đồ án tính toán kiểm nghiệm hộp số xe ford everest

Mở ĐầU
Ngành ôtô giữ một ví trí quan trọng trong hoạt động và phát triển
của xã hội. Ôtô đợc sử dụng phổ biến để phục vụ trong các lĩnh vực khác
nhau của nền kinh tế quốc dân. Nhiều tiến bộ khoa học kỹ thuật và công
nghệ mới đã đợc áp dụng nhanh chóng vào công nghệ chế tạo ôtô. Các tiến
bộ khoa học đã đợc áp dụng nhằm mục đích làm giảm cờng độ lao động
cho ngời lái, đảm bảo an toàn cho xe, ngời, hàng hoá và tăng chất lợng
kéo-vận tốc cũng nh tăng tính kinh tế nhiên liệu của xe.
Nền kinh tế nớc ta đang trên đà phát triển, hiện nay nhiều loại xe
hiện đại đã và đang đợc sản xuất và lắp ráp tại Việt Nam, với các thông số
kỹ thuật phù hợp với điều kiện khí hậu, địa hình Việt Nam.
Trong quá trình học tập em đã đợc giao Đồ án tính toán kiểm nghiệm hộp
số xe ford everest. Với điều kiện thời gian có hạn, các nội dung
trong đồ án chỉ là bớc tìm hiểu các thông số kỹ thuật và kết cấu của hộp số
là cơ sở để xem xét thực tế khai thác sử dụng hộp số. Nội dung chính của
bài tập bao gồm:
Mở đầu
Chơng 1: Giới thiệu chung về xe ford everest
Chơng 2: Đặc điểm kết cấu hộp số ford everest
Chơng 3: Tính toán kiểm bền cho các chi tiết và bộ phận cơ bản của hộp
sô
Trong thời gian làm đồ án em đợc sự hớng dẫn rất nhiệt tình của các
thầy trong Khoa Động lực đặc biệt là thầy Nguyễn Huy Sơn. Trong quá
trình thực hiện làm đồ án chắc chắn vẫn còn nhiều thiếu sót, em rất mong
đợc sự đóng góp và chỉ bảo của các thầy giáo để em hoàn thiện đợc đồ án
này.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hớng dẫn thầy Nguyễn Huy Sơn
đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này !

Ch ơng 1
GiớI THIệU CHUNG Về XE ford everest

1.1 Giới thiệu chung về xe FORD EVEREST
4
FORD EVEREST là loi ôtô a dng 7 ch cho gia ỡnh. Ford
Everest l sn phm chin lc ca Ford ti th trng chõu , sn xut
theo nghiờn cu nhu cu khỏch hng trong khu vc chõu - Thỏi Bỡnh
Dng. Khi thiết kế nó đợc chú ý nhiều đến việc đảm bảo chất lợng động
lực học tốt, tính ổn định chuyển động tốt, điều khiển nh nhàng, đảm bảo
độ tin cậy cao và thuận tiện cho việc chm sảo dỡng. Với giá thành phù hợp
với thu nhập ca ngời dân Việt Nam nên xe FORD EVEREST đợc nhiều
gia đình sử dụng để đi lại và du lịch.

Hình 1.1: Hình dáng bên ngoài xe Ford Everest
FORD EVEREST cú 3 loi: 2.5L, 4x2 (truyn ng cu sau, ng c
diezel); 2.6L, 4x2 (truyn ng cu sau, ng c xng); 2.5L, 4x4 (hai cu
ch ng, ng c diezel).
iu ni bt v cụng ngh ca FORD EVEREST 4x2 v 4x4 ng
c diezel l c trang b ng c Turbo diezel 2.5, 4 xi-lanh, trc cam n
cú h thng lm mỏt khớ np intercooler. Cũn Ford Everest 4x2 ng c
5
xng l trang b ng c xng 2.6 lớt, trc cam n vi h thng phun xng
in t EFI. .
FORD EVEREST c trang b ng c kho mang li s hi lũng
cao nht khi vn hnh trong cỏc iu kin ng sỏ v a hỡnh, nhng li
rt tit kim nhiờn liu. Xe FORD EVEREST 4x4 trung bỡnh tiờu hao
khong 8 lớt diezel/100km. Trang b 5 s tay, ly hp c thit k vi a
ma sỏt n, iu khin bng thu lc, lũ xo a mang n hiu qu ng c
cao nht v m bo vn hnh ờm ỏi mi tc .
1.2 Đặc tính kỹ thuật cua xe ford everest
TT Thông số kỹ thuật
Ký

hiệu
Giá trị
(Đặc điểm)
Đơn
vị
01
Thông số kích thớc
Chiều dài toàn bộ
La
4752 mm
Chiều rộng toàn bộ
B 1807 mm
Chiều cao toàn bộ H
1866 mm
Chiều dài cơ sở L
2860 mm
Tâm vệt bánh xe :
mm
+ Trớc B1
1475 mm
+ Sau B2
1470 mm
Khoảng sáng gầm xe ti thiu
214 mm
+ Trớc
214 mm
+ Sau
214 mm
02
Thông số về trọng lợng

Tải trọng
Gt
691
N
Trọng lợng xe không tải : Ga
1921
N
Trọng lợng toàn bộ :
G
2632
N
03
Thông số về tính năng thông qua
Bán kính quay vòng nhỏ nhất
R
min
6.2
m
Góc vợt trớc
T

35
Độ
Góc vợt sau
S

27
Độ
Góc vợt dốc lớn nhất 30
Độ

Góc nghiêng ngang cho phép
x
20
Độ
Chiều sâu lội nớc
H
0,5
m
Vận tốc lớn nhất ca xe
V
max
144
Km/h
Mức tiêu hao nhiên liệu
Ge
7
l/100
Km
6
Thời gian tng tc t 0-100km
14 s
04
Thông số về động cơ
Động cơ đốt trong
ng c Turbo
Diesel 2.5L trc
cam n cú lm
mỏt khớ np, 4 kỳ,
4 xi lanh, thng
hàng

-
Dung tích công tác
2.49
9
Lít
Đờng kính xy lanh D
D
93
mm
Hành trình pít tông S S 92 mm
Tỷ số nén 4,6 -
Công suất N
emax
109
Ml
Số vòng quay n
eN
n
N
3500
V/ph
Mô men M
emax
266
KG m
Số vòng quay n
eM
n
M
2000

V/ph
05
Thông số về hệ thống truyền lực
Ly hợp
a ma sỏt n,
iu khin bng
thy lc vi lũ xo
a
-
Hộp số
5 s tay
-
Tỷ số truyền i -
i
h1
3,55 -
i
h2
2,09 -
i
h3
0,71 -
i
h4
1,00 -
i
L
5,77 -
06
Thông số về hệ thống lái

Cơ cấu lái Ecubi -
Tỷ số truyền
i
-
Dẫn động lái Cơ khí -
07
Thông số về hệ thống phanh
Phanh trớc Phanh đĩa -
Phanh sau Phanh guốc -
08
Thông số về phần vận hành
Hệ thống treo
-
H thng treo trc H thng treo c
lp bng thanh
xon kộp v ng
7
gim chn
H thng treo sau Loi nhớp vi ng
gim chn
Số lợng bánh xe
4+1 -
C lp
265/70R15
Bỏnh xe Vnh hp kim
nhụm ỳc
Thông số về dung tích nhiên liệu và thông số kiểm tra điều chỉnh
Thùng nhiờn liu
71
Lít

Nớc làm mát động cơ
3
Lít
Bôi trơn động cơ (AC-8)
4,7
Lít
Bầu lọc không khí (AC-8)
0,34
Lít
Cơ cấu lái( TAP-15V)
0,3
Lít
Hộp số ( TAP-15V )
4,5
Lít
Dẫn động phanh(GGX-22)
0,7
Lít
Số vòng quay
6000
V/ph
Khe hở xu páp: mm
+ xu páp nạp
0,15-0,2
mm
+ xu páp xả
0,12-0,2
mm
Khe hở giữa 2 cực nến điện
0,6-0,8

mm
Khe hở tiếp điểm chia điện
0,2-0,3
mm
Hành trình tự do bàn đạp ly hợp 100-110 mm
Hành trình tự do bàn đạp chân
phanh
5-8 mm
1.3 Kết cấu các cụm và hệ thống chính của xe ford everest
1.3.1 Động cơ
Ford Everest 4x4 l ng c diezel c trang b ng c Turbo diezel 2.5,
4 xi-lanh, trc cam n cú h thng lm mỏt khớ np intercooler.Dung tớch
thựng nhiờn liờu ln vi 71 lớt cho phộp cỏc chuyn i di m khụng phi
nhiu ln.Ford Everest ng c kho mang li s hi lũng cao nht khi
8
vn hnh trong cỏc iu kin ng sỏ v a hỡnh, nhng li rt tit kim
nhiờn liu, trung bỡnh tiờu hao khong 8 lớt diezel/100km.
H thng ng c kiu cam n SOHC ó c thay th bng kiu
trc cam kộp DOHC. Cụng ngh phun nhiờn liu n ng tng ỏp TCDi
(Turbo Direct Common - Rail Injection) v tng ỏp turbin VGT cú lm mỏt
khớ np cha c trang b cho cỏc phiờn bn trc ú nay ó c Ford
Vit Nam tớch hp trờn phiờn bn mi.
Ford Everest mi cũn c trang b ng c diesel mi s dng
cụng ngh phun nhiờn liu n ng common-rail.Ford Everest cú hai
phiờn bn ng c: 3,0 lớt v 2,5 lớt cựng thuc loi dn ng 4 bỏnh. Vi
bn 3.0 TDCi, ng c cú cụng sut cc i 156 mó lc ti vũng tua 3.200
vũng/phỳt, mụ-men xon cc i 380 Nm ti 1.800 vũng/phỳt. Bn 2.5 cú
cụng sut 143 mó lc, mụ-men xon cc i 330 Nm. Khụng ch mnh m
hn so vi cỏc mu cựng phõn khỳc, Ford Everest t tin vi phiờn bn 2.5
cú mc tiờu hao nhiờn liu thp hn 22% so vi phiờn bn c v ỏp ng

tiờu chun Euro 2.
Hệ thống làm mát: co h thng lm mỏt khớ np intercooler. Hệ thống
làm mát bằng phơng pháp làm mát bằng nớc theo phơng pháp tuần hoàn c-
ỡng bức.
Hệ thống bôi trơn hỗn hợp cỡng bức: bôi trơn cỡng bức kết hợp bơm
và vung té, có dung lợng 4,7 lít.
1.3.2 Hệ thống truyền lực
Kiểu cơ khí có cấp gồm: Ly hợp, hộp số, truyền lực chính, vi sai và
các đăng.
Ly hợp: a ma sỏt n, iu khin bng thy lc vi lũ xo a.
Hộp số: H thng truyn ng vi hp s AT 5 cp. Ngoi ra, hp s
t ng 5 cp ca Everest mi c tớch hp module kim soỏt thụng minh
9
TCM (Transmission Control Module). TCM có thể tự phát hiện và nhảy số
một cách nhanh chóng theo vòng tua động cơ và điều kiện lái. Hơn nữa,
TCM sẽ giữ hệ thống truyền động luôn luôn ở trạng thái ít tổn hao năng
lượng nhất khiến xe hoạt động hiệu quả, giảm mức nhiên liệu trên đường
trường cũng như trong thành phố.
Truyền lực chính và vi sai: Vì đây là loại xe du lịch động cơ và hộp số
đặt ngang, cầu trước chủ động nên cặp bánh răng truyền lực chính và vi sai
cũng được bố trí luôn trong cụm hộp số. Xe Ford Everest sử dụng truyền
lực chính một cấp bánh răng trụ răng nghiêng vi sai thường.
Các đăng: Xe sử dụng các đăng đồng tốc bi kiểu Rzeppa và Tripot
để truyền lực cho bánh xe chủ động ở cầu trước (cầu dẫn hướng).
1.3.3 HÖ thèng l¸i
HÖ thèng l¸i xe ford everest bao gåm c¬ cÊu l¸i b¸nh r¨ng-
thanh r¨ng, dÉn ®éng l¸i vµ trî lùc l¸i. C¬ cÊu l¸i lo¹i bè trÝ trªn thanh l¸i
ngang. DÉn ®éng l¸i gåm cã: vµnh tay l¸i, vá trôc l¸i, trôc l¸i, truyÒn ®éng
c¸c ®¨ng, thanh l¸i ngang, cam đơn vµ c¸c khíp nèi.
Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng xuất hiện và rất nhanh được sử dụng

phổ biến trên các xe ô tô du lịch và xe tải nhỏ, xe SUV. Nó là một cơ cấu
cơ khí khá đơn giản. Một bánh răng được nối với một ống kim loại, một
thanh răng được gắn trên một ống kim loại. Một thanh nối (tie rod) nối với
hai đầu mút của thanh răng.
10
Hỡnh 1.2:Mụ Hỡnh H Thng Lỏi
1.3.4 Hệ thống phanh
Hệ thống phanh xe là hệ thống phanh dẫn dộng thuỷ lực, sử dụng cơ câú
phanh đĩa ở cầu trớc, cơ cấu phanh tang trng ở cầu sau. H thng chng bú
cng phanh (ABS) kt hp h thng phõn phi lc phanh in t EBD
(Electronic Brake Force Distribution )cựng thit b cm bin trng m
bo ti u húa trờn mi a hỡnh.
1.3.5 Hệ thống treo, lốp, khung
Hệ thống treo trên xe :
+Trc: H thng treo c lp bng thanh xon kộp v ng gim
chn.
+ Sau: Loi nhớp vi ng gim chn
Lốp xe gồm 4 lốp và 1 lốp dự phòng. (Vnh (mõm) ỳc hp kim),Cỡ
lốp/ áp suất lốp( kg/cm
3
): 245/ 70R16.
Phần chịu lực là khung vỏ xe.
1.3.6 Hệ thống điện
Thiết bị đo đạc: đồng hồ đa tầng, đồng hồ đo tốc độ
11
Hệ thống đèn: đèn khu vc chính bên trong, đèn si nhan, đèn phanh,
đèn khi xe đi thẳng, đèn sơng mù, đèn pha tự động tắt mở
Thiết bị điều hoà: máy lạnh, bộ lọc khí.
1.3.7 Thiết bị phụ
Thit k ni tht xe lm ni bt tớnh a dng v tng tớnh tin nghi.

Ch ngi c b trớ hp lý vi ba dóy gh, hng gh th ba thit k cho
hai ngi ngi, cú th gp ụi v nm gn sau hng gh th hai hoc d
dng thỏo b khi cn chuyờn ch hng hoỏ.
Vi mt cỏnh ca sau ca khoang hnh lý, cú kh nng m ti a rt
tin khi vn chuyn hng hoỏ lờn, xung.
Ford Everest cú bỡnh xng vi dung tớch ln 71 lớt, tin cho chuyn i
di m khụng phi xng nhiu ln. Dn CD 1 a cho xe 4x2 v dn CD
6 a cho xe 4x4, Ford Everest mang li s th gión qua õm nhc trờn
ng xa.
H thng iu ho cao cp c trang b cho xe ford everest cú
kh nng lm mỏt nhanh cỏc khu vc trong xe, phớa trc, bng gh gia
v bng gh sau. H thng iu hũa vi 2 ca giú riờng, ngi ngi bng
gh th hai cú th iu chnh vn tc qut v hng giú riờng cho mỡnh sao
cho thoi mỏi nht
Cỏc trang thit b an ton cao cp gm cú: dõy ai an ton, hai tỳi khớ
bo v. Gh lỏi c thit k vi im gp phn hụng (H-point) b trớ cao,
to tm quan sỏt ti a cho ngi ngi lỏi, nht l hai phớa trỏi, phi ca
u xe.
Trang thit b ca ford everest AT 2.5 gm khoỏ ca iu
khin t xa, gng kớnh iu khin in, ốn sng mự.
Kớnh trc c thit k hai lp vi mt lp nha mng gia,
khụng b v vn khi va chm, gim ti a thng tớch cú th gõy ra cho
ngi ngi trong xe. Cỏc vựng bin dng c thit k hp th lc va
12
chạm, tự biến dạng trong trường hợp có va chạm mạnh, giảm thiểu ảnh
hưởng lên khoang hành khách.
Thiết kế kết cấu thân xe siêu cứng, có thêm các thanh gia cường hai
bên nhằm giảm tối đa những tác động lên người ngồi trong xe. Hai bên
thành xe cũng được gia cường với các thanh siêu cứng bảo vệ khi có va
chạm từ hai phía.

ford everest có 6 màu: xanh đại dương và vàng ánh kim là hai
màu mới; bạc ánh trăng, đen kim loại, đỏ ánh dương và trắng kim cương
Ch ¬ng 2
Ph©n tÝch KÕT CÊU HéP Sè xe foreverest
2. 1. Kh¸i qu¸t chung vÒ hép sè
13
2.1.1 Công dụng của hộp số
- Hộp số dùng để thay đổi tỷ số truyền của hệ thống truyền lực trong
quá trình chuyển động của ôtô nhằm thay đổi lực kéo ở các bánh xe chủ
động và thay đổi vận tốc chuyển động của ôtô trong khoảng rộng tuỳ ý
theo sức cản bên ngoài.
- Thực hiện chuyển động lùi của ôtô:
- Tách động cơ đang làm việc ra khỏi hệ thống truyền lực trong khoảng
thời gian tuỳ ý (Khi nạp bình điện, cho động cơ chạy không tải để tăng
nhiệt độ nớc làm mát trớc khi khởi hành, để bôi trơn động cơ tốt hơn, để
quay trục thử công suất, để bơm lốp hoặc khí nén cho việc bảo dỡng)
- Sự cần thiết phải thay đổi tỷ số truyền của hệ thống truyền lực là do
sức cản chuyển động xe phụ thuộc vào điều kiện đờng xá và vận tốc xe
thay đổi trong khoảng rất rộng ( 25-30 lần ), mà mô men xoắn của động cơ
chỉ thay đổi trong giới hạn 15ữ25% khi bớm ga mở hoàn toàn. Mô men
xoắn của động cơ có thể thay đổi trong khoảng rộng hơn bằng cách tăng
giảm lợng nhiên liệu, khi động cơ sẽ làm việc ở chế độ không đủ tải và do
đó tiêu hao nhiên liệu sẽ tăng lên . Để giảm mức tiêu hao nhiên liệu thì
nên cho động cơ làm việc ở chế độ gần chế độ đủ tải, còn lực kéo cần thiết
cho sự chuyển động có đợc bằng cách thay đổi tỷ số truyền của hệ thống
truyền lực. Việc sử dụng hộp số trong hệ thống truyền lực cho phép kết
hợp sự làm việc của động cơ ở các chế độ kinh tế với khả năng của xe vợt
đợc các cản chuyển động lớn và sự thay đổi vận tốc trong khoảng rộng.
2.1.2 Phân loại
- Hộp số vô cấp

- Hộp số có cấp
- Hộp số kết hợp vô cấp với có cấp.
Hộp số vô cấp đảm bảo có đựơc mọi giá trị của tỷ số truyền trong
một khoảng nào đó. Bằng cách thay đổi vô cấp mô men xoắn truyền đến
các bánh xe chủ động mà đảm bảo khả năng làm việc của động cơ ở chế độ
kinh tế nhất trong một khoảng vận tốc rộng, cho phép tận dụng công suất
lớn của động cơ cho chuyển động. Khi sử dụng hộp số vo cấp lự kéo tại các
bánh xe chủ động thay đổi liên tục từ từ, không cần phải cắt dòng công
14
suất dẫn đến các bánh xe khi chuyển số nên nó nâng cao dợc chất lợng
động lực học và tăng đợc tính năng thông qua của ôtô. Tuy nhiên hộp số vô
cấp có nhợc điểm là kết cấu phức tạp, hiệu suất truyền động thấp.
Hộp số có cấp đảm bảo thay đổi liên tục giá trị số truyền và mô men
xoắn đến các bánh xe chủ động. nhờ cơ cấu điều khiển mà ngời lái tác
động làm thay đổi tỷ số truyền và mô men xoắn cho phù hợp với lực cản
bên ngoài. Hộp số có cấp là bộ biến mô men xoắn và nó đợc sử dụng rộng
rãi nhất trên các ôtô quân sự vì kết cấu đơn giản , rễ chế tạo, giá thành hạ.
2.1.3 Yêu cầu đối với hộp số
- Bảo đảm cho xe có chất lợng kéo và chất lợng kinh tế tối u trong
những điều kiện sử dụng cho trớc.
- Điều khiển thuận tiện và nhẹ nhàng.
- Làm việc êm và không ồn
- Có hiệu suất truyền lực cao.
- Phải có các tỷ số truyền đảm bảo tính năng động lực.
- Không sinh ra các lực va đập trên các hệ thống truyền lực.
- Phải có tay số trung gian để ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền
lực lâu dài
- Thay đổi tốc độ và thực hiện chuyển lùi của ô tô.
- Kết cấu đơn giản, điều kiện dễ dàng, bảo quản và sửa chữa thuận
tiện.

2. 2. Phân tích kết cấu hộp số xe FOREVEREST
2.2.1 Đặc điểm kết cấu
Hình 2.1 Cấu tạo thực tế của hốp số ba trục
Trục sơ cấp của hộp số đồng thời là trục ly hợp đợc chế tạo liền với bánh
răng luôn ăn khớp gọi là bánh răng chủ động chính (số 4). Trục thứ cấp đợc
đặt đồng trục với trục sơ cấp. Một đầu của trục thứ cấp đợc tựa trên ổ bi
nằm ở vỏ hộp số, đầu còn lại gối vào ổ bi kim trong phần rỗng của bánh
răng chủ động chính. Trục trung gian đợc gối trên hai ổ đỡ nằm trong vỏ
15
hộp số, đặt song song và cách trục sơ cấp và thứ cấp một khoảng nào đó. Để
thực hiện việc gài số, trong hộp số cũng có các ống gài đồng tốc. Vì hộp số
có 5 số tiến nên trong hộp số phải sử dụng 3 ống gài đồng tốc. Ngoài ra hộp
số còn có bánh răng số lùi có thể di trợt trên trục số lùi để thực hiện gài số
lùi khi lùi xe.
2.2.2 Nguyên lý hoạt động của hộp số 3 trục :
Nguyên lý hoạt động của hộp số khi gài các số truyền khác nhau đợc thể
hiện ở các hình vẽ sau:
16
Hình 2.2 Dòng truyền mômen khi gài số 1
Hình 2.3 Dòng truyền mômen khi gài số 2
2.2.3 Cơ cấu đồng tốc
Để gài số ngời ta có thể sử dụng ống gài, bánh răng di trợt hoặc đồng
tốc. Trong các cơ cấu trên thì cơ cấu đồng tốc cho phép gài số êm dịu
tránh va đập nên nó đợc sử dụng nhiều trong các hộp số của ôtô, đặc biệt
trong các ôtô hiện đại.
17
Hình 2.4 Dòng truyền mômen khi gài số 3
Hình 2.5 Dòng truyền mômen khi gài số 4
Hình 2.6 Dòng truyền mômen khi gài số 5
Hình 2.7 Dòng truyền mômen khi gài số lùi

Bánh răng gài số lùi
Cơ cấu đồng tốc có nguyên lý làm việc giống nhau nhng kết cấu có thể
khác nhau nên nó cũng đợc chia thành các loại đồng tốc khác nhau. Nh ở
trên xe Matiz thì bộ đồng tốc là loại vành răng khoá.
Cấu tạo chi tiết của bộ đồng tốc đợc chỉ ra trên hình
Hình 2.8. Cấu tạo chi tiết của bộ đồng tốc
2.2.3 Cơ cấu đồng tốc
Khi tay số ở vị trí trung gian, mỗi bánh răng số đợc ắn khớp tơng ứng
với bánh răng bị động và quay tự do quanh trục. Moayơ đồng tốc lắp với
vành trợt bằng các then hoa và phía trong lắp với trục cũng bằng then hoa.
Vành đồng tốc ở trạng thái tự do trong chế độ này.
Nguyên lý làm việc của đồng tốc có thể chia thành ba giai đoạn nh sau:
- Giai đoạn 1 (bắt đầu của sự đồng tốc): giai đoạn này đợc thể hiện qua
hình 10
Hình 2.9. Bắt đầu đồng tốc
Khi cần gài số di chuyển, càng gạt ăn khớp với rãnh trên ống trợt đẩy
ống trợt theo hớng đợc chỉ ra bởi mũi tên A trên hình vẽ. Vì vành trợt và
khoá hãm đợc ăn khớp qua vấu lồi ở giữa của khoá hãm nên khi ống trợt di
chuyển đẩy khoá hãm cùng chuyển động theo. Khoá hãm tì vào vành đồng
tốc ép vào phần côn của bánh răng để bắt đầu đồng tốc. Do sự khác nhau
18
về tốc độ giữa ống trợt và bánh răng và do ma sát giữa vành đồng tốc và
phần côn của bánh răng nên vành đồng tốc chuyển động theo chiều quay
của bánh răng (chiều mũi tên trên hình vẽ). Độ dịch chuyển này bằng với
sự chênh lệch về độ rộng khe và độ rộng của khoá hãm. Do vậy các then
bên trong ống trợt và các vấu hãm trên vành đồng tốc cha đúng vị trí ăn
khớp với nhau
- Giai đoạn 2 (quá trình đồng tốc): giai đoạn này đợc thể hiện qua hình 11
Khi cần số tiếp tục di chuyển, lực tác dụng lên ống trợt vợt qua lực của lò
xo khoá hãm và ống trợt vợt qua phần vấu lồi của khoá hãm tuy nhiên lúc

này do cha đồng tốc nên các then của ống trợt và vấu hãm trên vành đồng
tốc đang tì vào nhau.
Hình 2.10 Giai đoạn đồng tốc
Vì vậy lực tác dụng lên ống trợt sẽ ấn vành đồng tốc ép vào phần côn của
bánh răng mạnh hơn. Điều này làm cho tốc độ của bánh răng số trở nên
đồng tốc với tốc độ của ống trợt.
- Giai đoạn 3 (hoàn toàn đồng tốc): giai đoạn này đợc thể hiện trên hình
12.
19
Hình 2.11. Giai đoạn hoàn toàn đồng tốc
Khi tốc độ của ống trợt và bánh răng số đã bằng nhau, vành đồng tốc bắt
đầu quay tự do theo chiều quay. Kết quả là then hoa phía trong ống trợt ăn
khớp với vấu hãm trên vành đồng tốc để đi vào ăn khớp với then hoa trên
bánh răng số.
2.2.2 Ưu nhợc điểm của hộp số xe Foreverest.
- Ưu điểm : Nhỏ gọn dễ chế tạo và lắp đặt và bố chí trên xe , dễ sửa chữa
bảo dỡng gía thành chế tạo rẻ.
-Nhợc điểm : cho tỉ số truyền không cao chi thích hợp với xe loại nhỏ, có
tuổi thọ không cao.
Ch ơng 3
tính toán kiểm bền cho các chi tiết và bộ
phận cơ bản của hộp số
3.1 Mục đích nội dung tính toán kiểm nghiệm.
1 Mc ích xác nh thông s
Qua quá trình tính toán kiểm nghiệp giúp nắm vững đặc điểm kết cấu, nguyên lý làm
việc, nắm chắc đợc quy trình một bài toán tính toán kiểm nghiệm hộp số
2 Ni dung
Sau khi đã chọn đợc phơng án kiểm nghiệm nhờ phân tích đặc điểm kết cấu và u nhợc
điểm các loại hộp số tiến hành tính toán nh sau:
- Xác định các thông số cơ bản của hộp số:

+ Kiểm bền các chi tiết hộp số

+ Kiểm bền bánh răng

+ Kiểm bền trục
20

+ Kiểm bền đồng tốc
3.2 Tớnh toỏn sc bn ca hp s
B ảng 3.1
Tên gọi
Từ động cơ truyền đến Theo bám từ bánh xe
Công thức[kN.m] Giá trị Công thức[kN.m] Giá trị
Trục sơ cấp

MM
es
=
0,096
ii
r
G
M
h
bxs
10
max
max

0,234
Trục trung
gian

i
MM
a
etg
.=

0,18
ii
r
G
M
g
bxtg
10
max
max




0,25
Trục thứ cấp

i
MM
hi
e
i
tc
.=
i
r
G
M
bxs
0
max
max




0,86
Số 1
i
MM
h
etc
1
1
.=
0,352
Số 2

i
MM
h
etc
2
2
.=
0,202
Số 3
i
MM
h
etc
3
3
.=

0,131
3.2.1 Chế độ tải trọng để tính toán hộp số
1) Mômen truyền đến các trục hộp số
Bảng 3.1
Trong đó: .
i
0
: tỉ số truyền TLC( Truyền lực chính) -
1,4
0
=
i
.

max
: hệ số bám lớn nhất -
8,0
max
=

.
G

: trọng lợng bám ô tô -
G

2) Lực tác dụng lên các cặp bánh răng
- Lực vòng :
mZ
M
P
t
.
2
3
=
- Lực hớng kính :


cos
.tgP
R
=

- Lực chiều trục : Q = P.tg
21
Bảng 3.2
Tên gọi Lực vòng P[N] Lực hớng kính R Lực chiều trục Q
Cặp luôn ăn khớp 597,7 295 345
Cặp gài số 1 2375 998 1370
Cặp gài số 2 1194 676 689
Cặp gài số 3 655 275 378
3.2.2 Tính sức bền bánh răng
1) Tính sức bền uốn:
K
m
KKKKK
yb
ntb
gctpcmsd
u





k
d
: Hệ số tải trọng động bên ngoài -
k
d
=1,5
ữ
2.

k
ms
: Hệ số tính đến ma sát
+ Đối với bánh răng chủ động :
k
ms
=1,1
+ Đối với bánh răng bị động :
k
ms
=0,9

k
c
: Hệ số tính đến độ cứng của trục và phơng pháp lắp bánh răng trên trục +
Đối với bánh răng côngxon ở trục sơ cấp :
k
c
=1,2
+ Đối với bánh răng di trợt ở trục thứ cấp :
k
c
=1,1

k
tp
: Hệ số tính đến tải trọng động phụ do sai số các buớc răng khi gia công gây
nên -
k

tp
=1,1
ữ
1,3

k
gc
: Hệ số tính đến ứng suất tập trung ở các góc lợn của răng do gia công gây nên
-
k
gc
=1,0

k

: Hệ số tính đến độ trùng khớp chiều trục với sức bền của răng
[ tra theo đồ thị]
Từ đó ta tính đợc :
]/[382
]/[612
]/[687
]/[315
2
3
2
2
2
1
2
cmKG

cmKG
cmKG
cmKG
u
u
u
ua
=
=
=
=




22
2) Tính sức bền tiếp xúc
Đối với cặp bánh răng chế tạo cùng một vật liệu, tính toán ứng suất tiếp xúc (tơng ứng
với chế độ tải trọng : Đối với ô tô lấy bằng
2
t
A
) theo công thức :
)
'
11
(
cos.sin'.
cos418,0
rrb

PE
tx
+=





: Góc nghiêng của răng
P : Lực vòng [MN]
E : Môđun đàn hồi - Đối với thép : E = 2
ữ
2,2.10
6
[daN/cm
2
]
b' : Chiều dài tiếp xúc của răng [m]


: Góc ăn khớp
Ta có :
+ b' =
043,0
889,0
02,0
cos
==

b

[m]
+ Sin20

= 0,34
+ Cos20

= 0,93
+
][05,0][50
2
100
2
1
1
mmm
d
r
====
+
][1,0][100
2
200
2
'
'
1
1
mmm
d
r

====
+
][07,0][70
2
140
2
2
2
mmm
d
r
====
+
][075,0][75
2
150
2
'
'
2
2
mmm
d
r
====

+
][0975,0][5,97
2
195

2
3
3
mmm
d
r
====
+
][0525,0][5,52
2
105
2
'
'
3
3
mmm
d
r
====
+
][04,0][40
2
80
2
mmm
d
r
a
a

====
+
][11,0][110
2
220
2
'
'
mmm
d
r
a
a
====
Ta tính đợc các ứng suất tiếp :
23
]/[3,272)
1,0
1
05,0
1
(
93,0.34,0.043,0.2
10.2.10.2375
889,0.418,0
2
56
1
mMN=+=

]/[3,185)
075,0
1
07,0
1
(
93,0.34,0.043,0.2
10.2.10.1194
889,0.418,0
2
56
1
mMN=+=


]/[144)
0525,0
1
0875,0
1
(
93,0.34,0.043,0.2
10.2.10.655
889,0.418,0
2
56
1
mMN=+=

]/[6,145)
11,0
1
04,0
1
(
93,0.34,0.043,0.2
10.2.10.7,597
889,0.418,0
2
56
1
mMN=+=


Nh vậy các giá trị của

tx
đều


][

tx
=1000
ữ
2500[MN/m
2
]

3.2.3 Tính toán trục hộp số
a) Trục sơ cấp
-Tính phản lực tại các gối
pp
ppp
ar
arr
.30224.
1
21
=
=



[ ]
][19246
2273
2
1
mm
mm
p
p
r
r
=
=
R
p

R
pp
a
a
a
aa
.30224.
1
21
=
=



[ ]
][7729
913
2
1
mm
mm
p
p
a
a
=
=
-Tính trục theo độ bền uốn
][548708
22

mm
MMM
yxu
=+=
]/[608,59
1,0
2
3
][
mmN
u
u
u
u
u
d
M
W
M
=<===


- Tính trục theo xoắn
]/[3520][35,17
.2,0
2
3
mmN
d
T

W
T
x
x
x
ữ=<===

-Tính trục theo xoắn và uốn tổng hợp
]/[80][
3,6235,178,59
2
22
22
mmN
thth
xuth
=<
=+=+=


b) Trục thứ cấp
-Tính phản lực tại các gối
24
pp
ppp
r
rr
32
332
.227372. =

=+



[ ]
][7325
5,11467
2
2
mm
mm
p
p
r
r
=
=
R
p
R
pp
a
aa
3
2
3
32
.227372. =
=

[ ]
][2930
4587
3
2
mm
mm
p
p
a
a
=
=
-Tính trục theo độ bền uốn
].[2253831
16651001518946
22
22
mmN
M
MMM
u
yxu
=
+=+=
]/[603,57
1,0
2

3
][
mmN
u
u
u
u
u
d
M
W
M
=<===


- Tính trục theo xoắn
]/[3520][12
.2,0
2
3
mmN
d
T
W
T
x
x
x
ữ=<===

-Tính trục theo xoắn và uốn tổng hợp
]/[80][8,61
2
22
mmN
ththxuth
=<=+=

c:
c) Trục trung gian
-Tính phản lực tại các gối
ppp
pppp
ar
arr
34
354
227.372394. =
=



[ ]
][3378
5198
5
4
mm
mm
p

p
r
r
=
=
RR
p
RR
pp
a
a
a
aa
3
4
3
54
227.372394. +=
+=


[ ]
][3567
10766
4
4
mm
mm
p
p

a
a
=
=
-Tính trục theo độ bền uốn
Tại tiết diện nguy hiểm xác định theo công thức :
][1829681
22
mm
MMM
yxu
=+=
]/[6058
1,0
2
3
][
mmN
u
u
u
u
u
d
M
W
M
=<===

- Tính trục theo xoắn
]/[3520][5,12
.2,0
2
3
mmN
d
T
W
T
x
x
x
ữ=<===

25
-TÝnh trôc theo xo¾n vµ uèn tæng hîp
]/[80][15,63
2
22
mmN
ththxuth
=<⇒=+=
σστσσ
2) TÝnh trôc theo cøng v÷ng
f - §é vâng
δ
- Gãc xoay
δδδ
+

=
2112
a. §é vâng cña trôc
- Trôc s¬ cÊp trong mÆt ph¼ng XOZ
][01,0
10.214.2.6
538.40.7909
10.214.2.3
)22430.(30).77296816(
6
).3.2(
3
).().(
1
66
2
1
11101111
2
121
1
mmf
f
EJ
babrQ
EJ
babRR
f
aa
=⇒

−
++
=⇒
+
−
++
=

-Trôc thø cÊp trong mÆt ph¼ng XOZ
][0258,0
10.2.104.2.372.3
5,97.82.227.145.3,8157
10.104.2.372.3
227.145.7517
)(3
).(
)(3

2
77
22
2
33
0333333
33
2
3
2
33
2

mmf
f
EJba
rabbaQ
EJba
abR
f
=⇒
−=⇒
+
−
−
+
=
- Trôc thø cÊp trong mÆt ph¼ng XOY
][078,0'
10.2.104.2.372.3
5,97.82.227.145.3,8157
10.104.2.372.3
227.145.18793
'
)(3
).(
)(3

'
2
77
22
2

33
0333333
33
2
3
2
33
2
mmf
f
EJba
rabbaQ
EJba
abP
f
=⇒
−=⇒
+
−
−
+
=
b) Gãc xoay cña trôc
- Trôc s¬ cÊp trong mÆt ph¼ng XOZ
26
][0049,0
10.214.2.3
314.7909
10.214.2.6
)44890.(30).77296816(

3
).3.(.
6
).3.2.().(
1
66
1
110111112
1
rad
EJ
barQ
EJ
babPR
aa
=⇒
−
++
=⇒
+
−
++
=
γ
γ
γ
- Trôc s¬ cÊp trong mÆt ph¼ng XOY:
][0075,0
10.214.2.3
314.7909

10.214.2.6
)44890.(30).192466793(
3
).3.(.
6
).3.2.().(
'
1
66
1
110111112
1
rad
EJ
barQ
EJ
babPP
ra
=⇒
−
++
=⇒
+
−
++
=
γ
γ
γ
- Trôc thø cÊp trong mÆt ph¼ng XOZ:

][0046,0
10.214.2.372.3
38721.3,8157
10.214.2.372.3
82.145.224.7517
)(3
) (
)(3
).(
2
77
2
33
2
333
2
33
33
33333
2
rad
EJba
babaQ
EJba
ababR
=⇒
−=⇒
+
+−
−

+
−
=
γ
γ
γ
- Trôc thø cÊp trong mÆt ph¼ng XOY
][0082,0'
10.214.2.372.3
38721.3,8157
10.214.2.372.3
82.145.224.18793
'
)(3
) (
)(3
).(
'
2
77
2
33
2
333
2
33
33
33333
2
rad

EJba
babaQ
EJba
ababP
=⇒
−=⇒
+
+−
−
+
−
=
γ
γ
γ
Gãc xoay tæng céng
][01,00094,0'
2
2
2
2
rad<=+=
∑
γγγ
27