Thiết kế hộp số truyền động cơ khí
MỤC LỤC
Trang
CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ÔTÔ DU LỊCH Ở VIỆT NAM
.............1
1.1. Giới thiệu chung về ôtô du lịch ở Việt Nam:
...........................................1
1.2. Các phương án bố trí động cơ trên ôtô du lịch:
........................................1
1.3. Giới thiệu chung về hệ thống truyền lực:
.................................................3
1.4. Các cách bố trí hệ thống truyền lực.
........................................................3
CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỘP SỐ ÔTÔ DU
LỊCH......................6
2.1. Giới thiệu chung về các loại hộp số đang được sử dụng hiện nay:
...........6
2.1.1. Đặc điểm chung của hộp số cơ khí có
cấp:.........................................6
2.1.2. Đặc điểm cấu tạo của hộp số cơ khí có cấp: Hộp số cơ khí có
cấp trên ôtô du lịch hiện nay thường có hai loại: Hộp số hai trục và
hộp số ba trục. ..7
2.1.2.1. Hộp số ba trục:
.............................................................................7
2.1.2.2. Hộp số hai trục:
..........................................................................16
2.2. Hộp số tự động:
.....................................................................................19
2.2.1. Biến mô thuỷ lực:
............................................................................19
2.2.2.Hộp số hành
tinh:..............................................................................21
CHƯƠNG 3 NHIỆM VỤ- YÊU CẦU- PHÂN LOẠi HỘP SỐ
........................25
3.1. Nhiệm vụ:
.............................................................................................25
3.2. Phân loại:
..............................................................................................25
3.3. Yêu cầu đối với hộp số ôtô:
...................................................................26
Chương 4 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ SƠ ĐỒ ĐỘNG
HỘP SỐ
.........................................................................................................................
.27
4.1. Chọn cách bố trí động
cơ:......................................................................27
4.2. Chọn loại hộp số và sơ đồ
động:............................................................28
4.2.1. Chọn loại hộp
số:.............................................................................28
4.2.2. Lựa chọn sơ đồ động:
......................................................................28
4.2.3. Đường chạy
số:................................................................................29
CHƯƠNG 5 KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT HỘP SỐ
................31
5.1. Kết cấu và tính toán các chi tiết hộp
số:................................................31
5.1.1. Bánh răng:
.......................................................................................31
5.1.1.2. Xác định số răng của bánh răng hộp
số.......................................33
5.1.1.3. Tính bánh răng:
..........................................................................35
5.1.2.Trục hộp
số:......................................................................................41
5.1.2.1. Chọn vật liệu chế tạo
trục:..........................................................41
5.1.2.2. Kết cấu
trục:...............................................................................41
5.1.2.3. Xác định phản lực tại gối và đường kính tại tiết diện nguy
hiểm:
..............................................................................................................
.43
5.1.2.4. Tính độ cứng vững trục:
.............................................................55
5.1.2.5. Tính toán sức bền trục:
...............................................................58
5.1.2.6. Kiểm tra ứng suất dập trên then hoa lắp hai bộ đồng tốc,lắp
bánh
răng của bộ truyền lực chính và moayơ ly
hợp:.......................................59
5.1.2.7. Kiểm ta ứng suất dập của then bằng lắp bánh răng số lùi
tại vị trí
trục sơ cấp:
.............................................................................................60
5.1.3. Tính toán ổ trục:
..............................................................................61
5.1.4.Tính toán ổ
trượt:..............................................................................66
5.1.5. Bộ đồng tốc:
....................................................................................67
5.2. Vỏ hộp số:
.............................................................................................68
5.3. Hướng dẫn sử dụng:
..............................................................................69
5.3.1. Quy trình tháo lắp hộp
số:................................................................69
5.3.2. Quy trình bảo
dưỡng:.......................................................................69
5.3.3. Các hư hỏng và cách khắc khắc phục:
..............................................70
5.4. Quy trình gia công
trục:.........................................................................70
TÀI LIỆU THAM KHẢO
.................................................................................75
KẾT LUẬN
.......................................................................................................76
Lời Nói Đầu
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, với nhiều nhà máy sản xuất tiên tiến mọc lên. 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
lẫn ngoài truờng em đã lắm bắt được những kiến thức cơ bản về hộp
số, từ kết cấu đến công nghệ chế tạo cơ bản…
Trong đợt xét tốt nghiệp năm nay, với vinh dự được nhà trường giao
đề tài
về thiết kế hộp số truyền động cơ khí. Em đã cố gắng trình bày những
vấn đề cơ
bản nhất về hộp số, ứng dụng và tính toán các chi tiết của hộp số nhằm
đưa hộp
số thiết kế đạt tới điều kiện tối ưu nhất có thể. Được trình bày
thành 6 chương sau:
Chương 1: Giới thiệu chung về ôtô du lịch.
Chương 2: Giới thiệu chung về hộp số ôtô du lịch ở Việt
Nam
Chương 3: Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hộp số.
Chương 4: Lựa chọn phương án thiết kế và sơ đồ động hộp
số.
Chương 5: Kết cấu và tính toán các chi tiết hộp số.
Trong quá trình làm công tác tốt nghiệp em đã được thầy hướng dẫn,
cùng các thầy trong bộ môn, đã có những góp ý, hướng dẫn tận tình
giúp em hoàn thành công tác tốt nghiệp. Mặc dù đã rất cố gắng, nhưng do
tài liệu, năng lực có hạn nên chắc chắn đồ án không thể tránh khỏi
những thiếu sót. Em rất mong được sự góp ý của các thầy cùng các bạn
để luận văn được hoàn thiện hơn. Cuối
cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Quốc Hiệp
đã tận
tình giúp đỡ, hướng dẫn, tạo điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành luận
văn.
Nha Trang 11/2006
Sinh viên thực hiện
Ngô Như Vịnh
-1-
CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ÔTÔ DU LỊCH Ở VIỆT NAM
1.1. Giới thiệu chung về ôtô du lịch ở Việt Nam:
Tại Việt Nam hiện nay có rất nhiều loại ôtô du lịch do
nhiều hãng của nhiều nước sản xuất, trong đó tính hiện đại, kết cấu,
tính tiện nghi của từng loại cũng khác nhau. Song nhìn chung cấu tạo
chung của xe du lịch đều được cấu thành từ 3 phần chính : Động cơ,
hệ thống gầm và thân xe.
- Động cơ: Là nguồn năng lượng cơ khí tạo công đẩy xe di
chuyển. Ngày nay, động cơ lắp trên ôtô thường dùng là loại động
cơ kiểu piston với nguồn nhiên liệu sử dụng là xăng hay diesel. Ôtô du
lịch cỡ nhỏ sử dụng nhiên liệu xăng
là phổ biến nhất, một số trang bị thêm động cơ điện. tuỳ theo tải trọng
của từng loại xe mà người ta sử dụng động cơ hai kỳ hoặc động
cơ 4 kỳ, ít hay nhiều piston, thông dụng nhất là động cơ 4 kỳ với 4 hay
6 piston.
- Gầm bệ: Là tổng hợp các cơ cấu dùng để truyền mômen xoắn
từ động
cơ đến các bánh xe chủ động. Gầm bệ gồm 3 nhóm cơ cấu, hệ thống
truyền lực,
bộ phận vận hành, hệ thống điều khiển phương hướng chuyển độngđiều khiển
sự dừng khẩn cấp hoặc làm chậm dần tốc độ.
.Hệ thống truyền lực: Dùng để truyền mômen xoắn từ động
cơ đến các bánh xe chủ động, đồng thời cho phép thay đổi độ lớn
và chiều hướng mômen xoắn, hệ thống này gồm các bộ phận sau: Ly
hợp, hộp số, truyền động các đăng,
bộ truyền lực chính, vi sai và bán trục.
.Bộ phận vận hành: Là nơi lắp đặt tất cả các tổng thành của
ôtô, đưa xe
chuyển động trên đường gồm: Khung xe, dầm cầu, hệ thống đàn hồi, các
bánh xe.
. Hệ thống điều khiển phương hướng chuyển động- điều khiển
sự dừng
khẩn cấp hoặc làm chậm dần tốc độ: Gồm cơ cấu lái và cơ cấu phanh.
-2-
- Thân xe: Là phần công tác hữu ích của ôtô, dùng để chở
người lái và hành khách.
1.2. Các phương án bố trí động cơ trên ôtô du lịch:
Ôtô du lịch thường có các kiểu bố trí động cơ như sau:
Động cơ đặt đằng trước ngoài
buồng lái. Động cơ đặt đằng trước
trong buồng lái. Động cơ đặt đằng
sau.
-3-
Hình 1.1: Các phương án bố trí động cơ trên ôtô
- Động cơ đặt đằng trước ngoài buồng lái:
Phương án bố trí kiểu này được sử dụng rộng rãi trên ôtô du lịch hiện
nay. Ưu điểm: Động cơ được chăm sóc dễ dàng hơn vì khoảng
không gian
rộng rãi, tăng khả năng cách nhiệt cách âm, đảm bảo độ ộn định khi quay
vòng.
Nhược điểm: Có hệ số phần trăm sử dụng chiều dài bé, tầm
nhìn kém, không gian chứa hành khách nhỏ.
. Hệ số sử dụng chiều dài được tính theo công thức:
c =
l
L
l: là chiều dài thùng chứa;L: chiều dài chung của xe.
- Bố trí động cơ đằng trước trong buồng lái:
Phương án bố trí này ngày nay được sử dụng nhiều trên ôtô du lịch
12 chỗ
cỡ chung.
Ưu điểm: Có hệ số sử dụng chiều dài lớn, thể tích buồng chứa
lớn, tầm
nhìn của người lái được nâng cao, nó khắc phục được nhược điểm của
phương
án trên.
Nhược điểm: Phải dùng thiết bị cách nhiệt, cách âm, thể tích buồng
lái bị
thu hẹp, chăm sóc bảo dưỡng động cơ khó khăn, ngoài ra chiều cao
trọng tâm
-4-
lớn giảm tính ổn định của xe.
- Bố trí động cơ đặt đằng sau:
Ngày nay phương án này ít được sử dụng đối với ôtô du lịch.
-5-
Ưu điểm: Thể tích buồng chứa lớn, không cần cách nhiệt cách
âm, hệ
thống truyền lực đơn giản vì không cần bộ truyền các đăng, hệ số sử
dụng chiều dài tăng, vị trí ngồi của người lái tốt.
Nhược điểm: Cơ cấu điều khiển ly hợp, hộp số phức tạp, do
khoảng cách
buồng lái đến động cơ quá lớn.
1.3. Giới thiệu chung về hệ thống truyền lực:
Ôtô du lịch hiện nay dùng các loại hệ thống truyền lực sau:
- Hệ thống truyền lực cơ khí, bao gồm ly hợp ma sát,hộp số,
truyền động các đăng, truyền lực chính và vi sai.
- Hệ thống truyền lực cơ khí thuỷ lực, bao gồm các truyền động cơ
khí và
hệ truyền thuỷ lực. Hai hệ truyền lực này được sử dụng nhiều nhất
trên ôtô du lịch hiện nay.
1.4. Các cách bố trí hệ thống truyền lực.
-6-
Hình 1.2: Sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực.
-7-
Hình 1.3: Sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực.
- Sơ đồ a: Động cơ, ly hợp, hộp số đặt hàng dọc phía trước xe,
cầu chủ động đặt sau xe, trục các đăng nối giữa hộp số và cầu
chủ động. Khoảng cách giữa hộp số đến cầu sau khá lớn nên trục các
đăng phải dùng ổ treo. Sơ đồ này thông dụng nhất hiện nay.
- Sơ đồ b: Động cơ, ly hợp, hộp số tạo thành một khối đặt đằng
trước với cầu trước chủ động, bố trí kiểu này rất gọn dễ bố trí cho các
bộ phận khác. Nhờ cấu trúc này mà trọng tâm xe nằm lệch hẳn về phía
trước, do đó độ ổn định của ôtô rất cao khi có lực bên tác dụng, song
không gian đầu xe rất chật hẹp.
- Sơ đồ c: Động cơ, ly hợp, hộp số tạo thành một khối, cầu trước
chủ động
với động cơ nằm ngang do đó trọng lượng khối động lực lệch hẳn về
phía trước
-8-
đầu xe, giảm đáng kể độ nhạy cảm của ôtô với lực bên nhằm nâng cao
khả năng
ổn định của của ôtô.
- Sơ đồ d: Động cơ ly hợp hộp số, cầu sau chủ động làm một khối
gọn ở
phía sau, cấu trúc này ít gặp với xe du lịch.
- Sơ đồ e: Giống như sơ đồ d nhưng cụm động cơ đặt quay ngược .
Cách bố trí giữa c và d phù hợp với việc tăng lực kéo của ôtô,
đảm bảo khả năng tăng tốc tốt, hạ thấp chiều cao đầu xe phù hợp
với việc tạo dáng khí động học cho ôtô cao tốc.
- Sơ đồ f: Động cơ, ly hợp, đặt đằng trước, hộp số và cầu xe đặt
phía sau,
tạo thành một khối và nối với nhau bằng trục các đăng, bố trí kiểu
này trọng
lượng phân bố đều ở hai trục.
- Sơ đồ g: Động cơ, ly hợp, hộp số đặt dọc phía đầu xe, cầu
trước và cầu sau chủ động nối giữa hộp số với cầu trước và cầu sau
là trục các đăng. Sơ đồ này thường gặp ở ôtô có tính việt giã cao.
- Sơ đồ h: Động cơ, hộp số, ly hợp, cầu trước tạo thành
một khối, nằm phía đầu xe, đáp ứng nhu cầu tăng trọng lượng lên cầu
trước, cầu sau chủ động nối với hộp số bằng khớp ma sát. không có
hộp phân phối, kết cấu đơn giản và
xe có tính việt giã tốt, nhất là khi hoạt động trên đường trơn. Để đánh
giá mức độ phức tạp của hệ thống truyền lực người ta dựa vào
công thức bánh xe.
Ngày nay, đối với ôtô du lịch thông dụng nhất là sử dụng công thức
bánh xe 4x2 và
4x4 một cầu và hai cầu chủ động.
-9-
CHƯƠNG 2
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỘP SỐ ÔTÔ DU LỊCH
2.1. Giới thiệu chung về các loại hộp số đang được sử dụng hiện
nay:
Trên các bộ phận tổng thành của ôtô thì hộp số là bộ phận rất quan
trọng
và không thể thiếu trong hệ thống ựl c.Với tốc độ của động cơ
tuyền
cao thì
không thể đảm bảo cho ôtô hoạt động được, để đảm bảo cho ôtô hoạt
động bình thường, phù hợp với từng điều kiện đường xá cũng như
yêu cầu chuyển hướng của ôtô, người ta chế tạo một bộ phận gọi là
hộp số để đảm bảo các yêu cầu nói trên. Hiện nay, ôtô du lịch sử
dụng nhiều loại hộp số khác nhau, mỗi loại có những tính năng
riêng, có hai loại cơ bản là hộp số có cấp và hộp số vô cấp, đây
là hai loại hộp số mà ôtô du lịch dùng phộ biến, hộp số cơ khí có cấp có
ưu điểm
kết cấu đơn giản giá thành rẻ, đảm bảo được các yêu cầu về tỷ số
truyền, đáp ứng được yêu cầu sử dụng ôtô. Đối với ôtô du lịch người ta
thường dùng hộp số 3 cấp hay 4 cấp. Tỷ số truyền cao nhất thường là
số I với tỷ số truyền i= 1. Ngày nay, hộp số tự động ngày càng được
sử dụng rộng rãi đối với ôtô du lịch tuy giá thành
có cao, nhưng nó đáp ứng được các yêu cầu cao về kỹ thuật và sử
dụng, so với hộp số thường, hộp số tự động có các ưu điểm sau: Giảm
mệt mỏi cho người sử dụng vì không phải thao tác đóng ngắt ly hợp,
chuyển số tự động, êm dịu, thích hợp với tình trạng mặt đường, tránh
cho động cơ và hệ thống truyền lực không bị quá tải. Hộp số tự động
thường bố trí với động cơ thành một khối liền.
2.1.1. Đặc điểm chung của hộp số cơ khí có cấp:
- Tỷ số truyền của hộp số:
Tỷ số truyền của hộp số có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng làm
việc của động cơ, do đó ảnh hưởng đến tính năng hoạt động của xe. Tuỳ
theo tải trọng của
xe cũng như khả năng vượt dốc mà số lượng số truyền phân phối ít
hay nhiều.
- 10 -
Nếu tăng số lượng số truyền sẽ làm tăng tốc độ trung bình của của
ôtô.Tuy nhiên nếu tăng quá mức số lượng số truyền sẽ làm cho hộp
số phức tạp, cồng kềnh, khối lượng hộp số tăng lên, phức tạp cho
người điều khiển. Vì vậy với ôtô du lịch
thường dùng từ 4 đến 5 số.
theo công thức:
- Xác định tỷ số truyền của hộp số:Với ôtô du lịch số I là số cao
i max .G.rb
nhất,
i1 =
M e max .i0 .i pc .. t
để khắc phục lực cản lớn
nhất của mặt đường.Theo lý thuyết ôtô, tỷ
số truyền được tính theo công thức:
trong
đó:
= max .G.rb
i1
M e max .i0 .i pc .. t
=
t max : Hệ số cản tổng cộng lớn nhất của mặt đường.
G: Trọng lượng toàn bộ của ôtô(kg).
rb : Bán kính bánh xe có tính đến độ biến dạng của lốp( mm
).
M e max : Mômen quay cực đại của động cơ(N m ).
i0 : Tỷ số truyền của bộ truyền lực chính.
i pc : Tỷ số truyền của hộp phân phối ở số truyền.
ề t : Hiệu suất của hệ thống truyền lực.
- Tỷ số truyền của các số trung gian trong hộp số có thể chọn
theo một
trong hai phương pháp; Theo cấp số nhân và theo cấp số điều hoà. Hiện
nay, đa
số ôtô đều chọn tỷ số truyền của hộp số theo cấp số nhân.
- Thông thường trong thiết kế ôtô du lịch nhằm mục đích
nâng cao tính chất động lực học, nâng cao hiệu suất của hệ thống
truyền lực, người ta thường chọn tỷ số truyền ở số cao nhất của hộp
số nghĩa là ở số I, do đó công bội q như
sau:
q=
n−1 i hI
Trong trường hợp này, tỷ số truyền các số trung gian được tính theo
công
thức sau đây:
ihII = ( n− 2)
n −1 i
hI ( n−3)
n=−1
ihIII
n
ihI
−
ihk =
1
- Xem thêm -