ĐỒ án môn học TÍNH TOÁN THIẾT kế ô tô TÍNH TOÁN THIẾT kế hộp số cơ KHÍ đơn GIẢN CHO ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN MƠN HỌC: TÍNH TỐN THIẾT KẾ Ơ TƠ

TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỘP SỐ CƠ KHÍ
ĐƠN GIẢN CHO Ô TÔ

Ngành:

CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Lớp:

18DOTJB2

Giảng viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Chí Thanh
Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Nhân

Mã SV: 181125175 9

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Trung

Mã SV: 181125077 6

Sinh viên thực hiện: Lê Tấn Hậu

Mã SV: 181125288 2

Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Cường

Mã SV: 181125287 8

Lớp: 18DOTJB2
Tp.HCM, ngày 10 tháng 3 năm 2022


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN MƠN HỌC: TÍNH TỐN THIẾT KẾ Ơ TƠ

TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỘP SỐ CƠ KHÍ
ĐƠN GIẢN CHO Ô TÔ

Ngành:

CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Lớp:

18DOTJB2

Giảng viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Chí Thanh
Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Nhân

Mã SV: 181125175 9

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Trung

Mã SV: 181125077 6

Sinh viên thực hiện: Lê Tấn Hậu

Mã SV: 181125288 2

Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Cường

Mã SV: 181125287 8

Lớp: 18DOTJB2
Tp.HCM, ngày 10 tháng 3 năm 2022


VIỆN KỸ THUẬT HUTECH

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI
TÊN MÔN HỌC : ĐỒ ÁN TÍNH TỐN THIẾT KẾ Ơ TƠ
NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TƠ
1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài (sĩ số trong nhóm 3: 04):
1. Phạm Minh Nhân
MSSV: 1811251759
Lớp: 18DOTJB2
Lớp: 18DOTJB2
2. Nguyễn Thành Trung
MSSV: 1811250776
Lớp: 18DOTJB2
3. Lê Tấn Hậu
MSSV: 1811252882
Lớp: 18DOTJB2
4. Vũ Văn Cường

MSSV: 1811252878
2. Tên đề tài: Tính tốn thiết kế hộp số cơ khí đơn giản cho ơ tơ
3. Các dữ liệu ban đầu:
- Bảng số liệu tính tốn thiết kế hộp số cơ khí đơn giản
TT
Thơng số
1 Khối lượng tồn bộ xe khi đầy tải, kg
2 Khối lượng toàn bộ của moóc kéo, kg
3 Khối lượng phân bố lên các cầu khi xe đầy tải, kg
-Phân lên cầu trước
-Phân bố lên cầu sau
4 Kích thước lốp
Mơ men xoắn lớn nhất của động cơ, kG.m/ứng với
5
số vòng quay của động cơ, v/ph
Cơng suất lớn nhất của động cơ, ml/ứng với số
6
vịng quay của động cơ v/ph
7 Vận tốc lớn nhất của ô tô, km/h

Số liệu
2150
750
920
1230
8,4-15

17,2/2300
80/4000
105

- Tài liệu Thiết kế và tính tốn Ơtơ Máy kéo, Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên,
NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp, 1996.
4. Nội dung nhiệm vụ:
- Chương 1: Giới thiệu đề tài
- Chương 2: Phân tích kết cấu hộp số cơ khí và lựa chọn phương án thiết kế
- Chương 3: Tính tốn thiết kế hộp số
- Chương 4: Kết luận
5. Kết quả tối thiểu phải có:
1) Thuyết minh phải đầy đủ các chương theo nội dung nhiệm vụ và hướng dẫn trình
bày ĐAMH. Phần tính tốn thiết kế phải hồn thành các nội dung sau: Xác định các thông
số cơ bản của hộp số; Tính tốn các chi tiết và bộ phận chính của hộp số (trong đó: tính tốn một
cặp bánh răng của hộp số gồm: Kiểm bền cho bánh răng theo ứng suất uốn và ứng suất tiếp xúc và
tính một trục hộp số gồm xác định kích thước sơ bộ của trục, tính tốn trục hộp số).

2) 01 bản vẽ kết cấu hộp số (A0)
3) Khuyến khích sử dụng các phần mềm mô phỏng kết cấu, nguyên lý làm việc và
kiểm nghiệm bền các chi tiết của hộp sô.
Ngày giao đề tài: 10/3/2022……… Ngày nộp báo cáo: 05/6/2022
TP. HCM, ngày 10 tháng 3 năm 2022
Sinh viên thực hiện
Giảng viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên các thành viên)
(Ký và ghi rõ họ tên)

TS Nguyễn Chí Thanh


VIỆN KỸ THUẬT HUTECH

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ

THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC & ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN
TÊN MƠN HỌC: ĐỒ ÁN TÍNH TỐN THIẾT KẾ Ơ TƠ
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

(Do giảng viên hướng dẫn ghi và giao lại cho sinh viên đóng vào cuốn báo cáo)
6. Tên đề tài: Tính tốn thiết kế hộp số cơ khí đơn giản cho ơ tơ
7. Giảng viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Chí Thanh
8. Sinh viên/ nhóm sinh viên thực hiện đề tài (sĩ số trong nhóm 4):
(1) Phạm Minh Nhân
MSSV: 1811251759
(2) Nguyễn Thành Trung
MSSV: 1811250776
(3) Lê Tấn Hậu
MSSV: 1811252882
(4) Vũ Văn Cường
MSSV: 1811252878
Tuần

Ngày

Nội dung thực hiện

1

10/3/2022

Giao đề tài

2

13/3-19/3

Tuần 1 Đọc tài tham khảo tài liệu
về đề tài.

3

20/3-26/3

Tuần 2 Tiếp tục tham khảo tài liệu
và hoàn thành chương 1 đề tài.

4

27/3- 3/4

Tuần 3 Đọc tham khảo tài liệu thực
hiện nội dung chương 2)

5

4/4- 10/4

Tuần 4 Tiếp tục đọc tìm kiếm tài
liệu hồn thành nội dung chương 2

6

11/4-17/4

Tuần 5 Tính tốn các chi tiết của
hộp số thực hiện chương 3

7

18/4-24/4

Tuần 6 Tính tốn các chi tiết hộp số
tiếp tục thực hiện chương 3

8

25/4-1/5

Tuần 7 Tính tốn các chi tiết hộp số
hoàn thành chương 3

9

2/5-8/5

Tuần 8 Thực hiện chương 4 hoàn
thành bài báo cáo

Lớp: 18DOTJB2
Lớp: 18DOTJB2
Lớp: 18DOTJB2
Lớp: 18DOTJB2

Kết quả thực hiện của sinh viên
(Giảng viên hướng dẫn ghi)


Tuần

Ngày

10

9/5-15/5

Tuần 9 Vẽ kết cấu của hộp số

11

16/5-22/5

Tuần 10 Vẽ kết cấu của hộp số

12

Kết quả thực hiện của sinh viên
(Giảng viên hướng dẫn ghi)

Nội dung thực hiện

Đánh giá kết quả báo cáo: (Nội
dung báo cáo ; Sản phẩm thực hiện;

Thái độ ; Kỹ năng; ….)

Cách tính điểm:
Điểm q trình = 0.5 x Tổng điểm tiêu chí đánh giá + 0.5 x điểm báo cáo ĐA MH
Lưu ý: Tổng điểm tiêu chí đánh giá về q trình thực hiện đồ án; Điểm báo cáo bảo vệ đồ án môn
học; Điểm quá trình (Ghi theo thang điểm 10)

Họ tên sinh viên

Mã số SV

Tiêu chí đánh giá
về q trình thực
hiện đồ án
Đáp
Tính chủ
ứng
động,
mục
tích cực, tiêu đề
sáng tạo
ra
(tối đa 5 (tối đa
điểm)
5
điểm)

1

2

Tổng điểm
tiêu chí
đánh giá
về q
trình thực
hiện đồ án
(tổng 2 cột
điểm 1+2)
50%

Điểm
báo cáo
bảo vệ
đồ án
mơn
học
(50%)

Điểm q
trình =
0.5*tổng
điểm tiêu
chí +
0.5*điểm
báo cáo

3

4

5

181125175
9
181125077
Nguyễn Thành Trung
6
181125288
Lê Tấn Hậu
2
181125287
Vũ Văn Cường
8
Ghi chú: Điểm số nếu có sai sót, GV gạch bỏ rồi ghi lại điểm mới kế bên và ký nháy
vào phần điểm chỉnh sửa.
Phạm Minh Nhân

Sinh viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên các thành viên)

TP. HCM, ngày … tháng … năm ……….
Giảng viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)


Lời Cảm Ơn

Để hồn thành bài đồ án mơn học với đề tài “Tính Tốn Thiết Kế Hộp Số Cơ Khí
Đơn Giản Cho Ơ Tơ” trước tiên cho phép em xin gửi lời cảm ơn tới thầy Nguyễn Chí

Thanh đã giúp đỡ nhóm chúng em rất nhiệt tình trong suốt thời gian thực hiện đồ án.
Bài đồ án sẽ không thể hồn thành tốt nếu khơng có sự hướng dẫn tận tình của thầy.
Trong thời gian thực hiện là 3 tháng (từ ngày 10/03/2022 đến ngày 05/06/2022) tuy
ngắn, nhưng nhờ sự giúp đỡ của giáo viên hưỡng dẫn và cán bộ hướng dẫn đã tạo cơ
hội cho chúng em áp dụng lý thuyết được trang bị vào thực tiễn. Trong suốt thời gian
thực hiện đồ án, chúng em đã có cơ hội thực hành các kĩ năng liên quan đến mơn học.
Qua đó đã tự rèn luyện được các kỹ năng làm việc và lượng kiến thức lẩn kĩ năng thực
hành của mình, từ đó nhận thức rõ hơn về tầm quan trọng của ngành bọn em đã chọn.
Chúng em viết bản báo cáo này mong muốn nhận được sự góp ý của các thầy, để giúp
em hồn thiện hơn về sản phẩm của mình để chúng em có cơ sở, nền tảng kiến thức
vững để phục vụ cho công tác sau này với hy vọng góp một phần cơng sức trong cơng
cuộc xây dựng đất nước.
Vì vốn kiến thức và kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên trong bài báo cáo
không thể tránh khỏi những hạn chế, thiếu sót. Một lần nữa cho phép em xin chân
thành cảm ơn thầy, những người đi trước đã tạo điều kiện cho sinh viên chúng em có
cơ hội được hoạt động thực tế qua bài đồ án mơn học này.
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy.

vi


MỤC LỤC

i


DANH MỤC CÁC BẢNG

ii

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2. 1: Sơ đồ động học hộp số nằm ngang............................................................................4
Hình 2. 2: Sơ đồ động học hộp số đặt dọc..................................................................................5
Hình 2. 3: Chọn sơ đồ động học hộp số đặt dọc.........................................................................6
Hình 2. 4: Đồ thị khoảng động học và khoảng lực học của từng cấp số....................................6
Hình 3. 1: Đồ thị để chọn module pháp tuyến cho bánh răng...................................................10

iii


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1. Đặt vấn đề
Với sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô ở Việt Nam hiện nay, theo đó là sự
phát triển khơng ngừng của ngành ơ tơ. Ơ tơ ngày càng hiện đại, nhiều mẫu mã mới,
theo đó những hệ thống trên chiếc xe cũng khơng ngừng thay đổi. Chính vì vậy, những
người kỹ thuật ô tô phải hiểu rõ và nắm bắt được nguyên lý kể cả việc sửa chữa các hệ
thống trên ơ tơ để hồn thành tốt mục tiêu nghề nghiệp.
Sau khi chúng em đã tìm hiểu về những hệ thống, những cơng nghệ hiện đại trên
chiếc xe nói chung và điều mà chúng ta cần hướng đến là tính tốn thiết kế hộp số cơ
khí đơn giản trên ơ tơ, sau khi chúng em đã được học mơn Tính Tốn Thiết Kế Ơ Tơ
và đã tìm hiểu sơ lược về những kiến thức cơ bản, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân
loại của hộp số cơ khí trên ơ tơ thì chúng em đã được Thầy Nguyễn Ch í Thanh hướng
dẫn đồ án Tính Tốn Thiết Kế Ơ Tơ về đề tài Tính tốn thiết kế hộp số cơ khí đơn giản
cho ơ tơ với đồ án này thì chúng em sẽ tìm hiểu về hộp số cơ khí. Tính tốn tỷ số
truyền cũng như việc thiết kế hộp số trên ô tô. Biết được ưu nhược điểm của các loại
hộp số cũng như được phân tích và tính toán. Kiểm tra khả năng làm việc của hộp số
(kiểm tra bền bánh răng, kiểm tra bền trục hộp số). Cấu tạo của từng chi tiết trong hộp
số để từ đó phần tích và có khả năng hiểu để cải tiến và thiết kế mới.
1.2. Mục tiêu đề tài

Tính tốn thiết kết hộp số cơ khí đơn giản cho ơ tô nhằm đáp ứng đảm bảo hoạt
động phù hợp với các thông số cơ bản của nhiệm vụ đề tài. Thiết kế được hộp số đã
tính tốn và vẽ mơ phỏng.
1.3. Nội dung đề tài
- Tính tốn xác định các thơng số cơ bản của hộp số
- Tính tốn các chi tiết và bộ phận chính của hộp số (trong đó: tính tốn một cặp bánh
răng của hộp số gồm: Kiểm bền cho bánh răng theo ứng suất uốn và ứng suất tiếp xúc )
- Tính một trục hộp số gồm xác định kích thước sơ bộ của trục, tính toán trục hộp số.
- 01 bản vẽ kết cấu hộp số (A0)
1.4. Phương pháp nghiên cứu
- Đọc tham khảo tài liệu hướng dẫn của thầy.
- Tìm kiếm tài liệu trên internet, youtube, thực tế.
1


- Phương pháp nghiên cứu là đọc tìm nội dung trên internet, nghe và lấy thông tin
trên youtube, Tham khảo với thầy cô bộ môn.
- Sử dụng phần mềm Auto Cad…
1.5. Kết cấu của đồ án môn học
Chương 1: Giới thiệu đề tài
Chương 2: Phân tích kết cấu hộp số cơ khí và lựa chọn phương án thiết kế
Chương 3: Tính tốn thiết kế hộp số
Chương 4: Kết luận

2


CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỘP SỐ CƠ KHÍ VÀ LỰA
CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại kỹ thuật

2.1.1 Công dụng
Nhằm thay đổi tỷ số truyền và mômen xoắn từ động cơ đến các bánh xe chủ động
phù hợp với mômen cản luôn thay đổi và nhằm tận dụng tối đa công suất của động cơ.
Giúp cho xe thay đổi được chiều chuyển động. Đảm bảo cho xe dừng tại chỗ mà
không cần tắt máy hoặc không cần tách ly hợp. Dẫn động mômen xoắn ra ngoài cho
các bộ phận đặc biệt đối với các xe chuyên dụng.
2.1.2 Phân loại
Theo phương pháp thay đổi tỷ số truyền, hộp số được chia thành: hộp số có cấp
và hộp số vơ cấp.
2.1.2.1 Hộp số có cấp được chia theo
⁃ Sơ đồ động học gồm có:
+ Loại có trục cố định (hộp số hai trục, hộp số ba trục...).
+ Loại có trục khơng cố định (hộp số hành tinh một cấp, hai cấp...).
⁃ Dãy số truyền gồm có:
+ Một dãy tỷ số truyền (3 số, 4 số, 5 số...).
+ Hai dãy tỷ số truyền.
⁃ Phương pháp sang số gồm có:
+ Hộp số điều khiển bằng tay.
+ Hộp số tự động.
2.1.2.2 Hộp số vô cấp được chia theo
⁃ Hộp số thủy lực (hộp số thủy tinh, hộp số thủy động).
⁃ Hộp số điện.
⁃ Hộp số ma sát.
2.1.3 Yêu cầu
⁃ Có dãy tỷ số truyền phù hợp nhằm nâng cao tính năng động lực họ và tính năng kinh
tế của ô tô.
⁃ Phải có hiệu suất truyền lực cao, không có tiếng ồn khi làm việc, sang số nhẹ nhàng,
khơng sinh ra lực va đập ở các bánh răng khi gài số.
3

⁃ Phải có kết cấu gọn bền chắc, dễ điều khiển, dễ bảo dưỡng hoặc kiểm tra và sửa chữa
khi có hư hỏng.
2.2 Phân tích các phương án của hộp số
2.2.1 Sơ đồ động học
2.2.1.1 Sơ đồ động học hộp số đặt ngang
Bánh răng cố định trên trục, ăn khớp ngoài
Bánh răng cố định trên trục, ăn khớp trong

Bánh răng lắp với trục bằng then hoa và trượt trên trục

Bánh răng quay trơn trên trục

Hình 2. 1: Sơ đồ động học hộp số nằm ngang
Các bộ phận chính của hộp số bao gồm: trục sơ cấp, trục thứ cấp, các bánh răng
1, 2, 3, 4 được cố định trên trục sơ cấp và các bánh răng 1 ’, 2’, 3’, 4’ quay trơn trên trục
thứ cấp. Các gắp số 1-2 và 3-4 liên kết then hoa với trục và có các vấu răng ở hai phía
để ăn khớp với các bánh răng cần gài
4


2.2.1.2

Sơ đồ động học hộp số đặt dọc:

Hình 2. 2:Sơ đồ động học hộp số đặt dọc
Trục sơ cấp 1 và trục thứ cấp 2 được bố trí đồng trục với nhau. Ngồi vỏ hộp số
khơng thể hiện ở đây, các bộ phận chính của hộp số bao gồm: trục sơ cấp, trục thứ cấp
và trục trung gian, gắp số 1-2, gắp số 3-4, gắp số 5 và số lùi. 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’5, Z’6 được

quay trơn trên trục. Còn các bánh răng trên trục trung gian ZB, Z1, Z2, Z3, Z5, Z6
được cố định trên trục.
2.3 Phương án dẫn động điều khiển hộp số
Sử dụng bánh răng di chuyển trượt và bộ đồng tốc, điều khiển bằng tay, lắp cần
chuyển số trực tiếp trên vỏ hộp số, có trục càng chuyển số, áp dụng cơ cấu tránh ăn
khớp 2 số kép và cơ cấu tránh gài nhầm số lùi.
2.4 Chọn phương án thiết kế:
2.4.1 Chọn sơ đồ động học:
Chọn sơ đồ động học của hộp số đặt dọc:

5


Hình 2. 3:Chọn sơ đồ động học hộp số đặt dọc
2.4.2 Xác định khoảng động học và khoảng lực học:

Hình 2. 4:Đồ thị khoảng động học và khoảng lực học của từng cấp số
Từ đồ thị ta có cơng thức:
d v : khoảng động học của từng tay số

Khoảng động học:
dv =

v imax
v imin

vimin : vận tốc thấp nhất của tay số i

d P: khoảng lực học

Khoảng lực học:
d P=

vimax : vận tốc cao nhất của tay số i

Pk
Pk

1

Pk : lực kéo ở tay số 1
1

imax

6


Pk : lực kéo ở tay số lớn nhất
imax

2.4.3 Xác định tỉ số truyền
2.4.3.1 Xác định tỉ số truyền của truyền lực chính:
Giá trị tỷ số truyền lực chính i 0 cùng với tỷ số truyền cao nhất của hộp số i hn được
xác định theo tốc độ góc của xe V max (m/s) ứng với tốc độ góc lớn nhất của động cơ
ω max [rad\s]
i 0=

ω emax∗r bx
i hn∗v amax

Trong đó:
ihn: Giá trị tỷ số truyền cao nhất của hộp số, thường chọn ihn = 1
ω emax :Tốc độ góc lớn nhất của động cơ (rad/s)

Vmax: Tốc độ cực đại của xe (m/s)
r bx : Bán kính bánh xe

Tốc độ lớn nhất của động cơ:
ω emax =

2 π∗nemax
60

⟺ ω emax =

2 π∗4000
60
⟹ ωemax =418.879 ( rad /s )

( d2 )∗25.4=403.86 ( mm)=0.403 ( m )

Bán kính bánh xe: r bx = B +
Trong đó:

B: bề rộng lốp (inch)
d: đường kính vành bánh xe (inch)
Ta có: Vmax = 105 (km/h) = 29,167 (m/s)
⇒ i 0=

418.879∗0.403
=5.82
1∗29

2.4.3.1 Xác định tỉ số truyền của hộp số:
Giá trị của tỷ số truyền số thấp ih1 được xác định theo điều kiện kéo như sau:

ψ max . Ga . r bx
ih 1 ≥

Mem . i0 .η t
7


⇔ ih 1 ≥

0.35∗2150∗10∗0.403
17.2∗10∗5.82∗0.85

⟹ i h1 ≥3.56

Giá trị của tỷ số truyền số thấp ih1 được xác định theo điều kiện bám như sau:
ih 1 ≤
⇔ ih 1 ≤

m∗Gφ∗φ∗r bx
Me max∗i 0∗ηt
1.1∗1230∗10∗0.7∗0.403
17.2∗10∗5.82∗0.85

i h 1 ≤4.48

Trong đó :

ψ max : Hệ số cản lớn nhất của đường: 0.30 ÷ 0.40. Ta chọn: ψ max = 0.35
Ga : Trọng lượng của toàn bộ xe. Ga=2150∗10=21500 ( N )
Gφ :Trọng lượng bám của xe.
φ :Hệ số bám bánh xe. Đối với xe tải φ=0.8 ÷ 0.9 . ta chọn φ=0.85
m: Hệ số phânbố tải trọng. Chọn m=1.1

r bx : Bán kính làm việc của bánh xe chủ động.
Me max : Mômen quay cực đại của động cơ. Ta có: Me max ¿ 172 ( Nm )
ηt : Hiệu suất hệ thống truyền lực. Thiết kế xe ô tô tải nên chọn ηt ¿ 0.85
i0 : Tỷ số truyền của truyền lực chính. i = 5.82
0
Từ hai điều kiện kéo và điều kiện bám:
⟹ 3.56 ≤i h 1 ≥ 4.48

Chọn tỷ số truyền tay số 1: i h 1=¿4
Số cấp của hộp số:
Số cấp của hộp số được xác định:
n=log (¿ i h 1)−log

(¿ i h n)
¿¿
log (¿ q)+1 ¿

Trong đó:
n: Số cấp của hộp số
ih1: Giá trị tỷ số truyền cấp thấp của hộp số, ta có: ih1 =4

ihn: Giá trị tỷ số truyền cao nhất khi đầy tải và đạt Vmax: ihn = 1
8


q: Cơng bội của dãy tỷ số truyền. Khi tính tốn có thể chọn cơng bội
trung bình q theo kinh nghiệm. Đối với hộp số thường. Chọn q = 1.4
Thế số ta có:
(¿ 1)
¿¿
log( ¿1.4 )+ 1=5.12 ¿

n=log (4¿)−log

Vậy chọn n =5 . Ta chọn hộp số 5 cấp số để tính tốn và thiết kế.
Tỷ số truyền :
Ta có:
i h n=

ih 1
qn −1

Với:

q=

√ √

n−1

Tỷ số truyền tay số 2:

i h 1 5−1 4
=
≈ 1.41
ih n
1

i h 2=

ih 1
2−1

q

=

4
=2.83
1.41

Tỷ số truyền tay số 3:
i h 3=

ih 1
q

3−1

=

4
=2.01
2
1.41

Tỷ số truyền tay số 4:
i h 4=

ih 1
q

4−1

=

4
=¿ 1.42
1.413

Tỷ số truyền tay số 5:
i h 5=

ih 1
5−1

q

=

4

=¿1
4
1.41

Tỷ số truyền số lùi: Thường được chọn nằm trong khoảng:
i hl =( 1.1 ÷1.3 )∗i h 1
⇒ i hl =1.2∗4=4.8

Vậy tỷ số truyền các tay số của xe cần thiết kế sơ bộ:
i h 1=4 ; ih 2=2.83; i h 3=2.01 ;i h 4=1.42 ;i h 5=1 ;ih l =4.8

Tỷ số truyền
Ta có:
Z a=

2∗A∗cos β
Z =24 ¿
ma∗( 1+i a ) ( Chọn a

9


⇒i a=

2∗A∗cos β
2∗104∗cos 25
¿=
=2.36
ma∗Z a ¿
3.328∗24

i 1=

ih 1
4
=
=1.69
i a 2.36

i 2=

i h2 2.83
=
=1.19
i a 2.36

i 3=

i h3 2.01
=
=0.85
i a 2.36

i4 =
i 5=

i h 4 1.42
=
=0.6
i a 2.36

i h5
1
=
=0.42
i a 2.36

10


CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CÁC CHI TIẾT CỦA HỘP SỐ
3.1. Bánh răng của hộp số:
Khi thiết kế sơ bộ hộp số và bánh răng hộp số người ta chọn trước khoảng cách
giữa các trục và module bánh răng.
3.1.1. Khoảng cách trục:
Khoảng cách A giữa các trục được chọn theo công thức:
A=C √3 M emax ( mm )

Trong đó:
A : Khoảng cách giữa các trục
M emax : Momen xoắn cực đại của động cơ (Nm)

C: Hệ số kinh nghiệm. Đối với xe tải: C= 18.7
Suy ra: A=18.7∗ √3 17.2∗10=103.99(mm)
Chọn A=104( mm)
3.1.2. Module và góc nghiêng của bánh răng hộp số:
Để đảm bảo bánh răng hộp số làm việc êm dịu ta chọn module nhỏ, ngược lại
góc nghiêng β thường có giá trị lớn.

Hình 3. 1: Đồ thị để chọn module pháp tuyến cho bánh răng
Trong đó:

a: Dùng cho bánh răng thẳng
b: Dùng cho bánh răng xiên
mi: Module pháp tuyến của từng cấp số
M i: Momen xoắn được tính cho từng cấp số

11


M =M emax∗i hi∗0.96 = 17.2*10*5.82*0.96=960.99(N.m)

Ta có:

Module pháp tuyến của bánh răng.
m=0.032∗104=3.328(mm)

Đối với xe tải có góc nghiêng trong khoảng từ β=¿). Chọn β=25.
3.1.3. Số răng của bánh răng hộp số:
Ta có:
z i=

2 A cos βi
mi ( 1+i i )

'

z i=z i i i

Trong đó:
z 1 , z 2 , z 3 , … z i : số răng của các bánh răng trục trung gian.

z '1 , z '2 , z '3 , … z 'i : số răng của các bánh răng trục thứ cấp.

Đối với răng thẳng lấy số răng z thực tế để chọn, còn đối với răng xiên chọn theo số
răng tương đương ztđ
z tđ =

z
3
cos β

Áp dụng công thức, suy ra:
Bánh răng trục

Số răng tính tốn

Số răng làm trịn

z1

21.05

22

z2

25.86

26

z3

30.61

31

z4

35.40

36

z5

39.89

40

Số răng tính tốn

Số răng làm tròn

z '1

37.18

38

z2

'

30.94

31

z '3

26.35

27

'

21.6

22

trung gian

Bánh răng trục
thứ cấp

z4

12


'

z5

3.1.4.

17

16.8

Tính tốn kiểm tra bền bánh răng

3.1.4.1.

Ứng suất uốn bánh răng

Bán kính bánh răng:
r i=

z i∗m i
2

'

z ∗m
r= i i
2
'
i

Trong đó:
⁃ z i , z 'i: lần lượt là số răng của bánh răng chủ động và bánh răng bị động
⁃ mi: module pháp tuyến của từng cặp bánh răng

⁃ r i và r 'i : bánh kính bánh răng chủ động và bị động
Bán kính bánh răng chủ động từng tay số

Bán kính bánh răng bị động từng tay số

r 1=mm

r 1=mm

r 2=mm

r 2=mm

r 3 =mm

r 3 =mm

r 4=mm

r 4=mm

r 5 =mm

r 5 =mm

'

'

'

'

'

Lực vòng tại tâm khớp (kN):
Pi =

Mi
ri

'

Pi=

Mi
'

ri

Trong đó:
⁃ Pi, P'i: lực vịng tại tâm khớp của bánh răng chủ động, bị động
⁃ M i: momen xoắn được tính cho từng cấp số.
Bánh răng chủ động

Bánh răng bị động

P1=¿

P1=¿

P2=¿

P'2=¿

P3=¿

P3=¿

P4 =¿

P'4 =¿

'

'

13


P5=¿

'

P5=¿

Ứng suất uốn từng bánh răng (MN/m2):
σ u=0.24

Pi

b∗mi∗y i

'

'
u

σ =0.24

Pi
'

b∗m i∗y i

Trong đó:
⁃ b: bề rộng bánh răng // đối với bánh răng nghiêng: b = (7 ÷ 8.6) mi
⁃ y: hệ số dạng răng
Bề rộng bánh răng của từng cặp số (mm):
b 1=¿
b 2=¿
b 3=¿
b 4=¿
b 5=¿

Hệ số dạng răng:
Bánh răng chủ động

Bánh răng bị động

y 1=¿

y '1=0.157

y 2=¿

y 2=0.157

y 3=0.137

y 3=0.157

y 4 =0.148

y 4 =0.157

y 5=0.156

y '5=0.156

'

'

'

Từ tất cả điều kiện trên ta suy ra ứng suất uốn của từng bánh răng (MN/m2):
Bánh răng chủ động

Bánh răng bị động

σ u =2996

σ 'u =260

σ u =1380

σ u =217

σ u =593

σ u =272

σ u =321

σ u =186

1

1

'

2

2

'

3

3

'

4

4

14


σ 'u =183

σ u =179
5

3.1.4.2.

5

Ứng suất tiếp xúc bánh răng

Ứng suất tiếp xúc thông thường được xác định theo chế độ tải trọng trung bình.
Lực vịng P được tính bằng cơng thức:
P=

γ M emax i hi
r

Trong đó γ xác định theo đồ thị kinh

(kN)

'
i

nghiệm, thường chọn γ=0.5

Lực vòng tại bánh răng bị động:
'

P1=17
'

P2=11.2
'

P3=¿ 7.76
'

P4 =5.6
'

P5=4.3

Ứng suất tiếp xúc cho bánh răng trụ nghiêng (MN/m2):
σ tx=0.418

√

(

P∗E 1 1
+
b∗cos α ρi ρ'i

)

ρi=r i
'

'

ρi=r i

sin α
cos 2 β
sin α
cos 2 β

Trong đó:
⁃ E: module đàn hồi. ( E=¿2.1*105 MN/m2)
⁃ α : góc ăn khớp (α =20 ° )
⁃ ρi , ρ'i : bán kính cong của bề mặt răng chủ động và bị động tại điểm tiếp xúc (m)
Bán kính cong của bánh răng chủ động và bị động:
Bánh răng chủ động

Bánh răng bị động

ρ1=7.15

ρ1=48.29

ρ2=10.29

ρ2=45.16

ρ 3=15.74

ρ3=40.38

ρ 4 =21.23

ρ'4 =34.59

'

'

'

15


ρ'5=27.48

ρ5=28

Từ những dữ liệu trên, ta có được ứng suất tiếp xúc (MN/m 2):
σ tx 1=1618.86

σ tx 2=1203.49
σ tx 3=927.05
σ tx 4 =775.87
σ tx 5=701.87

Chọn vật liệu:
Ứng suất tiếp xúc cho phép trên bề mặt răng khi ở chế độ tải trọng trung bình ở
trục sơ cấp hộp số là: 0.5 M emax được trình bày ở bảng sau:
[σ tx ¿(MN/m2)
cp

Loại bánh răng
1
2

Bánh răng số 1 và số lùi
Bánh răng luôn ăn khớp và các
bánh răng ở các số cao

Xementic hóa

Xianuya hóa

1900 ÷ 2000

950 ÷ 1000

1300 ÷1400

650 ÷ 700

Từ bảng, ta có (σ tx <σ tx ):
cp

Ứng suất tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc cho phép

Vật liệu

σ tx 1=1618.86

1900 ÷ 2000

Xementic hóa

σ tx 2=1203.49

1300 ÷1400

Xementic hóa

σ tx 3=927.05

1300 ÷1400

Xementic hóa

σ tx 4 =775.87

1300 ÷1400

Xementic hóa

σ tx 5=701.87

1300 ÷1400

Xementic hóa

3.2. Trục hộp số
3.2.1. Tính kích thước trục hộp số
Đường kính trục sơ cấp:
d sc =K d √ M emax ( mm )
3

Trong đó:
16