Chương 1 - Tổng quan về hộp số và lý do chọn đề tài hộp số, giới hạn loại hộp số Chương 2 - Cơ sở lý thuyết hộp số: Tóm tắt sơ bộ về yêu cầu, phân loại và công dụng của hộp số, chọn sơ đồ nguyên lý hộp số Chương 3 – Tính toán hộp số: Tính toán các thông số hình học, kiểm nghiệm bền các chi tiết của hộp số như bánh răng, trục, đồng tốc, lựa chọn ổ bi dựa trên các công thức lý thuyết Trang 3 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Phan Nguyễn Thanh Lâm Chương 4 - Mô phỏng hộp số bằng phần mềm Solidwork: Tiến hành dựng mô hình 3D các chi tiết của hộp số trên phần mềm máy tính, lắp ráp thành cơ cấu của hộp số và điều chỉnh các thông số cho phù hợp với thực tế Chương 5 – Kiểm nghiệm bền hộp số bằng phần mềm Solidwork: Tiến hành kiểm nghiệm bền bằng phần mềm máy tính SolidWorks để có thể đối chiếu với kết quả tính toán ở chương 3 Chương 6 – Kết luận Trang 4 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Phan Nguyễn Thanh Lâm CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỘP SỐ 2.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại hộp số Công dụng của hộp số: Truyền momen xoắn từ động cơ đến hệ thống dẫn động. Hộp số được cấu tạo bởi nhiều cặp bánh răng ăn khớp nhau nên có công dụng thay đổi tỉ số truyền nhằm thay đổi momen xoắn ở các bánh xe, thay đổi tốc độ xe phù hợp với các yêu cầu thực tế, đồng thời có thể đổi chiều chuyển động của xe như là tiến hay lùi. Đồng thời hộp số cũng có chức năng dẫn động lực học cho các cơ cấu công tác của xe chuyên dùng. Yêu cầu: Đầu tiên là về tỉ số truyền.
Hộp số phải có đủ các tỉ số truyền từ thấp đến cao để có thể truyền động một cách hợp lý nhằm đảm bảo được khả năng kinh tế và động lực học của xe. Đối với hộp số hay bất cứ cơ cấu sử dụng bánh răng nào khác đều đòi hỏi phải có hiệu suất truyền lực cao, hộp số cũng không phải ngoại lệ. Khi chuyển số phải nhẹ nhàng không xuất hiện va chạm giữa các bộ phận khác trong hộp số. Phân loại hộp số trên ô tô: Có rất nhiều cách phân loại hộp số, theo công dụng, theo đặc điểm cấu tạo, theo phương pháp chuyển số,… Thông dụng nhất có thể phân ra thành: + Hộp số sàn (hay hộp số tay) + Hộp số tự động + Hộp số tự động vô cấp CVT + Hộp số ly hợp kép DCT (sự kết hợp của hộp số sàn và hộp số tự động) + Hộp số bán tự động Trang 5 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Phan Nguyễn Thanh Lâm 2.2 Thiết kế hộp số 2.1 Số liệu ban đầu Quy ước kí hiệu về tỉ số truyền ở các tay số như sau: 𝑖ℎ1 = 5,979 𝑖ℎ2 = 3,434 𝑖ℎ3 = 1,862 𝑖ℎ4 = 1,297 𝑖ℎ5 = 1,000 𝑖ℎ6 = 0,759 𝑖𝑅 = 5,701 2.2 Chọn sơ đồ hộp số Chọn sơ bộ sơ đồ hộp số dựa trên hệ thống truyền lực: động cơ => ly hợp => hộp số => các đăng => vi sai => bánh xe Vi sai Trục các đăng Hộp số Ly hợp Động cơ Hình 2.1 Mô phỏng sơ đồ hệ thống truyền lực trên xe Trang 6 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Phan Nguyễn Thanh Lâm Chọn sơ đồ nguyên lý của hộp số 6 cấp với số 5 là số truyền thẳng như sau: Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý hộp số 6 cấp Trang 7 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Phan Nguyễn Thanh Lâm CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN HỘP SỐ 3.1 Xác định kích thước cơ bản Chọn vật liệu chế tạo bánh răng: Thép C45 Nhiệt luyện: Tôi thép Độ cứng: sau khi nhiệt luyện sẽ đạt độ cứng 57 – 59 HRC [𝜎𝑏 ]= 610 MPa [𝜎𝑐ℎ ]= 360 Mpa 3.2 Xác định khoảng cách giữa các trục Từ công thức 𝐴 ≈ 𝑎 3√𝑀𝑒𝑚𝑎𝑥 [1] (3.1) Trong đó: Memax = 420 Nm: là momen xoắn cực đại của động cơ a: là hệ số kinh nghiệm, đối với xe tải động cơ diesel a = 20,5.
21,5 => Chọn a = 21 3 𝐴 ≈ 𝑎 3√𝑀𝑒𝑚𝑎𝑥 = 21 × √420 = 157,266 Chọn sơ bộ A = 157 mm 3.3 Chọn modun pháp tuyến các bánh răng hộp số - Cặp bánh răng tay số lùi chọn bánh răng trụ răng thẳng. - Cặp bánh răng 1,2,3,5, 6 và cặp bánh răng luôn ăn khớp chọn bánh răng trụ răng nghiêng. Trang 8 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Phan Nguyễn Thanh Lâm - Môđun được chọn theo mômen động cơ 𝑀𝑒𝑀𝑎𝑥 = 420 𝑁𝑚 = 0.42𝑘𝑁𝑚 nên chọn môđun từ: 3,75 - 4,5 [2]. Không nên chọn từ 1,5 - 2 vì khi quá tải sẽ dễ gãy răng) - Chọn môđun cho các bánh răng theo công thức kinh nghiệm 𝑚𝑛 = 4,5 3.4 Chọn bề rộng bánh răng hộp số Chọn sơ bộ theo kinh nghiệm 𝑏 ≈ (0,18 ÷ 0,24)𝐴 [3] (3.2) Nên chọn trung bình 𝑏 ≈ (0,22)𝐴 = 0,22 × 157 = 34,54 mm Bề rộng này sẽ được điều chỉnh lại khi tính toán bền bánh răng.
5 Xác định số răng các bánh răng hộp số Tính toán để chọn số răng của các bánh răng trên trục sơ cấp, trung gian, thứ cấp Đối với ô tô vận tải chọn 𝛽𝛼 = 30𝑜 - Số lượng răng za của bánh răng chủ động luôn ăn khớp chọn theo điều kiện không bị cắt đỉnh với răng không dịch chỉnh là ≥ 17 ta chọn za = 19 răng - Tỉ số truyền của cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp: 2𝐴×𝑐𝑜𝑠𝛽𝛼 2×157×cos 30𝑜 𝑖𝑎 = −1= − 1 = 2,18 (3.3) 𝑚𝑛 ×𝑧𝑎 4,5×19 - Số lượng răng của bánh răng bị động luôn ăn khớp được tính theo công thức sau: 𝑧𝑎′ = 𝑧𝑎 × 𝑖𝑎 = 19 × 2,18 = 41.42 nên chọn 𝑧𝑎′ = 41 răng - Tính lại tỉ số truyền của cặp bánh răng luôn ăn khớp: 𝑧′ 41 𝑖𝑎 = 𝑎 = = 2,16 (thỏa ia = 1,6 đến 2,5) [4] 𝑧𝑎 19 - Tính lại khoảng cách trục: ′) 𝑚𝑛 (𝑧𝑎 +𝑧𝑎 4,50×(19+41) 𝐴= = = 155,88 (3.4) 2 cos 𝛽𝛼 2cos(30𝑜 ) Trang 9 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Phan Nguyễn Thanh Lâm Vì sản xuất đơn chiếc nên ta có thể chọn khoảng cách trục không theo dãy tiêu chuẩn chế tạo, chọn A = 156 mm 𝑖ℎ1 = 5,979 𝑖ℎ2 = 3,434 𝑖ℎ3 = 1,862 𝑖ℎ4 = 1,297 𝑖ℎ5 = 1,000 𝑖ℎ6 = 0,759 𝑖𝑅 = 5,701 - Tỉ số truyền của các tay số trung gian. 𝑖ℎ1 5,979 𝑖1 = = = 2,77 𝑖𝑎 2,16 𝑖ℎ2 3,434 𝑖2 = = = 1,59 𝑖𝑎 2,16 𝑖ℎ3 1,862 𝑖3 = = = 0,86 𝑖𝑎 2,16 𝑖ℎ4 1,297 𝑖4 = = = 0,60 𝑖𝑎 2,16 𝑖ℎ5 1,000 𝑖5 = = = 0,46 𝑖𝑎 2,16 𝑖ℎ4 0,759 𝑖6 = = = 0,35 𝑖𝑎 2,16 𝑖𝑅 5,701 𝑖𝑙 = = = 2,64 𝑖𝑎 2,16 Để dẫn động bánh răng số lùi dùng một trục trung gian (gọi là trục số lùi) để dẫn động bánh răng gài số lùi. Vì số lùi cần đảo chiều quay thông qua bánh răng trung gian nên tách tỉ số truyền il thành 2 tỉ số truyền il1 và il2 cho hệ 3 bánh răng tay số lùi nhưng phải đảm bảo: 𝑖𝑙1 × 𝑖𝑙2 = 𝑖𝑙 = 2,64 = 1,94 × 1,36 Chọn zl = 15 răng Trang 10 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Phan Nguyễn Thanh Lâm 𝑍𝑡𝑔 𝑍𝑡𝑔 𝑖𝑙1 = 1,94 = = => 𝑍𝑡𝑔 = 1,94 × 15 = 29,1 𝑍𝑙 15 Chọn Ztg= 29 răng 𝑍𝑙 ′ 𝑍𝑙 ′ 𝑖𝑙2 = 1,36 = = => 𝑍𝑙′ = 1,36 × 29 = 39,44 𝑍𝑡𝑔 29 Chọn Zl’= 40 răng Khoảng cách giữa trục trung gian và trục số lùi: 𝑚𝑛 (𝑧𝑙 + 𝑧𝑡𝑔 ) 4,50 × (15 + 29) 𝐴= = = 99 𝑚𝑚 2 2 Khoảng cách giữa trục thứ cấp và trục số lùi: 𝑚𝑛 (𝑧′𝑙 + 𝑧𝑡𝑔 ) 4,50 × (40 + 29) 𝐴= = = 155 𝑚𝑚 2 2 - Số răng của các bánh răng trên trục trung gian với giả thuyết chúng cùng môđun và góc nghiêng.