CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu.1- Khái quát chung về hệ thống truyền lực trên ô tô Khi động cơ hoạt động nó sẽ sản sinh ra lực tồn tại dưới dạng mômen xoắn. Ô tô muốn di chuyển được thì phải nhờ tới chuyển động quay tròn của các bánh xe và hệ thống truyền lực sẽ đảm nhận nhiệm vụ cung cấp lực cho các bánh xe từ động cơ. Hệ thống này đóng vai trò điều khiển toàn bộ chiếc xe như tăng tốc, giảm tốc, di chuyển tiến hoặc lùi.
Nó cũng ảnh hưởng tác động rất nhiều tới khả năng vận hành êm ái của xe. Cấu tạo của hệ thống truyền lực ô tô gồm 4 bộ phận chính gồm : Bộ ly hợp, hộp số tự động hoặc số sàn, trục các đăng và bộ vi sai.1 ta thấy rằng vị trí của hộp số nằm ở giữa ly hợp và trục truyền động (các đăng) và có nhiệm vụ phân phối lực nhiều hay ít từ động cơ tới các bánh xe. Để thực hiện được nhiệm vụ đó người lái phải thao tác trực tiếp thông qua cần số. Như vậy để giúp người lái điều khiển cần số trong quá trình vận hành ô tô một cách dễ dàng, thoải mái, chính xác với số vòng quay và momen của động cơ truyền đến các bánh xe chủ động (cả về trị số và hướng) sao cho phù hợp với điều kiện SVTH: NGUYỄN PHÚC LONG 1 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: THS.
LÊ THÁI HÀ làm việc luôn luôn thay đổi của ôtô đã tạo nên tính cấp thiết để em thực hiện đề tài: “Tính toán thiết kế hộp số cho xe ô tô”. Mục tiêu của đề tài nghiên cứu. - Tổng hợp lại những kiến thức đã học trong chương trình giảng dạy, kết hợp với các đợt thực tập trong và ngoài trường và các phương pháp nghiên cứu tài liệu bên ngoài. - Tìm hiểu được các thông số kỹ thuật và kếu cấu cũng như ưu điểm nhược điểm của một số loại hộp số thường gặp.
- Xác định các thông số cơ bản của hộp số ô tô. Tính toán và xác định được số cấp hộp số, giá trị tỷ số truyền của hộp số nhằm bảo đảm yêu cầu về tính năng động lực cũng như tính nhiên liệu của xe trong mọi điều kiện làm việc. - Xác định được các thông số điều khiển hộp số ô tô cụ thể là tính toán xác định các thông số cơ bản của bộ đồng tốc hộp số nhằm không những nâng cao tính năng động lực học mà còn bảo đảm các tính năng gài số êm dịu cho hộp số ô tô. Phương pháp nghiên cứu.
Đề tài được thực hiện theo các phương pháp nghiên cứu khoa học đó là: phương pháp nghiên cứu lý thuyết; phương pháp nghiên cứu thu thập tài liệu, số liệu; phương pháp nghiên cứu tổng kết phân tích kinh nghiệm. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ 2. Công dụng và yêu cầu của hộp số. Công dụng của hộp số.
- Hộp số dùng để thay đổi số vòng quay và momen của động cơ truyền đến các bánh xe chủ động (cả về trị số và hướng), cho phù hợp với điều kiện làm việc luôn luôn thay đổi của ôtô máy kéo mà tự bản thân ôtô máy kéo không đáp ứng được, và tận dụng tối đa công suất của động cơ. - Ngoài ra, hộp số còn dùng để: SVTH: NGUYỄN PHÚC LONG 2 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: THS. LÊ THÁI HÀ + Tách lâu dài động cơ khỏi hệ thống truyền lực khi cần thiết, như khi khởi động động cơ, khi dừng xe cho động cơ chạy không tải, khi cho xe chạy theo quán tính… + Dẫn động các bộ phận công tác trên các xe chuyên dùng, như xe có tời kéo, xe tự đổ, cần cẩu…. và các thiết bị khác.
Yêu cầu của hộp số. - Có dãy tỉ số truyền phù hợp nhằm đảm bảo tốt tính năng động lực và tính năng kinh tế nhiên liệu cần thiết. - Khi gài số không sinh ra các lực va đập lên các răng nói riêng và hệ thống truyền lực nói chung. - Hộp số phải có vị trí trung gian để có thể ngắt truyền động khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian dài, phải có cơ cấu chống gài hai số cùng lúc để đảm bảo an toàn cho hộp số không bị gãy vỡ.
- Hộp số phải có số lùi để cho phép xe chuyển động lùi, đồng thời phải có cơ cấu an toàn chống gài số lùi ngẩu nhiên. - Kết cấu đơn giản, làm việc tin cậy, bề vững. - Hiệu suất cao, kích thước khối lượng nhỏ, giá thành rẻ. Phân loại hộp số Với các yêu cầu nêu trên, tùy theo tính chất truyền mômen cũng như sơ đồ động học, hiện nay hộp số cơ khí ôtô có thể phân loại như sau: - Dựa vào tính chất truyền mômen, có thể phân hộp số ôtô ra làm hai kiểu: + Kiểu hộp số vô cấp là kiểu hộp số có mômen truyền qua hộp số biến đổi liên tục và do đó tỷ số truyền động học cũng thay đổi liên tục.
Hộp số này dùng trên ôtô chủ yếu là kiểu truyền động bằng thủy lực. + Kiểu hộp số có cấp là kiểu hộp số gồm một số cấp hữu hạn (thường từ 3 đến 20 cấp). Ứng với mỗi cấp có giá trị mômen và do đó tốc độ truyền qua hộp số không đổi. SVTH: NGUYỄN PHÚC LONG 3 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: THS.
LÊ THÁI HÀ - Dựa trên số trục chứa các cặp bánh răng truyền số có thể chia hộp số ôtô ra làm hai loại sau: + Hộp số hai trục: Là loại hộp số có trục sơ cấp gắn với bánh răng chủ động của số truyền, trục thứ cấp chứa bánh răng bị động. + Hộp số ba trục: Là hộp số có trục sơ cấp gắn bánh răng chủ động của số truyền, trục trung gian chứa bánh răng trung gian và trục thứ cấp chứa bánh răng bị động. Điều đặc biệt là trục sơ cấp và trục thứ cấp (trục thứ ba) bố trí đồng tâm. - Dựa theo số cấp của hộp số, có thể phân chia ra hai loại: + Hộp số thường có số cấp nhỏ hơn hoặc bằng 6.
+ Hộp số nhiều cấp có số cấp lớn hơn 6 (thường từ 8 đến 20 cấp). Một số loại hộp số thường dùng 2.1 Hộp số ba trục (hộp số đồng tâm) Trên ôtô hiện nay sử dụng nhiều các loại hộp số có trục cố định, điều khiển bằng tay. Loại hộp số này có ưu điểm là kết cấu đơn giản, hiệu suất cao (0,96 ÷ 0,98), kích thước và trọng lượng nhỏ. Kết cấu hộp số đồng trục thường có ít nhất 3 trục chuyển động, có trục sơ cấp và trục thứ cấp lắp đồng trục, ngoài ra còn có thêm trục trung gian.
Trục trung gian có thể có một hoặc hai hoặc ba trục bố trí xung quanh trục sơ cấp và thứ cấp.1- Sơ đồ động hộp số ba trục. SVTH: NGUYỄN PHÚC LONG 4 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: THS. LÊ THÁI HÀ Chú thích: I: Trục sơ cấp; II: Trục trung gian; III: Trục thứ cấp IV: Trục số lùi; A,B: Bộ đồng tốc; SL: Vị trí gài số lùi 1, 2, 3, 4: Vị trí gài cấp số 1, cấp số 2, cấp số3, cấp số 4 của hộp số 2.2 Hộp số hai trục. Loại hộp số hai trục là kiểu hộp số thông dụng của truyền động hộp số cơ khí gồm một trục sơ cấp gắn các bánh răng chủ động và một trục thứ cấp gắn các bánh răng bị động của các cấp số truyền tương ứng.
Loại hộp số này không thể tạo ra được số truyền thẳng như hộp số nhiều trục mặc dù tỷ số truyền của một cấp số nào đó bằng một, vì phải thông qua cặp bánh răng ăn khớp. Điều đó có nghĩa là hiệu suất của mọi cấp số truyền này đều nhỏ hơn một. Kiểu hộp số này phù hợp với hệ thống truyền lực có cầu chủ động bố trí cùng phía trên động cơ (cụm động cơ, ly hợp, hộp số bố trí ngay trên cầu chủ động). Chiều chuyển động là ngược nhau, truyền động được dẫn ra trục thứ cấp có chiều ngược với chiều truyền động dẫn vào đối với trục sơ cấp.2- Sơ đồ động hộp số hai trục.
Chú thích: I: Trục sơ cấp của hộp số; II: Trục thứ cấp của hộp số; SVTH: NGUYỄN PHÚC LONG 5 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: THS. LÊ THÁI HÀ 1: Số cấp số 1 của hộp số; 2: Số cấp số 2 của hộp số; 3: Số cấp số 3 của hộp số; 4: Số cấp số 4 của hộp số; L: Số cấp số lùi của hộp số; - Ưu điểm: + Hiệu suất cao vì mỗi số chỉ qua 1 cặp bánh răng. + Kết cấu đơn giản. + Dễ bố trí và đơn giản được kết cấu, hệ thống truyền lực khi xe đặt động cơ gần cầu chủ động.
- Nhược Điểm: + Kích thước chiều ngang lớn hơn hộp số ba trục đồng tâm khi có cùng tỷ số truyền (ở hộp số đồng tâm, mỗi tỷ số truyền thì ít nhất qua hai cặp bánh răng nên kích thước gọn hơn nhưng hiệu suất thấp hơn trừ số truyền thẳng). + Kích thước hộp số lớn sẽ kéo theo trọng lượng lớn, nhất là khi xe có tỷ số truyền lớn. Hộp số nhiều cấp. Đối với ôtô tải lớn thường xuyên hoạt động trong điều kiện nặng nhọc, nhiều loại đường khác nhau thì số cấp của nó có thể lên tới 8 đến 20 cấp.
Hộp số nhiều cấp được tạo thành bằng cách thêm vào trước hộp số cơ sở(hộp số chính loại 3 trục) một hộp giảm tốc gọi là hộp số phụ. Hộp số phụ thường có một số truyền thẳng và một số truyền giảm hay tăng tốc. - Ưu điểm : + Tính năng động lực học và tính kinh tế nhiên liệu tăng. + Tăng khả năng tải.
+ Giúp ôtô làm việc được trong điều kiện nặng nhọc. - Nhược điểm: SVTH: NGUYỄN PHÚC LONG 6 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: THS. LÊ THÁI HÀ + Kết cấu phức tạp, hộp số cồng kềnh. + cơ cấu điều khiển phức tạp.
Ngoài ra dựa vào kết cấu của hộp phụ có thể chia ra: hộp số nhiều cấp với hộp số phụ kiều bánh răng thường,hộp số nhiều cấp với hộp số phụ kiều bánh răng hành tinh. Dựa vào vị trí bố trí hộp số phụ có thể chia ra: hộp số nhiều cấp với hộp số phụ bố trí phía trước, hộp số nhiều cấp với hộp số phụ bố trí phía sau. Hộp số phụ đặt phía trước hộp số chính Nó chỉ có một cặp bánh răng để tạo số thấp, còn số cao là số truyền thẳng nối trực tiếp trục vào của hộp số phụ với trục sơ cấp của hộp số chính.