hộp phân phối ô tô trên xe du lịch có cầu sau chủ động

Tính toán thiết kế hộp phân phối ôtô
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 3
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ HỘP PHÂN PHỐI Ô TÔ 4
1.1.1 Công dụng của hộp phân phối 4
1.2.Phân loại hộp phân phối 5
1.2.1.Theo nguyên lý truyền động 5
1.2.2.Theo cấp số truyền 10
1.2.3.Theo tỷ lệ phân chia mômen ra các cầu 11
1.2.4.Theo dạng điều khiển gài cầu 11
1.2.5.Theo công dụng của hộp phân phối 11
1.2.6.Theo /nh chất biến đổi mômen các trục 12
2.2.1. Chọn loại hộp phân phối 14
2.2.2 Sơ đồ động học hộp phân phối 15
Chương 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỘP 15
3.1.1 Xác định khoảng cách trục của hộp số 15
3.1.2. Xác định số răng của bánh răng hộp phân phối 19
3.2. Tính kích thước trục hộp phân phối 22
3.2.1. Đường kính trục 22
3.2.2. Tính chiều dài sơ bộ các trục 23
3.2.4. Xác định các kích thước cơ bản của các bánh răng trục trung gian và trục sơ cấp số truyền thẳng
của hộp phân phối 24
3.3. Tính toán xác định các thông số cơ bản của đồng tốc hộp phân phối 25
3.3.1. Tỷ số truyền của hộp phân phối 25
3.3.2. Mômen quán /nh khối lượng tổng cộng quy dẫn về trục li hợp 26
3.4.1.Mômen ma sát yêu cầu của bộ đồng tốc 30
3.4.2. Bán kính ma sát của bộ đồng tốc 33
3.4.3. Chiều rộng bề mặt vành ma sát của bộ đồng tốc 34
3.4.4. Góc nghiêng của bề mặt hãm β 34
3.4.5. Tính toán kiểm tra các thông số cơ bản của bộ đồng tốc 35
3.4.7. Bộ khóa vi sai trong hộp phân phối 38

- 1 -
Tính toán thiết kế hộp phân phối ôtô
TÀI LIỆU THAM KHẢO 40
- 2 -
Tính toán thiết kế hộp phân phối ôtô
LỜI NÓI ĐẦU
Sau khi học xong môn học lý thuyết ô tô máy công trình, kết cấu và tính toán ô
tô. Sinh viên được giao làm đồ án môn học. Với nền công nghiệp phát triển ngày
càng hiện đại, các nhu cầu trong lao động và cuộc sống của con người càng được
nâng cao. Vấn đề vận chuyển hàng hóa, đi lại của con người là một trong những
nhu cầu rất cần thiết. Ô tô là một loại phương tiện rất phát triển và phổ biến trên thế
giới và ở Việt Nam hiện nay để đáp ứng cho nhu cầu đó. Trong các loại ôtô, xe du
lịch là phương tiện chủ yếu dùng để di chuyển co người. Là một sinh viên ngành
động lực, việc tìm hiểu, nghiên cứu, tính toán và thiết kế các bộ phận, cụm máy, chi
tiết trong xe du lịch là rất thiết thực và bổ ích. Trong khuôn khổ giới hạn của một đồ
án môn học, em được giao nhiệm vụ thiết kế và tính toán hộp phân phối xe du lịch.
Công việc này đã giúp cho em bước đầu làm quen với công việc thiết kế mà em đã
được học ở trường để ứng dụng cho thực tế, đồng thời nó còn giúp cho em cũng cố
lại kiến thức sau khi đã học các môn lý thuyết trước đó. Dưới sự hướng dẫn tận tình
của thầy giáo Th.S. Nguyễn Việt Hải và sự nổ lực của bản thân, sau một khoảng
thời gian cho phép em đã hoàn thành được đồ án của mình. Vì bước đầu tính toán
thiết kế còn rất bỡ ngỡ cho nên không tránh khỏi những sai sót, nhầm lẫn. Do vậy,
em rất mong các thầy thông cảm và chỉ bảo thêm để em được hoàn thiện hơn trong
quá trình học tập của mình.
Đà Nẵng, ngày 10 tháng 05 năm 2014.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thanh Sơn
- 3 -
Tính toán thiết kế hộp phân phối ôtô
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ HỘP PHÂN PHỐI Ô TÔ.

1.1. Công dụng và yêu cầu của hộp phân phối ô tô.
1.1.1 Công dụng của hộp phân phối
Đối với ô tô thường xuyên làm việc ở những nơi đường đất hoặc những nơi
chưa làm đường thì ôtô được thiết kế với nhiều cầu chủ động. Trong trường hợp
này, cần phải có hộp phân phối để phân phối công suất từ động cơ (sau khi đã qua
hộp số) đến các cầu hoặc các bánh xe chủ động.Trong hộp phân phối (hpp) thường
bố trí thêm một số truyền nhằm tăng lực kéo cho bánh xe chủ động khi cần thiết.
Hình 1.1 bố trí chung của hpp trên ôtô
1.2. Yêu cầu của hộp phân phối
Để đảm bảo công dụng nêu trên, ngoài các yêu cầu chung về hiệu suất, sức bền
và kết cấu gọn, hộp phân phối ô tô và máy kéo còn phải thõa mãn các yêu cầu đặc
trưng sau:
- Hộp phân phối ô tô, máy kéo phải đảm bảo việc phân phối đủ mô men đến các
cầu (hoặc bánh xe) chủ động theo tỷ lệ khối lượng ô tô phân bố lên các cầu
(hoặc bánh xe chủ động). Có như vậy thì mô men xoắn truyền đến các bánh xe
mới phát huy hết tác dụng, tức là không bị vượt momen bám đối với bất kì bánh
xe riêng biệt nào.
- 4 -
Tính toán thiết kế hộp phân phối ôtô
- Tốc độ tịnh tiến các bánh xe ko bị trượt quay, trượt lết trong bất kỳ điều kiện làm
việc nào. Nghĩa là cho phép tốc độ góc của bánh xe được quay với tốc độ bất kỳ kể
cả khi bán kính làm việc của bánh xe khác nhau do áp suất lốp không đều hoặc do
tải trọng phân bố lên các bánh xe khác nhau. Yêu cầu này còn đảm bảo cho - Tốc độ
tịnh tiến các bánh xe ko bị trượt quay, trượt lết trong bất kỳ điều kiện làm việc nào.
Nghĩa là cho phép tốc độ góc của bánh xe được quay với tốc độ bất kỳ kể cả khi bán
kính làm việc của bánh xe khác nhau do áp suất lốp không đều hoặc do tải trọng
phân bố lên các bánh xe khác nhau. Yêu cầu này còn đảm bảo cho bánh xe đi vào
đường vòng hoặc qua đường nhấp nhô một cách linh hoạt mà ko bị trượt (lúc này
quỹ đạo chuyển động của các bánh xe khác nhau).
- Điều khiển cho hộp phân phối thuận lợi và linh hoạt. Tức là phải cho phép ngắt

hoặc nối truyền động đến các cầu (hoặc bánh xe) khi cần thiết. Việc điều khiển ngắt
nối có thể được điều khiển tự động, bán tự động hoặc bằng tay. Điều khiển nhẹ
nhàng, làm việc êm.
- Không được làm giảm tính năng cơ động vốn có của xe nhiều cầu chủ động.
1.2.Phân loại hộp phân phối
Với các yêu cầu nêu trên tùy theo nguyên lý và kết cấu, hiện nay hộp phân phối
có thể phân loại theo một số tiêu chí cơ bản sau:
1.2.1.Theo nguyên lý truyền động
Tùy theo cấp số truyền hộp phân phối người ta chia ra:
1.2.1.1.Hộp phân phối không sử dụng bộ vi sai
Hộp phân phối không dùng vi sai thường chỉ dùng hạn chế trên một số xe có
khối lượng phân bố lên các cầu bằng nhau. Hộp phân phối kiểu này cũng chỉ dùng
để phân phối mômen lên các cầu, không dùng để phân bố mômen lên các bánh xe
mặc dù khối lượng phân bố mômen lên các bánh xe trên một cầu bằng nhau. Sở dĩ
như vậy là vì xe tốc độ góc của hai bánh xe trên một trục không luôn luôn bằng
nhau mà thường khác nhau (khi quay vòng, khi bán kính làm việc hai bánh xe
không bằng nhau do áp suất lốp khác nhau hoặc do mòn không đều…, khi đường
không bằng phẳng, đường không thẳng). Cũng cần chú ý thêm rằng: mặc dầu bán
kính làm việc bằng nhau, đường bằng phẳng và thẳng nhưng thời gian xe không
- 5 -
Tính toán thiết kế hộp phân phối ôtô
chuyển động thẳng là nhiều hơn chuyển động thẳng vì phải tránh chướng ngại vật
và các phương tiện chuyển động khác trên đường.
INPUT
I
OF
ON
II
2p
1p

I
II
OF
ON
1p
2p
INPUT
Hình 1.2. Hộp phân phối không dùng vi sai
giữa hai cầu xe con.
Cả hai hộp phân phối trên đều kết hợp thiết kế thêm hộp số phụ để tao ra khả
năng thích nghi cho xe hoạt động trên hai loại đường khác nhau. Nhược điểm của
sơ đồ trên là hiệu suất truyền chung của hộp phân phối thấp, hiệu suất luôn luôn nhỏ
hơn 1 vì ít nhất phải qua một cặp bánh răng kể cả khi chuyển động trên đường tốt
chỉ sử dụng một cầu chủ động.
Để khắc phục nhược điểm trên, người ta sử dụng hộp phân phối không vi sai
cótrục dẫn động cho cầu sau đồng tâm với trục vào hộp phân phối như hình 1.3.
INPUT
I
II
I
II
OF
ON
D
1p
1p
D
ON
OF
INPUT

- 6 -
Tính toán thiết kế hộp phân phối ôtô
Hình 1.3. Hộp phân phối không dùng vi sai (có truyền thẳng D cho trục II)
Ưu điểm của hộp phân phối kiểu nối cứng không dùng vi sai là đảm bảo tính
cơ động tốt, đặc biệt không bị hiện tượng sa lầy như kiểu hộp phân phối có vi sai.
Tuy nhiên nhược điểm lớn là tiêu hao nhiên liệu lớn (vì hiệu suất nói chung
thấp, lực cản tăng lên do các bánh xe bị trượt lê cục bộ) và gây thêm tải trọng phụ
cho hệ thống truyền lực (vì bị cưỡng bức chi tiết do sự trượt lê).
1.2.1.2.Hộp phân phối kiểu vi sai
Để khắc phục nhược điểm hộp phân phối không vi sai, ngày nay hầu hết các
hộp phân phối trên ôtô đều dùng bộ vi sai để phân phối mômen ra các trục theo yêu
cầu.
Hộp phân phối kiểu vi sai không những cho phép phân phối tùy ý mômen ra
các cầu mà còn bảo đảm tốt nhất tốc độ chuyển động linh hoạt của các bánh xe chủ
động trong mọi địa hình. Nhờ vậy tránh được sự mòn lốp do trượt cưỡng bức gây
ra, giảm tiêu hao nhiên liệu và tăng tuổi thọ cho các chi tiết so với kiểu không dùng
vi sai.
Trong hộp phân phối vi sai còn được chia ra làm các loại:
- Hộp phân phối vi sai đối xứng
+ Hộp phân phối kiểu vi sai đối xứng giữa hai bánh xe.
Phổ biến nhất là phân phối mômen cho hai bánh xe trong cầu chủ động (cho
bất kỳ loại ôtô nào – trừ một số ôtô xe máy chuyên dùng ly hợp chuyển hướng
hoặc kiểu truyền động thủy lực).
INPUT
I
K
II
- 7 -
Tính toán thiết kế hộp phân phối ôtô
Hình 1.4. Hộp phân phối kiểu vi sai đối xứng giữa hai bánh xe.

+ Hộp phân phối kiểu vi sai đối xứng giữa hai cầu chủ động.
Đối với ôtô có tính năng cơ động cao, hoạt động trong nhiều địa hình, có hệ số
bám giữa đường và lốp thấp thì phải dùng nhiều cầu chủ động. Để bảo đảm cho các
bánh xe chủ động chuyển động linh hoạt trong điều kiện này, giữa các cầu nhất
thiết phải có hộp phân phối kiểu vi sai.
Với xe con có kiểu bố trí bánh xe 4x4 (có bốn vị trí bố trí bánh xe và cả bốn vị
trí đều chủ động – tức hai cầu đều chủ động) có phân bố khối lượng lên các cầu
bằng nhau, thì thiết kế hộp phân phối kiểu vi sai đối xứng để phân phối mômen đến
các cầu như nhau.
INPUT
I
K
II
1p
2p
Hình 1.5. Hộp phân phối kiểu vi sai đối xứng giữa hai cầu xe con.
Trong hộp phân phối trên cũng thiết kế thêm hộp số phụ có hai số truyền nhằm
đảm bảo tính thích ứng về lực cản chuyển động trong các loại địa hình khác nhau.
+ Hộp phân phối kiểu vi sai đối xứng cho hai cầu chủ động “kép”.
- 8 -
Tính toán thiết kế hộp phân phối ôtô
INPUT
K
I
II
Hình 1.6. Hộp phân phối kiểu vi sai đối xứng
Hình 1.6 là sơ đồ động học một kiểu hộp phân phối có vi sai đối xứng dùng để
phân phối mômen cho hai cầu chủ động “kép” (hai cầu sau hoặc hai cầu trước chủ
động) trên các xe tải có kiểu bố trí bánh xe 6x4 (hoặc 6x6 hoặc 8x8).
- Hộp phân phối vi sai không đối xứng

Hộp phân phối kiểu vi sai không đối xứng được áp dụng để phân phối mômen
cho các cầu có khối lượng phân bố trên đó không bằng nhau.
II
I
K
INPUT
II
I
K
INPUT
1p
2p
Hình 1.7. Hộp phân phối kiểu vi sai không đối
xứng giữa các cầu.
Hình 1.7 là sơ đồ động học kiểu hộp phân phối có vi sai không đối xứng áp
dụng phổ biến trên xe có kiểu bố trí bánh xe 6x6. Trong đó hình 1.7a thiết kế thêm
- 9 -
Tính toán thiết kế hộp phân phối ôtô
hai số truyền phụ nhằm thay đổi lực kéo tương ứng với lực cản chuyển động ở các
loại địa hình khác nhau. Tuy nhiên, đối với xe đã có hộp số phụ riêng thì trong hộp
phân phối không cần bố trí thêm hộp số phụ (hình 1.7b).
1.2.2.Theo cấp số truyền
Dựa vào cấp số truyền hộp phân phối người ta chia ra làm hai loại như sau:
- Hộp phân phối một cấp số truyền.
INPUT
I
II
INPUT
INPUT
I

II
I
II
a)
b
c)
Hình 1.8. Các dạng sơ đồ cấu tạo hộp phân phối một cấp
a. Dạng một cấp có khớp gài, b. Dạng một cấp vi sai côn
c. Dạng một cấp có vi sai trụ.
- Hộp phân phối hai cấp số truyền.
Trong hộp phân phối 2 cấp số truyền, thường bố trí một cấp số truyền thẳng
có tỉ số truyền i= 1 và một cấp số truyền có tỉ số i > 1. Sơ đồ cấu tạo của hộp phân
phối loại này được thể hiện như hình sau.
- 10 -
Tính toán thiết kế hộp phân phối ôtô
INPUT
a
I
II
INPUT
II
I
b
c
INPUT
II
I
Hình 1.9. Các dạng sơ đồ cấu tạo hộp phân phối hai cấp
1.2.3.Theo tỷ lệ phân chia mômen ra các cầu
Tùy theo tính chất sử dụng cho mỗi loại ô tô mà tỷ lệ phân chia mômen có thể

thay đổi như sau:
- Tỷ lệ phân chia bằng 1: Loại này thường sử dụng cho ô tô du lịch với cơ cấu bánh
răng có kích thước hình học như nhau, hay vi sai bánh răng côn đối xứng.
- Tỷ lệ phân chia khác 1: Loại này sử dụng cho các ô tô với cơ cấu vi sai bánh răng
trụ kiểu cơ cấu hành tinh hay vi sai bánh răng côn không đối xứng.
1.2.4.Theo dạng điều khiển gài cầu
- Dạng điều khiển bằng tay: Việc điều khiển gài cầu được thực hiện bằng tay, qua
các cơ cấu cơ khí.
- Dạng điều khiển bằng điện từ: Được thực hiện bằng rơle điện từ, điều khiển đóng
ngắt dòng điện bằng công tắc.
- Dạng điều khiển bằng khí nén: Loại này thường sử dụng ở ô tô tải, lực điều khiển
gài cần được thực hiện bằng một cặp piston xi lanh khí nén.
- Dạng điều khiển tự động: Loại này thường được sử dụng ở các ô tô du lịch hiện
đại.
1.2.5.Theo công dụng của hộp phân phối
Có thể chia ra: Hộp phân phối mômen giữa các cầu, hộp phân phối mômen ra
các bánh xe. Hộp phân phối mômen ra các bánh xe thường là loại vi sai đối xứng.
Hộp phân phối mômen ra các cầu có thể là đối xứng hoạc không đối xứng.
- 11 -
Tính toán thiết kế hộp phân phối ôtô
1.2.6.Theo tính chất biến đổi mômen các trục
Có thể phân ra hai loại: Hộp phân phối có mômen ma sát trong thấp và hộp
phân phối có mômen ma sát trong cao.
Thông thường thiết kế hộp phân phối có mômen ma sát trong thấp nhằm mục
đích đạt yêu cầu chung về hiệu suất truyền động cao. Tuy nhiên, trong một số
trường hợp đặc biệt (xe quân sự cần vượt địa hình nhanh – kể cả lầy lội) cần thiết
phải thiết kế hộp phân phối có mômen ma sát trong cao nhằm đảm bảo khả năng tự
vượt lầy cần thiết cho xe.
- 12 -
Tính toán thiết kế hộp phân phối ôtô

Chương 2. TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU
2.1. Tính toán xác định các thông số ban đầu.
Để truyền lực kéo đến các bánh xe không vượt quá lực bám thì mômen phân
phối ra các cầu tỷ lệ với khối lượng phân bố lên các cầu đó. Momen lớn nhất có thể
truyền đến các cầu không được vượt quá mômen bám trên các cầu và được xác định
theo [2]:
1 1 1
1
01 1
2 2 2
2
02 2
. . .
.
. . .
.
bx
bx
m g r
M
i
m g r
M
i
ϕ
η
ϕ
η

=





=


[N.m]
Trong đó:
m
1
,
2
[kg] : là khối lượng tương ứng phân bố lên cầu trước, cầu sau;
φ
1
,
2
: là hệ số bám tương ứng giữa lốp với mặt đường ở cầu trước
và sau;
R
bx1,2
[m] : là bán kính làm việc tương ứng của bánh xe trước, sau;
i
01,2
: là tỷ số truyền tương ứng của truyền lực chính cầu trước, sau;
η
1,2
: tương ứng hiệu suất từ hộp phân phối đến các cầu trước, sau;
g [m/s

2
] :gia tốc trọng trường, trong tính toán lấy g = 9,8.
Trong điều kiện làm việc “chuẩn” (xe chuyển động thẳng trong điều kiện
đường phẳng, bán kính làm việc của các bánh xe bằng nhau, ) ta có thể giả thiết
các thông số kết cấu cũng như các thông số vận hành của cầu trước, cầu sau của xe
là như nhau: như bán kính làm việc bánh xe R
bx
(R
bx1
=R
bx2)
, tỷ số truyền lực chính i
0
(i
01
= i
02
để đảm bảo tốc độ góc truyền đến các bánh xe), hiệu suất truyền lực η
1,2
(η
1
= η
2
), hệ số bám giữa lốp với mặt đường φ (φ
1
= φ
2
).
Tỷ số momen yêu cầu truyền đến cầu trước / cầu sau được xác dịnh theo [2]:

1 1
2 2
M m
M m
=
Thay số vào ta có:
1
2
1200
1
1200
M
M
= =
2.2. Chọn loại/kiểu sơ đồ động học hộp phân phối.
- 13 -
Tính toán thiết kế hộp phân phối ôtô
2.2.1. Chọn loại hộp phân phối
* Phương án 1: hộp phân phối không dùng vi sai
Hộp phân phối không dùng vi sai thường chỉ dùng hạn chế trên một số xe có
khối lượng phân bố lên các cầu bằng nhau. Hộp phân phối kiểu này cũng chỉ dùng
để phân phối mômen lên các cầu, không dùng để phân bố mômen lên các bánh xe
mặc dù khối lượng phân bố mômen lên các bánh xe trên một cầu bằng nhau.
Ưu điểm của hộp phân phối kiểu nối cứng không dùng vi sai là đảm bảo tính
cơ động tốt, đặc biệt không bị hiện tượng sa lầy như kiểu hộp phân phối có vi sai.
Tuy nhiên nhược điểm lớn là tiêu hao nhiên liệu lớn (vì hiệu suất nói chung
thấp, lực cản tăng lên do các bánh xe bị trượt lê cục bộ) và gây thêm tải trọng phụ
cho hệ thống truyền lực (vì bị cưỡng bức chi tiết do sự trượt lê).
* Phương án 2: hộp phân phối kiểu vi sai không đối xứng
Hộp phân phối kiểu vi sai không những cho phép phân phối tùy ý mômen ra

các cầu mà còn bảo đảm tốt nhất tốc độ chuyển động linh hoạt của các bánh xe chủ
động trong mọi địa hình. Nhờ vậy tránh được sự mòn lốp do trượt cưỡng bức gây
ra, giảm tiêu hao nhiên liệu và tăng tuổi thọ cho các chi tiết so với kiểu không dùng
vi sai.
Hộp phân phối kiểu vi sai không đối xứng được áp dụng để phân phối mômen
cho các cầu có khối lượng phân bố trên đó không bằng nhau.
* Phương án 3: hộp phân phối kiểu vi sai đối xứng
Hộp phân phối kiểu vi sai đối xứng được áp dụng để phân phối mômen cho các
cầu có khối lượng phân bố trên đó bằng nhau.
Xe được thiết kế là xe có khối lượng phân bố lên các cầu bằng nhau, có thể sử
dụng hộp phân phối không dùng vi sai để phân phối mômen ra các cầu. Song hộp
phân phối loại này có một số nhược điểm như hiệu suất truyền chung thấp, tiêu hao
nhiên liệu lớn. Nên ta chọn hộp phân phối dùng bộ vi sai để khắc phục các nhược
điểm trên.
Với loại hộp phân phối kiểu vi sai không đối xứng thì chỉ được áp dụng để
phân phối mômen cho các cầu có khối lượng trên đó không bằng nhau. Hơn nữa xe
- 14 -
Tính toán thiết kế hộp phân phối ôtô
thiết kế là xe du lịch, có tính năng cơ động cao và để đảm bảo cho các bánh xe chủ
động linh hoạt trong mọi điều kiện thì giữa các cầu nhất thiết phải có hộp phân phối
kiểu vi sai và là kiểu vi sai đối xứng.
2.2.2 Sơ đồ động học hộp phân phối
Trên hình là sơ đồ động học hộp phân phối có vi sai đối xứng dùng để phân
phối mômen cho hai cầu chủ động trên xe du lịch (có khối lượng phân bố lên hai
cầu giống nhau). Cơ cấu khóa K có nhiệm vụ khóa cứng vi sai mỗi khi các bánh xe
bị sa lầy.
INPUT
I
K
II

1p
2p
Hình 3.1. Hộp phân phối kiểu vi sai đối xứng.
Chương 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỘP
PHÂN PHỐI VÀ BỘ GÀI ĐỒNG TỐC
3.1. Tính toán kích thước cơ bản của trục và các bánh răng hộp phân phối.
3.1.1 Xác định khoảng cách trục của hộp số
* Tỷ số truyền số thấp nhất i
h1
của hộp số được xác định theo [1]:
ax
1
max 0
. .
. .
m a bx
h
e t
G r
i
M i
ψ
η
≥
Trong đó:
- 15 -
Tính toán thiết kế hộp phân phối ôtô
Ψ
max
: Hệ số cản lớn nhất của đường;

Theo đề: Ψ
max
= 0,26
G
a
: Trọng lượng toàn bộ xe;
Theo đề: G
a
= 2400 . 10 = 24000 [N]
r
bx
: Bán kính làm việc của bánh xe chủ động;
Theo đề: r
bx
= 0,33 [m]
M
emax
: Mômen cực đại của động cơ;
Theo đề: M
emax
= 260 [N.m]
η
t
: Hiệu suất hệ thống truyền lực;
Xe thiết kế là xe du lịch η
t
= 0,92 ÷ 0,93
Chọn: η
t
= 0,93

i
0
: Tỷ số truyền lực chính.
Giá trị tỷ số truyền lực chính i
0
cùng với tỷ số truyền cao nhất của hốp số i
hn
được xác định theo tốc độ chuyển động lớn nhất của xe v
max
[m/s] ứng với tốc độ
góc lớn nhất của động cơ ω
e
[rad/s] như sau:
max
0
a max
.
.
e bx
hn
r
i
i v
ω
=
Trong đó:
i
hn
: Giá trị tỷ số truyền cao nhất của hộp số, thường chọn bằng
một (i

hn
=1);
ω
emax
[rad/s] : Tốc độ góc lớn nhất của động cơ, được xác định theo loại
động cơ và chủng loại xe khi thiết kế:
Động cơ Diesel, xe du lịch: ω
emax
= ω
N
Với ω
N
là tốc độ góc ứng với công suất cực đại của động cơ, ta có:

n
N
335
30
3200.
30
.
===
ππ
ω
[rad/s]
v
max
: Tốc độ tịnh tiến lớn nhất của xe.
Theo đề: v
max

= 120 [km/h] hay v
max
= 33,333 [m/s]
Thay số vào ta có:
- 16 -
Tính toán thiết kế hộp phân phối ôtô
0
335.0,33
3,32
1.33,333
= =i

i
h1
=
Vậy, tỉ số truyền thấp nhất i
h1
= 2,57
* Kiểm tra theo điều kiện bám, được xác định theo [1]:
1
max 0
. .
. .
bx
h
e t
G r
i
M i
ϕ

ϕ
η
≤
Trong đó:
ϕ : Hệ số bám giữa lốp và mặt đường;
Với xe du lịch thường chạy trên đường nhựa ϕ = 0,7 ÷0,8
Chọn ϕ = 0,75
G
ϕ
[N] : Trọng lượng bám của xe.
Trọng lượng bám G
ϕ
được xác định theo: G
ϕ
= G
cd
.m
cd
m
cd
: Hệ số phân bố tải trọng lên cầu chủ động;
m
cd
= 1 (do xe thiết kế có cả hai cầu chủ động và trọng lượng phân bố
lên các cầu bằng nhau)
G
cd
[N]: Trọng lượng phân bố lên các cầu chủ động.
24000
1200

2 2
a
cd
G
G = = =
[N]
⇒ G
ϕ
= 12000.1 =12000[N]
Thay số vào ta có:
1
0,75.12000.0,33
3,70
260.3,32.0,93
h
i ≤ =
Vậy tỉ số truyền thấp nhất i
h1
= 2,57 thõa mãn điều kiện bám.
* Kiểm tra theo điều kiện tốc độ tối thiểu của ô tô, được xác định theo [1]:
min
1
min 0
.
.
ω
≤
e bx
h
e

r
i
v i
Trong đó:
- 17 -
Tính toán thiết kế hộp phân phối ôtô
ω
emin
[rad/s] : Tốc độ góc ổn định nhỏ nhất của động cơ khi đầy tải;
Đối với xe du lịch thì ω
emin
= 600 ÷ 800 [v/ph]
Chọn ω
emin
= 600 [v/ph]
v
min
[m/s] : Tốc độ chuyển động tịnh tiến nhỏ nhất của ô tô.
Đối với xe du lịch thì v
min
= 5 ÷ 7 [km/h]
Chọn v
min
= 7 [km/h]
Thay số vào ta có:
min min
1
min 0 min 0
. . .
.600.0,33

3,21
7.1000
. 30. .
30. .3.32
3600
ω π
π
≤ = = =
e bx e bx
h
e e
r n r
i
v i v i
Vậy tỉ số truyền thấp nhất i
h1
= 3,21 thõa mãn điều kiện tốc độ tối thiểu của ô tô.
Dựa vào các điều kiện trên ta có:
- Theo điều kiện kéo: i
h1
≥
2,57
- Theo điều kiện tốc độ tối thiểu: i
h1
≤
3,21
- Theo điều kiện bám: i
h1
≤
3,70

Với các điều kiện này thì 2,57
≤
i
h1
≤
3,70
Ta chọn i
h1
= 2,57

* Khoảng cách trục hộp số
Khoảng cách trục A có thể xác định theo công thức kinh nghiệm, theo [1]:
3
max 1
. .
a e h
A k M i
=
[mm]
Trong đó:
k
a
: Hệ số kinh nghiệm;
Đối với xe du lịch k
a
= (8,9 ÷ 9,3).
Chọn k
a
= 9.
M

emax
: Mômen quay cực đại của động cơ;
Theo đề ta có: M
emax
= 260 [N.m]
i
h1
: Tỷ số truyền thấp nhất của hộp số.
Theo tính toán: i
h1
= 2,57
- 18 -
Tính toán thiết kế hộp phân phối ôtô
Thế số tính được khoảng cách trục sơ độ là:
3
9. 260.2,57 78,7A = =
[mm]
Chọn sơ bộ: A = 80 [mm]
3.1.2. Xác định số răng của bánh răng hộp phân phối
Bánh răng dùng trong hộp phân phối kiểu vi sai đối xứng là bánh răng côn và
chỉ cần răng thẳng. Bộ truyền bánh răng côn truyền chuyển động giữa hai trục giao
nhau, góc giữa hai trục là 90
0
.
Ta thấy, forofin răng bánh răng côn nằm trên mặt côn phụ rất gần với forofin
răng của bánh răng trụ thẳng có bán kính vòng chia bằng chiều dài đường sinh mặt
côn phụ. Do vậy khi tính toán ta thay thế bánh răng côn thẳng có bán kính vòng
chia bằng chiều dài đường sinh mặt côn phụ trung bình. Bánh răng trụ răng thẳng
này gọi là bánh răng tương đương của bánh răng côn.
R

e
a
d
e
1
d
1
s
d
v
1
a
v
d
v
2
d
e
2
Hình 3.1. Bánh răng tương đương của bánh răng côn.
- 19 -
∑ = 90
0
δ
2
δ
1
Tính toán thiết kế hộp phân phối ôtô
Theo [1] ta có khoảng cách trục giữa bánh răng trung tâm và bánh răng vệ tinh
được xác định theo công thức kinh nghiêm:

A
ht
= (0,5 ÷ 0,55).A = (0,5 ÷ 0,55).80 =40 ÷44 [mm]
Chọn: A
ht
= 42 [mm]
Theo [4] để tránh hiện tượng cắt chăn răng, số răng tối thiểu của bánh răng trụ
tương đương được chọn không bé hơn 17.
Chọn: Z
ht
= 17
Mà ta có Z
1
=Z
2
= n
ht
. Z
ht
. Chọn n
ht
=2 ÷4, ta lấy n
ht
= 2
Suy ra Z
1
=Z
2
=2.17= 34 [răng]
Các bánh răng trong kết cấu hành tinh chỉ cần bánh răng thẳng, mô-duyn

thường chọn trong khoảng m = (2,5 ÷ 3,5).
Chọn: m = 2,5
Mà ta có :
1 2
1 2
. . 2,5.34
42,5
2 2 2
m Z m Z
R R= = = = =
[mm]
R
ht
=
.
2,5.17
21,25
2 2
ht
m Z
= =
[mm]
Quan hệ kích thước vi sai ta có: 2R
c
=R
1
+R
2
= 42,5+42,5=85[mm]
Suy ra R

c
= 42,5[mm]
Ta có tỷ số truyền của cặp bánh răng trụ răng thẳng tương đương u
tđ
và cặp
bánh răng côn răng thẳng u có mối liên hệ được xác định theo [5].
2 2
1
1
(tan )
ht
Z
u
Z
δ
= =

Trong đó: δ
1
là góc nón chia.
2 2
1
1
1
0
1
34
(tan ) 2
17
tan 1,414

54 44'
ht
Z
u
Z
δ
δ
δ
⇒ = = = =
⇒ =
⇒ =
Mặt khác ta có : δ
1
+ δ
g
= 90
0

0 0 0
90 54 44' 35 16'
ht
δ
⇒ = − =
- 20 -
Tính toán thiết kế hộp phân phối ôtô
Từ đây ta tính các thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng côn trong hộp phân
phối.

tb2
D

e2
d
L
D
e
1
t
b
1
d
D
e
D
i
n
1
n
2
Hình 3.2. Kích thước bộ truyền bánh răng côn.
- 21 -
δ
1
δ
2
θ
Tính toán thiết kế hộp phân phối ôtô
Chiều dài nón:
2 2 2 2
1
0,5. 0,5.2,5. 34 17 47,5= + = + =

ht
L Z Z
[mm]
Đường kính vòng chia:
D
c1
= D
c2
= m.Z
1
= 2,5.34 = 85 [mm]
D
cht
= m.Z
ht
= 2,5.17 = 42,5 [mm]
Đường kính vòng đỉnh:
D
e1
= m.(Z
1
+ 2.cos δ
1
) = 2,5.(34 + 2cos 54
0
44’) = 87,88 [mm]
D
eht
= m.(Z
ht

+ 2.cos δ
g
) = 3(17 + 2cos 35
0
16’) = 46,58 [mm]
Đường kính vòng chân:
D
e1
= m.(Z
1
- 2,5.cosδ
1
) = 2,5.(34 - 2,5cos 54
0
44’) = 81,39 [mm]
D
eht
=m.(Z
ht
-2,5.cosδ
1
) = 2,5.(17 - 2,5cos 36
0
16’) = 37,46 [mm]
Chiều dài răng:
B = (0,3 ÷ 0,33)L
Chọn: B = 0,3L => B = 0,3.47,5 = 14,25 [mm].
3.2. Tính kích thước trục hộp phân phối
3.2.1. Đường kính trục
Ta có trục vào của hộp phân phối được gắn với trục ra của hộp số nên mô men

của trục vào hộp phân phối sẽ là mô men trục ra của hộp số. Gọi M
1
là mô men của
trục sơ cấp của hộp phân phối, theo [1]:
Khi đó M
1
= M
emax
.i
h1
=260.2,57= 668,2 [N.m]
i
h1
: tỷ số truyền ở tay số 1 là tay số thấp nhất, mục đích chọn i
h1
mà không phải
chọn i
h
khác là ta do lấy mô men ra là lớn nhất, khi đó ta mong muốn rằng hộp phân
phối phải truyền mô men ra các cầu đúng bằng mô men từ hộp số truyền xuống
(không có hao phí công suất của động cơ).
Từ đó ta tính được các thông số lần lượt như sau:
* Đối với trục sơ cấp:

3
1
1
. (3.7)
d
d k M

=
Ở đây:
K
d
= 4,0 ÷ 4,6 – Hệ số kinh nghiệm.
- 22 -
Tính toán thiết kế hộp phân phối ôtô
Chọn K
d
= 4,0
3
1
4. 668,2 34,97 [mm]d
⇒ = =
Chọn
1
35
d
=
[mm]
Chiều dài trục sơ cấp xác định :
1
1
35
218,75
0,18 0,16
d
l
= = =
[mm]. Chọn

1
l
=220[mm]
* Đối với trục trung gian (cần C của cơ cấu vi sai) được xác định theo A
ht
:
d
c
= 0,45. A
ht
= 0,45.42 = 18,9[mm]
Chọn: d
c
= 20 [mm].
Chiều dài trục trung gian được tính theo :
2
c b
l b B
δ
= + +
=18+2.20+5=63[mm]
* Đối với trục trung gian của hộp phân phối thì ta tính theo A:
0,45. 0,45.80 36
tg
d A= = =
[mm]
Chiều dài trục trung gian:
36
200
0,18 0,18

tg
tg
d
l = = =
[mm]
* Đối với trục thứ cấp (2 trục dẫn động hai cầu) được xác định theo tỷ số phân bố
mômen ra các cầu:
2 1
3 2
1
d M
d M
= =
Trong đó: d
2
: Trục dẫn động cầu trước,
d
3
: Trục dẫn động cầu sau.
Theo công thức kinh nghiệm:
3
0,45 0, 45.80 36
d A
= = =
(mm) ,chọn
3
40d =
[mm]
Suy ra :
2

1, 08.36 38,88( )
d mm
= =
Chọn
=
2
40( )
d mm
3.2.2. Tính chiều dài sơ bộ các trục
Quan hệ giữa đường kính trục và chiều dài trục được tính sơ bộ bằng:
- 23 -
Tính toán thiết kế hộp phân phối ôtô
( )
( )
1
1
2
2
0,16 0,18
0,18 0,21
p
d
l
d
l

≈ ÷





≈ ÷


Thay số vào ta có:
( )
1
1
3
2 3
35
218,75
0,16 0,18 0,16
40
222
(0,16 0,18) 0,18
p
d
l
d
l l

≈ = =

÷



≈ = =


÷

Chọn
1
220l =
[mm],
2 3
222l l= =
[mm],
3.2.3. Kích thước bánh răng, ổ đỡ trên hộp phân phối
* Chiều rộng bánh răng được xác định theo biểu thức:
b ≈ (0,19 ÷ 0,23).A= 15,2 ÷ 18,4
Chọn: b = 18[mm]
* Chiều rộng ổ đỡ
Đối với xe du lịch: B = (0,25 ÷ 0,28).A= 20 ÷ 22,4
Chọn: B = 20[mm]
* Chiều rộng đồng tốc
Đối với xe con: H = (0,68 ÷ 0,78).A = 54,4 ÷ 62,4
Chọn: H = 55[mm]
3.2.4. Xác định các kích thước cơ bản của các bánh răng trục trung gian và
trục sơ cấp số truyền thẳng của hộp phân phối
Để đảm bảo các bánh răng hộp phân phối làm việc êm dịu, xu hướng chọn mô
đun
n
m
có giá trị nhỏ nhất, ngược lại góc nghiêng
β
thường có giá trị lớn như sau:
Ta chọn :
0 0 0

3, 22 34 , 22
n
m chon
β β
= = − =

Số răng được xác định :
0
'
1
2. .cos 2.80.cos 22
24,7
.( 1) 3.(1 1)
n n
A
Z
m i
β
= = =
+ +
(răng)
- 24 -
[mm]
[mm]
[mm]
Tính toán thiết kế hộp phân phối ôtô
Chọn
' "
1 1
25Z Z= =

(răng)
Khoảng cách trục xác định theo số răng:
' "
'
1 1
.( )
3.(25 25)
80,8
2cos 2cos 22
n
m Z Z
A
β
+
+
= = =
[mm]
Chọn
'
80A =
[mm]
Tính chính xác góc nghiêng
β
theo số răng đã được làm tròn:
' "
1 1
'
( )
3(25 25)
cos 0,9375

2 2.80
n
m Z Z
A
β
+
+
= = =

0 '
20 21
β
→ =

Chiều cao răng :
2,25. 2,25.3 6,75
n
h m= = =
[mm]
Chọn h=7[mm]
Đường kính vòng lăn :
'
' '
1
1 2
0 '
.
25.3
79,99
cos cos20 21

n
Z m
D D
β
= = = =
[mm]
Đường kính vòng chân răng :
'
1 2 1
2,5. 79,99 2,5.3 72,49
i i n
D D D m= = − = − =
[mm]
Đường kính vòng đỉnh răng :
' ' '
1 2 1
2. 79,99 2.3 85,99
a a n
D D D m= = + = + =
[mm]
3.3. Tính toán xác định các thông số cơ bản của đồng tốc hộp phân phối.
3.3.1. Tỷ số truyền của hộp phân phối
* Khi khóa K ở vị trí K
1
thì tỷ số truyền i
p1
= 1.
* Khi khóa K ở vị trí K
2
:

Tỷ số truyền tăng tốc trong trường hợp này được xác định theo phương trình
động học Willis:
1
2
2 1
c
c
R
R
ω ω
ω ω
−
= −
−
Với R
1
= R
2
và ω
1
= 0 thì tỷ số truyền từ cần C sang trục II là:
2
2
2 1 2
0,5
c
p
R
i
R R

ω
ω
= = =
+
- 25 -