Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong hệ thống giao thông vận tải đường bộ, ô tô đóng vai trò phương tiện chủ lực phục vụ lưu thông hàng hóa và hành khách nhờ tính cơ động và khả năng thích ứng cao với nhiều điều kiện địa hình. Nhằm đáp ứng các yêu cầu vận hành đa dạng, hệ thống truyền lực nói chung và cụm hộp số nói riêng đòi hỏi phải có tính năng kỹ thuật tối ưu để vừa đảm bảo lực kéo cần thiết ở các chế độ tải trọng nặng, vừa tối ưu hóa khả năng tiết kiệm nhiên liệu khi vận hành ổn định trên đường bằng.

Đề tài "Nghiên cứu thiết kế mô hình hộp số thường cắt bổ" (thuộc học phần Đồ án tổng hợp ô tô, ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, Viện Kỹ thuật HUTECH) được thực hiện với các nhiệm vụ và mục tiêu cụ thể:

  1. Hệ thống hóa cơ sở lý thuyết tổng quan về các chủng loại hộp số sử dụng trên ô tô (hộp số cơ khí, tự động AT, bán tự động ly hợp kép DCT, vô cấp CVT; cấu trúc hộp số 2 trục và 3 trục).
  2. Tính toán, thiết kế động học và động lực học cho cụm hộp số cơ khí 3 trục trên cơ sở tham khảo thông số kỹ thuật thực tế của dòng xe tải nhẹ thương mại (xe tải Suzuki 500kg).
  3. Kiểm nghiệm sức bền chi tiết máy (độ bền uốn và độ bền tiếp xúc của các cặp bánh răng trụ răng nghiêng; kiểm nghiệm trục sơ cấp, trục trung gian, trục thứ cấp theo ứng suất uốn và xoắn tương đương).
  4. Khảo sát các dạng hư hỏng cơ học điển hình trong quá trình khai thác hộp số và đề xuất quy trình kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa tương ứng.
  5. Thi công mô hình vật thể cắt bổ nhằm trực quan hóa cấu tạo không gian và nguyên lý hoạt động của các bộ phận bên trong (bánh răng, trục, then hoa, vòng đồng tốc, cơ cấu khóa hãm, an toàn số lùi).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Cụm hộp số cơ khí 3 trục đồng tâm cố định trang bị cho xe tải nhẹ có tải trọng danh nghĩa 500 kg (khối lượng toàn bộ khi đầy tải 1450 kg).
  • Phạm vi thông số: Tính toán dựa trên động cơ xăng 4 kỳ làm mát bằng nước, 4 xylanh thẳng hàng, dung tích 970 cc, công suất cực đại 31 kW tại 5500 vòng/phút, mô men xoắn cực đại 68 N.m tại 3000 vòng/phút. Phạm vi thiết kế cơ khí bao gồm 5 cấp số tiến (với số 4 là số truyền thẳng $i_4=1$, số 5 là số truyền tăng $i_5=0,795$) và 1 cấp số lùi.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng

  • Quy chuẩn phân loại phương tiện: Đề tài sử dụng phân loại phương tiện theo Tiêu chuẩn Hoa Kỳ và Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 05:2009/BGTVT (ban hành kèm theo Thông tư số 31/2009/TT-BGTVT ngày 19/11/2009 của Bộ Giao thông Vận tải), xác định xe tải nhẹ (Light duty vehicle) là xe có khối lượng toàn bộ không vượt quá 3500 kg.
  • Lý thuyết động lực học ô tô: Xác định tỷ số truyền tay số thấp nhất dựa trên điều kiện cản lớn nhất của mặt đường và kiểm tra theo điều kiện bám giữa bánh xe chủ động với mặt đường ($\varphi = 0,75$); xác định điều kiện chuyển động ổn định ở tốc độ cực tiểu $V_{min} = 5\text{ km/h}$.
  • Quy luật cấp số nhân: Phân bổ tỷ số truyền cho các tay số trung gian với công bội chọn $q = 1,8$.
  • Lý thuyết tính toán sức bền chi tiết máy: Phương pháp tính toán ứng suất uốn $\sigma_u$ trên cơ sở lực vòng tác dụng và hệ số dạng răng tương đương $y$ theo số răng tương đương $Z_{td} = Z / \cos^3(\beta)$; tính ứng suất tiếp xúc $\sigma_{tx}$ theo công thức Hertz dựa trên mô đun đàn hồi $E = 2,1 \cdot 10^5\text{ MN/m}^2$, bán kính cong quy đổi tại điểm tiếp xúc $\rho_1, \rho_2$ và góc ăn khớp tiêu chuẩn $\alpha = 20^\circ$.

Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp giải tích kỹ thuật: Áp dụng các công thức kinh nghiệm ngành động lực để tính toán khoảng cách trục $A$, mô đun pháp tuyến $m_n$, bề rộng vành răng $b$, góc nghiêng răng $\beta$, số răng $Z$ của từng cặp bánh răng, giải các phương trình cân bằng tĩnh học không gian để xác định phản lực liên kết tại các gối đỡ ổ lăn ($X_A, Y_A, X_D, Y_D$).
  • Phương pháp tính toán lặp và hiệu chỉnh: Tính toán làm tròn số răng nguyên, sau đó hiệu chỉnh chính xác lại góc nghiêng răng $\beta$ cho từng cặp bánh răng để đồng nhất khoảng cách trục thiết kế $A = 77,37\text{ mm}$.
  • Phương pháp thi công mô hình thực nghiệm: Thực hiện quy trình cắt bổ vỏ hộp số và các chi tiết định vị cơ khí, hiệu chỉnh độ ăn khớp và cơ cấu gài số để tạo mô hình trực quan phục vụ công tác đào tạo thực hành.

Nguồn dữ liệu

Dữ liệu đầu vào phục vụ tính toán được trích xuất từ thông số kỹ thuật xe tải nhỏ Suzuki 500kg và các hệ số thực nghiệm trong tài liệu tính toán thiết kế hệ thống truyền lực ô tô:

Thông số kỹ thuật Ký hiệu / Đơn vị Giá trị
Chiều dài $\times$ rộng $\times$ cao tổng thể $\text{mm}$ $3240 \times 1395 \times 1765$
Chiều dài cơ sở $\text{mm}$ $1840$
Khoảng sáng gầm xe $\text{mm}$ $165$
Bán kính quay vòng nhỏ nhất $\text{mm}$ $4100$
Khối lượng không tải / Toàn tải $\text{kg}$ $500\ /\ 1450$
Dung tích công tác xylanh $\text{cc}$ $970$
Đường kính $\times$ Hành trình piston $\text{mm}$ $65,5 \times 72$
Công suất cực đại / Số vòng quay $\text{kW / rpm}$ $31\ /\ 5500$
Mô men xoắn cực đại / Số vòng quay $\text{N.m / rpm}$ $68\ /\ 3000$
Tốc độ tối đa thiết kế $\text{km/h}$ $91$
Bán kính làm việc của bánh xe $r_{bx}\ (\text{m})$ $0,35$
Hiệu suất hệ thống truyền lực $\eta_{tl}$ $0,85$
Hệ số bám của đường $\varphi$ $0,75$

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về hộp số

Chương này tổng thuật toàn diện cơ sở lý thuyết về phân loại, kết cấu và nguyên lý vận hành của các loại hộp số trên ô tô hiện đại:

  • Phân loại theo phương thức điều khiển:
    • Hộp số cơ khí (Manual Transmission): Điều khiển hoàn toàn bằng liên kết cơ khí giữa các bánh răng. Ưu điểm là cấu tạo đơn giản, giá thành thấp, độ tin cậy cao, dễ bảo dưỡng; nhược điểm là thao tác đổi số đòi hỏi lực từ người lái và có gián đoạn dòng truyền lực.
    • Hộp số tự động (Automatic Transmission - AT): Truyền mô men qua biến mô thủy lực và hệ thống van điều khiển thủy lực điện tử đóng mở các bộ ly hợp/phanh đĩa ma sát. Ưu điểm là vận hành êm dịu, không ngắt quãng động lực; nhược điểm là kết cấu phức tạp, hiệu suất truyền động thấp hơn hộp số cơ khí.
    • Hộp số bán tự động (Dual-Clutch Transmission - DCT): Sử dụng cơ cấu 2 trục trung tâm lồng nhau kết hợp 2 ly hợp ma sát riêng biệt (ly hợp điều khiển các số lẻ 1, 3, 5 và ly hợp điều khiển các số chẵn 2, 4 cùng số lùi), cho phép chuyển số nhanh và hạn chế hao tổn công suất.
  • Phân loại theo tính chất truyền động: Hộp số vô cấp (CVT - truyền động qua đai kim loại hoặc biến mô thủy lực) và hộp số có cấp (chia thành loại thường từ 3 đến 6 cấp và loại nhiều cấp từ 8 đến 20 cấp dùng cho xe tải hạng nặng có chia cụm hộp số chính và hộp số phụ).
  • Phân loại theo cấu trúc bố trí trục:
    • Hộp số 2 trục: Trục sơ cấp và thứ cấp song song, không có số truyền thẳng (hiệu suất luôn nhỏ hơn 1), kích thước chiều ngang lớn, thích hợp cho xe dẫn động cầu trước hoặc động cơ đặt liền cầu.
    • Hộp số 3 trục (trục sơ cấp và thứ cấp đồng tâm): Mô men truyền từ trục sơ cấp qua cặp bánh răng luôn ăn khớp sang trục trung gian, sau đó truyền ngược lại trục thứ cấp qua các cặp bánh răng gài số. Cấu trúc này tạo được số truyền thẳng ($i=1$) với hiệu suất xấp xỉ bằng 1, triệt tiêu lực tác dụng lên ổ lăn và trục trung gian ở số truyền thẳng, tăng độ cứng vững và giảm chiều rộng hộp số.
  • Tổng hợp thông số xe tham khảo: Trình bày chi tiết thông số kết cấu và động cơ của dòng xe tải Suzuki 500kg làm cơ sở cho tính toán thiết kế.

Chương 2: Tính toán thiết kế các thông số cơ bản của hộp số

Chương 2 là nội dung tính toán cốt lõi của đồ án, bao gồm các bước xác định thông số động học, hình học, phân tích lực và kiểm nghiệm bền chi tiết:

  1. Xác định tỷ số truyền và số cấp:

    • Dựa trên công bội $q = 1,8$ và tỷ số truyền tay số cao nhất (số truyền tăng) $i_5 = 0,795$, xác định số cấp $n = 5$.
    • Tỷ số truyền tay số lùi được chọn theo tỷ lệ $i_L = (1,2 \div 1,3) \cdot i_1 = 4,382$.
    • Sơ đồ động học lựa chọn là loại 3 trục cố định với trục số lùi độc lập, sử dụng bộ đồng tốc cho các cấp số tiến và cụm gài số lùi/số 5.

  2. Xác định các thông số hình học cơ bản của bánh răng:

    • Khoảng cách trục sơ bộ: $A = 77\text{ mm}$, sau khi tối ưu hóa số răng và tính chính xác khoảng cách trục thực tế đạt $A = 77,37\text{ mm}$.
    • Mô đun pháp tuyến tiêu chuẩn: $m_n = 2,75\text{ mm}$.
    • Bề rộng vành răng: Bánh răng chủ động $b_1 = 23\text{ mm}$, bánh răng bị động $b_2 = 20\text{ mm}$.
    • Góc ăn khớp tiêu chuẩn: $\alpha = 20^\circ$.
    • Số răng và góc nghiêng răng $\beta$ của các cặp bánh răng được xác định cụ thể:
      • Cặp luôn ăn khớp: $Z_a = 17$, $Z_a' = 34 \Rightarrow i_a = 2,0$; góc nghiêng $\beta = 25^\circ$.
      • Cặp gài số 1: $Z_1 = 18$, $Z_1' = 33$; góc nghiêng $\beta = 25^\circ$.
      • Cặp gài số 2: $Z_2 = 24$, $Z_2' = 29$; góc nghiêng $\beta = 19^\circ 37'$.
      • Cặp gài số 3: $Z_3 = 29$, $Z_3' = 23$; góc nghiêng $\beta = 22^\circ 27'$.
      • Cặp gài số 5: $Z_5 = 37$, $Z_5' = 15$; góc nghiêng $\beta = 22^\circ 27'$.
      • Cặp bánh răng số lùi: Trục trung gian sang trục số lùi ($Z_{L1} = 21, Z_{L1'} = 15$), trục số lùi sang trục thứ cấp ($Z_L = 43, Z_{L'} = 14$); góc nghiêng $\beta = 25^\circ$.
Cặp bánh răng Số răng ($Z_1 / Z_2$) Góc nghiêng răng $\beta$ Mô đun pháp $m_n\ (\text{mm})$ Chiều rộng vành răng $b_1/b_2\ (\text{mm})$
Luôn ăn khớp $17\ /\ 34$ $25^\circ 00'$ $2,75$ $23\ /\ 20$
Gài số 1 $18\ /\ 33$ $25^\circ 00'$ $2,75$ $23\ /\ 20$
Gài số 2 $24\ /\ 29$ $19^\circ 37'$ $2,75$ $23\ /\ 20$
Gài số 3 $29\ /\ 23$ $22^\circ 27'$ $2,75$ $23\ /\ 20$
Gài số 5 $37\ /\ 15$ $22^\circ 27'$ $2,75$ $23\ /\ 20$
Số lùi (TG - Lùi) $21\ /\ 15$ $25^\circ 00'$ $2,75$ $23\ /\ 20$
Số lùi (Lùi - TC) $14\ /\ 43$ $25^\circ 00'$ $2,75$ $23\ /\ 20$
  1. Phân tích lực và kiểm nghiệm bền bánh răng:
    • Lực ăn khớp không gian phân rã thành: Lực vòng ($P_a$), Lực hướng kính ($R_a$), Lực dọc trục ($Q_a$).
    • Kết quả kiểm nghiệm ứng suất uốn $\sigma_u$ và ứng suất tiếp xúc $\sigma_{tx}$ cho thấy toàn bộ các cặp bánh răng đều nằm trong giới hạn cho phép ($[\sigma_{tx}] = 300 \div 500\text{ MN/m}^2$).
Cặp bánh răng Lực vòng $P_a\ (\text{N})$ Lực hướng kính $R_a\ (\text{N})$ Lực dọc trục $Q_a\ (\text{N})$ $\sigma_u\ (\text{MN/m}^2)$ (CĐ / BĐ) $\sigma_{tx}\ (\text{MN/m}^2)$ $[\sigma_{tx}]\ (\text{MN/m}^2)$
Luôn ăn khớp $2637$ $2058$ $1230$ $9,096\ /\ 8,103$ $84,80$ $300 \div 350$
Gài số 1 $4980$ $3887$ $2322$ $16,872\ /\ 15,303$ $114,96$ $450 \div 500$
Gài số 2 $3882$ $3964$ $1384$ $12,589\ /\ 13,234$ $101,29$ $300 \div 350$
Gài số 3 $3153$ $2777$ $1303$ $9,133\ /\ 11,465$ $89,76$ $300 \div 350$
Gài số 5 $2475$ $2177$ $1021$ $6,614\ /\ 10,286$ $87,18$ $300 \div 350$
Gài số lùi $4269$ $3332$ $1991$ $15,427\ /\ 12,419$ $111,77$ $450 \div 500$
Số lùi $2287$ $1785$ $1066$ $7,417\ /\ 9,415$ $89,88$ $300 \div 350$
  1. Tính toán và thiết kế trục hộp số:
    • Kích thước sơ bộ: Trục sơ cấp chọn đường kính $d_1 = 40\text{ mm}$, bề rộng ổ bi $b_{01} = 23\text{ mm}$. Trục trung gian có đường kính $d_2 = 35\text{ mm}$, chiều dài $l_2 = 215\text{ mm}$, bề rộng ổ bi $b_{02} = 21\text{ mm}$. Trục thứ cấp chọn đường kính $d_3 = 35\text{ mm}$, chiều dài sơ bộ $l_3 = 190\text{ mm}$. Chiều rộng bộ đồng tốc $H = 35\text{ mm}$.
    • Trục sơ cấp: Tại gối đỡ A lắp ổ lăn có đường kính $d_A = 25\text{ mm}$; tại tiết diện B lắp bánh răng $Z_a$ có đường kính $d_B = 32\text{ mm}$. Kiểm tra điều kiện chế tạo liền trục: Đường kính chân răng $d_f = 44,703\text{ mm}$, chiều sâu then $t_2 = 3,3\text{ mm}$; do thỏa mãn điều kiện $d_f - d_B < 2,75 \cdot m$ nên bánh răng $Z_a$ được thiết kế chế tạo liền trục sơ cấp.
    • Trục trung gian: Phân tích phản lực gối đỡ và mô men tương đương $M_{TD}$ ở các tay số nguy hiểm (số 1 và số 3). Đường kính ngõng trục gối đỡ chọn $d_A = d_D = 32\text{ mm}$, đường kính tại các vị trí lắp bánh răng chọn $d_B = 35\text{ mm}$ và $d_C = 42 \div 45\text{ mm}$.
    • Cơ cấu điều khiển và an toàn: Tính toán lựa chọn cơ cấu định vị trục trượt tránh tự nhảy số, cơ cấu khóa hãm liên động chống gài 2 số cùng lúc, cơ cấu an toàn ngăn ngừa gài số lùi ngẫu nhiên và cụm đồng tốc ma sát côn.

Chương 3: Các dạng hỏng thường gặp và cách khắc phục

Chương này phân tích các dạng hư hỏng cơ học trong quá trình vận hành hộp số cơ khí và đưa ra hướng dẫn kỹ thuật kiểm tra, sửa chữa:

  • Các dạng hư hỏng điển hình:
    • Mòn, tróc rỗ bề mặt làm việc hoặc nứt gãy răng do quá tải và bôi trơn kém.
    • Mòn rãnh then hoa, cong vênh trục làm sai lệch khoảng cách trục và góc ăn khớp.
    • Mòn bề mặt côn ma sát của vành đồng tốc dẫn đến hiện tượng khó gài số hoặc va đập khi gài số.
    • Lỏng, mòn hoặc vỡ các viên bi, vòng cách của ổ lăn gối đỡ trục.
    • Hư hỏng lò xo, viên bi định vị hoặc mòn chốt khóa hãm gây hiện tượng tự nhảy số hoặc kẹt số.
  • Phương pháp kiểm tra và sửa chữa:
    • Phương pháp kiểm tra khe hở cạnh răng, vết tiếp xúc của cặp bánh răng ăn khớp.
    • Đo độ đảo hướng tâm và độ cong của các trục bằng đồng hồ so.
    • Quy trình sửa chữa, phục hồi hoặc thay thế các chi tiết không đạt tiêu chuẩn kỹ thuật (thay mới bánh răng, ổ lăn, ép lại then hoa hoặc thay thế bộ đồng tốc).

Kết quả và đóng góp

Kết quả tính toán kỹ thuật chính

Đồ án đã thiết lập được bộ thông số kỹ thuật hoàn chỉnh cho hộp số cơ khí 3 trục 5 cấp số tiến và 1 số lùi tương thích với động cơ xe tải Suzuki 500kg:

  • Tối ưu hóa khoảng cách trục thực tế đạt giá trị chuẩn xác $A = 77,37\text{ mm}$ kết hợp mô đun pháp tuyến $m_n = 2,75\text{ mm}$.
  • Tỷ số truyền các tay số: $i_a = 2,000$; số 1 ($i_1 = 3,667$); số 2 ($i_2 = 2,417$); số 3 ($i_3 = 1,586$); số 4 ($i_4 = 1,000$ - truyền thẳng); số 5 ($i_5 = 0,811$ - truyền tăng); số lùi ($i_L = 4,382$).
  • Toàn bộ các giá trị ứng suất uốn ($\sigma_u \le 16,872\text{ MN/m}^2$) và ứng suất tiếp xúc ($\sigma_{tx} \le 114,96\text{ MN/m}^2$) đều thỏa mãn giới hạn ứng suất mỏi cho phép của vật liệu thép hợp kim chế tạo bánh răng truyền động ô tô.
  • Kết cấu bánh răng chủ động $Z_a$ trên trục sơ cấp được xác lập phương án tối ưu là chế tạo liền trục ($d_f = 44,703\text{ mm}$, $d_B = 32\text{ mm}$).

Giải pháp và đóng góp của đề tài

  • Giải pháp bố trí không gian: Đề xuất phương án bố trí trục số lùi và trục trung gian hạ thấp tối đa chiều cao cụm hộp số, góp phần hạ thấp sàn cabin và tăng khoảng sáng gầm xe cho dòng xe tải nhẹ.
  • Tính toán cơ khí đồng bộ: Xây dựng quy trình tính toán thiết kế khép kín từ xác định điều kiện động lực học kéo/bám, phân phối tỷ số truyền theo cấp số nhân, hiệu chỉnh góc nghiêng $\beta$ để triệt tiêu sai số khoảng cách trục, đến phân tích lực không gian 3D và kiểm nghiệm trục chịu tải phức tạp.
  • Đóng góp về mặt đào tạo: Sản phẩm mô hình hộp số cắt bổ thực tế hoàn thiện đầy đủ kết cấu các vành răng, trục, then hoa, đồng tốc và cơ cấu chuyển số, đáp ứng yêu cầu làm phương tiện giảng dạy và học tập trực quan cho sinh viên chuyên ngành ô tô.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Các bước phân tích lực và ứng suất trong đồ án được thực hiện bằng phương pháp giải tích truyền thống với các giả định tải trọng tĩnh hoặc bán tĩnh theo mô men xoắn cực đại của động cơ ($M_{emax} = 68\text{ N.m}$); đồ án chưa thực hiện các phép đo thực nghiệm đo biến dạng thực tế bằng đầu đo strain gauge hay kiểm tra phân bố ứng suất nhiệt sinh ra do ma sát khi vận hành ở tốc độ cao.
  • Hướng phát triển: Ứng dụng phần mềm mô phỏng phần tử hữu hạn (CAE/FEM) để khảo sát trường ứng suất, độ biến dạng động và tần số dao động riêng của cụm trục - vỏ hộp số; tích hợp thêm các cảm biến tốc độ trục và cơ cấu hiển thị vị trí tay số điện tử lên mô hình cắt bổ để nâng cao tính tương tác trong đào tạo thực hành.

Giá trị tham khảo

Tài liệu này là nguồn tư liệu học thuật và kỹ thuật phù hợp cho:

  • Sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô và Kỹ thuật Cơ khí: Tham khảo phương pháp luận, các bước trình tự và bảng biểu chuẩn mực khi thực hiện Đồ án Chi tiết máy, Đồ án Thiết kế Ô tô hoặc Khóa luận tốt nghiệp chuyên đề hệ thống truyền lực.
  • Kỹ sư và cán bộ kỹ thuật xưởng: Tham khảo các bảng thông số lực tác dụng, kích thước hình học bánh răng, sơ đồ bố trí cơ cấu định vị/khóa hãm an toàn và các dạng sai hỏng cơ học điển hình để ứng dụng vào công tác chẩn đoán, sửa chữa hộp số xe tải nhẹ.
  • Nội dung tham khảo trọng tâm: Bảng thông số hình học bánh răng trụ răng nghiêng, bảng tính lực ăn khớp không gian ($P_a, R_a, Q_a$), phương pháp tính ứng suất tiếp xúc $\sigma_{tx}$ và bài toán kiểm tra điều kiện chế tạo bánh răng liền trục sơ cấp.

Câu hỏi thường gặp

1. Đồ án lựa chọn dòng xe nào làm thông số tham khảo thiết kế và có các đặc tính cơ bản gì?

Đồ án lựa chọn xe tải nhỏ Suzuki 500kg với các thông số chính: Khối lượng bản thân 500 kg, khối lượng toàn tải 1450 kg; động cơ 4 kỳ 4 xylanh dung tích 970 cc; công suất cực đại 31 kW tại 5500 rpm; mô men xoắn cực đại 68 N.m tại 3000 rpm; bán kính bánh xe $r_{bx} = 0,35\text{ m}$; tốc độ tối đa 91 km/h.

2. Vì sao tác giả chọn phương án hộp số 3 trục đồng tâm thay vì hộp số 2 trục?

Hộp số 3 trục đồng tâm cho phép tạo ra số truyền thẳng ($i_4 = 1$) bằng cách nối trực tiếp trục sơ cấp với trục thứ cấp. Ở chế độ này, mô men không truyền qua các cặp bánh răng và trục trung gian, giúp giảm mài mòn, giảm ồn, nâng cao hiệu suất truyền động lên xấp xỉ 1 và tiết kiệm nhiên liệu khi xe vận hành đường dài.

3. Phương pháp xử lý sai lệch khoảng cách trục $A$ sau khi làm tròn số răng nguyên là gì?

Sau khi chọn số răng nguyên ($Z$) cho các cặp bánh răng, khoảng cách trục danh định sẽ bị thay đổi. Tác giả đã cố định khoảng cách trục thực tế $A = 77,37\text{ mm}$ và tiến hành tính toán hiệu chỉnh lại góc nghiêng răng $\beta$ cho từng cặp bánh răng (ví dụ cặp luôn ăn khớp có $\beta = 25^\circ$, số 2 có $\beta = 19^\circ 37'$, số 3 có $\beta = 22^\circ 27'$).

4. Bánh răng chủ động $Z_a$ trên trục sơ cấp được chế tạo rời hay liền trục và căn cứ vào điều kiện nào?

Bánh răng $Z_a$ ($Z = 17$, mô đun $m_n = 2,75\text{ mm}$) được chế tạo liền trục sơ cấp. Căn cứ tính toán cho thấy đường kính chân răng $d_f = 44,703\text{ mm}$, đường kính trục tại vị trí lắp $d_B = 32\text{ mm}$ và chiều sâu rãnh then $t_2 = 3,3\text{ mm}$, thỏa mãn điều kiện hình học $d_f - d_B < 2,75 \cdot m$.

5. Kết quả kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc của cặp bánh răng gài số 1 đạt bao nhiêu và có thỏa mãn điều kiện bền không?

Ứng suất tiếp xúc tính toán của cặp bánh răng gài số 1 đạt $\sigma_{tx} = 114,96\text{ MN/m}^2$, nhỏ hơn nhiều so với ứng suất tiếp xúc cho phép của vật liệu ($[\sigma_{tx}] = 450 \div 500\text{ MN/m}^2$), do đó cặp bánh răng số 1 hoàn toàn thỏa mãn điều kiện bền tiếp xúc mỏi trong điều kiện chịu tải cực đại.

Kết luận

Đồ án "Nghiên cứu thiết kế mô hình hộp số thường cắt bổ" đã hoàn thành đầy đủ nội dung tính toán động học, động lực học và kiểm nghiệm sức bền chi tiết máy cho cụm hộp số cơ khí 3 trục 5 cấp trên xe tải nhẹ Suzuki 500kg. Các kết quả tính toán giải tích về kích thước hình học bánh răng, phản lực trục, ứng suất uốn và ứng suất tiếp xúc đều thỏa mãn các tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế ô tô hiện hành. Công trình không chỉ giải quyết trọn vẹn bài toán thiết kế cơ khí chính xác mà còn tạo ra sản phẩm mô hình vật thể cắt bổ có giá trị ứng dụng trực quan cao trong công tác đào tạo chuyên ngành kỹ thuật ô tô.