MỤC LỤC
Trang
CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ÔTÔ DU LỊCH Ở VIỆT NAM .1
1.1. Giới thiệu chung về ôtô du lịch ở Việt Nam: .1
1.2. Các phương án bố trí động cơ trên ôtô du lịch: 1
1.3. Giới thiệu chung về hệ thống truyền lực: .3
1.4. Các cách bố trí hệ thống truyền lực. 3
CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỘP SỐ ÔTÔ DU LỊCH 6
2.1. Giới thiệu chung về các loại hộp số đang được sử dụng hiện nay: .6
2.1.1. Đặc điểm chung của hộp số cơ khí có cấp: .6
2.1.2. Đặc điểm cấu tạo của hộp số cơ khí có cấp: Hộp số cơ khí có cấp trên
ôtô du lịch hiện nay thường có hai loại: Hộp số hai trục và hộp số ba trục .7
2.1.2.1. Hộp số ba trục: .7
2.1.2.2. Hộp số hai trục: 16
2.2. Hộp số tự động: .19
2.2.1. Biến mô thuỷ lực: 19
2.2.2.Hộp số hành tinh: 21
CHƯƠNG 3 NHIỆM VỤ- YÊU CẦU- PHÂN LOẠi HỘP SỐ 25
3.1. Nhiệm vụ: .25
3.2. Phân loại: 25
3.3. Yêu cầu đối với hộp số ôtô: .26
Chương 4 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ SƠ ĐỒ ĐỘNG HỘP SỐ
27
4.1. Chọn cách bố trí động cơ: 27
4.2. Chọn loại hộp số và sơ đồ động: 28
4.2.1. Chọn loại hộp số: .28
4.2.2. Lựa chọn sơ đồ động: 28
4.2.3. Đường chạy số: 29
CHƯƠNG 5 KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT HỘP SỐ 31
5.1. Kết cấu và tính toán các chi tiết hộp số: 31
5.1.1. Bánh răng: .31
5.1.1.2. Xác định số răng của bánh răng hộp số .33
5.1.1.3. Tính bánh răng: 35
5.1.2.Trục hộp số: 41
5.1.2.1. Chọn vật liệu chế tạo trục: 41
5.1.2.2. Kết cấu trục: .41
5.1.2.3. Xác định phản lực tại gối và đường kính tại tiết diện nguy hiểm:
.43
5.1.2.4. Tính độ cứng vững trục: .55
5.1.2.5. Tính toán sức bền trục: .58
5.1.2.6. Kiểm tra ứng suất dập trên then hoa lắp hai bộ đồng tốc,lắp bánh
răng của bộ truyền lực chính và moayơ ly hợp: .59
5.1.2.7. Kiểm ta ứng suất dập của then bằng lắp bánh răng số lùi tại vị trí
trục sơ cấp: .60
5.1.3. Tính toán ổ trục: 61
5.1.4.Tính toán ổ trượt: 66
5.1.5. Bộ đồng tốc: 67
5.2. Vỏ hộp số: .68
5.3. Hướng dẫn sử dụng: 69
5.3.1. Quy trình tháo lắp hộp số: 69
5.3.2. Quy trình bảo dưỡng: .69
5.3.3. Các hư hỏng và cách khắc khắc phục: 70
5.4. Quy trình gia công trục: .70
TÀI LIỆU THAM KHẢO .75
KẾT LUẬN .76
84 trang |
Chia sẻ: banmai | Lượt xem: 3820 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Thiết kế hộp số truyền động cơ khí, hai trục, 4 số tiến và một số lùi cho xe du lịch 4 chổ ngồi, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
.111
mZZ ( mm )
Tính cho trục số lùi: Số lùi sử dụng trong điều kiện tốc độ thấp nên ta sử
dụng kiểu bánh răng thẳng không sử dụng bộ đồng tốc.
Gọi:
Z L : Số răng bánh răng số lùi trên trục sơ cấp.
Z 1L : Số răng của bánh răng số lùi trên trục thứ cấp.
Z 2L : Số răng của bánh răng số lùi trên trục số lùi
(bánh răng trung gian).
Bánh răng ZLvà bánh răng Z 1L không ăn khớp trực tiếp mà thông qua
bánh răng trung gian trên trục số lùi. Sơ bộ chọn số răng của bánh răng trung
gian(Z 2L ) : 18 (răng).
Ta có i L = 34,31
L
L
Z
Z Z 6018.340,3.1 LLL Zi (răng)
Chọn số răng của bánh răng trung gian Z 262L (răng)
Tỷ số truyền được tính chính xác là: i L 333,318
60
Khoảng cách giữa trục sơ cấp và trục số lùi:
A 25,68
2
5,3.1821
2
.2
mZZ L
SL )(mm
Khoảng cách giữa trục thứ cấp và trục số lùi:
- 35 -
A
5,150
2
5,3.6026
2
5,3.21 LLTL
ZZ
)(mm
5.1.1.3. Tính bánh răng:
Bánh răng hộp số ô tô tính toán theo uốn và theo tiếp xúc.
* Tính theo uốn: Khi tính toán bánh răng hộp số ô tô ta cần mômen tính
toán của động cơ M d truyền suống bánh răng để tính. khi tính toán bánh răng hộp
số ô tô, mômen tính toán của động cơ bằng mômen quay động cơ M maxe .
Ứng suất uốn tại tiết diện nguy hiểm của bánh răng xác định trên cơ sở
công thức LEWIS:
24,0.
.. ymb
p
u [N/mm 2 ] [01-tr.154] (công thức IV-19)
Trong đó: p: Lực vòng tác dụng lên bánh răng tại tâm ăn khớp )(N .
b: Chiều rộng bánh răng )(mm .
y: Hệ số dạng răng, phụ thuộc vào số răng tương đương:
Z td = 3cos
Z , (Z:số răng thực tế).
Điều kiện tính toán: ][ uu , ][ u là ứng suất uốn cho phép của bánh
răng, theo [01-tr.156] thì ứng suất uốn của bánh răng trụ răng nghiêng ôtô du lịch
trong khoảng: 350180 (N/mm 2 ).
Theo tài liệu: [09-tr.60].
Khi bánh răng quay một chiều, ứng suất trong răng sẽ thay đổi mạch
động:
Kn
K N
u .
.6,6,14,1 ''1
Trong đó: 1 : Là giới hạn mỏi uốn trong chu kỳ đối xứng, được xác định
theo công thức sau: 1 b)45,04,0( .
n : Hệ số bền dự chữ, với bánh răng chế tạo từ thép tôi n 28,1 sơ bộ
chọn n 1,8.
Với thép 40Cr tôi, sơ bộ chọn b 800 (N/mm
2).
K : Hệ số tập trung ứng suất ở chân răng, sơ bộ chọn K 1,2.
K’’ N : Hệ số chu kỳ ứng suất, sơ bộ chọn K
’’
N 1.
Vậy ứng suất uốn cho phép được tính:
- 36 -
2,1.8,1
1.900.45,0.6,1
u 300(N/mm
2).
+Tính cặp bánh răng 1-11:
Z 1 = 21 (răng); Z 11 = 68 (răng); m =3,5
M 1 = 124 (Nm); M 11 = M 1 5,38596,0.238,3.124.. 1 hi (Nm)
Bán kính vòng chia:
r 3,37
10cos.2
21.5,3
cos.2 0
1
1
mZ ( mm )
r 8,120
10cos.2
68.5,3
cos.2
.
0
11
11
Zm ( mm )
Lực vòng:
P 4,3324
3,37
124000
1
1
1 r
M (N)
P 2,3191
8,120
385500
11
11
11 r
M (N)
Z 22
cos
21
cos 33
1
1
Z
td (răng) 11,01 y
Z 71
10cos
68
cos 033
11
11
Z
td (răng)
154,011 y
Với 17,0A b = 0,17A; chọn chiều rộng các bánh răng như nhau, ta
có:b=158,2 2717,0 ( mm ).
11u
11
1
1 ..
24,0.
ymb
P
u )/(75,7611,0.5,3.27
24,0.4,3324 2mmN [ ]u
+Tính cặp bánh răng 2-22:
Z 302 (răng); Z 6022 (răng); m = 3,5
M )(1242 Nm ; M ..124 222 hi 124 )(1,23896,0.2. Nm
Bán kính vòng chia:
r )(3,53
10cos.2
30.5,3
cos.2
.
0
2
2 mm
Zm
r 6,106
10cos.2
60.5,3
cos.2
.
0
22
22
Zm ( mm )
Lực vòng:
- 37 -
P 5,2326
3,53
124000
2
2
2 r
M ( mm )
P 6.2233
6,106
238100
22
22
22 r
M ( mm )
Z 63
10cos
30
cos 033
2
2
Z
td (răng) 123,02 y
Z rZtd (6310cos
60
cos 033
22
22
ăng) 151,022 y
04,48
123,0.5,3.27
24,0.5,2326
..
24,0.
2
2
2 ymb
P
u (N/ mm
2 ) < ][ u
+Tính cặp bánh răng: 3-33:
Z 393 (răng); Z (5033 răng); m = 3,5
M 1243 (Nm); M 6,15296,0.282,1.124..124 333 hi (N m )
Bán kính vòng chia:
r 3,63
10cos.2
39.5,3
cos.2
.
0
3
3
Zm ( mm )
9,88
10cos.2
50.5,3
cos.2
.
0
33
33
Zm
r ( mm )
Lực vòng:
P 9,1958
3,63
124000
3
3
3 r
M (N)
P 5,1716
9,88
152600
33
33
33 r
M (N)
Z 41
10cos
39
cos 033
3
3
Z
td (răng) 137,0 y
Z 52
10cos
50
cos 033
33
33
Z
(răng) 146,033 y
3,36
137,0.5,3.27
24,0.9,1958
..
24,0.
3
3
333 ymb
P
uu (N/ mm
2 ) [ ]u
+Tính cặp bánh răng 4-44:
Z 45444 Z (răng); m = 3,5; M N(1244 m ); M ..124 444 hi
=124 11996,0.1. (N m )
Bán kính vòng chia:
r 80
10cos.2
45.5,3
cos.2
.
0
4
444
Zmr ( mm )
- 38 -
Lực vòng:
P 1550
80
124000
4
4
4 r
M (N);P 148750
80
119000
44
44
44 r
M (N)
5,27
143,50,3.27
24,0.1550
..
24,0.
4
4
444 ymb
P
(N/ mm 2 )<[ ]u
+ Tính cho cặp bánh răng số lùi:
-Cặp bánh răng Z 2LL Z :
Z 18L (răng); Z 2L 26 (răng); 114,0;104,0 2 LL yy ; (m=3,5)
M 124L (Nm); M 4,17196,0.44,1.124..124 22 LLL i (N m )
Bán kính vòng chia:
5,45
2
5,3.26
2
. 2
2
L
L
Zmr ( mm )
Lực vòng:
P 5,3936
5,31
124000
l
L
L r
M (N)
P 4,3767
5,45
171400
2
2
2
l
L
L r
M (N)
1,108
104,0.24.5,3
24,0.5,3936
..
24,0.
2
L
L
uLuL ybm
P
(N/ mm 2 )< ][ u
-Cặp bánh răng Z :21 LL Z
Z 262L (răng); Z 601L (răng) ; m=3,5
M 1192L ( N m ); M 8,38096,0.333,3.119.. 2121 LLLL iM ( N m )
Bán kính vòng chia:
r 452L ( mm ); r 1052
60.5,3
2
. 1
1
L
L
Zm ( mm )
Lực vòng:
4,3767
5,45
171400
2
2
2
L
L
L r
MP (N)
7,3626
105
380800
1
1
1
L
L
L r
MP (N)
y 114,02L ; y 15,01L
21 LuL 114,0.24.5,3
24,0.4,3767
..
24,0.
2
2
L
L
ybm
P 94,4(N/ mm 2 ) < [ ]u
- 39 -
Với các cặp bánh răng tiêu chuẩn, đường kính vòng chia trùng với đường
kính vòng lăn.
dc = dci
Khe hở hướng tâm: C = 0,25.m
Đường kính vòng đỉnh răng: De1 = dc1 + 2.m
De2 = dc2 + 2.m
Đường kính vòng chân răng: Di1 = dc1 - 2.m – 2.C
Di2 = dc2 - 2.m – 2.C
Các thông số kỹ thuật của bánh răng thiết kế được xác định trong bảng
sau:
Soá raêng Moâñun ÑK.Voøng chia
ÑK.Voøng
ñænh
ÑK.Voøng
chaân
Chieàu
roäng
Khe hôû
höôùng
taâm
Chieàu
cao ñaàu
raêng
Chieàu
cao raêng
Thoâng soá
Baùnh
raêng
* Tính theo tiếp xúc:
Sự hao mòn của bánh răng phụ thuộc phần lớn bởi trị số ứng suất tiếp xúc
tại tâm ăn khớp, ứng suất tiếp xúc được xác địng theo công thức HERT:
21
11.
cos.
.418,0
b
EP
tx (N/ mm
2 ) (theo [01-tr.158]
công thức IV-26).
Trong đó:
- 40 -
P : Lực vòng (N).
E : Mô đun đàn hồi, E=2,1.10 5 .
B : Chiều rộng bánh răng ,(mm ).
: Góc ăn khớp; =20 0
2,1 : Bán kính cong của bề mặt răng chủ động và thụ
động tại điểm tiếp xúc (mm ).
][ tx : Ứng suất tiếp xúc cho phép (N/ mm
2 ), theo [01-tr.159] thì: Với số I
và số lùi [ 1000950] tx (N/ mm
2 ); đối với các số cao:
[ 700650] tx (N/ mm
2 )
Đối với ôtô lực vòng P tác dụng lên bánh răng được tính từ mômen tính
toán của động cơ M tt truyền suống, thường trung bình ô tô chỉ sử dụng một nửa
M maxe của động cơ, vì thế để đơn giản coi M tt = 0,5 M maxe truyền suống bánh
răng để tính:
P=
r
M
r
M ett
.2
max
+ Kiểm nghiệm cặp bánh răng ở số I:
2,13
10cos
20sin.3,37
cos
sin. 2211
r
][)/(3,488
6,42
1
2,13
1
94,0.27.2
10.1,2.4,3324.418,0
)(6,42
10cos
20sin.0,120
cos
sin.
2
5
221111
txtx mmN
mmr
+ Kiểm nghiệm cặp bánh răng ở số II:
)(8,18
10cos
20sin.3,53
cos
sin. 2222 mmr
][)/(3,336
6,37
1
8,18
1
94,0.27.2
10.1,2.5,2326.418,0
)(6,37
10cos
20sin.5,106
cos
sin.
2
5
222222
txtx mmN
mmr
+ Kiểm nghiệm cặp bánh răng ở số III:
- 41 -
)(3,22
10cos
20sin.3,63
cos
sin. 2233 mmr
][)/(5,329
4,31
1
3,22
1
94,0.27.2
10.1,2.5,2326.418,0
)(4,31
10cos
20sin.9,88
cos
sin.
2
5
223333
txtx mmN
mmr
+Kiểm nghiệm cặp bánh răng ở số IV:
)(2,28
10cos
20sin.80
cos
sin. 2244 mmr
][)/(4,280
5,28
1
5,28
1
94,0.27.2
10.1,2.1550.418,0
)(2,28
10cos
20sin.80
cos
sin.
2
5
224444
txtx mmN
mmr
+Kiểm nghiệm cặp bánh răng ở số lùi:
Cặp bánh răng 2, LL ZZ :
)(6,1520sin.5,45sin.
)(8,1020sin.5,31sin.
0
22
0
mmr
mmr
LL
LL
][)/(2,708
6,15
1
8,10
1
94,0.24.2
10.1,2.5,3936.418,0 2
5
txtx mmN
5.1.2.Trục hộp số:
5.1.2.1. Chọn vật liệu chế tạo trục:
Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 40Cr. Tôi cao tần để tăng cơ tính.
5.1.2.2. Kết cấu trục:
+ Trục sơ cấp:
Trục sơ cấp hộp số được chế tạo riêng, Bánh răng trên trục sơ cấp ăn khớp
thường xuyên với bánh răng trên trục thứ cấp, do đó bánh răng này coi như
không có tải trọng và lắp với trục bằng các ổ trượt, các bánh răng cố định còn
trục quay trơn so với bánh răng, trên trục lắp hai bộ đồng tốc để dễ cài số và
giảm va đập, bộ đồng tốc lắp then hoa trên trục. Trục được đặt trên hai gối đỡ là
hai ổ bi hướng kính đỡ chặn, ổ bi định vị trong vỏ hộp nhờ vòng hãm (tránh hiện
tượng dịch chuyển theo chiều trục ). Trên trục có rãnh then bằng để lắp bánh răng
số lùi tại vị trí trục sơ cấp, các bánh răng trên trục có lỗ khoan để đảm bảo bôi
- 42 -
trơn cho ổ trượt , để đảm bảo cho các bánh răng không bị xô về một phía do tải
trọng dọc trục và các dao động khác sinh ra trong quá trình làm việc thì trên trục
có vành ngăn cách và các vòng chặn.
+ Trục thứ cấp:
Trục thứ cấp liên kết với bánh răng hộp số bằng then bán nguyệt. Trục
được đặt trên hai ổ bi hướng kính đỡ chặn và được định vị trong vỏ nhờ vòng
hãm. Các bánh răng trên trục sơ cấp ăn khớp thường xuyên với các bánh răng
trên trục sơ cấp. Trục thứ cấp truyền công suất tới bộ truyền lực chính thông qua
một bánh răng truyền động.
Chọn sơ bộ chiều dài trục:
Chiều dài của trục sơ cấp được xác định như sau:
Lsc= 4321 bbbb BĐT 1+BĐT 2 + LbCaaaa .44321
Trong đó: ib : Chiều rộng của bánh răng thứ i ; 27 (mm ).
BĐT i : Chiều rộng của bộ đồng tốc , 40 (mm ).
C: Chiều rộng của vành răng và mặt côn ăn khớp với bộ đồng tốc,
20( mm ).
a 1 : Khoảng cách từ tâm ổ lăn đến mặt bên bánh răng số IV, 15 (mm ).
a 2 : Khoảng cách giữa hai mặt bên đối diện của hai bánh răng số II và
số III,10(mm ).
a 3 : Khoảng cách giữa hai mặt bên đối diện của hai bánh răng số I và số
lùi,50( mm ).
a 4 : Khoảng cách từ tâm ổ lăn đến mặt bên bánh răng số lùi : 70 ( mm ).
b L : Chiều rộng của bánh răng số lùi , 24 ( mm ).
Lsc = 27.4 +40.2+15+10+50+70+4.20+24 = 437 ( mm ).
Chiều dài trục số lùi:
Lsl= e Lbe 21
Trong đó: e1 : Khoảng cách từ tâm ổ lăn đến mặt bên thứ nhất bánh
răng số lùi tại vị trí số lùi,70( mm ).
2e : Khoảng cách từ tâm ổ lăn đến mặt bên thứ hai của bánh răng
số lùi tại vị trí số lùi ,30( mm ).
Lsl= 70+24+30=124( mm )
Chiều dài trục thứ cấp được xác định sơ bộ như sau:
- 43 -
Chiều dài đoạn trục thứ cấp tính từ bánh răng số lùi đến bánh răng số 4
bằng chiều dài tương ứng trên trục sơ cấp. Chiều dài từ tâm ổ lăn đến tâm bánh
răng truyền lực chính là 60(mm), chiều dài từ tâm ổ lăn đến tâm bánh răng truyền
lực chính còn lại là 480(mm) do đó chiều dài sơ bộ trục thứ cấp
Ltc=60+480=540(mm).
5.1.2.3. Xác định phản lực tại gối và đường kính tại tiết diện nguy
hiểm:
Tính trục hộp số ta dựa vào các tải trọng tác dụng lên trục. Các tải trọng
này gồm các thành sau: Lực hướng kính tác dụng theo phương vuông góc với
đường tâm trục, lực chiều trục sinh ra do góc nghiêng của đường răng, lực vòng.
Trục sơ cấp, trục thứ cấp hộp số chịu lực hướng kính, lực chiều trục và lực
vòng. Các tải trọng này sinh ra mômen uốn ngang, mômen uốn dọc, mômen xoắn
trên trục sơ cấp, không sinh mômen xoắn trên trục thứ cấp.
+ Trục sơ cấp:
Số I:
Q1P1
R1
Mx
MY
MZ
A B
131639
124000
334877
279,5
157,5
RyB
RxBRxA
RyA
- 44 -
Xác định phản lực tại gối:
)(2,11982,21264,3324
)(2,2126
437
5,279.4,332405,279.437.
)(8,3928,8356,1228
)(8,835
437
5,279.6,12283,37.2,586
05,279..437.
1
1
1
111
NRPR
NRPRM
NRRR
NR
RrQRM
YBYA
YBYBYA
XBXA
XB
XBXA
Xác định mômen tại tiết diện nguy hiểm:
)(380588
)(124000.
)(3348775,279.
)(1316395,157.
222
11
NmmMMMM
NmmrPM
NmmRM
NmmRM
ZYXTH
Z
YAY
XBX
Xác đường kính trục:
d )(9,37
].[1,0
mmM TH
Số II:
RyA
RxA
MZ
MY
Mx
RyB
RxBP2
R2
R2
A
B
102996
124000
242917
172,5 264,5
- 45 -
Xác định phản lực tại gối:
)(1,14084,9185,2326
)(4,918
437
5,172.5,232605,172.437.
)(4,4704,3898,859
)(4,389
437
5,172.8,8593,53.2,410
05,172..437.
2
2
2
222
NRPR
NRPRM
NRRR
NR
RrQRM
YBYA
YBYBYA
XBXA
XB
XBXA
Xác định mômen tại tiết diện nguy hiểm:
)(291535
)(124000.
)(2429175,172.
)(1029965,264.
222
22
NmmMMMM
NmmrPM
NmmRM
NmmRM
ZYXTH
Z
YAY
XBX
Xác định đường kính trục:
d )(7,34
].[1,0
mmM TH
Số III:
RxA
MZ
MY
Mx
RxB
RyB
Q3
R3
P3
A
B
82762
183131
124000
135,5
301,5
- 46 -
Xác định phản lực tại gối:
)(5,13514,6079,1958
)(4,607
437
5,135.9,195805,135.437.
)(5,4495,274724
)(5,274
437
5,135.7243,63.4,345
05,135..437.
3
3
3
333
NRPR
NRPRM
NRRR
NR
RrQRM
YBYA
YBYBYA
XBXA
XB
XBXA
Xác định mômen tại tiết diện nguy hiểm:
)(236141
)(124000.
)1831315,135.
)(827625,301.
222
33
NmmMMMM
NmmrPM
NmmRM
NmmRM
ZYXTH
Z
YAY
XBX
Xác định đường kính trục:
d )(3,32
].[1,0
mmM TH
Số IV:
RxA
Mx
MZ
MY
RyB
RxBQ4
R4
P4
B
A
35703
41239
124000
25,5
408,5
RyA
Xác định phản lực tại gối:
- 47 -
RyA Rv
279,5
480RxA
179746,5
973917,8
167514
MY
60
MX
30330
R11
Qv RxB
Pv
Q11
P11
RyB
)(9,14481,1011550
)(1,101
437
5,28.155005,28.437.
)(5,4854,879,572
)(4,87
437
5,28.9,57280.3,273
05,28..437.
4
4
4
444
NRPR
NRPRM
NRRR
NR
RrQRM
YBYA
YBYBYA
XBXA
XB
XBXA
Xác định mômen tại tiết diện nguy hiểm:
)(135486
)(124000.
)412995,28.
)(357035,408.
222
44
NmmMMMM
NmmrPM
NmmRM
NmmRM
ZYXTH
Z
YAY
XBX
Xác định đường kính trục:
d )(8,26
].[1,0
mmM TH
+Trục thứ cấp:
Số I:
- 48 -
Xác định phản lực tại gối:
)(5,34849,279129524,3324
)(9,2791
540
5,279.4,3324480.295205,279.540.480.
)(1,6436,12285,5051091
)(5,505
540
5,279.6,12288,120.2,58642.5,520480.1091
0.5,279..480.540.
11
11
11
111111
NRPPR
NRPRPM
NRRRR
NR
rQRrQRRM
YBVYA
YBYBVYA
XBVXA
XB
VVVXBXA
Xác định mômen tại tiết diện nguy hiểm:
)(9,9903658,9739175,179746
)(401588.
)(8,9739175,279.5,34845,279.
)(5,1797465,279.1,6435,279.
2222
1111
NmmMMM
NmmrPM
mmRM
NmmRM
YXTH
Z
YAY
XAX
Xác định đường kính trục:
d )(1,52
70.1,0
9,990365
].[1,0
33 mmM TH
Số II:
- 49 -
Xác định phản lực tại gối:
)(3,19112,336729525,2326
)(2,3367
540
5,172.5,2326480.295205,172.540.480.
)(4,5858,8596,8161091
)(6,816
540
5,172.8,8596,106.2,41042.5,520480.1091
0.5,172..480.540.
22
22
22
222222
NRPPR
NRPRPM
NRRRR
NR
rQRrQRRM
YBVYA
YBYBVYA
XBVXA
XB
VVVXBXA
Xác định mômen tại tiết diện nguy hiểm:
)(2,3448173,3296995,100981
)(3,3296995,172.3,19115,172.
)(5,1009815,172.4,5855,172.
2222 NmmMMM
NmmRM
NmmRM
YXTH
YAY
XAX
Xác định đường kính trục:
- 50 -
d )(7,36
70.1,0
2,344817
].[1,0
33 mmM TH
Số III:
Xác định phản lực tại gối:
)(4,17555,315529529.1958
)(5,3155
540
5,135.9,1958480.295205,135.540.480.
)(5,5187245,8851091
)(5,885
540
5,135.7249,88.4,34542.5,520480.1091
0.5,135..480.540.
33
33
33
333333
NRPPR
NRPRPM
NRRRR
NR
rQRrQRRM
YBVYA
YBYBVYA
XBVXA
XB
VVVXBXA
Xác định mômen tại tiết diện nguy hiểm:
)(8,2480157,2378568,70256
)(7,2378565,135.4,17555,135.
)(8,702565,135.5,5185,135.
2222 NmmMMM
NmmRM
NmmRM
YXTH
YAY
XAX
Xác định đường kính trục:
- 51 -
d )(8,32
70.1,0
8,248015
].[1,0
33 mmM TH
Số IV:
Xác định phản lực tại gối:
)(2,17968,270529521550
)(8,2705
540
5,28.1550480.295205.28.540.480.
)(4,5029,5725,10201091
)(5,1020
540
5,28.9,57280.3,27342.5,520480.1091
0.5,28..480.540.
44
44
44
444444
NRPPR
NRPRPM
NRRRR
NR
rQRrQRRM
YBVYA
YBYBVYA
XBVXA
XB
VVVXBXA
Xác định mômen tại tiết diện nguy hiểm:
)(8,17351016234861230
)(1623485,28.8,27055,28.
)(6123060.5,102060.
2222 NmmMMM
NmmRM
NmmRM
YXTH
YBY
XBX
Xác định đường kính trục:
- 52 -
d )(2,29
70.1,0
8,173510
].[1,0
33 mmM TH
+Số lùi:
-Tại vị trí trục sơ cấp:
PL
RL
Mx
MY
MZ
A B
95460
124000
262239
RyB
RxBRxA
RyA
355 82
Xác định phản lực tại gối:
)(7,7388,31975,3936
)(8,3197
437
355.5,39360355.437.
)(9,2689,11638,1432
)(9,1163
437
355.8,1432
0355.437.
NRPR
NRPRM
NRRR
NR
RRM
YBLYA
YBLYBYA
XBLXA
XB
LXBXA
Xác định mômen tại tiết diện nguy hiểm:
)(305582
)(124000.
)(262239355.
)(95460355.
222
4444
NmmMMMM
NmmrPM
NmmRM
NmmRM
ZYXTH
Z
YAY
XBX
Xác định đường kính trục:
d )(2,35
].[1,0
mmM TH
- 53 -
- Tại vị trí trục số lùi:
RyA
RxA
MZ
MY
Mx
RxB
RyB
RL2 B
A
40022
179111
109334
42 82
PL2
Xác định phản lực tại gối:
)(2,26033,13335,3936
)(3,1333
124
42.5,3936042.124.
)(9,9523,4858,1432
)(3,485
124
42.8,1432
042.124.
2
2
2
2
NRPR
NRPRM
NRRR
NR
RRM
YBLYA
YBLYBYA
XBLXA
XB
LXBXA
Xác định mômen tại tiết diện nguy hiểm:
)(213627
)(179111.
)(10933442.
)(4002242.
222
22
NmmMMMM
NmmrPM
NmmRM
NmmRM
ZYXTH
LLZ
YAY
XAX
Xác định đường kính trục:
d )(3,31
].[1,0
mmM TH
- 54 -
Khi sử dụng số lùi, động cơ sử dụng không quá 50 công suất tối đa nên
chọn d = 30(mm );
- Tại vị trí trục thứ cấp:
Xác định phản lực tại gối:
)(9,52115,315529529.1958
)(5,3155
540
355.5,3936480.29520355.540.480.
)(1,4108,14323,681091
)(3,68
540
355.8,143242.5,520480.1091
0355..480.540.
33
1
1
1
NRPPR
NRPRPM
NRRRR
NR
RrQRRM
YBVYA
YBLYBVYA
LXBVXA
XB
LVVVXBXA
Xác định mômen tại tiết diện nguy hiểm:
)(1855943
)(1850225355.
)(145586355.
22 NmmMMM
NmmRM
NmmRM
YXTH
YAY
XAX
Xác định đường kính trục:
d )(2,64
70.1,0
1855943
][1,0
33 mmM TH
- 55 -
5.1.2.4. Tính độ cứng vững trục:
Trục càng cứng vững sẽ làm tăng độ bền của bánh răng làm việc bởi vì lúc
đó các bánh răng không bị vênh. Độ cứng vững của mỗi điểm trên trục được đặc
trưng bởi độ võng và góc xoay tại điểm ấy của trục trong hai mặt phẳng vuông
góc. Đối với hộp số hai mặt phẳng này thừa nhận như sau: Một mặt phẳng đi qua
đường tâm các trục và mặt phẳng thứ hai vuông góc với mặt phẳng trên. Độ võng
và góc xoay xác định tại vị trí tâm bánh răng đang xét.
Độ võng f 1v , f 2v trong mặt phẳng V đi qua các đường tâm các trục và góc
xoay 21 , hh trong các mặt phẳng H ,1 H 2 thẳng góc với mặt phẳng V sẽ có ảnh
hưởng lớn đến sự làm việc của các bánh răng.
Độ võng 1hf , f 2h trong các mặt phẳng H 1 , H 2 ít ảnh hưởng đến sự thay đổi
khoảng cách giữa các trục, còn góc xoay 21 , vv trong mặt phẳng V ít ảnh hưởng
đến sự chính xác ăn khớp nên khi tính độ võng và góc xoay chỉ cần xác định các
trị số: f 1v , f 2v , 21 , hh .
- 56 -
Kiểm tra độ cứng vững hộp số người ta kiểm tra cho trục sơ cấp và trục
thứ cấp:
Công thức tính toán:
Tại điểm c: f
lIE
baP
c ...3
.. 22
(độ võng)
lIE
abbaP
c ...3
)(..
(góc xoay)
( theo bảng IV-4 [01-tr.178] )
Hình 5.2: Sơ đồ lực minh hoạ tác dụng lên trục.
Vì trục hộp số có dạng bậc nên để đơn giản cho tính toán coi như trục có
tiết diện sơ bộ không đổi 35(mm ) cho cả hai trục (kích thước này sẽ được kiểm
nghiệm lại sau phần tính toán ổ lăn).
Kiểm tra độ võng :
I=
64
. 4D = 73624
64
35.14,3 4
(theo [01-tr.177] ), D: Là đường kính ngoài
của trục D=35(mm ).
+ Xác định độ võng và góc xoay trên trục sơ cấp:
-Ở vị trí số I:
f 12,0
73624.437.10.1,2.3
5,157.5,279.6,1228
5
22
1 ( mm )
-Ở vị trí số II:
f 09,0
73624.437.10.1,2.3
5,264.5,172.8,859
5
22
2 ( mm )
- Ở vị trí số III:
f 006,0
73624.437.10.1,2.3
5,301.5,135.724
5
22
3 ( mm )
- Ở vị trí số IV:
f 004,0
73624.437.10.1,2.3
5,408.5,28.9,572
5
22
4 ( mm )
Kiểm tra góc xoay:
- Vị trí số I:
0003,0
73624.437.10.1,2.3
)5,1575,279.(5,157.5,279.6,1228
51
(rad)
-Vị trí số II:
- 57 -
0002,0
73624.437.10.1,2.3
)5,1725,264.(5,264.5,172.8,859
52
(rad)
-Vị trí số III:
0002,0
73624.437.10.1,2.3
)5,1355,301.(5,301.5,135.724
53
(rad)
-Vị trí số IV:
0001,0
73624.437.10.1,2.3
)5,285,408.(5,28.5,408.9,572
54
(rad)
+ Xác định độ võng và góc xoay trên trục thứ cấp:
Theo tính chất cộng tác dụng trong sức bền vật liệu thì độ võng và góc
xoay trên trục sẽ bằng tổng đại số độ võng và góc xoay do từng tải trọng tác dụng
lên trục:
Xác định độ võng và góc xoay tại vị trí các bánh răng chạy số:
-Ở vị trí số I:
f 15,0
125600.540.10.1,2.3
5,260.5,279.6,1228
5
22
11 ( mm )
00004,0
125600.540.10.1,2.3
)5,2605,279.(5,260.5,279.6,1228
511
(rad)
-Ở vị trí số II:
f 08,0
125600.540.10.1,2.3
5,367.5,172.8,859
5
22
22 ( mm )
00025,0
125600.540.10.1,2.3
)5,1725,367.(5,367.5,172.8,859
522
(rad)
- Ở vị trí số III:
f 05,0
125600.540.10.1,2.3
5,404.5,135.724
5
22
33 ( mm )
00025,0
125600.540.10.1,2.3
)5,1355,404.(5,135.5,404.724
533
(rad)
- Ở vị trí số IV:
f 003,0
125600.540.10.1,2.3
5,511.5,28.9,572
5
22
44 ( mm )
- 58 -
00009,0
125600.540.10.1,2.3
)5,285,511.(5,511.5,28.9,572
544
(rad)
Xác định độ võng và góc xoay do bánh răng truyền lực chính sinh ra:
f 02,0
125600.540.10.1,2.3
480.60.1091
5
22
V ( mm )
0003,0
125600.540.10.1,2.3
)60480.(60.480.1091
5
V (rad)
Theo tính chất cộng tác dụng ta có:
)(00026,00003,000004,01111 radVh
13,002,015,01111 Vh fff (mm)
)(00026,00003,000004,02222 radVh
06,002,008,02222 Vh fff (mm)
)(00005,00003,000025,03333 radVh
03,002,005,03333 Vh fff (mm)
)(00021,00003,000009,04444 radVh
01,002,003,04444 Vh fff (mm)
Theo [01-tr.80] thì: Độ võng tổng cộng cho phép trong mặt phẳng đi qua
các trục không được quá 0,2(mm ); Góc xoay cho phép của các trục trong mặt
phẳng thẳng góc với mặt phẳng đi qua các trục không được quá 0,002(rad).
Các kết quả tính toán cho thấy với tiết diện như vậy trục đảm bảo về độ
cứng vững (trên đây mới là tiết diện giả định của trục, thực tế tiết diện này sẽ trở
thành tiết diện nhỏ nhất trên trục thứ cấp và sẽ được kiểm nghiệm sau phần chọn
ổ lăn và các điều kiện lắp ráp sao cho hợp lý).
5.1.2.5. Tính toán sức bền trục:
Trục hộp số tính theo uốn và xoắn, phần then hoa tính theo dập và
cắt.Trục chịu uốn và xoắn ứng suất tổng hợp tính theo công thức:
3.1,0 d
M TH (N/ 2mm ) với ][
Trong đó:
M TH : Là mômen tổng hợp tác dụng lên trục , (N mm ).
: Là ứng suất tổng hợp mà trục phải chịu,(N/ mm 2 ).
d: Là đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm,(mm ).
- 59 -
][ : Ứng suất tổng hợp cho phép: Theo [01-tr.181] thì ứng suất tổng hợp
cho phép là 50 70 (N/ mm 2 ), nghĩa là đảm bảo hệ số an toàn từ 5 đến 10 lần
theo giới hạn đàn hồi, kích thước của trục thường xác định theo cứng vững chứ
không phải theo sức bền, do đó trục thường có hệ số an toàn lớn, chọn
][ =70(N/ mm 2 ).
Theo thuyết bền 3 thì: M TH = xu MM 22
Với các tiết diện đã tính ở trên thì trục đủ bền.
Để đảm bảo điều kiện cho quá trình lắp ráp các chi tiết trên trục, các tiết
diện tại vị trí tâm bánh răng sẽ được chọn cho phù hợp.
5.1.2.6. Kiểm tra ứng suất dập trên then hoa lắp hai bộ đồng tốc,lắp
bánh răng của bộ truyền lực chính và moayơ ly hợp:
+ Kiểm tra ứng suất dập trên then hoa lắp bộ đồng tốc:
Ứng suất dập trên then hoa tính theo công thức:
tb
d
d dlhz
iM
....75,0
..2
Ở đây:
i : Tỷ số truyền đến trục đang tính ; i =1.
z: Số răng của then hoa.
h: Chiều cao răng then hoa:h=
2
dD ( mm ).
tbd : Đường kính trung bình của then hoa tbd = 2
Dd ( mm ).
l: Chiều dài then hoa; l=40( mm ).
Theo bảng 7-26 [03-tr.147] ta chọn loại then hoa có: Đường kính trong
d=42( mm ), đường kính ngoài D= 52( mm ); Số răng z=10(răng), chiều rộng răng
b= 10(răng) h=
2
4252 =5( mm ); tbd = 472
4252
( mm );
5,3
47.40.5.10.75,0
124000.2
d (N/ mm 2 )
+ Kiểm tra ứng suất dập trên theo hoa lắp bánh răng bộ truyền lực chính:
Cũng theo bảng 7-26 [03-tr.147] với đường kính d= 36(mm) ta được loại then
có: Đường kính trong d=36(mm ), đường kính ngoài D=45( mm ), chiều rộng răng
- 60 -
b=5 (mm), Số răng z = 10 (răng) h=
2
3645 = 4,5(mm );
tbd = 5,402
3645
( mm );
Mômen tính toán: )(401512238,3.124000. 1 NmmiMM dt .
7,14
40.5,40.5,4.10.75,0
238,3.124000.2
d (N/ mm 2 )
Với chiều dài đoạn ăn khớp của bánh răng truyền lực chính l = 40 (mm).
+ Kiểm tra ứng suất dập trên then hoa lắp đĩa bị động ly hợp:
Theo bảng 7-26 [03-tr.147] chọn loại then hoa có: Đường kính trong
d=26( mm ), đường kính ngoài D=30( mm ), chiều rộng răng b=6 (mm), Số răng z
= 6 (răng) h=
2
2630 = 2( mm ), tbd = 282
2630
( mm );
7,19
50.28.2.6.75,0
124000.2
d (N/ mm 2 )
Với chiều dài moayơ đĩa bị động l = 50 (mm).
Dựa vào bảng 7-22 [03-tr.142] ta chọn: [ ]d =50 (N/ mm
2 ).(lắp cố định,
sử dụng nặng).
Vậy then hoa đủ bền theo điều kiện dập.
5.1.2.7. Kiểm ta ứng suất dập của then bằng lắp bánh răng số lùi tại vị
trí trục sơ cấp:
Ứng suất dập tính theo công thức:
ltd
M d
d ..
.2
Trong đó:
l: Chiều dài then, ( mm ).
d: Đường kính trục (mm );d=40( mm ).
t: Chiều sâu then (mm ).
Theo bảng 7-23 [03-tr.143] với đường kính trục chọn: 40(mm ) ta được
loại then có: Chiều sâu rãnh then trên trục t = 4,5(mm ), lấy l= 22(mm ), chiều
rộng then b= 12 (mm), chiều cao then h= 8 (mm).
ltd
M d
d ..
.2
= 6,62
22.5,4.40
124000.2
(N/ mm 2 )
- 61 -
Theo bảng 7-20 [03-tr.142]: Ở chế độ tải trọng tĩnh, vật liệu thép, lắp cố
định thì: [ 150] d (N/ mm
2 ), như vậy đảm bảo điều kiện bền dập.
5.1.3. Tính toán ổ trục:
Hộp số ôtô thường dùng ổ lăn. Ổ trượt chỉ dùng đối với bánh răng của số
lùi hoặc các bánh răng ăn khớp thường xuyên. Ở hộp số chính, hộp số phụ và hộp
phân phối thường dùng ổ bi hướng kính, ổ thanh lăn hình trụ hoặc ổ thanh lăn
hình côn.
Ổ bi hướng kính một dãy không những nhận lực hướng kính mà còn có
thể nhận lực chiều trục, ổ bi này lắp dễ dàng mà không cần điều chỉnh. Đa số hộp
số ôtô du lịch dùng ổ bi hướng kính một dãy, trừ trường hợp ở gối đỡ trước của
hộp số ba trục lắp trên trục thứ cấp (thường dùng ổ bi kim hoặc ổ thanh lăn hình
trụ).
Ổ thanh lăn hình trụ sử dụng trong trường hợp khi khoảng không gian để
đặt ổ không lớn mà lực hướng kính tác dụng lên ổ khá lớn. Ổ thanh lăn hình trụ
có đặc điểm chịu lực hướng kính tốt hơn so với ổ bi hướng kính cùng kích thước.
Ổ thanh lăn có chiều dài ngắn có thể làm việc tốt khi trục bị biến dạng. Khi sử
dụng ổ thanh lăn hình trụ cần phải có bộ phận để nhận lực chiều trục. Ổ thanh lăn
thường dùng ở gối đỡ trước của trục thứ cấp. Ổ thanh lăn hình côn chịu lực
hướng kính và lực chiều trục lớn, nhưng quá trình sử dụng cần điều chỉnh định
kỳ luôn bởi vậy ổ này ít khi dùng cho ôtô du lịch.
Ổ được chọn theo hệ số khả năng làm việc, làm thế nào để đảm bảo được
độ bền của ổ và kích thước bé. Trong một số trường hợp có khi để đảm bảo vấn
đề lắp ghép mà phải chọn lớn lên để có thể luồn trục qua lỗ đặt của vỏ hộp số.
Ổ được đặt trực tiếp lên lỗ ở thành vỏ hộp. Vòng trong ổ bị đặt lên trục
theo kiểu lắp ghép có độ dôi loại trung gian theo hệ thống lỗ và được hãm bằng
- 62 -
nhiều êcu. Vòng ngoài được đặt lên thành vỏ theo lắp ghép trung gian theo hệ
thống trục.
Trục cần phải được cố định ở một đầu để tránh dịch chuyển theo chiều
trục, muốn thế ổ bi đặt ở một đầu trục được hãm ở thành vỏ bằng vòng hãm nằm
ở vòng ngoài ổ bi, hoặc dùng vòng bi có gờ lồi ở vòng ngoài để tựa vào vỏ hộp
số. Đa số trường hợp sử dụng vòng hãm để giữ cho chiều dài hộp số không lớn.
Khi tính toán ổ lăn cần xác định hệ số khả năng làm việc để chọn ổ theo
các bảng. Ổ lăn được tính ở chế độ tải trọng trung bình.
Hệ số khả năng làm việc của ổ lăn khi làm việc với tải trọng tĩnh xác định
theo công thức (IV-37) [01-tr.184]:
C= 3,0321 )..(... hnKKKQ ttqd =[ AmR ( )21 SS ] 3,0321 )..(... hnKKK tt
Hộp số ôtô làm việc theo chế độ tải trọng thay đổi, chế độ tải trọng này
đặc trưng bằng trị số lực tác dụng lên ổ lăn, thời gian tác dụng lực và số vòng
quay làm việc. Các đại lượng nói trên đều biến đổi theo số truyền được gài. Bởi
vậy hệ số khả năng làm việc của ổ lăn C trường hợp tải trọng thay đổi được xác
định theo công thức:(công thức IV –39 [01-tr.185] ):
C= 3,0321 )..(... hnKKKQ tttd
Trong đó: :qdQ Lực hướng kính qui dẫn tác dụng lên ổ lăn, gồm lực hướng
kính và lực chiều trục qui dẫn về lực hướng kính, , d a N.
tdQ : Lực tương đương tác dụng lên ổ lăn , d a N .
ttn : Số vòng quay tính toán ở số truyền làm việc với thời gian nhiều nhất,
để đơn giản cho tính toán số vòng quay tính toán có thể chọn một giá trị bất kì.
h: Thời gian làm việc nói chung, chọn h=10000(h).
Lực tương đương tác dụng lên ổ lăn xác định theo công thức :
33,3 33,333,3222
33,3
111 ........ xxxtd QQQQ
(công thức IV–40 [01-tr.186] )
Trong đó: x ,...,, 21 : Hệ số tính đến số vòng quay, hệ số này bằng tỷ số của số
vòng quay ổ lăn xnnn ,...,, 21 ở số truyền I,II,…x trên số vòng quay tính toán ttn :
tt
x
x
tttt n
n
n
n
n
n
,...,, 22
1
1
- 63 -
Q xQQ ,...,, 21 : Lực hướng kính quy dẫn tác dụng lên ổ lăn ở các số truyền
I,II,…x, tính theo d Na :
Q AmR ( )21 SS
S1 = tgR ..3,1 1 S 2 = tgR ..3,1 2
S 1 , S 2 : Lực chiều trục sinh ra bởi lực hướng kính.
: Góc nghiêng tính toán của con lăn , =16 0 .
Hình 5.3: Sơ đồ lực tác dụng lên ổ thanh lăn hình côn và ổ bi hướng kính.
:,...,, 21 x Tỷ lệ thời gian làm việc ở các số truyền, tra theo bảng IV-5
[01-tr.187]
.
DU LÒCH DUNG
TÍCH TRUNG
BÌNH VAØ LÔÙNÛ
THAØNH PHOÁ
OÂTOÂ BUYÙT
VAÄN TAÛI
DU LÒCH DUNG
TÍCH NHOÛ
ÑIEÀU KIEÄN SÖÛ DUÏNG LOAÏI OÂTOÂ CHAÏY TRÔN
THEO ÑAØ
SOÁ TRUYEÀN
- 64 -
K1 : Hệ số tính đến vòng nào của ổ sẽ quay, vòng trong quay K 1 =1.
K 2 : Hệ số tính đến tính chất của tải trọng, với ổ lăn hộp số ôtô K 2 =1.
K 3 : Hệ số tính đến nhiệt độ làm việc của ổ lăn, nhiệt độ làm việc của hộp
số ôtô thường dưới 398 0 C, nên K 3 =1.
m: Hệ số chuyển lực chiều trục thành lực hướng kính, với hộp số ôtô dùng
ổ bi hướng kính ; m=1,5.
+ Xác định ổ trên trục sơ cấp:
- Xét ở số I:
R 1,126
10
2,11988,392
10
2222
YAXA
A
RR S )(4716.1,126.3,1 01 Ndtg a
R 5,228
10
2,21268,835
10
2222
YBXB
B
RR S )(2,8516.5,228.3,1 02 Ndtg a
Q )2,85476,58(5,15,2281 = 259,1 (d )Na
-Xét ở số II:
R 5,148
10
1,14084,470
10
2222
YAXA
A
RR S )(4,5516.5,148.3,1 01 Ndtg a
R 8,99
10
4,9184,389
10
2222
YBXB
B
RR S )(2,3716.8,99.3,1 02 Ndtg a
Q )2,374,5541(5,15,1482 = 237,3(d )Na
- Xét ở số III:
R 4,142
10
5,13515,449
10
2222
YAXA
A
RR S )(1,5316.4,142.3,1 01 Ndtg a
R 7,66
10
4,6075,274
10
2222
YBXB
B
RR S )(9,2416.7,66.3,1 02 Ndtg a
Q )9,241,535,34(5,14,1423 =236,5(d )Na
Chọn n tt =3000v/ph, với trục sơ cấp 3000321 nnn v/ph.
1321
7,1965,236.4,03,237.1,01,259.03,033,3 33,333,333,3 tdQ (d )Na
- 65 -
Cbảng = 34430)10000.3000.(7,196 3,0
Dựa vào bảng17p [03-tr.346] chọn được ổ kí hiệu 46307 có:
Cbảng = 46000
Đường kính trong; d = 35(mm )
Đường kính ngoài; D = 80( mm )
Chiều rộng; B = 21(mm )
Tải trọng tĩnh cho phép; Q 2500t (d )Na
[n]: Tốc độ quay cho phép; [n] = 8000(v/ph)
+ Xác định ổ trên trục thứ cấp:
- Xét ở số I:
R 200
10
3,19114,585
10
2222
YAXA
A
RR S )(6,7416.200.3,1 01 Ndtg a
R 5,346
10
2,33676,816
10
2222
YBXB
B
RR S )(2,12916.5,346.3,1 02 Ndtg a
Q 7,254)2,1296,7457,6(5,15,3461 (d )Na
- Xét ở số II:
R 9,153
10
1,14085,620
10
2222
YAXA
A
RR S )(4,5716.9,153.3,1 01 Ndtg a
R 9,94
10
4,9183,239
10
2222
YBXB
B
RR S )(4,3516.9,94.3,1 02 Ndtg a
Q 7,768)4,354,5703,11(5,19,1532 (d )Na
- Xét ở số III:
R 183
10
4,17555,518
10
2222
YAXA
A
RR S )(2,6816.183.3,1 01 Ndtg a
R 7,327
10
5,31555,885
10
2222
YBXB
B
RR S )(2,12216.7,327.3,1 02 Ndtg a
Q )2,1222,685,17(5,17,3273 =273 (d )Na
82,1
1;
2
1;
238,3
1 32
2
1
1
tttttt n
n
n
n
n
n
- 66 -
5,330273
282,1
1.4,07,768.
2
1.1,07,254.
238,3
1.03,033,3 33,333,333,3 tdQ (d )Na
Cbảng = 6,57850)10000.3000.(5,330 3,0
Dựa vào bảng17p [03-tr.346] chọn được ổ kí hiệu 36308 có:
Cbảng = 60000
Đường kính trong; d = 40(mm )
Đường kính ngoài; D = 90( mm )
Chiều rộng ,B = 23(mm )
Tải trọng tĩnh cho phép; Q 2900t (d )Na
[n]: Tốc độ quay cho phép; [n] =8000(v/ph)
5.1.4.Tính toán ổ trượt:
Các bánh răng trên trục sơ cấp quay trơn so với trục thông qua các ổ trượt,
dùng vật liệu babit đồng, chọn chiều dày ổ; 3(mm ); Ta kiểm tra áp suất cho phép
để lớp dầu bôi trơn không bị ép tan:
q =
db
Q
.
(công thức IV-44 [01-tr.189] )
trong đó: q: Áp suất lên ổ trượt; N/( mm 2 )
Q: Tải trọng tác dụng lên ổ; (N)
b: Chiều rộng ổ trượt; (mm )
d: Đường kính trục; (mm )
Ổ trượt lắp bánh răng số I trên trục sơ cấp có lực hướng kính và lực vòng
lớn nhất và đường kính nhỏ nhất so với đường kính trục tại vị trị trí lắp các ổ
trượt khác, nên chỉ cần kiểm tra tại vị trí số I trên trục sơ cấp:
Q= 2,35446,12284,3324 222212 RR (N)
q= 89,1
40.47
2,3544
(N/ mm 2 )
+Với ổ trượt lắp bánh răng trên trục số lùi:
Q= 1,41895,39368,1432 2222 LL PR (N)
q= 17,3
30.44
1,4189
(N/mm 2 ); Dựa vào bảng 8-36 [03-tr.214] ta chọn được loại babit có [p]
=15(N/ mm 2 ).
Như vậy ổ đảm bảo điều kiện làm việc.
- 67 -
5.1.5. Bộ đồng tốc:
Sơ đồ lực tác dụng lên bộ đồng tốc được
Thể hiện dưới hình trên.
Khi ép ống 1 vào bánh răng, trên bề mặt côn sẽ có mômen ma sát rM tác
dụng:
rM r
QrT ..
sin
.. 1
Trong đó: T : Lực thẳng góc tác dụng lên bề mặt hình côn;
: Hệ số giữa các bề mặt hình côn;
r : Bán kính ma sát trung bình của bề mặt hình côn ;
1Q : Lực chiều trục do tay người lái sinh ra trên bề mặt hình
côn;
: Góc bề mặt hình côn;
Khi có mômen ma sát, trên bề mặt nghiêng của răng trên vòng hãm có lực
N tác dụng:
1
1
1
.
sin.sin
.
sin
1.
sin r
rQ
r
MPN r
Trong đó: : Góc bề mặt hãm;
1r : Bán kính trung bình của bề mặt hãm;
- 68 -
Muốn thực hiện điều kiện đồng tốc rồi mới gài được số thì phải đảm bảo:
QQ 1 hay cos1 NQ
Thay trị số N vào biểu thức trên ta được:
1
1
1 ..sin
.
r
r
tg
QQ
Để đơn giản ta rút được:
1
.
sin r
rtg
(*)
Công thức (*) có cơ sở để chọn các thông số 1,,, rr để thiết kế bộ đồng
tốc.
Theo [01-tr.199] công thức IV-48 ta có:
1
.
sin r
rtg
Chọn r 1r - chọn vật liệu vành côn là đồng thau: Có hệ số ma sát
12,0 .
Chọn vật liệu chế tạo ống gài là théo Xêmentit.
: Góc nghiêng mặt côn-chọn =10 0
: Góc hãm trên vành gài:
691,0
10sin
12,0
10sin.sin
.
00
1
r
rtg
nên 35 0
5.2. Vỏ hộp số:
Vỏ hộp số có nhiệm vụ chứa trục, bánh răng, ổ, cố định vị trí tương quan
của chúng và đồng thời làm bầu chứa dầu để bôi trơn các chi tiết hộp số.
Theo kết cấu vỏ hộp số có thể có loại lắp và loại liền.
Vỏ hộp số phải đảm bảo yêu cầu trọng lượng bé, đồng thời phải có độ
cứng vững tốt để làm cho trục và ổ không bị vênh đi do các lực tác dụng sinh ra
khi ôtô làm việc.
Muốn tăng độ cứng vững vỏ hộp số cần phải chọn ổ có kích thước nhỏ để
lỗ khoét ở vỏ nhỏ. Để đảm bảo độ cứng vững của vỏ thì các cửa mở ở vỏ hộp
phải có đường viền rộng và ở vỏ có làm các đường gân.
Muốn giảm trọng lượng, cần thiết phải giảm kích thước vỏ và chiều dày
thành vỏ.
Khi bố trí các trục làm việc chính trong mặt phẳng thẳng đứng, kích thước
của vỏ sẽ giảm đi trong mặt phẳng ngang và trọng lượng cũng giảm đi so với khi
- 69 -
bố trí các trục chính trong mặt phẳng ngang. Khi bố trí các trục trong mặt phẳng
thẳng đứng thì kích thước và khối lượng bầu chứa dầu sẽ giảm đi.
Để bôi trơn hộp số ở vỏ phải có lỗ đổ dầu, bộ phận kiểm tra mức dầu và
nút để tháo dầu cũ. Lỗ đổ dầu nên để ở vị trí tiện lợi nhất. Khi lỗ đổ dầu đặt ở
thành bên của vỏ thì nên bó trí lỗ ở ngay mức dầu cần đổ (lỗ đổ dầu làm nhiệm
vụ của bộ phận kiểm tra ).
Lỗ đổ dầu phải bố trí ở vị trí thấp nhất của vỏ. Để tháo hết dầu thì đáy vỏ
nên có độ nghiêng.
Trên vỏ hộp số có lắp để giữ các ổ, ngoài ra chúng còn làm nhiệm vụ là
giữ không cho dầu bôi trơn chạy ra ngoài, vì vậy trên các rãnh này có các rãnh
cuốn dầu hoặc vòng chắn dầu.
5.3. Hướng dẫn sử dụng:
5.3.1. Quy trình tháo lắp hộp số:
- Quy trình tháo:
Tháo cơ cấu dẫn động tay đòn điều khiển hộp số.
Tháo các vỏ bao nửa trục liên kết với hộp số, để rút các nửa trục.
Tháo nắp đuôi hộp số.
Tháo lắp hông hộp số.
Tháo cụm truyền lực chính và vi sai
Tháo liên kết giữa vỏ hộp số và khung động cơ.
Tháo cụm trục và bánh răng trên trục thứ cấp hộp số.
Tháo trục số lùi.
Tháo cụm trục và bánh răng trên trục sơ cấp.
- Quy trình lắp: Quy trình lắp hộp số ngược lại với quy trình tháo.
5.3.2. Quy trình bảo dưỡng:
Mặc dù hộp số được tính toán chi tiết nhưng độ bền và độ tin cậy khi làm
việc của hộp số phụ thuộc khá nhiều vào yếu tố sử dụng, để đảm bảo điều kiện
tốt cho hộp số làm việc, đòi hỏi người sử dụng phải chú ý một số đặc điểm sau:
- Không được gài số khi chưa mở ly hợp.
- Không nên để hộp số làm việc quá tải trong thời gian dài.
- Thường xuyên kiểm tra chất lượng và số lượng dầu bôi trơn (đảm
bảo đúng mức dầu bôi trơn) của hộp số. Sử dụng đúng chủng loại dầu bôi trơn.
- 70 -
- Thực hiện chế độ bảo dưỡng kỹ thuật thường xuyên.
- Trước khi tiến hành sửa chữa cần thiết phải thông qua khâu chẩn
đoán kỹ thuật, tìm ra hỏng hóc nhanh chóng và giảm số lần tháo lắp.
- Khi gài số lùi cần đảm bảo nhẹ nhàng, êm dịu (vì ở vị trí số lùi
không có bộ đồng tốc ) tránh va đập gây hư hỏng bánh răng.
5.3.3. Các hư hỏng và cách khắc khắc phục:
Trong quá trình làm việc, hộp số sẽ biểu hiện những hư hỏng: Những hư
hỏng này có thể do: Kết cấu, do công nghệ, do chế độ vận hành, do chi tiết bị già
cỗi. :
Một số nguyên nhân:
+ Gài số khó: Do cần gạt bị mòn, bộ đồng tốc bị dính trên trục, ly hợp
không mở hay do bánh răng quá mòn.
Khắc phục: Kiểm tra mức độ hư hỏng của các chi tiết liên quan và thay
thế.
+ Hộp số gài hai số một lúc hay tự nhả số: Do cơ cấu định vị bị hư hỏng,
do lò xo bị dão, bi định vị bị mòn.
Khắc phục: Thay thế lò xo, bi định vị, đảm bảo chế độ bôi trơn.
+ Hộp số làm việc có tiếng ồn: Do ổ bi quá mòn, bánh răng bị mòn không
đảm bảo điều kiện ăn khớp, bộ đồng tốc lắp lỏng trên trục, dầu bôi trơn không
đảm bảo.
Khắc phục: Xác định mức độ hư hỏng và thay thế.
+ Hộp số chảy dầu: Do mức dầu quá cao, vỏ hộp bị nứt, vòng chắn dầu
không đảm bảo.
Khắc phục: Hạ thấp mức dầu, hàn vết nứt, thay thế vòng chắn dầu.
5.4. Quy trình gia công trục:
Trục là chi tiết sử dụng phổ biến. Chúng có bề mặt cần gia công cơ bản là
mặt tròn xoay ngoài. Những bề mặt này thường là bề mặt lắp ghép.
Trong hộp số ôtô trục có nhiệm vụ truyền có nhiệm vụ truyền chuyển
động quay, mômen xoắn chịu biến dạng phức tạp theo uốn và xoắn.
Trục có dạng đặc với nhiều bậc, trên trục có gia công then hoa, ren.
Vật liệu chế tạo trục là thép 40Cr. Phôi sử dụng là loại cán nóng,
phôi có tiết diện ngang hình tròn.
- 71 -
+ Quy trình công nghệ gia công trục:
Với trục chế tạo, yêu cầu về độ đồng tâm giữa các cổ trục là rất quan
trọng, để đảm bảo yêu cầu này khi gia công trục cần phải có chuẩn tinh thống
nhất.
Chuẩn tinh thống nhất là hai lỗ tâm ở đầu trục.
Hình 5.4: Sơ đồ gá trục trên hai mũi tâm.
Việc chế tạo gồm các bước:
- Gia công chuẩn bị: Cắt đứt phôi theo kích thước chiều dài. Khoá hai mặt
đầu và khoan hai lỗ tâm.
- Gia công trước nhiệt luyện: Để nâng cao cơ tính thì trục phải được nhiệt
luyện, trước khi nhiệt luyện phải tiến hành gia công thô và bán tinh tất cả các bề
mặt để đảm bảo độ thấm tôi tốt và đồng đều. Các nguyên công trước nhiệt luyện
bao gồm:
Tiện thô và bán tinh trên máy tiện.
Tiện tinh các mặt trụ.
Mài thô một số cổ trục để làm chuẩn phụ khi phay.
Gia công ren và then hoa trên trục.
- Nhiệt luyện: Nhiệt luyện toàn bộ trục bằng dòng điện cao tần.
- Nắn thẳng sau khi nhiệt luyện để khắc phục biến dạng.
- Gia công tinh sau nhiệt luyện:
Mài thô và tinh các cổ trục.
Đánh bóng.
Tiện trục thì dụng cụ cắt đóng vai trò quan trọng: Dụng cụ cắt được chọn
theo kết cấu của bề mặt gia công, độ chính xác và năng xuất yêu cầu. Loại dao sử
dụng trong quá trình tiện được được chế tạo từ thép hợp kim cứng T15K6. Sử
dụng dầu làm dung dịch trơn nguội.
Xác định và tính toán lượng dư trung gian: Đây là một trong những nhiệm
vụ quan trọng khi chế tạo trục. Lượng dư gia công là lớp kim loại được hớt đi ở
mỗi bước hay mỗi nguyên công. Lượng dư quá lớn sẽ tốn vật liệu, tiêu hao lao
- 72 -
động để gia công nhiều, tốn năng lượng điện, dụng cụ cắt…Nếu lượng dư quá
nhỏ sẽ không đủ để hớt đi các sai lệch của phôi biến thành các chi tiết hoàn thiện.
Ta sử dụng phương pháp thống kê kinh nghiệm để xác định lượng dư. Phương
pháp này được dùng phổ biến, lượng dư được xác định bằng tổng giá trị lượng dư
các bước gia công theo kinh nghiệm.
Xác định chế độ cắt:
Hình 5.5: Sơ đồ bố trí dao khi tiện nhiều dao.
Xác định chế độ cắt là một trong những nhiệm vụ quan trọng ảnh hưởng
lớn đến chất lượng bề mặt gia công, độ chính xác gia công, năng xuất gia công.
- Chiều sâu cắt (t): Là chiều dày lớp kim loại bị bóc đi sau khi một lần
chạy dao theo phương vuông góc với bề mặt gia công. Chiều sâu cắt ảnh hưởng
đến năng suất gia công và độ bền của dao, sự rung động của máy,công suất yêu
cầu. Khi gia công thô chọn chiều sâu cắt t = 3(mm). Khi chuẩn bị đến giai đoạn
gia công tinh thì chọn t = 0,5(mm).
- Lượng chạy dao (s): Là khoảng di chuyển của lưỡi cắt trên mặt gia công
khi vật gia công quay được một vòng. Lượng chạy dao ảnh hưởng đến độ trơn
láng của bề mặt gia công. Khi gia công thô chọn s = 0,5(mm/vg). Khi gia công
tinh chọn s = 0,1(mm/vg).
- Tốc độ cắt: Là khoảng di chuyển tương đối giữa lưỡi cắt với mặt
chưa gia công của chi tiết trong một phút, mm/ph.
Tốc độ cắt ảnh hưởng lớn đến độ bóng bề mặt, tốc độ cắt phải chọn tương
đối cao. Nhưng nếu quá cao với vật liệu chế tạo trục cứng sẽ dễ hỏng dao, phát
sinh nhiệt lớn ảnh hưởng đến độ chính xác bề mặt chi tiết. Chọn tốc độ làm việc
của trục chính là n =1000v/ph. Từ đó suy ra được tốc độ cắt, ví dụ tại bậc trục có
đường kính D = 50(mm):
- 73 -
v=
1000
100.50.14,3
1000
.. nD 157(mm/ph).
Sau khi tiện các bề mặt tiến hành tiện rãnh. Trục sử dụng có độ chính xác
cao nên sau khi tiện thô và bán tinh cần để lại một lượng dư 1 1,5(mm) để nhiệt
luyện và mài. Trong quá trình tiện sử dụng nhiều dao tiện gá trên bàn dao.
Khi tiện xong các mặt trụ của trục tiến hành phay then hoa. Phay then hoa
được thực hiện qua hai lần. Đầu tiên phay đường kính, sau đó phay tinh lại mặt
bên then hoa bằng dao phay mặt đầu có gắn mảnh hợp kim cứng. Sau đó tiến
hành tiện ren, ren kiểu tam giác dùng để hãm, dùng dao tiện ren một lưỡi trên
máy tiện .
Trục chế tạo có nhiều bề mặt cần độ chính xác và độ nhẵn bóng cao, sau
khi nhiệt luyện tiến hành mài. Mài được tiến hành theo hai nguyên công mài thô
và mài tinh. Sử dụng máy mài tròn ngoài để mài, trục được định vị bằng hai lỗ
tâm gá trên hai mũi tâm. Độ chính xác của cổ trục sau khi mài phụ thuộc vào độ
chính xác của các lỗ tâm và các mũi tâm. Vì vậy trước nguyên công mài tinh phải
sửa lỗ tâm để loại bỏ những sai hỏng bề mặt lỗ tâm do bị ôxi hoá hay cháy trong
quá trình nhiệt luyện.
Hình 5.6: Sơ đồ mài mặt trụ ngoài trên máy mài tròn ngoài.
Rãnh then bán nguyệt được gia công trên máy phay nằm ngang với dao
phay đĩa, trục được gá trên hai mũi chống tâm.
- 74 -
Hình 5.7: Sơ đồ phay then hoa.
- 75 -
TÀI LIỆU THAM KHẢO
01.Nguyễn Hữu Cẩn-Phan Đình Kiên
Kết cấu và tính toán ôtô máy kéo
Nhà xuất bản giáo dục-1996
02.Nguyễn Hữu Cẩn-Dư Quốc Thịnh
Phạm Minh Thái-Nguyễn Văn Tài-Lê Thị Vàng
Lý thuyết ôtô máy kéo
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật-2000
03.Nguyễn Trọng Hiệp-Nguyễn Văn Lẫm
Thiết kế chi tiết máy
Nhà xuất bản giáo dục-1998
04.Nguyễn Oanh
Khung gầm bệ
Nhà xuất bản tổng hợp thành phố HỒ CHÍ MINH-2004
05.Nguyễn Khắc Trai
Cấu tạo hệ thống truyền lực ôtô con
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật-1999
06.Trần Hữu Quế
Vẽ kỹ thuật cơ khí
Nhà xuất bản giáo dục-2004
07.Tường Đại Học Thủy Sản
Giáo trình dung sai lắp ghép
08.Nguyễn Văn Ba-Lê Trí Dũng
Sức bền vật liệu
Nhà xuất bản nông nghiệp TP.HỒ CHÍ MINH-1998
09.Phạm Hùng Thắng
Giáo trình hướng dẫn thiết kế chi tiết máy
Nhà xuất bản nông nghiệp 1995
- 76 -
KẾT LUẬN
Hộp số hai trục truyền động cơ khí với 4 số tiến một số lùi, được thiết
kế dựa trên những ưu điểm của một số loại ̣hộp số đang được sử dụng hiện nay.
Về kết cấu, vật liệu chế tạo cũng như quy trình đi số cơ bản giống như các loại
hộp số đang được sử dụng trên thị trường. Hộp số được trang bị bộ đồng tốc loại
quán tính để đảm bảo gài số êm dịu, không gây va đập gây vỡ bánh răng khi gài
số. Bánh răng hộp số sử dụng là bánh răng nghiêng với ưu điểm êm dịu khi ăn
khớp. Sử dụng cụm bánh răng lồng không trên trục giảm được mức độ phức tạp
trong quá trình tháo lắp nhưng vẫn đảm bảo được độ đồng tâm và sự ăn khớp
giữa các bánh răng.
Hộp số cơ khí ngày nay tuy đã được cải tiến rất nhiều nhưng vẫn còn
nhiều nhược điểm do kết cấu công nghệ, không thể đáp ứng được đầy đủ yêu cầu
mong muốn của người sử dụng. Các nhược điểm như: kích thước lớn, tỷ số
truyền bị giới hạn, tốn thời gian cài số…Hộp số thiết kế đã cố gắng khắc phục
phần nào những nhược điểm trên, nhưng cũng chỉ ở một mức độ nhất định.
Với mục đích của đề tài giúp hiểu sâu về hộp số cơ khí, khả năng gia
gia công các chi tiết lựa chọn bố trí trong hộp số…Từ đó có thể giúp cho quá
trình bảo dưỡng, sửa chũa một cách tốt nhất .
Đề tài được hoàn thành về cơ bản đã hoàn thành được nhiệm vụ. yêu
cầu của quá trình thiết kế. Nhưng do kiến thức còn hạn chế không thể tránh khỏi
những sai sót em rất mong được các thầy và các bạn góp ý.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy
giáo hướng dẫn Nguyễn Quốc Hiệp cùng các thầy trong bộ môn đã giúp em hoàn
thành đồ án này.
- 77 -
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Họ và tên sinh viên: Ngô Như Vịnh. Lớp: 44DLOT MSSV: 44D1154
Ngành: Cơ khí động lực.
Tên đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hộp số truyền động cơ khí, hai trục, 4 số tiến và
một số lùi cho xe du lịch 4 chỗ ngồi.
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
Kết luận:..................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
Nha trang, ngày…..tháng…..năm 2006
Cán bộ hướng dẫn
(ký và ghi rõ họ tên)
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- a6.PDF