CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.....................9

Đồ án tốt nghiệp



3.4. Tính toán ổ lăn....................................................................................54

3.4.1. Tải trọng tác dụng lên ổ lăn trục thứ cấp...................................56

3.4.2. Đối với trục trung gian..............................................................58

3.4.3. Đối với trục sơ cấp....................................................................59



CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG CATIA TRONG THIẾT KẾ 3D.........60

4.1. Đặt vấn đề...........................................................................................60

4.2. Giới thiệu phần mềm CATIA.............................................................61

4.3. Ứng dụng phần mềm CATIA để thiết kế các chi tiết trong hộp

số cơ khí trên ôtô................................................................................64



CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM COSMOS ĐỂ

KIỂM NGHIỆM BỀN CHI TIẾT................................................74

5.1. Đặt vấn đề...........................................................................................74

5.2. Giới thiệu phần mềm...........................................................................74

5.3.



Ứng dụng phần mềm COSMOS giải bài toán kiểm nghiệm bền

trục trung gian hộp số...................................................................76



5.4.



Kết quả việc ứng dụng CATIA và COSMOS...............................81



CHƯƠNG 6: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO TRỤC

TRUNG GIAN......................................................................................81

6.1. Giới thiệu............................................................................................81

6.2. Yêu cầu kỹ thuật.................................................................................82

6.3. Tính công nghệ trong kết cấu..............................................................82

6.4. Trình tự gia công trục trung gian của hộp số......................................83



2



Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50



2



Đồ án tốt nghiệp



CHƯƠNG 7. NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN...........................................92

TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................94



LỜI NÓI ĐẦU

Ô tô là một loại phương tiện giao thông được sử dụng từ rất lâu, ở hầu hết

các quốc gia trên thế giới. Đất nước ta đang trong thời kì phát triển, ngành công

nghiệp ô tô đang là vấn đề quan tâm của nhà nước. Cùng với quá trình phát triển

của nghành công nghiệp ô tô thì càng có nhiều nhà máy ô tô ra đời, các ngành

dịch vụ liên quan đến ô tô cũng phát triển theo, việc nội địa hóa đang được đẩy

mạnh và ngày càng nhiều chi tiết được sản xuất trong nước.

Hộp số là một trong những bộ phận quan trọng của hệ thống truyền lực trên ô

tô. Nó làm nhiệm vụ biến đổi mô men theo điều kiện cản của mặt đường. Ngày

nay việc sử dụng hộp số tự động đang là xu thế của ngành công nghiệp ô tô,

nhưng hộp số cơ khí vẫn được dùng phổ biến hiện nay, đặc biệt là trên các xe ô

tô vận tải. Đem lại nhiều lợi ích kinh tế cho người sử dụng.

3



Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50



3



Đồ án tốt nghiệp



Trong đồ án tốt nghiệp này em được giao đề tài: tính toán thiết kế hộp số cơ

khí cho xe tải (cụ thể: xe tải 5 tấn với xe tham khảo là xe Zil 130), có ứng dụng

thiết kế 3D trên CATIA và đánh giá độ bền các chi tiết bằng COSMOS. Với yêu

cầu thiết kế nhỏ gọn, đủ bền, dễ điều khiển, giá thành hợp lý.

Em xin trân thành cảm ơn sự hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo

Nguyễn Trọng Hoan, thầy giáo Hoàng Thăng Bình và các thầy trong bộ môn ô tô

và xe chuyên dụng – Viện cơ khí động lực – Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.

Hà Nội, ngày 30 tháng 5 năm 2010.

Sinh viên: Mạc Văn Hiệu.



CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN

1.1. Các thông số kỹ thuật của xe tham khảo:

TT



Thông số



Xe ZIL130



Đơn vị



1



Kích thước bao: dài, rộng, cao



6500 - 2660 - 2400



mm



2



Chiều dài cơ sở



3800



mm



Khối lượng bản thân ô tô



4300



kg



- phân bố lên cầu trước

-phân bố lên cầu sau



2120

2180

9525



kg

kg

kg



3

4



Khối lượng toàn bộ

4



Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50



4



Đồ án tốt nghiệp



-Cẩu trước

- Cầu sau



2645

6880



kg

kg



5



Tải trọng



5000



kg



6



Lốp



D=900



mm



7



Vận tốc chuyển động lớn nhất



90



km/h



8



Góc dốc lớn nhất



150



độ



9



Mô men xoắn cực đại của động cơ



410



N/m



10



Tỷ số truyền của truyền lực chính



i0=6,32



11



Hiệu suất của hệ thống truyền lực



0,85



1.2. Giới thiệu chung về hộp số

Hộp số là cụm chi tiết quan trọng của hệ thống truyền lực, cho phép thay đổi

và phân chia tốc độ và mô men xoắn của động cơ đến các cầu chủ động của ô tô.

1.2.1. Công dụng



Hộp số trong hệ thống truyền lực của ô tô dùng để:

•

•

•



Thay đổi tốc độ và mô men truyền lực (hay lực kéo) trên các bánh xe.

Ngắt động cơ lâu dài khỏi hệ thống truyền lực.

Thay đổi chiều chuyển động tiến hoặc lùi của ô tô.



Trên một số ô tô, chức năng thay đổi mô men truyền có thể được đảm

nhận nhờ một số cụm khác (hộp phân phối, cụm cầu xe) nhằm tăng khả năng

biến đổi mô men đáp ứng mở rộng điều kiện làm việc của ô tô.

1.2.2.



Yêu cầu



Hộp số cần đáp ứng các yêu cầu cơ bản sau:



5



Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50



5



Đồ án tốt nghiệp



•



Có dãy tỉ số truyền hợp lý, phân bố các khoảng có tỉ số truyền tối ưu, phù hợp



•



với tính năng động lực học yêu cầu và tính kinh tế vận tải.

• Phải có hiệu suất truyền lực cao.

Khi làm việc không gây tiếng ồn, chuyển số nhẹ nhàng, không phát sinh các tải



•



trọng động.

Đối với các hộp số sử dụng các bộ truyền có cấp (các tỉ số truyền cố định), khi

chuyển số, thường xảy ra thay đổi tốc độ và mô men, gây nên tải trọng động.

Hạn chế các xung lực và mô men biến động cần có các bộ phận ma sát: (đồng

tốc, khớp ma sát, bộ truyền thuỷ lực,...) cho phép làm đều tốc độ của các phần tử



•



truyền và nâng cao độ bền, độ tin cậy trong làm việc của hộp số.

Đảm bảo tại một thời điểm làm việc chỉ gài vào một số truyền nhất định một



cách chắc chắn (cơ cấu định vị, khoá hãm, bảo hiểm số lùi,....).

• Kết cấu phải nhỏ gọn, dễ điều khiển, dễ bảo dưỡng và sửa chữa.

• Có khả năng bố trí cụm công suất để dẫn động các thiết bị khác.

1.2.3. Phân loại

Tùy theo những yếu tố căn cứ để phân loại, hộp số được phân loại như sau:

•



•



Theo trạng thái của trục hộp số trong quá trình làm việc:

 Hộp số có trục cố định.

 Hộp số có trục di động (hộp số hành tinh).

Theo số trục của hộp số (không kể trục số lùi ):

 Hộp số hai trục.

 Hộp số ba trục.

• Theo cấp số:

 Hộp số hai cấp.

 Hộp số ba cấp, bốn cấp, ...

• Theo cơ cấu gài số:

 Gài bằng bánh răng di trượt.

 Gài bằng bộ đồng tốc.

 Gài bằng phanh và ly hợp (đối với hộp số thủy cơ ).

• Theo phương pháp điều khiển:

 Điều khiển bằng tay.

 Điều khiển tự động.

 Điều khiển bán tự động.

6



Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50



6



Đồ án tốt nghiệp



Theo loại bánh răng:

Bánh răng thẳng.

Bánh răng nghiêng (hay sử dụng).

Bánh răng chữ V.

Kết hợp nhiều loại bánh răng.

• Theo đặc điểm thay đổi tỉ số truyền:

Hộp số vô cấp.

Hộp số có cấp.

• Theo cấu trúc truyền lực giữa bánh răng:

Hộp số thông thường.

Hộp số hành tinh.



•



















CHƯƠNG 2

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1. Giới thiệu một số hộp số cơ khí thường được dùng trên ô tô

hiện nay

Hộp số có hộp số vô cấp và hộp số có cấp.

Hộp số vô cấp dùng để tạo thành hệ thống truyền lực vô cấp, trong đó hộp số có





-



tỉ số truyền biến đổi liên tục.



7



Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50



7



Đồ án tốt nghiệp



-



Hộp số có cấp dùng để tạo thành hệ thống truyền lực có cấp. Tỉ số truyền của

hộp số này thay đổi với các giá trị khác nhau. Đây là hộp số được dùng phổ biến



-



trên ô tô hiện nay.

 Cấu tạo chung của hộp số cơ khí có cấp bao gồm các bộ phận cơ bản:

Bộ phận đảm nhiệm chức năng truyền và biến đổi mô men bao gồm: các cặp



-



bánh răng ăn khớp, các trục và ổ đỡ trục, vỏ hộp số.

Bộ phận đảm nhận chuyển số đảm nhận chức năng chuyển số theo sự điều khiển

của người lái và khả năng giữ nguyên trạng thái làm việc trong quá trình xe hoạt

động. Bộ phận này bao gồm: cần số, các đòn kéo, thanh trượt, nạng gạt, khớp

gài, cơ cấu định vị, khóa hãm, cơ cấu bảo hiểm số lùi.

 Một số hộp số cơ khí có cấp điển hình:

2.1.1. Hộp số 3 trục

Là hộp số có đa số các số truyền i h truyền qua hai cặp bánh răng ăn khớp.

Với cấu trúc tỉ số truyền truyền qua hai cặp bánh răng ăn khớp nên chiều quay

của trục chủ động và trục bị động không thay đổi, cho phép thực hiện một số giá

trị tỉ số truyền lớn, tuy nhiên hiệu quả truyền lực sẽ thấp do phải truyền qua

nhiều cặp bánh răng ăn khớp.

Sơ đồ cấu trúc, bố trí trục của hộp số 3 trục điển hình :

•



Hộp số 3 trục 5 cấp:



8



Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50



8



Đồ án tốt nghiệp



5

I



G2 2

3



G3



4



Za



Z'4



Z'a



L

Z1

III



Z'3



I, III



Z'2

Z'L



II



ZL1



a) Sơ



G1



Z2



Z3



Z4



1



IV

Z'1



II

ZL2



IV



đồ kết cấu.



b) Sơ đồ bố trí trục.



Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc, bố trí trục của hộp số 3 trục 5 cấp

I, II, III: lần lượt là các trục sơ cấp, trục trung gian, trục thứ cấp.

G1, G2, G3: các khớp gài.

0: vị trí trục trung gian của các số truyền.

1, 2, 3, 4, 5: vị trí của các số truyền và bánh răng tương ứng.

Zi: các bánh răng.

Số

1



Vị trí gài

G3, G2≡0; G1=1.



Dòng truyền

I, ZaxZ’a, II, Z’1xZ1, III



Giá trị

ih lớn nhất



2



G1, G3≡0; G2=2.



I, ZaxZ’a, II, Z’2xZ2, III



ih trung gian



3



G1, G3≡0; G2=3.



I, ZaxZ’a, II, X’3xZ3, III



ih trung gian



4



G1, G2≡0; G3=4.



I, ZaxZ’a, II, Z’4xZ4, III



ih trung gian



5



G1, G2≡0; G3=5.



I, III



ih = 1



Lùi



G3, G2≡0; G1=L



I, ZaxZ’a, II,Z’LxZL1, ZL2xZ1, III



Đảo chiều quay



9



Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50



9



Đồ án tốt nghiệp



Bảng dòng truyền mô men của hộp số 3 trục 5 cấp:

•



Hộp số 3 trục 4 cấp:



4



2



G3



G2 1



3



I



I, III



III



Za



Z3



Z2



Z1



ZL1



II



L



G1



Z'L2

Z'a



Z'3



Z'2



Z'1



0



ZL2



IV



IV



Z'L



a) Sơ đồ kết cấu.



II



b) Sơ đồ bố trí trục.



Hình 2.2: Sơ đồ cấu trúc bố trí trục hộp số 3 trục 4 cấp

I, II, III: lần lượt là các trục sơ cấp, trục trung gian, trục thứ cấp.

G1, G2, G3, các khớp gài.

0: vị trí trục trung gian của các số truyền.

1, 2, 3, 4: vị trí của các số truyền và bánh răng tương ứng.

Zi: các bánh răng.

Dòng truyền mô men của hộp số 3 trục 4 cấp:

Số

1



Vị trí gài

G3, G1≡0; G2=1.



Dòng truyền



Giá trị



I,ZaxZ’a, II, Z’1xZ1, III



ih lớn nhất



10



Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50

10



Đồ án tốt nghiệp



2



G1, G3≡0; G2=2.



I, ZaxZ’a, II, Z’2xZ2, III



ih trung gian



3



G1, G2≡0; G3=3.



I, ZaxZ’a, II, X’3xZ3, III



ih trung gian



4



G1, G2≡0; G3=4.



I, III



ih =1



Lùi



G3, G2≡0; G1=L



I, ZaxZ’a, II, Z’LxZL2xZL1, III



Đảo chiều quay



2.1.2. Hộp số 2 trục

Là hộp số có đa số các số truyền ih truyền qua một cặp bánh răng ăn khớp.

Các hộp số này rất phù hợp với hệ thống truyền lực của xe ô tô con, đòi hỏi tốc

độ cao. (Giá trị ih không cần lớn).

Ví dụ điển hình: hộp số 2 trục 5 cấp:

I, II: lần lượt là các trục sơ cấp, trục thứ cấp.

G1, G2, G3, các khớp gài.

1, 2, 3, 4, 5: vị trí của các số truyền và bánh răng tương ứng.

Zi: các bánh răng.

C1, C2: bánh răng chủ động, bánh răng bị động.



11



Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50

11



Đồ án tốt nghiệp



G1



Z5



Z4 G2 Z3



Z2



ZL



Z1



I

C1

II



Z'5



Z'4



Z'3



Z'2 G3



C2

Z'1



Hình 2.3: Sơ đồ kết cấu của hộp số 2 trục 5 cấp

Các số truyền và dòng truyền mô men của hộp số 2 trục 5 cấp:

Số

1



Vị trí gài

G1, G2≡0; G3=1.



Dòng truyền

I, Z1xZ’1, II, C1xC2



Giá trị

ih lớn nhất



2



G1, G2≡0; G3=2.



I, Z2xZ’2, II, C1xC2



ih trung gian



3



G1, G3≡ 0; G2=3.



I, Z3xZ’3, II, C1xC2



ih trung gian



4



G1, G3≡ 0; G2=4.



I, Z4xZ’4, II, C1xC2



ih trung gian



5



G2, G3≡ 0; G1=5.



I, Z5xZ’5, II, C1xC2



ih nhỏ nhất



G1, G2, G3≡0; LxL1xL2



I, ZLxZL1xZL2, II



Đảo chiều quay



Lùi



2.2. Quan điểm thiết kế

12



Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50

12