Đồ án mơn học Kết cấu và tính tốn ơ tơ

MỤC LỤC
Trang
2.3. SÅ ÂÄƯ ÂÄÜNG CA HÄÜP SÄÚ.......................................................................6
2.CHN LOẢI HÄÜP SÄÚ V SÄÚ TAY SÄÚ.....................................................2
3. XẠC ÂËNH T SÄÚ TRUƯN CẠC TAY SÄÚ TRUNG GIAN.......................8
4. XẠC ÂËNH CẠC KÊCH THỈÅÏC CHÊNH CA HÄÜP SÄÚ.............................8
4.1. CẠC KÊCH THỈÅÏC CÅ BN CA TRỦC....................................................8
4.2.5 Tênh ỉïng sút tiãúp xục......................................................................................17
4.2.6. Tênh sỉïc bãưn ca trủc......................................................................................19
5. TÊNH TOẠN THIÃÚT KÃÚ CẠC CHI TIÃÚT V CẠC CỦM CA HÄÜP
SÄÚ...............................................................................................................................21
5.1. TÊNH ÂỈÅÌNG KÊNH TRỦC V KIÃØM TRA ÂÄÜ CỈÏNG VỈỴNG.......21
5.1.2. Tênh trủc theo cỉïng vỉỵng..................................................................................21
5.2. TÊNH TOẠN ÂÄƯNG TÄÚC................................................................................25
5.2.2. Så âäư tênh âäưng täúc............................................................................................26
5.2.3. Trçnh tỉû tênh toạn âäưng täúc.............................................................................26
LÅÌI NỌI ÂÁƯU..............................................................................................................1
TI LIÃÛU THAM KHO..........................................................................................32
LỜI NĨI ĐẦU
Ơ tơ máy kéo là phượng tiện sản xuất và kinh doanh trong sinh hoạt, khơng thể thiếu
được trong đời sống hiện nay. Cùng với sự tiến bộ chung của khoa học. Ngành ơ tơ
cũng có những bước phát triển mới với những thành quả quan trọng. Những biến đổi
mà đòi hỏi phải có những nhận thức mới sâu rộng, những vấn đề đó có liên quan
đến cơng nghệ ơ tơ.
Tuy vậy muốn tiếp thu những kiến thức mới này thì phải nắm vững những kiến
thức cơ bản nhất. Những kiến thức này sẽ làm nền tản cho bước phát triẻn tiếp theo.
Vì vậy đồ án kết cấu và tính tốn ơ tơ là một bước cũng cố và phát triển những
hiểu biết cơ bản có từ những mơn học có liên quan.
Lần đầu tiên làm quen với việc tính tốn thiết kế nên có rất nhièu khó khăn phức

Đồ án môn học Kết cấu và tính toán ô tô
2.1.CHỌN LOẠI HỘP SỐ:
Trên ô tô hiện nay, sử dụng chủ yếu 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 xuất cao (0,96  0,98),
kích thước và trọng lượng nhỏ.
Trong các loại hộp số trên, hộp số ba trục cố định, có trục sơ cấp và trục thứ cấp
đồng tâm được sử dụng phổ biến nhất vì có ưu điểm là: có khả năng tạo số truyền thẳng
bằng cách nối tiếp các trục sơ cấp và thứ cấp. Khi làm việc ở số truyền thẳng, các bánh
răng, ổ trục và trục trung gian hầu như được giảm tải hoàn toàn nên giảm được mài mòn,
tiếng ồn và mất mát công suất.
Ở các số truyền khác, mô men truyền qua hai bánh răng, do đó có thể tạo được tỷ số
truyền lớn với kích thước khá nhỏ gọn. Nhờ đó giảm được trọng lượng toàn bộ của ô tô.
Tuy nhiên loại hộp số này có nhược điểm là:
- Hiệu suất giảm ở các tay số trung gian
- Ổ bi gối đỡ trước trục thứ cấp, do bố trí trong lỗ ở phần bánh răng công xôn của
trục sơ cấp, nên làm việc căng thẳng vì kích thước bị hạn chế bởi điều kiện kết cấu.

Hình 2.1. Sơ đồ động hộp số ba trục
Ngoài hộp số có ba trục cố định, có trục sơ cấp và thứ cấp đồng tâm còn có hộp
số có hai trục cố định, loại hộp số này có ưu điểm là:
- Kết cấu đơn giản, làm việc êm dịu và có hiệu suất cao ở các tay số trung gian.
- Dễ bố trí và đơn giản được kết cấu, hệ thống truyền lực khi xe đặt động cơ gần
cầu chủ động.
Tuy vậy loại hộp số có hai trục cố định có nhược điểm là:
- Do không có số truyền thẳng, vì thế các bánh răng ổ trục không được giảm tải ở
số truyền cao, làm tăng mài mòn các chi tiết, đồng thời gây tiếng ồn.
- Giá trị tỷ số truyền tay số thấp bị hạn chế, muốn khắc phục phải giảm tỷ số
truyền của tay số cao nhất và tăng tỷ số truyền lực chính i
o
. Với đặc điểm trên cho nên

..
0
max
Trong đó : Theo đề bài cho trước

max
ψ
= 0,3 : hệ số cản lớn nhất của đường
G = 155000(N) :Trọng lượng toàn bộ xe

bx
r
= 0,5 (m) : bán kính bánh xe
max
Me
= 617 (Nm) :Mômen cực đại

0
i
= 6 : Tỉ số truyền lực chính
Theo [6] : ta có
t
η
= 0,75
÷
0,85 chọn
t
η
=0,8
Vậy : i

bx
r
= 0,5(m) :bán kính bánh xe

max
Me
= 617(Nm) : Mômen cực đại

0
i
= 6 : Tỉ số truyền lự chính
Theo [6]:ta có
t
η
= 0,75
÷
0,85 chọn
t
η
=0,8

ϕ
=0,7
÷
0,8 chọn
ϕ
=0,75
Vậy : i
h1


(km/h) chon
minn
V
=5 (km/h)

mine
n
: vòng quay ổn dịnh tối thiểu của động cơ
Đốivới động cơ điêzel
mine
n
=350
÷
700(v/ph) chọn
mine
n
=500(v/ph)
Vậy: i
h1

≥
1.6.5
5,0.500.377,0
=3,14
Theo 3 điều kiện trên :
7,138,7
1
≤≤
h
i

thành vận chuyển.Tuy vậy tăng số cấp sẽ làm phức tạp kết cấu và quá trình điều khiển,
tăng kích thước, và giá thành hộp số. Đối với ô tô tải số cấp hộp số có thể từ n = 6  22
ừng với K
i
= 5  25. Ki càng lớn số cấp càng tăng. Sau đây là bảng số liệu thống kê của
ô tô tải theo giá trị khoảng truyền K
i
.
Bảng 2.1 Bảng giá trị tay số của ô tô tải theo khoảng tỷ số truyền K
i
Khoảngsố 5,78,5 5,78,5 5,78,5 5,78,5 5,78,5 5,78,5
Sinh viên : Hoàng Ngọc Bình 5 Lớp: 98 C4A
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán ô tô
truyền Ki
Số cấp n 5 6 8 10 16 20
Tuy nhiên hiện nay có su hướng tăng số cấp và khoảng tỷ số truyền khi tăng khối
lượng ô tô, đặc biệt là đối với đoàn xe kéo moóc, để bù lại cho sự giảm công suất riêng
của chúng.Tăng số cấp và khoảng tỷ số truyền của hộp số các ô tô tải trọng lớn, cho
phép sử dụng hiệu quả hơn công suất động cơ khi ô tô làm việc với các mức tải và điều
kiện đường xá khác nhau. Đối vớicác ô tô này, trong vùng các số hay sử dụng nhất,
khoảng cách giữa tỷ số truyền giữa các tay số kề nhau.
q
i,i+1
= i
hi
/i
h(i+1)
cần phải nằm trong giới hạn 1,31,4. Khoảng này lớn sẽ làm tăng suất tiêu
hao nhiên liệu và giảm chất lượng động lực học của ô tô và khó chuyển tay số. Khoảng
cách nhỏ quá lại làm cho người lái khó khăn trong vấn đề lựa chọn tay số thích hợp. Ở

q
ci,i+1
khoảng cách tỷ số truyền hai số liên tiếp ở vùng số cao q
ci,i+1
= 1,31,4 chọn
q
ci,i+1
= 1,4 ; n: số cấp
Tỷ số truyền thấp nhất i
1
= 8,5
Tỷ số truyền ở tay số cao nhất i
hn
= 1
K
i
= i
1
/i
hn
= 8,5/ 1 =8.5

thay vào công thức 2.2 ta có:
)7,1lg(
)5,8lg(
 n- 1 
)4,1lg(
)5,8lg(
23,0
929,0

Hình 2.3. Sơ đồ bố trí số lùi trên ô tô thiết kế
Bánh răng các tay số thấp(như số một và số lùi) chụi lực lớn thời gian làm việc ít
hơn, nên bố trí sát gối đỡ sau. Bánh răng tay số cao thời gian làm việc nhiều,bố trí ở
khoảng giữa trục, là vùng có góc xoay nhỏ nhất, nhờ đó điều kiện ăn khớp của các bánh
răng tốt hơn nên giảm được tiếng ồn và mài mòn.
Hầu hết các tay số đều dùng bánh răng nghiêng và đồng tốc. Các tay số một và số
lùi có thể có răng thẳng gài băng phương pháp duy trượt. Mặt khác ở các tay số 2,3,4,5
khi sang số vì có tốc độ lớn nên mặt dù đã cắt bộ ly hợp song do quán tính nên các bánh
răng còn quay với tốc độ khác nhau, nếu gài vào sẽ sinh ra lực va đập. Để khắc phục
hiện tượng trên và đơn giản hóa thao tác cho người lái nên trên hộp số có bố trí hai bộ
đồng tốc để gài số ở số hai và số ba, số bốn và số năm. Để khi hai bánh răng chưa đồng
tốc thì cơ cấu này không cho chúng gài vào nhau bằng cách tạo ra một lực cản chống lại
lực của tay người lái tác dụng lên cần số. Dùng mô men ma sát giữa các bề mặt côn tiếp
xúc để khắc phục mô men quán tính, các bánh răng dần dần đồng đều tốc độ và lực cản
nêu trên dần dần bị triệt tiêu, lúc đó lực của tay người lái đủ thắng định vị lò xo bi, gạt
các bánh răng ăn khớp với nhau một cách êm dịu.
Sinh viên : Hoàng Ngọc Bình 7 Lớp: 98 C4A
z
1
z
2
z
3
z
4
z
1
z
5
z

i
trong đó: i: số thứ tự tay số; n: số cấp hộp số với n = 5
Theo số liệu tính toán ở trên :
5,8
1
=
h
i

tỷ số truyền tay số hai là: i
h2
i
h2
=
)15/()25(
1
−−
h
i
=
4/3
5,8
=4,97
tỷ số truyền tay số ba là: i
h3
i
h3
=
)15/()35(
1

Sinh viên : Hoàng Ngọc Bình 8 Lớp: 98 C4A
z
a
z
a
’
5 4
z
L
z
4
’
3
2
1
z
1
’
z
L
’
z
4
L
z
1
z
3
’
z

h1
tỷ số truyền của tay số một
⇒ A= 9,2.(617.8,5)
1/3
= 9,2.17,37 = 159,84 (mm). Chọn A = 160 (mm)
3.1.2.Kích thước chiều trục của hộp số:
Kích thước chiều trục của hộp số được xác định dựa vào kích thước chiều rộng
của các chi tiết lắp trên trục như: bánh răng,ổ trục.
Các kích thước này có thể xác định sơ bộ theo khoảng cách trục A như dưới đây:
- Chiều rộng các vành răng
b ≈ (0,19 0,23).A = 0,21.160 = 33,6 (mm)
b = 29,4(mm) dùng cho các bánh răng chụi tải lớn
- Chiều rộng các ổ bi
B ≈ (0,2 0,25).A = 0,2.160 = 32 (mm)
- Chiều rộng của các ống gài và đồng tốc:
H ≈ (0,40,55).A = 0,5.160 = 80(mm)
Kích thước chiều trục L
h
của cacte hộp số
L
h
=(2,73,0).A = 2,8.160 = 448 (mm)
3.1.3. Đường kính trục của hộp số:
Đường kính trục của hộp số được chọn chủ yếu theo điều kiện cứng vững, dựa
vào kinh nghiệm sau[2]:
- Đường kính trục sơ cấp (phần then hoa): d
1
d
1
= K

dãy, loại nhẹ và loại trung bình. Các kích thước d: đường kính ngỗng trục, D đường kính
ngoài, B chiều rộng của ổ. Theo số liệu thống kê, các kích thước d, D và B của ổ có giá
trị như sau [2]
Sinh viên : Hoàng Ngọc Bình 9 Lớp: 98 C4A
d
B
D
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán ô tô

Hình 4.1 : sơ đồ kích thước ổ bi
Ôø phía sau của:
- Trục sơ cấp:
d = 0,45.A = 0,45.160 = 82 (mm)
D = 0,9.A = 0,9 .160 = 140 (mm)
B = 0,2.A = 0,22.160 = 32 (mm)
- Trục thứ cấp:
d = 0,4.A = 0,4.160 = 64 (mm)
D = 0,9.A = 0,9 .160 = 144 (mm)
B = 0,2.A = 0,22.160 = 32 (mm)
- Trục trung gian:
d = 0,3.A = 0,3.160 = 48 (mm)
D = 0,72.A = 0,72 .160 = 115,2(mm)
B = 0,2.A = 0,2.160 = 32 (mm)
Ôø phía trước của:
- Trục trung gian:
d = 0,3.A = 0,3.160 = 48 (mm)
D = 0,61.A = 0,61 .160 = 97,6(mm)
B = 0,2.A = 0,2.160 = 32 (mm)
-Trục thứ cấp
d = 0,23.A = 0,23.160 = 36,8 (mm)

Đồ án môn học Kết cấu và tính toán ô tô
Điều kiện hai: lực chiều trục tác dụng các bánh răng nghiêng của trục trung gian
phải tự cân bằng, để giảm lực tác dụng các ổ trục. Muốn vậy, hướng nghiêng của tác cả
các bánh răng trên trục phải giống nhau và thoả mãn điều kiện:
tgβ
i
/ tgβ
1
= r
i
/r
1
ở đây: β
i
và r
i
- góc nghiêng và bán kính vòng lăn của bánh răng tay số i trên trục
trung gian; β
1
và r
1
- góc nghiêng và bán kính vòng lăn của bánh răng luôn luôn ăn khớp
của bánh răng trục sơ cấp.
Thực tế, lực chiều trục không thể cân bằng hoàn toàn và trên ô tô người ta sử dụng các
bánh răng có góc nghiêng β khác nhau, để tại điều kiện thuận lợi cho công nghệ và sửa
chữa.
Theo số liệu thống kê, góc nghiêng các bánh răng hộp số ô tô hiện nay nằm trong
khoảng: β = 18
0
30

bánh răng hộp số bởi vậy làm phức tạp quá trình chế tạo và sửa chữa bánh răng,nên ít
được dùng, hơn nữa cũng không áp dụng được nếu cặp bánh răng có răng thẳng.
- Dịch chỉnh góc bánh răng và giữ nguyên β
Hệ số dịch chỉnh trong trường hợp này được xác định theo công thức[2]:
ξ
t
= Z
Σ
.(invα
sw
- invα
s
)/(2.tgα)
Ở đây: α
s
= arctg(tgα/cosβ) góc prôfin trong tiết diện mặt đầu
α
sw
= arccos(A. cosα
s
/A
w
) góc ăn khớp ở tiết diện mặt đầu
invα
s
= tgα - α hàm số thân khai
A
w
= 0,5. Z
Σ

s
= tg22
0
- 22.π/180 = 0,02
ξ
t
= 74.( 0,02- 0,016)/(2.tg22
0
) = 0,29
3.2.2. Xác định số răng của các bánh răng:
Sinh viên : Hoàng Ngọc Bình 11 Lớp: 98 C4A
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán ô tô
Sau khi đã xác định được số răng của bánh răng Z
Σ
của các cặp bánh răng ăn
khớp, có thể xác định tiếp số răng của các bánh răng tương ứng, nhờ hệ phương trình sau
[2]:
Z
1
k
+ Z
2
k
= Z
Σ
(4.3) Z
1
k

= Z

i
hk
tỷ số truyền hộp sô ở tay số thứ k.
i
ak
tỷ số truyền của cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp. Giá trị i
ak
hợp lý là xác định
theo i
h1
đảm bảo sao cho: bánh răng số một có kích thước để cho có thể chế tạo trục
trung gian đảm bảo độ cứng vững cần thiết, số bánh răng chủ động của cặp bánh răng
luôn luôn ăn khớp, đồng thời phải chọn số răng để không sảy ra hiện tượng cắt chân
răng, kích thước bánh răng đủ lớn để có thể bố trí gối đỡ trước của trục sơ cấp ở bên
trong, đường kính của bánh răng phải nhỏ hơn đường kính lỗ lắp ổ trục trên vỏ để đảm
bảo điều kiện lắp ghép hộp số, để giảm tải trọng, tỷ số truyền tay số một cần phân phối
cho cặp bánh răng được gài nhiều hơn, tức là: i
g1
> i
ak
. Kinh nghiệm cho thấy Z
1
= 1216
vì hộp số có mô đuyn bánh răng lớn, ở đây chọn Z
1
= 15. Như vậy:
i
g1
= (Z
Σ

= Z
a
’/Z
a
= 51/ 23 = 2,16
Theo công thức 4.5 có tỷ số truyền của cặp bánh răng dẫn động trung gian của từng tay
số tương ứng:
Tay số hai (i
g2
):
i
g2
= i
h2
/ i
a
= 4,98/2,16 = 2,3
Tay số ba (i
g3
):
i
g3
= i
h3
/ i
a
= 2,92/2,16 = 1,35
Tay số tư (i
g4
):

Z
1
k

= Z
Σ
/(i
gk
+1)
Z
2
k
= Z
Σ
- Z
1
k

Sinh viên : Hoàng Ngọc Bình 12 Lớp: 98 C4A