Nghiên cứu cơ sở thiết kế hộp số trên ô tô

ng vµo c«ng nghÖ chÕ t¹o « t«, ®Ó lµm t¨ng kh¶ n¨ng phôc vô vµ ®é tin cËy cña « t«. C¸c tiÕn bé khoa häc nµy ®­îc ¸p dông nh»m môc ®Ých gi¶m nhÑ c­êng ®é lao ®éng cho ng­êi l¸i, ®¶m b¶o an toµn cho ng­êi, xe vµ hµng ho¸, t¨ng vËn tèc chuyÓn ®éng trung b×nh, t¨ng tÝnh kinh tÕ cña «t«. Tuy nhiªn cho ®Õn nay nghµnh «t« n­íc ta ch­a cã sù ph¸t triÓn lín, chñ yÕu lµ söa ch÷a, sö dông vµ chÕ t¹o phô tïng thay thÕ. ®Æc biÖt träng qu©n ®éi hiÖn nay, hÇu hÕt «t« qu©n sù ®· cò, l¹c hËu, «t« chñ yÕu ®­îc phôc håi, c¶i tiÕn chø ch­a cã nh÷ng thiÕt kÕ ®ãng míi. §Ó nghµnh «t« ph¸t triÓn m¹nh th× c«ng t¸c nghiªn cøu tÝnh to¸n thiÕt kÕ lµ mét viÖc hÕt søc quan träng cÇn ph¶i lµm. chÝnh v× lÏ ®ã T«i ®· nhËn §Ò tµi ‘Nghiªn cøu c¬ së thiÕt kÕ hép sè trªn «t«’. Néi dung ®Ò tµi gåm 3 phÇn chÝnh: + Ch­¬ng I : Nghiªn cøu c¬ së thiÕt kÕ hép sè trªn «t«. + Ch­¬ng II : X©y dùng ch­¬ng tr×nh trî gióp tÝnh to¸n thiÕt kÕ hép sè. + Ch­¬ng III : øng dông ch­¬ng tr×nh tÝnh to¸n thiÕt kÕ hép sè «t« qu©n sù. §­îc sù h­íng dÉn nhiÖt t×nh cña ThÇy gi¸o §¹i t¸, Pgs-Ts Vò §øc LËp vµ sù nç lùc cña b¶n th©n.T«i ®· hoµn thµnh ®å ¸n ®óng thêi gian qui ®Þnh. Tuy nhiªn do tr×nh ®é thiÕt kÕ thùc tÕ ch­a cã, khèi l­îng c«ng viÖc ph¶i lµm t­¬ng ®èi nhiÒu nªn ®å ¸n kh«ng tr¸nh khái thiÕu sãt, ch­a hîp lý. V× vËy T«i rÊt mong ®­îc sù ®ãng gãp cña c¸c ThÇy gi¸o cïng toµn thÓ c¸c ®ång chÝ. Ch­¬ng 1 nghiªn cøu C¥ Së thiÕt kÕ hép sè «t« 1.1 C«ng dông, ph©n lo¹i vµ yªu cÇu ®èi víi hép sè Khi «t« chuyÓn ®éng, søc c¶n cña xe phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn ®­êng vµ nã thay ®æi trong kho¶ng rÊt réng(cì 25-30 lÇn). Trong khi ®éng c¬ ®Æt trªn «t« cã hÖ sè thÝch øng rÊt thÊp. §èi víi ®éng c¬ x¨ng hÖ sè nµy b»ng 1,1-1,2 vµ ®èi víi ®éng c¬ diezel b»ng 1,05-1,15. Do ®ã m« men quay cña ®éng c¬ kh«ng thÓ ®¸p øng næi yªu cÇu m« men cÇn thiÕt ®Ó th¾ng søc c¶n cña «t«. §Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nµy vµ ®Ó cho ®éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é kinh tÕ, trªn xe cÇn thiÕt ph¶i cã hép sè. 1.1.1 C«ng dông - hép sè dïng ®Ó truyÒn, thay ®æi tû sè truyÒn cña hÖ thèng truyÒn lùc trong qu¸ tr×nh chuyÓn ®éng cña «t« nh»m thay ®æi lùc kÐo ë c¸c b¸nh xe chñ ®éng vµ thay ®æi vËn tèc chuyÓn ®éng cña «t« trong kho¶ng ®éng tuú theo søc c¶n bªn ngoµi. - Thùc hiÖn chuyÓn ®éng lïi cña cña «t«. - T¸ch ®éng c¬ ®ang lµm viÖc ra khái hÖ thèng truyÒn lùc trong kho¶ng thêi gian tuú ý(Khi n¹p b×nh ®iÖn, cho ®éng c¬ ch¹y kh«ng t¶i ®Ó t¨ng nhiÖt ®é n­íc lµm m¸t m¸y tr­íc khi khëi hµnh, ®Ó b«i tr¬n ®éng c¬ tèt h¬n, ®Ó b¬m lèp, quay trôc thu c«ng suÊt…). 1.1.2 Ph©n lo¹i Theo ®Æc tÝnh truyÒn m« men Theo ®Æc tÝnh nµy, hép sè chia lµm 3 lo¹i. hép sè v« cÊp. Hép sè cã cÊp. Hép sè kÕt hîp v« cÊp vµ cã cÊp. hép sè v« cÊp ®¶m b¶o cã ®­îc mäi gi¸ trÞ cña tû sè truyÒn trong mét kho¶ng nµo ®ã. B»ng c¸ch thay ®æi v« cÊp m« men xo¾n truyÒn ®Õn c¸c b¸nh xe chñ ®éng mµ b¶o ®¶m kh¶ n¨ng lµm viÖc cña ®éng c¬ ë chÕ ®é kinh tÕ nhÊt trong kho¶ng vËn tèc réng, cho phÐp tËn dông c«ng suÊt lín nhÊt cña ®éng c¬ cho chuyÓn ®éng. Khi sö dông hép sè v« cÊp lùc kÐo t¹i b¸nh xe chñ ®éng thay ®æi liªn tôc vµ tõ tõ, kh«ng ph¶i c¾t dßng c«ng suÊt dÉn ®Õn c¸c b¸nh xe khi chuyÓn sè nªn nã n©ng cao ®­îc chÊt l­îng ®éng lùc häc vµ t¨ng ®­îc vµ t¨ng ®­îc tÝnh n¨ng th«ng qua cña «t«. Tuy nhiªn, hép sè v« cÊp cã nh­îc ®iÓm lµ kÕt cÊu phøc t¹p, hÖ sè truyÒn ®éng thÊp. hép sè cã cÊp ®¶m b¶o thay ®æi kh«ng liªn tôc gi¸ trÞ tû sè truyÒn vµ m« men xo¾n ®Õn c¸c b¸nh xe chñ ®éng. Nhê c¬ cÊu ®iÒu khiÓn mµ ng­êi l¸i t¸c ®éng lµm thay ®æi tû sè truyÒn vµ m« men xo¾n cho phï hîp víi lùc c¶n bªn ngoµi. Hép sè cã cÊp lµ bé biÕn m« men xo¾n vµ nã ®­îc sö dông réng r·i nhÊt trªn c¸c «t« qu©n sù v× kÕt cÊu ®¬n gi¶n, dÔ chÕ t¹o, gi¸ thµnh h¹. hép sè kÕt hîp th«ng th­êng lµ sù kÕt hîp gi÷a bé truyÒn v« cÊp(bé biÕn m« men xo¾n) víi hép gi¶m tèc c¬ khÝ cã cÊp. Theo ®Æc ®iÓm m«i tr­êng truyÒn m« men. Gåm cã lo¹i c¬ khÝ, thuû lùc, ®iÖn tõ vµ liªn hîp. hép sè c¬ khÝ: TruyÒn m« men xo¾n b»ng c¸c bé truyÒn c¬ khÝ, phæ biÕn nhÊt lµ bé truyÒn b¸nh r¨ng. hép sè lo¹i thuû lùc: TruyÒn m« men xo¾n nhê n¨ng l­îng dßng chÊt láng. Lo¹i nµy cã thÓ lµ thuû ®éng hoÆc thuû tÜnh. hép sè lo¹i thuû lùc cã kÕt cÊu rÊt phøc t¹p, gi¸ thµnh chÕ t¹o cao, hiÖu suÊt truyÒn thÊp. Ngoµi nh÷ng nh­îc ®iÓm trªn bé truyÒn lùc thuû tÜnh cßn cã träng l­îng lín vµ kÐm tin cËy khi lµm viÖc. Hép sè lo¹i ®iÖn: TruyÒn m« men xo¾n tõ ®éng c¬ ®èt trong ®Õn c¸c b¸nh xe chñ ®éng nhê dßng ®iÖn. Lo¹i nµy còng Ýt ®­îc sö dông do cã träng l­îng lín vµ cã hiÖu suÊt thÊp. Hép sè lo¹i liªn hîp th­êng lµ hép sè thuû c¬ kÕt hîp gi÷a bé biÕn m« men thuû lùc víi hép sè hµnh tinh t¹o thµnh truyÒn ®éng thuû c¬ vµ cã thÓ tù ®éng chuyÓn sè. Theo ph­¬ng ph¸p dÉn ®éng ®iÒu khiÓn hép sè Cã thÓ lµ dÉn ®éng ®iÒu khiÓn c­ìng bøc hoÆc dÉn ®éng ®iÒu khiÓn tù ®éng(tù ®éng hoµn toµn hoÆc b¸n tù ®éng). Ph©n lo¹i hép sè c¬ khÝ cã cÊp Theo sè l­îng trôc chia ra hép sè hai trôc hoÆc ba trôc: hép sè hai trôc: Trôc s¬ cÊp (trôc vµo) vµ trôc thø cÊp (trôc ra) bè trÝ kh«ng ®ång t©m nhau. hép sè ba trôc: Trôc s¬ cÊp vµ trôc thø cÊp ®Æt ®ång t©m nhau vµ thªm trôc trung gian. Theo ®Æc ®iÓm bè trÝ trôc cã hép sè trôc ngang, hép sè trôc däc. hép sè trôc ngang: Cã ®­êng t©m trôc vu«ng gãc víi trôc ®èi xøng däc cña «t«. hép sè trôc däc: Cã ®­êng t©m trôc n»m trong mÆt ph¼ng song song víi trôc ®èi xøng däc cña «t«. Theo ®Æc tÝnh ®éng häc cña trôc bao gåm hép sè cã trôc cè ®Þnh hoÆc trôc di ®éng: hép sè cã trôc cè ®Þnh lµ ®­êng t©m c¸c trôc cè ®Þnh. §©y lµ hép sè c¬ khÝ ®¬n gi¶n. hép sè cã trôc di ®éng: §©y lµ hép sè hµnh tinh. Theo sè l­îng sè truyÒn cã: hép sè 2 cÊp hép sè 3 cÊp hép sè 4 cÊp hép sè 5 cÊp;… Theo c¬ cÊu gµi sè: B»ng b¸nh r¨ng di tr­ît; B»ng bé ®ång tèc; B»ng phanh vµ ly hîp (®èi víi hép sè thuû c¬). Theo ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn: §iÒu khiÓn b»ng tay; §iÒu khiÓn tù ®éng; §iÒu khiÓn b¸n tù ®éng; 1.1.3 Yªu cÇu ®èi víi hép sè Cã tû sè truyÒn thÝch hîp ®Ó ®¶m b¶o tÝnh chÊt ®éng lùc häc vµ tÝnh kinh tÕ khi lµm viÖc. Kh«ng sinh ra c¸c lùc va ®Ëp lªn hÖ thèng truyÒn lùc. Cã vÞ trÝ trung gian ®Ó cã thÓ c¾t ®éng c¬ khái hÖ thèng truyÒn lùc ®­îc l©u dµi. §¬n gi¶n kÕt cÊu vµ ®iÒu khiÓn dÔ dµng. Lµm viÖc kh«ng ån. HiÖu suÊt cao. Cã ®é bÒn vµ ®é tin cËy cao. ThuËn tiÖn trong b¶o d­ìng, söa ch÷a. 1.2 Tr×nh tù tÝnh to¸n thiÕt kÕ hép sè cã cÊp «t« B­íc 1: Ph©n tÝch ®Æc ®iÓm kÕt cÊu, chän s¬ ®å ®éng häc cña hép sè. B­íc 2: TÝnh to¸n søc kÐo cña «t«, x¸c ®Þnh tû sè truyÒn chung cña c¶ hÖ thèng truyÒn lùc khi gµi c¸c sè kh¸c nhau. B­íc 3: ph©n chia tû sè truyÒn cña hÖ thèng truyÒn lùc theo tõng côm (hép sè, hép sè phô, truyÒn lùc chÝnh). B­íc 4: TÝnh to¸n x¸c ®Þnh kÝch th­íc c¸c chi tiÕt cña hép sè. TiÕn hµnh bè trÝ toµn hép sè. 1.2.1 Ph©n tÝch ®Æc ®iÓm kÕt cÊu, chän s¬ ®å ®éng häc cña hép sè 1.2.1.1 Ph©n tÝch ®Æc ®iÓm kÕt cÊu hép sè HiÖn nay c¸c «t« th­êng sö dông hép sè ba trôc däc. Hép sè ba trôc däc lµ hép sè mµ m« men xo¾n ®­îc truyÒn qua hai cÆp b¸nh r¨ng vµ ba trôc, trong ®ã trôc s¬ cÊp vµ trôc thø cÊp ®Æt ®ång t©m nhau. Do vËy môc nµy t«i chØ ®i s©u ph©n tÝch lo¹i hép sè ba trôc däc. Hép sè ba trôc däc so víi hép sè lo¹i cã trôc di ®éng vµ lo¹i hép sè hai trôc cã nh÷ng ­u nh­îc sau: ­u ®iÓm: - Khi cïng kÝch th­íc ngoµi th× hép sè ba trôc däc cho ta tû sè truyÒn lín h¬n v× tû sè truyÒn nµy b»ng tÝch tû sè truyÒn cña hai cÆp b¸nh r¨ng thùc hiÖn viÖc truyÒn m« men. §Æc ®iÓm nµy rÊt quan träng, v× hiÖn nay ®éng c¬ cao tèc ®­îc sö dông nhiÒu trªn «t«. NÕu cÇn ®¶m b¶o mét gi¸ trÞ tû sè truyÒn nh­ nhau th× lo¹i hép sè ba trôc däc cã kÝch th­íc bÐ, träng l­îng nhá h¬n, do ®ã lµm gi¶m träng l­îng cña «t«. - Hép sè cã sè truyÒn th¼ng víi tû sè truyÒn b»ng 1 (khi gµi trùc tiÕp trôc thø cÊp vµo trôc s¬ cÊp). HiÖu suÊt truyÒn lùc lµ cao nhÊt (coi nh­ b»ng 1) v× truyÒn lùc kh«ng qua cÆp b¸nh r¨ng chÞu t¶i nµo c¶. Trong khi ®ã, thêi gian sö dông sè truyÒn th¼ng chiÕm tû lÖ cao (50-80% thêi gian lµm viÖc cña «t«) nªn n©ng cao ®­îc tÝnh kinh tÕ. Nh­îc ®iÓm: - Trõ sè truyÒn th¼ng, c¸c sè truyÒn tiÕn kh¸c, m« men ®Òu ®­îc truyÒn qua hai cÆp b¸nh r¨ng (sè lïi qua 3 cÆp b¸nh r¨ng) nªn hiÖu suÊt truyÒn gi¶m. - KÝch th­íc æ phÝa tr­íc (theo truyÒn chuyÓn ®éng cña xe) cña trôc thø cÊp hép sè bÞ hµn chÕ vµ æ nµy ®Æt vµo hèc sau cña trôc s¬ cÊp. V× vËy khi lµm viÖc æ th­êng xuyªn chÞu qu¸ t¶i. §Ó kh«ng qu¸ t¶i, cã thÓ lµm kÝch th­íc b¸nh r¨ng th­êng tiÕp chÕ t¹o liÒn trªn trôc s¬ cÊp lín vµ nh­ vËy t¨ng ®­îc kÝch th­íc æ. Nh­ng nÕu b¸nh r¨ng th­êng tiÕp lín th× tû sè truyÒn cña cÆp b¸nh r¨ng nµy sÏ nhá. Do vËy kÝch th­íc b¸nh r¨ng th­êng tiÕp trªn trôc s¬ cÊp kh«ng t¨ng ®­îc. Th«ng th­êng æ tr­íc cña trôc thø cÊp dïng æ ®òa (thanh l¨n trô). Do æ ®òa kh«ng chÞu lùc chiÒu trôc kh«ng t¸c ®éng vµo æ nµy. hép sè ba trôc däc cã c¸c lo¹i 3 cÊp, 4 cÊp, 5 cÊp. hép sè ba cÊp 4 5 6 1 2 3 7 8 9 Z3’ Z2’ Z0 Z1’ ZL Z3 Z2 Z1 III II I L H×nh1.1. S¬ ®å ®éng häc hép sè ba cÊp trôc däc. 1. Trôc s¬ cÊp; 2. Vá hép sè; 3. §ång tèc gµi sè; 4, 6. Cµng gµi sè; 5. L¾p hép sè; 7. Trôc thø cÊp; 8. Trôc trung gian; 9. Trôc sè lïi; §Æc ®iÓm cÊu t¹o: Trôc s¬ cÊp (1) ®ång thêi lµ trôc bÞ ®éng cña ly hîp. Trôc nµy ®­îc gèi lªn hai æ: Mét æ thanh l¨n trong hèc b¸nh ®µ ë ®u«i trôc khuûu ®éng c¬ vµ mét æ bi ®Æt ë vá hép sè. B¸nh r¨ng Z3 th­êng ®­îc chÕ t¹o liÒn trôc, lµ b¸nh r¨ng nghiªng lu«n ¨n khíp víi b¸nh r¨ng Z3’ trªn trôc trung gian vµ cã vµnh r¨ng ®Ó gµi sè truyÒn th¼ng(sè truyÒn III). Trôc trung gian 8 ®­îc ®Æt trªn hai æ ë vá hép sè. C¸c b¸nh r¨ng l¾p trªn trôc trung gian th­êng ®­îc t¹o thµnh mét khèi h×nh th¸p vµ l¾p cè ®Þnh víi trôc 8. C¸c b¸nh r¨ng Z3’, Z2’ lµ b¸nh r¨ng trô r¨ng nghiªng. Z1’ vµ ZL lµ c¸c b¸nh r¨ng trô r¨ng th¼ng. Trôc thø cÊp 7 ®­îc gèi lªn hai æ: Mét æ ®òa trong hèc b¸nh r¨ng Z3 vµ mét æ bi ®Æt ë thµnh phÝa sau cña vá hép sè 2. ë phÇn gi÷a vµ ®u«i trôc cã gia c«ng then hoa ®Ó l¾p moay ¬ cña ®ång tèc 3, l¾p b¸nh r¨ng di tr­ît r¨ng th¼ng Z1 ®Ó gµi sè truyÒn 1 vµ sè lïi, l¾p mÆt bÝch dÉn ®éng trôc truyÒn c¸c ®¨ng. B¸nh r¨ng Z2 quay tr¬n trªn trôc vµ cã vµnh r¨ng ®Ó gµi sè truyÒn II. Trôc sè lïi 9 ®­îc liªn kÕt cøng víi vá hép sè 2. Trªn trôc cã b¸nh r¨ng Z0 quay tr¬n nhê b¹c. Cµng gµi 4 thùc hiÖn di tr­ît ®ång tèc 3 däc trôc thø cÊp 7 ®Ó gµi sè truyÒn III(sè truyÒn th¼ng) vµ sè truyÒn II cßn cµng gµi 6 thùc hiÖn di tr­ît b¸nh r¨ng trô Z1 ®Ó gµi sè truyÒn I vµ sè lïi. ViÖc truyÒn m« men xo¾n qua hép sè c¬ khÝ ba cÊp ®­îc thùc hiÖn theo nguyªn t¾c lµm viÖc cña truyÒn ®éng b¸nh r¨ng ¨n khíp ngoµi. ë c¸c sè truyÒn tiÕn, truyÒn ®éng ®Òu qua hai cÆp b¸nh r¨ng ¨n khíp nªn trôc s¬ cÊp vµ thø cÊp cã cïng chiÒu quay. ë sè lïi ph¶i qua 3 cÆp b¸nh r¨ng ¨n khíp nªn trôc thø cÊp vµ trôc s¬ cÊp quay ng­îc chiÒu nhau. ë sè truyÒn th¼ng (sè truyÒn III) do gµi trùc tiÕp trôc s¬ cÊp vµo trôc thø cÊp nªn chóng quay thµnh mét khèi vµ c¸c cÆp b¸nh r¨ng kh«ng ph¶i chÞu t¶i. Nhê c¬ cÊu ®iÒu khiÓn (cÇn gµi sè) t¸c ®éng lªn c¸c cµng gµi lµm di tr­ît ®ång tèc hoÆc b¸nh r¨ng ¨n khíp víi nhau ®Ó ®­îc tû sè truyÒn t­¬ng øng víi tõng tay sè. øng dông: Hép sè c¬ khÝ ba trôc däc th­êng dïng ë c¸c xe du lÞch cã d÷ tr÷ c«ng suÊt lín vµ võa. V× xe du lÞch yªu cÇu ®iÒu khiÓn ph¶i ®¬n gi¶n, thêi gian t¨ng tèc ng¾n. NÕu t¨ng sè cÊp cña hép sè th× c«ng suÊt ®éng c¬ ®­îc sö dông tèt h¬n nh­ng thêi gian chuyÓn sè t¨ng lªn, lµm phøc t¹p ®iÒu khiÓn xe mµ xe du lÞch th­êng cã c«ng suÊt riªng lín nªn ®a sè thêi gian lµm viÖc ë sè truyÒn th¼ng. hép sè bèn cÊp 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Z4’ Z3’ Z1’ ZL’ Z4 Z3 Z1 IV III II I Z2’ Z2 10 ZL H×nh1.2. S¬ ®å ®éng häc hép sè bèn cÊp trôc däc. 1. Trôc s¬ cÊp; 2. Vá hép sè; 3. L¾p hép sè; 4. §ång tèc gµi sè; 5, 6, 10. Cµng gµi sè; 7. Trôc thø cÊp; 8. Trôc trung gian; 9. Trôc sè lïi; §Æc ®iÓm kÕt cÊu vµ nguyªn lý lµm viÖc cña hép sè 4 cÊp t­¬ng tù nh­ hép sè c¬ khÝ 3 trôc däc 3 cÊp. Cã mét sè ®iÓm kh¸c biÖt lµ: Cµng gµi 5 t¸c ®éng vµo ®ång tèc 4 lµm cho nã di tr­ît theo chiÒu trôc vµ ®Ó thùc hiÖn gµi sè truyÒn IV hoÆc sè truyÒn III. CÆp b¸nh r¨ng sè truyÒn II còng lµ cÆp b¸nh r¨ng trô r¨ng nghiªng th­êng xuyªn ¨n khíp. Gµi sè truyÒn II ®­îc thùc hiÖn nhê cµng gµi 6 dÞch chuyÓn b¸nh r¨ng Z1 sang tr¸i ®Ó cho vµnh r¨ng ë b¸nh r¨ng nµy vµo ¨n khíp vµo vµnh r¨ng gµi sè ë b¸nh r¨ng Z2. Gµi sè lïi nhê cµng gµi 10 lµm xª dÞch khèi b¸nh r¨ng sè lïi(ZL vµ ZL’) ®Ó cho ZL’ vµo ¨n khíp víi Z1’ vµ ZL vµo ¨n khíp víi Z1. øng dông: Lo¹i hép sè bèn cÊp th­êng dïng ë «t« du lÞch cã d÷ tr÷ c«ng suÊt nhá, «t« vËn t¶i h¹ng nhÑ vµ h¹ng võa nh»m sö dông tèt c«ng suÊt cña c«ng suÊt ®éng c¬. Hép sè nµy l¾p trªn c¸c xe qu©n sù vµ xe bäc thÐp b¸nh h¬i nh­: GAZ-66, GAZ-53, UAZ-469, BR§M, BTR-60PB… hép sè n¨m cÊp - S¬ ®å ®éng häc: 1 2 3 4 5 10 7 8 9 Z5’ Z4’ Z1’ ZL’ Z5 Z4 Z1 V IV I L Z2’ Z2 Z3’ ZL” ZL Z3 6 III II 11 H×nh 1.3: S¬ ®å nguyªn lý cÊu t¹o cña hép sè 5 cÊp 1. Trôc s¬ cÊp; 2. V¬ hép sè; 3. L¾p hép sè; 4, 11. §ång tèc gµi sè; 5, 6, 10. Cµng gµi sè; 7. Trôc thø cÊp; 8. Trôc trung gian; 9. Trôc sè lïi; - Nguyªn lý lµm viÖc: §Æc ®iÓm kÕt cÊu vµ nguyªn lý lµm viÖc cña hép sè 5 cÊp t­¬ng tù nh­ hép sè 3, 4 cÊp nh­ng cã mét sè ®iÓm kh¸c lµ: §Ó thùc hiÖn viÖc chuyÓn sè, sö dông hai ®ång tèc: §ång tèc 4 ®Ó gµi sè truyÒn IV, V; ®ång tèc 11 ®Ó gµi sè truyÒn II, III. Sè truyÒn V lµ sè truyÒn th¼ng. CÆp b¸nh r¨ng Z5, Z’5; Z4, Z’4; Z3, Z’3; Z2, Z’2 ®Òu lµ cÆp b¸nh r¨ng trô r¨ng nghiªng th­êng xuyªn ¨n khíp . Gµi sè truyÒn I vµ sè lïi nhê b¸nh r¨ng trô r¨ng th¼ng Z1 di tr­ît däc trôc thø cÊp 7. Khèi b¸nh r¨ng sè lïi th­êng xuyªn quay khi hép sè lµm viÖc nhê b¸nh r¨ng sè lïi ZL l¾p cè ®Þnh trªn trôc trung gian vµ ¨n khíp víi b¸nh r¨ng Z’’L. §Ó n©ng cao chÊt l­îng ®éng lùc häc vµ tÝnh kinh tÕ cña xe, ë hép sè ba trôc däc n¨m cÊp cã nh÷ng tr­êng hîp sè truyÒn IV lµ sè truyÒn th¼ng cßn sè truyÒn V lµ sè truyÒn t¨ng(tû sè truyÒn <1). Sè truyÒn t¨ng ®­îc sö dông khi xe ch¹y kh«ng t¶i hoÆc nhÑ t¶i trªn ®­êng tèt. Tû sè truyÒn cña sè truyÒn t¨ng n»m trong kho¶ng 0,75 - 0,85. C¸c lo¹i xe cã sè truyÒn t¨ng nh­ URAL-4320, MAZ-5335… øng dông: Hép sè 5 cÊp th­êng sö dông cho xe vËn t¶i h¹ng võa vµ h¹ng nÆng nh­ ZIL-131, URAL-375, URAL-4320, KRAZ-255B, KAMAZ-5320, MAZ-5335…. 1.2.1.2 DÉn ®éng ®iÒu khiÓn C¬ cÊu ®iÒu khiÓn hép sè dïng ®Ó thay ®æi thø tù ¨n khíp cña c¸c b¸nh r¨ng nh»m t¹o ra c¸c tØ sè truyÒn kh¸c nhau tõ ®ã t¹o ra lùc kÐo ë b¸nh xe chñ ®éng phï hîp víi lùc c¶n chuyÓn ®éng. C¬ cÊu ®iÒu khiÓn hép sè bao gåm: cÇn sè, trôc tr­ît vµ n¹ng gµi, èng gµi hoÆc bé ®ång tèc. §Ó b¶o ®¶m gi÷ nguyªn vÞ trÝ c¸c sè ®· gµi còng nh­ tr¸nh gµi 2 sè ®ång thêi, tr¸nh gµi nhÇm sè lïi khi «t« ®ang ch¹y tiÕn trong c¬ cÊu ®iÒu khiÓn cßn cã thªm c¬ cÊu ®Þnh vÞ, c¬ cÊu kho¸ h·m vµ c¬ cÊu b¸o hiÖu sè lïi. a. C¬ cÊu ®ång tèc §Ó gµi sè ng­êi ta cã thÓ sö dông èng gµi, b¸nh r¨ng di tr­ît hoÆc ®ång tèc. Trong c¸c c¬ cÊu trªn th× c¬ cÊu ®ång tèc cho phÐp gµi sè ªm dÞu tr¸nh va ®Ëp nªn nã ®­îc sö dông nhiÒu trong c¸c hép sè cña «t«, ®Æc biÖt trong c¸c «t« hiÖn ®¹i. C¬ cÊu ®ång tèc cã nguyªn lý lµm viÖc gièng nhau nh­ng kÕt cÊu cã thÓ kh¸c nhau nªn nã còng ®­îc chia thµnh c¸c lo¹i ®ång tèc kh¸c nhau: ®ång tèc kiÓu kho¸ h·m, ®ång tèc kiÓu chèt, ®ång tèc kiÓu chèt h­íng t©m. C¬ cÊu ®ång tèc kiÓu kho¸ h·m * CÊu t¹o: CÊu t¹o cña bé ®ång tèc kiÓu kho¸ h·m ®­îc chØ ra trªn h×nh 1.4. H×nh 1.4: CÊu t¹o chi tiÕt cña bé ®ång tèc mçi b¸nh r¨ng sè tiÕn trªn trôc s¬ cÊp lu«n ¨n khíp víi b¸nh r¨ng trªn trôc thø cÊp. V× c¸c b¸nh r¨ng nµy quay tù do trªn trôc cña chóng nªn chóng lu«n quay khi ®éng c¬ ho¹t ®éng vµ ly hîp ®­îc ®ãng. C¸c moay¬ ®ång tèc ®­îc l¾p víi trôc cña chóng bëi then hoa. èng tr­ît ®­îc l¾p vµo tõng moay¬ còng bëi then hoa däc theo mÆt ngoµi cña moay¬ vµ cã kh¶ n¨ng di tr­ît theo ph­¬ng däc trôc. Moay¬ ®ång tèc cã ba r·nh song song víi trôc vµ cã mét kho¸ h·m, cã mét phÇn låi lªn khíp víi t©m cña mçi khe. C¸c kho¸ h·m lu«n ®­îc Ðp vµo èng tr­ît b»ng lß xo h·m. Khi cÇn gµi sè ë vÞ trÝ trung gian phÇn låi cña tõng kho¸ h·m n»m bªn trong r·nh cña èng tr­ît. Vßng ®ång tèc ®Æt gi÷a moay¬ ®ång tèc vµ phÇn c«n cña tõng b¸nh r¨ng sè vµ nã bÞ Ðp vµo mét trong c¸c mÆt c«n nµy khi gµi sè. Vßng ®ång tèc cßn cã ba r·nh ®Ó khíp víi c¸c kho¸ h·m. * øng dông: Dïng ë c¸c lo¹i « t« GAZ-53, 66; BR§M -2, BTP- 60PB… C¬ cÊu ®ång tèc kiÓu chèt h­íng trôc * CÊu t¹o: CÊu t¹o ®ång tèc kiÓu chèt h­íng trôc chi tiÕt cña nã ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh 1.5. H×nh 1.5: §ång tèc kiÓu chèt h­íng trôc C¬ cÊu ®ång tèc kiÓu chèt h­íng trôc gåm cã mét èng tr­ît, hai vµnh ®ång tèc, moay¬ ®ång tèc, ba chèt ®ång tèc (chèt cøng), ba chèt dÉn h­íng (chèt mÒm), ba lß xo vµ bi ®Þnh vÞ èng tr­ît ®ång tèc. C¸c chèt ®ång tèc gi÷ c¸c vµnh ®ång tèc ë hai phÝa. Chóng ®­îc v¸t ë gi÷a mét gãc 50o vµ xuyªn qua èng tr­ît. C¸c chèt dÉn h­íng ®­îc bè trÝ ë vÞ trÝ ®èi diÖn víi c¸c chèt ®ång tèc, lß xo Ên viªn bi vµo r·nh ë gi÷a cña mçi chèt ®Ó ®Þnh vÞ vÞ trÝ t­¬ng ®èi gi÷a èng tr­ît víi c¸c vµnh ®ång tèc. H×nh d¹ng bªn ngoµi cña vµnh ®ång tèc cã d¹ng c«n. C¬ cÊu ®ång tèc kiÓu chèt h­íng trôc th­êng dïng ë nh÷ng «t« t¶i lín. * Nguyªn lý lµm viÖc: VÞ trÝ trung gian: ë vÞ trÝ nµy do èng tr­ît ®­îc c¸c chét dÉn h­íng ®Þnh vÞ nªn n»m ë vÞ trÝ trung gian. C¸c vµnh ®ång tèc còng ë tr¹ng th¸i tù do ch­a tiÕp xóc víi c¸c mÆt c«n cña b¸nh r¨ng sè. Khi cÇn gµi sè ho¹t ®éng, cµng g¹t ®Èy èng tr­ît mang c¸c vµnh ®ång tèc dÞch chuyÓn sang tr¸i theo h­íng gµi. Khi mÆt c«n cña vµnh ®ång tèc tiÕp xóc víi mÆt c«n cña b¸nh r¨ng sè, do ch­a ®ång tèc nªn vµnh tr­ît sÏ quay theo b¸nh r¨ng sè. Do ®ã vÞ trÝ t­¬ng ®èi gi÷a vµnh tr­ît vµ èng tr­ît lÖch nhau mét gãc b»ng khe hë gi÷a chèt ®ång tèc vµ lç trªn èng tr­ît. T­¬ng øng víi gãc lÖch nµy, r·nh then ë phÝa trong èng tr­ît kh«ng trïng víi vÊu then trªn b¸nh r¨ng sè nªn ch­a ®Èy èng tr­ît gµi víi b¸nh r¨ng sè ®­îc. Khi b¸nh r¨ng sè vµ vµnh tr­ît ®· ®ång tèc, vµnh tr­ît quay tù do lóc ®ã cã thÓ ®Èy tiÕp èng tr­ît vµo ¨n khíp víi vÊu r¨ng cña c¸c b¸nh r¨ng sè. Qu¸ tr×nh lµm viÖc cña ®ång tèc cã thÓ tham kh¶o thªm trªn h×nh 1.6. h×nh 1.6: Qu¸ tr×nh ®ång tèc * øng dông: Dïng ë c¸c lo¹i « t« ZIL-130, 131, 157K… C¬ cÊu ®ång tèc kiÓu chèt h­íng t©m * CÊu t¹o: C¬ cÊu ®ång tèc kiÓu chèt h­íng t©m ®­îc chØ ra trªn h×nh 1.7 h×nh 1.7: CÊu t¹o ®ång tèc kiÓu chèt h­íng t©m CÊu t¹o cña bé ®ång tèc nµy còng bao gåm vµnh tr­ît 2, èng tr­ît 4, moay¬ ®ång tèc 7, bèn chèt ®ång tèc (chèt cøng) 5, bèn cÆp lß xo vµ viªn bi 8. Vµnh tr­ît 2 ®­îc l¾p víi c¸c chèt cøng trªn moay¬ ®ång tèc n»m ë gi÷a èng tr­ît (c¸c chèt cøng xuyªn qua r·nh 3 cña èng tr­ît), c¸c lß xo vµ viªn bi 8 ¨n khíp víi r·nh lâm ë phÝa trong gi÷a èng tr­ît. Trªn èng tr­ît 4 ë hai mÆt ®Çu cã ghÐp hai vµnh ®ång tèc cã mÆt lµm viÖc h×nh c«n. Moay¬ ®ång tèc cã then trong ®Ó di tr­ît trªn trôc vµ hai mÆt ®Çu cã then ®Ó ¨n khíp víi b¸nh r¨ng sè. Nguyªn lý lµm viÖc cña c¬ cÊu ®ång tèc lo¹i nµy còng ®­îc gi¶i thÝch t­¬ng tù nh­ hai c¬ cÊu ®ång tèc ®· tr×nh bµy trªn. * øng dông: Dïng ë c¸c lo¹i « t« KRAZ- 255B; URAL- 375§; MAZ- 500; KAMAZ- 5320; URAL- 4320… b. C¬ cÊu chuyÓn sè C¬ cÊu chuyÓn sè bao gåm cÇn sè, c¸c kh©u khíp (c¸c thanh hoÆc d©y c¸p), c¸c trôc tr­ît, n¹ng gµi. Tuú theo cÊu t¹o chung cña c¬ cÊu chuyÓn sè mµ ng­êi ta chia ra: c¬ cÊu chuyÓn sè trùc tiÕp tõ cÇn sè ®Õn trôc tr­ît hoÆc c¬ cÊu chuyÓn sè gi¸n tiÕp tõ cÇn sè th«ng qua c¸c kh©u khíp trung gian míi ®Õn trôc tr­ît. C¬ cÊu chuyÓn sè trùc tiÕp C¬ cÊu chuyÓn sè lo¹i nµy cã cÇn chuyÓn sè ®­îc l¾p ®Æt trùc tiÕp ngay trªn n¾p hép sè. Lo¹i nµy th­êng ®­îc sö dông ë nh÷ng «t« du lÞch hoÆc «t« t¶i cã hép sè ®Æt däc vµ vÞ trÝ cña hép sè gÇn víi vÞ trÝ cña ng­êi l¸i xe. Trªn h×nh 1.8 thÓ hiÖn cÊu t¹o chung cña c¬ cÊu chuyÓn sè lo¹i nµy. VÒ cÊu t¹o c¬ cÊu chuyÓn sè trùc tiÕp bao gåm cÇn chuyÓn sè 1 ®­îc ghÐp b»ng khíp cÇu víi n¾p phô sè 8, c¸c trôc tr­ît 7 cã thÓ tr­ît däc trôc trong c¸c lç trªn n¾p 6. C¸c trôc tr­ît ®Òu cã l¾p n¹ng gµi 2 vµ di chuyÓn cïng víi trôc tr­ît. h×nh 1.8: cÊu t¹o c¬ cÊu chuyÓn sè lo¹i trùc tiÕp. ë mçi trôc tr­ît t¹i vÞ trÝ trung gian cßn l¾p c¸c vÊu cã r·nh ®Ó ¨n khíp víi ®Çu cÇn chuyÓn sè khi gµi sè. C¸c n¹ng gµi ®­îc ¨n khíp víi c¸c r·nh trªn c¸c b¸nh r¨ng di tr­ît, èng gµi hoÆc c¬ cÊu ®ång tèc. Khi muèn gµi sè ng­êi ®iÒu khiÓn chuyÓn cÇn sè sao cho ®Çu d­íi cña cÇn chuyÓn sè khíp víi mét r·nh cña vÊu gµi trªn trôc tr­ît cÇn gµi sau ®ã ®Èy cÇn chuyÓn sè ®Ó trôc tr­ît dÞch chuyÓn vÒ phÝa tr­íc h¹¬c phÝa sau thùc hiÖn viÖc gµi sè. Th«ng th­êng mét trôc tr­ît víi mét n¹ng gµi ®¶m nhiÖm gµi hai sè. Ngoµi ra cßn cã c¸c c¬ cÊu ®Þnh vÞ, kho¸ h·m vµ b¸o hiÖu sè lïi. C¬ cÊu chuyÓn sè gi¸n tiÕp CÊu t¹o chung cña c¬ cÊu chuyÓn sè gi¸n tiÕp ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh 1.9. Lo¹i c¬ cÊu chuyÓn sè nµy th­êng ®­îc ¸p dông ë nh÷ng «t« du lÞch (hoÆc «t« t¶i) cã hép sè ®Æt ngang, cÇu tr­íc chñ ®éng hoÆc hép sè ®Æt däc nh­ng ®Òu ë xa vÞ trÝ ng­êi l¸i. h×nh 1.9: C¬ cÊu chuyÓn sè gi¸n tiÕp V× hép sè ®Æt xa vÞ trÝ ng­êi l¸i nªn tõ cÇn chuyÓn sè bè trÝ c¹nh ng­êi l¸i (trªn sµn xe hoÆc trªn trô l¸i) ®Õn n¾p hép sè cÇn cã c¸c dÉn ®éng trung gian. DÉn ®éng trung gian nµy cã thÓ b»ng c¸c thanh ®iÒu khiÓn c¬ khÝ hoÆc b»ng d©y c¸p. Nguyªn t¾c chung khi gµi sè lµ cÇn ph¶i t¹o ra hai chuyÓn ®éng: mét chuyÓn ®éng chän trôc tr­ît vµ mét chuyÓn ®éng ®Èy trôc tr­ît thùc hiÖn gµi sè. V× vËy dÉn ®éng trung gian tõ sau cÇn chuyÓn sè ®Õn n¾p hép sè th­êng cã hai ®­êng truyÒn ®éng. §Ó lµm s¸ng tá nguyªn lý lµm viÖc cña c¬ cÊu chuyÓn sè lo¹i nµy cã thÓ tham kh¶o thªm cÊu t¹o qua h×nh 1.10. thao t¸c ®Çu tiªn trªn cÇn sè sÏ t¹o ra chuyÓn ®éng ®Ó di chuyÓn trôc cÇn chuyÓn vµ chän sè. Thao t¸c tiÕp theo cña cÇn sè lµ quay trôc cÇn chuyÓn vµ chän sè ®Ó ®Èy trôc tr­ît mang n¹ng gµi thùc hiÖn viÖc gµi sè. h×nh 1.10: C¬ cÊu chuyÓn sè gi¸n tiÕp c. C¬ cÊu ®Þnh vÞ vµ kho¸ h·m tr¸nh gµi hai sè ®ång thêi §Ó trôc tr­ît mang n¹ng gµi cã thÓ duy tr× ®­îc c¸c b¸nh r¨ng cña hép sè ë tr¹ng th¸i trung gian (sè 0) hoÆc ë c¸c vÞ trÝ gµi sè th× trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn cña hép sè ph¶i cã c¬ cÊu ®Þnh vÞ. Ngoµi ra ®Ó chèng gµi hai sè ®ång thêi, tr¸nh g©y h­ háng cho hép sè th× trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn hép sè cßn cã thªm c¬ cÊu kho¸ h·m chèng gµi hai sè ®ång thêi. Víi cïng mét môc ®Ých nh­ nhau nh­ng vÒ kÕt cÊu chóng ta cã thÓ gÆp nhiÒu d¹ng kh¸c nhau. C¬ cÊu ®Þnh vÞ b»ng lß xo bi vµ kho¸ h·m b»ng chèt a c b C¬ cÊu ®Þnh vÞ b»ng lß xo bi vµ kho¸ h·m b»ng chèt ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh 1.11. h×nh 1.11: C¬ cÊu ®Þnh vÞ b»ng lß xo bi vµ kho¸ h·m b»ng chèt. Trong kÕt cÊu nµy c¬ cÊu ®Þnh vÞ ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch trªn mçi trôc tr­ît cã lµm c¸c lç khuyÕt h×nh chám cÇu. Sè lç vµ vÞ trÝ t­¬ng quan gi÷a c¸c lç phô thuéc vµo hµnh tr×nh vµ vÞ trÝ cña trôc tr­ît t­¬ng øng víi vÞ trÝ trung gian vµ vÞ trÝ gµi sè. ë c¸c vÞ trÝ nµy lß xo sÏ Ðp viªn bi vµo r·nh lâm trªn trôc nhê ®ã trôc tr­ît ®­îc ®Þnh vÞ t¹i vÞ trÝ ®ã. C¬ cÊu kho¸ h·m ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh 1.11.a. Trong phÇn th©n cña n¾p hép sè ®Æt trôc tr­ît ng­êi ta khoan th«ng c¸c v¸ch ng¨n gi÷a c¸c trôc tr­ît. Trôc tr­ît n»m ë vÞ trÝ gi÷a còng ®­îc khoan mét lç xuyªn ngang, hai trôc tr­ît hai bªn ®­îc gia c«ng c¸c lç khuyÕt h×nh chám cÇu. Trong lç khoan ngang trªn trôc tr­ît ë gi÷a ng­êi ta ®Æt chèt 1, cßn trªn lç khoan ë v¸ch ng¨n ®­îc ®Æt hai chèt 2. §é dµi cña c¸c chèt ®­îc tÝnh to¸n sao cho khi mét trôc tr­ît ®· dÞch chuyÓn khái vÞ trÝ trung gian (vÞ trÝ gµi sè) th× hai trôc cßn l¹i bÞ c¸c chèt kho¸ cøng. Nguyªn lý ®ã ®­îc thÓ hiÖn qua ba s¬ ®å cña h×nh 1.11.a. ë s¬ ®å thø nhÊt khi trôc gi÷a ®· dÞch chuyÓn khái vÞ trÝ trung gian sÏ Ðp hai chèt 2 vÒ hai phÝa khíp víi lç h×nh chám cÇu cña hai trôc cßn l¹i nªn hai trôc nµy kh«ng cã kh¶ n¨ng di chuyÓn. ë s¬ ®å thø hai vµ thø ba khi mét trong hai trôc phÝa ngoµi dÞch chuyÓn sÏ ®Èy chèt 2 Ðp vµo lç h×nh chám cÇu cña trôc gi÷a, th«ng qua chèt 1 Ðp tiÕp lªn chèt 2 ë phÝa ®èi diÖn ®Ó t× vµo lç h×nh chám cÇu cña trôc ngoµi ®èi diÖn do ®ã hai trôc nµy còng kh«ng cã kh¶ n¨ng di chuyÓn. C¬ cÊu kho¸ h·m b»ng tÊm kho¸ a b c CÊu t¹o vµ nguyªn lý lµm viÖc cña lo¹i nµy ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh 1.12. h×nh 1.12: C¬ cÊu kho¸ h·m b»ng tÊm kho¸. Kh¸c víi c¬ cÊu kho¸ h·m dïng chèt trong c¬ cÊu nµy tÊm kho¸ cµng chuyÓn sè lu«n ®­îc chÌn vµo hai trong ba r·nh trªn phÇn ®Çu cµng chuyÓn sè do ®ã kho¸ tÊt c¶ c¸c cµng chuyÓn sè, trõ mét cµng ®ang ®­îc gµi. VÝ dô ë h×nh 1.12.b, khi ®· chän trôc gµi sè 3 vµ sè 4 th× tÊm kho¸ chÌn vµ gi÷ hai trôc chuyÓn sè 1/ sè 2 vµ trôc chuyÓn sè 5/ sè lïi kh«ng cã kh¶ n¨ng di chuyÓn. Khe hë cña tÊm kho¸ lóc nµy trïng víi vÞ trÝ di chuyÓn cña ®Çu cÇn ®Ó thao t¸c gµi sè 3 hoÆc sè 4. Nh­ vËy ë vÞ trÝ nµy chØ cã mét trôc tr­ît gµi sè 3/ sè 4 cã thÓ di chuyÓn cßn l¹i hai trôc kia bÞ kho¸ cøng. T­¬ng tù nh­ vËy trªn h×nh 1.12.c khi ®· chän trôc gµi sè 1/ sè 2 th× tÊm kho¸ chÌn vµ gi÷ hai trôc cßn l¹i. V× vËy ë vÞ trÝ nµy còng chØ cã mét trôc gµi sè 1/ sè 2 cã thÓ di chuyÓn cßn hai trôc gµi sè 3/ sè 4 vµ sè 5/ sè lïi bÞ kho¸ cøng. 1.2.1.3 Chän s¬ ®å ®éng häc cho hép sè thiÕt kÕ C¨n cø vµo môc ®Ých, yªu cÇu cña lo¹i « t« vËn t¶i cÇn thiÕt kÕ vµ qua ph©n tÝch kÕt cÊu ®Ó ta chän s¬ ®å ®éng häc cña hép sè cho phï hîp. VÝ dô Khi thiÕt kÕ hép sè cho xe vËn t¶i lo¹i võa th× nªn chän s¬ ®å ®éng häc hép sè lµ lo¹i hép sè 3 trôc däc 5 cÊp, cã mét sè truyÒn th¼ng (sè V), c¸c sè I, II, III, IV ®­îc truyÒn qua hai cÆp b¸nh r¨ng ¨n khíp, sè lïi ®­îc truyÒn qua 3 cÆp b¸nh r¨ng ¨n khíp. Cã hai ®ång tèc qu¸n tÝnh ®Ó gµi c¸c sè truyÒn II, III, IV, V. 1.2.2 TÝnh to¸n søc kÐo cña «t«, x¸c ®Þnh tû sè truyÒn chung cña c¶ hÖ thèng truyÒn lùc X©y dùng ®­êng ®Æc tÝnh tèc ®é ngoµi cña ®éng c¬ C¸c ®­êng ®Æc tÝnh tèc ®é ngoµi cña ®éng c¬ lµ nh÷ng ®­êng cong biÓu diÔu sù phô thuéc cña c¸c ®¹i l­îng c«ng suÊt, m« men theo sè vßng quay cña trôc khuûu ®éng c¬. C¸c ®­êng ®Æc tÝnh nµy gåm cã: - §­êng c«ng suÊt: Ne = f(ne). - §­êng m« men xo¾n: Me = f(ne). Trong phÇn nµy tr×nh bµy c¬ së biÓu diÔn mèi quan hÖ gi¶i tÝch cña Me=f(ne), khi ®· cã ®Æc tÝnh thùc cña ®éng c¬ cÇn tÝnh to¸n. Theo L©y- §Ðc - Man, ®èi víi ®éng c¬ ®èt trong dïng nhiªn liÖu diezel hoÆc x¨ng th× d¸ng ®iÖu ®­êng cong Me=f(ne) lµ ®­êng cong bËc hai. Do vËy, chóng ta cã thÓ biÓu diÔn quan hÖ Me=f(ne) theo c«ng thøc thùc nghiÖm L©y- §Ðc – Man: (1.1) Trong ®ã: - MeN, NeN : m« men xo¾n, C«ng suÊt x¸c ®Þnh trªn trôc khuûu ®éng c¬ øng víi chÕ ®é c«ng suÊt cùc ®¹i Nemax. - neN : Sè vßng quay trôc khuûu ®éng c¬ ë Nemax. - a, b, c: lµ c¸c hÖ sè phô thuéc vµo tõng ®éng c¬ cô thÓ. B¶n chÊt cña ph­¬ng tr×nh nµy lµ néi suy Lagrange ®Ó x¸c ®Þnh c¸c hÖ sè a, b, c theo c«ng thøc (1.1) khi ®· cã ®Æc tÝnh thùc. Chóng ta ®­a (1.1) vÒ d¹ng sau: Y=a+b.x -c.x2 (1.2) Trong ®ã: ; (1.3) Trªn ®Æc tÝnh thùc, chóng ta lÊy ba ®iÓm víi c¸c to¹ ®é sau: (Memin, nemin); (Memax, nemax); (MeN, neN); Dùa vµo (1.2) ta x¸c ®Þnh c¸c gi¸ trÞ to¹ ®é cña c¸c ®iÓm t­¬ng øng trªn ®­êng cong Y=f(x): ; ; ;; (1.4) ; ; Sau khi biÕn ®æi (1.4) vÒ d¹ng (1.2) ta nhËn ®­îc c¸c biÓu thøc x¸c ®Þnh c¸c hÖ sè a, b, c nh­ sau: a=A1.X2. X3 + A2.X1. X3+ A3.X1. X2 b=-[A1.(X2+X3) + A2.(X1+X3)+ A3.(X1+X2)] (1.5) c=A1+ A2+ A3 Trong ®ã: ; ; Trªn c¬ së c¸c c«ng thøc (1.5); ta x¸c ®Þnh ®­îc c¸c hÖ sè a, b, c cña quan hÖ gi¶i tÝch Me=f(ne). Gi¶i ph­¬ng tr×nh c©n b»ng lùc kÐo x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè ®¸nh gi¸ chÊt l­îng vËn tèc kÐo cña «t« Trong tr­êng hîp chuyÓn ®éng tæng qu¸t, ph­¬ng tr×nh chuyÓn ®éng cña «t« ë d¹ng ph­¬ng tr×nh c©n b»ng lùc kÐo ®­îc viÕt d­íi d¹ng sau ®©y: Pk= Pf + Pi+ Pw+ Pj (1.6) (1.7) Trong ®ã: Ma - Khèi l­îng toµn bé «t« (Kg) - HÖ sè khèi l­îng quay - Lùc kÐo(N); Pf =f.G.cos; - Lùc c¶n l¨n cña ®­êng(N) Pi =G.sin; - Lùc c¶n lªn dèc (N) Pw=K.F.v2 ; - Lùc c¶n kh«ng khÝ(N) J=- Gia tèc chuyÓn ®éng cña «t« (m.s-2) Sau khi sö dông c¸c c«ng thøc x¸c ®Þnh thµnh phÇn cña (1.7) chóng ta ®­a vÒ d¹ng sau: (1.8) Trong ®ã: i=1, 2, …, n n- Sè l­îng sè truyÒn ai, bi, ci- C¸c hÖ sè t­¬ng øng víi sè truyÒn thø i. C¸c hÖ sè ai, bi, ci ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: Trong ®ã: VNi=0,105. (m/s) neN - Sè vßng quay trôc khuûu ®éng c¬ ë Nemax. rk, rd - B¸n kÝnh ®éng häc vµ b¸n kÝnh ®éng lùc häc b¸nh xe (m). G - Träng l­îng toµn bé «t« (N). MeN - m« men xo¾n cña trôc khuûu ®éng c¬ ë neN (KG.m). itli - tû sè truyÒn cña hÖ thèng truyÒn lùc ë sè truyÒn i. KP - HÖ sè kÓ ®Õn tæn hao ë thiÕt bÞ ®éng lùc lÊy Kp=0,85-0,95. Kb - HÖ sè c¶n kh«ng khÝ(N.s2.m-4). f0 - HÖ sè c¶n l¨n cña ®­êng khi vËn tèc chuyÓn ®éng nhá. Kf - HÖ sè kÓ ®Õn ¶nh h­ëng cña vËn tèc tíi hÖ sè c¶n l¨n, lÊy: Kf=7.10-6. F - DiÖn tÝch c¶n chÝnh diÖn cña «t« (m2) i - §é dèc cña ®­êng. a, b, c- HÖ sè trong biÓu thøc x¸c ®Þnh quan hÖ gi¶i tÝch Me=f(ne). Trªn c¬ së ph­¬ng tr×nh (1.8) víi c¸c hÖ sè x¸c ®Þnh theo c¸c biÓu thøc trªn. Ta tÝnh ®­îc lùc kÐo ë c¸c sè truyÒn. c. x¸c ®Þnh tû sè truyÒn chung cña c¶ hÖ thèng truyÒn lùc Tû sè truyÒn cña hÖ thèng truyÒn lùc trong tr­êng hîp tæng qu¸t ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: itl = ih. if. i0 Trong ®ã: - ih: Tû sè truyÒn cña hép sè chÝnh. - if: Tû sè truyÒn cña hép sè ph©n phèi. - i0: Tû sè truyÒn cña cÇu xe. 1.2.3 Ph©n chia tû sè truyÒn cña hÖ thèng truyÒn lùc cho tõng côm (hép sè, hép sè phô, truyÒn lùc chÝnh) + X¸c ®Þnh tØ sè truyÒn cña truyÒn lùc chÝnh i0: Tû sè truyÒn cña truyÒn lùc chÝnh i0 ®­îc x¸c ®Þnh tõ ®iÒu kiÖn ®¶m b¶o cho «t« ®¹t vËn tèc cùc ®¹i ë tay sè cao nhÊt cña hép sè khi trë ®ñ t¶i: Trong ®ã: - ih = 1 (ih lµ tØ sè truyÒn cña tay sè cao nhÊt hép sè chÝnh). - ip = 1 (ih lµ tØ sè truyÒn cña tay sè cao nhÊt hép sè phô). - nv : Sè vßng quay trôc khuûu cña ®éng c¬ t­¬ng øng víi Vmax cña « t« (rad/s) - Vmax: lµ vËn tèc lín nhÊt cña «t« (m/s). - rb= l1 . r 0 : B¸n kÝnh lµm viÖc trung b×nh, ®­îc x¸c ®Þnh theo kÝch th­íc lèp. + l1 : HÖ sè kÓ ®Õn sù biÕn d¹ng cña lèp, l1 = 0,93 + r0 : b¸n kÝnh thiÕt kÕ cña b¸nh xe - ip: Tû sè truyÒn cña hép sè phô. + X¸c ®Þnh tØ sè truyÒn cña hép sè ph©n phèi ip: Hép ph©n phèi cña « t« qu©n sù th­êng cã hai sè truyÒn, tû sè truyÒn cña sè truyÒn cao th­êng chän b»ng 1 (ipc = 1). Tû sè truyÒn sè thÊp cña hép ph©n phèi (ipt) ®­îc x¸c ®Þnh theo ®iÒu kiÖn ®¶m b¶o vËn tèc tÝnh to¸n nhá nhÊt cña « t«: (1.9) §èi víi « t« qu©n sù hiÖn ®ang sö dông, tû sè truyÒn cña sè truyÒn thÊp hép sè ph©n phèi th­êng n»m trong kho¶ng: ipt =1,5 ¸ 2,5. + X¸c ®Þnh tû sè truyÒn cña hép sè ihs: Tû sè truyÒn cña c¸c sè truyÒn x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: (1.10) §Ó x¸c ®Þnh tû sè truyÒn ë c¸c tay sè ta ph¶i x¸c ®Þnh ®­îc kho¶ng vËn tèc ë c¸c sè truyÒn ®ã. Môc ®Ých cña viÖc ph©n chia kho¶ng vËn tèc cho c¸c sè truyÒn lµ nh»m ®¶m b¶o sö dông hîp lý kho¶ng ®éng cña «t«, ®Ó tõ c¸c yªu cÇu ®­îc ®Æt ra xe cã chÊt l­îng kÐo hîp lý, vËn tèc tèt h¬n, tÝnh kinh tÕ nhiªn liÖu cao h¬n trong mäi ®iÒu kiÖn ho¹t ®éng. Cã 4 chØ tiªu ph©n chia kho¶ng vËn tèc cho c¸c sè truyÒn: §¶m b¶o cho «t« cã vËn tèc trung b×nh cao. §¶m b¶o cho «t« cã tÝnh n¨ng t¨ng tèc tèt. §¶m b¶o n©ng cao tÝnh kinh tÕ nhiªn liÖu cña «t«. §¶m b¶o cho «t« cã kh¶ n¨ng kÐo t«t. Tõ c¸c chØ tiªu trªn, khi ph©n chia kho¶ng vËn tèc cho c¸c sè truyÒn th­êng chän mét chØ tiªu lµm c¬ b¶n. khi yªu cÇu c¬ b¶n ®· tho¶ m·n th× nh÷ng yªu cÇu cßn l¹i, ë møc ®é nµy hoÆc møc ®é kh¸c sÏ ®­îc ®¸p øng. D­íi ®©y sÏ lÇn l­ît kh¶o s¸t c¸c ph­¬ng ph¸p ph©n chia kho¶ng vËn tèc tho¶ m·n c¸c yªu cÇu nªu trªn. a. Ph©n chia kho¶ng vËn tèc ®¶m b¶o cho «t« cã vËn tèc trung b×nh cao Yªu cÇu nµy ®­îc chän lµm yªu cÇu c¬ b¶n cho xe nhiÒu c«ng dông vµ xe chuyªn dïng v× chóng th­êng ho¹t ®éng ë c¸c ®iÒu kiÖn rÊt ®a d¹ng vµ ë c¸c sè truyÒn kh¸c nhau cña hép sè. NhËn thÊy r»ng, vËn tèc trung b×nh cña « t« cµng cao nÕu nã cã thÓ kh¾c phôc ®­îc søc c¶n kh¸c nhau cña ®­êng ë nh÷ng vËn tèc lín. Ng­êi ta ®¸nh gi¸ møc ®é sö dông c«ng suÊt cña xe l¾p bé truyÒn cã cÊp qua hÖ sè sö dông c«ng suÊt ®éng c¬. khi ®ã c«ng suÊt sö dông ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: Ne=Nemax Trong ®ã: - HÖ sè sö dông c«ng suÊt ®éng c¬. HiÖu suÊt cña « t« còng phô thuéc vµo møc ®é sö dông c«ng suÊt. Khi xe chuyÓn ®éng ®Òu cã thÓ coi hiÖu suÊt phô thuéc tuyÕn tÝnh vµo c«ng suÊt truyÒn. NghÜa lµ: Lùc kÐo cña « t« trong tr­êng hîp nµy sÏ b»ng: Do vËy: (1.11) Trong ®ã: - lµ hiÖu suÊt lín nhÊt cña « t« ë sè truyÒn cho tr­íc khi sö dông hoµn toµn c«ng suÊt ®éng c¬. Nh­ vËy, vËn tèc cã thÓ cã ®­îc cña xe phô thuéc vµo b×nh ph­¬ng hÖ sè sö dông c«ng suÊt ®éng c¬. Khi hÖ sè cµng lín th× xe cã thÓ kh¾c phôc søc c¶n kh¸c nhau cña ®­êng ë vËn tèc cµng cao vµ do ®ã vËn tèc trung b×nh cña « t« sÏ t¨ng lªn. Khi hiÖu suÊt kh«ng ®æi, vËn tèc lín nhÊt mµ xe cã thÓ ®¹t ®­îc chØ khi =1, nghÜa lµ khi sö dông hoµn toµn c«ng suÊt ®éng c¬. ViÖc sö dông hoµn toµn c«ng suÊt chØ cã ë bé truyÒn v« cÊp. Trong bé truyÒn cã cÊp, ë mçi sè truyÒn c«ng suÊt chØ ®­îc sö dông hoµn toµn ë ®iÒu kiªn nhÊt ®Þnh. Cho r»ng ë mçi sè truyÒn xe chuyÓn ®éng víi vËn tèc tÝnh to¸n vti, nghÜa lµ ®éng c¬ lµm viÖc ë sè vßng quay kh«ng ®æi nN øng víi c«ng suÊt lín nhÊt Nemax. Nh­ vËy hiÖu suÊt vµ lùc c¶n kh«ng khÝ còng kh«ng ®æi trong toµn bé kho¶ng biÕn thiªn cña hÖ sè sö dông c«ng suÊt tõ =0 ®Õn =1. Khi ®ã: v = vti vµ lùc kÐo riªng theo ®éng c¬ khi sö dông hoµn toµn c«ng suÊt x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: (1.12) So s¸nh (2.11) vµ (2.12) nhËn ®­îc: (1.13) Tõ biÓu thøc (1.13) cã thÓ x©y dùng ®å thÞ biÓu diÔn mèi quan hÖ gi÷a hÖ sè sö dông c«ng suÊt víi lùc kÐo riªng theo ®éng c¬ ë mét sè truyÒn(h×nh 1.13). §å thÞ nµy cã d¹ng ®­êng cong parabol. je jti n ne=nN v=vt 0 0,75 0,50 0,25 H×nh 1.13. §å thÞ sö dông c«ng suÊt ®éng c¬ ë mét sè truyÒn Trªn h×nh (1.14) m« t¶ ®å thÞ sö dông c«ng suÊt ®éng c¬ ë c¸c sè truyÒn kh¸c nhau cña hép sè. H×nh1.14: §å thÞ sö dông c«ng suÊt ë c¸c sè truyÒn Tõ viÖc kh¶o s¸t ®­êng parabol cña c¸c sè truyÒn sÏ nhËn ®­îc: …………………………………… (1.14) …………………………………… Trong ®ã: n- sè l­îng sè truyÒn cña hép sè. Nh©n vÕ ph¶i vµ vÕ tr¸i t­¬ng øng cña c¸c ph­¬ng tr×nh ë (1.14) sÏ nhËn ®­îc: (1.15) b. §¶m b¶o cho xe cã tÝnh n¨ng t¨ng tèc tèt NÕu trong qu¸ tr×nh chuyÓn ®éng mµ xe th­êng xuyªn ph¶i dõng (khi xe ho¹t ®éng trong thµnh phè) th× tÝnh n¨ng t¨ng tèc sÏ lµ yÕu tè quyÕt ®Þnh ®Õn vËn tèc trung b×nh cña « t«. V× vËy ®èi víi xe du lÞch, xe buýt vµ mét sè xe vËn t¶i khi ph©n chia kho¶ng vËn tèc ng­êi ta chän yªu cÇu ®¶m b¶o tÝnh n¨ng t¨ng tèc lµm yªu cÇu c¬ b¶n. X©y dùng ®å thÞ vi=v() (h×nh 1.15) vµ bá qua sù gi¶m vËn tèc trong qu¸ tr×nh chuyÓn sè ta cã: ……………… (1.16) ……………… Ne Me Ne(w) Me(Nm) Nemax Memax v(m/s) v5max v4max=v5min v3max=v4min v1max=v2min v2max=v3min v1min we(rad/s) 0 wN wM wb H×nh 1.15. §å thÞ vËn tèc chuyÓn ®éng cña « t« ë c¸c sè truyÒn vi = v(we). Trªn ®å thÞ: - vËn tèc gãc cña ®éng c¬ khi xe b¾t ®Çu t¨ng tèc ë c¸c sè truyÒn; , - vËn tèc gãc cña ®éng c¬ t­¬ng øng víi c«ng suÊt vµ m« men ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i. V× trong thêi gian t¨ng tèc, vËn tèc ë tõng sè truyÒn ®Òu biÕn thiªn trong kho¶ng () do vËy: Hay: (1.17) Nh­ vËy theo biÓu thøc (1.17) nhËn thÊy: §Ó ®¶m b¶o « t« cã tÝnh n¨ng t¨ng tèc tèt th× ph¶i ph©n chia vËn tèc cho c¸c sè truyÒn theo cÊp sè nh©n víi c«ng béi b»ng q, nghÜa lµ v1max, v2max,… vimax…, vnmax lµ mét cÊp sè nh©n víi c«ng béi lµ q. VËn tèc v1max, v2max,… vimax…, vnmax x¸c ®Þnh nh­ sau: ………………. (1.18) ………………. Trong ®ã: ih1, ih2…, ihi,… ihn- tû sè truyÒn 1, 2,…i,…n cña hép sè; ip, i0- tû sè truyÒn cña hép sè ph©n phèi vµ truyÒn lùc chÝnh. Thø nguyªn nh­ sau: vimax-m/s; rk- m; - rad/s. Thay gi¸ trÞ vimax ë biÓu thøc (1.18) vµo (1.17) nhËn ®­îc: (1.19) HoÆc: (1.20) …………………… Tõ ®ã rót ra: q= (1.21) Nh­ vËy nÕu cho tr­íc sè l­îng sè truyÒn lµ n, qua c«ng thøc (1.21) sÏ x¸c ®Þnh ®­îc c«ng béi q, khi ®· biÕt vtmin= v1max; vtmax= vnmax cã thÓ x¸c ®Þnh vËn tèc tÝnh to¸n ë c¸c sè truyÒn trung gian. §ång thêi nÕu cho tr­íc tû sè truyÒn cña mét sè truyÒn nµo ®ã trong hép sè th× theo c«ng thøc (1.20), (1.21) sÏ x¸c ®Þnh ®­îc c¸c tû sè truyÒn cña c¸c tay sè cßn l¹i. NÕu sè truyÒn cao nhÊt cña hép sè lµ sè truyÒn th¼ng th× ihn=1, khi ®ã: (1.22a) Vµ: …;; (1.22b) Sè l­îng sè truyÒn nhá nhÊt cho phÐp ®­îc x¸c ®Þnh tõ ®iÒu kiÖn ®¶m b¶o , hay: (1.23) NÕu ®iÒu kiÖn (1.23) kh«ng ®­îc ®¶m b¶o th× kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c sè truyÒn sÏ lín vµ do ®ã tÝnh n¨ng t¨ng tèc cña xe sÏ xÊu ®i nhiÒu(khi ®ã qu¸ tr×nh t¨ng tèc cña « t« ë c¸c sè truyÒn ®Òu ph¶i b¾t ®Çu ë vïng lµm viÖc kh«ng æn ®Þnh cña ®éng c¬). Trong thùc tÕ, tr­íc tiªn chän sè l­îng sè truyÒn (dùa theo c¸c mÉu xe hiÖn cã), sau ®ã tiÕn hµnh x¸c ®Þnh c«ng béi qu¸ tr×nh cho cÊp sè nh©n, tõ q x¸c ®Þnh ®­îc theo c«ng thøc (1.23). Tr­êng hîp khi hép sè cã bèn sè trë lªn, sè 1 kh«ng dïng ®Ó t¨ng tèc mµ dïng ®Ó kh¾c phôc lùc c¶n lín nhÊt cña ®­êng th× viÖc ph©n chia vËn tèc sÏ ®­îc tiÕn hµnh tõ sè truyÒn 2. Khi ®ã lÊy v2max=vµ c«ng béi sÏ b»ng: (1.24) NÕu kÓ ®Õn sù gi¶m vËn tèc khi chuyÓn sè (H×nh 1.16) th×: Tõ ®ã suy ra: §èi víi « t« cã träng l­îng nhá vµ vËn tèc lín, trÞ sè t¨ng lªn mét c¸ch râ rÖt ë sè truyÒn cao (do ¶nh h­ëng cña lùc c¶n kh«ng khÝ). Do vËy, khi vËn tèc t¨ng lªn, trÞ sè qi sÏ gi¶m xuèng vµ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c sè truyÒn sÏ ®­îc thu hÑp l¹i. H×nh 1.16. §å thÞ vËn tèc cña « t« cã kÓ ®Õn sù gi¶m vËn tèc khi chuyÓn sè. v(m/s) we(rad/s) wN 0 wb vi+1 Dv vi Nh­ vËy, khi ph©n chia vËn tèc ®Ó ®¶m b¶o tÝnh n¨ng t¨ng tèc tèt ng­êi ta tiÕn hµnh ph©n chia vËn tèc theo cÊp sè nh©n vµ hiÖu chØnh b»ng c¸ch gi¶m kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c vËn tèc tÝnh to¸n ë c¸c sè truyÒn cao vµ t¨ng kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c vËn tèc tÝnh to¸n ë c¸c sè truyÒn thÊp. Song viÖc t¨ng hoÆc gi¶m kh«ng thÓ tuú tiÖn mµ giíi h¹n cña viÖc hiÖu chØnh nµy lµ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c vËn tèc tÝnh to¸n lµ nh­ nhau: v2max- v1max= v3max- v2max=…=vt(i+1)max-vtimax=…=vnmax-v(n-1)max=const=a (1.25) Ne Me Ne(w) Me(Nm) Nemax Memax v(m/s) v5max v4max=v5min v3max=v4min v1max=v2min v2max=v3min we(rad/s) 0 wN wb2 wb5 wb3 wM wb4 H×nh 1.17. §å thÞ vËn tèc chuyÓn ®éng cña «t« khi vËn tèc ë c¸c sè truyÒn ®­îc ph©n chia theo cÊp sè céng. Nh­ vËy: v1max, v2max, …, vimax,… vnmax lµ mét cÊp sè céng víi c«ng sai b»ng a (h×nh 1.17). C«ng sai cña cÊp sè céng còng cã thÓ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: (1.26) Thay c¸c gi¸ trÞ vimax ë c«ng thøc (2.24) vµo (2.31) sÏ cã: (1.27) Trong ®ã: b- h»ng sè ®iÒu hoµ khi ph©n chia vËn tèc theo cÊp sè céng. H»ng sè ®iÒu hßa còng cè thÓ tÝnh theo c«ng thøc: NÕu sè truyÒn cao nhÊt lµ sè truyÒn th¼ng (ihn=1) th×: (1.28) …………………….. Trong tr­êng hîp nµy: (1.29) Nªn tõ c«ng thøc (1.28) vµ (1.29) cã thÓ rót ra: (1.30) Thay h»ng sè ®iÒu hoµ ®· x¸c ®Þnh ®­îc theo c«ng thøc (1.30) vµo (1.28) sÏ tÝnh ®­îc c¸c tû sè truyÒn cßn l¹i cña hép sè. Qua kh¶o s¸t viÖc nghiªn cøu ph©n chia vËn tèc theo cÊp sè céng thÊy r»ng qu¸ tr×nh t¨ng tèc ë mçi sè truyÒn xÈy ra trong kho¶ng biÕn thiªn kh¸c nhau cña vËn tèc gãc ®éng c¬ (h×nh 1.17). ë sè truyÒn cao kho¶ng biÕn thiªn cµng thu hÑp l¹i, nghÜa lµ: Do vËy tÝnh n¨ng t¨ng tèc ë c¸c sè truyÒn cao tèt h¬n so víi c¸ch ph©n chia theo cÊp sè nh©n. Nh­îc ®iÓm cña c¸ch ph©n chia vËn tèc theo cÊp sè céng lµ ë c¸c sè truyÒn thÊp xe t¨ng tèc trong kho¶ng biÕn thiªn réng cña vËn tèc gãc ®éng c¬ nªn thêi gian t¨ng tèc ë c¸c sè truyÒn nµy t¨ng lªn. c. ®¶m b¶o tÝnh kinh tÕ nhiªn liÖu cña « t« Sù ¶nh h­ëng cña viÖc ph©n chia kho¶ng vËn tèc ®Õn kinh tÕ nhiªn liÖu cña xe chØ cã thÓ ®¸nh gi¸ mét c¸ch ®Çy ®ñ th«ng qua nh÷ng sè liÖu thùc nghiÖm. Trong tr­êng hîp chung, chØ tiªu tÝnh kinh tÕ nhiªn liÖu ®­îc ®¸nh gi¸ th«ng qua møc tiªu hao nhiªn liÖu cho 1km hµnh tr×nh. Møc tiªu hao nhiªn liÖu nµy cã thÓ ®­îc x¸c ®Þnh theo møc tiªu hao nhiªn liÖu nhá nhÊt tÝnh theo giê b»ng c«ng thøc sau: (1.31) Trong ®ã: Qkm – møc tiªu hao nhiªn liÖu cho 1km hµnh tr×nh (l/km); Qkm – møc tiªu hao nhiªn liÖu nhá nhÊt tÝnh theo giê (l/h); Vtb - vËn tèc trung b×nh cña « t« (km/h); - hÖ sè khai th¸c. T¶i vµ sè vßng quay cña ®éng c¬ cã ¶nh h­ëng c¬ b¶n ®Õn hÖ sè (>1), song t¶i cña ®éng c¬ cã tÝnh quyÕt ®Þnh h¬n ®Õn trÞ sè . V× vËy viÖc n©ng cao hÖ sè sö dông c«ng suÊt ®éng c¬ sÏ cho phÐp gi¶m hÖ sè . Khi sö dông tèt c«ng suÊt ®éng c¬ kh«ng nh÷ng n©ng cao ®­îc vËn tèc trung b×nh mµ cßn gi¶m ®­îc møc tiªu hao nhiªn liÖu. Nh­ vËy khi ph©n chia kho¶ng vËn tèc theo hÖ sè sö dông c«ng suÊt ®éng c¬ còng sÏ ®¶m b¶o tÝnh kinh tÕ nhiªn liÖu cña « t«. Trªn mét sè « t«, ®Ó n©ng cao tÝnh kinh tÕ nhiªn kiÖu ng­êi ta bè trÝ thªm sè truyÒn t¨ng(h×nh 1.18). VËn tèc tÝnh to¸n cña xe ë sè truyÒn t¨ng ®­îc chän sao cho: (1.32) Trong ®ã: Vtg- vËn tèc cña xe ë sè truyÒn t¨ng; Vth- vËn tèc cña xe ë sè truyÒn th¼ng; Ne Ne ge Nemax v vtg vth we 0 wN ws ge gemin H×nh 1.18. §å thÞ ®¸nh gi¸ tÝnh kinh tÕ nhiªn liÖu cña « t« khi cã sè truyÒn t¨ng. - vËn tèc gãc cña ®éng c¬ øng víi chÕ ®é cã tÝnh kinh tÕ nhiªn liÖu tèt nhÊt. ë ®iÒu kiÖn thuËn lîi, « t« chuyÓn ®éng víi vËn tèc tÝnh to¸n ë sè truyÒn th¼ng, ®ång thêi còng cã thÓ chuyÓn ®éng t¹i vËn tèc ®ã nh­ng ë sè truyÒn t¨ng b»ng c¸ch gi¶m vËn tèc gãc cña ®éng c¬ tõ xuèng . T¹i t¶i cña ®éng c¬ vµ tÝnh kinh tÕ nhiªn liÖu cao h¬n. Th«ng th­êng tû sè /n»m trong kho¶ng 1,21,3. sè truyÒn t¨ng kh«ng n»m trong kho¶ng ph©n chia vËn tèc mÆc dï nã ®ãng vai trß bæ sung trong viÖc t¨ng tÝnh kinh tÕ nhiªn liÖu. d. §¶m b¶o « t« cã kh¶ n¨ng kÐo tèt Yªu cÇu nµy ®Æc biÖt phï hîp víi c¸c lo¹i xe chuyªn dïng ®Ó kÐo. §Ó ®¶m b¶o xe cã kh¶ n¨ng kÐo tèt th× lùc kÐo trªn moãc kÐo ph¶i t¨ng trong nh÷ng kho¶ng b»ng nhau: (1.33) Tõ ®ã cã thÓ rót ra quy luËt ph©n chia kho¶ng vËn tèc nh­ sau: (1.34) Trong ®ã: k- h»ng sè ®iÒu hßa khi ph©n chia vËn tèc theo cÊp sè ®iÒu hoµ. Nh­ vËy vËn tèc cña c¸c sè truyÒn tu©n theo quy luËt cÊp sè ®iÒu hoµ. Trong tr­êng hîp nµy kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c vËn tèc tÝnh to¸n ë c¸c sè truyÒn thÊp ®­îc thu hÑp l¹i cßn kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c vËn tèc tÝnh to¸n ë c¸c sè truyÒn cao kÐo dµi ra (h×nh 1.19). H×nh1.19. §å thÞ vËn tèc chuyÓn ®éng cña « t« khi vËn tèc tÝnh to¸n cña c¸c sè truyÒn tu©n theo quy luËt cÊp sè ®iÒu hoµ. Ne Ne(w) Nemax v(m/s) we(rad/s) 0 wN v5max v4max=v5min v3max=v4min v2max=v3min v1max wb2 wb5 wb3 wb4 0 VÝ dô: khi v1max = 5km/h, vnmax = 40km/h, n=5 th× vËn tèc tÝnh to¸n ë c¸c sè truyÒn khi tu©n theo quy luËt cÊp sè ®iÒu hoµ sÏ cã c¸c gi¸ trÞ nh­ trong b¶ng 1.1. B¶ng 1.1. VËn tèc vimax khi ph©n chia theo cÊp sè ®iÒu hoµ Sè truyÒn 1 2 3 4 5 VËn tèc vimax (km/h) 5 6,3 8,8 14,5 40 Tû sè vimax/v(i-1)max 1,26 1,40 1,65 2,76 - Kho¶ng kÐo sÏ lµ: (5 ¸14,5)km/h cßn kho¶ng vËn chuyÓn:(14,5 ¸40)km/h. 1.2.4 TÝnh to¸n x¸c ®Þnh kÝch th­íc c¸c chi tiÕt cña hép sè C¸c chi tiÕt cña hép sè ®­îc tÝnh to¸n nh­ trong m«n chi tiÕt m¸y. §Ó tÝnh to¸n ®­îc cÇn ph¶i lµm c¸c néi dung sau: X¸c ®Þnh ®­îc c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña hép sè: Kho¶ng c¸ch trôc, th«ng sè cña c¸c b¸nh r¨ng. TÝnh to¸n c¸c chi tiÕt vµ bé phËn c¬ b¶n cña hép sè. a. X¸c ®Þnh ®­îc c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña hép sè. X¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c trôc trong hép sè - Chän hÖ sè kinh nghiÖm K: K phô thuéc vµo trÞ sè m« men quay cùc ®¹i Memax cña ®éng c¬. + §èi víi « t« du lÞch K=12,1 + §èi víi « t« vËn t¶i K=18,7 - X¸c ®Þnh s¬ bé kho¶ng c¸ch trôc: (mm) ThiÕt kÕ b¸nh r¨ng Chän modun: m= (B¶ng 6.8- TTTK-HD§CK-tËp 1) X¸c ®Þnh sè r¨ng cña c¸c b¸nh r¨ng: Chän sè r¨ng cña b¸nh r¨ng chñ ®éng lu«n ¨n khíp: Za1 Gãc nghiªng cña cÆp b¸nh r¨ng lu«n ¨n khíp: TÝnh tû sè truyÒn cña cÆp b¸nh r¨ng lu«n ¨n khíp: X¸c ®Þnh sè r¨ng cña b¸nh r¨ng bÞ ®éng cÆp b¸nh r¨ng th­êng tiÕp: Za2t= Za1.iat; vµ lµm trßn Za2=round(Za2t); TÝnh l¹i tû sè truyÒn cña cÆp b¸nh r¨ng th­êng tiÕp: TÝnh l¹i kho¶ng c¸ch trôc: TÝnh tû sè truyÒn cña c¸c b¸nh r¨ng sè 1, 2, 3, 4 : X¸c ®Þnh sè r¨ng cña c¸c b¸nh r¨ng sè 1, 2, 3, 4 trªn trôc trung gian ®­îc tÝnh nh­ sau: Lµm trßn sè r¨ng cña c¸c b¸nh r¨ng sè trªn trôc trung gian: Zit=round(Zit); TÝnh gãc nghiªng r¨ng cña c¸c b¸nh r¨ng sè 2, 3, 4: CÆp b¸nh r¨ng sè 1 vµ sè lïi lµ r¨ng trô r¨ng th¼ng nªn: TÝnh l¹i vµ lµm trßn sè r¨ng cña c¸c b¸nh r¨ng sè trªn trôc trung gian: Sè r¨ng cña c¸c b¸nh r¨ng sè 1, 2, 3, 4 trªn trôc thø cÊp ®­îc tÝnh nh­ sau: Zib=Z1.ii ; Lµm trßn sè r¨ng cña c¸c b¸nh r¨ng sè 1, 2, 3, 4 trªn trôc thø cÊp: Zibd=round(Zib); Khèi b¸nh r¨ng sè lïi: - Chän sè r¨ng b¸nh r¨ng nhá: Zln - Chän sè r¨ng b¸nh r¨ng nhá: Zll - sè r¨ng b¸nh r¨ng sè lïi trªn trôc trung gian: §èi víi c¸c cÆp b¸nh r¨ng trô r¨ng nghiªng ph¶i tÝnh l¹i gãc nghiªng r¨ng: §èi víi c¸c cÆp b¸nh r¨ng trô r¨ng th¼ng ph¶i tiÕn hµnh dÞch chØnh gãc cho b¸nh r¨ng: - CÆp b¸nh r¨ng sè 1: HÖ sè dÞch t©m: HÖ sè Ky=1000. HÖ sè gi¶m ®Ønh r¨ng Tæng hÖ sè dÞch chØnh: hÖ sè dÞch chØnh b¸nh r¨ng Z1: hÖ sè dÞch chØnh b¸nh r¨ng Z1bd: x2=y-x1 - CÆp b¸nh r¨ng sè lïi 1: Gi÷a trôc trung gian vµ trôc sè lïi Kho¶ng c¸ch trôc: Al1=0,5.(zltg+zll).m1l Chän hÖ sè dÞch chØnh: x1l1, x2l1 - CÆp b¸nh r¨ng sè lïi 2: Gi÷a trôc trung gian vµ trôc thø cÊp Kho¶ng c¸ch trôc: Al2=0,5.(zln+z1bd).m1l Chän hÖ sè dÞch chØnh: x1l2, x2l2 TÝnh l¹i tû sè truyÒn cña c¸c cÆp b¸nh r¨ng sè 1, 2, 3, 4, lïi: X¸c ®Þnh th«ng sè kÝch th­íc cña c¸c cÆp b¸nh r¨ng: Mo dun: m Sè r¨ng: Z Gãc nghiªng r¨ng: (®é) Gãc ¨n khíp: (®é) HÖ sè dÞch chØnh: x (mm) HÖ sè chiÒu cao ®Ønh r¨ng: f0 HÖ sè chiÒu cao ®¸y r¨ng: C0 §­êng kÝnh vßng chia: dc (mm) §­êng kÝnh ®Ønh r¨ng: da (mm) §­êng kÝnh ®¸y r¨ng: df (mm) ChiÒu réng vµnh r¨ng: b(mm) HÖ sè trïng khíp däc: HÖ sè trïng khíp ngang: b. TÝnh to¸n c¸c chi tiÕt vµ bé phËn c¬ b¶n cña hép sè TÝnh b¸nh r¨ng: + Chän vËt liÖu: BiÕt ®­îc øng suÊt uèn cho phÐp , tiÕp xóc cho phÐp . + KiÓm tra vÒ øng suÊt uèn vµ øng suÊt tiÕp xóc: - X¸c ®Þnh m« men tÝnh to¸n: Mtt=Min(M®c, M) - TÝnh øng suÊt uèn, øng suÊt tiÕp xóc - So s¸nh , víi gi¸ trÞ cho phÐp, . NÕu kh«ng tháa m·n th× thay ®æi th«ng sè råi tÝnh l¹i cho tíi khi tho¶ m·n th× th«i. ThiÕt kÕ trôc: Gåm trôc thø cÊp, trôc s¬ cÊp, trôc trung gian, trôc sè lïi. - Trôc thø cÊp: Chän vËt liÖu: BiÕt ®­îc (N/mm2), (N/mm2) X¸c ®Þnh s¬ bé ®­êng kÝnh trôc: d=0,45.A (mm) X¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c gèi ®ì vµ vÞ trÝ l¾p b¸nh r¨ng: Ltc, (mm) X¸c ®Þnh ph¶n lùc t¹i æ ®ì trôc: TÝnh cho tõng sè truyÒn M« men t¸c dông lªn b¸nh r¨ng: Lùc vßng: Lùc h­íng kÝnh: Lùc chiÒu trôc: Ph¶n lùc æ ®ì ®Çu trôc: ; Ph¶n lùc æ ®ì cuèi trôc: ; Ph¶n lùc tæng hîp cña æ ®ì: VÏ biÓu ®å m« men: M« men theo ph­¬ng x: Mix1=Rtcix.x1; x1=0…(Ltc-aitc) Mix2=Rtcix.x2- Ptci.(x2-Ltc+aitc); x2=(Ltc-aitc)… Ltc M« men theo ph­¬ng y: Miy1=Rtciy.y1; y1=0…(Ltc-aitc) Miy2=Rtciy.x2+- Rtci.(x2-Ltc+aitc); x2=(Ltc-aitc)… Ltc M« men tæng hîp: TÝnh ®­êng kÝnh trôc t¹i c¸c tiÕt diÖn l¾p b¸nh r¨ng vµ æ l¨n. Tõ biÓu ®å m« men ta x¸c ®Þnh ®­îc c¸c gi¸ trÞ m« men uèn vµ xo¾n ë c¸c tiÕt diÖn nguy hiÓm: M« men t­¬ng ®­¬ng t¹i vÞ trÝ nguy hiÓm: §­êng kÝnh trôc t¹i vÞ trÝ nguy hiÓm: lµ vÞ trÝ l¾p b¸nh r¨ng (mm) §­êng kÝnh trôc t¹i vÞ trÝ l¾p æ l¨n cuèi trôc: (mm) TÝnh kiÓm nghiÖm trôc: TÝnh cho tõng sè - TÝnh trôc vÒ ®é bÒn: Chän øng suÊt tæng hîp cho phÐp: (N/m2) øng suÊt uèn: øng suÊt xo¾n: øng suÊt tæng hîp: So s¸nh , : NÕu th× ph¶i chän l¹i ®­êng kÝnh trôc vµ tÝnh l¹i ®Ó sao cho - §é bÒn mái: Chän hÖ sè an toµn mái cho phÐp: [s]=2…2,5 TÝnh hÖ sè an toµn mái uèn: TÝnh hÖ sè an toµn mái xo¾n: TÝnh hÖ sè an toµn mái: So s¸nh s vµ [s]: NÕu s > [s], ph¶i chän th«ng sè vµ tÝnh l¹i - §é cøng: Gåm chuyÓn vÞ th¼ng vµ gãc xoay chuyÓn vÞ: Chän chuyÓn vÞ tæng hîp cho phÐp: [y]=0,2…0,25 TÝnh chuyÓn vÞ cña trôc ë c¸c sè truyÒn: ; x=0…aitc ; x=aitc…Ltc So s¸nh y vµ [y]: NÕu y > [y], ph¶i chän th«ng sè vµ tÝnh l¹i Gãc xoay: Chän gãc xoay cho phÐp: []=0,2…0,25 TÝnh gãc xoay cña trôc ë c¸c sè truyÒn: ; x=0…aitc ; x=aitc…Ltc So s¸nh vµ []: NÕu > [], ph¶i chän th«ng sè vµ tÝnh l¹i - C¸c trôc cßn l¹i ®­îc lµm t­¬ng tù: TÝnh to¸n then: Then lµ chi tiÕt tiªu chuÈn nªn ta tiÕn hµnh chän sau ®ã kiÓm bÒn vÒ øng suÊt dËp, øng suÊt c¾t. NÕu kh«ng ®¶m b¶o th× chän l¹i. TÝnh then trªn trôc trung gian: - Sö dông then b¸n nguyÖt cã c¸c th«ng sè kÝch th­íc sau: ChiÒu dµi then: l (mm) §­êng kÝnh vßng b¸n nguyÖt cña then: d1 (mm) BÒ réng then: b (mm) ChiÒu réng then: h (mm) ChiÒu s©u r·nh then trªn trôc: t1(mm) - KiÓm tra ®iÒu kiÖn bÒn dËp: C¸c th«ng sè cÇn thiÕt cho tÝnh to¸n: + øng suÊt dËp cho phÐp: (N/mm2) + øng suÊt c¾t cho phÐp: (N/mm2) + M« men xo¾n trªn trôc trung gian: Mtg (Nmm) + §­êng kÝnh ®o¹n trôc l¾p then: dtg (mm) øng suÊt dËp: (N/mm2) øng suÊt c¾t: (N/mm2) So s¸nh: víi , víi . NÕu >, > ph¶i chän l¹i lo¹i then. - Then trªn trôc thø cÊp, trôc s¬ cÊp ®­îc lµm t­¬ng tù. TÝnh chän æ l¨n: æ l¨n trôc hép sè ®­îc chän theo hÖ sè kh¶ n¨ng lµm viÖc C. §iÒu kiÖn chän æ lµ . Chän æ l¨n trªn trôc thø cÊp: TÝnh hÖ sè kh¶ n¨ng lµm viÖc C: C=Rt®.Kk.Kd.Kt.(ntt.h)0,3 (N) Trong ®ã: - Rt®: T¶i träng t­¬ng ®­¬ng t¸c dông lªn æ - Kk: HÖ sè phô thuéc æ quay vßng trong hay ngoµi, Víi æ vßng trong quay: Kk=1 - Kd: HÖ sè kÓ ®Õn t¶i träng ®éng t¸c dông lªn æ, va ®Ëp nhÑ Kd=1 - Kt: HÖ sè kÓ ®Õn ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é ®Õn thêi gian lµm viÖc cña æ, Víi hép sè « t« Kt=1; - : Sè vßng quay tÝnh to¸n cña trôc bè trÝ æ l¨n - : Thêi gian lµm viÖc cña æ C¨n cø vµo t¶i träng t¸c dông lªn trôc t¹i c¸c vÞ trÝ ®Æt æ l¨n vµ bè trÝ chung cña hép sè ®Ó chän æ l¨n cho thÝch hîp. æ l¨n trªn trôc s¬ cÊp vµ trôc trung gian ®­îc chän t­¬ng tù nh­ trªn TÝnh to¸n ®ång tèc: Lµ x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè kÕt cÊu: H×nh1.20:S¬ ®å nguyªn lý cÊu t¹o ®ång tèc r1 r §Ó ®¶m b¶o ®ång ®Òu tÊc ®é míi vµo sè ®­îc, gãc nghiªng cña r·nh kho¸ ph¶i tu©n theo bÊt ®¼ng thøc sau: (1.35) Trong ®ã: : Gãc nghiªng cña r·nh khãa, =20300 : Gãc nghiªng cña mÆt c«n ma s¸t, =7120 : HÖ sè ma s¸t gi÷a c¸c bÒ mÆt c«n ma s¸t; r : B¸n kÝnh trung b×nh cña bÒ mÆt c«n ma s¸t (mm) r1 : B¸n kÝnh trung b×nh cña mÆt r·nh khãa (mm) Tõ biÓu thøc (1.35) ta x¸c ®Þnh ®­îc KÕt luËn C¸c néi dung ®­îc tr×nh bµy ë trªn lµ c¬ së ®Ó chóng ta tÝnh to¸n thiÕt kÕ hép sè. Lµ c¬ së ®Ó x©y dùng ch­¬ng tr×nh tÝnh to¸n thiÕt kÕ hép sè, ®­îc tr×nh bµy cô thÓ ë phÇn sau.