền kiểu hành tinh (hình 17) không phải qua cặp bánh răng bào (đối với hộp số ba trục kiểu đồng tâm).
Hình 19. Sơ đồ hộp số nhiều cấp với hộp số phụ kiểu hành tinh
-I: Trục sơ cấp hộp số chính
-II: Trục trung gian
-III: Trục thứ cấp hộp số phụ hành tinh
-1: Vỏ hộp chính
-2: Bánh răng thường xuyên ăn khớp, dẫn động trục trung gian II.
- III: Trục thứ cấp của hộp số chính
-IIIp: Trục thứ cấp của hộp số phụ hành tinh được nối với cần C của cơ cấu hành tinh.
- Bộ truyền bánh răng kiểu hành tinh sẽ cho nhờ hiệu suất cao hơn nhiều so với các kiểu truyền động bánh răng ăn khớp thông thường. Tuy nhiên, do đặc điểm kết cấu của bộ truyền hành tinh, nên hộp số có cấu tạo phức tạp và kồng kềnh hơn.
- Kết cấu của một hộp số nhiều cấp (10 cấp) với hộp số phụ kiểu hành tinh bố trí phía sau hộp số chính được cho trên hình 18. Trong đó cụm hành tinh được dẫn động bởi bánh răng trung tâm gần trên trục thứ cấp của hộp số chính, còn trục bị đẫn nối với cần C của bộ hành tinh. Bộ hành tinh làm việc với hai tỉ số truyền, hoặc khoá vành răng bao với cần C để tạo thành một khối cứng và cho tỉ số truyền thẳng hoặc cố định vành răng bao với vỏ để tạo ra tỉ số truyền giảm tốc mạnh có giá trị tỷ số truyền:
i = = +1
Ở đây:
+ là tốc độ góc của bánh răng trung tâm (chính là tốc độ góc trục ra thứ cấp của hộp số chính)
+ : là tốc độ góc của cần C và cũng là trục ra thứ cấp của hộp số phụ
+ , tương ứng là số răng của vành răng bao cố định và của bánh răng trung tâm.
Hình 20: Hộp số 10 cấp
-3: Càng gạt số bốn và số năm
-4: Thanh trượt dẫn động càng gạt số ba và số hai
-5: Càng gạt số ba và số hai
- 6: Thanh trượt dẫn động càng gạt số một và số lùi
-7: Càng gạt số một và số lùi
-8: Cụm bánh răng hành tinh của hộp số phụ
-9: Càng gạt số thấp và số thẳng của hộp số phụ
-10: Vỏ hộp số phụ
-11: Khối bánh răng liền trục của số một và số lùi
-12: Khối bánh răng số hai và số ba
-13: Khối bánh răng số bốn và bánh răng dẫn động trục tủng gian II
-14: Trục thứ cấp hộp số chính và là trục sơ cấp gắn bánh răng trung tâm cụm hành tinh
Nếu hộp số nhiều cấp có số cấp là 8 (hoặc 10) và có số truyền tăng, thì có thể bố trí hộp số phụ hai cấp (một truyền thẳng và một truyền tăng) ở phía trước hộp số chính (hình 19) cho phép nâng cap hiệu suất của hộp số nhiều cấp.
Hình 21: Sơ đồ hộp số nhiều cấp với hộp số phụ bố trí trước
- Ip: Trục sơ cấp hộp số phụ
- 1p, 2p: Vị trí gài cấp số 1, cấp số 2 của số phụ
- Zap: Cặp bánh răng dẫn động trục trung gian từ hộp số phụ
- Zac: Cặp bánh răng dẫn động trục trung gian từ hộp số chính
Với sơ đồ bố trí này sẽ cho hiệu suất cao như hộp số thường (4 đến 5 cấp), mỗi số truyền của hộp số nhiều cấp chỉ qua hai cặp bánh răng giống như hộp số thông thường mặc dầu có thêm hộp số phụ phía trước. Cặp thứ nhất là cặp bánh răng thường xuyên truyền động Zac của hộp số chính (hoặc của hộp số phụ Zap) để dẫn động trục trung gian (trục trung gian chung) của hộp số. Cặp thứ hai là một trong các cặp bánh răng gài số của hộp số chính.
Lúc này hộp số phụ chỉ đóng vai trò chia đường truyền động đến trục trung gian (II) chung (của cả hộp số chính và hộp số phụ). Hoặc gài đồng tốc của hộp số phụ về vị trí truyền thẳng 1p để truyền mômen xuống trục trung gian II theo cặp bánh răng truyền động chung Zac của hộp số chính. Hoặc gài đồng tốc của hộp số phụ về vị trí 2p để truyền mômen xuống trục trung gian II theo cặp bánh răng truyền động chung Zap của hộp số phụ. Như vậy, một trong hai cặp bánh răng này sẽ luân phiên thay nhau truyền mômen cho trục trung gian II, còn cặp kia quay lồng không.
Còn khi gài đồng tốc hộp số phụ về vị trí 1p và gài đồng tốc hộp số chính về vị trí 5 (Hình 19) thì mômen không phải truyền qua bất kỳ cặp bánh răng nào của hộp số chính cũng như hộp số phụ (truyền thẳng), do đó sẽ cho hiệu suất truyền của hộp số nhiều cấp cao nhất…
1.3. CẤU TẠO HỘP SỐ
Theo kết cấu cũng như về chức năng làm việc, tính công nghệ thì hộp số thường được cấu tạo gồm những bộ phận sau:
1.3.1 Nắp và vỏ hộp số.
Nắp và vỏ hộp số làm nhiệm vụ bao kín các bộ phận bên trong hộp số. Ngoài ra nắp hộp số còn dùng để lắp cơ cấu chuyển số. Vỏ hộp số dùng để lắp các vòng bi đỡ trục hộp số, chứa dầu bôi trơn, treo hộp số vào khung xe. Trên vỏ hộp số có các nút xả dầu, nút bổ sung và kiểm tra mức dầu. Vỏ hộp số chia làm hai phần.
Hình 22: Nắp hộp số
- Phần vỏ trung tâm hộp số: Chứa dầu bôi trơn và bao kín cụm bánh răng, các trục, ổ bi, ...
- Phần vỏ đuôi hộp số: Bao kín trục thứ cấp, bộ phận đo tốc độ, bộ phận chắn dầu ...
Trên vỏ hộp số còn có nắp kiểm tra hộp số được dập bằng thép mỏng lắp ở phía trên của hộp số.
Hình 23: Nắp hộp số
1.3.2 Vòng bi.
Trong các dạng hộp số thì thường được sử dụng các loại vòng bi như sau:
- Bi cầu
- Bi đũa, bi côn..
Hình 24: Các dạng bi sử dụng trong hộp số
1.3.3 Trục hộp số.
Trong các loại hộp số nói chung, hộp số ô tô nói riêng thông thường người ta thiết kế sử dụng các loại trục truyền động trong cơ cấu của hộp số như sau:
a. Trục sơ cấp: Trục sơ cấp được đúc bằng thép liền khối với bánh răng chủ động, phần trước có rãnh then hoa ráp vào moay ơ đĩa ly hợp. Trục sơ cấp hộp số quay tựa trong vòng bi nơi vách trước vỏ hộp số và gối đầu vào trong vòng bi trung tâm đuôi trục khuỷu.
b. Trục thứ cấp: Một đầu trục thứ cấp lắp vào vòng bi đũa trong bánh răng sơ cấp, đầu phía sau đưa mô men xoắn ra ngoài. Phía sau trục thứ cấp đặt trên vòng bi lắp ở vỏ hộp số. Trên trục thứ cấp có then hoa để lắp bánh răng gài số và bộ đồng tốc. Trục thứ cấp nằm trùng tâm với trục sơ cấp.
c. Trục trung gian: Trục trung gian được chế tạo liền khối với các bánh răng trung gian. Trục trung gian được đặt trên hai vòng bi lắp ở vỏ hộp số.
d. Trục số lùi: Bánh răng số lùi quay trên một trục riêng.
Hình 25: Các dạng trục sử dụng trong hộp số
1.3.4 Bánh răng.
Bánh răng hộp số được chia làm 4 nhóm như sau: Bánh răng sơ cấp, bánh răng thứ cấp, bánh răng trung gian và bánh răng số lùi.
- Bánh răng sơ cấp : Bánh răng sơ cấp được chế tạo liền trục và luôn ăn khớp với một bánh răng trên trục trung gian. Bánh răng sơ cấp được gia công lỗ lắp vòng bi đỡ trục thứ cấp.
- Bánh răng trung gian: Bánh răng trung gian là các bánh răng liền trục hoặc các bánh răng chế tạo liền khối và quay trơn với trục. Trên trục trung gian có nhiều bánh răng với số răng khác nhau để thay đổi tỷ số truyền của hộp số.
- Bánh răng thứ cấp: Bánh răng thứ cấp là các bánh răng lắp trên trục thứ cấp dùng để gài số hoặc truyền chuyển động từ trục trung gian sang trục thứ cấp qua bộ đồng tốc. Các bánh răng gài số được lắp bằng then hoa với trục và di trượt dọc trục. Một số bánh răng quay trơn với trục hoặc lắp cố định với trục.
- Bánh răng số lùi: Bánh răng số lùi là các bánh răng lắp trên trục số lùi để đảo chiều quay của trục sơ cấp. Các bánh răng này quay trơn với trục và ăn khớp với bánh răng trên trục trung gian và trục thứ cấp.
Hình 26: Các loại bánh răng sử dụng trong hộp số
1.3.5 Cơ cấu đồng tốc.
a. Nhiệm vụ của cơ cấu đồng tốc.
Bộ đồng tốc dùng để làm đồng đều tốc độ của các bánh răng khi gài số, tránh được các va đập giữa các bánh răng khi gài số nên quá trình gài số êm, dễ dàng, không có tiếng kêu.
- Ngăn ngừa sự trèo răng trong qúa trình vào khớp.
- Khoá bánh răng thứ cấp vào trục thứ cấp.
b. Nguyên lý làm việc của bộ đồng tốc.
Như đã nói ở trên khi chuyển số mà cắt ly hợp, các bánh răng chuyển động với tốc độ khác nhau, quán tính chuyển động khác nhau, khó có thể gài trực tiếp hoặc có thể gây va đập khi gài với nhau. Đồng tốc được sử dụng để khắc phục hiện tượng không đồng đều quán tính chuyển động của các bánh răng khi chuyển số. Khi hai bánh răng chưa đồng đều về tốc độ, đồng tốc sẽ không cho phép các bánh răng được gài với nhau bằng cách tạo lực cản, cản trở lại quá trình sang số (lực tác động của người lái vào cần sang số). Mômen ma sát sinh ra ở vành côn tiếp xúc có vật liệu ma sát của đồng tốc sẽ khắc phục mômen quán tính, các bảnh răng dần dần đồng đều tốc độ, lực cản mất đi, tác động điều khiển từ cần điều khiển sang số thắng được lực cản gạt các vành răng liên kết bánh răng với vành răng của đồng tốc một cách êm dịu. Qúa trình đồng tốc kết thúc khi các vành răng ăn gài hoàn toàn.
Hình 27: Các loại bánh răng sử dụng trong hộp số
Có thể chia quá trình thực hiện đồng tốc qua ba giai đoạn sau:
- Giai đoạn một: Cần chuyển số bắt đầu cài số. (Bắt đầu sự đồng tốc).
Khi cần số di chuyển, cần gạt ăn khớp với rãnh trên ống trượt ấn ống trượt treo hướng được chỉ mũi tên A.
Hình 28: Vị trí trung gian
Vì vành trượt và khóa đồng tốc được ăn khớp qua vấu ở giữa của khóa, nên sự chuyển động của ống trượt được truyền tới khóa đồng tốc, ấn vành đồng tốc ép vào phần côn của bánh răng để bắt đầu đồng tốc.
Do sự khác nhau về tốc độ giữa ống trượt và bánh răng và do ma sát giữa vòng đồng tốc và phần côn của bánh răng, vòng đồng tốc sẽ chuyển động theo chiều quay của bánh răng.
- Giai đoạn hai: Cần chuyển số ấn mạnh hơn. (trong quá trình đồng tốc).
Khi cần gạt số di chuyển thêm, lực tác dụng lên ống trượt vượt qua lực của lò xo khóa hãm bộ đồng tốc và ống trượt vượt qua phần vấu của khóa.
Hình 29: Trong quá trình đồng tốc
Tuy nhiên các then của ống trượt và của vòng đồng tốc chưa được thẳng hàng hoàn toàn, vì vậy lực tác dụng lên ống trượt nhờ càng số ấn vòng đồng tốc ép vào phần côn của bánh răng phải mạnh hơn. Điều này làm cho tốc độ của bánh răng số và ống trượt trở nên đồng tốc.
- Giai đoạn ba: Cần số được ấn mạnh thêm nữa. (Hoàn toàn đồng tốc).
Khi tốc độ của ống trượt và bánh răng trở nên bằng nhau, vòng đồng tốc bắt đầu quay tự do theo chiều quay. Kết quả là, then hoa phía trong ống trượt ăn khớp với then hoa trên vòng đồng tốc như hình vẽ.
Hình 30: Hoàn toàn đồng tốc
c. Cấu tạo bộ đồng tốc.
* Cấu tạo của bộ đồng tốc cơ bản: Về cơ bản bộ đồng tốc thường được sử dụng trong hộp số ô tô gồm các bộ phận sau:
Hình 31: Các bộ phận của bộ đồng tốc
Ống trượt, vòng lò xo hãm, vòng đồng tốc, trục rỗng, khóa chuyển. ... Các trục rỗng được lắp với trục bởi các then hoa. Tương tự, ống trượt được lắp vào trục rỗng bởi then hoa dọc theo mặt ngoài của trục và trượt theo phương dọc.
Trục rỗng có ba rãnh song song với trục và có một khóa đồng tốc, có một phần lồi lên khớp với tâm của mỗi khe.
Các khóa đồng tốc luôn được ấn ép vào ống trượt bằng lò xo hãm khóa. Khi cần gạt số đang ở vị trí trung gian, phần lồi của từng khóa đồng tốc lắp bên trong rãnh của ống trượt.
Vòng đồng tốc đặt giữa trục rỗng và phần côn của từng bánh răng số. Và nó bị ép vào một trong những mặt côn này. Vòng đồng tốc có ba rãnh để khớp với các khóa đồng tốc.
Hình 32: Bộ đồng tốc ở vị trí trung gian
* Cấu tạo một số loại loại bộ đồng tốc thông dụng dùng trong hộp số ô tô:
+ Cơ cấu đồng tốc loại có khoá.
- Cấu tạo: Mỗi số tiến trên trục sơ cấp được vào khớp với bánh răng tương ứng trên trục thứ cấp ở mọi thời điểm. Những bánh răng này luôn luôn quay ngay cả sau khi vào ly hợp vì chúng không cố định trên trục và chỉ chạy lồng không.
Các moay ơ đồng tốc ăn khớp với các trục bằng các then bên trong moay đồng tốc. hơn nữa ống trượt ăn khớp với then ở vòng ngoài của moay ơ đồng tốc và có thể di chuyển dọc trục.
Moay ơ đồng tốc có ba rãnh theo chiều dọc trục, và các khoá chuyển số luồn vào các rãnh này. Lò xo của khoá luôn luôn đẩy khoá chuyển số này vào ống trượt..
Khi cần chuyển số ở vị trí số trung gian, phần nhô ra của mỗi khoá chuyển số luồn khít vào trong rãnh then ở ống trượt.
Người ta đặt vòng đồng tốc giữa moay ơ đồng tốc và mặt côn của các bánh răng số, và được đẩy ép vào một trong các mặt côn này.
Trên toàn bộ khu vục côn bên trong vòng đồng tốc có các rãnh nhỏ để tăng ma sát. Ngoài ra, vòng này còn có 3 rãnh để các khoá chuyển số luồn vào đó.
Hình 33: Cấu tạo cơ cấu đồng tốc loại có khoá
- Nguyên lý hoạt động: Vị trí số trung gian: Mỗi bánh răng số được vào khớp với bánh răng bị động tương ứng và chạy lồng không trên trục.
Bắt đầu quá trình đồng tốc: Khi bị dịch chuyển số, cần chuyển số nằm trong rãnh trong ống con trượt dịch chuyển. Vì phần nhô ra ở tâm của khoá chuyển số được gài vào rãnh của ống trượt, khoá chyển số cũng dịch chuyển theo cùng một lúc và đẩy vòng đồng tốc vào mặt côn của bánh răng số, bắt đầu quá trình đồng tốc.
Giữa quá trình đồng tốc: Khi dịch chuyển tiếp cần chuyển số, lực đặt lên ống trượt sẽ thắng lực lò xo của khoá chuyển số và ống trượt trùm lên phần nhô ra của khoá này
Kết thúc quá trình đồng tốc: Lực đang tác dụng lên vòng đồng tốc trở nên mạnh hơn và đẩy phần côn của bán răng số. Điều này làm đồng bộ tốc độ của bánh răng số với tốc độ của ống trượt gài số. Khi tốc độ của ống trượt gài số và bánh răng số trở nên bằng nhau vòng đồng tốc bắt đầu quay nhẹ theo chiều quay này. Do đó, các then của ống trượt gài số ăn khớp với các rãnh then của vòng đồng tốc.
Kết thúc việc chuyển số: Sau khi then của ống trượt gài số ăn khớp với rãnh then của vòng đồng tốc, ống trượt tiếp tục dịch chuyển và ăn khớp với rãnh then của bánh răng số. khi đó việc chuyển số sẽ kết thúc..
+ Cơ cấu đồng tốc kiểu có ba hoặchai mặt côn.
- Cấu tạo: Để tăng khả năng ăn khớp đồng tốc, các kiểu xe gần đây đã ứng dụng cơ cấu ăn khớp đồng tốc kiểu có ba/hai mặt côn, đặc biệt cho các bánh răng số 2 và số 3..
Cơ cấu đồng tốc kiểu 3 mặt côn chia vòng đồng tốc thành vòng ngoài, vòng giữa và vòng trong. Khi khoá chuyển số đẩy vòng ngoài và vòng giữa hình thành một mặt côn đơn, rồi vòng giữa và vòng trong trở thành một mặt côn đơn. Ngoài ra, vòng trong và bánh răng trở thành một phần mặt côn đơn vì vậy cả ba mặt côn này tạo ra lực ma sát.
Do đó khả năng triệt tiêu độ chênh lệch tốc độ quay giữa các bánh răng sẽ rất lớn và quá trình đồng tốc sẽ diễn ra được êm.
Cơ cấu đồng tốc kiểu hai mặt côn về cơ bản cũng giống như cơ cấu đồng tốc kiểu 3 mặt côn ngoại trừ là nó không tạo ra đồng tốc giữa vòng trong và cụm bánh răng
Hình 34: Cấu tạo Cơ cấu đồng tốc kiểu 3 mặt côn
+ Cơ cấu đồng tốc kiểu không có khoá.
- Cấu tạo: Về cơ bản cơ cấu đồng tốc kiểu không có khóa gồm các bộ phận sau:
Ống trượt: Có ba phần nhô ra được xoi bên trong ống may ở để đẩy lò xo trong quá trình đồng tốc hoá.
Moay ơ đồng tốc: Xung quanh moay ơ đồng tốc có 3 vấu để hãm chặt vòng đồng tốc và lò xo khoá.
Lò xo khoá: Lò xo khoá có bốn vấu, một vấu để hãm chặt bản thân lò xo, còn ba vấu kia giữ các khoá chuyển số.
Vòng đồng tốc: Có ba rãnh để gài các vấu của lò xo khoá tại ba điểm dọc theo chu vi của vòng. Một đoạn rãnh xoi này được vát mép.
Hình 35 Cấu tạo cơ cấu đồng tốc kiểu không có khoá
+ Cơ cấu đồng tốc số lùi.
Vòng đồng tốc các số tiến làm giảm tốc độ quay của trục sơ cấp trước khi gài số lùi. Bằng cách này, việc vào khớp bánh răng trung gian số lùi và bánh răng số lùi của trục sơ cấp sẽ được êm.
Ở các kiểu xe gần đây, việc sử dụng các cơ cấu ăn khớp đồng tốc cho số lùi đang trở nên phổi biến hơn
+ Cơ cấu chặn trước số lùi.
Trong khi đang gài các bánh răng vào bánh răng số lùi, cần chuyển No.3 bên trong tiếp xúc với chốt của trục càng chuyển số No.1 và làm trục càng chuyển số No.1dịch chuyển một khoảng cách A theo chiều của bánh răng số 2. Điều này làm cho vòng đồng tốc của bánh răng số 2 hoạt động để làm giảm tốc độ quay của trục sơ cấp.
Khi cần gài số No.3 bên trong tách khỏi chốt của trục càng gạt No.1, việc chuyển sang số lùi sẽ kết thúc.
Hình 36: Cơ cấu chặn trước số lùi
1.4. LỰA CHỌN BỘ ĐỒNG TỐC CHO HỘP SỐ 3 TRỤC 6 SỐ
Qua việc phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ưu điểm, nhược điểm của các bộ đồng tốc dùng trong hộp số ô tô như đã nói trên.Ta chọn phương án thiết kế bộ đồng tốc cho hộp số chính cơ khí 3 trục 6 số tiến, 1 số lùi của hảng xe HINO FG8JPSL là bộ đồng tốc kiểu có khoá.
Tỉ số truyền hộp số(ihi) gồm các thông số sau:
- Sáu số tiến gồm có: ih1=8,198, ih2=5,340, ih3=3,076.
ih4=1,936, ih5=1,341, ih6=1,00.
- Một số lùi: ir= 7,142.
Hình 37: Tuyến hình xe HINO HINO FG8JPSL
Bảng thông số xe HINO FG8JPSL
1 | Thông tin chung |
1.1 | Loại phương tiện | Ô tô sát xi có buồng lái |
1.2 | Nhãn hiệu, số loại của phương tiện | HINOFG8JPSL.MB |
1.3 | Công thức bánh xe | 4x2 |
2 | Thông số về kích thước |
2.1 | Kích thước bao:DxRxC (mm) | 10775x2425x2630 |
2.2 | Chiều dài cơ sở (mm) | 6465 |
2.3 | Vết bánh xe trước/sau | 1920/1820 |
2.4 | Chiều dài đầu xe/đuôi xe | 1235/3075 |
2.5 | Khoảng sáng gầm xe (mm) | 260 |
2.6 | Góc thoát trước/sau (độ) | 24/15 |
2.7 | Chiều rộng cabin | 2415 |
3 | Thông số về khối lượng |
3.1 | Khối lượng bản thân (kg) | 4895 |
| Phân bố lên trục 1 (kg) | 2765 |
| Phân bố lên trục 2 (kg) | 2130 |
3.2 | Số người được phép trở | 3 |
3.3 | Khối lượng toàn bộ theo thiết kế (kg) | 15100 |
3.4 | Khả năng chịu tải lớn nhất trên trục 1 của xe cơ sở (kg) | 5500 |
| Khả năng chịu tải lớn nhất trên trục 2 của xe cơ sở (kg) | 10000 |
4 | Động cơ |
4.1 | Tên nhà sản xuất và kiểu loại | J08E-UG |
4.2 | Loại nhiên liệu, số kỳ, số xi lanh, cách bố trí xi lanh,phương thức làm mát | Diesel,4 kỳ,6 xi lanh thẳng hàng,tăng áp,làm mát bằng nước |
4.3 | Dung tích xi lanh (cm3) | 7684 |
4.4 | Tỷ số nén | 18:1 |
4.5 | Đường kính xi lanh x hành trình piston (mm x mm) | 112x130 |
4.6 | Công suất cực đại (kW/v/ph) | 167/2500 |
4.7 | Mô men xoắn cực đại (Nm/v/ph) | 700/1500 |
4.8 | Vị trí bố trí động cơ trên khung xe | Phía trước xe |
5 | Hệ thống truyền lực |
5.1 | Li hợp | Một đĩa ma sát khô, dẫn động thủy lực trợ lực khí nén |
5.2 | Hộp số chính | Cơ khí 6 số tiến, 1 số lùi |
5.2.1 | Tỷ số truyền hộp số (ihi ) | ih1 =8,189; ih2 =5,340; ih3 =3,076; ih4 =1,936; ih5 =1,341; ih2 =1; ihl=7,142 |
5.3 | Trục các đăng | Loại 2 trục,có ổ đỡ trung gian |
5.4 | Cầu xe | Cầu sau chủ động: io =5,125 |
5.5 | Vành bánh xe và lốp trên từng trục | Truc1:Đơn 10,00R20 Trục 2: Kép 10,00R20 |
6 | Hệ thống treo |
6.1 | Treo trước | Phụ thuộc,nhíp lá nửa elip Giảm chấn: ống thủy lực |
6.2 | Treo sau | Phụ thuộc nhíp lá nửa elip |
7 | Hệ thống phanh |
7.1 | Phanh chính | Tang trống/tang trống |
7.2 | Phanh dừng | Tang trống,tác động lên trục thứ cấp của hộp số;dẫn động cơ khí |
8 | Hệ thống điện |
8.1 | Điện áp định mức | 24 V |
8.2 | Ắc quy | 12V/65Ah x 0,2 |
8.3 | Máy phát | 24V/50A |
8.4 | Hệ thống chiếu sáng,tín hiệu | |
8.4.1 | Cụm đèn trước | Được giữ nguyên xe cơ sở |
8.4.2 | Cụm đèn sau | Gồm: 2 đèn rẽ, 2 đèn phanh +đèn kích thước,1 đèn lùi,1 đèn soi biển số |
9 | Hệ thống lái |
9.1 | Kiểu loại | Trục vít -ê cu bi |
9.2 | Dẫn động cơ cấu lái | Cơ khí trợ lực thủy lực |
9.3 | Tỷ số truyền | 20.2 |
CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BỘ ĐỒNG TỐC
2.1. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ.
2.1.1 Luận đề phương pháp thiết kế bộ đồng tốc có khóa.
Lựa chọn tỉ số truyền của hộp số của xe HINO 6 số tiến, 1 số lùi làm căn cứ cơ sở để tính toán, thiết kế và lựa chọn bộ động tốc có khóa, có tỉ số truyền ăn khớp với hộp số của xe cho phù hợp. Phương pháp tính toán và thiết kế theo trình tự sau:
- Tính toán sơ bộ về thông số bộ đồng tốc có khóa dùng cho xe 6 số.
- So sánh và đánh giá để lựa chọn các chi tiết tiêu chuẩn cần dùng trong bộ đồng tốc có khóa cần thiết kế.
- Kiểm tra và đưa bộ đồng tốc vào hộp số của xe có phù hợp không…
- Đưa ra bản vẽ lắp và phân giả bộ đồng tốc có khóa dung trên xe HINO 6số (bộ đồng tốc thường…).
2.1.2 Nguyên nhân lựa chọn thiết kế bộ đồng tốc có khóa.
Bộ đồng tốc có khóa (bộ đồng tốc thường) là loại bộ đồng tốc đang được sử dụng rộng rãi trên thị trường hiện nay. Và với phương hướng công nghệ hóa ô tô thì người thiết kế ô tô vẫn chọn bộ đồng tốc có khóa hơn bộ đồng tốc không khóa.
- Bộ đồng tốc có khóa: Hay còn gọi là bộ đồng tốc quán tính hoàn toàn là bộ đồng tốc chỉ cho phép gài khớp, gài số khi hai phần của cơ cấu gài đồng đều tốc độ với nhau. Trên bộ đồng tốc loại này có các rãnh khóa. Nếu chốt gài giũa hai phần đã đồng đều tốc độ thì rãnh khóa không còn hiệu quả khóa. Trên hộp số ô tô có hai loại rãnh khóa: rãnh khóa hướng tâm (Zil 130) và rãnh khóa dọc trục (thường sử dụng cho các loại xe con hiện nay).
- Bộ đồng tốc không khóa: Hay còn gọi là bộ đồng tốc quán tính không hoàn toàn là bộ đồng tốc cho phép gài khớp gài kể cả khi chưa đồng đều tốc độ như vậy thực chất chỉ cần đẩy bằng lực đẩy từ cần số là có thể gài số được, cấu trúc của nó không có rãnh khóa.
2.2 NHIỆM VỤ TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ.
Hiệu quả của đồng tốc được đánh giá bằng thời gian cần thiết để đồng tốc làm đồng đều tốc độ các phần cần nối, gọi tắt là thời gian đồng tốc tc, khi người lái tác dụng lên đòn điều khiển một lực cho phép và áp suất trên các bề mặt ma sát nằm trong giới hạn qui định. Ngoài ra, đồng tốc còn phải đảm bảo được yêu cầu:
- Không cho phép gài số khi các phần cần nối chưa đồng tốc.
- Không bị kẹt dính các bề mặt ma sát và bề mặt hảm trong quá trình làm việc.
Vậy tính toán đồng tốc cần thực hiện các nhiệm vụ chính sau:
Thứ nhất: Xác định các kích thước cơ bản, để đồng tốc đảm bảo được hiệu quả yêu cầu, thể hiện qua chỉ tiêu - thời gian đồng tốc tc và tuổi thọ cần thiết - đánh giá qua giá trị áp suất và công trượt riêng trên bề mặt ma sát.
Thứ hai: Xác định các thông số kết cấu, phải lưu ý điều kiện - đảm bảo không kẹt dính các bề mặt ma sát và bề mặt hãm, trong bất cứ điều kiện sử dụng nào.
2.3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BỘ ĐỒNG TỐC.
2.3.1. Tính toán các thông số cơ bản của bộ đồng tốc.
Xác định các thông số cơ bản của bộ đồng tốc hộp số ô tô bao gồm việc xác định:
- Mômem quán tính khối lượng tổng cộng qui dẫn về trục li hợp: JΣ.
- Mômen ma sát yêu cầu của bộ đồng tốc: .
- Bán kính ma sát của bộ đồng tốc: Rms.
- Chiều rộng của bề mặt vành ma sát của đồng tốc: bms.
- Góc nghiêng của bề mặt hảm: β
2.3.1.1. Mômem quán tính khối lượng tổng cộng qui dẫn về trục li hợp: JΣ
Mômen quán tính khối lượng tổng cộng qui dẫn về trục li hợp được xác định theo công thức sau:
JƩ = J1 + J2.ia-2 + + Jl.il-2
Trong đó:
- K: Là chỉ số để chỉ bánh quay trơn trên trục thứ cấp.
- J1: Là mômen quán tính khối lượng của trục sơ cấp hộp số (thường chính là trục ly hợp) và tất cẩ các chi tiết nối với trục [kg.m2].
- J2: Là mômen quán tính khối lượng của trục trung gian và tất cả các chi tiết gắn trên trục trung gian [kg.m2].
- ia: Là tỷ số truyền của cặp bánh răng luôn ăn khớp của hộp số.
- JZk: Là mômen quán tính khối lượng của bánh răng bị động quay trơn trên trục thứ cấp đồng thời ăn khớp với bánh răng chủ động trên trục trung gian, của cặp bánh răng gài số thứ k [kg.m2].
- ik: Là tỷ số truyền của hộp số ứng với cặp bánh răng gài số thứ k.
- m: Là số lượng bánh răng quay trơn trên trục thứ cấp (thường xuyên ăn khớp với bánh răng chủ động trên trục trung gian).
- Jl: Là mômen quán tính khối lượng của bánh răng gài số lùi có quan hệ động học thường xuyên với bánh răng trên trục trung gian [kg.m2].
- il: Là tỉ số truyền các cặp bánh răng số lùi, tính từ trục sơ cấp hộp số đến bánh răng số lùi có quan hệ động học.
a. Mômen quán tính khối lượng của trục sơ cấp hộp số và tất cẩ các chi tiết nối với trục J1: [kg.m2].
Áp dụng theo công thức: J1 = Jtrl + Jlh
Với:
+Jtr1: Là mômen quán tính khối lượng của trục sơ cấp hộp số (chính là trục ly hợp).
+Jlh: Là mômen quán tính khối lượng của đĩa bị động ly hợp.
b. Mômen quán tính khối lượng của trục sơ cấp hộp số (chính là trục ly hợp): Jtr1.
Mômen quán tính khối lượng của trục sơ cấp hộp số (chính là trục ly hợp) được áp dụng theo công thức sau:
Jtr1 =
Ở đây:
+ ρ: Là khối lượng riêng của vật liệu làm bánh răng [Kg/m3]. Với vật liệu thép hoặc gang, có thể lấy: ρ = 7800 [Kg/m3].
+l1: Là chiều dài trục sơ bộ trục 1.Theo tính toán ta được:
l1= 256,25 [mm].
+ Rtrl: Là bán kính trục ly hợp. Bán kính trục ly hợp được chọn:
Rtr1 = 17 [mm].
Vậy: Thay số vào công thức ta được mômen quán tính khối lượng của trục sơ cấp hộp số (chính là trục ly hợp) là:
[kgmm2]
c. Mômen quán tính khối lượng của đĩa bị động ly hợp: Jlh.
Mômen quán tính khối lượng của đĩa bị động ly hợp được áp dụng theo công thức sau:
Ở đây:
+ ρ: Là khối lượng riêng của vật liệu làm bánh răng [Kg/m3. Với vật liệu thép hoặc gang, có thể lấy: ρ = 7800 [Kg/m3].
+ blh: Là chiều rộng trung bình của đĩa bị động. Chiều rộng trung bình của đĩa bị động có thể lấy gần đúng bằng bề dày xương đĩa:
blh = 2 [mm].
+ Rlh: Là bán ngoài của đĩa ly hợp. Bán kính ngoài của đĩa ly hợp.Đối với xe tải HINO FG8JPSL thì:
Rlh = 180 [mm].
+ Rtrl: Là bán kính trục ly hợp: Bán kính trục ly hợp. Đối với xe tải HINO FG8JPSL thì:
Rtr1 = 17 [mm].
Thay số vào công thức ta được mômen khối lượng của đĩa bị động ly hợp là:
[kgmm2].
Vậy: Mômen quán tính khối lượng của trục sơ cấp hộp số và tất cẩ các chi tiết nối với trục là:
J1 = Jtrl + Jlh
J1 = 262,09 + 25708,6 = 25970,7[kgmm2].
d. Mômen quán tính J2.ia-2.
Áp dụng theo công thức sau:
Với:
+Jtr2: Là mômen quán tính khối lượng của trục trung gian hộp số.
+JZk: Là mômen quán tính khối lượng của bánh răng thứ k gắn trên trục trung gian.[kg.mm2].
+ia: Là tỉ số truyền cặp bánh răng luôn ăn khớp.
+ J2: Là mômen quán tính khối lượng của trục trung gian và tất cả các chi tiết gắn trên trục trung gian [kg.m2].
e. Tỉ số truyền cặp bánh răng luôn ăn khớp: ia
Tỉ số truyền cặp bánh răng luôn ăn khớp được áp dụng theo công thức:
ia =
Ở đây:
+ih1: Là tỉ số truyền thấp nhất. Theo xe tải HINO FG8JPSL ta có:
ih1 = 8,189.
+ig1: Là tỉ số truyền của các bánh răng.
Theo tính toán ta được tỉ số truyền của các bánh răng như sau:
ig1 =
ig1 = – 1 = 2,899.
Vây: Thay số tỉ số truyền cặp bánh răng luôn ăn khớp là:
ia = = 2,8.
f. Mômen quán tính khối lượng của trục trung gian hộp số: Jtr2
Mômen quán tính khối lượng của trục trung gian hộp số được áp dụng theo công thức:
Jtr2 =
Ở đây:
+l2: Là tổng chiều dài trục 2.Theo tính toán ta được: l2 = 498 [mm].
+ : Khối lượng riêng của vật liệu làm bánh răng. Với vật liệu thép hoặc gang, có thể lấy: ρ = 7800 [Kg/m3].
+ ia: Là tỉ số truyền của cặp bánh răng luôn ăn khớp: ia =2,8
Vậy: Mômen quán tính khối lượng của trục trung gian hộp số là:
Jtr2 =
Jtr2 = = 0,3748[Kg/m2].
g. Mômen quán tính khối lượng của bánh răng thứ k gắn trên trục trung gian: JZk.
Đã xác định trên xe tải ô tô tải HINO FG8JPSL là:
JZk = 24893,11 [kg.mm2].
Như vây: Mômen quán tính J2.ia-2 là:
J2.ia-2 = (0,3748 + 24893,11).2,8-2
J2.ia-2 = 3175,18 [kg.mm2].
h. Mô men quán tính qui dẫn của các bánh răng trên trục thứ cấp: J3
Với:
+Jk’: Là mômen quán tính khối lượng của bánh răng thứ k gắn trên trục thứ cấp
+ ik: Là ti số truyền số thứ k của hộp số.
t. Tỉ số truyền số thứ k của hộp số: ik
Tỉ số truyền thứ k của hộp số được áp dụng theo công thức:
ik = ia.igk
Ở đây:
+ ia: Là tỉ số truyền của cặp bánh răng luôn ăn khớp của hộp số: ia =2,8
+ igk: Là thông số của các bánh răng. Theo tính toán ta được các thông số của các bánh răng: igk (k= 1,2…..5).
ig1 = 2,924. ig2 = 1,907.
ig3 = 1,098. ig4 = 0,691.
ig5 = 0,478.
Vậy: Thay số vào ta được tỉ số truyền thứ k của hộp số là:
ik1 = ia.igk1 = 2,8.2,924 = 8,187.
ik2 = ia.igk2 = 2,8.1,907 = 5,339.
ik3 = ia.igk3 = 2,8.1,098 = 3,074.
ik4 = ia.igk4 = 2,8.0,691 = 1,934.
ik5 = ia.igk5 = 2,8.0,478 = 1,388.
k. Mô men quán tính khối lượng của bánh răng thứ k gắn trên trục thứ cấp: J’zk.
Mô men quán tính khối lượng của bánh răng thứ k gắn trên trục thứ cấp được áp dụng theo công thức sau:
J’zk.=
Ở đây:
+ bk: Là bề rộng bánh răng thứ k. Chọn bk = 32,97[mm]. Ta lấy bk = 33[mm].
+Rk: Là bán kính vòng chia bánh răng thứ k. Theo tính toán ta được:
Bán kính vòng chia bánh răng luôn ăn khớp là:
= 95,67[mm].
Bán kính vòng chia bánh răng tương ứng là:
= 117,5 [mm].
= 85,09 [mm].
= 70,16 [mm].
= 55,27 [mm].
= 42,54 [mm].
+rk: Là bán kính trục lắp bánh răng thứ k. Từ kết quả tính toán ta có bảng sau:
Số cặp bánh răng | d’[mm] | r’[mm] |
Cặp bánh răng chung | 56 | 28 |
Cặp bánh răng số 1 | 56 | 28 |
Cặp bánh răng số 2 | 56 | 28 |
Cặp bánh răng số 3 | 56 | 28 |
Cặp bánh răng số 4 | 56 | 28 |
Cặp bánh răng số 5 | 56 | 28 |
+ρ: Là khối lượng riêng của vật liệu làm bánh răng [Kg/m3]. Với vật liệu thép hoặc gang, có thể lấy: ρ = 7800 [Kg/m3].
Thay số lần lượt ta được:
Mô men quán tính khối lượng của bánh răng luôn ăn khớp gắn trên trục thứ cấp là:
J’zka =
J’zka = = 292,72[kg. ].
Mô men quán tính khối lượng của bánh răng tương ứng gắn trên trục thứ cấp là:
J’zk =
J’zk1= = 786,14[kg. ].
J’zk2 = = 1366,66[kg. ].
J’zk3 = = 6438,83[kg. ].
J’z4 = = 15222,8[kg. ].
J’zk5 = = 25508,08[kg. ].
Vậy: Mô men quán tính qui dẫn của các bánh răng trên trục thứ cấp là
Thay số ta được:
J3 = 786,14. +1366,66. +6438,83. +15222,8. +
25508,08. = 19059,32[kg. ].
Nhận xét: Mômen quán tính khối lượng tổng cộng qui dẫn về trục li hợp là:
JƩ = J1 + J2.ia-2 + + Jl.il-2
Thay số ta được:
JƩ = 25970,7 + 3175,18 + 19059,32 = 48205,2[kg. ].
JƩ = 0,4820[kg. ].
2.3.1.2. Mômen ma sát yêu cầu của bộ đồng tốc. Mms
Mômen ma sát yêu cầu của bộ đồng tốc được xác định theo công thức.
Với:
+JΣ: Là mômen quán tính của bánh răng gài số và của tất cả các khối lượng chuyển động quay trong hộp số có quan hệ động học với trục sơ cấp hộp số (thường là trục ly hợp) được quy dẫn về trục sơ cấp [kg.m2].
+ik: Là tỷ số truyền thứ k của hộp số tương ứng với chế độ tính toán của đồng tốc (tính từ trục sơ cấp đến bánh răng gài số cần tính toán).
+Δω: Là chênh lệch tốc độ giữa hai bánh gài số [rad/s].
+ tc: Là thời gian làm đồng đều tốc độ giữa bộ đồng tốc và bánh răng gài số [s].
a. Mômen quán tính của bánh răng gài số và của tất cả các khối lượng chuyển động quay trong hộp số có quan hệ động học với trục sơ cấp hộp số (thường là trục ly hợp) được quy dẫn về trục sơ cấp [kg.m2]: JΣ
Theo tính toán ở phần trên ta có kết quả là: JΣ = 0,4820[kg. ].
b. Tỷ số truyền thứ k của hộp số tương ứng với chế độ tính toán của đồng tốc (tính từ trục sơ cấp đến bánh răng gài số cần tính toán): ik
Theo tính toán ở phần trên ta có kết quả tỉ số truyền là:
ik1 = 8,198 ik4 = 1,936
ik2 = 5,340 ik5 = 1,341
ik3 = 3,076 ik6 = 1,00
c. Chênh lệch tốc độ giữa hai bánh gài số [rad/s]: Δω
Được xác định theo công thức:
Ở đây: + : Là tỷ số truyền tính từ trục sơ cấp đến bộ đồng tốc của hộp số ứng với số truyền vừa nhả số (để tiến hành gài số thứ ik).
+ωeo: Là tốc độ của động cơ khi bắt đầu chuyển số [rad/s]. Giá trị này được xác định theo bảng kinh nghiêm.
Chế độ sang số | Động cơ xăng | Động cơ diezen |
Xe du lịch | Xe tải và khách | Xe tải |
Từ thấp lên cao | (0,6 ÷ 0,7)ωN | (0,7 ÷ 0,8)ωN và ≥ ωM | (0,75 ÷ 0,85)ωN |
Từ cao về thấp | (0,4 ÷ 0,5)ωN | (0,5 ÷ 0,6)ωN và ≥ ωM | (0,9 ÷ 1,0)ωN |
ωN: Tương ứng với tốc độ góc của động cơ ứng với công suất cực đại. Đối vơi xe tải HINO FG8JPSL.MB.
ωN = [v/phut].
ωM - Tương ứng với tốc độ góc của động cơ ứng với mômen cực đại của động cơ.
Xe thiết kế là xe tải HINO FG8JPSL. Khi chuyển từ số thấp lên số cao thì: ωeo = (0,7 ÷ 0.8).ωN. Ta chọn: ωeo = 0.8.ωN
ωeo = 0,8.ωN = 0,8.3,1416.2500/30= 209,44 [rad/s].
Khi chuyển từ số cao về số thấpthì: ωeo = (0,5 ÷ 0.6).ωN. Ta chọn: ωeo = 0.6.ωN
ωeo = 0,6.ωN = 0,56.3,1416.2500/30 = 157,08 [rad/s].
c. Thời gian làm đồng đều tốc độ giữa bộ đồng tốc và bánh răng gài số [s]: tc
Với ôtô xe tải HINO FG8JPSL:
Với số cao: tc = 0,3 ÷ 0,8 [s]
Với số thấp: tc = 1,00 ÷ 1,5 [s].
Chọn thời gian chuyển số cho số cao (số 5 và số 6 ).
Từ thấp lên cao: tc = 0,8 [s].
Từ cao về thấp: tc = 0,8 [s].
Chọn thời gian chuyển số cho số thấp (số 2 và số 3)
Từ thấp lên cao: tc = 1,5 [s].
Từ cao về thấp: tc = 1,5 [s].
Thay vào công thức ta được mômen ma sát yêu cầu của bộ đồng tốc là:
Mômen ma sát yêu cầu ở các số thấp:
[N.m].
[N.m].
[N.m]
[N.m].
Mômen ma sát yêu cầu ở các số cao:
[N,m].
[N.m].
[N.m].
[N.m].
[N.m].
2.3.1.3. Bán kính ma sát của bộ đồng tốc.Rms
Nếu gọi Rms là bán kính trung bình của vành côn ma sát bộ đồng tốc, thì mômen ma sát được tạo ra do lực ép Q tác dụng lên đôi bề mặt ma sát của đồng tốc có quan hệ với Mms xác định như sau.
Với:
+Q: Là lực ép tác dụng theo chiều trục lên đôi bề mặt ma sát [N].
+Mms: Là mômen ma sát yêu cầu của bộ đồng tốc[N.m].
+ μ: Là hệ số ma sát giữa đôi bề mặt ma sát.
+α: Là góc côn bề mặt ma sát.
a. Lực ép tác dụng theo chiều trục lên đôi bề mặt ma sát [N]: Q
Lực ép Q do lực điều khiển P trên cần số tạo ra và được xác định:
Q = Pdk.idk.ηdk
Ở đây:
+ P: Là lực danh nghĩa tác dụng lên cần điều khiển:
Đối với xe buýt: P = 60[N].
Đối với xe tải: P = 100[N].
Với xe thiết kế là xe tải HINOFG8JSL thì ta chọn:
P = 100 [N]
+ idk: Là tỷ số truyền điều khiển, trong tính toán có thể lấy (1,5 ÷ 2,5).Chọn:
idk = 2,5
+ηdk: Là hiệu suất của cơ cấu điều khiển (0,85 ÷ 0,95). Chọn:
ηdk = 0,95.
Vậy: Thay số ta được lực ép tác dụng theo chiều lên bề mặt ma sát là:
Q = 100.2,5.0.95 = 237,5[N].
b. Hệ số ma sát giữa đôi bề mặt ma sát: μ
Hệ số ma sát giữa đôi bề mặt ma sát. Với vật liệu đôi bề mặt là đồng thau làm việc trong dầu ta có: μ = 0,06 ÷ 0,07. Chọn μ = 0,07
c. Góc côn bề mặt ma sát: α
Với vật liệu là đồng thau thì α = 6 ÷ 70. Chọn α = 70
d. Mômen ma sát yêu cầu của bộ đồng tốc[N.m]: Mms
Theo tính toán ở trên ta có kết quả như sau:
Mômen ma sát yêu cầu ở các số thấp:
[N.m].
[N.m].
[N.m]
[N.m].
Mômen ma sát yêu cầu ở các số cao:
[N,m].
[N.m].
[N.m].
[N.m].
[N.m].
Như vậy: bán kính ma sát của bộ đồng tốc là:
Lần lượt thay số ta được:
[m].
[m].
[m].
[m].
[m].
[m].
[m].
[m].
[m].
Nhận xét: Thống nhất chọn bán kính ma sát của bộ đồng tốc là:
Tay số truyền thấp (2 – 3): Rms(2-3) = 0,064 [m].
Tay số truyền cao (5 – 6): Rms(5-6) = 0,023 [m].
2.3.1.4. Chiều rộng của bề mặt vành ma sát của đồng tốc: bms
Chiều rộng bề mặt vành côn ma sát bms [m] có thể xác định theo công thức:
Với:
+pN : Là áp suất pháp tuyến hình thành ở bề mặt đôi ma sát. Với vật liệu của vành côn ma sát thường được làm bang đồng thau và được bôi trơn bằng dầu trong cácte của hộp số thì giá trị áp suất làm việc cho phép nằm trong khoảng:
pN = (1,0 ÷1,5) [MN/m2 ]
Các thông số đã được chú thích và xác định ta có:
[m].
[m].
2.3.1.5. Góc nghiêng của bề mặt hãm: β
Góc nghiêng bề mặt hãm được xác định theo công thức sau:
Với:
+Rβ : Là bán kính hãm tuỳ theo chọn bộ đồng tốc: Rβ = (0,75 ÷ 1,25)Rms
Chọn Rβ = 1,25Rms
Các thông số đã được chú thích và tính toán ta có:
Chọn: β =240
Nhận xét: Góc nghiêng của bề mặt hãm β: β =240
2.3.2. Tính toán kiểm tra các thông số cơ bản của đồng tốc.
Khi tính toán đồng tốc theo phương pháp trình bày ở trên chúng ta đã giả thiết rằng: Trong quá trình gài đồng tốc thì vận tốc xe không đổi. Thực tế khi gài đồng tốc, do cắt ly hợp (hoặc giảm vị trí cung cấp nhiên liệu cho động cơ về chế độ không tải …) nên tốc độ xe giảm trong quá trình gài số.
Do vậy các chi tiết nối với trục sơ cấp hộp số sẽ chuyển động chậm dần theo tốc độ của xe trong thời gia gài đồng tốc. Điều này sẽ làm cho chệnh lệch tốc độ thực tế tăng lên khi chuyển số từ thấp lên cao và ngược lại khi chuyển số từ cao về số thấp. Chênh lệch tốc độ sẽ giảm do vậy thời gian chuyển số thực tế giảm.
2.3.2.1. Mômen ma sát thực tế của đồng tốc: Mms
Mômen ma sát thực tế của đồng tốc được xác định theo công thức sau:
Với:
+μ: Là hệ số ma sát của vành ma sát:
μ = 0,07
+α: Là góc côn của vành ma sát:
α = 70
+Rms: Là bán kính trung bình vành ma sát:
Rms(2-3) = 0,064 [m].
Rms(5-6) = 0,023 [m].
+Q: Là lực gài tác dụng lên vành ma sát của đồng tốc [N]
Thay vào công thức ta được:
[N.m].
[N.m].
2.3.2.2. Thời gian chuyển số thực tế của đồng tốc: tc
Thời gian chuyển số thực tế khi gài đồng tốc tương ứng là
Với:
+Dấu (-) ứng với trường hợp gài số thừ số thấp lên số cao.
+Dấu (+) ứng với trường hợp gài số từ số cao về số thấp.
+εc: Là gia tốc góc của trục thứ cấp do xe giảm tốc độ khi sang số. Gia tốc εc được xác định từ quá trình giảm tốc của xe trong khi sang số:
Ở đây:
+g: Là gia tốc trọng trường lấy: (g = 9,81 m/s).
+ψ: Là hệ số cản tổng cônạg của đường khi tính toán chọn: ψ = 0,02.
+ick, ηck: Là tỉ số truyền và hiệu suất truyền lực tình từ bánh răng gài đang tính của đồng tốc trên trục thứ cấp thì tỷ số truyền: ick = io = 8,2.
+ ηck : Chọn hiệu suất từ hộp số đến bánh xe chủ động: ηck = 0,9.
+δ:Là hệ số xét đến các khối lượng quay trong hệ thống truyền lực đến quán tính chuyển động tịnh tiến của ôtô. Có thể chọn: δck = 1,05.
+Rbx: là bán kính bánh xe: Rbx = 0,45 [m].
Thay vào công thức ta được:
[rad/s].
Thay kết quả εc và các thông số vào biểu thức trên ta tính được thời gian chuyển số thực tế của bộ đồng tốc.
[s].
[s].
[s].
[s].
[s].
[s].
[s].
[s].
Thời gian sang số thực tế là phù hợp với lý thuyết tính toán và nằm trong giới hạn kinh nghiệm cho phép.
2.3.2.3. Công trược của đôi bề mặt côn ma sát của đồng tốc: Lms
Công trược do ma sát trược của đôi bề mặt ma sát đồng tốc Lms (J) có thể được xác định theo công thức đề xuất của giáo sư Gríkevich như sau:
Với:
+Mms: Là mômen ma sát của đồng tốc.
Mms(2-3) = 8,7306 [N.m].
Mms(5-6) = 3,1376 [N.m].
+Δω: Là chênh lệch tốc độ giữa hai số truyền: Đã được xác định ở trên.
+εc: Là gia tốc chậm dần: εc = 3,7832[rad/s].
+tc: Thời gian chuyển số thực tế. Đã được xác định ở trên.
Lần lượt thay số, ta được công trượt của đôi bề mặt ma sát đồng tốc là:
[J].
[J].
[J].
[J].
[J].
[J].
[J].
[J].
2.3. 2.4. Công trược riêng của đôi bề mặt ma sát: lr
Công trượt riêng của bộ đồng tốc được đánh giá bởi công trượt của đôi bề mặt vành ma sát trên một đơn vị diện tích của vành ma sát.
Với:
+Lms: Là công trượt của vành ma sát [J].
+Rms: Là bán kính ma sát của vành ma sát:
Rms(2-3) = 0,064 [m].
Rms(5-6) = 0,023 [m].
+bms: Là chiều rộng bề mặt vành ma sát:
bms(2-3) = 0,0048 [m].
bms(5-6) = 0,0130 [m].
Lần lượt thay số ta được:
[J/m2] = 89,488[KJ/m2].
[J/m2] = 102,776[KJ/m2].
[J/m2] = 127,112[KJ/m2].
[J/m2] = 137,696[KJ/m2].
[J/m2] = 189,883[KJ/m2].
[J/m2] = 156,645[KJ/m2].
[J/m2] = 84,029[KJ/m2].
[J/m2] = 67,763[KJ/m2].
Vậy: Giá trị công trượt riêng lớn nhất của đồng tốc là: 189,883 [KJ/m2] nhỏ hơn giới hạn cho phép [200 KJ/m2] đối với xe thiết kế.
2.3.3. Tính toán và thiết kế các chi tiết cơ bản của bộ đồng tốc.
Xét về mặt cấu tạo của bộ đồng tốc kiểu có khóa, ta thấy bộ đồng tốc kiểu có khóa gồm những chi tiết. Đó là:
- Chi tiết vòng đồng tốc.(Số lượng: 2 cái)
- Chi tiết ống trượt.(Số lượng 1 cái)
- Chi tiết lò xo khóa.(Số lượng 2 cái)
- Chi tiết mayơ đồng tốc.(Số lượng 1 cái)
- Chi tiết bánh răng số.(Số lượng 2 cái)
- Khóa chuyển số. (Số lượng 3 cái)
Từ tính toán của hộp số và bộ đồng tốc ta có thể thiết kế các chi tiết trên của bộ đồng tốc bằng việc quy chuẩn các chi tiết.
2.3.3.1. Chi tiết bánh răng số.
Theo thiết kế xe HINO 6 số tiến, 1 số lùi....theo tính toán ở phần thiết kế hộp số ta có bảng thông số bánh răng tương ứng sau:
Thông số tiêu chuẩn | Thứ tự bánh răng |
Số 1 | Số 2 | Số 3 | Số 4 | Số 5 | Số 6 |
Môdun: m (mm) | 5 | 4,5 | 4,5 | 4,5 | 4,5 | 4,5 |
Số răng : Z (răng) | 47 | 40 | 33 | 26 | 20 | 16 |
Đường kính đỉnh răng: da (mm) | 245 | 199 | 166 | 132 | 104 | 85 |
Đường kính vòng chia: d (mm) | 234 | 189 | 156 | 122 | 94 | 75 |
Góc nghiêng: β˚ | 0˚ | 19˚ | 19˚ | 19˚ | 19˚ | 19˚ |
Đường kính trục: d (mm) | 56 | 56 | 56 | 56 | 56 | 56 |
Chiều cao răng: h (mm) | 11 | 10 | 10,5 | 10 | 10 | 10 |
Chiều cao đỉnh răng: ha (mm) | 5,5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
Chiều cao chân răng: hf (mm) | 5,5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
Bước răng: P (mm) | 15,5 | 14 | 14 | 14 | 14 | 14 |
Đường kính chân răng: df (mm) | 223 | 179 | 146 | 112 | 84 | 65 |
Bề rộng răng: b (mm) | 33 | 33 | 33 | 33 | 33 | 33 |
2.3.3.2. Chi tiết vòng đồng tốc (Số lượng: 2chi tiết).
Vì là xe 6 số nên em đã chọn ba bộ đồng tốc được lắp trên xe tương ứng với các số có cặp bánh răng là:
- Cặp bánh răng 2-3: Lắp một bộ
- Cặp bánh răng 4-5: Lắp một bộ
- Bánh răng số 6: Lăp một bộ
Ở đây số 1 em không dùng bộ đồng tốc. Vì vận tốc ở số 1 bé nên quá trình khi vào số mômen cục bộ không lớn nên để giảm chi phí giá thành và đơn giản hóa về kết cấu và trọng lượng của hộp số em đã bố trí ở số 1 là không cần thiết có bộ đồng tốc. Vì tất cả bộ đồng tốc loại có khóa đều có cấu tạo như nhau nên trong quá trình tính toán ta chỉ chon một bộ đồng tốc cho cặp bánh răng số 2-3 làm cơ sở thiết kế và tính toán:
a. Bản vẽ chế tạo.
Hình 38 : Vòng đồng tốc
b. Thông số kỹ thuật.
- Đường kính đỉnh răng: da= 133[mm]
- Số răng: Z= 33 [răng]
- Mô dun: m=4
- Góc côn: ɑ = 7˚
-Bề rộng răng đồng tốc: b= 5[mm]
- Bề rộng đồng tốc: bdt= 14[mm]
- Đường kính vòng chia: d =126[mm]
- Vật liệu: Đồng thau
- Vát góc: 1x45˚
- Gia công đảm bảo độ nhám và kích thước theo bản vẽ chế tạo...
2.3.3.3. Chi tiết ống trượt (số lượng: 1chi tiết).
a. Bản vẽ chế tạo.
Hình 39 : Ống trượt đồng tốc
b. Thông số kỹ thuật.
- Đường kính ngoài: da = Ø170[mm].
- Đường kính trong: df = Ø126[mm].
-Đường kính vòng chia răng: d = Ø130[mm].
- Số răng: Z = 33 răng.
- Rãnh lắp khóa: rộng = 20[mm] ;sâu = 7[mm].
- Bề rộng: b = 40[mm].
- Vát góc: 1x45˚
-Vật liêu: Thép C45
- Gia công đảm bảo độ nhám và kích thước theo bản vẽ chế tạo...
2.3.3.4. Chi tiết mayơ.
a. Bản vẽ chế tạo.
Hình 40: Mayơ đồng tốc
b. Thông số kỹ thuật.
- Đường kính đỉnh răng: da = Ø132[mm].
-Dường kính vòng chia răng ngoài: d = Ø123[mm]
- Đường kính chân răng: d = Ø118[mm].
- Số răng ngoài: Z = 26 răng, số răng trong: z =25 răng.
- Đường kính răng trong: d = Ø56[mm].
- Bề rộng: b = 40[mm].
- Vát góc: 1x45˚
-Vật liêu: Thép C45
- Gia công đảm bảo độ nhám và kích thước theo bản vẽ chế tạo...
2.3.3.5. Chi tiết lò xo chặn.
a. Bản vẽ chế tạo.
Hình 41: Lò xo đồng tốc
b. Thông số kỹ thuật.
- Đường kính ngoài: dn = Ø119[mm].
- Đường kính trong: dt = Ø114[mm].
- Đường kính lò xo: d = Ø4[mm].
-Vật liêu: Thép lò xo G8.
2.3.3.6. Chi tiết khóa đồng tốc(số lượng: 3chi tiết).
a. Bản vẽ chế tạo.
Hình 42: Khóa đồng tốc
b. Thông số kỹ thuật.
- Chiều dài khóa: l = 34[mm].
- Bề rộng khóa: b = 20[mm].
- Chiều cao khóa: h = 12[mm].
-Vật liêu: Thép C40.
- Gia công bảm bảo độ nhám và kích thước theo bản vẽ chế tạo...
- Số lượng : 3 chi tiết.
2.3.4. Bộ đồng tốc hoàn chỉnh.
Sau khi tính toán và thiết kế các chi tiết trong bộ đồng tốc như: Bánh răng số, vòng đồng tốc, ống trượt đồng tốc, may ơ đồng tốc, lò xo đồng tốc, bộ khóa đồng tốc.Ta lắp ghép các chi tiết thành bộ đồng tốc hoàn chỉnh có cấu tạo như sau:
a. Bản vẽ lắp đồng tốc.
Hình 43: Bản vẽ lắp đồng tốc.
Yêu cầu kỹ thuật
- Bộ đồng tốc được lắp ghép trong điều kiện làm việc ổn định về thời gian đồng tốc.
-Các chi tiết đồng tốc không bị kẹt và gây tiếng kêu khi đồng tốc.
- Các chi tiết thiết kế của bộ đồng tốc phải được thiết kế và kiểm nghiệm về độ bền uốn và tải trọng..
- Không cho phép cài số khi các phần cần nối chưa đồng tốc.
b. Bản vẽ phân rã đồng tốc.
Hình 44: Bộ đồng tốc 6 số.
CHƯƠNG III
QUY TRÌNH LẮP RÁP BỘ ĐỒNG TỐC
I. SƠ ĐỒ LẮP RÁP BỘ ĐỒNG TỐC.
Qúa trình lắp ráp bộ đồng tốc được thể hiện theo sơ đồ sau:
Hình 45: Sơ đồ lắp ráp đồng tốc.
II. CÁC BƯỚC THỰC HIỆN.
1. Chuẩn bị các chi tiết của bộ đồng tốc cơ sở.
Công việc cần thực hiện:
- Tiến hành làm sạch các chi tiết của bộ đồng tốc bằng dầu ma rút, lau khô chi tiết trước khi tiến hành lắp.
- Kiểm tra các chi tiết trước khi lắp có bị chầy xước, cong vênh, gẫy răng.
2. Lắp vòng đồng tốc số 1 vào bánh răng số 2.
Trang thiết bị sử dụng:
- Búa cao su cứng, thước cặp, thước lá, đồng hồ so, cà lê, tua vít..
Các bước thực hiện:
-Bước 1: Đưa bánh răng số về vị trí cần lắp.
- Bước 2: Đưa vòng đồng tốc theo hướng lắp đồng tâm với bánh răng số.
- Bước 3: Tiến hành lắp vòng đồng tốc vào bánh răng số. Sao cho răng của vòng đồng tốc phải nằm trên một đường thẳng với răng của bánh răng số.
- Bước 4: Dùng búa cao su gõ nhẹ cho vòng đồng lắp ghép với bánh răng số ở trạng thái thích hợp.
3. Lắp bộ lò xo khóa vào may ơ đồng tốc.
Trang thiết bị sử dụng:
- Búa cao su cứng, tua vít, kìm phanh..
Các bước thực hiện:
- Bước 1: Lần lượt đặt lo xo đồng tâm với may ơ theo hướng lắp của lò xo.
- Bước 2: Dùng kìm phanh bóp hai đầu lò xo vào một khoảng thích hợp và đầy lò xo vào trong lòng may ơ. Chú ý trong quá trình lắp lò xo phải tiếp xúc đều trên ba bề mặt sau này lắp khóa.
- Bước 3: Kiểm tra khả năng tiếp xúc đều của lò xo trong lòng may ơ.
4. Lắp khóa vào may ơ.
Các bước thực hiện:
- Bước 1: Đặt khóa theo hướng song song với khe lắp khóa của may ơ.
- Bước 2: Lần lượt lắp 3 khóa vào may ơ.
5. Lắp ống trượt vào may ơ đồng tốc.
Các bước thực hiện:
-Bước 1: Đặt ống trượt đồng tâm với may ơ cần lắp.
- Bước 2: Điều chỉnh khe lắp khóa của ống trượt sao cho trùng với khe lắp khóa của may ơ.
- Bước 3: Dùng tay đẩy ống trượt, trượt trên may ơ sao cho mặt hướng lắp ghép của may ơ phải bằng mặt ngoài của ống trượt.
- Bước 4: Kiểm tra răng của ống trượt có tiếp xúc và ăn khớp đều với răng của vòng đồng tốc.
6. Lắp vòng đồng tốc còn lại vào bánh răng số 3.
Trang thiết bị sử dụng:
- Búa cao su cứng, thước cặp, thước lá, đồng hồ so, cà lê, tua vít..
Các bước thực hiện:
-Bước 1: Đưa bánh răng số 3 về vị trí cần lắp.
- Bước 2: Đưa vòng đồng tốc theo hướng lắp đồng tâm với bánh răng số.
- Bước 3: Tiến hành lắp vòng đồng tốc vào bánh răng số. Sao cho răng của vòng đồng tốc phải nằm trên một đường thẳng với răng của bánh răng số.
- Bước 4: Dùng búa cao su gõ nhẹ cho vòng đồng lắp ghép với bánh răng số ở trạng thái thích hợp.
7. Lắp bánh răng số 3 vào ống trượt.
Trang thiết bị sử dụng:
- Búa cao su cứng, thước cặp, thước lá, đồng hồ so, cà lê, tua vít..
Các bước thực hiện:
- Bước 1: Đưa bánh răng số 3 theo hướng lắp vào ống trượt.
- Bước 2: Đưa bánh răng số 3 theo hướng lắp đồng tâm với ống trượt của đồng tốc.
- Bước 3: Tiến hành lắp bánh răng số vào ống trượt. Căn chỉnh sao cho răng của bánh răng số 3 phải ăn khớp với răng của ống trượt. Dùng búa cao su gõ nhẹ đến trạng thái lắp ghép thích hợp nhất.
8. Lắp hệ thống tay gạt của đồng tốc.
Trang thiết bị sử dụng:
- Cà lê, tua vít, cơ cấu tay gạt..
Các bước thực hiện:
- Bước 1: Đưa bộ đồng tốc đến vị trí lắp hệ thống tay gạt.
- Bước 2: Lắp cổ gạt vào may ơ.
- Bước 3: Lắp lắp cơ cấu tay gạt vào cổ gạt.
9. Lắp các cơ cấu của hộp số: Bánh răng, vòng bi, bích chặn.
Vì bộ đồng tốc là một bộ phận của hộp số nên khi tiến hành lắp xong bộ đồng
tốc ta cần tiến hành lắp các chi tiết cơ bản khác của hộp số để tiến hành chạy thủ tại chổ và kiểm tra quá trình lắp ráp đồng tốc.
Trang thiết bị sử dụng:
- Các chi tiết của hộp số: Bánh răng, ổ bi, bích chặn, bạc chặn..
- Búa cao su, cà lê, tua vít..
10. Hoàn thiện lắp ráp và chạy thử tại chỗ.
- Bước 1: Tiến hành lắp ráp các chi tiết còn lại của hộp số, cơ cấu chuyển động.
- Bước 2: Đổ dầu hộp số vào hệ thống hộp số để chuẩn bị cho quá trình chạy thử.
- Bước 3: Dùng tay quay, quay nhẹ kiểm tra lần cuối trước khi chạy thử.
- Bước 4: Tiến hành chạy thử và kiểm tra khả năng làm việc của bộ đồng tốc và các cơ cấu khác của hộp số.
11. Tổng kiểm tra.
- Bước 1: Kiểm tra lần cuối quá trình đồng tốc của hộp số như: Quá trình đồng tốc có tiếng ồn lớn không, có bị kẹt không, quá trình đồng tốc khi vào số phải êm. Cơ cấu tay gạt của đồng tốc phải trơn không bị kẹt.
- Bước 2: Kiểm tra các cơ cấu của hộp số có liên quan đến khả năng ăn khớp đồng tốc, xem có đồng nhất về khả năng đồng tốc.
- Bước 3: Chạy thử lần cuối
- Bước 4: Đánh giá của KCS và đóng mác nhập kho.
III. PHIẾU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ.
Phiếu công nghệ được thể hiện như bảng sau.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
I. HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI.
Hiện nay hướng chủ yếu được các nhà thiết kế ô tô quan tâm là đơn giản và giảm nhẹ quá trình điều khiển hệ thống thủy lực. Đó là ứng dụng hộp số có dùng cơ cấu giảm tốc, nhưng nó lại phức tạp, chăm sóc bảo dưỡng nghiêm ngặt, yêu cầu tay nghề cao, giá thành đắt. Trên cơ sở nghiên cứu thiết kế cơ cấu dẫn động vạn năng điều khiển hộp số cơ khí thông qua bộ đồng tốc bánh răng dùng cho xe tải sáu số HINO, chúng ta có thể:
- Nghiên cứ ứng dụng có thể điều khiển hộp số cơ khí cho các ô tô tương đương.
- Có thể nghiên cứu áp dụng cho tự động hóa điều khiển hộp số ở các chế độ làm việc của động cơ để làm hộp số trở nên hoàn thiện hơn.
Tuy nhiên có thể để đưa đề tài vào ứng dụng trong việc điều khiển ô tô cần phải thay đổikết cấu ô tô như: Thay đổi kích thước của vỏ hộ số, chuyển hộp số về phía sau, tăng chiều dài trục ly hợp, thu ngắn trục các đăng....vì bộ đồng tốc nằm trong hộp số và hầu hết các chi tiết của bộ đồng tốc đều ăn khớp với các bánh răng của hôp số và liên kết bánh đà của động cơ.
Trong phạm vi giới hạn của đề tài, tác giả chưa đề cập những vấn đề nêu trên trong nội dung đồ án, đồng thời cần thiết kế chi tiết trên cơ sở kết cấu tổng thể của từng bộ đồng tốc đã thiết kế ứng dụng đối với từng hộp số của từng loại xe cụ thể.
II. KẾT LUẬN
Sau một thời gian nghiên cứu, tính toán và thiết kế, em đã được sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô trong khoa đặc biệt là thầy: Th.S....................... và sự đóng góp ý kiến của bạn bè em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp được giao. Công việc em đã làm được như sau:
- Tìm hiểu tổng quan về tình hình nghành ô tô trên thế giới và trong nước.
- Tìm hiều về các loại hộp số, hộp giảm tốc, hộp đồng tốc và các cơ cấu chuyển động khác của ô tô đang được sử dụng trên thị trường.
- Tính toán và thiết kế bộ đồng tốc dùng cho xe tải HINO 6 số tiến, 1 số lùi.
- Lập quy trình lắp ráp bộ đồng tốc...
Qua thời gian tiến hành làm đồ án tốt nghiệp em đã học được nhiều kinh nghiệm trong việc chế tạo một cơ cấu cơ khí, tìm hiểu các tính năng của các cơ cấu trong ô tô, tìm hiểu hệ thống dẫn động cơ khí trong hộp số, .... Biết sử dụng, tra cứu các tài liệu có liên quan, vận dụng kiến thức đó vào thực tế được cụ thể hơn...
Tuy nhiên, do thời gian có hạn với hiểu biết còn hạn chế nên quá trình thiết kế đồ án sẽ không tránh khỏi những sai sót. Vì vậy em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý các thầy cô cùng toàn thể các bạn để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày ... tháng ... năm 20.......
Sinh viên thực hiện
......................
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Sổ tay ô tô. (Viện nguyên cứu khoa học vận tải ô tô nhà nước Liên Xô
Nhà xuất bản công nhân kỹ thuật Hà Nội năm1984).
2. Giáo trình bài gỉang kết cấu, tính toán và thiết kế ô tô. (TS. Nguyễn Hoàng Việt).
3. Thiết kế và tính toán ô tô (tập I). (Nguyễn Hữu Cẩn - Phan Đình Kiên
Nhà xuất bản đại học và trung học chuyên nghiệp Hà Nội Năm 1987).
4. Kết cấu và tính toán ô tô. (Trường giao thông đường sắt và đường bộ
Nhà xuất bản giao thụng vận tải Hà Nội 1984).
5. Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong. (tập I). (Trần Văn Tế - Nguyễn Tất Tiến - Phạm Văn Thể).Nhà xuất bản giáo dục Năm 1996.
6. Lý thuyết ô tô máy kéo.
7. Công nghệ chế tạo máy. (Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật).
8. Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập I, II, III. (Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật).
9. Nguyên lý động cơ đốt trong. (Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật).
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"