Tính toán thiết kế hộp số xe ô tô du lịch

lêi nãi ®Çu Trong giai ®o¹n nay, cuéc c¸ch m¹ng khoa häc kü thuËt ®ang ph¸t triÓn nh­ vò b·o vµ thu ®­îc rÊt nhiÒu thµnh tùu t¸c dông to lín vµo nÒn kinh tÕ. §Êt n­íc ta ®ang trong thêi kú CNH-H§H, ®iÒu nµy ®ßi hái cÇn cã mét nÒn khoa häc kü thuËt ph¸t triÓn. Trong bèi c¶nh ®ã, ngµnh xe cña n­íc ta ®ang kh«ng ngõng n©ng cao chÊt l­îng nghiªn cøu khoa häc, n©ng cao tr×nh ®é chuyªn m«n ®èi l­îng ®éi ngò lµm c«ng t¸c thiÕt kÕ, qu¶n ly‎, khai th¸c, sö dông xe một cách có hiệu quả Tuy nhiªn, trong ®iÒu kiÖn thùc tÕ rÊt khã kh¨n cña ®Êt n­íc ViÖt Nam hiÖn nay, viÖc khai th¸c, sö dông c¸c trang thiÕt bÞ hiÖn cã mét c¸ch khoa häc lµ mét yªu cÇu rÊt cÊp b¸ch, thiÕt yÕu, nhÊt lµ c¸c ph­¬ng tiÖn như là ô tô , nh÷ng trang thiÕt bÞ chuyªn dông, rÊt ®¾t tiÒn, Ýt cã kh¶ n¨ng mua míi. Do ®ã ®Ó cã thÓ khai th¸c, sö dông tèt trang bÞ xe m¸y trong qu©n ®éi ë ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh ViÖt Nam ®ßi hái mçi c¸n bé kÜ thuËt ngµnh xe ph¶i n¾m ch¾c ®Æc tÝnh kÕt cÊu c¸c lo¹i xe ®Ó biÕt cach khai th¸c, b¶o d­ìng, söa ch÷a, phôc håi chi tiÕt, hÖ thèng trªn xe. §å ¸n “ TÝnh to¸n thiÕt kÕ hép sè xe ô tô du lịch ” còng kh«ng n»m ngoµi môc ®Ých trang bÞ cho c¸n bé ngµnh xe cã thªm hiÓu biÕt vÒ hÖ thèng truyÒn lùc nãi chung vµ tõng chi tiÕt trong hÖ thèng, nhÊt lµ cã thÓ söa ch÷a, phôc håi c¸c chi tiÕt trong hép sè. §Ó tõ ®ã cã c¬ së khai th¸c, b¶o d­ìng xe ®­îc tèt h¬n. Trong trình học tập tôi được giao nhiệm vụ “TÝnh to¸n thiÕt kÕ hép sè xe ô tô du lịch “. §å ¸n sÏ của tôi ®­îc thùc hiÖn theo c¸c néi dung chÝnh sau: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHƯƠNG 2: CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE MATIZ Matiz là loại ôtô du lịch 4 chỗ có công thức bánh xe là 4x2, nó đượcsản xuất từ năm 1998 tại nhà máy ôtô Daewoo Hàn Quốc sau đó du nhập vào Việt Nam và được lắp ráp tại nhà máy liên doanh ôtô Việt Mam-Daewoo (Vidamco). Xe Matiz có các kích thước cơ sở như chiều dài cơ sở, chiều rộng cơ sở đều thấp tạo cho xe có tính cơ động cao rất phù hợp với điều kiện đường xá nhỏ hẹp ở Việt Nam do vậy xe có thể đi vào những con đường nhỏ, ngõ nghách của nội thị và ven đô mà nhiều loại ôtô khác không thể đi vào được. Với giá thành phù hợp, mức tiêu thụ nhiên liệu thấp, tiện dụng nên xe Matiz đã được nhiều gia đình lựa chọn làm phương tiện đi lại và du lịch, đặc biệt nó được nhiều hãng taxi sử dụng để kinh doanh dịch vụ góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế. Kiểu dáng bên ngoài xe và một số kích thước cơ bản của xe được thể hiện trên hình 1.1 và hình 1.2. Hình1.1. Kiểu dáng bên ngoài xe Matiz Hình 1.2. Một số kích thước cơ bản của xe Matiz 1. 2 CÁC YÊU CẦU 1.2.1 CÔNG DỤNG Hép sè trong hÖ thèng truyÒn lùc cña «t« nh»m thùc hiÖn nhiÖm vô sau: - Thay ®æi lùc kÐo tiÕp tuyÕn vµ sè vßng quay cña b¸nh xe chñ ®éng ®Ó phï hîp víi lùc c¶n cña ®­êng vµ vËn tèc cña «t« theo nhu cÇu sö dông; - Thùc hiÖn chuyÓn ®éng lïi cho «t«; - Cã thÓ ng¾t dßng truyÒn lùc trong thêi gian dµi khi ®éng c¬ vÉn lµm viÖc 1.2.2 PHÂN LOẠI a Theo ®Æc tÝnh truyÒn m« men: - 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 ®¶m b¶o kh¶ n¨ng lµm viÖc cña ®éng c¬ ë chÕ ®é kinh tÕ trong mét kho¶ng vËn tèc réng, cho phÐp tËn dông c«ng suÊt lín nhÊt cña ®éng c¬ cho chuyÓn ®éng. Tuy nhiªn hép sè v« cÊp cã nh­îc ®iÓm lµ kÕt cÊu phøc tËp, hiÖu suÊt truyÒn ®éng thÊp. - Hép s« 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. Hép sè cã cÊp lµ bé biÕn m« men xo¾n vµ nã ®­îc sö dông réng r·i nhÊt trªn « t« qu©n sù v× kÕt cÊu ®¬n gi¶n, dÔ chÕ t¹o, gi¸ thµnh h¹. - Hép sè kÕt hîp th­êng lµ sù kÕt hîp gi÷a bé truyÒn v« cÊp víi hép gi¶m tèc c¬ khÝ cã cÊp. b Theo ®Æc ®iÓm m«i truêng truyÒn m« men: - Hép sè c¬ khÝ truyÒn m« men xo¾n b»ng c¸c bé truyÒn c¬ khÝ, phæ biÕn nhÊt lµ c¸c bé truyÒn b¸nh r¨ng. - Hép sè lo¹i thñy lùc truyÒn m« men xo¾n nhê n¨ng l­îng cña dßng chÊt láng. Hép sè lo¹i nµy phøc tËp, gi¸ thµnh chÕ t¹o cao, hiÖu suÊt truyÒn th¸p, ngoµi ra nã 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 Ýt sö dông so cã träng l­îng lín vµ hiÖu suÊt thÊp. - Hép sè lo¹i liªn hîp th­êng lµ hép sè thñy c¬ - kÕt hîp bé biÕn m« men thñy lùc víi hép sè hµnh tinh t¹o thµnh truyÒn ®éng thñy c¬ vµ cã thÓ tù ®éng truyÓn sè. Lo¹i nµy ®ang ®­îc dïng phæ biÕn trªn c¸c xe con ®êi míi hiÖn nay. c Theo ph­¬ng ph¸p dÉn ®éng ®iÒu khiÓn hép sè: - DÉn ®éng ®iÒu khiÓn c­ìng bøc - DÉn ®éng ®iÒu khiÓn tù ®éng: cã thÓ lµ tù ®éng hoµn toµn hoÆc b¸n tù ®éng. d Ph©n lo¹i hép sè c¬ khÝ cã cÊp: V× hiÖn nay ®a sè c¸c xe qu©n sù ®Òu sö dông hép sè c¬ khÝ cã cÊp ®¬n gi¶n nªn ®å ¸n nµy xin tËp trung vµo lo¹i hép sè nµy. Hép sè c¬ khÝ cã cÊp ®­îc ph©n lo¹i nh­ sau: - Theo sè l­îng trôc chia ra: + Hép sè ®ång trôc: C¸c trôc lång vµo nhau kÕt hîp víi khíp ma s¸t gµi sè. + Hép sè hai trôc: Trôc vµo vµ trôc ra bè trÝ kh«ng ®ång t©m nhau, lo¹i nµy th­êng thÊy trªn xe t¨ng. + Hép sè ba trôc: Trôc vµo vµ trôc ra ®ång t©m nhau vµ thªm trôc trung gian, lo¹i nµy th­êng l¾p trªn xe « t« qu©n sù. - Theo ®Æc ®iÓm bè trÝ trôc cã: + Hép sè trôc ngang: C¸c ®­êng t©m trôc vu«ng gãc víi trôc ®èi xøng däc cña « t«. + Hép sè trôc däc: C¸c ®­êng t©m trôc n»m trong mÆt ph¼ng song song víi trôc ®èi xøng däc xe. - Theo ®Æc tÝnh ®éng häc cña trôc bao gåm: + 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 – h«p sè hµnh tinh. - Theo sè l­îng sè truyÒn cã: + Hép sè 3 cÊp + Hép sè 4 cÊp + Hép sè 5 cÊp 1.2.3 YÊU CẦU Hép sè cÇn ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu sau: - Cã tØ sè truyÒn thÝch hîp ®Ó b¶o ®¶m chÊt l­îng ®éng lùc häc vµ tÝnh kinh tÕ nhiªn liÖu cña «t«; - Cã kh¶ n¨ng trÝch c«ng suÊt ra ngoµi ®Ó dÉn ®éng c¸c thiÕt bÞ phô; - §iÒu khiÓn sang sè ®¬n gi¶n, nhÑ nhµng; - HiÖu suÊt truyÒn ®éng cao; - KÕt cÊu ®¬n gi¶n dÔ ch¨m sãc b¶o d­ìng . 1. 3 HÂN TÍCH KẾT CẤU HỘP SỐ 1. 3.1 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU Hộp số xe Matiz là hộp số cơ khí, 5 tiến và 1 số lùi, gồm có 3 bộ đồng tốc ở số 1-2 và số 3-4 và số 5,loại có khoá hãm truyền lực cuối cùng có bộ vi sai . bánh răng số lùi được lắp liền trên trục sơ cấp ,dẫn động trực tiếp bằng cáp Hộp số được lắp với vỏ ngoài ly hợp. Trục chủ động của hộp số là trục bị động của ly hợp như vậy động cơ, ly hợp, hộp số hợp thành một cụm tổng thành. Hình 1: Hộp số xe Matiz 1. trục sơ cấp;2. trục thứ cấp; 3. đồng tôc số 1 và 2;4. đồng tốc số 5;5. đồng tốc số 3 và4 ;6.bánh răng số1;7. bánh răng số 2;8 .bánh răng số 3 ;9. bánh răng số 4 ;10 . bánh răng số 5. 1.3.2 PHÂN TÍCH MỘT SỐ CHI TIẾT CỦA HỘP SỐ aTrục sơ cấp hộp số : Có rãnh then hoa then để lắp với đĩa bị động của ly hợp để nhận mô men từ trục khuỷu động cơ, được đúc liền với bánh răng nghiêng chủ động. Trên trục có khoan lỗ dọc để dẫn dầun bôi trơn các ổ đỡ trục thứ cấp hộp số. Trên bánh răng có vành răng để gài số. có lắp bộ đồng tốc bánh răng số 5 và đồng tốc giữa bánh răng số 3 và 4 bTrục thứ cấp : Được gia công có tiết diện thay đổi dùng để truyền mô men ra ngoài đến các bộ phận tiếp theo của hệ thống truyền lực, trên trục thứ cấp bắt đầu trục được lắp đặt bộ đồng tốc giữa số 1 và số 2, bánh răng bị động số 1 đi từ số 1, bánh răng chủ động và bị động số 3 đi số III, bộ đồng tốc thứ 2 đi Số III, bánh răng số 2, bộ đồng tốc thứ nhất đi số II, bánh răng số 5 đi số V, đồng tốc thứ 3. Bánh răng chủ động số 3,4,5 quay trơn trên trục sơ cấp, bánh răng số1 và số lùi có thể dịch chuyển theo phần gờ của trục sơ cấp. Sự dịch chuyển của các bánh răng còn lại được hạn chế bởi các vòng đệm và các ống lót. Tất cả các bánh răng số tiến, số Lùi, đều được đặt cố định và tương ứng với các bánh răng của trục chủ động và bị động luôn ăn khớp với nhau. Các bánh răng này có định dạng hình xoắn mục đích để làm giảm tiếng ồn khi làm việc được bôi trơn bằng dầu nhờn từ đáy các te. ổ bi và các bánh răng bị động được bôi trơn bằng dầu do áp suất dầu tạo ra, bơm dầu kiểu bơm, bánh răng và có lắp van an toàn. Dầu bôi trơn đi theo đường trước thành hộp số và trong nắp đậy trục chủ động, dầu nhờn sẽ ra đến rãnh xuyên tâm của trục chủ động, từ các rãnh này dầu nhờn đến ở bi trục gối đỡ ổ bị động và đến trục bị động và tiếp tục đến các lỗ xuyên tâm, đến các ổ bi của bánh răng số V, III và II. Để làm sạch dầu nhờn khỏi mạt kim loại ở phần đáy có thíêt bị thu cặn dầu và nam châm. Hộp số xe Matiz được thiết kế theo sơ đồ trên, trong hộp số có vành răng tương ứng của tất cả các số, trừ số lùi đều được nằm ở vi trí cố định. Dùng các bộ đồng tốc quán tính có khoá hãm, các đồng tốc này đảm bảo cho việc vào số không có tiếng kêu và va đập của các bánh răng. Như vậy, độ bền của các chi tiết được tăng lên. c C¬ cÊu chèng gµi nhÇm sè lïi Khi xe ®ang chuyÓn ®éng tiÕn dï ë bÊt kú tay sè nµo nÕu lóc ®ã thao t¸c chuyÓn sè nhÇm vµo vÞ trÝ sè lïi th× sÏ g©y c­ìng bøc, va ®Ëp trong c¸c b¸nh r¨ng cña hép sè thËm chÝ cã thÓ g©y gÉy vì b¸nh r¨ng vµ c¸c chi tiÕt kh¸c cña hép sè. V× vËy viÖc b¶o hiÓm ®èi víi thao t¸c khi gµi sè lïi lµ hÕt søc cÇn thiÕt. d Bộ đồng tốc. Khi muốn gài số theo hướng này hay số truyền kia phải dịch chuyển khớp của bộ đồng tốc theo hướng bánh răng gài số, lúc này thân dịch chuyển liền khối với con trượt, trượt theo rãnh then ở các trục bi dẫn cho đến khitiếp xúc với mặt con của vành đồng thau và bánh răng gài số. Ma sát giữa mặt côn vành đồng thau của thân bộ đồng tốc với bánh răng làm cho thân quay đi một góc nhỏ, do đó các vấu lồi của con truợt lọt vào chỗ lõm ở bên sườn thân, ngăn không cho con trượt tiếp tục dịch chuyển và theo chiều trục. Khi tốc độ quay của bánh răng gài các số và thân bộ đồng tốc bằng nhau ( nhờ có ma sát giữa các mặt côn ), con trượt rời khỏi bi định vị cấu lồi và di chuyển về phía bánh răng cho đến lúc bánh răng của bộ đồng tốc vào ăkhớp với vành răng tương ứng. Ta thấy rằng kết cấu đồng tốc lắp trên xe Matiz đơn giản, độ tin cậy cao, dễ chăm sóc bảo dưỡng. Đồng tốc này được lắp then với trục thứ cấp hộp số. hình 2.8 ; cơ cấu đồng tốc Vòng đồng tốc được đặt giữa moay ơ ly hợp và phần côn của từng bánh răng có đồng tốc và nó bị ép vào một trong các mặt côn này. Rãnh hẹp trên phần côn bên trong của vòng đồng tốc để đảm bảo vào ly hợp chính xác vành đồng tốc còn có 3 rãnh để khớp với các khoá đồng tốc e Định vị và khóa hãm  Ở vị trí đã xác định và tránh gài 2 số một lúctránh sinh gãy vỡ bánh răng hoặc tự nhảy số (nhả số). Định vị được dùng cho từng trục trượt Định vị trong hộp số xe Matiz kiểu bi và lò xo, kết cấu đơn giản ít hỏng hóc. Khóa an toàn số lùi ( cảm giác số lùi )để tránh gài số, một cách ngẫu nhiên, nhằm đảm bảo an toàn cho người, xe và hàng hóa trên xe, khóa an toàn số lùi. Dẫn động cơ khí kiểu gián tiếp bằng cáp;có kết cấu đơn giản không có trợ lực 1.3.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỘP SỐ  Gài số 1;Cắt ly hợp gạt khớp gài 3 sang phải cho ăn khớp với vành răng đầu của bánh răng chủ động số 1.lúc này trục thứ cấp quay cùng bánh răng số 1 Gài số 2;Cắt ly hợp gạt khớp gài 3 sang trái cho ăn khớp với vành răng đầu moay ơ của bánh răng chủ động số 2 .lúc này trục thứ cập quay cùng bánh răng số 2 Gài số 3;Cắt ly hợp, gạt khớp gài 3 về vị trí trung gian sau đó gạt khớp gài 5 sang phải an khớp vớI bánh răng đầu của bánh răng số 3 lúc này trục thứ cấp quay cùng bánh răng số 3 Gài số 4; Cắt ly hợp gạt khớp gài 5 sang trái ăn khớp với vành răng ở đầu trục sơ cấp lúc này truyền động từ trục sơ cấp được truyền thẳng trực tiếp sang trục thứ cấp trục thứ cấp có cùng tốc độ và mômen vớI trục sơ cấp Gài số 5;Cắt ly hợp gạt khớp gài 5 về vị trí trung gian sau đó gạt khớp gài 4 sang trái ăn khớp với vành răng đầu moayơ của bánh răng số 5 lúc này và bánh răng số chủ động số 5 ăn khớp với bánh răng bị động số 5 làm cho trục thứ cấp quay. Khi Gài số lùi; Ở chế độ này tất cả các khớp gài số tiến phải nằm ở vị trí trung gian ,gạt bánh răng gài số lùi vào vị trí ăn khớp với bánh răng trên trục thứ cấp . Lúc này lực truyền từ trục sơ cấp đến trục thứ cấp nhờ sự ăn khớp của bánh răng liền trục với bánh răng số lùi lên làm trục thứ cấpkh quay theo chiều ngược lại với các trường hợp số tiến. Các cấp số truyền của hộp số được sắp xếp với khoảng cách thay đổi tốc độ và mômen thích hợp để đảm bảo tính năng kéo của xe tốt . 1.3.4 ƯU ĐIỂM - 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 lµm gi¶m träng l­îng toµn bé cña «t«. - Hép sè cã sè truyÒn th¼ng víi sè truyÒn víi sè truyÒn b»ng 1 khi gµi trùc tiÕp trôc thø cÊp vµo trôc s¬ cÊp. HiÖu suÊt truyÒn lùc cao nhÊt (coi b¨ng1) v× truuyÒn lùc kh«ng qua cÆp b¸nh r¨ng chÞu t¶i nµo . Trong khi ®ã thêi gian sö dông sè truyÒn th¼ng chiÕm tû lÖ cao (50%¸80%) thêi gian lµm viÖc c¶u «t« nªn n©ng cao ®­îc tÝnh kinh tÕ. 1.3.5 NHƯỢC ĐIỂM - 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 chiÒu chuyÓn ®éng cña xe ) cña trôc thø cÊp hép sè bÞ h¹n chÕ vµ æ nµy ®Æt vµo hèc sau 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 trôc s¬ cÊp lín vµ nh­ vËy t¨ng ®­îc kÝch th­íc æ. Nh­ng nÕu b¸nh r¨ng th­êng tiÕp lín th× th× tû sè truyÒn cña cÆp b¸nh r¨ng th­êng nµy 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 th­êng dïng æ ®òa (thanh l¨n trô). Do æ ®òa kh«ng chÞu lùc chiÒu trôc nªn ng­êi ta ®· chó ý chän chiÒu nghiªng r¨ng cña c¸c b¸nh r¨ng ®Ó lùc chiÒu trôc triÖt tiªu kh«ng t¸c dông lªn æ. 1.3.6 CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ Qu¸ tr×nh tÝnh to¸n thiÕt kÕ mét c¬ cÊu ph¶i tu©n theo mét quy tr×nh thiÕt kÕ nhÊt ®inh. Qua ph©n tÝch nh­ ë trªn c¸c b­íc tiÕp theo cña quy tr×nh tÝnh to¸n thiÕt kÕ gåm: - Sau khi ®· chän s¬ ®å ®éng häc, tÝnh to¸n s¬ bé c¸c th«ng sè c¬ b¶n - TÝnh to¸n thiÕt kÕ c¸c chi tiÕt trong c¬ cÊu - KiÓm bÒn c¸c chi tiÕt - Cuèi cïng lµ kiÓm tra thö nghiÖm V× ph¹m vi thêi gian lµm ®å ¸n cã h¹n nªn b­íc kiÓm tra thö nghiÖm kh«ng cã ®iÒu kiÖn thùc hiÖn, do ®ã trong ®å ¸n chØ tËp trung vµo c¸c b­íc trªn. CHƯƠNG 2 CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 2. 1 MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG THIẾT KẾ 2. 1. 1 M ỤC Đ ÍCH - an toàn cho người sử dụng - Tính kinh tế cao - Độ bền làm việc của các chi tiết 2. 1. 2 N ỘI DUNG Do trình độ và thời gian có hạn nên trong phần tính toán thiết kế tôi chỉ thực hiên các nội dung sau: - X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña hép sè: + X¸c ®Þnh tû sè truyÒn cña hép sè + X¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch c¸c trôc trong hép sè + X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña b¸nh r¨ng + X¸c ®Þnh c¸c kÝch th­íc s¬ bé cña trôc + TÝnh to¸n thiÕt kÕ ®ång tèc + Tính toán chọn ổ lăn + Tính toán trục hộp số + Tính toán khả năng làm việc của ổ + Tính toán sức bền của bánh răng + Tính toán dịch chỉnh góc bánh răng + Tính toán chọn ổ lăn 2. 1. 3 CÁC THÔNG SỐ THAM KHẢO Bảng 2. 1 Bảng đặc tính kĩ thuật của xe Matiz TT Thông số kỹ thuật Giá trị (Đặc điểm) Đơn vị 01 Thông số về trọng lượng Tải trọng 432 kg Trọng lượng xe không tải : 778 kg Trọng lượng toàn bộ : 1210 kg 02 Thông số về tính năng thông qua Bán kính quay vòng nhỏ nhất 4,55 m Góc vượt dốc lớn nhất 24 Độ Góc nghiêng ngang 30' 30' Độ chụm 2o48' Vận tốc lớn nhất của xe 144 Km/h Mức tiêu hao nhiên liệu 7 l/100Km Thời gian tăng tốc từ 0-100 km 14 s 03 Thông số về động cơ Dung tích công tác 0,796 lít Đường kính xy lanh D 68,5 mm Hành trình pít tông S 72 mm Tỷ số nén 9,3 Công suất Nemax 37,5 Kw Số vòng quay neN 6000 v/ph Mô men Memax 68,6 Nm Số vòng quay neM 4600 v/ph Góc đánh lửa sớm 10 độ Nước làm mát động cơ 3,8 lít Dầu bôi trơn động cơ(cả lọc) 2,7 lít 04 Thông số về hệ thống truyền lực Ly hợp Kiểu ma sát khô, một đĩa bị động, lò xo ép hình đĩa Hộp số Cơ khí, 5 cấp, dẫn động gián tiếp Tỷ số truyền hộp số(ihs) ihs1 3,818 ihs2 2,210 ihs3 1,423 ihs4 1,029 ihs5 0,827 iL 3,583 Tỷ số truyền của truyền lực chính (i0) 4,444 05 Thông số về hệ thống lái Cơ cấu lái Kiểu bánh răng trụ thanh răng Tỷ số truyền cơ cấu lái 15,7 Tỷ số truyền dẫn động lái 0,984 Dầu trợ lực lái 1 lít 06 Thông số về hệ thống phanh Cơ cấu phanh + Phanh trước phanh đĩa + Phanh sau phanh guốc Dẫn động phanh thuỷ lực, trợ lực chân không Hành trình tự do bàn đạp chân phanh 6-10 mm Dầu phanh 0,45 lít 07 Thông số về phần vận hành Hệ thống treo + Treo trước Độc lập kiểu nến + Treo sau Phụ thuộc, phần tử đàn hồi lò xo trụ Số lượng bánh xe 4 Kích thước của lốp xe 175/60R13 08 Thông số kiểm tra điều chỉnh Bình xăng 35 lít Dầu hộp số 2,1 lít Khe hở xupáp + Xupáp hút 0,15 0,02 mm + Xupáp xả 0,32 0.02 mm CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 3.1 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN Bảng 3. 1 Bảng thông số kĩ thuật của xe Matiz TT Thông số kỹ thuật Giá trị (Đặc điểm) Đơn vị 01 Thông số về trọng lượng Trọng lượng toàn bộ : 1430 kg 02 Thông số về tính năng thông qua Bán kính quay vòng nhỏ nhất 4,55 m Góc vượt dốc lớn nhất 24 Độ Góc nghiêng ngang 30' 30' Độ chụm 2o48' Vận tốc lớn nhất của xe 144 Km/h Mức tiêu hao nhiên liệu 7 l/100Km Thời gian tăng tốc từ 0-100 km 14 s 03 Thông số về động cơ Dung tích công tác 0,796 lít Đường kính xy lanh D 68,5 mm Hành trình pít tông S 72 mm Tỷ số nén 9,3 Công suất Nemax 77 Kw Số vòng quay neN 6000 v/ph Mô men Memax 9,6 Nm Số vòng quay neM 4600 v/ph Góc đánh lửa sớm 10 độ Nước làm mát động cơ 3,8 lít Dầu bôi trơn động cơ(cả lọc) 2,7 lít 04 Thông số về hệ thống truyền lực Ly hợp Kiểu ma sát khô, một đĩa bị động, lò xo ép hình đĩa Hộp số Cơ khí, 5 cấp, dẫn động gián tiếp Tỷ số truyền hộp số(ihs) ihs1 3,67 ihs2 2,10 ihs3 1,36 ihs4 1,0 iL 3,53 Tỷ số truyền của truyền lực chính (i0) 4,1 3. 2 TÍNH TOÁN CHI TIẾT 3. 2. 1 CHẾ ĐỘ TẢI TRỌNG THIẾT KẾ 1 T¶i träng tõ ®éng c¬ ®Õn chi tiÕt ®ang tÝnh cña hép sè: = [N.m] . : M«men tÝnh to¸n ë chi tiÕt cÇn tÝnh [N.m] .:M«men cùc ®¹i cña ®éng c¬ [N.m] .:TØ sè truyÒn tõ ®éng c¬ ®Õn chi tiÕt cÇn tÝnh 2 T¶i träng tõ b¸nh xe chñ ®éng ®Õn chi tiÕt cÇn tÝnh to¸n theo ®iÒu kiÖn b¸m lín nhÊt cña c¸nh xe víi mÆt ®­êng. [N.m] :Tæng ph¶n lùc cña mÆt ®­êng t¸c dông lªn b¸nh xe chñ ®éng [N] = 0,7.= 0,7. 1430 = 10010 [N] .:HÖ sè b¸m lín nhÊt cña b¸nh xe víi mÆt ®­êng-= 0,8 .:TØ sè truyÒn tÝnh tõ b¸nh xe chñ ®éng ®Õn chØ tiÕt cÇn tÝnh .:B¸n kÝnh b¸nh xe Ta cã: víi :HÖ sè kÓ ®Õn sù biÕn d¹ng cña lèp- Sau khi tÝnh to¸n xong gi¸ trÞ nµo nhá h¬n sÏ ®­îc chän ®Ó tÝnh to¸n. [N.m] 352,32 201,6 130,56 96 [N.m] 163,9 286,465 442,33 601,58 TS chän 163,9 201,6 130,56 96 3. 2. 2 XÁC ĐỊNH KHOẢNH CÁCH GIỮA CÁC TRỤC V× hép sè cã trôc cè ®Þnh nªn kho¶ng c¸ch s¬ bé ®­îc tÝnh [mm] .:M«men cùc ®¹i cña ®éng c¬ [N.m] .a:HÖ sè kinh nghiÖm - Víi xe con: a=13 16 [mm] Ta chän: [mm] 3. 2. 3 CHỌN MÔ ĐUN BÁNH RĂNG : m Chän m«®un theo c«ng thøc kinh nghiÖm: Mn = (0,032 – 0,040)A; mn = (2,13 – 2,66); chän mn = 2,5 Chän gãc nghiªng 3. 2. 4 XÁC ĐỊNH SỐ RĂNG CỦA BÁNH RĂNG 1 CÆp b¸nh r¨ng lu«n ¨n khíp Sè r¨ng cña b¸nh r¨ng chñ ®éng : Chän theo ®iÒu kiÖn kh«ng c¾t ch©n r¨ng, nghÜa lµ ; chän Sè r¨ng cña b¸nh r¨ng bÞ ®éng: - Lµm trßn: TØ sè truyÒn cña cÆp b¸nh r¨ng lu«n ¨n khíp lµ: 2. TØ sè truyÒn cña c¸c cÆp b¸nh r¨ng ®­îc gµi sè: Ta cã: Víi lµ tØ sè truyÒn cña cÆp b¸nh r¨ng ®­îc gµi. -Tay sè 1: -Tay sè 2: -Tay sè 2: 3. Sè r¨ng cña c¸c b¸nh r¨ng dÉn ®éng gµi sè ë trôc trung gian: -Sè 1: -Sè 2: -Sè 3: Lµm trßn: 4.Sè r¨ng cña c¸c b¸nh r¨ng bÞ ®éng trªn trôc thø cÊp: -Sè 1: Lµm trßn -Sè 2: Lµm trßn -Sè 3: Lµm trßn 5. X¸c ®Þnh l¹i tØ sè truyÒn cña c¸c cÆp b¸nh r¨ng gµi sè: -Sè 1: -Sè 2: -Sè 3: 6. X¸c ®Þnh l¹i tØ sè truyÒn cña hép sè: -Sè 1: -Sè 2: -Sè 3: 7. TÝnh chÝnh x¸c kho¶ng c¸ch trôc: A -CÆp lu«n ¨n khíp: [mm] -CÆp gµi sè 1: [mm] -CÆp gµi sè 2: [mm] -CÆp gµi sè 3: [mm] Chän khi ®ã cã sù sai lÖch gi÷a kho¶ng c¸ch c¸c trôc, ta chän gi¶i ph¸p dÞch chØnh gãc c¸c b¸nh r¨ng cña c¸c cÆp lu«n ¨n khíp vµ cÆp gµi sè 2. 3. 2. 5 TÍNH TOÁN DỊCH CHỈNH GÓC BÁNH RĂNG 1 X¸c ®Þnh hÖ sè dÞch chuyÓn c¸c trôc: Víi Víi 2 Tæng sè dÞch chØnh t­¬ng ®èi vµ gãc : Víi cÆp lu«n ¨n khíp: Víi cÆp b¸nh r¨ng gµi sè 2: 3. HÖ sè dÞch chØnh tæng céng: . :HÖ sè dÞch chØnh ph©n cho b¸nh r¨ng . : HÖ sè dÞch chØnh ph©n cho b¸nh r¨ng Víi cÆp b¸nh r¨ng gµi sè 2: Víi cÆp b¸nh r¨ng lu«n ¨n khíp: 4. KiÓm tra vµ : -Sè r¨ng t­¬ng ®­¬ng : Ta cã: vµ vµ -HÖ sè dÞch chØnh tæng céng: +B¸nh r¨ng lu«n ¨n khíp: +B¸nh r¨ng gµi sè 2: B¶ng 3. 2: Th«ng sè h×nh häc cña b¸nh r¨ng trô r¨ng nghiªng kh«ng dÞch chØnh. Tªn gäi KH Gµi sè 1 B¸nh nhá : B¸nh lín Gµi sè 3 B¸nh nhá : B¸nh lín TØ sè truyÒn i 2,143 2,143 M«®un ph¸p tuyÕn 2,5 2,5 B­íc ph¸p tuyÕn 10,99 10,99 Gãc nghiªng cña r¨ng M«®un mÆt ®Çu 4,04 4,04 B­íc mÆt ®Çu 12,68 12,68 §­êng kÝnh vßng chia D 56,56 : 121,2 84,84 : 92,92 §­êng kÝnh vßng ®Ønh 63,56 : 128,2 91,84 : 99,92 §­êng kÝnh vßng ®¸y 47,81 : 112,5 76 : 84 ChiÒu cao r¨ng H 7,875 7,875 ChiÒu réng vµnh r¨ng B 20 20 Kho¶ng c¸ch trôc A 66,4 66,4 Gãc ¨n khíp B¶ng 3. 3: Th«ng sè h×nh häc cña c¸c cÆp b¸nh r¨ng trô r¨ng nghiªng dÞch chØnh gãc Tªn gäi KH CÆp lu«n ¨n khíp B¸nh nhá : B¸nh lín CÆp gµi sè 2 B¸nh nhá : B¸nh lín TØ sè truyÒn 1,625 1,39 M«®un 2,5 2,5 B­íc r¨ng 10,99 10,99 Gãc profin B­íc c¬ së 11,68 11,4 Kho¶ng c¸ch trôc khi () 66,4 66,4 Kho¶ng c¸ch trôc khi () 67,84 67,84 HÖ sè thay ®æi kho¶ng c¸ch trôc 0,0475 0,0231 Tæng hÖ sè dÞch chØnh 0,5252 1,86 Ph©n cho b¸nh nhá 0,0589 0,59315 Ph©n cho b¸nh lín 0,4663 0,59315 §é dÞch chØnh ngh­îc 2,19 2,115 §­êng kÝnh vßng chia 70,8 : 115,23 72,8 : 101 §­êng kÝnh vßng c¬ së 65 : 106 81 : 112 §­êng kÝnh vßng ®Ønh 78 : 120 92 : 123 §­êng kÝnh vßng ®¸y 63 : 110 66 : 94 ChiÒu cao r·nh 10 5,76 ChiÒu réng vµnh r¨ng B 20 20 3. 3 TÍNH TOÁN SỨC BỀN CỦA HỘP SỐ 3. 3. 1 CHẾ ĐỘ TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN HỘP SỐ 1 M«men truyÒn ®Õn c¸c trôc hép sè B¶ng 3. 3: Tªn gäi Tõ ®éng c¬ truyÒn ®Õn C«ng thøc[kN.m] Gi¸ trÞ Theo b¸m tõ b¸nh xe truyÒn ®Õn C«ng thøc[kN.m] Gi¸ trÞ Trôc s¬ cÊp 0,096 0,234 Trôc trung gian 0,18 0,25 Trôc thø cÊp Sè 1 Sè 2 Sè 3 0,352 0,202 0,131 0,86 Trong ®ã: . : tØ sè truyÒn TLC - . : hÖ sè b¸m lín nhÊt - . : träng l­îng b¸m « t« - 2. Lùc t¸c dông lªn c¸c cÆp b¸nh r¨ng: - Lùc vßng : - Lùc h­íng kÝnh : - Lùc chiÒu trôc : Q = P.tgb B¶ng 3. 4: Tªn gäi Lùc vßng P[N] Lùc h­íng kÝnh R Lùc chiÒu trôc Q CÆp lu«n ¨n khíp 597,7 295 345 CÆp gµi sè 1 2375 998 1370 CÆp gµi sè 2 1194 676 689 CÆp gµi sè 3 655 275 378 3. 3. 2 TÍNH SỨC BỀN BẮNH RĂNG 1 TÝnh søc bÒn uèn: . : HÖ sè t¶i träng ®éng bªn ngoµi - =1,52. . : HÖ sè tÝnh ®Õn ma s¸t + §èi víi b¸nh r¨ng chñ ®éng : =1,1 + §èi víi b¸nh r¨ng bÞ ®éng : =0,9 . : HÖ sè tÝnh ®Õn ®é cøng cña trôc vµ ph­¬ng ph¸p l¾p b¸nh r¨ng trªn trôc + §èi víi b¸nh r¨ng c«ngxon ë trôc s¬ cÊp : =1,2 + §èi víi b¸nh r¨ng di tr­ît ë trôc thø cÊp : =1,1 . : HÖ sè tÝnh ®Õn t¶i träng ®éng phô do sai sè c¸c buíc r¨ng khi gia c«ng g©y nªn - =1,11,3 . : HÖ sè tÝnh ®Õn øng suÊt tËp trung ë c¸c gãc l­în cña r¨ng do gia c«ng g©y nªn - =1,0 . : HÖ sè tÝnh ®Õn ®é trïng khíp chiÒu trôc víi søc bÒn cña r¨ng [ tra theo ®å thÞ] Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc : 2 TÝnh søc bÒn tiÕp xóc : §èi víi cÆp b¸nh r¨ng chÕ t¹o cïng mét vËt liÖu, tÝnh to¸n øng suÊt tiÕp xóc (t­¬ng øng víi chÕ ®é t¶i träng : §èi víi « t« lÊy b»ng ) theo c«ng thøc : . : Gãc nghiªng cña r¨ng . P : Lùc vßng [MN] . E : M«®un ®µn håi - §èi víi thÐp : E = 2 2,2.10 [daN/cm] . b' : ChiÒu dµi tiÕp xóc cña r¨ng [m] . : Gãc ¨n khíp Ta cã : + b' = [m] + Sin20= 0,34 + Cos20= 0,93 + + + + + + + + Ta tÝnh ®­îc c¸c øng suÊt tiÕp : Nh­ vËy c¸c gi¸ trÞ cña ®Òu nhá thua =10002500[MN/m] 3. 3. 3 TÍNH TOÁN TRỤC HỌP SỐ 1. Chän s¬ bé kÝch th­íc c¸c trôc : a: §èi víi trôc s¬ cÊp: b: §èi víi trôc trung gian : 0,16 =250[mm] c: §èi víi trôc thø cÊp : =0,45A=0,45.66,4 = 29,88[mm] =0,18 =230[mm] .A : Kho¶ng c¸c trôc .: §­êng kÝnh vµ chiÒu dµi trôc trung gian . : §­êng kÝnh vµ chiÒu dµi trôc thø cÊp. 2 TÝnh trôc vÒ søc bÒn : a Trôc s¬ cÊp: -TÝnh ph¶n lùc t¹i c¸c gèi : -TÝnh trôc theo ®é bÒn uèn : TÝnh trôc theo xo¾n : -TÝnh trôc theo xo¾n vµ uèn tæng hîp : b Trôc thø cÊp : -TÝnh ph¶n lùc t¹i c¸c gèi : -TÝnh trôc theo ®é bÒn uèn : - TÝnh trôc theo xo¾n : -TÝnh trôc theo xo¾n vµ uèn tæng hîp : c: c Trôc trung gian : -TÝnh ph¶n lùc t¹i c¸c gèi : -TÝnh trôc theo ®é bÒn uèn : T¹i tiÕt diÖn nguy hiÓm x¸c ®Þnh theo c«ng thøc : TÝnh trôc theo xo¾n : -TÝnh trôc theo xo¾n vµ uèn tæng hîp : 2 TÝnh trôc theo cøng v÷ng : f_§é vâng _Gãc xoay a §é vâng cña trôc: - Trôc s¬ cÊp trong mÆt ph¼ng XOZ: - -Trôc thø cÊp trong mÆt ph¼ng XOZ - Trôc thø cÊp trong mÆt ph¼ng XOY : b Gãc xoay cña trôc : - Trôc s¬ cÊp trong mÆt ph¼ng XOZ: - Trôc s¬ cÊp trong mÆt ph¼ng XOY: - Trôc thø cÊp trong mÆt ph¼ng XOZ: Trôc thø cÊp trong mÆt ph¼ng XOY: Gãc xoay tæng céng : 3. 4 TÍNH TOÁN CHỌN Ổ LĂN ChÕ ®é t¶i träng trong tÝnh to¸n æ l¨n : víi : HÖ sè sö dông m«men xo¾n. Tõ ®ã ta cã : 3. 4. 1 TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA Ổ Ta cã : .: HÖ sè tÝnh ®Õn vßng nµo cña æ bi quay _=1,35 .: HÖ sè tÝnh ®Õn t¶I träng ®éng =1,5 .: HÖ sè tÝnh ®Õn ¶nh h­ëng cña chÕ ®é nhiÖt _=1 .: Sè vßng quay tÝnh to¸n _ LÊy .: Thêi gian lµm viÖc cña æ l¨n : - -HÖ sè vßng quay : -Lùc t¸c dông t­¬ng ®­¬ng : .Trôc s¬ cÊp : .Trôc thø cÊp : .Trôc trung gian : -Ta cã hÖ sè lµm viÖc C . Trôc s¬ cÊp: C = 3655 .Trôc thø cÊp : C = 3502 .Trôc trung gian : C = 1786 KÕt luËn KÕt cÊu cña hép sè xe «t« phô thuéc nhiÒu vµo ®Æc ®iÓm kü thuËt cña «t«, vµo sù tiÕn bé cña khoa häc kü thuËt trong vÊn ®Ò b¶o vÖ m«i tr­êng vµ tÝnh kinh tÕ trong khai th¸c sö dông «t«. Sù hiÓu biÕt s©u réng vÒ chóng kh«ngva nh÷ng gióp ta khai th¸c tèt mµ cßn t¹o ®Þnh h­íng nghiªn cøu s©u h¬n trong thiÕt kÕ chÕ t¹o. §ã thËt sù lµ vÊn ®Ò cÊp thiÕt ®Æt ra cho c¸c c¸n bé kü thuËt ngµnh «t«. Sau mét thêi gian nghiªn cøu vµ thùc hiÖn nhiÖm vô ®­îc giao, nhê sù chØ ®¹o cña thÇy h­íng dÉn vµ c¸c b¹n ®ång nghiÖp, víi sù nç lùc cña b¶n th©n, t«i ®· thiÕt kÕ ®­îc hép sè cho xe du lÞch ®¸p øng c¸c yªu cÇu ®Æt ra vµ ®· thùc hiÖn ®­îc c¸c néi dung 1.T×m hiÓu tæng quan về hép sè 2.Ph©n tÝch kÕt cÊu cña mét sè lo¹i hép sè cÇn thiÕt kÕ 3. TÝnh to¸n thiÕt kÕ hép sè KÕt qu¶ tÝnh to¸n cho thÊy hép sè thiÕt kÕ ra phï hîp víi yªu cÇu ®èi víi xe t¶i h¹ng trung. Do trong thêi gian cã h¹n vµ kh¼ n¨ng cña b¶n th©n nªn trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n kh«ng tr¸nh ®­îc sai sãt mong ®­îc sù ®ãng gãp ý kiÕn phª b×nh cña c¸c thÇy gi¸o. T«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy gi¸o NguyÔn Huy Sơn ®· gióp ®ì nhiÖt t×nh trong qu¸ tr×nh lµm ®å ¸n. Tµi liÖu tham kh¶o [1] Vò §øc LËp- Ph¹m §×nh Vy,CÊu t¹o «t« qu©n sù tËp 1. HVKTQS1995. [2] TrÇn H÷u QuÕ, VÏ kü thuËt c¬ khÝ tËp 1+2,NXBGD-1998. [3] §ç QuyÕt Th¾ng. Chi tiÕt m¸y tËp 1+2, NXB §H vµ THCN-1989. [4] Bé m«n xe qu©n sù –Khoa ®éng lùc, Lý thuyÕt «t« qu©n sù-NXBQ§ND-2002. [5] NguyÔn Träng HiÖp, Chi tiÕt m¸y tËp 1+2, NXB §H vµ THCN-1989. [6] ThiÕt kÕ tÝnh to¸n «t« m¸y kÐo tËp 1, NXB§H vµ THCN. [7] TrÞnh ChÊt, Lª V¨n UyÓn,TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ tËp1+2 [8] KÕt cÊu vµ tÝnh to¸n «t«-NXB giao th«ng vËn t¶i -1984