Đồ án thiết kế hộp số cơ khí trên xe tải (Link cad: http://bit.ly/hopsocokhixetai)

Đồ án tốt nghiệp
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 5
1.1. Các thông số tham khảo 5
1.2. Giới thiệu chung về hộp số 6
1.2.1. Công dụng 6
1.2.2. Yêu cầu 6
1.2.3. Phân loại 7
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT
KẾ 9
2.1 . Giới thiệu một số hộp số cơ khí thường dùng trên ô tô hiện nay. 9
2.1.1. Hộp số 3 trục 9
2.1.2. Hộp số 2 trục 12
2.2. Quan điểm thiết kế 14
2.3. Kết luận về phương án thiết kế 15
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỘP SỐ 20
3.1. Tính tỷ số truyền hộp số 20
3.1.1. Khoảng cách trục 21
3.1.2. Modun các bánh răng hộp số 21
3.1.3. Góc nghiêng răng β 21
3.1.4. Số răng của các bánh răng 22
3.1.5. Xác định lại chính xác tỷ số truyền, khoảng cách trục 25
3.1.6. Dịch chỉnh góc bánh răng 26
3.2. Tính bền bánh răng 36
3.2.1. Chế độ tải trọng để tính toán hộp số 36
3.2.2. Tính bền bánh răng 38
3.3. Tính toán trục hộp số 41
3.3.1. Tính sơ bộ trục, kích thước trục hộp số 41
3.3.2. Tính bền trục 42
Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50 1

1
Đồ án tốt nghiệp
3.4. Tính toán ổ lăn 54
3.4.1. Tải trọng tác dụng lên ổ lăn trục thứ cấp 56
3.4.2. Đối với trục trung gian 58
3.4.3. Đối với trục sơ cấp 59
CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG CATIA TRONG THIẾT KẾ 3D 60
4.1. Đặt vấn đề 60
4.2. Giới thiệu phần mềm CATIA 61
4.3. Ứng dụng phần mềm CATIA để thiết kế các chi tiết trong hộp
số cơ khí trên ôtô 64
CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM COSMOS ĐỂ
KIỂM NGHIỆM BỀN CHI TIẾT 74
5.1. Đặt vấn đề 74
5.2. Giới thiệu phần mềm 74
5.3. Ứng dụng phần mềm COSMOS giải bài toán kiểm nghiệm bền
trục trung gian hộp số 76
5.4. Kết quả việc ứng dụng CATIA và COSMOS 81
CHƯƠNG 6: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO TRỤC
TRUNG GIAN 81
6.1. Giới thiệu 81
6.2. Yêu cầu kỹ thuật 82
6.3. Tính công nghệ trong kết cấu 82
6.4. Trình tự gia công trục trung gian của hộp số 83
Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50 2
2
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG 7. NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN 92
TÀI LIỆU THAM KHẢO 94
LỜI NÓI ĐẦU

Ô tô là một loại phương tiện giao thông được sử dụng từ rất lâu, ở hầu hết
các quốc gia trên thế giới. Đất nước ta đang trong thời kì phát triển, ngành công
nghiệp ô tô đang là vấn đề quan tâm của nhà nước. Cùng với quá trình phát triển
của nghành công nghiệp ô tô thì càng có nhiều nhà máy ô tô ra đời, các ngành
dịch vụ liên quan đến ô tô cũng phát triển theo, việc nội địa hóa đang được đẩy
mạnh và ngày càng nhiều chi tiết được sản xuất trong nước.
Hộp số là một trong những bộ phận quan trọng của hệ thống truyền lực trên ô
tô. Nó làm nhiệm vụ biến đổi mô men theo điều kiện cản của mặt đường. Ngày
nay việc sử dụng hộp số tự động đang là xu thế của ngành công nghiệp ô tô,
nhưng hộp số cơ khí vẫn được dùng phổ biến hiện nay, đặc biệt là trên các xe ô
tô vận tải. Đem lại nhiều lợi ích kinh tế cho người sử dụng.
Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50 3
3
Đồ án tốt nghiệp
Trong đồ án tốt nghiệp này em được giao đề tài: tính toán thiết kế hộp số cơ
khí cho xe tải (cụ thể: xe tải 5 tấn với xe tham khảo là xe Zil 130), có ứng dụng
thiết kế 3D trên CATIA và đánh giá độ bền các chi tiết bằng COSMOS. Với yêu
cầu thiết kế nhỏ gọn, đủ bền, dễ điều khiển, giá thành hợp lý.
Em xin trân thành cảm ơn sự hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo
Nguyễn Trọng Hoan, thầy giáo Hoàng Thăng Bình và các thầy trong bộ môn ô tô
và xe chuyên dụng – Viện cơ khí động lực – Trường đại học Bách Khoa Hà Nội
đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Hà Nội, ngày 30 tháng 5 năm 2010.
Sinh viên: Mạc Văn Hiệu.

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Các thông số kỹ thuật của xe tham khảo:
TT Thông số Xe ZIL130 Đơn vị

1 Kích thước bao: dài, rộng, cao 6500 - 2660 - 2400 mm
2 Chiều dài cơ sở 3800 mm
3
Khối lượng bản thân ô tô 4300 kg
- phân bố lên cầu trước 2120 kg
-phân bố lên cầu sau 2180 kg
4
Khối lượng toàn bộ
9525 kg
Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50 4
4
Đồ án tốt nghiệp
-Cẩu trước 2645 kg
- Cầu sau 6880 kg
5 Tải trọng 5000 kg
6 Lốp D=900 mm
7 Vận tốc chuyển động lớn nhất 90 km/h
8 Góc dốc lớn nhất 15
0
độ
9 Mô men xoắn cực đại của động cơ 410 N/m
10 Tỷ số truyền của truyền lực chính i
0
=6,32
11 Hiệu suất của hệ thống truyền lực 0,85

1.2. Giới thiệu chung về hộp số
Hộp số là cụm chi tiết quan trọng của hệ thống truyền lực, cho phép thay đổi
và phân chia tốc độ và mô men xoắn của động cơ đến các cầu chủ động của ô tô.
1.2.1. Công dụng

Hộp số trong hệ thống truyền lực của ô tô dùng để:
• Thay đổi tốc độ và mô men truyền lực (hay lực kéo) trên các bánh xe.
• Ngắt động cơ lâu dài khỏi hệ thống truyền lực.
• Thay đổi chiều chuyển động tiến hoặc lùi của ô tô.
Trên một số ô tô, chức năng thay đổi mô men truyền có thể được đảm
nhận nhờ một số cụm khác (hộp phân phối, cụm cầu xe) nhằm tăng khả năng
biến đổi mô men đáp ứng mở rộng điều kiện làm việc của ô tô.
1.2.2. Yêu cầu
Hộp số cần đáp ứng các yêu cầu cơ bản sau:
Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50 5
5
Đồ án tốt nghiệp
• Có dãy tỉ số truyền hợp lý, phân bố các khoảng có tỉ số truyền tối ưu, phù hợp
với tính năng động lực học yêu cầu và tính kinh tế vận tải.
• Phải có hiệu suất truyền lực cao.
• Khi làm việc không gây tiếng ồn, chuyển số nhẹ nhàng, không phát sinh các tải
trọng động.
• Đối với các hộp số sử dụng các bộ truyền có cấp (các tỉ số truyền cố định), khi
chuyển số, thường xảy ra thay đổi tốc độ và mô men, gây nên tải trọng động.
Hạn chế các xung lực và mô men biến động cần có các bộ phận ma sát: (đồng
tốc, khớp ma sát, bộ truyền thuỷ lực, ) cho phép làm đều tốc độ của các phần tử
truyền và nâng cao độ bền, độ tin cậy trong làm việc của hộp số.
• Đảm bảo tại một thời điểm làm việc chỉ gài vào một số truyền nhất định một
cách chắc chắn (cơ cấu định vị, khoá hãm, bảo hiểm số lùi, ).
• Kết cấu phải nhỏ gọn, dễ điều khiển, dễ bảo dưỡng và sửa chữa.
• Có khả năng bố trí cụm công suất để dẫn động các thiết bị khác.
1.2.3. Phân loại
Tùy theo những yếu tố căn cứ để phân loại, hộp số được phân loại như sau:
• Theo trạng thái của trục hộp số trong quá trình làm việc:
 Hộp số có trục cố định.

 Hộp số có trục di động (hộp số hành tinh).
• Theo số trục của hộp số (không kể trục số lùi ):
 Hộp số hai trục.
 Hộp số ba trục.
• Theo cấp số:
 Hộp số hai cấp.
 Hộp số ba cấp, bốn cấp,
• Theo cơ cấu gài số:
 Gài bằng bánh răng di trượt.
 Gài bằng bộ đồng tốc.
 Gài bằng phanh và ly hợp (đối với hộp số thủy cơ ).
• Theo phương pháp điều khiển:
 Điều khiển bằng tay.
 Điều khiển tự động.
 Điều khiển bán tự động.
Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50 6
6
Đồ án tốt nghiệp
• Theo loại bánh răng:
 Bánh răng thẳng.
 Bánh răng nghiêng (hay sử dụng).
 Bánh răng chữ V.
 Kết hợp nhiều loại bánh răng.
• Theo đặc điểm thay đổi tỉ số truyền:
 Hộp số vô cấp.
 Hộp số có cấp.
• Theo cấu trúc truyền lực giữa bánh răng:
 Hộp số thông thường.
 Hộp số hành tinh.

CHƯƠNG 2
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1. Giới thiệu một số hộp số cơ khí thường được dùng trên ô tô
hiện nay
 Hộp số có hộp số vô cấp và hộp số có cấp.
- Hộp số vô cấp dùng để tạo thành hệ thống truyền lực vô cấp, trong đó hộp số có
tỉ số truyền biến đổi liên tục.
Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50 7
7
Đồ án tốt nghiệp
- Hộp số có cấp dùng để tạo thành hệ thống truyền lực có cấp. Tỉ số truyền của
hộp số này thay đổi với các giá trị khác nhau. Đây là hộp số được dùng phổ biến
trên ô tô hiện nay.
 Cấu tạo chung của hộp số cơ khí có cấp bao gồm các bộ phận cơ bản:
- Bộ phận đảm nhiệm chức năng truyền và biến đổi mô men bao gồm: các cặp
bánh răng ăn khớp, các trục và ổ đỡ trục, vỏ hộp số.
- Bộ phận đảm nhận chuyển số đảm nhận chức năng chuyển số theo sự điều khiển
của người lái và khả năng giữ nguyên trạng thái làm việc trong quá trình xe hoạt
động. Bộ phận này bao gồm: cần số, các đòn kéo, thanh trượt, nạng gạt, khớp
gài, cơ cấu định vị, khóa hãm, cơ cấu bảo hiểm số lùi.
 Một số hộp số cơ khí có cấp điển hình:
2.1.1. Hộp số 3 trục
Là hộp số có đa số các số truyền i
h
truyền qua hai cặp bánh răng ăn khớp.
Với cấu trúc tỉ số truyền truyền qua hai cặp bánh răng ăn khớp nên chiều quay
của trục chủ động và trục bị động không thay đổi, cho phép thực hiện một số giá
trị tỉ số truyền lớn, tuy nhiên hiệu quả truyền lực sẽ thấp do phải truyền qua
nhiều cặp bánh răng ăn khớp.

Sơ đồ cấu trúc, bố trí trục của hộp số 3 trục điển hình :
• Hộp số 3 trục 5 cấp:
Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50 8
8
Đồ án tốt nghiệp
I, III
IV
II
ZL2
ZL1
II
III
IV
Z'1
2
3
I
5 4
1
L
G3
G2
G1
Z4
Z3
Z1
Z'3
Z'L
Z'4
Z'a

Za
Z2
Z'2
a) Sơ đồ kết cấu. b) Sơ đồ bố trí trục.
Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc, bố trí trục của hộp số 3 trục 5 cấp
I, II, III: lần lượt là các trục sơ cấp, trục trung gian, trục thứ cấp.
G
1
, G
2
, G
3
: các khớp gài.
0: vị trí trục trung gian của các số truyền.
1, 2, 3, 4, 5: vị trí của các số truyền và bánh răng tương ứng.
Z
i
: các bánh răng.
Số Vị trí gài Dòng truyền Giá trị
1 G
3
, G
2
≡0; G
1
=1. I, Z
a
xZ’
a
, II, Z’

1
xZ
1
, III i
h
lớn nhất
2 G
1
, G
3
≡0; G
2
=2. I, Z
a
xZ’
a
, II, Z’
2
xZ
2
, III i
h
trung gian
3 G
1
, G
3
≡0; G
2
=3. I, Z

a
xZ’
a
, II, X’
3
xZ
3
, III i
h
trung gian
4 G
1
, G
2
≡0; G
3
=4. I, Z
a
xZ’
a
, II, Z’
4
xZ
4
, III i
h
trung gian
5 G
1
, G

2
≡0; G
3
=5. I, III i
h
= 1
Lùi G
3
, G
2
≡0; G
1
=L I, Z
a
xZ’
a
, II,Z’
L
xZ
L1
, Z
L2
xZ
1
, III Đảo chiều quay
Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50 9
9
Đồ án tốt nghiệp
Bảng dòng truyền mô men của hộp số 3 trục 5 cấp:
• Hộp số 3 trục 4 cấp:

II
IV
0
G
1
III
IV
Z'
L2
Z'
1
Z
1
Z
L1
Z'
2
Z
2
Z
3
Z'a
Z
a
Z'
L
L
Z'
3
G

2
G
3
34
I
2
1
II
Z
L2
I, III
a) Sơ đồ kết cấu. b) Sơ đồ bố trí trục.
Hình 2.2: Sơ đồ cấu trúc bố trí trục hộp số 3 trục 4 cấp
I, II, III: lần lượt là các trục sơ cấp, trục trung gian, trục thứ cấp.
G
1
, G
2
, G
3,
các khớp gài.
0: vị trí trục trung gian của các số truyền.
1, 2, 3, 4: vị trí của các số truyền và bánh răng tương ứng.
Z
i
: các bánh răng.
Dòng truyền mô men của hộp số 3 trục 4 cấp:
Số Vị trí gài Dòng truyền Giá trị
1 G
3

, G
1
≡0; G
2
=1. I,Z
a
xZ’
a
, II, Z’
1
xZ
1
, III i
h
lớn nhất
Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50
10
10
Đồ án tốt nghiệp
2 G
1
, G
3
≡0; G
2
=2. I, Z
a
xZ’
a
, II, Z’

2
xZ
2
, III i
h
trung gian
3 G
1
, G
2
≡0; G
3
=3. I, Z
a
xZ’
a
, II, X’
3
xZ
3
, III i
h
trung gian
4 G
1
, G
2
≡0; G
3
=4. I, III i

h
=1
Lùi G
3
, G
2
≡0; G
1
=L I, Z
a
xZ’
a
, II, Z’
L
xZ
L2
xZ
L1
, III Đảo chiều quay

2.1.2. Hộp số 2 trục
Là hộp số có đa số các số truyền i
h
truyền qua một cặp bánh răng ăn khớp.
Các hộp số này rất phù hợp với hệ thống truyền lực của xe ô tô con, đòi hỏi tốc
độ cao. (Giá trị i
h
không cần lớn).
Ví dụ điển hình: hộp số 2 trục 5 cấp:
I, II: lần lượt là các trục sơ cấp, trục thứ cấp.

G
1
, G
2
, G
3,
các khớp gài.
1, 2, 3, 4, 5: vị trí của các số truyền và bánh răng tương ứng.
Z
i
: các bánh răng.
C
1
, C
2
: bánh răng chủ động, bánh răng bị động.
Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50
11
11
Đồ án tốt nghiệp
Z'
1
Z'
2
Z'
3
Z'
4
Z'
5

G
1
Z
5
Z
4
G
2
Z
3
Z
2
Z
L
Z
1
I
C
1
C
2
II
G
3
Hình 2.3: Sơ đồ kết cấu của hộp số 2 trục 5 cấp
Các số truyền và dòng truyền mô men của hộp số 2 trục 5 cấp:
Số Vị trí gài Dòng truyền Giá trị
1 G
1
, G

2
≡0; G
3
=1. I, Z
1
xZ’
1
, II, C
1
xC
2
i
h
lớn nhất
2 G
1
, G
2
≡0; G
3
=2. I, Z
2
xZ’
2
, II, C
1
xC
2
i
h

trung gian
3 G
1
, G
3
≡ 0; G
2
=3. I, Z
3
xZ’
3
, II, C
1
xC
2
i
h
trung gian
4 G
1
, G
3
≡ 0; G
2
=4. I, Z
4
xZ’
4
, II, C
1

xC
2
i
h
trung gian
5 G
2
, G
3
≡ 0; G
1
=5. I, Z
5
xZ’
5
, II, C
1
xC
2
i
h
nhỏ nhất
Lùi G
1
, G
2,
G3≡0; LxL
1
xL
2

I, Z
L
xZ
L1
xZ
L2
, II Đảo chiều quay
2.2. Quan điểm thiết kế
Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50
12
12
Đồ án tốt nghiệp
Theo yêu cầu của bài toán đặt ra là thiết kế hộp số cho xe 5 tấn, với xe tham
khảo là xe zil 130.
•
1221275416VINA
•
1221275990VINA
Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50
13
13
Đồ án tốt nghiệp
Hình 2.4: Xe tham khảo: zil 130
Ta chọn hộp cơ khí giống như xe tham khảo với lí do:
• Xe tải động cơ đặt trước, truyền lực bánh sau nên chọn hộp số đặt dọc.
• Đây là hộp số cơ khí có cấp được dùng phổ biến hiện nay:
 Quy trình công nghệ nguyên công gia công chế tạo và lắp ráp đã được ứng dụng
rộng. Giá thành chế tạo cho sản phẩm thấp.
 Vì phổ biến nên quá trình sửa chữa bảo dưỡng của người sử dụng thuận lợi.
 Độ tin cậy của sản phẩm sẽ cao hơn so với hộp số vô cấp.

• Ta dùng hộp số 3 trục 5 cấp mà không sử dụng hộp số 2 trục hay hộp số nhiều
cấp, ít cấp: 4 cấp, 8 cấp, Vì:
 Ảnh hưởng của số lượng số truyền trong hộp số.
 Khi sử dụng nhiều tay số thì: tính kinh tế nhiên liệu sẽ tăng lên, tính phức tạp
cũng tăng theo, làm cho giá thành của cả chiếc xe cũng tăng lên. Điều này làm
mất tính cạnh tranh của sản phẩm.
 Với hộp số 3 trục thì trục sơ cấp và thứ cấp là đồng trục cho nên sẽ tạo ra được
số truyền thẳng giúp cho các bánh răng và các ổ bi không chịu tải (ít phải làm
việc, tăng hiệu suất,…). Hộp số sẽ bền hơn, làm việc tốt hơn.
 Mặt khác thì số truyền thẳng là tay số được sử dụng nhiều nhất, khoảng 60 đến
80% thời gian sử dụng của hộp số.
 Với hộp số 3 trục thì chúng ta còn tạo ra được tỉ số truyền lớn cho hộp số.
 Nếu dùng hộp số 3 cấp hoặc 4 cấp thì nó sẽ không phân được hết các tỉ số
truyền, mà vì xe tải 5 tấn nên yêu cầu tỉ số truyền lớn.
 Nếu dùng hộp số nhiều cấp: phức tạp hơn, chiều dài trục lớn sẽ xảy ra võng trục
mà lại tốn kém không cần thiết.
Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50
14
14
Đồ án tốt nghiệp
2.3. Kết luận về phương án thiết kế
 Từ các quan điểm thiết kế đã nêu ở trên ta đi tới phương án thiết kế hộp số
cho xe tải 5 tấn như sau:
• Hộp số cơ khí với 5 cấp số, được bố trí dọc theo xe.
• Hộp số có 5 số tiến và 1 số lùi, với số truyền 5 là số truyền thẳng.
• Số trục hộp số là 3 trục: trục sơ cấp , trục thứ cấp, trục trung gian. Trong
đó có trục sơ cấp và thứ cấp đồng tâm.
• Cách chuyển số là sử dụng bộ đồng tốc cùng khớp gài số.
• Điều khiển bằng tay nhờ càng gạt số.
• Loại bánh răng sử dụng là bánh răng thẳng và bánh răng nghiêng.

• Sơ đồ hộp số tham khảo :
13
2
G
1
G
2
G
3
L
1
45
I
3
2
III
II
1
3
4
6
5
7
11
12
10
8
9
Hình 2.5: Sơ đồ hộp số xe tham khảo
Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50

15
15
Đồ án tốt nghiệp
Hình 2.6: Hộp số xe tham khảo
• Cơ cấu chính của hộp số gồm:
• Trục chủ động I (trục sơ cấp) đồng thời là trục bị động của ly hợp đặt
trên hai ổ lăn: một gối vào trong bánh đà, một đặt trên vỏ hộp số. Trục
bố trí bánh răng Z
a
(số 1) thường xuyên ăn khớp với bánh răng Z’
a
(số
2). Trong lòng bánh răng bố trí gối đỡ cho trục I.
• Trục trung gian II đặt trên hai ổ lăn của vỏ hộp số. Trên trục bố trí sáu
bánh răng

nghiêng Z’
a
, Z’
4
(số3), Z’
3
(số 6), Z’
L
(số13), Z’
2
(số 7) nhờ
các then bán nguyệt và một bánh răng thẳng Z’
1
(số 10) chế tạo liền

trục.
• Trục bị động III (trụ thứ cấp) bố trí trên 2 ổ lăn: một – gối trên vỏ, một– gối vào
lòng bánh răng Z’
a
. Trục mang theo ba bánh răng nghiêng: Z
4
(số 4), Z
3
(số 5), Z
2
Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50
16
16
Đồ án tốt nghiệp
(số 8) lắp quay trơn trên trục, một bánh răng thẳng Z
1
(số 9) di trượt bằng then
hoa đảm bảo cho việc di chuyển gài số trực tiếp, hai bộ khớp gài dạng đồng tốc
G
2
, G
3
được gài vào vị trí tương ứng (hình vẽ 2.5). Khi một bánh răng được gài
các bánh răng khác sẽ ở vị trí quay tự do (quay lồng không). Vị trí khớp gài G
3
có thể bố trí nối với bánh răng Z
a
, tạo nên khả năng truyền thẳng từ trục I sang
trục III (số truyền thẳng). Khớp gài G
1

đặt trên bánh răng Z
1
dùng để di chuyển
trực tiếp bánh răng sang vị trí số 1 hay số lùi.
• Việc bố trí thêm trục IV (trục số lùi) cho phép tạo thành số lùi với ba cặp bánh
răng ăn khớp và đảm bảo chiều quay của trục bị động. Các trục của hộp số được
bố trí trong không gian trình bày như hình vẽ. (Hình 2.1).
• Bảng dòng truyền mô men của hộp số này:
Số Vị trí gài Dòng truyền Giá trị
1 G
3
, G
2
≡0; G
1
=1. I, Z
a
xZ’
a
, II, Z’
1
xZ
1
, III i
h
lớn nhất
2 G
1
, G
3

≡0; G
2
=2. I, Z
a
xZ’
a
, II, Z’
2
xZ
2
, III i
h
trung gian
3 G
1
, G
3
≡0; G
2
=3. I, Z
a
xZ’
a
, II, Z’
3
xZ
3
, III i
h
trung gian

4 G
1
, G
2
≡0; G
3
=4. I, Z
a
xZ’
a
, II, Z’
4
xZ
4
, III i
h
trung gian
5 G
1
, G
2
≡0; G
3
=5. I, III i
h
= 1
Lùi G
3
, G
2

≡0; G
1
=L I, Z
a
xZ’
a
, II, Z’
L
xZ
L1
, Z
L2
xZ
1
, III Đảo chiều quay
• Qua bảng ta nhận thấy:
• Đa số các tỉ số truyền được thực hiện thông qua hai cặp bánh răng ăn khớp, trong
đó có cặp bánh răng luôn ăn khớp Z
a
, Z’
a
.
Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50
17
17
Đồ án tốt nghiệp
• Ở số truyền thẳng, lúc này dòng truyền trực tiếp từ trục sơ cấp qua khớp gài tới
trục thứ cấp. Khi đó, các bánh răng làm việc không tải, hiệu suất truyền lực của
hộp số là cực đại. Thời gian làm việc ở số truyền thẳng có thể chiếm khoảng
60% - 80% tổng thời gian chuyển động, do vậy cho phép hạn chế hao mòn bánh

răng.
• Bánh răng của hộp số được sử dụng với hai loại: bánh răng nghiêng và bánh răng
thẳng. Các bánh răng luôn luôn ăn khớp sử dụng bánh răng răng nghiêng, các
bánh răng di trượt gài số sử dụng bánh răng răng thẳng. Các bánh răng có bánh
răng nghiêng giúp ta tăng khả năng chịu tải và giảm độ ồn, tuy nhiên trong thiết
kế các chiều nghiêng được chọn hợp lý để hạn chế tối đa lực dọc trục tác dụng
lên ổ đỡ trục. Các bánh răng răng thẳng sử dụng để gài số trực tiếp không thông
qua ống gài, chỉ sử dụng với số 1 và số lùi (khi gài ô tô đứng yên) nhằm tránh
xảy ra va đập các đầu răng, tuy nhiên để dễ dàng gài số các đầu răng của các
bánh răng này được vát và vê tròn.
CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ
Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50
18
18
Đồ án tốt nghiệp
3.1. Tính tỷ số truyền hộp số
Trong trường hợp hộp số có trục sơ cấp và thứ cấp đồng trục thì ở tay số
truyền cuối cùng tay số 5 người ta chọn i
h5
= 1 (số truyền thẳng).
Tỷ số truyền ở tay số 1 được tính theo điều kiện cản và điều kiện bám của xe:
- Theo điều kiện cản:
ax
1
max
0
. .
. . .
m

b
h
e t
fc
G r
i
M i i
ψ
η
≥
- Theo điều kiện bám:
1
max
0
.
. .
. . .
b
h
e t
fc
m G r
i
M i i
ϕ
ϕ
η
≤
+ G: trọng lượng toàn bộ của ô tô:
G = 95250 (N)

+
axm
ψ
: hệ số cản lớn nhất.

0
ax
0,02 16 0,31
m
f tg tg
ψ α
= + = + =
+
G
ϕ
: trọng lượng của ô tô phân bố lên cầu chủ động

G
ϕ
=68800 (N)
+
ϕ
: hệ số bám của bánh xe chủ động với mặt đường.
Chọn
ϕ
= 0,7
+m: hệ số phân bố tải trọng động, m = 1,1 – 1,3.
+r
bx
: bán kính bánh xe. r

bx
= 0.45 (mm)
+i
f
: tỷ số truyền hộp số phụ. i
f
= 1
+i
o
: tỷ số truyền truyền lực chính. i
o
= 6,32 ( xe tham khảo).
+ i
cc
: tỷ số truyền của truyền lực cuối cùng. i
cc
=1
+M
emax
: mô men xoắn cực đại của động cơ, M
emax
= 430 N.m
Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50
19
19
Đồ án tốt nghiệp
+ η : Hiệu suất của hệ thống truyền lực. η= 0,85
→ 5,75 ≤ i
h1
≤ 10,4

Chọn i
h1
= 6.5 (xe tham khảo zil 130).
3.1.1. Khoảng cách trục
Khoảng cách trục a
ω
được tính theo công thức kinh nghiệm:
Trong đó: k
a
là hệ số kinh nghiệm.
k
a
=17 - 19.8 đối với xe tải chọn k
a
=18.

= 135.86 (mm)
Chọn

= 140 (mm) gần nhất trong dãy tiêu chuẩn.
3.1.2. Modun các bánh răng hộp số
Modun pháp tuyến (m
n
) của các bánh răng thường được chọn theo kinh
nghiệm.
Với ô tô tải: m
n
= 5.3 ÷ 4.25 (mm)
Chọn m
n

= 4 (mm) theo tiêu chuẩn.
3.1.3. Góc nghiêng răng β
Phần lớn các bánh răng là bánh răng nghiêng.
Đối với ô tô tải
00
2618 ÷=
β
Tuy nhiên trong khi chọn β cần lưu ý đến điều kiện đảm bảo độ êm dịu
làm việc và một số điều kiện làm việc khác. Độ êm dịu cao nhất khi hệ số trùng
khớp chiều trục ε là số nguyên. Tuy nhiên
β
ε
không thể lớn hơn 1 do các bánh
răng có bề rộng giới hạn nên ta thường chọn
β
ε
=1.
→ góc β được xác định:
Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50
20
20
Đồ án tốt nghiệp
.
arcsin
n
m
b
ε
ω
π

β
 
=
 ÷
 
Với modun m
n
=4 (mm).
( ) ( )
7 8 28 32
n
b m mm
ω
= ÷ = ÷
→ Chọn
30
=
ω
b
(mm)
Chọn tất cả các bánh răng có cùng bề rộng, cùng modun để chế tạo dễ
dàng hơn.
→ Thay số:
0
.
.4
arcsin arcsin 24,76
30
n
m

b
ε
ω
π
π
β
 
 
= = =
 ÷
 ÷
 
 
Trên thực tế
Ζ
≤
ββ
để đảm bảo một số điều kiện như giảm tải trọng tác
dụng lên ổ.
→ Chọn:
0
24
β
=
3.1.4. Số răng của các bánh răng
Đối với hộp số 3 trục 5 cấp, mỗi tay số trừ số lùi và số truyền thẳng được tạo
nên bởi 2 cặp bánh răng:
Cặp bánh răng dẫn động trục trung gian có tỷ số truyền: i
a
Cặp bánh răng nối trục trung gian với trục thứ cấp có tỷ số truyền: i

i
Chọn sơ bộ số răng của bánh răng chủ động dẫn động trục trung gian là:
z
a
= 18 răng.
Ta có:
Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50
21
21
Đồ án tốt nghiệp
1
1
,
2. . os
1 2,55
.
2,55
. 18.2,55 45,9
a
n a
h
a
a a a
a c
i
m z
i
i
i
z z i

ω
β
= − =
⇒ = =
⇒ = = =
Chọn:
46
,
=
a
z

(răng).
Số truyền 5 là số truyền thẳng nên:
1
5
=
h
i
Tỷ số truyền ở các tay số khác
hnnh
iai .
)1(
=
−
Trong đó :
1
4
1
5

6,5 1,60
h
n
h
i
a
i
−
= = =
n là số tay số.
4 5 4
3 4 3
2 3 2
. 1,60 0,63
. 2,56 1,00
. 4,1 1,61
h h
h h
h h
i i a i
i i a i
i i a i
⇒ = = → =
= = → =
= = → =
- Số răng của bánh răng chủ động ở tay số truyền 1
( )
1
1
2.

19,7
. 1
n
a
z
m i
ω
= =
+
Chọn
20
1
=
z
( răng)
28,50.
1
,
1
== ziz

chọn
50
,
1
=z
răng
( )
2
2

2. . os
24,5
1
n
a c
z
m i
ω
β
= =
+
Chọn
25
2
=z
(răng)
,
2 2 2
. 1,61.25 40,25z i z= = =
Chọn
40
,
2
=
z
(răng)
Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50
22
22
Đồ án tốt nghiệp

( )
3
3
2.a . os
31,97
1
n
c
z
m i
ω
β
= =
+
Chọn
32
3
=z
(răng)
,
3 3 3
. 32z i z= =
Chọn
32
,
3
=z
(răng)
( )
4

4
2. . os
39,23
. 1
n
a c
z
m i
ω
β
= =
+
Chọn
39
4
=
z
(răng)

,
4 4 4
. 24,57z i z= =
Chọn
25
,
4
=
z

(răng)

- Tỷ số truyền lùi thường được chọn:
)45,88,7().3,12,1(
1
÷=÷=
hl
ii
Chọn
1,8=
l
i
Khoảng cách trục số lùi và trục chính.
,
,
9
11
10 12
11
12
3,18
. 3,18
25
1,25
20
l
l
a
l
i
i
i

z
z
i
z z
z
z
= =
= =
⇒ = =
Chọn số răng
1211
, zz
là:
25
11
=
z
(răng) ;
20
12
=
z
(răng)
Khoảng cách trục giữa trục đảo chiều và trục chính:
Chọn :
1
140a
ω
=
(mm)

Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50
23
23
Đồ án tốt nghiệp
Khoảng cách trục giữa trục đảo chiều và trục trung gian
Chọn :
90
2
=
ω
a
(mm)
3.1.5. Xác định lại chính xác tỷ số truyền và khoảng cách trục hộp số
Tỷ số truyền hộp số sau khi đã chọn số răng các bánh răng.
, ,
.
a i
hi
a i
z z
i
z z
=
Thay số ta có bảng sau:
Các tay
số
1
i
2
i

3
i
4
i
5
i
l
i
i
z
20 25 32 39 - -
,
i
z
50 40 32 25 - -
hi
i
6,39 4,09 2,56 1,64 1 7,07
Tính chính xác khoảng cách trục theo số răng của các cặp bánh răng đã
chọn.
Đối với bánh răng nghiêng :
Các tay số
1
i
2
i
3
i
4
i

,
c
a a−
i
z
20 25 32 39 18
,
i
z
50 40 32 25 46
140 142,3 140,11 140,11 140,11
Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50
24
24
Đồ án tốt nghiệp
Chọn khoảng cách trục chính xác là: 140 (mm)
Sai lệch khoảng cách trục giữa các bánh răng được giải quyết bằng dịch
chỉnh góc bánh răng.
3.1.6. Dịch chỉnh góc bánh răng
Sau khi tính toán lại khoảng cách trục có sự sai lệch, để giải quyết sự sai lệch
đó ta có 2 giải pháp: thay đổi góc nghiêng của các bánh răng hoặc dịch chỉnh các
bánh răng.
* Thay đổi góc nghiêng răng.
Thông thường biện pháp này người ta ít dùng vì nó sẽ gây khó khăn cho
công nghệ chế tạo máy và sửa chữa các bánh răng.
* Dịch chỉnh các bánh răng ăn khớp với nhau.
Biện pháp này được dùng nhiều vì chúng ta có thể dễ dàng dịch chỉnh nhờ
thay đổi khoảng cách giữa dao thanh răng và bánh răng cần chế tạo trong quá
trình chế tạo.
Các cặp bánh răng số 1 và số lùi không cần dịch chỉnh do đã đảm bảo khoảng

cách trục.
Đối với bánh răng nghiêng, dịch chỉnh hiệu quả không cao vì dịch chỉnh làm
giảm khá nhiều hệ số trùng khớp.
Bước 1: Xác định hệ số dịch chuyển các trục:
0
c
A A
A
λ
−
=
Bước 2: Căn cứ vào
0
λ
ta tra phụ lục tìm được:
-
0
ε
: Hệ số dịch chỉnh tương đối
-
α
: góc ăn khớp
Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50
25
25