PBL3: thiết kế ô tô thiết kế hộp số MT DCT (bản vẽ+ thuyết minh)

PBL3: Thiết kế ơ tơ
MỤC LỤC

LỜI NĨI ĐẦU ..................................................................................................... 3
Phần 1: TÍNH CẤP THIẾT CỦA DỰ ÁN .......................................................... 4
1. Hộp số thường (MT- Manual Transmission) .............................................. 4
1.1 Phân loại hộp số thường được phân loại theo số trục của hộp số .................. 4
1.2 Cấu tạo của hộp số thường (loại 3 trục) .......................................................... 4
1.3 Nguyên lý hoạt động ....................................................................................... 5

2. Hộp số ly hợp kép (DCT - Dua Clutch Transmission) ................................ 6
2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động ...................................................................... 7
2.2 Phân loại hộp số DCT..................................................................................... 9
2.2.1 Theo loại ly hợp được sử dụng...................................................................... 9
2.2.2 Theo số trục sơ cấp của hộp số ................................................................... 11

Phần 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN LỰC TRÊN
Ô TÔ .................................................................................................................. 13
1. Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế ly hợp hộp số MT .................... 13
1.1 Phân tích lựa chọn kiểu ly hợp ...................................................................... 13
1.2 Lựa chọn phương án dẫn động ...................................................................... 14
1.3 Lựa chọn phương án thiết kế hộp số .............................................................. 15

2. Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế ly hợp hộp số DCT .................. 17
2.1 Phân tích lựa chọn kiểu ly hợp ...................................................................... 17
2.2 Phân tích lựa chọn kiểu hộp số ...................................................................... 21

Phần 3: TÍNH TỐN CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ XÂY DỰNG ĐƯỜNG
ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ NGỒI ...................................................................... 23
1. Tính các thơng số cơ bản ........................................................................... 23
2. Trọng lượng tồn bộ của ơ tơ .................................................................... 24

3. Tính công suất của động cơ ....................................................................... 25
4. Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngồi động cơ ....................................... 26
Phần 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỆ
THỐNG ĐỘNG LỰC MT & DCT .............................................................. 29
1. Thông số cho trước .................................................................................... 29
SVTH: Nhóm 08

1


PBL3: Thiết kế ơ tơ
2. Tính tốn và thiết kế ly hợp MT ................................................................ 29
2.1. Tính tốn momen ma sát u cầu của ly hợp ................................................ 29

3. Tính tốn và thiết kế hộp số MT ............................................................... 50
3.1. Tính tốn xác định các thơng số ban đầu .................................................... 50
3.2. Tính tốn kích thước cơ bản của trục và các cặp bánh răng hộp số ............ 55

4. Tính tốn và thiết kế ly hợp kép DCT ....................................................... 68
5. Tính tốn và thiết kế hộp số tự động DCT ................................................ 72
5.1. Xác định tỉ số truyền ..................................................................................... 72
5.2. khoảng cách trục và các kích thước chiều trục............................................. 74
5.3 Tính tốn số răng của các bánh răng hộp số................................................. 75
5.4 Kích thước trục hộp số ................................................................................... 81
5.5. Đường kính vịng chia và mơmen qn tính của bánh răng hộp số ............. 83

Phần 5: TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC Ơ TƠ ........................................................ 87
1. Tính tốn động học hộp số cơ khí MT ...................................................... 87
1.1. Xây dựng đồ thị lực kéo ứng với từng tay số của động cơ ............................ 87
1.2 Xác định góc dốc ............................................................................................ 91

1.3 Xác định gia tốc ............................................................................................. 94
1.4 Xác định thời gian tăng tốc của ơ tơ .............................................................. 96

2. Tính tốn động học hộp số cơ khí DCT .................................................. 102
2.1 Xây dựng đồ thị lực kéo ứng với từng tay số của động cơ ........................... 102
2.2 Xác định góc dốc .......................................................................................... 107
2.3 Xác định gia tốc của ô tô ............................................................................. 110
2.4 Xác định thời gian tăng tốc của ô tô ............................................................ 112

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 119

SVTH: Nhóm 08

2


PBL3: Thiết kế ơ tơ

Phần 1:

TÍNH CẤP THIẾT CỦA DỰ ÁN

Các hộp số trên ôtô dùng để thay đổi tỷ số giữa động cơ và cầu chủ động.
Nói một cách khác khi khơng có hộp số, chiếc xe chỉ chạy được ở một tốc độ
duy nhất với một tốc độ cực đại nhất định. Ngoài ra khả năng tăng tốc từ khi
xuất phát cùng với khả năng leo dốc của xe cũng bị hạn chế nếu như nó khơng
sử dụng hộp số. Vì vậy hộp số sủ dụng một hệ thống bánh răng khác nhau từ
thấp đến cao để biến momen xoắn của động cơ phù hợp với điều kiện vận
hành( khởi hành, tăng tốc, leo dốc…). Các số có thể cài theo cách thông thường
bằng tay hoặc tự động.

1. Hộp số thường (MT- Manual Transmission)
1.1 Phân loại hộp số thường được phân loại theo số trục của hộp số
- Hộp số 2 trục.
- Hộp số 3 trục.
1.2 Cấu tạo của hộp số thường (loại 3 trục)

Hình 1.1: Hộp số thường

SVTH: Nhóm 08

4


PBL3: Thiết kế ơ tơ

V

z

3

IV

z'

z'
3

III

z'
1

z'
2

II

2

I

4

1

L

a

z

z'

z

z

L1

z

z

z

L2

1

2

3

4

a

z

'

L1

Hình 1.2: Sơ đồ hộp số thường loại 3 trục
Trục sơ cấp và trục thứ cấp được bố trí đồng trục với nhau, trục trung
gian . Các bánh răng Z1, Z2, Z3, Z4, ZL1, ZL2, Za, Z’1, Z’2, Z’3, Z’4, Z’L1, Z’a bánh
răng Za được chế tạo liền với trục sơ cấp. Các bánh răng trên trục thứ cấp Z’ 1,
Z’2, Z’3, Z’4 được quay trơn trên trục. Còn các bánh răng Z1, Z2, Z3, Z4, Z’a trên
trục trung gian được cố định trên trục. Các ống gài liên kết then hoa với trục và

có các vấu răng ở 2 phía để ăn khớp với các bánh răng cần gài.
1.3 Nguyên lý hoạt động
- Vị trí tay số 1: Khi gạt cần 1 sang bên trái, lúc này, momen truyền từ trục
sơ cấp qua cặp bánh răng luôn ăn khớp za-za’, trục trung gian, cặp bánh răng số
1 rồi đi ra trục thứ cấp.
- Vị trí tay số 2: Gạt cần 2 sang bên phải, momen truyền từ trục sơ cấp qua
cặp bánh răng luôn ăn khớp, đến trục trung gian, và qua cặp bánh răng sơ 2 rồi
đến trục thứ cấp.

SVTH: Nhóm 08

5


PBL3: Thiết kế ơ tơ
- Vị trí tay số 3: Gạt cần 2 sang bên trái, momen từ trục sơ cấp truyền qua
cặp bánh răng luôn ăn khớp, đến trục trung gian, và qua cặp bánh răng số 3 rồi
tới trục thứ cấp.
- Vị trí tay số 4: Khi gạt cần 3 sang bên phải, momen được truyền từ trục sơ
cấp, qua cặp bánh răng luôn ăn khớp, tới trục trung gian, rồi qua cặp bánh răng
số 4 ra trục thứ cấp.
- Vị trí tay số 5: Khi gạt cần 3 sang bên trái, lúc này, trục sơ cấp và thứ cấp
được nối với nhau, momen được truyền thẳng từ trục sơ cấp sang trục thứ cấp.
- Vị trí tay số lùi: Gạt cần 1 sang bên phải, momen được truyền từ trục sơ
cấp, qua cặp bánh răng luôn ăn khớp, tới trục trung gian, qua 2 cặp bánh răng
ZL1-ZL1’, ZL2-Z1’, rồi tới trục thứ cấp
* Ưu điểm:
- Kết cấu đơn giản, giá thành thấp, bền.
- Hiệu suất cao.
* Nhược điểm:

- Người lái phải phối hợp điều khiển hệ thống ly hợp, sang số nên giảm tính
êm dịu, người lái phải thao tác nhiều khi chuyển số.
2. Hộp số ly hợp kép (DCT - Dua Clutch Transmission)
Người đã sáng tạo ra hệ thống ly hợp kép là một kỹ sư ôtô người Pháp tên
là Adolphe Kegresse được biết đến nhiều nhất trong vai trò người đã phát triển
loại xe half-track (với bánh lốp đằng trước và bánh xích phía sau), giúp chiếc
xe có thể vượt qua nhiều loại địa hình phức tạp. Năm 1939, Kegresse đã có
những ý tưởng đầu tiên về hệ thống hộp số trang bị ly hợp kép. Nhưng khơng
may là tình hình tài chính bất lợi đã ngăn cản kế hoạch phát triển xa hơn của dự
án này.
SVTH: Nhóm 08

6


PBL3: Thiết kế ô tô
Đến đầu những năm 80 khi hệ thống điều khiển điện tử phát triển, máy tính
đã tham gia vào quá trình chuyển số và DCT đã có điều kiện thuận lợi để phát
triển xa hơn và Porsche đã đặt những nền tảng đầu tiên của mình trong việc
nghiên cứu và phát triển hệ thống ly hợp kép. Năm 1982, những mẫu xe đua
được trang bị hệ thống ly hợp kép của Porsche đã giành được nhiều thành công
trong các giải đua xe thế giới.
Tuy nhiên hệ thống ly hợp kép chỉ được hạn chế lắp đặt trong các mẫu xe
đua và hệ thống này chỉ được thương mại hóa khi Volkswagen là hang tiên
phong trong việc sản xuất đại trà hộp số ly hợp kép. Hiện nay những chiếc xe
trang bị công nghệ DCT được bán chủ yếu ở thị trường Châu Âu với các hang
sản xuất lớn như: Volkswagen, Audi, Porsche…
2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Sự khác biệt đầu tiên của hộp số DCT so với các loại hộp số khác đó là có
sử dụng bộ đơi ly hợp ma sát ướt. Hai ly hợp được lồng vào nhau, một ly hợp

nằm trong và một ly hợp nằm phía ngồi. Bộ đơi ly hợp ở đây thuộc loại ly hợp
ma sát ướt, nghĩa là các đĩa ma sát được ngâm trong dầu và sự tách, nối của nó
được điều khiển bằng cơ cấu chấp hành: thủy lực - điện từ. Hai ly hợp này hoạt
động hoàn toàn độc lập với nhau.
Sự khác biệt thứ hai của DCT đó chính là hệ thống trục sơ cấp gồm hai trục
đồng trục lồng nhau. Trục thứ nhất (màu đỏ): một đầu (bên trái) liên kết với ly
hợp thứ nhất (màu đỏ) bằng then hoa, trên thân trục bao gồm 3 bánh răng có
kích thước khác nhau ăn khớp với các bánh răng trên trục thứ cấp, tạo ra các
cấp số: 1, 3, 5. Trục còn lại (màu xanh) được chế tạo rỗng để bao bọc gọn hệ
thống trục thứ nhất, một đầu lắp với ly hợp thứ hai (màu xanh), trên thân trục
gồm 2 bánh răng trên trục thứ cấp thứ hai tạo ra 3 cấp số 2, 4, 6 và thêm một số
lùi.

SVTH: Nhóm 08

7


PBL3: Thiết kế ơ tơ

Hình 1.3: Hộp số DCT
1: Bánh răng xoắn ăn khớp với bộ vi sai; 2: bánh răng thuộc bộ vi sai; 3:
trục sơ cấp số1; 4: trục khuỷu động cơ; 5: trục sơ cấp số 2; 6: Ly hợp 2; 7: Ly
hợp 1; 8: bánh răng xoắn ăn khớp với bộ vi sai; 9: bánh răng ăn khớp với bộ
đồng tốc; BR: Cặp bánh răng số
Nguyên lý hoạt động: giả sử ở thời điểm hiện tại, xe đang di chuyển ở số 1,
lúc này ly hợp 1 đóng (màu đỏ), ly hợp 2 (màu xanh) mở, khi đó dịng cơng
suất được truyền từ động cơ qua ly hợp 1, đến trục sơ cấp 1,qua cặp bánh răng
số 1 và bộ đồng tốc tới trục thứ cấp và tới bộ vi sai (xem hình vẽ). Xe tiếp tục
gia tăng tốc độ, máy tính sẽ tìm kiếm vị trí số kế tiếp, và bánh răng số 2 được

chọn. Khi người điều khiển chuyển số, ngay lập tức ly hợp 1 sẽ được ngắt,
đồng thời ly hợp 2 đóng, và dịng cơng suất sẽ vẫn tiếp tục truyền từ động cơ
tới ly hợp số 2, đến trục sơ cấp 2, qua cặp bánh răng số 2 đến bộ đồng tốc,
truyền tới trục thứ cấp và dẫn động bộ vi sai. Như vậy, thời gian chuyển từ số 1
lên 2 rất bé khoảng 200 miligiây, do vậy dịng mơ-men gần như khơng bị ngắt
qng. Cũng theo ngun lý đó, khi người lái giảm số chu trình sẽ diễn ra
ngược lại. Tồn bộ q trình chuyển số sẽ được máy tính kiểm soát và ra lệnh
cho cơ cấu chấp hành chọn bánh răng và đóng hoặc ngắt từng ly hợp. Người lái
có thể chọn chế độ tự động hồn tồn hoặc chế độ điều khiển số tay. Khi sử
SVTH: Nhóm 08

8


PBL3: Thiết kế ô tô
dụng chế độ số tay, người lái cũng không phải mất thêm thao tác dùng chân trái
để điều hành bàn đạp ly hợp.
Khối điều khiển: Dựa vào thông tin từ các cảm biến: cảm biến vị trí số, cảm
biến tốc độ xe, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến tốc độ động cơ… đưa về,
máy tính sẽ ra lệnh điều khiển thơng qua cơ cấu chấp hành.
Cơ cấu chấp hành: Trong DCT van điều khiển điện từ đóng vai trị là cơ cấu
chấp hành, thực hiện việc đóng mở các đường dầu. Van điều khiển từ bao gồm
lõi thép từ, cuộn dây.
2.2 Phân loại hộp số DCT
2.2.1 Theo loại ly hợp được sử dụng
a. Hộp số sử dụng ly hợp ma sát khơ

Hình 1.4: Hộp số DCT sử dụng ly hợp ma sát khơ

SVTH: Nhóm 08

9


PBL3: Thiết kế ô tô
b. Hộp số sử dụng ly hợp ma sát ướt
+ Hai ly hợp lồng vào nhau (một ly hợp ở trong và một ly hợp ở ngồi)

Hình
1.5: Hộp số DCT sử dụng ly hợp ma sát ướt
+ Hai ly hợp đặt song song với nhau:

Hình 1.5: Hộp số DCT sử dụng ly hợp ma sát ướt
SVTH: Nhóm 08 – 18C4CLC

10


PBL3: Thiết kế ô tô
2.2.2 Theo số trục sơ cấp của hộp số
a. Hộp số sử dụng 2 trục thứ cấp

Hình 1.6: Hộp số DCT sử dụng 2 trục thứ cấp
b. Hộp số sử dụng 1 trục thứ cấp:

Hình 1.7: Hộp số DCT sử dụng 1 trục thứ cấp.
SVTH: Nhóm 08 – 18C4CLC

11

PBL3: Thiết kế ô tô
* Ưu điểm:
- Giúp cho người lái cảm thấy thuận tiện, thoải mái khi lái xe
- Đường truyền công suất từ động cơ xuống hộp số gần như khơng bị ngắt
qng khi chuyển số, do đó làm tăng tính tiết kiệm nhiên liệu.
- Chuyển số nhẹ nhàng, êm dịu.
* Nhược điểm: - Cấu tạo phức tạp.

SVTH: Nhóm 08 – 18C4CLC

12


PBL3: Thiết kế ơ tơ
Phần 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN LỰC
TRÊN Ơ TƠ
1. Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế ly hợp hộp số MT
1.1 Phân tích lựa chọn kiểu ly hợp
Lựa chọn kiểu loại ly hợp phải dựa trên các ưu và nhược điểm của các loại
ly hợp sao cho phải đảm bảo tính kinh tế, đảm bảo hoạt động được êm dịu, tuổi
thọ và độ tin cậy lớn. Ngoài ra khi lựa chọn ly hợp còn phải dựa vào loại xe
thiết kế tải trọng và momen cực đại do đông cơ sinh ra.
Với xe tải có tải trọng nhỏ G = 7000 [kg], ta chọn loại ly hợp ma sát một đĩa
bị động, kiểu lị xo ép là đĩa nón cụt.
Ly hợp ma sát cơ khí một đĩa bị động có kết cấu đơn giản, kích thước tương
đối nhỏ gọn, dễ bảo dưỡng sửa chữa và thay thế, việc mở ly hợp dễ dàng, dứt
khốt và mơmen qn tính của phần tử bị động nhỏ nên ít ảnh hưởng đến việc
gài số. Ly hợp ma sát cơ khí một đĩa bị động được sử dụng phổ biến hầu hết
trên các loại ô tơ du lịch và xe tải có trọng lượng nhỏ.

Ly hợp ma sát cơ khí kiểu lị xo ép đĩa nón cụt có nhiều ưu điểm:
Lị xo ln làm nhiệm vụ đòn mở nên kết cấu gọn nhẹ, giảm trọng lượng xe.
Đặc tính của lị xo là phi tuyến, nên lực mở ly hợp rất nhẹ.
Lực ép phân bố đều trên bề mặt ma sát do chỉ sử dụng một lị xo bố trí ở
giữa, cho phép đĩa ma sát mịn đều hơn.

SVTH: Nhóm 08 – 18C4CLC

13


PBL3: Thiết kế ơ tơ

Hình 2.1: Kết cấu ly hợp ma sát một đĩa lị xo đĩa nón cụt
A Đĩa ma sát; B- Bánh đà; C- Đĩa ép; D- Lò xo đĩa nón cụt; E- Vỏ ly hợp; FĐinh tán; G- Vịng thép; H- Bulơng định vị gờ; L- Ổ bi tỳ; M- Trục sơ cấp hộp
số; N- Lò xo giảm chấn; S- Gờ định vị lò xo
1.2 Lựa chọn phương án dẫn động
Hiện nay trên ô tô đang sử dụng một số dạng dẫn động ly hợp sau.
Loại dẫn động cơ khí: loại này có ưu điểm là chế tạo, bảo dưỡng sữa chữa
đơn giản, làm việc tin cậy, giá thành rẽ. tuy vậy nó có nhược điểm là trong
trường hợp chổ ngồi của người lái ở xa ly hợp thì chiều dài và số lượng khâu
khớp tăng lên làm giảm hiệu suất dẫn động, giảm độ cứng vững và tăng hành
trình tự do của bàn đạp. Ngồi ra khi dùng dẫn động cơ khí thì vấn đề làm kín
sàn xe và truyền lực từ bàn đạp đến ly hợp phức tạp hơn đo động cơ đặt trên
các gối đỡ đàn hồi.
Dẫn động thủy lực có ưu điểm là hiệu suất cao, độ cứng vững cao nên giảm
được hành trình tự do của bàn đạp. dẫn động thủy lực còn hạn chế tốc độ dịch
chuyển của đĩa ép khi đóng ly hợp đột ngột nhờ đó giảm được giá trị tải trọng
động. Dẫn động được ly hợp đặt xa so với người lái một cách dễ dàng mà
không làm phức tạp kết cấu (vì chỉ cần tăng chiều dài đường ống dẫn dầu). tuy

SVTH: Nhóm 08 – 18C4CLC

14


PBL3: Thiết kế ơ tơ
vậy loại này cũng có nhược điểm là kết cấu phức tạp địi hỏi độ kín khít cao,
đắt tiền và làm việc kém tin cậy hơn so với loại dẫn động cơ khí.
Đối với xe tải yêu cầu điều khiển chính xác, hiệu suất cao nên ta chọn ly
hợp dẫn động thủy lực, cịn có trợ lực hay khơng thi ta phải tính tốn và xem
xét.

Hình 2.2: Sơ đồ ly hợp một đĩa ma sát dẫn động thủy lực
1- Bàn đạp ly hợp; 2- Thanh đẩy; 3- Xylanh chính; 4- Đường ống dẫn
dầu; 5- Xylanh cơng tác; 6- Càng mở; 7- Bạc trượt; 8- Đĩa ép; 9- Đĩa ma sát;
10- Bánh đà.
1.3 Lựa chọn phương án thiết kế hộp số.
Ơtơ cần thiết kế là ơtơ tải, sử dụng nhiên liệu diesel và từ số liệu cho trước
ta có 2 phương án chọn kiểu/loại hộp số. Đó là:
+ Hộp số 3 trục:

SVTH: Nhóm 08 – 18C4CLC

15


PBL3: Thiết kế ơ tơ
* Ưu điểm:
- Có số truyền thẳng, khi làm việc ở số truyền thẳng, các bánh răng, ổ trục,
trục trung gian gần như được giảm tải hồn tồn nên giảm được mài mịn, tiếng

ồn, mất mát công suất.
- Kết cấu hộp số nhỏ gọn, giúp tiết kiệm vật liệu chế tạo, giảm giá thành
xe…
- Khi các số truyền khác mômen truyền qua hai cặp bánh răng do đó có thể
tạo ra được tỉ số truyền lớn với kích thước nhỏ gọn, nhờ đó giảm được trọng
lượng toàn bộ xe.
* Nhược điểm:
- Hiệu suất giảm ở các tay số trung gian.
- Trục thứ cấp phải bố trí gối lên trục sơ cấp thông qua ổ bi đặt bên trong
phần rỗng của đầu ra trục sơ cấp, nên làm việc căng thẳng vì kích thước bị hạn
chế bởi điều kiện kết cấu.
+ Hộp số 2 trục:
Trục sơ cấp gắn các bánh răng chủ động, trục thứ cấp gắn các bánh răng bị
động.
* 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:
SVTH: Nhóm 08 – 18C4CLC

16


PBL3: Thiết kế ơ tơ
- 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.
- 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

(ih = 1) , vì phải thơng qua cặp bánh

răng ăn khớp. Điều đó có nghĩa là hiệu suất của mọi cấp số truyền này đều nhỏ
hơn một.
Từ kết quả phân tích những ưu nhược điểm của hai phương án trên cộng với
số liệu của sơ bộ của hộp số thiết kế ta chọn phương án hộp số thiết kế là hộp
số 3 trục cố định, có trục sơ cấp và trục thứ cấp đồng tâm.
2. Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế ly hợp hộp số DCT
2.1 Phân tích lựa chọn kiểu ly hợp
Phương án 1: Ly hợp ma sát khô.
* Cấu tạo:
Phần chủ động: gồm các chi tiết bắt trực tiếp hoặc gián tiếp với bánh đà của
động cơ: bánh đà , đĩa trung gian , vỏ ly hợp , đĩa ép và lò xo đĩa ly hợp số 1,
đĩa ép và lò xo đĩa ly hợp số 2.
Phần bị động: gồm các chi tiết lắp trực tiếp hoặc gián tiếp với trục sơ cấp
của hộp số: đĩa bị động ly hợp số 1, đĩa bị động ly hợp số 2, 2 trục bị động ( 2
trục sơ cấp của hộp số)

SVTH: Nhóm 08 – 18C4CLC

17


PBL3: Thiết kế ơ tơ

Hình 2.3: Hệ thống ly hợp kép ma sát khô

1-Trục sơ cấp 1; 2-Đĩa ép ly hợp 1; 3-Đĩa ma sát ly hợp 1; 4-Bánh đà; 5Đĩa trung gian; 6-Đĩa ma sát ly hợp 2; 7- Đĩa ép ly hợp 2; 8-Vỏ
trong ly hợp; 9-Ổ bi T ly hợp 2; 10-Trục sơ cấp 2; 11-Ổ bi T ly hợp 1;
12 - Lò xo đĩa ly hợp1; 13 - Lò xo đĩa ly hợp 2; 14 - Điểm tựa.
* Nguyên lý hoạt động:
Khi xe đang hoạt động thì chỉ có 1 ly hợp ở trạng thái đóng, ly hợp còn lại ở
trạng thái mở.
Ly hợp số 1 đóng: ổ bi T của ly hợp số 1 sẽ được đẩy sang trái. Sau khi
khắc phục hết khe hở ổ bi T sẽ tì vào lị xo đĩa, làm cho lò xo đĩa xoay quanh
điểm tựa kéo đĩa ép ly hợp 1 sang phải, ép chặt đĩa ma sát vào đĩa trung gian.
Khi này momen từ động cơ được truyền từ phần chủ động sang phần bị động
của ly hợp thông qua các bề mặt ma sát của đĩa ma sát với đĩa ép và đĩa trung
gian(được lắp với bánh đà). Tiếp đó momen được truyền vào xương đĩa bị
động, qua bộ giảm chấn đến moay ơ rồi truyền vảo trục sơ cấp số 1.

SVTH: Nhóm 08 – 18C4CLC

18


PBL3: Thiết kế ơ tơ
Ly hợp số 2 đóng: ổ bi T của ly hợp số 2 sẽ được đẩy sang trái. Sau khi
khắc phục hết khe hở ổ bi T sẽ tì vào lị xo đĩa, làm cho lị xo đĩa xoay quanh
điểm tựa trên vỏ ly hợp, đẩy đĩa ép ly hợp 1 sang trái, ép chặt đĩa ma sát 2 vào
đĩa trung gian. Khi này momen từ động cơ được truyền từ phần chủ động sang
phần bị động của ly hợp thông qua các bề mặt ma sát của đĩa ma sát với đĩa ép
và đĩa trung gian(được lắp với bánh đà). Tiếp đó momen được truyền vào
xương đĩa bị động, qua bộ giảm chấn đến moay ơ rồi truyền vảo trục sơ cấp số
2.
* Ưu điểm:
+ Giá thành thấp.

* Nhược điểm:
+ Kích thước lớn.
+ Tản nhiệt khó khăn hơn ly hợp ma sát ướt.
➢

Phương án 2: Ly hợp ma sát ướt.

* Cấu tạo:
- Phần chủ động: gồm các chi tiết bắt trực tiếp hoặc gián tiếp vào bánh đà
động cơ:
vỏ ly hợp, các đĩa thép liên kết then hoa với vỏ ly hợp.
- Phần bị động: gồm các chi tiết bắt trực tiếp hoặc gián tiếp với trục sơ cấp
hộp số:
Moay ơ ly hợp 1, moay ơ ly hợp 2, các đĩa ma sát ly hợp 1, các đĩa ma sát
ly hợp 2.

SVTH: Nhóm 08 – 18C4CLC

19


PBL3: Thiết kế ơ tơ

Hình 2.4: Hệ thống ly hợp ma sát ướt
1-Moay ơ ly hợp 1; 2-Moay ơ ly hợp 2; 3-Đĩa thép ly hợp 2; 4-Đĩa ma sát ly
hợp 2; 5-Đĩa thép ly hợp 1; 6-Đĩa ma sát ly hợp 1; 7-Vỏ ly hợp; 8-Pittông ly
hợp 1; 9-Pittông ly hợp 2; 10-Vỏ hộp số; 11: Trục sơ cấp 2; 12-Trục sơ cấp 1
* Nguyên lý hoạt động:
Khi xe đang chuyển động thì chỉ có 1 trong 2 ly hợp ớ trạng thái đóng, ly
hợp cịn lại sẽ ở trạng thái mở.Việc đóng mở các ly hợp sẽ được thực hiện bởi

cơ cấu thủy lực điện từ. Khi đóng ly hợp, các van điện từ sẽ điều khiển mở các
đường dầu để đẩy các pittông, ép chặt các đĩa thép và đĩa ma sát lại với nhau.
Khi đó momen của động cơ được truyền từ phần chủ động samg phần bị động
của ly hợp thông qua các bề mặt ma sát của đĩa ma sát và đĩa thép. Tiếp đó
momen được truyền đến moay ơ rồi đến trục sơ cấp của hộp số. Khi mở các ly
hợp, dưới tác dụng của lò xo hồi vị và các van điện từ sẽ điều khiển đóng các
SVTH: Nhóm 08 – 18C4CLC

20


PBL3: Thiết kế ô tô
đường cấp dầu và mở các đường xả, toàn bộ hệ thống dẫn động sẽ trở về vị trí
ban đầu.
* Ưu điểm:
+ Làm việc êm dịu.
+ Các bề mặt ma sát được tản nhiệt tốt.
+ Kích thước nhỏ gọn.
* Nhược điểm:
+ Giá thành cao.
2.2 Phân tích lựa chọn kiểu hộp số
➢

Phương án 1: hộp số 2 trục thứ cấp.

Hình 2.5: Hộp số 2 trục thứ cấp
1-Trục thứ cấp 1; 2-Trục sơ cấp 1; 3-Trục sơ cấp 2; 4-Trục thứ cấp 2
* Ưu điểm:
+ Kích thước hộp số ngắn mà vẫn bố trí được nhiều cấp số do 1 bánh răng ở
trục sơ cấp có thể ăn khớp với 2 bánh răng ở 2 trục thứ cấp (có khoảng cách

khác nhau) để tạo ra 2 cấp số khác nhau.
SVTH: Nhóm 08 – 18C4CLC

21


PBL3: Thiết kế ô tô
* Nhược điểm:
+ Kết cấu phức tạp.
Phương án 2: hộp số 1 trục thứ cấp.

Hình 2.6: Hộp số 1 trục thứ cấp
1-Trục thứ cấp; 2-Trục sơ cấp 1; 3-Trục sơ cấp 2
* Ưu điểm:
+ Kết cấu đơn giản, gọn hơn.
* Nhược điểm:
+ Khi có nhiều cấp số thì chiều dài hộp số lớn.
*Nhận xét:
Qua phân tích, tìm hiều kết cấu, nguyên lý hoạt động, xem xét ưu điểm và
nhược điểm của từng phương án thiết kế, ta chọn phương án thiết kế ly hợp ma
sát ướt và hộp số 1 trục thứ cấp làm cơ sở để thiết kế tính tốn hộp số ly hợp
kép.

SVTH: Nhóm 08 – 18C4CLC

22


PBL3: Thiết kế ơ tơ
Phần 3: TÍNH TỐN CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC

TÍNH TỐC ĐỘ NGỒI
Khi tính toán sức kéo ta cần xây dựng các đồ thị sau: Đồ thị cân bằng công
suất động cơ xe N = f(v), đồ thị cân bằng lực kéo P = f(v), đồ thị nhân tố động
lực học D = f(v), đồ thị gia tốc j = f(v)… Dựa vào những đồ thị trên mà ta có
thể xem xét, đánh giá, so sánh khả năng, chất lượng động lực của ô tơ, cũng
như đưa ra những nhận định như: Tìm vận tốc lớn nhất của ơ tơ trên mỗi đoạn
đường, tìm tỉ số truyền hợp lý nhất đối với từng loại đường, xác định khả năng
tăng tốc, lên dốc, sức cản của đường mà xe có thể vượt qua ở từng tỉ số truyền
với mức tải trọng nào đó.
1. Tính các thơng số cơ bản
- Trọng lượng tồn bộ của xe Ga:
Ta có: Ga = 7000 (kg)
Ga = 7000.9,81 = 68670 (N)
- Bán kính làm việc của bánh xe chủ động:
Kí hiệu của lốp xe: 210-20
Bán kính thiết kế của bánh xe là: ro = 210+20.25,4/2 = 464 (mm)
Ta có bán kính động học của ơ tơ là: rbx = .r0
Với :Là hệ số kể đến sự biến dạng của lốp. Do động cơ xử dụng nhiên
liệu diesel nên chọn  = 0,93
Vậy ta có : rbx = 0,93.464 = 432 (mm) = 0,432 [m]
Theo nhiệm vụ của đồ án được giao, ta có các thơng số kỹ thuật được cho
theo bảng sau:

SVTH: Nhóm 08 – 18C4CLC

23


PBL3: Thiết kế ô tô
Bảng 3.1: Các thông số kỹ thuật xe tải.

STT

Thông số

Ký hiệu Giá trị

Thứ nguyên

1

Loại xe

Tải

2

Loại động cơ

Diesel

3

Trọng lượng tồn bộ

Ga

7000

[KG]

4

Cơng suất cực đại

Nemax

158,74

[kW]

5

Số vịng quay ứng vớí cơng suất cực đại

nN

2500

[v/p]

6

Mơmen cực đại

Memax

923

[Nm]

nM

1400

[v/p]
[m]

7

Số vịng quay ứng vớí mơmen xoắn cực
đại

8

Bán kính làm việc của bánh xe

Rbx

0.431

9

Tốc độ cực đại của xe

Vmax

100

10

Hệ số cản lớn nhất của mặt đường

ψmax

0,55

[km/h]

2. Trọng lượng tồn bộ của ơ tơ
+ Đối với ô tô tải
Ga = Go + n . (Gp + Gl ) + Gt đm

Trong đó:
Go - Trọng lượng bản thân ô tô
Gp - Trọng lượng một người.
Gl - Trọng lượng hành lý cho mỗi người.
n - Số người chở, kể cả người lái.
Gtđm - Tải trọng định mức của ô tô tải.
+ Phân bố trọng lượng:
Đối với ô tô vận tải loại 4 x 2 thông thường trọng lượng phân bố ra cầu
trước băng 25% - 30% trọng lượng phân bố ra cầu sau, nghĩa là:
SVTH: Nhóm 08 – 18C4CLC

24


PBL3: Thiết kế ô tô
G1 = (0,25-0,3)Ga = 0,3.68670 = 20601 [N]
G2 = (0,75-0,7)Ga = 0,7.68670 = 48069 [N]
3. Tính công suất của động cơ


v2 
max

- Hệ số cản lăn: f = f 01+
1500



Ta có fo = 0,02

 27,772 
 = 0,03
f = 0,02.1+
1500



=>

(TL1)

- Lực cản lớn nhất của ôtô :
2
Pc = Ga . f + F.K.vmax

Với F: diện tích cản chính diện của ơtơ; F = 6 (m2) (chọn trang 29)
K: hệ số cản khơng khí; K = 0,6 (Ns2/m4)

(chọn trang 29)

=> Pc = 68670.0,03 + 6.0,6.27,772 = 4857,65 (N)
- Công suất của ôtô ứng với tốc độ tối đa:
Nev = Pc .

2
vmax

t

27,77
= 4857,65. 2
= 158747,13[W]
0,85

- Công suất tối đa của động cơ:
N e max =

Nev

(a+ b2− c3 )

Trong đó: chọn = 1
a = 0,5; b = 1,5; c = 1
N e max =

(chọn a,b,c ở trang 12)

158747,13
(0,5.1+1,5.12 −1.13 ) = 158747,13 [W]

SVTH: Nhóm 08 – 18C4CLC

25


PBL3: Thiết kế ô tô
Công suất động cơ thực tế thường được chọn trong khoảng 110-120% cơng
suất động cơ lí thuyết, chọn công suất động cơ
Ne max = (174621,73  190496,44) [W]

Dựa trên cơng suất lí thuyết chọn Động cơ D6GA của hãng Huynhdai
HD240.
+ Công suất cực đại: Nemax = 187553 (W)
+ Số vịng quay ứng với cơng suất: nN = 2500 (vịng/phút)
+ Mơmen xoắn cực đại: Memax = 932 (N.m)
+ Số vịng quay ứng với mơmen: nM = 1400 (vịng/phút)
4. Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngồi động cơ
- Để xây dựng đường đặc tính tốc độ ngồi của động cơ ta sử dụng công
thức thực nghiệm Lây – Đecman:
  n   n 2  n 3 
a e  + b e 
N =N
− c e  
e
e max
 neN  
  neN   neN 

Trong đó:

- Cơng suất cực đại: Ne max = 187553
- Momen định mức: M N =

N e max
nN

- Hệ số thích ứng kM : k M =

=> kM =



30

W 

=> M N =

187553
2500.



= 716,76

30

M e max
MN

932

= 1,3

716,76

SVTH: Nhóm 08 – 18C4CLC

26

N.m