tính toán kiểm nghiệm hộp số xe matiz

LỜI NÓI ĐẦU
Nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước.
Ngành công nghiệp ôtô là một trong những ngành đang trong quá trình phát
triển mạnh, với nhiều các nhà máy sản xuất tiên tiến mọc lên. Công nghiệp
ôtô là ngành công nghiệp rất quan trọng cần được ưu tiên phát triển để góp
phần phục vụ có hiệu quả quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá và xây
dựng tiềm lực an ninh, quốc phòng của đất nước. Ngày nay do kinh tế ngày
càng phát triển, đời sống ngày càng cao, việc các gia đình, các cá nhân có
xe riêng phục vụ việc di chuyển không còn xa lạ nữa. Nhưng giá thành của
xe hiện vẫn còn cao so với thu nhập bình quân của đất nước. Vì vậy vấn đề
lớn đặt ra cho đất nước ta là phải xây dựng và phát triển ngành công nghiệp
ô tô Việt Nam để đến năm 2020 trở thành một ngành công nghiệp quan
trọng của đất nước, có khả năng đáp ứng ở mức cao nhất nhu cầu thị trường
trong nước và tham gia vào thị trường khu vực và thế giới. Hiện nay đất
nước ta mới chỉ tập trung chính vào việc lắp ráp xe dựa trên việc nhập khẩu
các bộ phận đơn lẻ. Cho nên việc cần thiết cho phát triển nền công nghiệp ô
tô lâu dài là phải tự chế tạo các bộ phận trong nước để có thể giảm giá
thành sản phẩm. Theo 177/2004/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ Về
việc phê duyệt quy hoạch phát triển ngành công nghiệp ôtô Việt Nam
đến năm 2010, tầm nhìn đến 2020 thì các loại xe du lịch cao cấp phấn đấu
đạt tỷ lệ sản xuất trong nước 20 - 25% vào năm 2005 và 40 - 45% vào năm
2010, đáp ứng phần lớn nhu cầu thị trường trong nước. Việc sản xuất một
số loại động cơ, hộp số, bộ truyền động và phụ tùng trong nước cũng là
một vấn đề quan trọng trong chiến lược phát triển ngành công nghiệp ôtô
của chính phủ. Theo chiến lược phát triển của chính phủ, sản lượng sản
xuất hộp số đạt 100.000 bộ/năm vào 2010, khoảng 200.000 bộ/năm vào
1
năm 2020, tỷ lệ sản xuất trong nước đạt 90% vào năm 2010. Hộp số là một
bộ phận không thể thiếu của ôtô, nó ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình điều
khiển của xe ôtô. Ngày nay, hộp số ôtô khá phong phú về chủng loại và kết
cấu. Trong quá trình học tập tại trường và qua các đợt thực tập trong lẫn

ngoài trường em đã nắm bắt được các kiến thức cơ bản về hộp số xe ôtô, từ
kết cấu đến công nghệ chế tạo cơ bản… Em cho rằng việc thiết kế chế tạo
hộp số tại thời điểm hiện tại là thích hợp với các quá trình công nghệ hiện
có tại Việt Nam.
Trong đợt xét tốt nghiệp năm nay, em đã vinh dự được nhà trường
giao đồ án tốt nghiệp với đề tài :
“NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỘP SỐ CHO XE DU LỊCH”.
Với thời gian có hạn, em đã cố gắng trình bày những vấn đề cơ bản
nhất về hộp số, ứng dụng và tính toán các chi tiết của hộp số nhằm đưa hộp
số thiết kế đạt tới điều kiện tối ưu nhất có thể. Phần thuyết minh đồ án được
trình bày thành với các nội dung như sau: Chương một là phần giới thiệu
chung về hệ thống truyền lực và hộp số trên xe du lịch. Tiếp theo là phần
phân tích kết cấu các dạng hộp số để chọn ra phương án thiết kế. Phần
chương ba tập trung vào phần tính toán thiết kế hộp số. Và cuối cùng là qui
trình chế tạo trục thứ cấp của hộp số.
CHƯƠNG 1
2
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC VÀ HỘP
SỐ LẮP TRÊN XE DU LỊCH
Đối với ô tô thì hệ thống truyền lực là một bộ phận cực kỳ quan trọng
và cần thiết. Nó là hệ thống tập hợp tất cả các cơ cấu nối từ động cơ tới
bánh xe chủ động, bao gồm các cơ cấu truyền, cắt, đổi chiều quay, biến đổi
giá trị truyền mômen. Trong hệ thống truyền lực thì hộp số là một bộ phận
không thể thiếu.
Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống truyền lực là:
• Truyền và biến đổi mômen quay và số vòng quay từ động cơ tới
bánh xe chủ động sao cho phù hợp giữa chế độ làm việc của động
cơ, và mômen sinh ra trong quá trình ô tô chuyển động.
• Thực hiện đổi chiều chuyển động nhằm tạo nên chuyển động lùi
cho ô tô.

• Tạo khả năng chuyển động “mềm mại” và tính năng việt dã cần
thiết trên đường.
Có rất nhiều cách bố trí hệ thống truyền lực và hộp số trên xe, mỗi
một cách bố trí đều liên quan đến điều kiện sử dụng của xe và việc lắp ráp
các loại hộp số khác nhau trên từng loại xe Trong chương này chỉ giới
thiệu sơ lược về các cách bố trí hệ thống truyền lực, công dụng và phân loại
hộp số.
1.1. Giới thiệu chung về hệ thống truyền lực trên xe du lịch
3
1.1.1. Giới thiệu chung
Tại Việt Nam hiện nay có rất nhiều loại ôtô du lịch do nhiều hãng của
nhiều nước sản xuất, trong đó tính hiện đại, kết cấu, tính tiện nghi của từng
loại cũng khác nhau. Song hầu hết cấu tạo chung của xe du lịch được cấu
thành từ các phần chính : Động cơ, hệ thống gầm, thân vỏ, phần vận hành,
điện và các hệ thống phụ.
Hệ thống truyền lực là một hệ thống của phần gầm xe. Hệ thống
truyền lực dùng để truyền mômen xoắn từ động cơ đến bánh xe chủ động,
đồng thời cho phép thay đổi độ lớn và chiều hướng mômen xoắn, hệ thống
này gồm các bộ phận sau: Ly hợp, hộp số, truyền động các đăng, bộ truyền
lực chính, vi sai và các bán trục.
Ôtô du lịch hiện nay dùng các loại hệ thống truyền lực sau :
- Hệ thống truyền lực cơ khí, bao gồm ly hợp ma sát, hộp số, truyền
động các đăng, truyền lực chính và vi sai.
- Hệ thống truyền lực cơ khí thủy lực, bao gồm các truyền động cơ khí
và biến mômen thủy lực.
Hai truyền lực này được sử dụng nhiều nhất trên ôtô du lịch hiện nay.
1.1.2. Các phương án bố trí hệ thống truyền lực.
4
Có rất nhiều phương án bố trí hệ thống truyền lực khác nhau, mỗi
phương án đều có các ưu nhược điểm khác nhau. Dưới đây là một số các

phương án bố trí hệ thống truyền lực trên xe du lịch.
Hình 1.1.a. Sơ đồ bố trí chung động cơ và hệ thống truyền lực trên ôtô du
lịch.
5
Hình 1.1.b. Sơ đồ bố trí chung động cơ và hệ thống truyền lực trên ôtô du
lịch.
- Sơ đồ a: động cơ, ly hợp, hộp số đặt hàng dọc phía trước đầu ôtô,
cầu chủ động đặt sau ôtô, trục các đăng nối giữa hộp số và cầu chủ động.
6
Chiều dài từ hộp số đến cầu chủ sau khá lớn nên giữa trục phải đặt ổ treo.
Sơ đồ này thông dụng và quen thuộc trên nhiều ôtô đã gặp.
- Sơ đồ b: động cơ, ly hợp, hộp số chính, cầu ôtô nằm dọc và ở phía
trước, tạo nên cầu trước chủ động. Toàn bộ các cụm liên kết với nhau thành
một khối lớn, gọn. Nhờ cấu trúc này trọng tâm xe nằm lệch hẳn về phía đầu
ôtô, kết hợp với cấu tạo vỏ ôtô tạo khả năng ổn định cao khi có lực bên tác
động, đồng thời giảm độ nhạy cảm với gió bên. Song không gian đầu ôtô
rất chật hẹp.
- Sơ đồ c: động cơ, ly hợp, hộp số, nằm ngang đặt trước ôtô, cầu trước
chủ động. Toàn bộ cụm truyền lực làm liền khối, trọng lượng khối động lực
nằm lệch hẳn về phía trước đầu ôtô giảm đáng kể độ nhạy cảm của ôtô với
lực bên nhằm nâng cao khả năng ổn định ở tốc độ cao. Trong cầu chủ
động: bộ truyền bánh răng trụ thay thế cho bộ truyền bánh răng côn.
- Sơ đồ b, c ngày nay thông dụng, đặt trên các ôtô con một cầu chủ
động, có tốc độ cao nhằm đảm bảo trọng lượng phân bố về phía trước lớn
(kể cả khi ôtô đầy tải) điều này có lợi cho khả năng điều khiển ôtô và giảm
nhẹ công việc lắp ráp trong sản xuất.
- Sơ đồ d: động cơ, ly hợp, hộp số, cầu chủ động làm thành một khối
gọn ở phía sau ôtô, cầu sau chủ động. Cụm động cơ nằm sau cầu chủ động.
Cấu trúc này hiện nay ít gặp trên ôtô loại 4, 5 chỗ ngồi, tuy vậy vẫn tồn tại
vì lý do công nghệ truyền thống của các hãng sản xuất hoặc thực hiện trên

các loại ôtô mini buýt.
- Sơ đồ e: giống như sơ đồ d nhưng cụm động cơ nằm quay ngược lại,
đặt trước cầu sau. Hai dạng cấu trúc này rất phù hợp cho việc tăng lực kéo
của xe, tức là đảm bảo đảm bảo khả năng tăng tốc của ôtô tốt, hạ thấp chiều
cao đầu ôtô, phù hợp với việc tạo dáng khí động học cho ôtô cao tốc.
7
- Sơ đồ g: động cơ, ly hợp đặt trước xe, hộp số chính, cầu xe đặt sau
ôtô và cũng tạo nên một khối lớn, trục các đăng nối giữa ly hợp và hộp số
chính. Trục các đăng đặt kín trong vỏ bọc làm tốt việc bảo vệ che bụi cho
hệ thống. Trọng lượng san đều cho cả hai cầu.
- Sơ đồ h: động cơ, ly hợp đặt trước, hộp số chính, hộp phân phối đặt
dọc phía đầu ôtô, cầu trước và cầu sau chủ động. Nối giữa hộp phân phối
và các cầu là các trục các đăng. Sơ đồ này thường gặp ở ôtô có khả năng
việt dã cao, ôtô chạy trên đường xấu.
- Sơ đồ i: động cơ, hộp số, ly hợp, cầu trước thành một khối nằm phía
đầu ôtô, đáp ứng nhu cầu tăng trọng lượng lên cầu trước. Cầu sau chủ động
nối với hộp số chính thông qua khớp ma sát, không có hộp phân phối. Kết
cấu đơn giản và ôtô có tính năng việt dã tốt, nhất là khi ôtô hoạt động trên
mặt đường trơn.
1.2. Giới thiệu chung về hộp số ôtô du lịch
1.2.1. Công dụng của hộp số
Trên các bộ phận tổng thành của ôtô thì hộp số là bộ phận rất quan
trọng và không thể thiếu trong hệ thống truyền lực.Với tốc độ của động cơ
cao thì không thể đảm bảo cho ôtô hoạt động được, để đảm bảo cho ôtô
hoạt động bình thường, phù hợp với từng điều kiện đường xá cũng như yêu
cầu chuyển hướng của ôtô, người ta chế tạo một bộ phận gọi là hộp số để
đảm bảo các yêu cầu nói trên.
- 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:
8
- 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 nước làm mát trước 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
dưỡng…)
- 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 đường 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 15÷25% khi bướm ga mở hoàn toàn. Mô men
xoắn của động cơ có thể thay đổi trong khoảng rộng hơn bằng cách tăng
giảm lượng 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 được 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 vượt
được các cản chuyển động lớn và sự thay đổi vận tốc trong khoảng rộng.
1.2. Phân loại hộp số
Có rất nhiều cách phân loại hộp số như: phân loại hộp số theo đặc tính
truyền mômen, theo đặc điểm môi trường truyền mômen, theo phương
pháp dẫn động điều khiển, phân loại theo hộp số cơ khí có cấp Dưới đây
trình bày một số cách phân loại cơ bản.
a) Theo đặc tính truyền mô men
- Hộp số vô cấp
- Hộp số có cấp
- Hộp số kết hợp vô cấp với có cấp.
9

Hộp số vô cấp đảm bảo có được 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 vô cấp, lực kéo tại
các bánh xe chủ động thay đổi liên tục từ từ, không cần phải cắt dòng công
suất dẫn đến các bánh xe khi chuyển số nên nó nâng cao được chất lượng
động lực học và tăng được tính năng thông qua của ôtô. Tuy nhiên hộp số
vô cấp có nhược 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 người 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 được sử dụng rộng
rãi vì kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, giá thành hạ.
b)Theo đặc điểm môi trường truyền mô men
- Hộp số cơ khí: Truyền mô men xoắn bằng các bộ truyền cơ khí, phổ
biến nhất là bộ truyền bánh răng.
- Hộp số loại thuỷ lực: Truyền mô men xoắn nhờ năng lượng dòng
chất lỏng. Loại này có thể là thuỷ động hoặc thuỷ tĩnh. Hộp số loại thuỷ lực
có kết cấu phức tạp, giá thành chế tạo cao, hiệu suất truyền thấp. Ngoài
những nhược điểm trên bộ truyền lực thuỷ tĩnh còn có trọng lượng lớn và
kém độ tin cậy khi làm việc.
- Hộp số loại điện: Truyền mô men xoắn từ động cơ đốt trong đến các
bánh xe chủ động nhờ dòng điện. Loại này cũng ít được sử dụng do có
trọng lượng lớn và có hiệu suất thấp.
- Hộp số loại liên hợp thường là hộp số thuỷ cơ - kết hợp giữa bộ biến
mô men thuỷ lực với hộp số hành tinh tạo thành truyền động thuỷ cơ và có
thể tự động chuyển số.
10
c) Theo phương pháp dẫn động điều khiển hộp số .

- Điều khiển bằng tay;
- Điều khiển tự động;
- Điều khiển bán tự động.
d) Phân loại theo hộp số cơ khí có cấp
- Theo số lượng trục chia ra hộp số đồng trục, hai trục hoặc ba trục.
∗ Hộp số đồng trục: Các trục lồng vào nhau kết hợp với
khớp ma sát gài số.
∗ Hộp số hai trục: Trục sơ cấp (trục vào) và trục thứ cấp
(trục ra) bố trí không đồng tâm nhau
∗ Hộp số ba trục: Trục sơ cấp và trục thứ cấp đặt đồng
tâm nhau và thêm trục trung gian
- Theo đặc điểm bố trí trục có hộp số trục ngang, hộp số trục dọc
∗ Hộp số trục ngang: Các đường tâm trục vuông góc với
trục đối xướng dọc của ôtô
∗ Hộp số trục dọc: Các đường tâm trục nằm trong mặt
phẳng song song với trục đối xứng dọc của ôtô
- Theo đặc tính động học của trục bao gồm hộp số có trục cố định hoặc
di động.
∗ Hộp số số trục cố định là đường tâm các trục cố định.
Đây là hộp số cơ khí đơn giản.
∗ Hộp số có trục di động - hộp số hành tinh
- Theo số lượng số truyền có hộp số truyền có hộp số 3 hoặc 4 hoặc
5 cấp.
Trên đây là một số cách bố trí và một số các loại hộp số thường được
sử dụng trên xe du lịch. Hiện nay, ôtô du lịch sử dụng hai loại cơ bản là
hộp số có cấp và hộp số vô cấp, hộp số cơ khí có cấp có ưu điểm kết cấu
11
đơn giản giá thành rẻ, đảm bảo được các yêu cầu về tỷ số truyền, đáp ứng
được yêu cầu sử dụng ôtô. Đối với ôtô du lịch người ta thường dùng hộp số
4 cấp hay 5 cấp. Ngày nay, hộp số tự động ngày càng được sử dụng rộng

rãi đối với ôtô du lịch tuy giá thành có cao, nhưng nó đáp ứng được các yêu
cầu cao về kỹ thuật và sử dụng, so với hộp số thường, hộp số tự động có
các ưu điểm sau: Giảm mệt mỏi cho người sử dụng vì không phải thao tác
đóng ngắt ly hợp, chuyển số tự động, êm dịu, thích hợp với tình trạng mặt
đường, tránh cho động cơ và hệ thống truyền lực không bị quá tải. Hộp số
tự động thường bố trí với động cơ thành một khối liền. Việc phân tích kết
cấu từng dạng hộp số sẽ được trình bày trong chương sau.
CHƯƠNG 2
PHÂN TÍCH CÁC DẠNG HỘP SỐ ĐỂ CHỌN PHƯƠNG ÁN
THIẾT KẾ
Hiện nay trên xe du lịch sử dụng rất nhiều các loại hộp số số, mỗi loại
hộp số có tính năng riêng và có các ưu, nhược điểm khác nhau. Phần này
tập trung phân tích kết cấu làm rõ các ưu, nhược điểm của từng loại hộp số
12
để có thể chọn ra loại hộp số thích hợp cho việc thiết kế. Loại hộp số được
chọn đáp ứng được các tiêu chí chính về yêu cầu về công dụng, phù hợp
với qui trình công nghệ hiện có tại Việt Nam ngoài ra còn phải được sử
dụng phổ biến và mang tính kinh tế cao
2.1. Phân tích các dạng hộp số
Ôtô du lịch sử dụng nhiều loại hộp số khác nhau, mỗi loại có những
tính năng riêng, có hai loại cơ bản là hộp số có cấp và hộp số vô cấp, đây là
hai loại hộp số mà ôtô du lịch dùng phổ biến. Hộp số có cấp chia làm 2 loại
là: Hộp số ba trục và hộp số hai trục.
2.1.1. Hộp số ba trục
Với loại hộp số này, kết cấu
thường có ít nhất 3 trục truyền động: trục
sơ cấp và thứ cấp lắp
đồng trục với trục sơ cấp, ngoài ra còn có thêm trục
trung gian. Trục trung gian có
thể có một, hai, hoặc ba trục bố trí chung

quanh trục sơ cấp và thứ cấp nhằm
làm tăng độ cứng vững cho trục thức cấp,
duy trì sự ăn khớp tốt nhất cho các cặp bánh răng lắp trên trục.
13
Z
1
Z
2
Z
3
Z
4
Z
'
1
Z
'
2
Z
'
3
Z
'
4
1 2
3
4 5
Số 1
Số 2
Số 3

Số 4
a
b
Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý hộp số ba trục
a. Sơ đồ cấu tạo hộp số ba trục 4 cấp
b. Dòng truyền mômen
Hình 2.1. Cấu tạo hộp số ba trục
14
Nguyên lý làm việc của hộp số như sau:
Khi ống gài 4 và 5 ở vị trí trung gian mặc dù các bánh răng trên trục
sơ cấp, thứ cấp và trục trung gian luôn ăn khớp với nhau nhưng các bánh
răng trên trục thứ cấp quay trơn với trục nên hộp số chưa truyền mômen (số
0). Các số truyền của hộp số được thực hiện như sau:
- Số 1: để gài số 1, người ta điều khiển ống gài 5 dịch chuyển sang
phải cho vấu gài ăn khớp với bánh răng Z
1
khi đó dòng truyền mômen từ
trục 1 → Z
4
→ Z
'
4
→ trục trung gian → Z
'
1
→ Z
1
→ ống gài 5 → trục 2.
- Số 2: để gài số 2, người ta điều khiển ống gài 5 dịch chuyển sang trái
cho vấu gài ăn khớp với bánh răng Z

2
khi đó dòng truyền mômen từ trục 1
→ Z
4
→ Z
'
4
→ trục trung gian → Z
'
2
→ Z
2
→ ống gài 5 → trục 2.
- Số 3: để gài số 3, người ta điều khiển ống gài 4 dịch chuyển sang
phải cho vấu gài ăn khớp với bánh răng Z
3
khi đó dòng truyền mômen từ
trục 1 → Z
4
→ Z
'
4
→ trục trung gian → Z
'
3
→ Z
3
→ ống gài 4 → trục 2.
- Số 4: để gài số 4, người ta điều khiển ống gài 5 dịch chuyển sang trái
cho vấu gài ăn khớp với bánh răng Z4 khi đó dòng truyền mômen từ trục 1

→ Z4 ống gài 4 → trục 2 (truyền thẳng).
Trục sơ cấp của hộp số đồng thời là trục ly hợp được chế tạo liền với
bánh răng luôn ăn khớp gọi là bánh răng chủ động chính (số 4). Trục thứ
cấp được đặt đồng trục với trục sơ cấp. Một đầu của trục thứ cấp được 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 được gối trên hai ổ đỡ nằm
trong vỏ 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 trượt trên trục số lùi
để thực hiện gài số lùi khi lùi xe.
Nguyên lý làm việc của hộp số khi gài các số truyền khác nhau được
thể hiện ở các hình vẽ sau:
Hình 2.3.Dòng truyền mômen khi gài số 1.
Hình 2.4.Dòng truyền mômen khi gài số 2
Hình 2.5.Dòng truyền mômen khi gài số 3
Hình 2.6.Dòng truyền mômen khi gài số 4
Hình 2.7.Dòng truyền mômen khi gài số 5
Hình 2.8. Dòng truyền mômen khi gài số lùi
Bánh răng gài số lùi
Hộp số này có các ưu điểm sau:
- Khi cùng kích thước bên ngoài như nhau loại hộp số này cho ta tỷ số
truyền lớn. Đặc điểm này rất quan trọng vì hiện nay động cơ cao tốc được
dùng nhiều trên ôtô. Như thế nghĩa là nếu cần đảm bảo một tỷ số truyền
như nhau thì loại hộp số này có kích thước bé, trọng lượng cũng bé hơn, do
đó giảm được toàn bộ trọng lượng ôtô.
- Trục sơ cấp và trục thứ cấp đặt đồng tâm cho nên có thể làm số
truyền thẳng nghĩa là gài cứng trục sơ cấp và trục thứ cấp lại với nhau.
Trong trường hợp này hiệu suất sẽ cao nhất, coi như bằng một, bởi vì
truyền động không qua một cặp bánh răng nào cả.

- Đối với ôtô rất quan trọng bởi vì thời gian làm việc của ôtô ở số
truyền thẳng chiếm tỷ lệ cao 50 ÷ 80 %.
- Trên các đoạn đường bằng phẳng có thể gài số truyền thẳng, do đó
thời gian sử dụng các tay số trung gian sẽ ít, cho nên có thể làm bánh răng
và ổ bi ở các tay số này với kích thước nhỏ.
Nhược điểm :
Hộp số có số truyền thẳng có khuyết điểm là ổ bi đằng trước (theo
chiều chuyển động của ôtô) của trục thứ cấp được đặt vào lỗ đằng sau của
trục sơ cấp. Do điều kiện kết cấu của hộp số (kích thước trục sơ cấp, ổ bi
này không thể làm to được, cho nên khi làm việc có lực tác dụng thì ổ bi
này sẽ ở tình trạng căng thẳng). Trong hộp số các bánh răng có nhiêm vụ
truyền động giữa các trục. Để truyền động được các bánh răng trên các trục
phải ăn khớp với nhau. Bánh răng trong hộp số được lắp cố định trên trục
bằng then bán nguyệt, then bằng (hoặc liền khối với trục), bánh răng lắp
lồng không trên trục nhờ bạc lót.
Phân tích kết cấu hộp số:
- Bánh răng: Hộp số ôtô du lịch bánh răng sử dụng là bánh răng
nghiêng (có trường hợp sử dụng bánh răng thẳng ở số lùi). Bánh răng
nghiêng có ưu điểm là ăn khớp êm giảm được tiếng ồn, nhưng cơ cấu điều
khiển sẽ phức tạp hơn. Để đảm bảo chất lượng làm việc lâu dài của bánh
răng, bánh răng thường chế tạo từ thép hợp kim, ví dụ thép 40X, 20X,
12XH4A…Một trong những yêu cầu đối với bánh răng là bề mặt tiếp xúc
phải có sức chịu tải tốt, có độ cứng vững tốt, chịu được sự mài mòn, tránh
chèn dập, đồng thời bánh răng phải có khả năng chịu uốn tốt. Nên sau khi
gia công, bánh răng phải được nhiệt luyện để nâng cao sức bền mỏi (như
tôi cao tần, thấm các bon…).
- Trục hộp số: Trục hộp số có nhiệm vụ truyền mômen xoắn đến bánh
xe chủ động.
• Trục sơ cấp hộp số:
Trục sơ cấp hộp số thường chế tạo liền với bánh răng. Gối đỡ trước

của trục đặt lên bánh đà và gối đỡ này không nhận lực chiều trục. Trục
được định vị để khỏi dịch chuyển theo chiều trục bằng gối đỡ đằng sau nằm
trong vỏ hộp số. Gối đỡ sau của trục sơ cấp thường là loại ổ bi hướng kính.
Ổ bi này định vị ở vỏ hộp nhờ vòng hãm hở miệng đặt vào rãnh của vòng
ngoài ổ bi hoặc đặt vào rãnh của lỗ ở vỏ hộp, nhờ bạc tháo lắp được và ít
khi dùng ổ bi có gờ ở vòng ngoài.
• Trục trung gian:
Trục trung gian của hộp số kết cấu theo hai loại, loại trục cố định
trong vỏ hộp số còn các bánh răng chế tạo liền thành một khối quay trơn
trên trục. Loại này vỏ hộp cứng vững hơn bởi vì lỗ khoét để đặt trục cố
định cố đường kính bé do trục đặt ngay lên thành vỏ chứ không qua ổ bi,
khối bánh răng đặt lên trục trung gian bằng ổ trượt, ổ thanh lăn loại kim
hoặc thanh lăn dài. Để các ổ thanh lăn loại kim và ổ thanh lăn dài không bị
dồn về một phía trong khi làm việc thì giữa các ổ có đặt bạc ngăn cách.
Hướng đường nghiêng răng của các bánh răng trên trục trung gian phải đặt
cùng chiều với mục đích giảm lực chiều trục tác dụng lên trục. Trục của
khối bánh răng phải được cố định ở vỏ hộp nhờ chốt hãm hoặc các tấm
hãm chặt. Loại thứ hai: Loại trục quay trơn trên các ổ bi hoặc ổ thanh lăn
nằm trong vỏ hộp, còn các bánh răng được nối cứng với trục trong vỏ hộp.
• Trục thứ cấp hộp số:
Đầu trước trục thứ cấp tựa lên trục sơ cấp, còn đầu sau tựa lên vỏ hộp
qua ổ lăn có bộ phận định vị để nhận lực chiều trục.Với ôtô du lịch ở gối
đỡ trước của trục thứ cấp thường đặt ổ thanh lăn loại kim. Hiện nay đã áp
dụng phương pháp đặt thanh lăn loại kim không cần vòng ngăn cách. Khi
đặt như thế có thể rút trục ra mà bi vẫn nằm trong ổ theo nguyên tắc tự giữ.
Ở gối đỡ sau của trục thứ cấp chủ yếu dùng ổ bi hướng kính một dãy, có
thể cố định ổ bi bằng vòng hãm xẻ rãnh hoặc bằng mặt bích ở vòng ngoài.
Trên trục có then hoa để lắp bộ đồng tốc và các bánh răng. Bánh răng lắp
trên trục thứ cấp thường có hai cách : Quay trơn trên trục nhờ bạc lót hay ổ
bi đũa (sử dụng kèm theo bộ đồng tốc) và lắp then hoa trên trục di chuyển

theo chiều trục.
Kết cấu của trục như sau:
Các khối răng dịch chuyển được chuyển động theo chiều trục trên then
hoa, khi các bánh răng trên trục là bánh răng nghiêng thì phải chế tạo then
hoa xoắn, trong trường hợp này cần chú ý bước của rãnh then phải bằng
bước của bánh răng.
Khi bánh răng nghiêng đặt trên trục bằng ổ thanh lăn hình trụ, ổ thanh
lăn kim, hoặc ổ trượt người ta dùng trục bậc kết hợp với long đen tỳ ở mặt
bên để nhận lực dọc trục. Các bánh răng của trục thứ cấp thường chế tạo
thành một khối liền với moayơ. Rất ít khi chế tạo chúng thành một đai răng
riêng rẽ nối ghép với moayơ. Các bánh răng của trục thứ cấp ăn khớp
thường xuyên với bánh răng của trục trung gian có thể đặt ở trên ổ trượt,
trên ổ thanh lăn kim hoặc trên ổ bi. Bánh răng của trục thứ cấp ăn khớp
thường xuyên với bánh răng của trục trung gian chỉ quay tương đối với trục
khi gài số truyền do cặp bánh răng khác đảm nhiệm, lúc đó trên bánh răng
quay trơn trên trục này coi như không có tải trọng. Vì lý do đó cho nên
bánh răng quay trơn trên trục có thể đặt theo phương pháp ổ trượt thép với
thép. Để bánh răng quay trơn trên trên trục được tốt trong trường hợp này
cần đảm bảo lượng dầu bôi trơn nhiều ở các bề mặt ma sát, ngoài ra cổ trục
có thể được phốt phát hoá hoặc sulfit hoá. Khi bánh răng nghiêng đặt trên
trục bằng ổ lăn hình trụ, ổ thanh lăn kim hoặc ổ trượt người ta dùng trục
bậc kết hợp với rôngđen tỳ ở mặt bên để nhận lực chiều trục. Trên bánh
răng có khoan các lỗ để đảm bảo dầu tuần hoàn dầu bôi trơn bánh răng cho
tốt.
• Trục số lùi:
Tất các hộp số đều phải có số lùi. Sự bố trí số lùi cũng có thể theo
nhiều kiểu. Bánh răng số lùi ngoài việc đảm bảo tỷ số truyền nhất định, khi
không ở vị trí số lùi không được ăn khớp với bánh răng ở trục thứ cấp.
Bánh răng của số lùi phải đảm bảo ăn khớp dễ dàng, không chạm các bánh
răng khác. Trục bánh răng số lùi đặt trên gối đỡ của vỏ hộp số không ược

va chạm với bánh răng của trục thứ cấp.
• Ổ bi:
Ổ bi được chọn theo hệ số khả năng làm việc, ôtô du lịch thường dùng
ổ bi hướng kính một dãy vì loại này nhận lực hướng kính tốt và một ít lực
chiều trục. Đối với đầu trước của trục thứ cấp lồng vào trong trục sơ cấp
người ta dùng ổ thanh lăn hình trục, nó có đặc điểm là chịu lực hướng kính
tốt so với bi hướng kính cùng kích thước, chúng có kết cấu nhỏ gọn nên
được lắp ở đầu trước của trục thứ cấp.
• Vỏ hộp số:
Vỏ hộp số có nhiêm vụ chứa trục, bánh răng, ổ, cố định vị trí tương
quan của chúng, đồng thời là bầu chứa dầu để bôi trơn cho hệ thống.
Vỏ hộp số cần đảm bảo yêu cầu trọng lượng bé, có độ cứng vững tốt
để làm cho trục và ổ bi không bị vênh do các lực tác dụng sinh ra khi ôtô
làm việc. Vỏ hộp số thường đúc bằng hợp kim nhôm hoặc gang. Trên vỏ
hộp có các gân để chịu lực và toả nhiệt, bôi trơn. Vỏ hộp số phải có lỗ đổ
dầu, bộ phận kiểm tra mức dầu và nút để tháo dầu cũ. Để giữ áp suất trong
hộp số bằng với áp suất khí trời, trên nắp hộp số có nắp hoặc rãnh thông
hơi. Vỏ hộp có nắp trước và nắp sau để giữ các ổ, ngoài ra chúng còn làm
nhiệm vụ phụ thêm là giữ không cho dầu bôi trơn chạy ra ngoài, vì thế trên
các nắp này có các rãnh cuốn dầu, hoặc vòng chắn dầu.
Cơ cấu điều khiển là bộ phận quan trọng của hộp số, nó bao gồm các
bộ phận sau: Đòn điều khiển, trục trượt, càng cua, cơ cấu định vị khoá hãm,
cơ cấu định vị số lùi, ống để gài số, bộ đồng tốc. Nó có nhiệm vụ dịch
chuyển các bánh răng tương ứng với các ống gài số hoặc bộ đồng tốc ở
trong hộp số khi gài và nhả số. Đòn điều khiển phải bố trí thuận lợi cho
người điều khiển. Tuỳ theo sự bố trí đòn điều khiển có hai loại: Loại đặt
trực tiếp trên nắp hộp số và loại đặt riêng rẽ đối với hộp số.
+ Dạng hộp số đặt trực tiếp trên nắp hộp số: Cơ cấu chuyển số loại
này có cần chuyển số được lắp đặt trực tiếp ngay trên nắp hộp số. Loại này
thường được sử dụng ở những ôtô du lịch hoặc ôtô tải có hộp số đặt dọc và

vị trí của hộp số gần với vị trí của người lái xe. Trên hình 2.9 thể hiện cấu
tạo chung của cơ cấu chuyển số loại này.
Về cấu tạo cơ cấu chuyển số trực tiếp bao gồm cần chuyển số 1 được
ghép bằng khớp cầu với nắp phụ số 8, các trục trượt 7 có thể trượt dọc trục
trong các lỗ trên nắp 6. Các trục trượt đều có lắp nạng gài 2 và di chuyển
cùng với trục trượt.
Hình 2.9. Cấu tạo cơ cấu chuyển số dạng trực tiếp.
Ở mỗi trục trượt tại vị trí trung gian còn lắp các vấu có rãnh để ăn
khớp với đầu cần chuyển số khi gài số. Các nạng gài được ăn khớp với các
rãnh trên các bánh răng di trượt, ống gài hoặc cơ cấu đồng tốc. Khi muốn
gài số người điều khiển chuyển cần số sao cho đầu dưới của cần chuyển số
khớp với một rãnh của vấu gài trên trục trượt cần gài sau đó đẩy cần
chuyển số để trục trượt dịch chuyển về phía trước hoặc phía sau thực hiện
việc gài số. Thông thường một trục trượt với một nạng gài đảm nhiệm gài
hai số. Ngoài ra còn có các cơ cấu định vị, khoá hãm và báo hiệu số lùi, các
cơ cấu này sẽ được xem xét ở các mục sau.
+ Dạng điều khiển gián tiếp:
Loại cơ cấu chuyển số này thường được áp dụng ở những ôtô du lịch
có hộp số đặt ngang, cầu trước chủ động hoặc hộp số đặt dọc nhưng đều ở
xa vị trí người lái.
Hình 2.10. Cơ cấu chuyển số gián tiếp.
Vì hộp số đặt xa vị trí người lái nên từ cần chuyển số bố trí cạnh
người lái (trên sàn xe hoặc trên trụ lái) đến nắp hộp số cần có các dẫn động
trung gian. Dẫn động trung gian này có thể bằng các thanh điều khiển cơ
khí hoặc bằng dây cáp. Nguyên tắc chung khi gài số là cần phải tạo ra hai
chuyển động: một chuyển động chọn trục trượt và một chuyển động đẩy
trục trượt thực hiện gài số. Vì vậy dẫn động trung gian từ sau cần chuyển
số đến nắp hộp số thường có hai đường truyền động.
Để làm sáng tỏ nguyên lý làm việc của cơ cấu chuyển số loại này có
thể tham khảo thêm cấu tạo qua hình 2.10. Thao tác đầu tiên trên cần số sẽ

tạo ra chuyển động để di chuyển trục cần chuyển và chọn số. Thao tác tiếp
theo của cần số là quay trục cần chuyển và chọn số để đẩy trục trượt mang
nạng gài thực hiện việc gài số.