Tính toán , thiết kế và mô phỏng hộp số ô tô con

Đồ án tốt nghiệp 1 GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
Chương 1: Tổng quan về hộp số 2
1.1 Công dụng , yêu cầu, phân loại hộp số 2
1.1.1. Công
dụng
2
1.1.2. Yêu cầu 2
1.1.3. Phân loại 2
1.2 Một số hộp số thông dụng trên ôtô con 3
1.2.1. Hộp số có hai trục cố
định
3
1.2.2. Hộp số ba
trục
5
1.2.3. Hộp số tự
động
6
1.3 Lựa chọn phương án thiết kế 7
1.3.1.Phương án 1 7
1.3.2 Phương án
2
8
1.3.3.Phương án
3
9
1.3.4 Nguyên lí làm việc của hộp số 9
1.3.5 Phân tích kết cấu hộp số lựa chọn
11

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP
SỐ 17
2.1 Tính toán thiết kế bánh răng 17
2.1.1 Tính sơ bộ khoảng cách giữa các trục: A 17
2.1.2 Chọn mô đun của bánh răng 17
2.1.3 Xác định số răng của các bánh răng 17
2.1.4 Tính chính xác khoảng cách giữa các trục A 20
2.1.5 Xác định các thông số hình học cơ bản của bánh răng 22
2.1.6 Mô men truyền đến các trục hộp số 30
2.1.7 Lực tác dụng lên các cặp bánh răng 33
2.2 Tính toán, thiết kế hộp số 34
2.2.1 Chọn sơ bộ kích thước các trục 35
2.2.2 Chọn sơ bộ chiều dài trục 35
Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công
2.3 Tính chọn ổ
đỡ 37
2.3.1 Trục sơ
cấp 37
2.3.2 Trục trung gian 38
2.3.3 Trục thứ cấp 41
CHƯƠNG3: MÔPHỎNG HỘP SỐ TRÊN PHẦN MỀM
SOLIDWORK
42
3.1. Giới thiệu chung về phần mềm
Solidwork 42
3.2 Xây dựng quy trình tháo lắp hộp số
43
3.2.1 Phân nhóm 43
3.2.2 Sơ đồ lắp ráp 45

3.3 Mô phỏng lắp ráp hộp
số 50
KẾT
LUẬN 51
TÀI LIỆU THAM
KHẢO 52
PHỤC LỤC
MỞ ĐẦU
Trong giai đoạn hiện nay nghành giao thông vận tải là một lĩnh vực hết
sức quan trọng trong nền kinh tế và cuộc sống của chúng ta. Nó không những
thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ các nghành khác phát triển mà nó còn là
phương tiện chính để liên kêt các vùng miền trên thế giới và trong nước lại với
nhau.
Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm
2
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công
Trong thời gian học tập tại trường em được các thầy trực tiếp hướng dẫn
tìm hiểu về cấu tạo, những sự cải tiến không ngừng cũng như các hư hỏng của
ôtô thường gặp phải.
Để có điều kiện hiểu hơn về cấu tạo cũng như những nguyên lý làm việc
thực tế của ôtô và tổng hợp các kiến thức về chuyên ngành cơ khí ôtô trong
những năm học tại trường đại học. Trong thời gian vừa qua được sự đồng ý của
bộ môn cơ khí ô tô và trực tiếp là thầy giáo hướng dẫn. Em đã được giao đề tài
“ Tính toán , thiết kế và mô phỏng hộp số ô tô con “. Được sự hướng dẫn tận
tình của thầy giáo Th.S Nguyễn Thành Công và sự cố gắng của bản thân. Nay
đề tài của em đã hoàn thành nhưng do chưa có nhiều kiến thức về thực tế nhất
định lên không thể tránh được thiếu sót. Vậy em kính mong sự chỉ bảo của thầy
để đề tài này được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!.
Hà Nội , ngày tháng năm 2011.

Sinh viên thực hiện.
Giáp Văn Thơm
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Công dụng , yêu cầu, phân loại hộp số.
1.1.1. Công dụng:
Thay đổi momen xoắn truyền từ động cơ đến các bánh xe chủ động nhờ đó
có thể tăng hoặc giảm lực kéo ở các bánh xe chủ động để khắc phục lực quán
Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm
3
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công
tính khi khởi động và sức cản chuyển động khi động cơ làm việc với công suất
ổn định.
Thay đổi chiều chuyển động của xe giúp xe có thể chuyển động tiến hoặc
lùi theo sự điều khiển của lái xe. Để cắt lâu động cơ với cơ cấu truyền lực khi
cần thiết.
1.1.2. Yêu cầu:
Có số tay số và tỷ số truyền cần thiết để đảm bảo tính năng động lực học
và tính kinh tế của ôtô.
Chuyển số dễ dàng, tiện lợi, nhanh chóng và êm dịu.
Có cơ cấu chống nhảy số và gài đồng thời hai số.
Hiệu suất truyền lực cao, khi làm việc không gây tiếng ồn, thay đổi số nhẹ
nhàng không sinh lực va đập ở các bánh răng.
Kết cấu gọn gàng, chắc chắn, dễ điều khiển bảo dưỡng và sửa chữa, giá
thành hạ.
1.1.3. Phân loại:
1. Phân loại theo phương pháp thay đổi tỉ số truyền
a. Loại hộp số có cấp :
- Theo tính chất trục truyền:
+ Loại có trục tâm cố định

+ Loại có trục tâm di động (hộp số hành tinh)
- Theo cấp số ta có: Hộp số 3 cấp, 4 cấp, 5 cấp Nếu hộp số càng nhiều
cấp tốc độ thì càng cho phép sử dụng hợp lý công suất động cơ, trong
điều kiện lực cản khác nhau do đó tăng được tính kính tế của ô tô nhưng
thời gian thay đổi dài, kết cấu phức tạp.
b. Loại hộp số vô cấp :
Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm
4
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công
Loại hộp số này có ưu điểm là: có thể thay đổi tỉ số truyền liên tục trong
một giới hạn nào đó, thay đổi tự động liên tục phụ thuộc vào sức cản chuyển
động của ô tô, nó rút ngắn thời gian tăng tốc, tăng lớn nhất tốc độ trung bình
của ô tô.
- Hộp số vô cấp kiểu cơ học (ít sử dụng).
- Hộp số vô cấp kiểu va đập (ít dùng).
- Hộp số vô cấp kiểu ma sát (bánh ma sát hình côn).
- Hộp số vô cấp dùng điện (dùng trong động cơ đốt trong kéo máy phát
điện, cung cấp điện cho động cơ điện đặt ở bánh xe chủ động (hoặc có
nguồn điện là ácquy). Ta thay đổi dòng điện khích thích của động sơ điện
sẽ thay đổi tốc độ và mô men xoắn của dộng sơ điện và của bánh xe chủ
động.
c. Hộp số vô cấp thủy lực
2. Phân loại theo cơ cấu điều khiển
- Loại điều khiển cưỡng bức (thường ở hộp số có cấp).
- Loại điều khiển bán tự động (thường ở hộp số kết hợp ).
- Loại điều khiển tự động (thường ở hộp số vô cấp).
1.2. Một số hộp số thông dụng trên ôtô con.
1.2.1. Hộp số có hai trục cố định.
Hay còn gọi là loại trục cố định không đồng tâm, loại hộp số này khôngcó
số truyền thẳng .Loại hộp số hai trục là kiểu hộp số thông dụng của truyền động

hộp số cơ khí nói chung, gồm một trục sơ cấp gắn các bánh răng chủ động và bị
động. Hộp số này có ưu điểm là:
Có hiệu suất cao, bởi vì ở tất cả các số truyền làm việc sự ăn khớp chỉ qua
một cặp bánh răng.
Có thể tăng nhiều độ cứng vững và độ bền của các chi tiết, bởi vì trong
hộp số này không có cụm nào bị nào bị hạn chế bởi điều kiện kích thước.
Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm
5
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công
Nhược điểm cơ bản của hộp số hai trục là:
Kích thước theo chiều ngang lớn hơn hộp số ba trục đồng tâm khi có
cùng giá trị tỷ số truyền (ở hộp số đồng tâm, mỗi tỷ số truyền phải qua ít nhất
hai cặp bánh răng nên kích thước gọn hơn những 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.
`
1.2.2. Hộp số ba trục (còn có thể gọi là hộp số đồng tâm).
Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm
6
Hình 1.1: Hộp số hai trục cố định
1. Trục sơ cấp : 2, 8. Cặp bánh răng số 4 ;
3. Cần sang số ; 4. Vỏ hộp số ;
5. Bánh răng số 1; 6. Đầu vào của trục sơ cấp ;
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công

Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm
7
Hinhh 1.2: Hộp số ba trục
1. Bạc mở ly hợp ; 2.Trục sơ cấp ; 3, 14 , 17. Nắp ổ trục ; 4. Các te ly hợp ;
5, 10. Bộ đống tốc ; 6, Vỏ hộp số ; 7. Bi chống nhảy số ;

8. 22 . Cặp bánh răng số 4 ; 9, 21. Cặp bánh răng số 3 ; 12. Bánh răng số lùi ;
13. Vỏ hộp số ; 15, Mặt bích nạng các đăng ; 16. Trục thứ cấp ; 18. Trục
trung gian ; 20. Ống hút của bơm d ầu ; 23. Bánh răng trích công suất ;
25. Bơm dầu ; 24. Bánh răng luôn ăn khớp ;
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công
Kết cấu hộp số đồng trục 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.
Ưu điểm nổi bậc của sơ đồ hộp số đồng trục là cho phép tạo ra số truyền thẳng
(không qua cặp bánh răng truyền động nào) nên hiệu suất cao nhất (có thể coi
như bằng một nếu như bỏ qua các tổn thất khác). Điều này có ý nghĩa rất lớn
đối với hộp số ôtô vì phần lớn thời gian làm việc của hộp số là số truyền thẳng
(chiếm tỷ lệ đến 50-80%), cho phép nâng cao hiệu suất truyền của hộp số và do
đó giảm tiêu hao nhiên liệu và tăng tuổi thọ chung cho hộp số. Vì vậy hộp số
kiểu này được sử dụng phổ biến trên hầu hết các loại ôtô.
Tuy vậy, hộp số kiểu này có nhược điểm là trục thứ cấp phải bố trí gối lên trục
sơ cấp thông qua ổ bi đặt bên trong phần rỗng của đầu ra trục sơ cấp. Do bị
khống chế bởi điều kiện kết cấu (kích thước ngoài đầu trục có bánh răng chủ
động truyền mômen xuống cho trục trung gian) nên ổ bi này có thể không được
chọn theo tiêu chuẩn tính toán ổ bi mà phải tính toán thiết kế riêng. Điều này có
thể làm cho ổ bi này dễ bị tình trạng quá tải. Tuy nhiên, nhờ đặc điểm nổi bậc là
có khả năng truyền thẳng như đã nêu ở trên, nên thực tế ô bi này có thời gian
làm việc không nhiều, ít ảnh hưởng đến tuổi thọ của ổ bi.
1.2.3. Hộp số tự động .
So với các loại hộp số trên hộp số tự động có ưu diểm sau:
Hiệu suất truyền lực cao hơn vì không bị tổn hao phần công suất truyền chuyển
động theo.
Khi gài số thì trục , ổ bi của bánh răng trung tâm và thanh dẫn không chụi lực

hướng kính.Việc sang số được tiến hành bằng các phanh hãm và ly hợp nên
không có hiện tượng ngắt quãng việc truyền công suất nên tạo điều kiện tự động
hoá quá trình sang số.
Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm
8
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công
Nhược điểm: Kết cấu của hộp số tự động khá phức tạp kích thước cồng kềnh
giá thành đắt.
1.3. Lựa chọn phương án thiết kế
1.3.1.Phương án 1 :
Hộp số 3 trục, có trục sơ cấp và thứ cấp đồng tâm, số truyền cuối là số
truyền thẳng, có các cặp bánh răng ở các số 2, 3, 4 luôn luôn ăn khớp với nhau.
Hộp số có hai bộ đồng tốc để gài số 2 và số 3, số 4 và số 5. Các bánh răng trên
trục trung gian lắp chặt và luôn quay. Việc gài số lùi bằng cách di trượt bánh
răng số 1 về phía sau. Kết cấu hộp số đơn giản, gọn nhẹ hơn các phương án
khác, dẫn động cũng đơn giản hơn.
Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm
9
Hình 1.3: Hộp số tự động
1. Đĩa bơm ; 2. Trục sơ cấp của hộp số ; 3, 5, 7. Ly hợp ;
4. Phanh hãm ; 6.Ttrục trung gian ;
7
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công
Số5 Số 4 Số 3 Số 2 Số 1 Số lùi
Hình 1.4: Sơ đồ động của phương án 1
1.3.2. Phương án 2 :
Về cấu tạo cơ bản cũng giống phương án 1. Nhưng gài số lùi bằng cách di
trượt các bánh răng trên trục số lùi về phía trước cho ăn khớp với bánh răng chủ
động và bị động của số 1 (ở vị trí chưa ăn khớp). Do đó kết cấu hộp số tuy
không phức tạp, nhưng chiều dài hộp số sẽ tăng, đặc biệt dẫn động gài số sẽ khó

khăn vì phải tăng ống trượt và càng sang số.
Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm
10
Số 1


Số 5 S ố 4

Số 3 Số 2
Số lùi
Hình 1.5. Sơ đồ động của phương án 2
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công
1.3.3. Phương án 3 :
Hình 1.6. Sơ đồ động của phương án 3
Cấu tạo của hộp số về cơ bản cũng giống phương án 1 và phương án 2.
Nhưng có cặp bánh răng gài số lùi riêng (không tận dụng các bánh răng gài số
1), và gài số lùi bằng cách di trượt bánh răng đảo chiều quay về phía trước cho
ăn khớp với cặp bánh răng chủ động và bị động của số lùi (hai bánh răng này
được lắp chặt trên các trục). Do đó kết cấu hộp số rất phức tạp, chiều dài hộp số
sẽ tăng lớn, đặc biệt dẫn động gài số sẽ khó khăn vì phải tăng ống trượt và càng
sang số.
Kết luận:
Qua phân tích các phương án dẫn động trên ta thấy phương án 1 vẫn tối
ưu nhất: kết cấu đơn giản, cơ cấu dẫn động không quá phức tạp so với các
phương án khác, vẫn đảm bảo được các yêu cầu của hộp số. Vậy ta chọn sơ đồ
động ở phương án 1 cho hộp số thiết kế.
1.3.4. Nguyên lí làm việc của hộp số.
Số 1: Đẩy tay số, làm cho bánh răng của
số 1 của trục thứ cấp di chuyển về phía trướcvà
ăn khớp với bánh răng của số 1 cuả trục trung

Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm
11
Số lùi

Số 3 Số 2
Số 1

Số 5 Số 4
a,
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công
trung gian. Mô men xoắn truyền từ trục sơ cấp sang trục thứ cấp như hình 7.a
Số 2: Đẩy tay số, làm cho bộ đồng tốc
của số 2 và 3 đi về phía sau, các răng trong
của bộ đồng tốc ăn khớp với vành răng trên
bánh răng số 2(trên trục thứ cấp) và cố định
bánh răng số 2 này trên trục. Mô men xoắn
truyền từ trục sơ cấp đến trục thứ cấp như
hình 7.b
Số 3: Đẩy tay số, làm bộ đồng tốc của
số 2 và 3 đi về phía trước, các răng trong của
bộ đồng tốc ăn khớp với vành răng trên bánh
răng số 3 (trên trục thứ cấp) và cố định bánh
răng số 3 này trên trục. Mô men xoắn truyền
từ trục sơ cấp đến trục thứ cấp như hình 7.c
Số 4: Đẩy tay số, làm bộ đồng tốc của
số 4 và 5 di chuyển về phía sau, các răng
trong của bộ đồng tốc ăn khớp với vành
răng của bánh răng số 4 (trên trục thứ cấp)
và cố định bánh răng số 4 này trên trục.
Mô men xoắn truyền từ trục sơ cấp đến

trục thứ cấp như hình 7.d
Số 5: Đẩy tay số, làm bộ đồng tốc của
số 4 và 5 đi về phía trước, các răng trong của
bộ đồng tốc ăn khớp với những răng trong của
bánh răng số 5 nằm trên trục sơ cấp, lúc đó
trục sơ cấp và trục thứ cấp nối tiếp với nhau
(số truyền thẳng). Trục trunggian không tham
gia vào quá trình truyền mô men xoắn như hình 7.e.
Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm
12
b,
c,
d,
e,
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công
Số lùi: Đẩy tay số, làm cho bánh răng số
1 (trên trục thứ cấp) dịch chuyển về phía sau
cho đến khi bánh răng này ăn khớp với bánh
răng số lùi. Mô men xoắn từ trục sơ cấp
truyền đến trục trung gian, qua bánh răng
phụ rồi mới đến trục sơ cấp (Hình 11.g).
Do đó trục sơ cấp sẽ quay ngược chiều.
1.3.5. Phân tích kết cấu hộp số lụa chọn .
Phân tích kết cấu của hộp số ba trục.
Gồm vỏ hộp số, trục chủ động, trục
bị động, trục trung gian, trục bánh răng số lùi, các bánh răng và cơ cấu sang số.
- Vỏ hộp số:
Được đúc bằng gang có nắp ở phía trên và hông, lỗ để bắt trục. ở phía dưới
và hông có lỗ để xả dầu cũ và đổ dầu mới vào hộp số.
- Trục sơ cấp:

Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm
13
Hình 8: Hộp số 3 trục
Hình 7: Nguyên lý làm việc của hộp số
g,
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công
Trục chủ động được chế tạo bằng thép, đúc liền với bánh răng chủ động và
vành răng. Đầu trước trục chủ động lắp vào vòng bi ở đĩa bánh đà, đầu sau gối
lên thành trước hộp số nhờ ổ bi cầu. Đầu trục chủ động còn được phay rãnh then
hoa để ăn khớp với đĩa bị động của li hợp. Đuôi trục sơ cấp được chế tạo sao
cho đầu trục bị động lồng vào trong nhờ ổ bi kim.
- Trục thứ cấp:
Trục thứ cấp được gối trên hai ổ bi: Đầu trục được gối trên ổ bi kim lồng vào
trong trục sơ cấp đầu còn lại được gối trên ổ bi cầu đặt trên vỏ hộp số. Trên trục
Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm
14
Hình 9 : Trục sơ cấp
Hình 10: Trục thứ cấp
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công
thứ cấp có nắp các bánh răng số và các ống nối trượt của bộ đồng tốc. Tâm trục
bị động thẳng hàng với tâm trục chủ động
- Trục trung gian và trục số lùi:

Trục trung gian gồm các bánh răng có đường kính khác nhau được chế tạo liền
với trục. Trục trung gian được gối lên hai ổ bi lắp vào các lỗ ở vỏ hộp số.
Trục bánh răng số lùi được lắp chặt vào lỗ ở thành vỏ hộp số, bánh răng số
lùi có thể quay và trượt trên trục.
- Bộ đồng tốc:
Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm
15

Hình 11: Trục trung gian & trục số lùi
+ Bộ đồng tốc dùng để làm
đồng điều tốc độ của các
bánh răng khi gài số,tránh
được va chạm các bánh
răng khi gài số không xảy
ra tiếng kêu và đảm bảo
cho sang số nhẹ nhàng.
Hình 12 : Cơ cấu đồng tốc
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công
Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm
16
+ Vị trí trung gian: Mỗi bánh răng số được
vào khớp với bánh răng bị động tương ứng
và chạy lồng không trên trục.
+ Bắt đầu đồng tốc: Khi dịch chuyển cần
chuyển số, cần chuyển số nằm trong rãnh
trong ống trượt, dịch chuyển theo chiều
mũi tên.
Vì phần nhô ra ở tâm của khoá chuyển số
được gài vào rãnh của ống trượt, khoá
chuyển số cũng dịch chuyển theo chiều mũi
tên cùng một lúc, và đẩy vòng đồng tốc vào
mặt côn của bánh răng số, bắt đầu quá trình
đồng tốc.
+ Giữa quá trình đồng tốc:Khi dịch chuyển
tiếp cần chuyển số, lực đặt lên ống trượt sẽ
thắng lực lò xo củakhoá chuyển số và
ốngtrượt trùm lên phần nhô ra của khoá
này.

Kết thúc đồng tốc: Lực đang tác dụng lên
vòng đồng tốc trở nên mạnh hơn và đẩy
phần côn của bánh răng số.
Điều này làm đồng bộ tốc độ của bánh răng
số với tốc độcủa ống trượt gài số. Khi tốc
độ của ống trượt gài số và bánh răng số trở
nên bằng nhau, vòng đồng tốc bắt đầu quay
nhẹ theo chiều quay này.Do đó, các then
của ống trượt gài số ăn khớp với các rãnh
then của vòng đồng tốc.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công
- Cơ cấu sang số:
Cơ cấu sang số dùng để thực hiện di động các bánh răng của hộp số khi gài
số hoặc nhả số.Khi người lái tác dụng vào cần sang số làm cho thanh trượt di
chuyển, lúc đó càng cua cũng di chuyển theo mang ống răng của bộ đồng tốc tới
ăn khớp với các răng của bánh răng số để thực hiện việc truyền mômen.
- Cơ cấu định vị và khoá thanh trượt:
Giữ cho các bánh răng, ống răng sau khi ăn khớp được cố định ở vị trí ăn
khớp để tránh hiện tượng nhảy số, không cho phép vào hai số một lúc.
Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm
17
Hình 14: Cơ cấu sang số
1.Cần sang số
2. Thanh tượtt.
3. Càng cua.
4. Ống răng của bộ đồng tốc.
H×nh 7. C¬ cÊu sang sè
+ Kết thúc chuyển số:
Sau khi then của ống trượt gài số ăn khớp
với rãnh then của vòng đồng tốc,ống trượt

tiếp tụcdịch chuyển và ăn khớp với rãnh
then của bánh răng số. Khi đó, việc
chuyển số sẽ kết thúc.
4
1
Hình 13 : Quá trình đồng tốc
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công
Hình 15. Cơ cấu định vị và khóa thanh trượt.
1, 3, 6. Lò xo và bi định vị.
2,4. Chốt và bi hãm; 5, 7. Thanh trượt
Trên các thanh trượt được bố trí các rãnh lõm, ở cơ cấu định vị có ba rãnh
kề nhau trên các thanh trượt, rãnh ở giữa ứng với vị trí trung gian. Khi thực hiện
việc vào số ta di chuyển các thanh trượt, khi đó các viên bi định vị nén lò xo lại
và thanh trượt tiếp tục được di trượt, càng cua đưa các bánh răng vào vị trí ăn
khớp. Lúc đó do sự đàn hồi của lò xo sẽ làm cho viên bi định vị chèn vào rãnh
ứng với số tương ứng, nó giúp cho bánh răng định vị ở vị trí ăn khớp.
Cơ cấu khóa thanh trượt: Được dùng để khóa hai thanh trượt kề nhau tránh
hiện tượng vào hai số một lúc, khi cần chọn số tác động vào hai thanh trượt.
Trên thanh trượt được phay các rãnh lõm, chiều sâu của rãnh phụ thuộc vào
kích thước của bi khóa thanh trượt và các khoảng cách giữa các khóa thanh
trượt. Trong trường hợp ta kéo một hoặc hai thanh trượt sẽ làm cho các viên bi
của cơ cấu khóa thanh trượt chèn vào rãnh lõm trên thanh trượt bên cạnh, bề
mặt cao nhất của các bi khóa thanh trượt được kéo bằng với bề mặt thanh trượt.
Trong trường hợp ta kéo cả hai thanh trượt, các viên bi khóa này sẽ chèn vào
các mép rãnh của thanh trượt không cho phép chuyển từng thanh trượt tương
ứng vào số ở thời điểm đó.
Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm
18
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công
CHƯƠNG 2

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ
2.1 Tính toán thiết kế bánh răng
2.1.1 Tính sơ bộ khoảng cách giữa các trục: A
Vì hộp số ta thiết kế có trục cố định nên khoảng cách sơ bộ giữa các trục
A được tính theo công thức:
3
.
emax
Ma
A
=
Trong đó ta có:
- Mô men cực đại của động cơ M
emax
= 144 (N.m).
- a: Hệ số kinh nghiệm, với xe khách ta chọn a = 16.
Thay số ta tính được: A = 84 (mm).
2.1.2 Chọn mô đun của bánh răng: m
Cặp bánh răng số 1 và số lùi có bánh răng di trượt chọn bánh răng trụ
răng thẳng.
Cặp bánh răng số 2, 3, 4 và cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp chọn là bánh
răng trụ răng nghiêng.
Mô đun m của cặp bánh răng thẳng và m
n
của cặp bánh răng nghiêng phụ
thuộc vào mô men cực đại trên trục thứ cấp M
t
:
M
t

= M
emax
. i
h1
= 0,144 . 3,545 = 0,51 (kNm)
Với M
t
=0,51 ta chọn các giá trị mô đun tiêu chuẩn: m = 4 ; m
n
= 3,5
2.1.3 Xác định số răng của các bánh răng.
- Ta chọn góc nghiêng của răng β = 30
0
.
- Số lượng răng Z
a
của bánh răng chủ động của cặp bánh răng luôn luôn ăn
khớp chọn theo điều kiện không cắt chân răng, nghĩa là: Z
a
≥ 13. Ta chọn Z
a
=15
(răng).
- Số lượng răng Z
a
’ của bánh răng bị động của cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp
được xác định theo công thức sau:
Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm
19
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công

57,26
=−=
a
n
Z
m
2.A.cos
'
a
Z
β
Ta chọn Z
a
’ = 27 (răng). Do đó tỉ số i
a
của cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp là :
8,1==
a
a
i
Z
'
a
Z
- Vậy tỉ số truyền của các cặp bánh răng được gài ở các số truyền khác nhau
của hộp số là:
a
i
gn
i

i
n
=
Trong đó:
+ i
gn
: Tỉ số truyền của các cặp bánh răng được gài ở số truyền thứ n (n=1÷4), ta
không tính cho số 5 vì đây là tay số truyền thẳng.
+ i
n
: tỉ số truyền của hộp số ở các số n.
Thay số lần lượt ta có: i
g1
= 1,969; i
g2
= 1,578; i
g3
= 1,15; i
g4
= 0,839; i
gl
=2,363.
- Số răng của các cặp bánh răng dẫn động gài số khi khoảng cách trục A không
đổi được tính như sau:
15,14
)
1
1(
.2
1

=
+
=
g
m
A
g
Z
i
. Chọn Z
g1
= 15
54,29
1
.
11
'
==
g
i
g
Z
g
Z
. Chọn Z
g1
’= 30
12,16
)
2

1(
cos 2
2
=
+
=
g
n
A
g
Z
im
β
. Chọn Z
g2
= 17
83,26
2
.
22
'
==
g
i
g
Z
g
Z
. Chọn Z
g2

’= 27
33,19
)
3
1(
cos 2
3
=
+
=
g
n
A
g
Z
im
β
. Chọn Z
g3
= 20
23
3
.
33
'
==
g
i
g
Z

g
Z
. Chọn Z
g3
’=23
6,19
)
4
1(
cos 2
4
=
+
=
g
n
A
g
Z
im
β
. Chọn Z
g4
= 20
Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm
20
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công
297,15
4
.

44
'
==
g
i
g
Z
g
Z
. Chọn Z
g4
’= 16
Với số lùi ta chọn : Z
l
= Z
g2
= 17; Z
gl
’= Z
g1
’= 30;
Vậy các bánh trên trục phụ của số lùi ta chọn là: Z
l
’

= 27 ; Z
gl
= 16;
- Sau khi tính được số răng của các cặp bánh răng gài số ta thấy tỉ số truyền của
chúng đã thay đổi, vì trong quá trình chọn có quá trình làm tròn số răng của các

bánh răng. Tỉ số truyền sau khi chọn số răng là:
2
15
30
1
1
'
1
===
g
Z
g
Z
g
i
;
15,1
20
23
3
3
'
3
===
g
Z
g
Z
g
i

625,1
16
26
2
2
'
2
===
g
Z
g
Z
g
i
;
87,0
23
20
4
4
'
4
===
g
Z
g
Z
g
i

978,2
16
27
.
17
30
'
.
'
===
gl
Z
l
Z
l
Z
gl
Z
gl
i
.
- Vậy tỉ số truyền của hộp số cũng thay đổi, ta tính lại và được như sau:
6,3
15
30
.
15
27
1
1

'
.
'
1
.
1
====
g
Z
g
Z
a
Z
a
Z
g
i
a
ii
859,2
17
27
.
15
27
2
2
'
.
'

2
.
2
====
g
Z
g
Z
a
Z
a
Z
g
i
a
ii
07,2
20
23
.
15
27
3
3
'
.
'
3
.
3

====
g
Z
g
Z
a
Z
a
Z
g
i
a
ii
565,1
23
20
.
15
27
4
4
'
.
'
4
.
4
====
g
Z

g
Z
a
Z
a
Z
g
i
a
ii
36,5
17
27
.
16
30
.
15
27
'
.
'
.
'
.
====
l
Z
l
Z

gl
Z
gl
Z
a
Z
a
Z
gl
i
a
i
l
i
Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm
21
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công
2.1.4 Tính chính xác khoảng cách giữa các trục A.
Việc làm tròn số răng không những ảnh hưởng đến tỉ số truyền mà còn có
thể làm thay đổi các khoảng cách trục A. Vì vậy ta phải tính lại khoảng cách
trục A của tất cả các bánh răng ăn khớp. Công thức tính như sau:
Với bánh răng trụ răng thẳng:
2
)
21
.( ZZm
A
+
=
Với bánh răng trụ răng nghiêng:

β
cos.2
)
21
.( ZZ
n
m
A
+
=
Lần lượt thay số ta có:
- Khoảng cách trục của cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp: A
a
= 100 (mm)
- Khoảng cách trục của cặp bánh răng gài số 1: A
1
= 101 (mm)
- Khoảng cách trục của cặp bánh răng gài số 2: A
2
= 100 (mm)
- Khoảng cách trục của cặp bánh răng gài số 3: A
3
= 100(mm)
- Khoảng cách trục của cặp bánh răng gài số 4: A
4
= 100(mm)
Qua kết quả trên ta chọn: A = A
a
= A
2

= A
3
= A
4
= A
c
= 100 (mm).
Vì chọn như vậy nên có sự sai lệch khoảng cách trục giữa các cặp bánh
răng gài số 1. Do đó ta cần phải giải quyết sự sai lệch bằng cách dịch chỉnh góc
của các cặp bánh răng gài số 1:
- Xác định hệ số thay đổi khoảng cách trục λ
0
:
0099,0
101
101100
1
)
1
(
−=
−
=
−
=
A
A
c
A
o

λ
- Với λ
0
= - 0,0099 tra bảng phụ lục 4(Tài liệu: Đồ án môn học Thiết kế hộp số
chính ô tô - máy kéo) ta tìm được hệ số dịch chỉnh tương đối
ξ
0
=- 0,01155 và góc ăn khớp α
0
= 17
0
58’.
- Hệ số dich chỉnh tổng cộng ξ
t
:
ξ
t
= 0,5. ξ
0
. ( Z’
g1
+ Z
g1
) = - 0,25988
- Phân chia hệ số dịch chỉnh ξ
t
cho bánh răng Z’
g1
và Z
g1

:
ξ
t
= ξ
1
+ ξ
1
’
Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm
22
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công
Vì Z
g1
= 15 <17 nên hệ số dịch chỉnh ξ
1
của bánh răng Z
g1
và hệ số dịch chỉnh
ξ
1
’ của bánh răng Z
g1
’ xác định theo biểu thức sau để đảm bảo đIều kiện không
cắt chân răng:

1176,0
17
1
17
1

=
−
=
g
Z
ξ

37748,0
1
'
1
−=−=
ξξξ
t
- Sau khi tính chọn được ξ
1
, ξ
1
’ theo điều kiện đảm bảo không cắt chân răng ta
cần kiểm tra các hệ số này theo các điều kiện sau:
+ Điều kiện các hệ số này đảm bảo không làm nhọn răng:
ξ
1
≤ ξ
t1
’’ ⇔ 0,1176 ≤ 0,98
ξ’
1
≤ ξ
t2

’’ ⇔ -0,37748 ≤ 1,62
+ Để đảm bảo truyền lực tốt, khi chọn ξ
1
và ξ
1
’ cần thoả mãn điều kiện chiều
dày răng ở đỉnh răng không không được quá nhỏ:
S
e1, 2
≥ (0,2 ÷ 0,3).m
Ta có công thức tính chiều dày răng ở đỉnh S
1
của bánh răng Z
g1
, và S
1
’ của
bánh răng Z
g1
’ như sau:
)(626,6
0

1
.2
2
.
1
mmtgm
m

S
=+=
αξ
π
)(184,5
0
.'.
1
.2
2
.
'
1
mmtgm
m
S =+=
αξ
π
Vậy thỏa mãn điều kiện chiều dày răng ở đỉnh răng không được quá nhỏ.
+ Để đảm bảo ăn khớp êm dịu, khi chọn ξ
1
và ξ
1
’ thì hệ số trùng khớp ε phải
thoả mãn điều kiện sau: ε ≥ 1,1. Với ε được tính như sau:
22,1
0
cos
sin.)
2

02
2
2
2
01
2
1
.(
2
1
=
−−+−
=
απ
α
ε
m
Ad
d
Dd
d
D
(α
0
và α là góc ăn khớp của bánh răng khi không dịch chỉnh và sau dịch chỉnh.
Các thông số khác lấy ở bảng 2).
Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm
23
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công
Thay số ta thấy hệ số trùng khớp thoả mãn điều kiện đưa ra để đảm bảo ăn khớp

êm dịu
+ Để tránh sự kẹt đầu răng khi ăn khớp thì đường kính vòng đỉnh của bánh răng
lớn phải thoả mãn điều kiện:
D
d1
’ ≤ D
d1max
Với D
e2max
được tính bằng công thức sau:
α
cos.
01
4
2
01
2
.4
max1
dAdA
d
D −+=
Thay các giá trị tương ứng lấy ở bảng 2 ta được:
D
d1max
= 156,85 (mm)
Cũng theo bảng 2 ta thấy đường kính vòng đỉnh của bánh răng lớn thoả mãn
điều kiện để tránh sự kẹt đầu răng khi ăn khớp:
D
d1

’ = 155,04 (mm) ≤ D
d1max
= 156,85 (mm)
2.1.5 Xác định các thông số hình học cơ bản của bánh răng
Việc xác định các thông số hình học của từng cặp bánh răng được tính
toán và lập thành các bảng, nhằm thuận tiện cho quá trình tính bền các bánh
răng và thiết lập các bản vẽ của hộp số.
Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm
24
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thành Công
h
A
D
c
D
d
d
D
'
d
D
'
c
d
'
α
=
2
0
°

Hình 2.1: Các thông số của bộ truyền bánh răng trụ
Bảng 1. Thông số của cặp bánh răng trụ răng nghiêng luôn ăn khớp.
Stt
Tên gọi Kí hiệu
Bánh răng nhỏ | Bánh răng
lớn
1 Mô đun pháp m
n
m
n
= 3,5
2 Bước pháp tuyến t
n
t
n
= π. m
n
= 11
3 Góc nghiêng của răng
β β = 30
0
Lớp: Cơ Khí ôtô A K47 SVTH: Giáp Văn Thơm
25