đồ án môn học động cơ đốt trong tính toán hộp số

Khoa cơ khí động lực Đồ án ôtô 2
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Bộ môn công nghệ ô tô
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
…… o0o………….
ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN HỘP SỐ
Giáo viên hướng dẫn: PHẠM BỘI CHƯƠNG
Họ tên sinh viên: Trần Văn Hóa – Lớp ĐH K5 ô tô A
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
A- Phần thuyết minh:
1- Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực
2- Tính toán lựa chọn bánh răng hộp số
3- Tính toán trục hộp số
4- Tính toán ổ lăn
B- Phần bản vẽ:
1- Bản vẽ mặt cắt dọc của hộp số: A0
2- Bản vẽ chế tạo của trục thứ cấp hộp số A3
SỐ LIỆU TÍNH TOÁN NHƯ SAU:
- Loại xe: tải ben
- Tự trọng xe: 5600KG, tải trọng 4400KG
- Số chỗ ngồi: 02
- Loại động cơ: Diesel
- Xe tham khảo: xe IFA 50
• Đặc điểm và thông số kỹ thuật của xe IFA 50:
Xe IFA-50 do nhà máy chế tạo ô tô IFA của Cộng hòa dân chủ Đức sản xuất
năm 1969. Vỏ xe bằng kim loại có sàn xe tự đổ, thành sau mở lật được, đổ tải qua
3 phía. Trang bị khí nén, thủy lực, điện để nâng ben của rơmoóc. Cabin có 2 chỗ
ngồi bằng kim loại.

• Các thông số kỹ thuật của xe IFA-50
ST
T
THÔNG SỐ TRỊ SỐ VÀ ĐƠN VỊ
1 Trọng tải 5000KG
2 Trọng lượng bản thân 5200KG
3 Trọng lượng toàn bộ
- Phân lên cầu trước
- Phân lên cầu sau
10200KG
3400KG
6800KG
Trần Văn Hóa Trang 1
Khoa cơ khí động lực Đồ án ôtô 2
4 Khối lượng cho phép của rơmoóc 9000KG
5 Thể tích thùng xe 3,24
6 Chiều dài cơ sở 3200mm
7 Chiều dài toàn bộ 6480mm
8 Chiều cao của xe 2600mm
9 Chiều rộng của xe 2500mm
10 Chiều rộng cơ sở 1760mm
11 Khoảng cách giữa hai tâm trụ quay đứng 1500mm
12 Chiều dài đòn bên 200mm
13 Chiều dài đòn kéo ngang 1376mm
14 Chiều dài đòn kéo dọc 780mm
15 Chiều dài đòn quay ngang 220mm
16 Chiều dài đòn quay đứng 210mm
17 Bán kính vành tay lái 250mm
18 Vết bánh:
- Trước

- Sau
1750mm
1780mm
19 Bán kính quay vòng theo vỏ xe 7,1m
20 Tốc độ cực đại 90 km/h
21 Tiêu hao nhiên liệu 17 lít/100km
22 Động cơ 4 VD 14,5/12-1 SRW diêden
4 kỳ, 4 xilanh, bố trí thẳng hàng:
1-3-4-2
23 Đường kính xilanh 120mm
24 Hành trình pittong 145mm
25 Dung tích công tác 6,56 lít
26 Tỉ số nén 18
27 Công suất cực đại 125 mã lực ở 2300 vòng/phút
28 Mômen xoắn cực đại 43 kG.m ở 1350 vòng/phút
29 Bơm cao áp DEP 4V-S 804/3
30 Vòi phun Se 170 66-1, TGL 12348
31 Điện áp thiết bị điện 12V
32 Li hợp Ma sát khô, 1 đĩa
33 Hộp số 5 cấp, đồng tốc cho số II,III,IV,V
34 Truyền lực chính 2 cấp, côn răng xoắn, bánh răng
hành tinh
35 Tỷ số truyền của hộp số:
- Số I:
- Số II:
- Số III
- Số VI
8,62
4,56
2,62

1,59
Trần Văn Hóa Trang 2
Khoa cơ khí động lực Đồ án ôtô 2
- Số V
- Số lùi
1,00
6,38
36 Tỷ số truyền của truyền lực chính 5,36
37 Cơ cấu lái Trục vít – con lăn
38 Hiệu suất thuận của cơ cấu lái 0,72
39 Hiệu suất nghịch của cơ cấu lái 0,55
40 Tỷ số truyền của cơ cấu lái 23,4
41 Hệ thống treo phía trước Nhíp
42 Hệ thống treo phía sau Nhíp có đệm cao su phụ
43 Phanh công tác Tang trống có dẫn động thủy lực
tách rời và cường hóa khí nén
44 Phanh dừng Phanh tang trống, đẫn động cơ
khí, tích năng lượng đàn hồi
45 Phanh phụ Phanh mô tơ
46 Số bánh xe 6+1
47 Kích thước lốp 9,00-20
48 Áp suất trong lốp bánh trước và sau 6,5 KG/cm2
Ngày giao đề: 1/10/2013
Ngày hoàn thành:
TRƯỞNG BỘ MÔN
Nguyễn Ngọc Tú
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Phạm Bội Chương
SINH VIÊN THƯC HIỆN
Trần Văn Hóa

Trần Văn Hóa Trang 3
Khoa cơ khí động lực Đồ án ôtô 2
Nhận xét , đánh giá đồ án
Giáo viên hướng dẫn:
Kết quả đánh giá:
Giáo viên chấm:
LỜI NÓI ĐẦU
Trong quá trình phát triển nền kinh tế quốc dân và phục vụ đời sống xã hội, việc
vận chuyển hàng hoá, hành khách có vai trò to lớn. Với việc vận chuyển bằng ô tô có khả
năng đáp ứng tốt hơn về nhiều mặt so với các phương tiện vận chuyển khác do đặc tính
đơn giản, an toàn, cơ động. Trong các loại hình vận chuyển thì vận chuyển bằng ô tô là
loại hình thích hợp nhất khi vận chuyển trên các loại đường ngắn và trung bình. Ô tô có
Trần Văn Hóa Trang 4
Khoa cơ khí động lực Đồ án ôtô 2
thể đến được nhiều vùng, nhiều khu vực địa điểm mà các phương tiện vận chuyển khác
khó có thể thực hiện được. Nó có thể đưa đón khách tận nhà, giao hàng tận nơi, đưa hàng
đến tận chân công trình mà giá cước phù hợp với nhu cầu của nhân dân.
Ngày nay do nhu cầu vận chuyển hàng hoá, hành khách tăng nhanh, mật độ vận
chuyển lớn. Đồng thời cùng với sự mở rộng và phát triển đô thị ngày càng tăng nhanh thì
vận chuyển bằng ô tô lại càng có ưu thế. ở các nước công nghiệp phát triển, công nghiệp
ô tô là ngành kinh tế mũi nhọn. Trong khi đó ở nước ta ngành công nghiệp ô tô mới chỉ
dừng lại ở mức khai thác, sử dụng, sửa chữa và bảo dữơng. Những năm 1985 trở về trước
các ô tô hoạt động ở Việt Nam đều là ô tô nhập ngoại với nhiều chủng loại do nhiều công
ty ở các nước sản xuất. Từ những năm đầu thập kỷ 90 chúng ta thực hiện việc liên doanh,
liên kết với các công ty nước ngoài. Nên ở Việt Nam hiện nay đã có 14 liên doanh đã và
đang hoạt động như: TOYOTA, MERCEDES - BENZ VMC, DEAWOO, MITSUBISHI,
NISSAN, FORD Ngoài ra còn kể đến một số hãng trong nước như:Trường Hải,
MêKông, Vinasuki, Công ty ô tô 1-5 , Công ty ô tô 3-2 … Tại những liên doanh này ô tô
được lắp ráp trên các dây chuyền công nghệ hiện đại. Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam
đã chuyển sang một giai đoạn mới.

Để hoàn thành được bản Đồ án này ngoài sự nỗ lực của bản thân không thể không kể
đến sự chỉ bảo tận tình của thầy cô giáo trong bộ môn và nhà trường. Đặc biệt là sự
hướng dẫn của thầy
Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn Phạm Bội Chương đã tận tình giúp đỡ
em hoàn thành thiết kế đề tài này. Xin cảm ơn các thầy cô, các cán bộ công nhân viên
trong bộ môn Ôtô- Khoa cơ khí động lực đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong quá
trình học tập và thiết kế đề tài. Em xin kính chúc các thầy luôn mạnh khoẻ và có nhiều
cống hiến hơn nữa trong sự nghiệp phát triển của ngành ô tô nói riêng và ngành giao
thông vận tải nói chung của Việt Nam.
A: THUYẾT MINH
Phần 1: Tổng quan về hộp số
1. Nhiệm vụ
-Hộp số dùng để thay đổi tỉ số truyền nhằm thay đổi mômen xoắn ở các bánh xe chủ
động của ôtô, đồng thời thay đổi tốc độ chạy xe phù hợp với sức cản bên ngoài.
Trần Văn Hóa Trang 5
Khoa cơ khí động lực Đồ án ôtô 2
-Thay đổi chiều chuyển động của ôtô(tiến và lùi).
-Tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong khoảng thời gian tuỳ ý mà không cần
tắt máy và mở li hợp.
-Dẫn động lực học ra ngoài cho các bộ phận công tác của xe chuyên dùng
2.Yêu cầu của hộp số
Để đảm bảo công dụng nêu trên, ngoài các yêu cầu chung về sức bền và kết cấu
gọn, hộp số có cấp ô tô máy kéo phải thỏa mãn các yêu cầu đặc trưng sau:
- Hộp số ô tô máy kéo phải có đủ tỷ số truyền cần thiết nhằm đảo bảo tốt tính chất
động lực học và tính kinh tế nhiên liệu khi làm việc.
- Khi gài số không sinh ra các lực va đập lên các răng nói riêng và hệ thống truyền lực
nói chung. Muốn vậy, hộp số ô tô phải có các bộ đồng tốc để gài số hoặc ống dễ gài
số.
- hộp số phải có vị trí trung gian để có thể ngắt truyền động của động cơ khỏi hệ
thống truyền lực trong thời gian lâu dài. Phải có cơ cấu chống gài hai số cùng lúc để

đảm bảo an toàn cho hộp số không bị gãy vỡ răng.
- Hộp số phải có số lùi để cho phép xe chuyển động lùi; đồng thời phải có cơ cấu an
toàn chống gài số lùi một cách ngẫu nhiên.
- Điều khiển nhẹ nhàng, làm việc êm, hiệu suất cao và giá thành hạ
3.Phân loại hộp số
3.1 .Phân loại theo phương pháp thay đổi tỉ số truyền
* Loại hộp số có cấp
Ngày nay trên ôtô dùng nhiều nhất là hộp số có cấp (loại này thay đổi tỉ số truyền
bằng cách thay đổi sự ăn khớp giữa các cặp bánh răng), vì cấu tạo đơn giản, làm việc
chắc chắn, hiệu suất truyền lực cao, giá thành rẻ.
Trong loại hộp số có cấp người ta chia:
* Theo tính chất trục truyền
-Loại có trục tâm cố định việc thay đổi số bằng các con trượt thường có loại hai trục
tâm dọc hoặc ngang, loại ba trục tâm dọc.
Trần Văn Hóa Trang 6
Khoa cơ khí động lực Đồ án ôtô 2
-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 càng cho phép sử dụng hợp lý công suất của động
cơ, trong điều kiện lực cản khác nhau do đó tăng được tính kinh tế của ôtô nhưng thời
gian thay đổi số dài, kết cấu phức tạp.
* Loại hộp số vô cấp
Hộp số vô cấp có ưu điểm là:có thể thay đổi tỉ số truyền liên tục trong một giố hạn
nào đó, thay đổi tự động, liên tục phụ thuộcvào sức cản chuyển động của ôtô, nó rút
ngắn được quãng đường tăng tốc, tăng lớn nhất tốc độ trung bình của ôtô.
-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 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 từ ắc quy). Ta thay đổi

dòng điện kích thích của động cơ điện sẽ thay đổi tốc độ và mômen xoắn của động cơ
điện và của bánh xe chủ động.
-Hộp số vô cấp thuỷ lực: truyền mômen xoắn nhờ năng lượng dòng chất lỏng có thể là
thuỷ động hoặc thuỷ tĩnh. Hộp số vô cấp thuỷ lực có kết cấu phức tạp giá thành cao,
hiệu suất truyền lực thấp, thay đổi mômen xoắn trong giới hạn hẹp. Thông thường
người ta kết hợp với hộp số có cấp có trục tâm di động(kiểu hành tinh) với biến
mômen thuỷ lực.
3.2 .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) .
4. Phân tích chọn phương án kết cấu hộp số:
Trần Văn Hóa Trang 7
Khoa cơ khí động lực Đồ án ôtô 2
Bước quan trọng khi thiết kế hộp số phải phân tích đặc điểm kết cấu của hộp số ôtô và
chọn phương án hợp lý. Việc phân tích này phải dựa trên các yêu cầu đảm bảo hộp số
làm việc tốt chức năng:
-Thay đổi mômen xoắn truyền từ động cơ đến bánh xe chủ động.
-Cho phép ôtô chạy lùi.
-Tách động cơ khỏi hệ thống truyền lực khi dừng xe mà động cơ vẫn làm việc
Hộp số thiết kế phải đáp ứng được các yêu cầu:
1-Có tỷ số truyền hợp lý, đảm bảo chất lượng kéo cần thiết.
2-Không gây va đập đầu răng khi gài số, các bánh răng ăn khớp có tuổi thọ cao
3-Hiệu suất truyền lực cao
4-Kết cấu đơn giản, gọn, dễ chế tạo, điều khiển nhẹ nhàng, có độ bền và độ tin cậy cao
Nhằm nâng cao tuổi thọ cho các bánh răng ăn khớp, trong hộp số cơ khí có cấp thường
bố trí bộ đồng tốc. Nhiệm vụ của bộ đồng tốc là cân bằng tốc độ góc của các chi tiết chủ
động và bị động trước khi chúng ăn khớp với nhau.
Trên ôtô ngày nay đều sử dụng khá rộng rãi hộp số 2 trục và 3 trục.Hộp số 3 trục thường
bố trí trục sơ cấp và trục thứ cấp đồng tâm.

Đối với các hãng ôtô đời mới và hiện đại thường dùng loại hộp số 5 và 6 số [1]. Vậy ta
chọn hộp số loại 5 số, với hộp số 6 số kết cấu sẽ phức tạp khó chế tạo.
5. Chọn sơ đồ động học của hộp số
Sơ đồ của hộp số là loại 3 trục ( hình 1 ):
Sơ đồ trên là hộp số 3 trục có trục sơ cấp và trục thứ cấp đồng tâm. Gồm 5 cấp (5 số tiến,
1 số lùi). Trong đó tay số 5 là tay số truyền thẳng.
Số II, III, IV, V được gài bằng bộ đồng tốc.
Số lùi (R) và số I được gài bằng khớp răng.
Các bánh răng trên trục trung gian được chế tạo rời và lắp chặt trên trục trung gian.
Trần Văn Hóa Trang 8
Khoa cơ khí động lực Đồ án ôtô 2
- Trong hộp số có một cặp bánh răng luôn ăn khớp để dẫn truyền mômen quay từ trục thứ
nhất đến trục trung gian. Trục thứ nhất được chế tạo thành một khối với bánh răng chủ
động của cặp bánh răng luôn ăn khớp và vành răng ngoài để gài số truyền thẳng (i=1).
Trục thứ nhất được đỡ bằng hai ổ bi, một ổ đặt trong bánh đà và một ổ đặt ở vỏ hộp số, ổ
bi này thường chọn có đường kính ngoài lớn hơn bánh răng chủ động để đảm bảo tháo
lắp trục thứ nhất được dễ dàng.
- Trên trục trung gian được lắp cố định nhiều bánh răng để dẫn truyền mômen quay đến
trục thứ hai, giá trị của mômen quay được thay đổi tuỳ theo cách gài các bánh răng lắp
trượt và cùng quay trên trục thứ hai. Trục trung gian được đỡ trên hai ổ bi đặt ở vỏ hộp
số. Thường các bánh răng trên trục trung gian có hướng đường nghiêng của răng cùng
chiều để giảm lực chiều trục tác dụng lên trục.
- Trục thứ hai được đỡ bằng hai ổ bi trong đó ổ bi kim được đặt ngay trong lỗ đầu trục
thứ nhất, biện pháp này đảm bảo độ đồng tâm giữa hai trục và tiện lợi cho việc gài số
truyền thẳng. ổ bi thứ hai đặt ở vỏ hộp số. Trong các xe thường lắp hộp đo tốc độ ở đuôi
trục thứ hai.
- Xu hướng phát triển thiết kế hộp số là sử dụng bộ đồng tốc với mọi tay số và do đó tất
cả các bánh răng luôn luôn ăn khớp và thường sử dụng bánh có răng nghiêng. Riêng cặp
bánh răng gài số 1 và số lùi được chế tạo là bánh răng răng thẳng.
Trần Văn Hóa Trang 9

Khoa cơ khí động lực Đồ án ôtô 2




Hình 1: Sơ đồ hộp số
Phần 2: Tính toán thiết kế hộp số
Mục đích của việc thiết kế môn học phần hộp số ôtô nhằm xác định các thông số cơ
bản của hộp số ôtô. Chủ yếu là tính toán xác định số cấp hộp số, giá trị tỷ số truyền của
hộp số nhằm đảm bảo yêu cầu về tính năng động động lực cũng như tính nhiên liệu của
xe trong mọi điều kiện làm việc, xác định các thông số điều khiển hộp số ôtô mà chủ yếu
là tính toán xác định các thông số cơ bản của bộ đồng tốc của hộp số nhằm không những
nâng cao tính năng động lực học mà còn bảo đảm các tinh năng gài số êm dịu cho hộp số
ôtô.
I. Xác định các thông số cơ bản của hộp số ô tô .
I.1 Xác định trọng lượng toàn bộ ô tô:
- Trọng lượng toàn bộ của ô tô:
Trần Văn Hóa Trang 10
Khoa cơ khí động lực Đồ án ôtô 2
Trong đó: G: trọng lượng toàn bộ ô tô (N)
: trọng lượng bản thân ô tô (N)
: trọng lượng của một người (N)
: số chỗ ngồi trong buồng lái
: trọng lượng hang hóa chuyên chở (N)
Theo đó ta có như sau:
- Trọng lượng phân bố lên các cầu: dựa vào xe tham khảo ta có tỷ lệ % phân bố lên các
cầu là.
Cầu trước là:
Cầu sau là:
- Bán kính bánh xe: dựa vào xe tham khảo ta có kí hiệu lốp 9,00-20

 Bề rộng của lốp là : B = 9 (in)
 Đường kính vành bánh xe là :d = 20 (in)
Ta có :

4,25.
2
.






+=
d
Br
bx
λ
(mm)
Trong đó :
λ
là Hệ số kể đến biến dạng của lốp.
Lốp có áp suất thấp ta chọn :
λ
= 0,93
⇒
r
bx
= 0,93.( 9 +
2

15
) .25,4 = 375.6 (mm)
≈
0,3756 (m)
Trần Văn Hóa Trang 11
Khoa cơ khí động lực Đồ án ôtô 2
I.1. Tỷ số truyền số thấp nhất – Số cao nhất của hộp số ô tô :
Giá trị tỷ số truyền thấp nhất i
h1
được xác định theo điều kiện kéo như sau:
te
b
h
iM
rG
i
η


0max
max
1
Ψ
=
Trong đó :
+ G : Trọng lượng của toàn bộ ôtô: G = 100130(N) =10013 (kg)
+ r
bx
: là bán kính làm việc của bánh xe chủ động
Theo xe tham khảo r

bx
= 0,4488 (m)
+
η
t
: là hiệu suất của hệ thống truyền lực
Theo xe tham khảo
η
t
= 0,85 ÷ 0,90 chọn
η
t
= 0,90
+ M
axem
: là mômen quay cực đại của động cơ M
emax
= 43 (KG.m)
+ ψ
max
: hệ số cản tổng cộng của đường. Ta có thể chọn hệ số cản tổng cộng của
mặt đường cho xe tải lớn sơmi rơmooc nằm trong khoảng 0,18-0,3 chọn ψ
max
=0,3
ψ
max
=f +tgα
max

f : hệ số cản lăn mặt đường

α
max
: độ dốc lớn nhất của mặt đường
+ i
0
: là tỷ số truyền của truyền lực chính
Tỷ số truyền lực chính i
o
được xác định đảm bảo tốc độ chuyển động cực đại của
ôtô ở số truyền cao nhất của hộp số được xác định theo công thức:

max

.
377,0
Vi
rn
i
hn
bv
o
=
Trần Văn Hóa Trang 12
Khoa cơ khí động lực Đồ án ôtô 2
Trong đó:
+ n
v
= 2300

: tốc độ vòng quay trục khuỷu động cơ khi đạt tốc độ lớn nhất (vg/ph)

+ r
b
: Bán kính động học của xe (m).
+ i
hn
: Tỷ số truyền cao nhất trong hộp số. Ta chọn : i
hn
= 1.
+ V
max
= 90 (km/h) : Vận tốc lớn nhất của ôtô.
Thay số vào ta có:
- ở tỉ số truyền số 1 của hộp số ôtô phải vượt qua
)( if
+=
ψψ
Số 1 có tỉ số truyền cao nhất trong dãy số của hộp số, tốc độ tương ứng là chậm nhất
(khoảng 3
÷
5
hkm /
), ôtô phải di chuyển ở loại đường có hệ số cản lăn (
f
) đã cho và
phải vượt qua được độ dốc (
i
).
Như vậy, cần chọn lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động của ôtô để có thể khắc phục
được lực cản tổng cộng
if +=

ψ
trên và để ôtô chuyển động ổn định thì lực kéo tiếp
tuyến ở các bánh xe chủ động phải thõa mãn điều kiện:
2
maxmaxmaxmax
VFkGPPP
kk
+≥⇔≥
ψ
ψ
- Do tốc độ nhỏ (3
÷
5
hkm /
), có thể bỏ qua lực cản không khí và điều kiện của lực kéo
của số 1 có thể viết:
G
r
iiiM
GP
b
tfcohIe
k
.

.
max
max
maxmax
ψ

η
ψ
≥⇔≥
tfcoe
b
hI
iiM
rG
i
η
ψ


max
max
≥⇔
Trần Văn Hóa Trang 13
Khoa cơ khí động lực Đồ án ôtô 2
- Ở số truyền số 1 của hộp số, lực kéo tiếp tuyến lớn nhất phát ra ở các bánh xe chủ động
của ôtô bị hạn chế bởi điểu kiện bám và được thể hiện:
ϕ
η
ϕϕ
.

max
max
G
r
iiiM

PP
b
tpcohIe
k
≤⇔≤
tfcoe
b
hI
iiM
rG
i
η
ϕ
ϕ


max
≤⇒
trong đó:
:
ϕ
G
trọng lượng bám của cầu chủ động, là trọng lượng thẳng đứng
với mắt đường tiếp xúc với bánh xe.
Ta có:
-
:
ϕ
hệ số bám dọc. Ta có thể chọn trong khoảng ta chọn φ= 0,8
⇒

Vậy ta có thể chọn tỉ số truyền
hI
i
trong khoảng
Và ta chọn theo điều kiện khắc phục lực cản
I.2 Số cấp hộp số ô tô:
Với xe tải thường thiết kế theo tiêu chí tiêu hao nhiên liệu thấp, tính năng động lực học
không tốt lắm nên số cấp thường nằm trong khoảng 4 đến 6 cấp.
Số cấp hộp số của ô tô được xác định theo công thức:
1
(log log )
1
log
h hn
i i
n
q
−
= +
Trong đó :
+
n
là số cấp của hộp số
+ i
h1
là giá trị truyền thấp nhất của hộp số ( i
h1
= 8,05)
+ i
hn

giá trị truyền cao nhất khi đầy tải. ( chọn i
hn
= 1 )
+ q là công bội của dãy tỷ số truyền
Trần Văn Hóa Trang 14
Khoa cơ khí động lực Đồ án ôtô 2
Khi tính toán đối với hộp số thường lấy q = 1,5 ÷ 1,8. Chọn q = 1,7
Thế vào phương trình ta có :
Chọn số nguyên ta có
I.3. Tỷ số truyền trung gian của hộp số
Đối với xe tải thường làm việc với các số truyền trung gian và thấp, nên số truyền trung
gian được xác lập theo cấp số nhân với công bội như sau:
Các tỷ số truyền trung gian được tính như sau:
I.4. Tỷ số truyền số lùi
Tỷ số truyền số lùi thường chọn trong khoảng i
l
= ( 1,2÷1,3).i
h1

Chọn i
l
= 1,2.i
1h
= 1,2.8,05 =9,66
Ta có bảng kết quả sau:
Các tay số i
h1
i
h2
i

h3
Tỷ số
truyền
8,05 4,78 2,84 1,68 1
I.5. Khoảng cách trục và các kích thước chiều trục
I.5.1. Khoảng cách trục hộp số :
Trần Văn Hóa Trang 15
Khoa cơ khí động lực Đồ án ôtô 2
Khoảng cách trục A (mm) của hộp số ôtô được xác định sơ bộ theo công thức kinh
nghiệm sau :

Trong đó :
+): Hệ số kinh nghiệm, có giá trị nằm trong khoảng sau:
Đối với xe vận tải: k=8,69,6 cho hộp số thường
Vậy ta chọn
+) M
emax
: mômen quay cực đại. M
emax
= 430 (N.m)
Thay số ta tính được khoảng cách trục sơ bộ :

Khoảng cách trục A của các hộp số ô tô hiện nay thường nằm trong khoảng:
Đối với ô tô vận tải: A
Vậy A đã tính ở trên thỏa mãn. Chọn sơ bộ A = 136 (mm)
I.5.2. Kích thước theo chiều trục cacte hộp số :
Kích thước theo chiều trục của các-te hộp số 1 (mm) nói chung có thể được xác
định bằng tổng chiều đài (theo chiều trục) của các chi tiết lắp trên trục trung gian hộp số
(hoặc trên trục thứ cấp đối với hộp số hai trục). Bao gồm: chiều rộng của các bánh răng
b(mm), chiều rộng của bộ đồng tốc (hoặc ống gài) H(mm), chiều rộng của các ổ đỡ trục

Trần Văn Hóa Trang 16
Khoa cơ khí động lực Đồ án ôtô 2
B(mm). Đối với ô tô máy kéo, các thông số này được xác định theo kích thước khoảng
cách trục A như sau :
+) Chiều rộng bánh răng b ≈ (0,19 ÷ 0,23).A đối với hộp số thường
Chọn
+) chiều rộng ổ đỡ B ≈ (0,20 ÷ 0,25).A đối với ô tô vận tải
Chọn
+ Chiều rộng đồng tốc (hoặc ống gài ) có giá trị nằm trong khoảng :
H
≈
( 0,4 ÷ 0,55 ) đối với ô tô vận tải
Chọn H 0,45.A= 0,45.136 =61,5 (mm)
CHƯƠNG II. TÍNH TOÁN LỰA CHỌN BÁNH RĂNG HỘP SỐ
II.1. Xác định số răng của bánh răng hộp số.
Chọn các thông số môđun và góc nghiêng bánh răng.
+) chọn môđuyn pháp tuyến của bánh răng:
Có 2 phương án lựa chọn
Có thể chọn theo công thức kinh nghiệm sau: m = (0,03 – 0,040).A
Ta chọn : m = 0,03.136 = 4,08 mm
Ô tô tải để giảm tiếng ồn khi hộp số làm việc nên khi chọn mô đun cho xe tải không cần
phải chú ý đén vấn đề giảm trọng lượng. Khi có cùng một khoảng cách trục thì nên giảm
mô đun và tăng chiều rộng răng. Theo bảng để chọn môđun pháp tuyến của bánh răng
hộp số ô tô vận tải và kết hợp với xe tham khảo chọn theo kinh nghiệm của moomen
xoắn cực đại : m = 3,5 5,0
ta chọn: m = 3,5 mm
+> Đối với ô tô tải với bộ truyền bánh răng nghiêng thì ta có góc nghiêng β trong
khoảng β = 18 ÷ 26
0
sơ bộ chọn β = 20

0
.
Trần Văn Hóa Trang 17
≈
Khoa cơ khí động lực Đồ án ôtô 2
Khi đã chọn được khoảng cách trục A và môđun pháp tuyến m như nhau cho các
bánh răng ở các cấp số thì số lượng răng của bánh răng chủ động và bánh răng bị động
được tính :
Số I:
( ) ( )
8
05,815,3
20cos.136.2
1
cos 2
1
1
=
+
=
+
=
h
im
A
Z
β
(răng)

6405,8.8.

1111
=== ZiZ
h
(răng)
Số II:
( ) ( )
13
78,415,3
20cos.136.2
1.
cos 2
2
2
=
+
=
+
=
h
im
A
Z
β
(răng)

6213.78,4.
2222
=== ZiZ
h
(răng)

Số III:
( ) ( )
19
84,215,3
20cos.136.2
1
cos 2
3
3
=
+
=
+
=
h
im
A
Z
β
(răng)

5419.84,2.
3333
=== ZiZ
h
(răng)
Số VI:
( ) ( )
27
68,115,3

20cos.136.2
1
cos 2
4
4
=
+
=
+
=
h
im
A
Z
β
(răng)

4527.68,1.
4444
=== ZiZ
h
(răng)
Số V:
( ) ( )
37
115,3
20cos.136.2
1
cos 2
5

5
=
+
=
+
=
h
im
A
Z
β
(răng)

3737.1.
5555
=== ZiZ
h
(răng)
Trần Văn Hóa Trang 18
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Khoa cơ khí động lực Đồ án ôtô 2
Tỷ số truyền được tính chính xác là:

8
8
64

1
11
1
===
Z
Z
i
h
77,4
13
62
2
22
2
===
Z
Z
i
h
84,2
19
54
3
33
3
===
Z
Z
i
h

67,1
27
45
4
44
4
===
Z
Z
i
h
1
37
37
5
55
5
===
Z
Z
i
h
Khoảng cách trục:
( )
( )
126
2
5,3.648
2

.
111
=
+
=
+
=
mZZ
A
(mm)
Tính cho trục số lùi: Số lùi được sử dụng trong điều kiện tốc độ thấp nên ta sử
dụng kiểu bánh răng thẳng không sử dụng bộ đồng tốc.
Gọi:
Z
L
: số răng bánh răng số lùi trên trục sơ cấp.
Z
L1
: số răng bánh răng số lùi trên trục thứ cấp.
Z
L2
: số răng bánh răng số lùi trên trục số lùi (bánh răng trung gian).
Bánh răng Z
L
và bánh răng Z
L1
không ăn khớp trực tiếp mà thông qua bánh răng
trung gian trên trục số lùi.
Ta có:
766,9:6466,9:66,9

12
2
1
===⇒==
LL
L
L
ZZ
Z
Z
i
L
(răng)
Chọn số răng của bánh răng số lùi trên trục sơ cấp Z
L
=21 (răng)
Trần Văn Hóa Trang 19
Khoa cơ khí động lực Đồ án ôtô 2
Tỷ số truyền chính xác là:
16,9
7
64
==
L
i

Khoảng cách giữa trục sơ cấp và trục số lùi:
( )
( )
75,50

2
5,3.821
2
.
1
SL
=
+
=
+
=
mZZ
A
L
(mm)
Khoảng cách giửa trục thứ cấp và trục số lùi:
( )
( )
25,124
2
5,3.764
2
.
21
=
+
=
+
=
mZZ

A
LL
TL
(mm)
II.2. Tính bánh răng:
Bánh răng hộp số ô tô tính toán theo uốn và tiếp xúc.
* Tính theo uốn: Khi tính toán bánh răng hộp số ô tô ta cần mômen tính toán của
động cơ M
d
truyền xuống bánh răng để tính. Khi tính toán hộp số ô tô, mômen tính toán
của đông cơ bằng mômen quay động cơ M
emax
.
Ứng suất uốn tại tiết diện nguy hiểm của bánh răng xác định theo công thức

24,0.
.
γ
σ
mb
P
u
=

[ ]
2
/ mN
Trong đó: p: Lực vòng tác dụng lên bánh răng tại tâm ăn khớp (N).
b: Chiều rộng bánh răng (mm): b = 29,92 (mm)
y: Hệ số dạng răng phụ thuộc vào số răng tương đương:

β
3
cos
Z
Z
td
=
, (Z: số răng thực tế).
Điều kiện tính toán :
[ ]
uu
σσ
≤
;
[ ]
u
σ
là ứng suất uốn cho phép của bánh răng, theo
tham khảo thì ứng suất uốn của bánh răng trụ nghiêng ô tô tải trong khoảng như sau:

[ ]
( )
850350 −=
u
σ
(MN/m
2
) : đối với bánh răng số 1 và 2
Trần Văn Hóa Trang 20
Khoa cơ khí động lực Đồ án ôtô 2

[ ]
( )
450150 −=
u
σ
(MN/m
2
): đối với bánh răng số 3,4 và 5

[ ]
( )
1200300 −=
u
σ
(MN/m
2
): đối với bánh răng số lùi

+> Tính cặp bánh răng 1-11:
Z
1
=8(răng); Z
11
= 64 (răng); m = 3,5
M
1
= 430 (Nm); M
11
= M

1
.i
h1
.η =430.8.0,9 =3096 (Nm)
Bán kính vòng chia:
( )
mm
Zm
r 14
2
8.5,3
2
.
1
1
===
( )
mm
Zm
r 112
2
64.5,3
2
.
11
11
===
Lực vòng:
( )
N

r
M
P 30714
10.14
430
3
1
1
1
===
−
( )
N
r
M
P 27643
10.112
3096
3
11
11
11
===
−
8
11
== ZZ
td
(răng)
⇒

y
1
= 0,3
64
1111
== ZZ
td
(răng)
⇒
y
11
= 0,496

( )
[ ]
uu
mMN
ymb
P
σσσ
<===<⇒
−
2
3
11
1
111
/6,234
3,0.5,3.10.92,29
24,0.30714

24,0.
+> Tính cặp bánh răng 2-22:
Z
2
= 13 (răng); Z
22
= 62 (răng); m = 3,5
M
2
= 430 (Nm); M
22
= M
2
.i
h2
.η = 430.4,77.0,9 =1846 (Nm)
Bán kinh vòng chia:
Trần Văn Hóa Trang 21
Khoa cơ khí động lực Đồ án ôtô 2
24
20cos.2
13.5,3
cos2
.
0
2
2
===
β

Zm
r
(mm)
115
20cos.2
62.5,3
cos.2
.
0
22
22
===
β
Zm
r
(mm)
Lực vòng:

17916
10.24
430
3
2
2
2
===
−
r
M
P

(N)
16052
10.115
1846
3
22
22
22
===
−
r
M
P
(N)
16
20cos
13
cos
033
2
2
===
β
Z
Z
td
(răng)
=⇒
2
y

0,35
75
20cos
62
cos
033
22
22
===
β
Z
Z
td
(răng)
⇒
y
22
= 0,53
3,117
35.0.5,3.10.92,29
24,0.17916

24,0.
3
2
2
2
===
−
ymb

P
u
σ
( )
[ ]
u
mMN
σ
<
2
/
+> Tính cặp bánh răng: 3-33:
Z
3
= 19; Z
33
= 54 (răng); m = 3,5
M
3
= 430 (Nm); M
33
= 430.i
h3
.η = 430.2,84.0,9 = 1099 (Nm)
Bán kính vòng chia:
35
20cos.2
19.5,3
cos2
.

0
3
3
===
β
Zm
r
(mm)
100
20cos.2
54.5,3
cos.2
.
0
33
33
===
β
Zm
r
(mm)
Trần Văn Hóa Trang 22
Khoa cơ khí động lực Đồ án ôtô 2
Lực vòng:
12286
10.35
430
3
3
3

3
===
−
r
M
p
(N);
10990
10.100
1099
3
33
33
33
===
−
r
M
P
(N)
23
20cos
19
cos
033
3
3
===
β
Z

Z
td
(răng)
=⇒
2
y
0,38
65
20cos
54
cos
033
33
33
===
β
Z
Z
td
(răng)
⇒
y
22
= 0,50
74
38,0.5,3.9210,29
24,0.12286

24,0.
3

3
3
3
===
−
ymb
P
u
σ
(MN/m
2
)< [
u
σ
]
+> Tính cặp bánh răng 4-44:
Z
4
= 27 (răng); Z
44
= 45 (răng); m = 3,5
M
4
= 430 (Nm); M
44
= M
4
.i
h4
.η = 430.1,67.0,9 =646 (Nm)

Bán kinh vòng chia:
50
20cos.2
27.5,3
cos2
.
0
4
4
===
β
Zm
r
(mm)
84
20cos.2
45.5,3
cos.2
.
0
44
44
===
β
Zm
r
(mm)
Lực vòng:

8600

10.50
430
3
4
4
4
===
−
r
M
P
(N)
7690
10.84
646
3
44
44
44
===
−
r
M
P
(N)
Trần Văn Hóa Trang 23
Khoa cơ khí động lực Đồ án ôtô 2
33
20cos
27

cos
033
4
4
===
β
Z
Z
td
(răng)
=⇒
2
y
0,453
===
033
44
44
20cos
45
cos
β
Z
Z
td
54 (răng)
⇒
y
22
= 0,494

51,43
453.0.5,3.10.92,29
24,0.8600

24,0.
3
4
4
4
===
−
ymb
P
u
σ
( )
[ ]
u
mMN
σ
<
2
/
+> Tính cặp bánh răng: 5-55:
Z
5
= Z
55
= 37 (răng); m = 3,5
M

5
= 430 (Nm); M
55
= 430.i
h5
.η = 430.1.0,9 = 387 (Nm)
Bán kính vòng chia:
69
20cos.2
37.5,3
cos.2
.
0
5
555
====
β
Zm
rr
(mm)
Lực vòng:
6232
10.69
430
3
5
5
5
===
−

r
M
p
(N);
5609
10.69
387
3
55
55
55
===
−
r
M
P
(N)
45
20cos
37
cos
033
5
555
====
β
Z
ZZ
tdtd
(răng)

⇒
y
3
= y
33
= 0.480
75,29
480,0.5,3.10.92,29
24,0.6232

24,0.
3
5
5
555
===<
−
ymb
P
σσ
(MN/m
2
)< [
u
σ
]
+> Tính cho cặp bánh răng số lùi:
- Cặp bánh răng Z
L
– Z

L2
:
Trần Văn Hóa Trang 24
Khoa cơ khí động lực Đồ án ôtô 2
Z
L
= 21 (răng);
⇒
y
L
= 0,4;; m = 3,5
M
L
= 430 (Nm); M
L2
= 430.i
LL2
.η = 430.3.0,9 = 1161(Nm)
Bán kính vòng chia:
75,36
2
21.5,3
2
.
===
L
L
Zm
r
(mm)

25,12
2
7.5,3
2
.
2
2
===
L
L
Zm
r
(mm)
Lực vòng:
11700
10.75,36
430
3
===
−
L
L
L
r
M
P
(N)
94775
10.25,12
1161

3
2
2
2
===
−
L
L
L
r
M
P
(N)
543
4,0.10.92,29.5,3
24,947750

24,0.
3
2
2
===<
−
L
L
uLuL
ybm
P
σσ
(MN/m

2
) < [
u
σ
]
Cặp bánh răng Z
L1
- Z
L2
:
Z
L2
= 7 (răng)
⇒
y
L2
= 0,29 ; m = 3,5
M
L2
= 1161 (Nm); M
L1
= M
L2
.i
L2
.η = 1161.9,16.0,9 = 9571 (Nm)
Bán kính vòng chia:
r
L2
= 12,25 (mm);

112
2
64.5,3
2
.
1
1
===
L
L
Zm
r
(mm)
Lực vòng:
94775
10.25,12
1161
3
2
2
2
===
−
L
L
L
r
M
p
(N)

Trần Văn Hóa Trang 25