Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Ngành công nghiệp ô tô giữ vai trò đòn bẩy trong nền kinh tế kỹ thuật, có tính chất dẫn dắt và kích cầu trực tiếp đối với nhiều ngành công nghiệp phụ trợ then chốt như luyện kim, gia công cơ khí, công nghệ điện tử và công nghiệp hóa chất. Sự phát triển của lĩnh vực chế tạo và lắp ráp ô tô đòi hỏi nguồn nhân lực kỹ thuật, đặc biệt là đội ngũ kỹ sư cơ khí ô tô, phải được trang bị kiến thức chuyên sâu về kết cấu, khả năng phân tích nguyên lý truyền động, kỹ năng đo kiểm thực tế và năng lực ứng dụng công nghệ mô hình hóa máy tính.
Nhằm đáp ứng yêu cầu đào tạo thực hành kỹ thuật, Trường Đại học Công nghệ TP.HCM (HUTECH), cụ thể là Viện Kỹ thuật HUTECH, đã đưa học phần "Đồ án Thiết kế Cơ khí trong Công nghệ Ô tô" vào chương trình đào tạo tại học kỳ II của sinh viên năm thứ hai với thời lượng 45 tiết. Đây là môn học nền tảng, giữ vai trò xương sống giúp người học chuyển tiếp từ kiến thức lý thuyết cơ sở sang giải quyết các bài toán kỹ thuật thực tế trong thiết kế và chế tạo các cụm chi tiết máy. Tài liệu hướng dẫn và đề tài đồ án mẫu do TS. Nguyễn Phụ Thượng Lưu và ThS. Huỳnh Quang Thảo biên soạn tập trung vào đề tài kỹ thuật tiêu biểu: "Thiết kế cơ khí hộp số sàn ô tô" (khảo sát chi tiết hộp số sàn 3 trục: 5 số tiến và 1 số lùi).
Mục tiêu nghiên cứu của đồ án được xác định theo văn bản gồm:
- Trang bị cho sinh viên kinh nghiệm thực tiễn về cấu tạo, đặc điểm kết cấu và nguyên lý hoạt động của hộp số sàn 3 trục trên ô tô, hình thành khả năng chẩn đoán, phân tích và xử lý các vấn đề kỹ thuật phát sinh trên cụm hộp số.
- Rèn luyện phương pháp nghiên cứu khoa học kỹ thuật, nâng cao năng lực đo lường thực tế, kỹ năng đọc hiểu và xử lý tài liệu kỹ thuật chuyên ngành bằng tiếng Việt và tiếng Anh.
- Hoàn thiện kỹ năng sử dụng các phần mềm thiết kế kỹ thuật như CAD, SolidWorks; rèn luyện khả năng lập luận, sắp xếp ý tưởng kỹ thuật thành văn bản thuyết minh khoa học và nâng cao năng lực làm việc nhóm.
Nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể bao gồm 4 nội dung chính:
- Tìm hiểu, phân tích nguyên lý hoạt động tổng thể và dòng truyền lực của hộp số sàn ô tô.
- Đo kiểm trực tiếp các thông số kết cấu, kích thước hình học và xác định số răng của các cặp bánh răng trong cụm hộp số sàn.
- Sử dụng công cụ CAD để xây dựng bản vẽ kỹ thuật chi tiết 2D và bản vẽ lắp tổng thể.
- Lắp ráp, mô hình hóa không gian 3D cụm hộp số sàn bằng phần mềm thiết kế chuyên dụng.
Đối tượng nghiên cứu là cụm hộp số sàn 3 trục (trục sơ cấp, trục trung gian, trục thứ cấp) gồm 5 cấp số tiến và 1 cấp số lùi, đi kèm bộ đồng tốc kiểu có khóa, cơ cấu chuyển số, cơ cấu định vị và khóa liên động an toàn. Phạm vi không gian nghiên cứu được thực hiện tại hệ thống phòng thực hành cơ khí, xưởng thực tập động cơ - ô tô thuộc Viện Kỹ thuật HUTECH. Phạm vi thời gian được xác định theo khung tiến độ 10 tuần thực hiện đồ án môn học (từ tuần 1 đến tuần 10) và tổ chức đánh giá bảo vệ trước hội đồng chuyên môn tại tuần thứ 11.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khung lý thuyết của đồ án dựa trên nguyên lý cơ học máy và lý thuyết truyền động cơ khí ô tô. Hộp số sàn đóng vai trò thay đổi mô-men xoắn và số vòng quay từ động cơ đến các bánh xe chủ động nhằm tối ưu hóa công suất phát và chất lượng động lực học; cho phép xe thay đổi chiều chuyển động (tiến hoặc lùi), ngắt dòng truyền động để xe dừng tại chỗ mà không cần tắt máy hoặc ngắt ly hợp liên tục, đồng thời có khả năng trích công suất ra ngoài để dẫn động các thiết bị phụ trợ. Nguyên lý biến đổi mô-men xoắn được xác định thông qua công thức tỷ số truyền động học:
$$i = \frac{n_1}{n_2} = \frac{Z_2}{Z_1}$$
Trong đó $n_1, n_2$ lần lượt là số vòng quay của bánh răng chủ động và bánh răng bị động; $Z_1, Z_2$ lần lượt là số răng của bánh răng chủ động và bánh răng bị động. Khung lý thuyết của đồ án cũng đi sâu vào nguyên lý làm việc của cơ cấu đồng tốc loại có khóa (gồm moay-ơ, ống trượt, vòng đồng tốc mặt côn, khóa chuyển số và lò xo khóa), cùng nguyên lý bảo vệ chống gài hai số đồng thời và khóa bảo hiểm vị trí số lùi.
Phương pháp nghiên cứu thực tế được triển khai kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm kỹ thuật:
- Phương pháp phân tích - tổng hợp lý thuyết: Kế thừa các nguyên lý kết cấu cơ khí ô tô từ hệ thống giáo trình, tài liệu chuyên ngành và các tiêu chuẩn tính toán truyền thống.
- Phương pháp đo kiểm thực nghiệm trực tiếp: Tháo rã cụ thể hộp số 3 trục thực tế tại xưởng; đo đạc trực tiếp các kích thước lắp ghép, kiểm đếm chính xác số răng ($Z$) của từng bánh răng trên cả ba trục sơ cấp, trung gian và thứ cấp để làm dữ liệu đầu vào cho quá trình tính toán động học.
- Phương pháp mô hình hóa và thiết kế hỗ trợ bởi máy tính (CAD/CAM): Ứng dụng các phần mềm đồ họa kỹ thuật để xuất bản vẽ kỹ thuật 2D (khổ giấy A0 và A4) và dựng mô hình khối 3D chi tiết, mô phỏng không gian lắp ghép tổng thể cụm hộp số.
- Phương pháp phân tích động học: Tính toán tỷ số truyền ($i$) cho từng tay số dựa trên số liệu bánh răng thực tế, từ đó đánh giá đặc tính kéo và tốc độ chuyển động của hệ thống truyền lực.
Nguồn dữ liệu của nghiên cứu bao gồm: dữ liệu thực nghiệm đo đạc từ cụm hộp số sàn 3 trục; dữ liệu quy chuẩn từ các học phần tiên quyết là Vẽ kỹ thuật (mã học phần CET134) và CAD (mã học phần CAP220); hệ thống biểu mẫu văn bản, tiêu chuẩn trình bày thuyết minh và tiêu chí đánh giá đồ án do Viện Kỹ thuật HUTECH ban hành.
Thiết kế và triển khai
Cụm hộp số sàn được khảo sát và thiết kế trong đồ án thuộc loại hộp số 3 trục (5 số tiến, 1 số lùi), có sơ đồ bố trí không gian gồm trục sơ cấp, trục trung gian và trục thứ cấp đặt song song. Trục sơ cấp tiếp nhận mô-men quay từ bánh đà động cơ thông qua cụm ly hợp ma sát khô, mang bánh răng dẫn động chủ động $Z_A$. Trục trung gian nhận chuyển động từ trục sơ cấp thông qua bánh răng $Z_B$ luôn ăn khớp với $Z_A$ (tạo thành cặp bánh răng truyền lực thẳng cố định giữa hai trục), trên trục trung gian gia công liền hoặc lắp cố định các bánh răng chủ động của các tay số 1, 2, 3, 5 và số lùi. Trục thứ cấp được đặt đồng tâm với trục sơ cấp, trên đó mang các bánh răng bị động quay trơn và các cụm moay-ơ đồng tốc liên kết then hoa với trục.
Dòng truyền công suất và tỷ số truyền ở từng cấp số được tính toán chi tiết dựa trên số răng đo đạc thực tế:
| Cấp số |
Bánh răng chủ động |
Bánh răng bị động |
Dòng truyền mô-men xoắn |
Công thức và giá trị tỷ số truyền ($i$) |
Đặc tính động lực học |
| Số 1 |
$Z_A = 24$
$Z_1 = 14$ |
$Z_B = 34$
$Z_1' = 34$ |
Trục sơ cấp $\rightarrow Z_A \rightarrow Z_B \rightarrow$ Trục trung gian $\rightarrow Z_1 \rightarrow Z_1' \rightarrow$ Gắp số 1-2 $\rightarrow$ Trục thứ cấp |
$i_1 = \frac{Z_B}{Z_A} \times \frac{Z_1'}{Z_1} = \frac{34}{24} \times \frac{34}{14} \approx 3{,}440$ |
$i_1 > 1$, mô-men xoắn tăng cực đại, tạo lực kéo lớn khi xe khởi hành |
| Số 2 |
$Z_A = 24$
$Z_2 = 18$ |
$Z_B = 34$
$Z_2' = 28$ |
Trục sơ cấp $\rightarrow Z_A \rightarrow Z_B \rightarrow$ Trục trung gian $\rightarrow Z_2 \rightarrow Z_2' \rightarrow$ Gắp số 1-2 $\rightarrow$ Trục thứ cấp |
$i_2 = \frac{Z_B}{Z_A} \times \frac{Z_2'}{Z_2} = \frac{34}{24} \times \frac{28}{18} \approx 2{,}203$ |
$i_2 > 1$, lực kéo giảm so với số 1, vận tốc xe tăng lên |
| Số 3 |
$Z_A = 24$
$Z_3 = 30$ |
$Z_B = 34$
$Z_3' = 30$ |
Trục sơ cấp $\rightarrow Z_A \rightarrow Z_B \rightarrow$ Trục trung gian $\rightarrow Z_3 \rightarrow Z_3' \rightarrow$ Gắp số 3-4 $\rightarrow$ Trục thứ cấp |
$i_3 = \frac{Z_B}{Z_A} \times \frac{Z_3'}{Z_3} = \frac{34}{24} \times \frac{30}{30} \approx 1{,}417$ |
$i_3 > 1$, cấp số trung gian phục vụ tăng tốc chuyển tiếp |
| Số 4 |
$Z_A = 24$ |
Khóa ăn khớp trực tiếp |
Trục sơ cấp $\rightarrow Z_A \rightarrow$ Gắp số 3-4 $\rightarrow$ Trục thứ cấp (truyền thẳng) |
$i_4 = 1{,}000$ |
Tỷ số truyền thẳng, không qua trục trung gian, hiệu suất truyền động đạt cao nhất |
| Số 5 |
$Z_A = 24$
$Z_5 = 41$ |
$Z_B = 34$
$Z_5' = 17$ |
Trục sơ cấp $\rightarrow Z_A \rightarrow Z_B \rightarrow$ Trục trung gian $\rightarrow Z_5 \rightarrow Z_5' \rightarrow$ Gắp số 5 $\rightarrow$ Trục thứ cấp |
$i_5 = \frac{Z_B}{Z_A} \times \frac{Z_5'}{Z_5} = \frac{34}{24} \times \frac{17}{41} \approx 0{,}587$ |
$i_5 < 1$, số truyền tăng (overdrive), giảm mô-men, tăng tốc độ xe, tiết kiệm nhiên liệu |
| Số lùi |
$Z_A = 24$
$Z_6 = 14$ |
$Z_B = 34$
$Z_6' = 37$
$Z_{6''}$ (trung gian) |
Trục sơ cấp $\rightarrow Z_A \rightarrow Z_B \rightarrow$ Trục trung gian $\rightarrow Z_6 \rightarrow Z_{6''} \rightarrow Z_6' \rightarrow$ Trục thứ cấp |
$i_R = \frac{Z_B}{Z_A} \times \frac{Z_6'}{Z_6} = \frac{34}{24} \times \frac{37}{14} \approx 3{,}744$ |
Trục thứ cấp quay ngược chiều so với trục sơ cấp thông qua bánh răng trung gian $Z_{6''}$ |
Hộp số được trang bị cơ cấu đồng tốc loại có khóa nhằm giúp quá trình chuyển số diễn ra êm dịu, loại bỏ va đập gãy răng và người lái không cần thực hiện thao tác đạp bàn đạp ly hợp hai lần. Cấu tạo bộ đồng tốc gồm: moay-ơ có 3 vấu định vị, ống trượt ăn khớp then hoa, 3 khóa chuyển số, lò xo khóa có 4 vấu (1 vấu cố định thân lò xo, 3 vấu giữ khóa chuyển số) và vòng đồng tốc có mặt côn ma sát kèm rãnh then vát mép. Quá trình làm việc diễn ra qua 5 giai đoạn:
- Vị trí trung gian: Các bánh răng bị động ăn khớp với bánh răng chủ động tương ứng và quay lồng không trên trục thứ cấp.
- Bắt đầu đồng tốc: Cần số tác động đẩy càng gạt di chuyển ống trượt; phần nhô ở tâm khóa chuyển số gài vào rãnh ống trượt đẩy khóa dịch chuyển, ép vòng đồng tốc tỳ sát vào mặt côn của bánh răng số.
- Giữa quá trình đồng tốc: Lực tác dụng tiếp tục đẩy ống trượt thắng lực lò xo khóa, ống trượt tiến lên trùm lấy phần vấu nhô của khóa chuyển số.
- Kết thúc đồng tốc: Ma sát mặt côn làm đồng đều tốc độ góc giữa bánh răng số và ống trượt gài số; vòng đồng tốc xoay nhẹ đưa các rãnh then thẳng hàng với then hoa của ống trượt.
- Kết thúc chuyển số: Then hoa của ống trượt đi xuyên qua rãnh then của vòng đồng tốc để ăn khớp trực tiếp vào vành then của bánh răng số, khóa cứng bánh răng vào trục thứ cấp.
Cơ cấu điều khiển chuyển động gài số được tích hợp hệ thống khóa an toàn cơ khí:
- Chốt hãm chống gài hai số đồng thời: Sử dụng các viên bi hãm hoặc thỏi dài lắp trong rãnh ngang giữa các trục ống trượt. Khi một trục gạt số dịch chuyển, biên dạng lõm đẩy chốt hãm dịch sang hai bên, khóa chặt các trục gạt số còn lại vào vị trí trung gian, loại trừ nguy cơ phá hủy cụm bánh răng do hai cặp tỉ số truyền cùng đóng.
- Khóa bảo hiểm số lùi: Trang bị cụm piston và lò xo định vị tại đầu gạt số lùi. Cơ cấu này đòi hỏi người điều khiển phải sử dụng một lực tác động lớn thắng lực cản lò xo mới có thể đưa cần số vào cửa số lùi, ngăn chặn việc gài nhầm số lùi khi xe đang di chuyển tiến (nguyên nhân gây vỡ ly hợp và khóa cứng bánh xe gây mất an toàn nghiêm trọng).
Nội dung chính theo từng chương
Tài liệu thể hiện quy chuẩn cấu trúc toàn diện của đồ án môn học và nội dung triển khai thực tế của đề tài đồ án mẫu.
Bài 1: Hướng dẫn chọn đề tài
Bài học quy định 19 hướng đề tài thiết kế cơ khí trong lĩnh vực ô tô mà sinh viên có thể lựa chọn, bao gồm: cụm ly hợp ma sát khô, cơ cấu dẫn động ly hợp (thủy lực/cơ khí), xi lanh chính và xi lanh con ly hợp, cơ cấu phanh (tang trống/phanh đĩa), cơ cấu điều khiển phanh, bầu trợ lực phanh, cơ cấu lái (trục vít - thanh răng, bi tuần hoàn), cơ cấu dẫn động lái, hệ thống treo (độc lập/phụ thuộc), bộ vi sai và truyền lực chính, thân vỏ - khung sườn và khí động học ô tô, hộp số (hộp số chính, hộp số phụ, hộp số tự động), cụm chi tiết động cơ (piston, thanh truyền, trục khuỷu, thân máy, nắp máy, các-te), các hệ thống phụ trợ động cơ (nhiên liệu, bôi trơn, làm mát), nội ngoại thất, hệ thống chiếu sáng, hệ thống điều khiển tự động tiện nghi và trang thiết bị chẩn đoán, sửa chữa ô tô. Sinh viên và giảng viên hướng dẫn có thể tự đề xuất thêm các đề tài phù hợp.
Bài 2: Quy trình thực hiện đồ án môn học
Văn bản xác lập lịch trình 11 tuần cụ thể:
- Tuần 1 - 2: Giảng viên hướng dẫn giao đề tài cho cá nhân hoặc nhóm sinh viên (tối đa 3 sinh viên/nhóm), xác định mục tiêu, số liệu ban đầu, nhiệm vụ chính và kết quả tối thiểu (bản vẽ, mô hình, thuyết minh). Hai bên ký phiếu giao đề tài.
- Tuần 3 - 9: Sinh viên gặp giảng viên hàng tuần theo lịch; giảng viên kiểm tra tiến độ, đánh giá tình hình, ký xác nhận vào phiếu tiến độ và xử lý các trường hợp chậm tiến độ.
- Tuần 10: Hoàn thiện thuyết minh, bản vẽ 2D/3D theo mẫu quy chuẩn của Viện Kỹ thuật HUTECH; giảng viên hướng dẫn kiểm tra, nhận xét và ký duyệt.
- Tuần 11: Tổ chức hội đồng bảo vệ gồm 2 thành viên (Giảng viên hướng dẫn và Giảng viên phản biện); sinh viên báo cáo bằng PowerPoint (5-20 slide) hoặc trên bản vẽ và mô hình thực tế. Điểm số được tính bằng trung bình cộng của 2 giảng viên và chuyển về văn phòng Viện.
Bài 3: Hướng dẫn cách trình bày đồ án
Quy định chi tiết các tiêu chuẩn định dạng học thuật của cuốn thuyết minh (dung lượng từ 20 đến 80 trang in vi tính một mặt khổ A4): sử dụng font Times New Roman, cỡ chữ 13pt, khoảng cách dòng 1.5 lines, lề trang (trên 2 cm, dưới 2 cm, trái 3 cm, phải 2 cm), tiêu đề chính in hoa đậm 14pt. Hướng dẫn quy cách đóng bìa sơ mi lưu trữ hồ sơ, quy cách in bản vẽ lắp 2D khổ A0 có chữ ký duyệt của giảng viên hướng dẫn. Quy chuẩn đánh số thứ tự bảng biểu, hình ảnh, phương trình phải gắn liền với số chương (ví dụ: Bảng 2.4, Hình 3.5, Công thức 1.1). Hướng dẫn chi tiết phương pháp trích dẫn tài liệu tham khảo theo chuẩn khoa học, phân nhóm ngôn ngữ (Việt, Anh...) và sắp xếp thứ tự bảng chữ cái ABC.
Bài 4: Đồ án mẫu - Thiết kế cơ khí hộp số sàn ô tô
Trình bày cấu trúc và dữ liệu kỹ thuật thực tế của một đồ án mẫu hoàn chỉnh gồm các chương:
- Chương 1: Giới thiệu đề tài: Trình bày lý do chọn đề tài xuất phát từ vai trò của ngành công nghiệp ô tô và môn học xương sống; xác định 3 mục tiêu rèn luyện và 4 nhiệm vụ kỹ thuật cụ thể (tìm hiểu nguyên lý, đo đạc thông số, vẽ CAD 2D và dựng hình 3D SolidWorks).
- Chương 2: Cơ sở lý thuyết: Phân tích công dụng, yêu cầu của hộp số sàn; phân loại và mô tả chi tiết kết cấu 3 trục cùng hệ thống bánh răng; tính toán chi tiết tỷ số truyền của 5 tay số tiến ($i_1 = 3{,}440; i_2 = 2{,}203; i_3 = 1{,}417; i_4 = 1{,}000; i_5 = 0{,}587$) và 1 số lùi ($i_R = 3{,}744$); phân tích cấu tạo và 5 giai đoạn làm việc của bộ đồng tốc có khóa; giải thích cơ chế khóa hãm chống gài hai số và khóa bảo hiểm vị trí số lùi.
- Chương 3: Tính toán thiết kế và mô hình hóa: Tổng hợp dữ liệu đo kiểm thực tế, thực hiện bản vẽ kỹ thuật chi tiết các trục, bánh răng và cụm đồng tốc; xuất bản vẽ lắp tổng thể 2D ba hình chiếu khổ A0; dựng mô hình không gian khối 3D chi tiết và lắp ráp cụm hộp số sàn trên phần mềm thiết kế.
- Chương 4: Kết luận và hướng phát triển: Đánh giá mức độ hoàn thành nhiệm vụ theo phiếu giao đề tài; tổng kết các giá trị tính toán tỷ số truyền và hồ sơ bản vẽ; đề xuất hướng nghiên cứu mở rộng về tính toán sức bền, mô phỏng tải trọng động học và chế tạo mô hình thực nghiệm.
Kết quả và đóng góp
Đồ án đạt được các kết quả kỹ thuật định lượng cụ thể:
- Xác định đầy đủ bảng thông số răng thực nghiệm của toàn bộ hệ thống bánh răng trên hộp số 3 trục: Cặp bánh răng dẫn động cố định sơ cấp - trung gian ($Z_A = 24, Z_B = 34$), bánh răng số 1 ($Z_1 = 14, Z_1' = 34$), bánh răng số 2 ($Z_2 = 18, Z_2' = 28$), bánh răng số 3 ($Z_3 = 30, Z_3' = 30$), bánh răng số 5 ($Z_5 = 41, Z_5' = 17$), bánh răng số lùi ($Z_6 = 14, Z_6' = 37$ và bánh răng trung gian $Z_{6''}$).
- Tính toán chính xác dải tỷ số truyền từ số thấp đến số cao: $i_1 \approx 3{,}440$; $i_2 \approx 2{,}203$; $i_3 \approx 1{,}417$; $i_4 = 1{,}000$ (truyền thẳng); $i_5 \approx 0{,}587$ (truyền tăng) và $i_R \approx 3{,}744$.
- Xác lập quy luật động lực học thực tế: khi tỷ số truyền $i > 1$, số răng trên trục thứ cấp lớn hơn trục trung gian, mô-men xoắn tăng phục vụ kéo tải; khi tỷ số truyền $i < 1$, số răng trên trục thứ cấp nhỏ hơn trục trung gian, mô-men xoắn giảm và vận tốc góc tăng giúp xe vận hành tốc độ cao; cấp số 4 truyền thẳng cho hiệu suất truyền lực tối ưu.
- Hoàn thành bộ hồ sơ kỹ thuật số và bản vẽ: Bản vẽ lắp tổng thể 2D 3 hình chiếu in khổ A0 có đầy đủ kích thước, dung sai, khung tên và ký duyệt; mô hình 3D lắp ráp hoàn chỉnh cụm hộp số sàn trên SolidWorks/CAD.
- Đóng góp về phương pháp đào tạo: Tài liệu đã chuẩn hóa toàn bộ quy trình thực hiện đồ án 10 tuần, thiết lập hệ thống biểu mẫu phiếu giao đề tài, phiếu theo dõi tiến độ hàng tuần và khung đánh giá đa thành phần (40% quá trình, 30% GVHD, 30% GVPB), tạo cầu nối phương pháp luận giữa lý thuyết kỹ thuật máy và thực tiễn chế tạo ô tô.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế của đồ án:
- Nghiên cứu tập trung vào phân tích động học, nguyên lý kết cấu, đo đạc kích thước hình học và dựng hình 2D/3D; chưa thực hiện phần tính toán kiểm nghiệm bền chuyên sâu (ứng suất uốn và ứng suất tiếp xúc của các cặp bánh răng, độ võng và sức bền mỏi của các trục sơ cấp, trung gian, thứ cấp theo các chu trình tải trọng).
- Chưa tiến hành mô phỏng số động lực học tiếp xúc ăn khớp (CAE), chưa phân tích dao động, tiếng ồn hoặc mô phỏng bôi trơn thủy động trong vỏ hộp số.
- Sản phẩm mới dừng lại ở hồ sơ bản vẽ thiết kế kỹ thuật và mô hình số 3D, chưa gia công chế tạo mô hình thực tế hoặc thử nghiệm trên băng thử.
Hướng nghiên cứu tiếp được tác giả xác định:
- Bổ sung nội dung tính toán sức bền chi tiết máy và lựa chọn vật liệu tối ưu cho từng bánh răng, trục số và ổ lăn theo chế độ tải trọng ô tô thực tế.
- Ứng dụng các phần mềm mô phỏng chuyên dụng để đánh giá động học quá trình gài số, va đập của bộ đồng tốc và phân tích phân bố nhiệt độ, ứng suất của cụm hộp số.
- Gia công chế tạo mô hình thực nghiệm cắt bổ (cutaway) hoặc chế tạo mẫu thử nghiệm phục vụ công tác giảng dạy trực quan và nghiên cứu khoa học.
Giá trị tham khảo
Tài liệu là nguồn tham khảo trực tiếp cho sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, Kỹ thuật Cơ khí và Kỹ thuật Cơ điện tử tại các trường đại học kỹ thuật khi thực hiện đồ án thiết kế chi tiết máy, đồ án môn học cơ khí ô tô và khóa luận tốt nghiệp chuyên ngành ô tô. Cụ thể, các nội dung có giá trị tham khảo bao gồm:
- Phương pháp đo kiểm thông số thực tế và quy trình tính toán tỷ số truyền hộp số sàn nhiều trục.
- Sơ đồ nguyên lý chi tiết về 5 giai đoạn làm việc của bộ đồng tốc có khóa cùng cơ cấu khóa liên động an toàn (chốt hãm bi và khóa bảo hiểm số lùi).
- Hệ thống tiêu chuẩn trình bày thuyết minh học thuật, quy chuẩn bản vẽ kỹ thuật 2D/3D khổ A0/A4 và quy trình quản lý tiến độ thực hiện đề tài kỹ thuật theo tuần.
Câu hỏi thường gặp
Hộp số sàn được khảo sát trong đồ án có kết cấu bao nhiêu trục và dải cấp số truyền như thế nào?
Hộp số được khảo sát có kết cấu 3 trục đặt song song gồm: trục sơ cấp, trục trung gian và trục thứ cấp; cung cấp 5 cấp số tiến và 1 cấp số lùi.
Cấp số nào là số truyền thẳng, cấp số nào là số truyền tăng và giá trị tỷ số truyền tương ứng là bao nhiêu?
Cấp số 4 là số truyền thẳng với tỷ số truyền $i_4 = 1{,}000$ (gắp số 3-4 nối trực tiếp trục sơ cấp với trục thứ cấp qua bánh răng $Z_A$). Cấp số 5 là số truyền tăng (overdrive) với tỷ số truyền $i_5 \approx 0{,}587$ ($i < 1$), trong đó bánh răng chủ động $Z_5 = 41$ răng và bánh răng bị động $Z_5' = 17$ răng.
Cơ cấu nào trong hộp số có nhiệm vụ ngăn chặn hiện tượng gài hai số cùng một lúc và tránh gài nhầm số lùi khi xe đang chạy tiến?
Để ngăn gài hai số cùng lúc, hộp số bố trí các chốt hãm (dạng hình tròn hoặc thỏi dài) đặt trong rãnh giữa các trục ống trượt. Để ngăn việc gài nhầm số lùi khi đang chạy số tiến, đầu cần số được lắp đặt khóa bảo hiểm số lùi gồm piston và lò xo định vị, đòi hỏi người lái phải tác dụng một lực lớn thắng lực lò xo mới gài được số lùi.
Cách tính điểm tổng kết học phần Đồ án Thiết kế Cơ khí trong Công nghệ Ô tô được quy định như thế nào?
Tổng điểm kết thúc học phần được tính theo công thức:
$$\text{Tổng điểm} = (\text{Điểm quá trình} \times 40%) + (\text{Điểm báo cáo GVHD} \times 30%) + (\text{Điểm báo cáo GVPB} \times 30%)$$
Trong đó, Điểm đánh giá quá trình = $0{,}5 \times \text{Tính chủ động, tích cực, sáng tạo} + 0{,}5 \times \text{Đáp ứng mục tiêu đề ra}$.
Sinh viên bắt buộc phải hoàn thành những học phần tiên quyết nào trước khi học đồ án này?
Sinh viên phải hoàn thành hai học phần tiên quyết là Vẽ kỹ thuật (mã học phần CET134) và CAD (mã học phần CAP220).
Kết luận
Tài liệu "Đồ án Thiết kế Cơ khí trong Công nghệ Ô tô" của Viện Kỹ thuật HUTECH là tài liệu hướng dẫn học phần hoàn chỉnh, kết hợp chặt chẽ giữa quy chuẩn quản trị đào tạo kỹ thuật và nội dung đề tài mẫu về thiết kế hộp số sàn 3 trục (5 số tiến, 1 số lùi). Đề tài đã giải quyết trọn vẹn việc khảo sát kết cấu cơ khí, tính toán chính xác dải tỷ số truyền từ dữ liệu đo kiểm thực nghiệm và phân tích sâu cơ chế làm việc của bộ đồng tốc có khóa cùng các cơ cấu khóa an toàn. Nhờ việc kết hợp hiệu quả giữa phương pháp tính toán động học truyền thống và công cụ mô hình hóa 2D/3D (CAD/SolidWorks), công trình tạo nền tảng phương pháp luận chuẩn xác cho sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô trong học tập và nghiên cứu ứng dụng.
