Đồ án hộp số ô tô du lịch

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA- ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ơ TƠ

GVHD: TS.Phan Minh Đức
SVTH : Ung Khả Ý
LỚP : 18C4A
MSSV: 103180065

Đà Nẵng,06/2022


MUC LỤC
LỜI NĨI ĐẦU.......................................................................................................................1
Chương 1.TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ Ơ TƠ........................................................................2
1.1. Cơng dụng và u cầu của hộp số ơ tô............................................................................2
1.1.1. Công dụng....................................................................................................................2
1.1.2. Yêu cầu.........................................................................................................................2
1.2. Phân loại hộp số ô tô.......................................................................................................3
1.2.1. Một số loại hộp số thường dùng...................................................................................3
1.2.1.1. Hộp số hai trục..........................................................................................................3
1.2.1.2. Hộp số ba trục (hộp số đồng tâm).............................................................................5
1.2.2. Hộp số nhiều cấp..........................................................................................................6
1.2.2.1. Hộp số phụ đặt phía trước hộp số chính....................................................................6
1.2.2.2. Hộp số phụ đặt phía sau hộp số chính.......................................................................8
1.3. Cơ cấu điều khiển hộp số................................................................................................9
1.3.1. Địn điều khiển.............................................................................................................9
1.3.2. Đặc điểm kết cấu cơ cấu định vị và khóa hãm...........................................................10
1.3.2.1. Cơ cấu định vị.........................................................................................................10
1.3.2.2. Khóa hãm................................................................................................................10

1.3.2.3. Cơ cấu an toàn khi gài số lùi...................................................................................10
1.3.3. Ống gài số...................................................................................................................11
1.3.4. Bộ đồng tốc hộp số.....................................................................................................11
1.3.4.1. Bộ đồng tốc loại I (loại chốt hãm)..........................................................................12
1.3.4.2. Bộ đồng tốc loại II (loại răng hãm).........................................................................13
Chương 2.

TÍNH TỐN XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ BAN ĐẦU.............................17

2.1. Chọn kiểu và sơ đồ động học hộp số............................................................................17
2.1.1. Chọn loại/kiểu hộp số.................................................................................................17


2.1.2. Sơ đồ động học hộp số...............................................................................................17
2.2. Tính tốn xác định các thơng số u cầu ban đầu.........................................................20
2.2.1. Tính tỷ số truyền của số thấp nhất..............................................................................20
2.2.2. Tính số cấp của hộp số...............................................................................................24
2.3. Tính tốn kích thước cơ bản của trục và các cặp bánh răng hộp số..............................26
2.3.1. Tính tốn kích thước cơ bản của trục.........................................................................26
2.3.2. Tính tốn số răng của các bánh răng hộp số..............................................................27
2.4. Tính kích thước trục hộp số..........................................................................................33
2.4.1. Đối với trục sơ cấp.....................................................................................................33
2.4.2. Đối với trục thứ cấp....................................................................................................34
2.5. Tính đường kính vịng chia và mơmen qn tính bánh răng hộp số.............................34
Chương 3. TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ ĐỒNG TỐC ĐIỀU KHIỂN GÀI SỐ................39
3.1. Nhiệm vụ và sơ đồ tính tốn bộ đồng tốc.....................................................................39
3.2. Chọn loại đồng tốc cho hộp số......................................................................................40
3.3. Mơ men qn tính khối lượng tổng cộng qui dẫn về trục ly hợp..................................40
3.3.1. Mô men quán tính J1...................................................................................................41
3.3.2. Mơ men qn tính J2.ia-2..............................................................................................42

3.3.3. Mơ men qn tính quy dẫn của các bánh răng trên trục thứ cấp Jz3...........................43
3.4. Mô men ma sát yêu cầu của bộ đồng tốc......................................................................43
3.5. Bán kính ma sát của bộ đồng tốc..................................................................................45
3.6. Chiều rộng bề mặt vành ma sát của bộ đồng tốc...........................................................47
3.7. Góc nghiêng của bề mặt hãm β.....................................................................................48
3.8. Tính tốn kiểm tra các thông số cơ bản của đồng tốc...................................................48
3.8.1. Mô men ma sát thực thế của đồng tốc........................................................................48
3.8.2. Thời gian chuyển số thực tế của đồng tốc..................................................................49
3.8.3. Công trượt của đôi bề mặt côn ma sát của đồng tốc..................................................50


3.8.4. Công trượt riêng của đôi bề mặt côn ma sát của đồng tốc.........................................51
Chương 4.

MÔ TẢ CHI TIẾT KẾT CẤU HỘP SỐ THIẾT KẾ..................................53

4.1. Đặc điểm kết cấu hộp số thiết kế..................................................................................53
4.2. Mô tả một số chi tiết của hộp số...................................................................................53
4.2.1. Trục hộp số.................................................................................................................53
4.2.2. Bánh răng và trục hộp số............................................................................................54
4.2.3. Ổ bi.............................................................................................................................55
4.3. Cơ cấu điều khiển...........................................................................................................56
4.3.1. Đòn điều khiển............................................................................................................56
4.3.2. Cơ cấu tránh gài ngẫu nhiên số lùi.............................................................................57
4.3.3. Định vị và khóa hãm..................................................................................................58
4.3.3.1. Cơ cấu định vị.........................................................................................................58
4.3.3.2. Khóa hãm................................................................................................................58
4.3.4. Bộ đồng tốc hộp số thiết kế........................................................................................59
KẾT LUẬN.............................................................................................................................62
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................................63

Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch
LỜI NÓI ĐẦU
Những năm gần đầy, nền kinh tế Việt Nam đang phát triển mạnh. Bên cạnh đó
kỹ thuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ. Trong đó phải nói đến ngành cơ khí
động lực và sản xuất ơtơ, chúng ta đã liên doanh với khá nhiều hãng ôtô nổi tiếng
trên thế giới cùng sản xuất và lắp ráp ôtô. Để góp phần nâng cao trình độ và kỹ
thuật, đội ngũ kỹ thuật của ta phải tự nghiên cứu và chế tạo, đó là yêu cầu cấp thiết.
Có như vậy ngành ôtô của nước ta mới phát triển được.
Trong học phần “Đồ án thiết kế ôtô”, em được giao nhiệm vụ tính tốn thiết
kế hộp số xe du lịch. Đây là một bộ phận chính, khơng thể thiếu trong ơtơ. Nó dùng
để thay đổi số vịng quay và mơmen của động cơ truyền đến các bánh xe chủ động
cho phù hợp với điều kiện làm việc của ôtô, ngắt truyền động của động cơ khỏi hệ
thống truyền lực trong thời gian lâu dài.
Với đồ án này là một phần quan trọng trong nội dung học tập của sinh viên,
nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng những kiến thức đã học để
giải quyết một vấn đề cụ thể của ngành.
Trong quá trình thực hiện đồ án này, em đã cố gắng tìm tịi, nghiên cứu các
tài liệu, làm việc một cách nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án tốt nhất.
Tuy nhiên, vì bản thân cịn ít kinh nghiệm nên việc hồn thành đồ án này khơng thể
khơng có những thiếu sót.
Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy đã tận tình truyền
đạt lại những kiến thức quý báu cho em. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy
TS. Phan Minh Đức đã nhiệt tình hướng dẫn trong quá trình làm đồ án. Em vơ
cùng mong muốn nhận được sự xem xét và chỉ dẫn của các thầy.
Đà Nẵng, ngày 18 tháng 03 năm 2022
Sinh viên thực hiện

Ung Khả Ý

SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS. Phan Minh Đức
-1-


Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch
Chương 1.TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ Ơ TƠ
1.1. Cơng dụng và u cầu của hộp số ô tô
1.1.1. Công dụng
Hộp số là bộ phận dùng để thay đổi mơmen và số vịng quay của động cơ
truyền đến các bánh xe chủ động đủ để thắng sức cản chuyển động của ôtô thay đổi
khá nhiều trong q trình làm việc.
Ngồi ra, hộp số còn dùng để:
- Thay đổi chiều quay của trục bị động so với trục chủ động để xe có thể
chạy lùi.
- Ngắt truyền động lâu dài giữa động cơ và các bánh xe chủ động khi cần
thiết như: khi cho xe đứng yên trong thời gian dài mà không cần phải tắt máy, khi
khởi động, cho xe chạy xuống dốc, chạy theo qn tính,…
1.1.2. u cầu
Để đảm bảo các cơng dụng trên, ngoài các yêu cầu chung về sức bền và kết
cấu gọn nhẹ thì hộp số phải thõa mãn các yêu cầu đặc trưng sau:
- Hộp số phải có đủ tỷ số truyền cần thiết nhằm đảm bảo tốt tính chất động
lực và tính kinh tế nhiên liệu khi làm việc.
- Khi gài số không sinh ra các lực va đập lên các răng nói riêng và hệ thống
truyền lực nói chung. Muốn vậy, hộp số ơtơ phải có các bộ đồng tốc để gài số hoặc
ống để gài số.
- Hộp số phải có vị trí trung gian để ngắt truyền động của động cơ khỏi hệ
thống truyền lực trong thời gian lâu dài. Phải có cơ cấu chống gài hai số cùng lúc để
đảm bảo an toàn cho hộp số khơng bị gãy vỡ răng.
- Phải có số lùi để cho phép xe chuyển động lùi. Đồng thời phải có cơ cấu an
tồn chống gài số lùi một cách ngẫu nhiên.

- Điều khiển nhẹ nhàng, làm việc êm dịu, tin cậy và hiệu suất cao.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS. Phan Minh Đức
-2-


Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch
1.2. Phân loại hộp số ô tô
Với các yêu cầu nêu trên, tùy theo tính chất truyền mơmen cũng như sơ đồ
động học, hiện nay hộp số cơ khí ơtơ có thể phân loại như sau:
- Dựa vào tính chất truyền mơmen, có thể phân hộp số ơtơ ra làm hai kiểu:
+ Kiểu hộp số vơ cấp là kiểu hộp số có mômen truyền qua hộp số biến đổi
liên tục và do đó tỷ số truyền động học cũng thay đổi liên tục. Hộp số này dùng trên
ôtô chủ yếu là kiểu truyền động bằng thủy lực.
+ Kiểu hộp số có cấp là kiểu hộp số gồm một số cấp hữu hạn (thường từ 3
đến 20 cấp). Ứng với mỗi cấp có giá trị mơmen và do đó tốc độ truyền qua hộp số
không đổi.
- Dựa trên số trục chứa các cặp bánh răng truyền số, có thể chia hộp số ơtơ ra
làm hai loại sau:
+ Hộp số hai trục: Là loại hộp số có trục sơ cấp gắn với bánh răng chủ động
của số truyền, trục thứ cấp chứa bánh răng bị động.
+ Hộp số ba trục: Là hộp số có trục sơ cấp gắn bánh răng chủ động của số
truyền, trục trung gian chứa bánh răng trung gian và trục thứ cấp chứa bánh răng bị
động. Điều đặc biệt là trục sơ cấp và trục thứ cấp (trục thứ ba) bố trí đồng tâm.
- Dựa theo số cấp của hộp số, có thể phân chia ra làm hai loại:
+ Hộp số thường có số cấp nhỏ hơn hoặc bằng 6.
+ Hộp số nhiều cấp có số cấp lớn hơn 6 (thường từ 8 đến 20 cấp).
1.2.1. Một số loại hộp số thường dùng
1.2.1.1. Hộp số hai trục
Gồm một trục sơ cấp gắn với bánh răng chủ động và trục thứ cấp gắn với
bánh răng bị động của các cấp số truyền tương ứng. Loại hộp số hai trục không thể

tạo được số cấp truyền thẳng như hộp số ba trục nên hiệu suất tất cả các cấp số
truyền của hộp số luôn nhỏ hơn một.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS. Phan Minh Đức
-3-


Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch
Với hộp số hai trục thì đầu ra có thể đi theo hai chiều nên nó phù hợp với hệ
thống truyền lực có cầu chủ động bố trí cùng phía với động cơ như trên một số xe ô
tô du lịch. Điều này thuận lợi cho việc thiết kế truyền lực chính của cầu chủ động
với kiểu bánh răng trụ và nếu thiết kế kiểu này thì khơng cần sử dụng truyền động
cắc-đăng để nối truyền động từ hộp số đến cầu chủ động như các sơ đồ bố trí cổ
điển trên ô tô sử dụng hộp số ba trục đồng tâm. Hộp số hai trục cũng được sử dụng
phổ biến của hệ thống truyền lực máy kéo và các loại máy chuyên dụng khác.

Hình 1.1- Sơ đồ hộp số hai trục
I- Trục sơ cấp; II- Trục thứ cấp;
1, 2, 3, 4, 5, L- Vị trí gài cấp số 1, số 2, số 3, số 4, số 5, số lùi của hộp số.
- Ưu điểm:
+ Hiệu suất cao vì mỗi số chỉ qua 1 cặp bánh răng ăn khớp.
+ 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.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS. Phan Minh Đức
-4-


Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch
- 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 thẳng).
+ Kích thước hộp số lớn sẽ kéo theo trọng lượng lớn, nhất là khi xe có tỷ số
truyền lớn.
+ Khơng có số truyền thẳng, vì thế các bánh răng, ổ trục khơng được giảm tải
ở số truyền cao - làm tăng mài mòn và tiếng ồn.
+ Giá trị tỉ số truyền tay số thấp nhất bị hạn chế.
1.2.1.2. Hộp số ba trục (hộp số đồng tâm)
Kết cấu hộp số ba trục thường có ít nhất 3 trục truyền động, có trục sơ cấp và
trục thứ cấp lắp đồng trục, ngồi ra cịn có thêm trục trung gian. Trục trung gian có
thể có một, hai hoặc ba trục bố trí xung quanh trục sơ cấp và thứ cấp nhằm tăng độ
cứng vững cho trục thứ cấp, duy trì sự ăn khớp tốt nhất cho các cặp bánh răng lắp
trên trục.
- Ưu điểm:
+ Có số truyền thẳng, bằng cách nối trực tiếp trục sơ cấp và trục thứ cấp. Khi
làm việc ở số truyền thẳng, các bánh răng, ổ trục và trục trung gian hầu như được
giảm tải hoàn hoàn toàn nên giảm được mài mịn, tiếng ồn và mất mát cơng suất nên
đạt được hiệu suất cao nhất. Điều này có ý nghĩa rất lớn đối với hộp số ơtơ vì phần
lớn thời gian làm việc của hộp số là số truyền thẳng (chiếm tỷ lệ đến 50% ÷ 80%).
Vì vậy hộp số kiểu này được sử dụng nhiều trên các loại xe ôtô (từ xe du lịch cho
đến xe khách và xe tải).
+ Ở các số truyền khác, mômen truyền qua hai cặp bánh răng, do đó có thể tạo
được tỷ số truyền lớn với kích thước khá nhỏ gọn. Nhờ đó giảm được trọng lượng
tồn bộ của ơtơ.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS. Phan Minh Đức
-5-


Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch
- Nhược điểm:

Trục thứ cấp phải bố trí gối lên trục sơ cấp thông qua ổ bi đặt bên trong phần
rỗng của đầu trục ra trục sơ cấp, nên ổ bi này có thể khơng được chọn theo tiêu
chuẩn tính tốn ổ bi mà phải tính tốn thiết kế riêng. Điều này có thể làm cho ổ bi
này dễ bị tình trạng quá tải. Tuy vậy, cách bố trí này hộp số có khả năng truyền
thẳng nên ổ bi này làm việc cũng khơng nhiều nên ít ảnh hưởng đến tuổi thọ của ổ
bi.

Hình 1.2- Sơ đồ hộp số ba trục
I- Trục sơ cấp; II- Trục trung gian; III- Trục thứ cấp.
1.2.2. Hộp số nhiều cấp
Hộp số nhiều cấp được tạo thành bằng cách ghép thêm vào phía trước hay
phía sau hộp số cơ sở (hộp số chính loại 3 trục) một hộp giảm tốc gọi là hộp số phụ.
Hộp số phụ thường có một số truyền thẳng và một số truyền giảm hoặc tăng.
1.2.2.1. Hộp số phụ đặt phía trước hộp số chính
Nó chỉ có một cặp bánh răng để tạo số thấp, còn số cao là số truyền thẳng nối
trực tiếp trục vào của hộp số phụ với trục sơ cấp của hộp số chính. Tỷ số truyền số
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS. Phan Minh Đức
-6-


Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch
thấp của hộp số phụ này khơng lớn, có tác dụng chủ yếu là chia nhỏ dãy tỷ số
truyền của hộp số chính nên cịn gọi là hộp số chia.

Hình 1.3- Sơ đồ hộp số nhiều cấp với hộp số phụ kiểu hành tinh bố trí phía trước
1p, 2p- Vị trí gài cấp số 1, số 2 của hộp số phụ;
1, 2, 3, 4, 5, L- Vị trí gài cấp số 1, số 2, số 3, số 4, số 5, số lùi của hộp số;
Zap- Cặp bánh răng dẫn động trục trung gian từ hộp số phụ;
Zac- Cặp bánh răng dẫn động trục trung gian từ hộp số chính;
Ip- Trục sơ cấp hộp số phụ; I- Trục sơ cấp hộp số chính (thứ cấp hộp số phụ);

II- Trục trung gian; III- Trục thứ cấp hộp số chính.
- Ưu điểm:
+ Kết cấu đơn giản, đảm bảo tính thống nhất hố cao cho hộp số chính.
+ Hiệu suất tương tự như hộp số chính khi gài số thấp ở hộp số phụ.
- Nhược điểm:
+ Yêu cầu khoảng cách trục hộp số lớn hơn, do mơmen trên trục ra của hộp số
chính lớn.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS. Phan Minh Đức
-7-


Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch
1.2.2.2. Hộp số phụ đặt phía sau hộp số chính
Thường là loại có trục cố định với hai cặp bánh răng hành tinh. Có một số
truyền thẳng và một số truyền giảm với tỷ số truyền khá lớn (khoảng số truyền lớn
hơn của hộp số chính) nên gọi là hộp giảm tốc.

Hình 1.4- Sơ đồ hộp số nhiều cấp với hộp số phụ kiểu hành tinh bố trí phía sau
I- Trục sơ cấp hộp số chính; II- Trục trung gian; III- Trục thứ cấp hộp số chính
(trục sơ cấp của hộp số phụ); IIIp- Trục thứ cấp của hộp số phụ.
- Ưu điểm:
+ Giảm khoảng cách trục và tải trọng tác dụng lên các chi tiết của hộp số chính.
- Nhược điểm:
+ Giảm tính thống nhất hố của hộp số chính.
+ Hiệu suất giảm khi gài số truyền thấp.

SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS. Phan Minh Đức
-8-

Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch
1.3. Cơ cấu điều khiển hộp số
1.3.1. Địn điều khiển

Hình 1.5- Địn điều khiển trên nắp hộp số
1- Mũ chụp; 2- Khớp cầu; 3- Lị xo cơn; 4- Địn điều khiển;
5- Chốt chống gài số lùi; 6- Vít chống gài số lùi.
Địn điều khiển có nhiệm vụ: Dịch chuyển các bánh răng, ống gài hoặc đồng
tốc để thực hiện quá trình gài hoặc nhả số. Địn điều khiển thường được bố trí trực
tiếp trên nắp hộp số. Tuy vậy trong trường hợp hộp số nằm xa người lái, đòn điều
khiển được tách khỏi hộp số, bố trí gần người lái và nối với hộp số qua hệ thống
đòn. Cách điều khiển như vậy là điều khiển hộp số từ xa.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS. Phan Minh Đức
-9-


Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch
1.3.2. Đặc điểm kết cấu cơ cấu định vị và khóa hãm
1.3.2.1. Cơ cấu định vị
Cơ cấu định vị có nhiệm vụ giữ đúng vị trí của các bánh răng di trượt gài số
hay bánh răng của bộ đồng tốc (hoặc ống gài) mỗi khi gài số hoặc nhả số, đảm bảo
cho các bánh răng nhả số an toàn hay ăn khớp hết chiều dài của răng. Lực định vị
vừa đủ lớn để tránh hiện tượng tự gài số hay nhả số ngẫu nhiên. Cơ cấu định vị
thường dùng loại bi - lò xo tác dụng lên hốc hãm của thanh trượt (dùng để gắn các
càng gạt số).
1.3.2.2. Khóa hãm
Khóa hãm có nhiệm vụ chống gài 2 số cùng một lúc tránh làm gãy, vỡ răng
hộp số. Để đàm bảo điều này, khi một số đã gài vào gài số thì khóa hãm sẽ khóa
chặt cưỡng bức các thanh trượt của các số kia ở vị trí trung gian.

Hình 1.6- Kết cấu định vị và khóa hãm
1- Bi định vị; 2- Lị xo định vị; 3- Thanh hãm.
1.3.2.3. Cơ cấu an toàn khi gài số lùi
Cơ cấu này thường được dùng chốt cản với lực ép lò xo để tạo ra lực cản lớn
hơn nhiều khi tiến hành gài số lùi so với việc gài số các cấp số tiến.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS. Phan Minh Đức
- 10 -


Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch
1.3.3. Ống gài số
Hầu hết các bánh răng gài số của hộp số thường được lắp lồng không lên trục
(quay trơn); bánh răng di trượt chỉ dùng hạn chế ở số lùi hoặc số một. Để tiến hành
gài số đối với các bánh răng quay trơn trên trục ta phải dùng ống gài hoặc bộ đồng
tốc nhằm nối cứng bánh răng với trục thơng qua các khớp răng: nó có thể là răng
trong hoặc răng ngồi.
Để q trình gài số bằng ống gài được dễ dàng và nhanh chóng hơn, các răng
của ống gài được vát nhọn và cứ một răng lại khuyết đi một răng, đồng thời về phía
các đai răng của bánh răng gài số, cứ cách một răng có một răng ngắn hơn.
Ống gài số chỉ sử dụng để thực hiện việc gài số cho số lùi hoặc số thấp nhất
cho hộp số ơ tơ, cịn hầu hết các số khác của hộp số phải dùng bộ đồng tốc để gài số
nhằm đảm bảo việc gài số được êm dịu, khơng gây va đập răng cho hộp số nói riêng
và cũng như cho hệ thống truyền lực nói chung.

Hình 1.7- Kết cấu ống gài số
1- Bánh răng cần gài số; 2- Vòng chặn; 3- Ống gài; 4- Trục.
1.3.4. Bộ đồng tốc hộp số
Trên hầu hết các hộp số có cấp hiện nay, người ta thường dùng bộ đồng tốc
quán tính để nối ghép trục với các bánh răng quay trơn mỗi khi gài số nhằm tránh
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS. Phan Minh Đức

- 11 -


Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch
va đập cho các bánh răng và hệ thống truyền lực. Bộ đồng tốc có nhiệm vụ làm
đồng đều nhanh chóng tốc độ bánh răng quay trơn trên trục so với tốc độ của trục
rồi mới cho gài số.
1.3.4.1. Bộ đồng tốc loại I (loại chốt hãm)
- Bộ phận nối (1): có cấu tạo tương tự ống gài (răng ngoài hoặc răng trong)
nối then hoa với trục; tức là có thể di trượt về phía phải (hoặc trái) để nối với bánh
răng gài số (4) khi đã đồng đều tốc độ.

Hình 1.8- Kết cấu bộ đồng tốc loại Ia (bộ phận nối kiểu liền)
1- Ống gài răng ngoài; 2- Chốt hãm; 3- Vành ma sát;
4- Bánh răng gài số; 5- Chốt định vị; 6- Bi định vị;
α- Góc nghiêng của mặt cơn ma sát; β- Góc nghiêng của bề mặt hãm;
rms- Bán kính ma sát trung bình; rβ- Bán kính trung bình mặt hãm.
- Chốt hãm (2): Có nhiệm vụ tạo phản lực tác dụng ngược lên bộ phận nối
(1) để chống gài số khi chưa đồng đều tốc độ giữa bộ phận nối (1) với bánh răng gài
số (4).

SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS. Phan Minh Đức
- 12 -


Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch
- Vành ma sát (3) của đồng tốc: có nhiệm vụ tạo ra mômen ma sát giữa vành
ma sát (3) với bề mặt ma sát trên bánh răng gài số (4) nhằm làm đồng đều tốc độ
giữa
chúng trước khi gài số.

- Bộ phận định vị: gồm bi định vị (5) và chốt (6) có nhiệm vụ giữ cho các
vành ma sát ở vị trí trung gian khi bộ đồng tốc khơng thực hiện việc gài số; đồng
thời cho phép đưa vành ma sát (3) vào tiếp xúc trước với vành ma sát trên bánh răng
(4) khi tiến hành gài số.
Bộ đồng tốc loại Ia được sử dụng khá phổ biến ở các xe tải và xe khách cỡ
trung bình và lớn nhờ kết cấu vững chắc và tin cậy.

Hình 1.9- Kết cấu bộ đồng tốc loại Ib (bộ phận nối kiểu rời)
1.3.4.2. Bộ đồng tốc loại II (loại răng hãm)
Trên một số ô tô du lịch, vận tải, hành khách cỡ nhỏ, kích thước các bánh
răng hộp số nhỏ, khơng đủ khơng gian để thiết kế đồng tốc lại I. Hơn thế nữa, tải
trọng tác dụng bề mặt hãm nói chung khơng lớn nên có thể sử dụng chính bề mặt
nghiêng của các răng để làm bộ phận hãm. Tùy theo kết cấu cụ thể mà đồng tốc loại
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS. Phan Minh Đức
- 13 -


Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch
răng hãm có nhiều kiểu dáng khác nhau nhưng đều có chung một nguyên tắc cấu
tạo sau:
- Bộ phận nối (1): làm nhiệm vụ nối bánh răng quay trơn (4) với trục (5). Bộ
phận nối có cấu tạo tương tự ống gài; di trượt dọc trục bằng khớp nối then hoa. Các
răng của bộ phận nối (1) được vát nghiêng với góc β đủ nhỏ để chống gài số khi
bánh răng gài số (4) chưa đồng đều tốc độ với trục (5).
- Bộ phận hãm (2): Có nhiệm vụ chống lại việc gài số khi các bánh răng (4)
chưa đồng đều tốc độ với trục (5). Bộ phận hãm có cấu tạo gồm vành răng hãm (2)
gắn lên vành côn ma sát (3). Các răng của vành răng hãm đều được vát nghiêng với
góc vát β cùng với răng trên bộ phận nối (1) nhằm chống lại việc gài số khi các
bánh răng (4) chưa đồng đều tốc độ với trục (5).

Hình 1.10- Kết cấu bộ đồng tốc loại IIa (kiểu bi định vị)
1- Bộ phận nối; 2- Vành răng hãm; 3- Vành ma sát; 4- Bánh răng;
5- Trục hộp số; 6- Bi định vị; 7- Thanh trượt;
α- Góc cơn của mặt cơn ma sát; β- Góc nghiêng của bề mặt hãm.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS. Phan Minh Đức
- 14 -


Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch
- Bộ phận ma sát: gồm các vành ma sát (3) có nhiệm vụ làm đồng đều tốc độ
giữa bánh răng gài số (4) với bộ đồng tốc.
- Bộ phận định vị: Có nhiệm vụ giữ cho các vành ma sát ở vị trí trung gian
khi bộ đồng tốc khơng làm việc; đồng thời cho phép đưa vành ma sát (3) vào tiếp
xúc trước với bề mặt côn trên bánh răng gài số (4) khi bắt đầu tiến hành gài số. Bộ
phận định vị gồm lò xo và bi định vị (6) cùng thanh đẩy (5) luôn chèn sẵn trong hốc
lõm của vành ma sát (3) để sẵn sàng đẩy vành ma sát (3) vào tiếp xúc trước với bề
mặt côn ma sát trên bánh răng gài số (4) khi bắt đầu gài số.

Hình 1.11- Kết cấu bộ đồng tốc loại IIb (kiểu thanh trượt định vị)
1- Bộ phận nối (ống nối); 2- Vành răng hãm; 3- Vành côn ma sát;
4- Bánh răng gài số; 5- Thanh trượt định vị;
6- Lò xo định vị thanh trượt; 7- Trục hộp số;
α- Góc cơn của vành ma sát; β- Góc nghiêng phản lực của các vành răng hãm.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS. Phan Minh Đức
- 15 -


Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch
Bộ đồng tốc loại IIb có thanh trượt (5) làm nhiệm vụ định vị thay cho viên bi
(6) của bộ đồng tốc loại IIa.

Thanh trượt (5) làm luôn nhiệm vụ định vị, còn lò xo định vị được thay bởi
hai vòng lò xo (6), nhờ vậy tránh được hiện tượng bị lệch lò xo khi vào gài số.
Nhược điểm của kiểu này là ma sát giữa hốc định vị và gờ của thanh định vị
là ma sát trượt thay vì ma sát lăn như loại IIa, nên hốc định vị có thể dễ mòn hơn
loại IIa. Tuy vậy lực định vị này nhỏ, hơn nữa bộ đồng tốc làm việc trong dầu nên
nhược điểm này có thể khắc phục được nhờ chúng luôn luôn được bôi trơn trong
dầu.
Bộ đồng tốc loại IIc có cấu tạo bộ phận định vị kiểu ống trụ:

Hình 1.12- Kết cấu bộ đồng tốc loại IIc (ống trụ đẩy định vị)
1- Bộ phận nối; 2- Vành răng hãm; 3- Vành ma sát; 4- Bánh răng;
5- Cơ cấu định vị; 5a- Ống trụ định vị; 5b- Chốt định vị; 6- Lị xo định vị;
7- Trục hộp số; α- Góc cơn của vành ma sát; β- Góc nghiêng của răng hãm;
rms- Bán kính ma sát trung bình; rβ- Bán kính trung bình của mặt hãm.
Thanh đẩy (5) biến thể thành ống trụ (5a). Lò xo định vị (6) lại trở thành lò
xo trụ, được lồng trong ống trụ (5a) và chốt định vị (5b). Nhờ vậy lị xo khơng bị
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS. Phan Minh Đức
- 16 -


Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch
lệch như kiểu IIa. Ở đây ống trụ (5a) vừa làm chức năng thanh đẩy vừa làm nhiệm
vụ định vị. Do trụ đẩy (5a) có kích thước bé nên cần phải có thêm các lò xo định vị
phụ (5c) giữ cho các vành ma sát (3) ln tỳ sát trục đẩy.

Chương 2.

TÍNH TỐN XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ BAN ĐẦU

2.1. Chọn kiểu và sơ đồ động học hộp số

2.1.1. Chọn loại/kiểu hộp số
Hộp số thiết kế được trang bị trên ô tô du lịch có khối lượng Ga = 2000 [kg], ở
đây ôtô thiết kế là loại ôtô du lịch dùng để chở người đi chơi, du lịch…, yêu cầu với
tốc độ cao. Nên ta chọn hộp số ba trục cố định, có trục sơ cấp và trục thứ cấp đồng
tâm cho ôtô đang thiết kế, vì hộp số ba trục cố định, có trục sơ cấp và trục thứ cấp
đồng tâm có ưu điểm:
- Có khả năng tạo số truyền thẳng bằng cách nối tiếp các trục sơ cấp và thứ
cấp.
- Khi làm việc ở số truyền thẳng, các bánh răng, ổ trục và trục trung gian hầu
như được giảm tải hồn tồn nên giảm được mài mịn, tiếng ồn và mất mát công
suất.
- 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 tồn bộ xe
Tuy nhiên, loại hộp số này cũng có nhược điểm:
- Hiệu suất giảm ở các tay số trung gian.
- Trục thứ cấp phải bố trí gối lên trục sơ cấp thơng 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.
2.1.2. Sơ đồ động học hộp số
Sơ đồ động của hộp số loại 3 trục cố định có số cấp như nhau, khác nhau chủ
yếu ở các cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp và cách bố trí số lùi. Ở hầu hết các tay
số đều sử dụng bánh răng nghiêng luôn luôn ăn khớp. Để gài số có thể dùng ống gài
hay đồng tốc.
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS. Phan Minh Đức
- 17 -


Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch
Đối với xe du lịch thì yêu cầu phải gài êm dịu, nhẹ nhàng. Ở đây, hộp số thiết
kế là loại ôtô du lịch gồm 5 cấp (5 số tiến, 1 số lùi), trong đó số 5 là số truyền thẳng,

các tay số đều dùng bánh răng nghiêng và đồng tốc.
Các ống gài và đồng tốc được đặt trên trục thứ cấp. Với bánh răng ở tay số lùi
và số một chịu lực khá lớn, thời gian làm việc ít hơn nên được bố trí sát gối đỡ.
Bánh răng tay số cao có thời gian làm việc nhiều, bố trí ở khoảng giữa trục, là vùng
có góc xoay nhỏ nhất, nhờ đó điều kiện ăn khớp của bánh răng tốt nên giảm được
tiếng ồn và mài mịn.
Từ những phân tích trên ta thiết kế sơ đồ động học của hộp số xe du lịch 5 số
tiến và một số lùi như hình 2.2, bố trí theo kiểu này có ưu và nhược điểm sau:
- Ưu điểm:
+ Có khả năng tạo số truyền thẳng bằng cách nối trực tiếp trục sơ cấp và trục
thứ cấp nên hiệu suất rất cao. Điều này có ý nghĩa quan trọng đối với ô tô du lịch vì
phần lớn thời gian làm việc của xe du lịch ở số truyền thẳng. Do đó, cho phép nâng
cao hiệu suất, giảm tiêu hao nhiên liệu và tăng tuổi thọ chung của hộp số.
+ Khi làm việc ở số truyền thẳng, các bánh răng, ổ trục được giảm tải hoàn
toàn nên giảm được mài mòn, tiếng ồn và mất mát công suất.
- Nhược điểm:
+ Hiệu suất giảm ở tay số trung gian.
+ Ổ bi đỡ gối trước trục thứ cấp, do bố trí trong trục sơ cấp nên làm việc căng
thẳng vì kích thước bị hạn chế bởi điều kiện kết cấu.
Theo [1], ta chọn được sơ đồ động học hộp số:

SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS. Phan Minh Đức
- 18 -


Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch

Hình 2.2- Sơ đồ động học hộp số 5 cấp
I- Trục sơ cấp; II- Trục trung gian; III- Trục thứ cấp; IV-Trục số lùi;
1, 2, 3, 4, 5- Vị trí gài số 1,số 2,số 3, số 4, số 5; L- Vị trí gài số lùi;

Za,Z’a- Bánh răng chủ động và bị động của cặp bánh răng truyền động chung;
Z4,Z’4- Bánh răng chủ động và bị động của cặp bánh răng gài số 4;
Z3,Z’3- Bánh răng chủ động và bị động của cặp bánh răng gài số 3;
Z2,Z’2- Bánh răng chủ động và bị động của cặp bánh răng gài số 2;
Z1,Z’1- Bánh răng chủ động và bị động của cặp bánh răng gài số 1;
ZL, Z’L- Bánh răng chủ động và bị động của cặp bánh răng gài số lùi;
Ztg- Bánh răng trung gian gài số lùi.

SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS. Phan Minh Đức
- 19 -


Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch
2.2. Tính tốn xác định các thơng số u cầu ban đầu
2.2.1. Tính tỷ số truyền của số thấp nhất
Bảng 2.1. Các số liệu cho trước
ST
T
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Thơng số kĩ thuật
Loại ơtơ

Khối lượng tồn bộ
Công suất cực đại
Tốc độ ứng với công suất cực đại
Mô men cực đại
Tốc độ ứng với mô men cực đại
Bán kính làm việc của bánh xe
Tốc độ cực đại của xe
Hệ số cản lớn nhất của đường

Kí hiệu

Giá trị

Đơn vị

Ga
Nemax
nN
Memax
nM
Rbx
Vmax
ψmax

Xe du lịch
2000
124
6000
231
4100

310
140
0.33

kg
kW
vòng/phút
N.m
vòng/phút
mm
km/h

Tỷ số truyền tay số ih1 được xác định theo ba điều kiện như sau:
– Khả năng thắng sức cản lớn nhất trong điều kiện sử dụng cho trước.
– Khả năng tạo được lực kéo lớn nhất theo điều kiện bám.
– Khả năng chuyển động với tốc độ ổn định tối thiểu để có thể cơ động trong
điều kiện địa hình chật hẹp.
 Tỷ số truyền của tay số ih1 được tính theo điều kiện kéo [1]:
ih1

(2.1)

Trong đó:
: Hệ số cản chuyển động lớn nhất của đường, theo đề: = 0,33.
: Trọng lượng toàn bộ xe.
Theo đề: Ga = 2000 [kg] = 2000 . 9,81 = 19620 [N].
: Bán kính làm việc bánh xe chủ động, theo đề: = 0,31 [m].
: Mômen cực đại của động cơ, theo đề: = 231 [N.m].
: Hiệu suất hệ thống truyền lực.
Theo [1] đối với xe thiết kế là xe du lịch thì t = (0,85 ÷ 0,92).

SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS. Phan Minh Đức
- 20 -


Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch
Chọn: t = 0,90.
i0

: Tỷ số truyền của truyền lực chính, được xác định theo [2]:
i0 

e max .rbx
ihn .va max

(2.2)

Với:
ihn

: Tỷ số truyền cao nhất của hộp số, chọn ihn = 1.
: Tốc độ góc lớn nhất của động cơ [rad/s], được xác định:

Theo [5] đối với động cơ xăng thì cơng suất đạt cực đại ở số vịng quay n N =
3800 ÷ 11000 [vịng/phút]. Nên xe thiết kế là xe du lịch dùng động cơ xăng, vì theo
đề cho: nN = 6000 [vòng/phút].
Theo [2] đối với động cơ xăng, xe du lịch thì = (1 ÷ 1,25).
Chọn: = 1,2 ..
: Là tốc độ góc ứng với cơng suất cực đại của động cơ, ta có:
= . π/30 = 6000. π/30 = 628,318 [rad/s].
=>

= 1,2 . 607,375 = 753,98 [rad/s].

: Tốc độ cực đại của xe [m/s].
Theo đề: = 140 [km/h] = 38,888 [m/s].
Lần lượt thế số vào (2.2) rồi (2.1) ta được:
i0 = = 6,01.
ih1 =1,57.
 Kiểm tra theo điều kiện bám [1], ta có:
ih1
SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS. Phan Minh Đức
- 21 -

(2.3)