Thiết kế hộp số DCT MT xe bus ( bản vẽ+ thuyết minh)

PBL3:THIẾT KẾ Ơ TƠ

MỤC LỤC
Lời nói đầu
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TRÊN Ô TÔ
1. Hộp số thường (MT).
1.1. Phân loại hộp số thường được phân loại
1.2. Cấu tạo của hộp số thường (loại 3 trụ
1.3. Nguyên lý hoạt động
2. Hộp số ly hợp kép (DCT).
2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
2.2.

Phân loại hộp số DCT

5
5
6
7
8
10

2.1.1. Theo loại ly hợp được sử dụng

10

2.2.2. Theo số trục sơ cấp của hộp số

12

CHƯƠNG 2:PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN LỰC

1. Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế ly hợp hộp số MT

14

1.1.

Phân tích lựa chọn kiểu ly hợp

14

1.2.

Lựa chọn phương án dẫn động

15

1.3.

Lựa chọn phương án thiết kế hộp số

16

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

20

CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC Ơ TƠ
1. Xây dựng đồ thị đặc tính tốc độ của động cơ đốt trong

22

2.

24

Xác định tốc độ cực đại của xe Vmax

CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỆ

THỐNG ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC MT
1. Thông số cho trước

2. Tính tốn động học hộp số cơ khí MT

27
27

2.1.

Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính

27

2.2.

Xác định tỷ số truyền sơ bộ của hộp số

28

2.3.

Tính tỷ số cấp của hộp số

29

2.4.

Xác định khoảng cách trục hộp số và bánh răng

29

SVTH: NHÓM 5

1


PBL3:THIẾT KẾ Ơ TƠ

3.

2.5.

Xây dựng đường đặc tính kéo

30

2.6.

Xây dựng đặc tính nhân tốc động lực học

31

2.7.

Khả năng vượt dốc của xe

32

2.8.

Khả năng tăng tốc của xe

33

Tính tốn và thiết kế ly hợp MT

36

3.1.

Tính tốn momen ma sát u cầu của ly hợp

36

3.2.

Bán kính hình vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động

37

3.3.

Xác định diện tích và bán kinh trung bình của hình vành khăn tấm ma
sát

38

3.4.

Lực ép của cơ cấu ép

38

3.5.

Công trượt cua ly hợp sinh ra trong q trình đóng ly hợp

38

3.5.1. Momen qn tính khối lượng quy dẫn Ja [kg. m2 ]

39

3.5.2. Momen cản chuyển động quy dẫn Ma [Nm]

40

3.5.3. Tính thời gian trượt ly hợp trong các giai đoạn

40

3.5.4. Công trượt riêng cho ly hợp

41

3.6.

Nhiệt sinh ra do trượt ly hợp

41

3.7.

Bề mặt tối thiểu đĩa ép (theo chế độ nhiệt)

42

3.8.

Tính tốn và chọn các thông số cơ bản của cơ cấu ép

42

3.8.1. Lực ép cần thiết của lị xo đĩa nón cụt

43

3.8.2. Kích thước cơ bản và đặc tính của lị xo ép đĩa nón cụt

43

3.8.3. Kích thước địn mở của lị xo ép đĩa nón cụt xẻ rãnh

46

4. Tính tốn điều khiển ly hợp
4.1.

Xác định các thông số cơ bản điều khiển ly hợp khơng trợ lực

47
47

4.1.1. Xác định hành trình của bàn đạp

47

4.1.2. Xác định lực cần thiết lên bàn đạp

48

4.2.

Xác định các thông số cơ bản của điều khiển ly hợp có trợ lực

49

4.2.1. Xác định lực trợ lực

49

4.2.2. Xác định đường kính xy lanh trợ lực

49

4.2.3. Hành trình bàn đạp khi có trợ lực

50

SVTH: NHĨM 5

2


PBL3:THIẾT KẾ Ơ TƠ

CHƯƠNG 5 : TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỆ

THỐNG ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC DCT

1. Thơng số cho trước

51

2. Tính tốn động học hộp số ly hợp kép DCT

51

2.1. Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính

51

2.2. Xác định tỷ số truyền sơ bộ của hộp số

52

2.3.

Tính tỷ số cấp của hộp số

53

2.4.

Xác định khoảng cách trục hộp số và bánh răng

53

2.5.

Xây dựng đường đặc tính kéo

55

2.6.

Xây dựng đặc tính nhân tốc động lực học

56

2.7.

Khả năng vượt dốc của xe

57

2.8.

Khả năng tăng tốc của xe

58

3. Tính tốn và thiết kế ly hợp kép DCT
3.1.
3.2.

Kích thước đĩa ly hợp L1
Tính kích thước đĩa ly hợp L2

61
61
64

Tài liệu tham khảo

SVTH: NHÓM 5

3


PBL3:THIẾT KẾ Ô TÔ

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TRÊN ÔTÔ
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)
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 2 trục)

Hình 1.1: Hộp số thường

SVTH: NHĨM 5

5


PBL3:THIẾT KẾ Ơ TƠ

Hình 1.2: Sơ đồ hộp số thường loại 2 trục
Trục sơ cấp và trục thứ cấp được bố trí đồng trục với nhau, trục trung gian .
Các bánh răng Z1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z L1 , Z L 2 , Z a , Z1 , Z 2 , Z3 , Z 4 , Z L1 , Z a bánh răng Z a
được chế tạo liền với trục sơ cấp. Các bánh răng trên trục thứ cấp Z1 , Z 2 , Z3 , Z 4
được quay trơn trên trục. Còn các bánh răng Z1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , 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.
-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.

SVTH: NHÓM 5

6


PBL3:THIẾT KẾ Ơ TƠ

-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 Z L1-ZL1’, ZL2Z1’, 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)
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.
Đến đầu những năm 80 khi hệ thống điều khiển điện tử phát triển, máy tính đã
tham gia vào q 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 cơng nghệ DCT

SVTH: NHĨM 5

7


PBL3:THIẾT KẾ Ô TÔ

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

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
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

SVTH: NHÓM 5

8


PBL3:THIẾT KẾ Ô TÔ

(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.
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 sốt 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 hoàn toàn hoặc chế độ điều khiển số tay. Khi sử 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 thông 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.

SVTH: NHÓM 5

9


PBL3:THIẾT KẾ Ô TÔ

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: NHĨM 5

10


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 1.6: Hộp số DCT sử dụng ly hợp ma sát ướt

SVTH: NHÓM 5

11


PBL3:THIẾT KẾ Ô TÔ

4.2.2 Theo số trục sơ cấp của hộp số
a. Hộp số sử dụng 2 trục thứ cấp

Hình 1.7: Hộp số DCT sử dụng 2 trục thứ cấp
b. Hộp số sử dụng 1 trục thứ cấp:

Hình 1.8: Hộp số DCT sử dụng 1 trục thứ cấp.

SVTH: NHÓM 5

12


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 5

13


PBL3:THIẾT KẾ Ơ TƠ

CHƯƠNG 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 ly hợp phải dựa trên các ưu và nhược điểm cưa 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 và loại xe thiết kế tải trọng và momen
cực đại do động cơ sinh ra

Với xe bus có tải trọng lớn G=16000[kg], ta chọn loại ly hợp ma sát hai đĩa bị
động kiểu lò xo ép là đĩa cụt
Ly hợp ma sát cơ khí hai đĩa bị động có kết cấu đơn giản, kích thước tương đối
nhỏ, dễ bảo dưỡng sửa chữa và thay thế, việc mở ly hợp dễ dàng, dứt khốt và momen
qn tính của phần tử bị động nhỏ nên ít ảnh hưởng đến việc gài số. Ly hợp ma sát
cơ khí hai đĩa bị động được sử dụng phổ biến trên các lạoi xe khách và xe bus loại
lớn
Ly hợp ma sát cơ khí kiểu lị xo ép đĩa nón cụt có nhiều ưu điểm:
Lo xo ln làm nhiệm vụ địn mở nên kết cấu nhẹ, giảm trọng lượng xe.
Đặc tính của lò 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 lò xo ở giữa, cho phép
đĩa ma sát mịn đều hơn.

Hình 2.1: Kết cấu ly hợp ma sát hai đĩa lò xo đĩa cụt

SVTH: NHÓM 5

14


PBL3:THIẾT KẾ Ô TÔ

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 sửa chữa đơn
giản, làm việc tin cây, giá thành rẻ. Tuy vậy nó có nhược điểm là trong trường hợp
chỗ 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.
Ngoài 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 do động cơ đặt trên các gối đỡ đàn hồi.

Dẫn động thủy lực: loại này có ưu điểm là hiệu suất cao, tăng 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 đầu). Tuy 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 bus yêu cầu điều khiển chính xác, hiệu suất cao nên ta chọn ly hợp
dẫn động thủy lực, cịn có trợ lực hay khơng thì ta phải tính tốn xem xét

Hình 2.2: Sơ đồ ly hợp hai 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.

SVTH: NHÓM 5

15


PBL3:THIẾT KẾ Ô TÔ

1.3. Lựa chọn phương án thiết kế hộp số
Ơ tơ cần thiết kế là ơ tơ bus, sử dụng nhiên liệu xăng và từ số liệu cho trước ta
có 2 phương án chọn kiểu(loại) hộp số:
Hộp số 3 trục:
* 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 hoàn toàn nên giảm được mài mịn, tiếng ồn, mất

mát cơng suất.
- Kết cấu hộp số nhỏ gọn, giúp tiết kiệm vật liệu chế tạo, giảm giá thành xe...
- Khi các số truuyền khác momen 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 tồn
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 truyền lực khi xe đặt động cơ gần cầu
chủ động.
*Nhược điểm:
- Kích thước chiều ngang lớn hơn hộp số ba trục đồng tâm khi có cùng tỷ số
truyền (ở hộp số đồng tâm, mỗi tỷ số truyền thì ít nhất qua hai cặp bánh răng nên
kích thước gọn hơn nhưng hiệu suất thấp hơn trừ số truyền thăng).

SVTH: NHÓM 5

16


PBL3:THIẾT KẾ Ơ TƠ

- Kích thước hộp số lớn sẽ kéo theo trọng lượng lớn, nhất là khi xe có tỷ số
truyền lớn.
- Không thể chế tạo ra được số truyền thẳng như hộp số nhiều trục mặc dù có 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
điều kiện làm việc đặc trưng của xem bus nên ta chọn phương án hộp số thiết kế là
hộp số 2 trục
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)

Hình 2.3: Hệ thống ly hợp kép ma sát khơ

SVTH: NHĨM 5

17


PBL3:THIẾT KẾ Ô TÔ

1: Trục sơ cấp 1

2: Đĩa ép ly hợp 1

3: Đĩa ma sát ly hợp 1

4: Bánh đà

5: Đĩa 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 cịn 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  bi T sẽ tì vào lò 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.
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  bi T sẽ tì vào lò xo đĩa, làm cho lò 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:

SVTH: NHÓM 5

18


PBL3:THIẾT KẾ Ô TÔ

- 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.

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

SVTH: NHÓM 5

19


PBL3:THIẾT KẾ Ô TÔ

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 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
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.
Nhược điểm:
+ Kết cấu phức tạp.

Hình 2.5: Hộp số 2 trục thứ cấp

SVTH: NHÓM 5

20


PBL3:THIẾT KẾ Ô TÔ

1: Trục thứ cấp 1

2: Trục sơ cấp 1

3: Trục sơ cấp 2

4: Trục thứ cấp 2

Phương án 2: Hộp số 1 trục thứ cấp.
Ưu điểm:
+ Kết cấu đơn giản, gọn hơn.
Nhược điểm:
+ Khi có nhiều cấp số thì chiều dài hộp số lớn.

Hình 2.6: Hộp số 1 trục thứ cấp
1: Trục thứ cấp

2: Trục sơ cấp 1

3: Trục sơ cấp 2

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: NHĨM 5

21


PBL3:THIẾT KẾ Ơ TƠ

CHƯƠNG 3:
TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC Ơ TƠ
1. Xây dựng đồ thị đặc tính tốc độ của động cơ đốt trong
Bảng 3.1: Bảng thống số kĩ thuật động cơ
THƠNG SỐ KĨ THUẬT ĐỘNG CƠ
Trọng lượng tồn bộ

G

Kg

15000

Cơng suất động cơ

Pmax

kW

518

Số vòng quay ở

nN

vg/ph

5000

Momen xoắn cực đại

Mmax

Nm

1157

Số vòng quay ở (

nM

vg/ph

2760

Hệ số cản lớn nhất

max

Bán kính làm việc của bánh xe

Rbx

Hiệu suất truyền lực



0.45
m

0.5
0,8

Mô men xoắn định mức MN (N.m) ứng với công suất cực đại:
MN =

Pmax

=

ωN

518000
(5000.π/30)

= 989,31[N.m]

(3.1)

Hệ số thích ứng theo mơ men quay động cơ:
kM =

Mmax

=

MN

1157
989,31

= 1,1695

(3.2)

Hệ số thích ứng của động cơ theo số vịng quay động cơ:
kω =

nN
nM

=

5000

2760

= 1,8116

(3.3)

Đặc tính tốc độ động cơ đốt trong xác định theo mơ hình Lây-đéc-man
M=

Pmax

(3.4)

ωe (a+b.λ+c.λ2 )

Trong đó các hằng số thực nghiệm a, b, c được xác định theo điều kiện thực
nghiệm của động cơ đã cho, vì vậy ta có:
a=

kM .kω .(2−kω )−1
kω .(2−kω )−1
1−a

b = (1−0,5.k

ω)

= 0,9122

= 0,9324

b

{c = −k ω . = −0,8446

(3.5)

2

Kiểm tra: (a + b + c) = 1 (Bằng 1 là thỏa mãn).

SVTH: NHÓM 5

22


PBL3:THIẾT KẾ Ơ TƠ

Kết quả tính tốn mơ men và công suất theo tốc độ của động cơ đốt trong được cho
trên bảng 3.2
Cịn đồ thị xây dựng đặc tính tốc độ ngoài động cơ đốt trong được thể hiện trên hình
3.1
Bảng 3.2 : Dữ liệu tính tốn momen và công suất động cơ đốt trong
STT



we (rad/s)

ne [vg/ph]

M [N.m]

P [W]

1

0.1

52.35987756

500

986.2992423

51642.50756

2

0.2

104.7197551

1000

1053.475318

110319.6773

3

0.3

157.0796327

1500

1103.940927

173406.6353

4

0.4

209.4395102

2000

1137.696069

238278.5075

5

0.5

261.7993878

2500

1154.740745

302310.4201

6

0.6

314.1592654

3000

1155.074954

362877.4991

7

0.7

366.5191429

3500

1138.698697

417354.8705

8

0.8

418.8790205

4000

1105.611973

463117.6604

9

0.9

471.238898

4500

1055.814783

497540.9949

10

1

523.5987756

5000

989.3071263

518000

11

1.05

549.7787144

5250

949.7868729

522172.6059

12

1.1

575.9586532

5500

906.0890029

521869.8018

13

1.15

602.1385919

5750

858.2135163

516763.4783

13

1.2

628.3185307

6000

806.1604131

506525.5263

14

1.25

654.4984695

6250

749.9296932

490827.8364

Từ bảng 3.2, ta xây dựng được đồ thị đặc tính tốc độ động cơ như hình 3.1:

SVTH: NHĨM 5

23


PBL3:THIẾT KẾ Ơ TƠ

Đồ thị đặc tính tốc độ ngồi

1350

500000

1125

400000

900

300000

675

200000

450

100000

225

0
0

1000

2000

3000

4000

Tốc độ động cơ (vg/ph)

5000

Momen M (N.m)

Cơng suất P (w)

600000

cơng suất

Mơmen

0
7000

6000

Hình 3.1: Đồ thị đặc tính tốc độ của động cơ
2. Xác định tốc độ cực đại của xe Vmax
Tốc độ cực đại của ơ tơ có thể được xác định từ phương trình cân bằng cơng
suất như sau:
Pv = Pmax ∗ (a. λv + b. λ2v + c. λ3v ) =

(G(a+b.Vmax )+k.A.V2max ).Vmax

(3.6)

t

Trong đó:
a, b, c là các hằng số thực nghiệm Lây-đéc-man (đã được xác định ở trên);
λv là hệ số tốc độ ứng với tốc độ Vmax (tức là λv =

nmax
nN

=

Vmax
VN

). Hệ số này

được chọn khi thiết kế & phụ thuộc vào loại xe và kiểu động cơ sử dụng.
Với việc sử dụng động cơ Xăng λv  1,101,25 (để tăng tốc & vượt dốc tốt)
(a + b.V) là hệ số cản lăn phụ thuộc bậc nhất với tốc độ: với f =
(32+V)/2800.
k[Ns2/m4] và A[m2] là hệ số khơng khí và diện tích cản chính diện của xe.
t hiệu suất truyền lực ơ tơ; cịn Vmax là tốc độ lớn nhất phải tìm.
Phương trình (3.6) phụ thuộc bậc 3 theo biến cần tìm Vmax, nên có thể giải bằng
phương pháp lặp như sau:
Bằng cách đặt các hằng số
a0 = Pmax ∗ (a. λv + b. λ2v + c. λ3v )

SVTH: NHÓM 5

24


PBL3:THIẾT KẾ Ô TÔ

a1 =

G.a
t

; a2 =

G.b

; a3 =

t

k.A
t

Rồi rút thương trình (3.6) thành phương trình tương đương:
Vmax = f(Vmax ) = (

a0 − a1 .Vmax − a2 .V2max
a3

1/3

)

(3.7)

Trong đó :
f(Vmax ) là hàm phụ thuộc vào chính biến tốc độ Vmax.
Bằng cách chọn trước một giá trị gần đúng Vmax , rồi thế vào hàm f(Vmax ) =
(

a0 − a1 .Vmax − a2 .V2max
a3

1/3

)

để tính gía trị Vmax gần đúng tiếp theo ; tức là:
Vmax = (

a0 − a1 .Vmax − a2 .V2max
a3

1/3

)

(3.7b)

Tiếp tục lấy chính giá trị gần đúng Vmax vừa tính làm giá trị chọn cho biểu thức
(1.7b) để tiếp tục tính Vmax. Cứ thế cho đến khi Vmax hội tụ về giá trị Vmax với sai số
vơ cùng bé  so với giá trị tính ngay trước đó (chọn bé  đủ nhỏ); tức là :
 = ⌊Vmax(i−1) − Vmax(i) ⌋

(3.8)

Nghiệm của bài tốn chính là Vmax(i) với sai số vô cùng bé  :
Vmax = Vmax(i)  
Áp dụng tìm tốc độ Vmax của phương trình (3.6) với các số liệu đã biết
Bảng 3.3 : Dữ liệu bổ sung tìm tốc độ cực đại ơ tơ Vmax
Thơng số tính tốn

Giá trị

Vmax[m/s]

Vmax=G(Vmax)

Trọng lượng xe G[N]

147150

50

43.64493049

Hằng số cẳn lăn a [-]

0.0114

43.645

46.47879198

Hằng số cẳn lăn b [s/m]

0.0004

46.479

45.29394616

Hệ số cản khơng khí k[Ns2/m4]

0.6

45.294

45.80351685

Diện tích cản chính diện A[m2]

4.05

45.804

45.58695318

Hiệu suất truyền lực t [-]

0.8

45.587

45.67946129

518000

45.679

45.64003079

1.1

45.64

45.65685314

Công suất max động cơ
Pmax[W]
Hệ số tốc độ

SVTH: NHÓM 5

25


PBL3:THIẾT KẾ Ô TÔ

45.657

45.649679

45.65

45.65273904

45.653

45.65143391

45.651

45.65199057

45.652

45.65175315

45.652

45.65185441

Tốc độ cực đại của xe thiết kế là Vmax = 45,652[m/s] hay Vmax = 164,34[km/h]

SVTH: NHÓM 5

26