đồ án ôtô thiết kế hộp số xe buýt có thuyết minh và bản card hoàn thiện

Thiết kế hộp số xe buýt

-1-

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ 3

1.1 Công dụng và yêu cầu của hộp số. 3

1.1.1 Công dụng của hộp số. 3

1.1.2 Yêu cầu của hộp số. 3

1.2 Phân loại hộp số 4

1.2.1 Theo phương pháp điều khiển. 4

1.2.1.1 Hộp số cơ khí ( điều khiển bằng tay). 4

1.2.1.2 Hộp số tự động. 4

1.2.1.3 Hộp số bán tự động. 4

1.2.2 Theo tính chất truyền momen. 4

1.2.2.1 Hộp số vô cấp. 5
1.2.2.2.Hộp số có cấp. 5

1.2.3 Theo số trục chứa các cặp bánh răng truyền số. 5

1.2.3.1 Hộp số hai trục. 5

1.2.3.2 Hộp số ba trục. 5

1.2.4 Dựa theo số cấp của hộp số. 6

1.2.4.1 Hộp số thường. 6

1.2.4.2 Hộp số nhiều cấp. 6

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU VÀ
PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ. 7

2.1 Tính toán xác định các thông số yêu cầu ban đầu. 7

2.1.1 Xác định tỷ số truyền và số cấp của hộp số. 7

2.1.1.1 Tỷ số truyền tay số một của hộp số. 7

2.1.1.2 Số cấp của hộp số. 10

2.1.1.3 Tỷ số truyền các tay số trung gian. 10

Thiết kế hộp số xe buýt

-2-

2.2 Phân tích các phương án thiết kế hộp số. 11

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ XE BUÝT. 16

3.1 Tính toán thiết kế các thông số cơ bản của trục và các cặp bánh răng hộp
số. 16

3.1.1 Khoảng cách trục của hộp số. 16

3.1.2 Kích thước theo chiều trục cacte hộp số. 16

3.1.3 Tính toán số răng của các bánh răng hộp số. 17

3.1.3.1 Mô-duyn và góc nghiêng bánh răng hộp số. 17

3.1.3.2 Số răng của bánh răng hộp số. 17

3.1.3.3 Đường kính trục của hộp số. 22

3.1.3.4 Đường kính vòng chia và momen quán tính học của bánh răng
hộp số. 24

3.2 Tính toán xác định các thông số cơ bản của bộ đồng tốc hộp số. 30
3.2.1 Chọn kiểu đồng tốc. 30

3.2.2 Momen quán tính khối lượng tổng cộng quy dẫn về trục ly hợp. 31

3.2.3Mômen ma sát yêu cầu của bộ đồng tốc, M
ms
: 34

3.2.4 Bán kính ma sát của bộ đồng tốc. 36

3.2.5 Chiều rộng của bề mặt vành ma sát của đồng tốc. 37

3.3 Tính toán kiểm tra các thông số cơ bản của đồng tốc. 38

3.3.1 Momen ma sát thực tế của đồng tốc. 38

3.3.2 Thời gian chuyển số thực tế của đồng tốc. 39

3.3.3 Công trượt của đôi bề mặt ma sát. 41

3.3.4 Công trượt riêng của đôi bề mặt côn ma sát của đồng tốc. 42

KẾT LUẬN 44

Tài Liệu Tham Khảo: 45



Thiết kế hộp số xe buýt

-3-

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ.
1.1 Công dụng và yêu cầu của hộp số.
1.1.1 Công dụng của hộp số.
Hộp số dùng để thay đổi số vòng quay và momen của động cơ truyền
đến các bánh xe chủ động (cả về trị số và hướng), cho phù hợp với điều kiện
làm việc luôn luôn thay đổi của ôtô máy kéo mà tự bản thân ôtô máy kéo
không đáp ứng được, và tận dụng tối đa công suất của động cơ.
Ngoài ra, hộp số còn dùng để :

- Tách lâu dài động cơ khỏi hệ thống truyền lực khi cần thiết, như khi
khởi động động cơ, khi dừng xe cho động cơ chạy không tải, khi cho xe chạy
theo quán tính…
- Dẫn động các bộ phận công tác trên các xe chuyên dùng, như xe có tời
kéo, xe tự đổ, cần cẩu…. và các thiết bị khác.
1.1.2 Yêu cầu của hộp số.
- Có dãy tỉ số truyền phù hợp nhằm đảm bảo tốt tính năng động lực và
tính năng kinh tế nhiên liệu cần thiết.
- Khi gài số không sinh ra các lực va đập lên các răng nói riêng và hệ
thống truyền lực nói chung.
- Hộp số phải có vị trí trung gian để có thể ngắt truyền động khỏi hệ
thống truyền lực trong thời gian dài, phải có cơ cấu chống gài hai số cùng lúc
để đảm bảo an toàn cho hộp số không bị gãy vỡ.
- 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 ngẩu nhiên.
- Kết cấu đơn giản, làm việc tin cậy, bề vững.
- Hiệu suất cao, kích thước khối lượng nhỏ, giá thành rẻ.
Thiết kế hộp số xe buýt

-4-

1.2 Phân loại hộp số.
1.2.1 Theo phương pháp điều khiển.
Chia ra các loại: Điều khiển bằng tay, điều khiển tự động và bán tự động
1.2.1.1 Hộp số cơ khí ( điều khiển bằng tay).
Là hộp số điều khiển hoàn toàn bằng kết cấu cơ khí, dựa trên tỉ số truyền
khác nhau của các cặp bánh răng ăn khớp.
+ Ưu điểm: kết cấu đơn giản, làm việc tin cậy, giá thành thấp, dễ bảo
dưỡng, sửa chữa, hiệu suất cao.
+ Nhược điểm: cồng kềnh, mất nhiều thời gian để chuyển số, điều khiển

nặng nhọc, khó tạo cảm giác êm dịu khi chuyển số.
1.2.1.2 Hộp số tự động.
Là hộp số mà nhờ các tính chất bên trong của kết cấu, sự thay đổi tỷ số
truyền được thực hiện tùy động tùy theo điều kiện đường xá.
+ Ưu điểm: có thể tự động chuyển đổi số, thích nghi với các loại đường,
điều khiển dễ dàng, tải trọng động nhỏ, tuổi thọ chi tiết cao.
+ Nhược điểm: kết cấu phức tạp, giá thành cao, khó sửa chữa.
1.2.1.3 Hộp số bán tự động.
Là hộp số có cấp do người lái thực hiện chuyển số, tuy nhiên việc
chuyển số được thực hiện không phải bằng sức lực của người lái mà sử dụng
các cơ cấu trợ lực, các hộp số loại này làm việc với ly hợp tự động.
+ Ưu điểm: đơn giản về kết cấu, giảm bớt các thao tác cho người lái.
+ Nhược điểm: tăng giá thành, khó khăn trong việc bảo dưỡng sửa chữa.
1.2.2 Theo tính chất truyền momen.
Có thể chia hộp số thành hai loại: hộp số vô cấp và hộp số có cấp
Thiết kế hộp số xe buýt

-5-

1.2.2.1 Hộp số vô cấp.
Kiểu hộp số vô cấp có momen truyền qua hộp số biến đổi liên tục, cho
phép thay đổi liên tục trong một giới hạn nào đó giá trị tỉ số truyền và momen
xoắn truyền đến bánh xe chủ động.
+ Ưu điểm: Động cơ và hệ thống truyền lực ít bị quá tải, ôtô sẽ có tính
năng thông qua cao, momen xoắn truyền đến các bánh xe chủ động liên tục và
êm dịu do đó tăng tuổi thọ các chi tiết trong hộp số.
+ Nhược điểm:Kết cấu phức tạp, đắt tiền, chế tạo phức tạp, hiệu suất
truyền lực nhỏ hơn truyền lực có cấp, tăng tiêu hao nhiên liệu khi ô tô hoạt
động ở tốc độ thấp.
1.2.2.2.Hộp số có cấp.

Kiểu hộp số có cấp gồm một số cấp hữu hạn ( từ 3÷20 cấp). Ứng với
mỗi cấp có một giá trị momen và do đó tốc độ truyền qua hộp số là không đổi.
+ Ưu điểm:Tính năng động lực cũng như tính năng kinh tế nhiên liệu
tăng, kết cấu đơn giản, giá thành rẻ, đảm bảo tỷ số truyền cần thiết đáp ứng
được các điều kiện sử dụng của xe.
+ Nhược điểm:Phải thường xuyên thực hiên các thao tác chuyển số để
phù hợp với sức cản của đường.
1.2.3 Theo số trục chứa các cặp bánh răng truyền số.
Có thể chia hộp số thành hai loại:Hộp số hai trục và hộp số ba trục.
1.2.3.1 Hộp số hai trục.
Hộp số hai trục có trục sơ cấp lắp bánh răng chủ động và trục thứ cấp
lắp bánh răng bị động của các số truyền tương ứng. Hộp số hai trục không tạo
được số truyền thẳng do muốn tạo ra một tỷ số truyền phải qua một cặp bánh
răng.
1.2.3.2 Hộp số ba trục.
Thiết kế hộp số xe buýt

-6-

Hộp số ba trục có trục sơ cấp và thứ cấp lắp đồng trục với nhau, ngoài ra
còn có thêm trục trung gian nhằm tăng độ cứng cho trục thứ cấp và duy trì sự
ăn khớp tốt nhất giữa các căp bánh răng.
1.2.4 Dựa theo số cấp của hộp số.
Chia hộp số thành hai loại: hộp số thường và hộp số nhiều cấp.
1.2.4.1 Hộp số thường.
Kiểu hộp số thường số có số cấp nhỏ hơn hoặc bằng 6.
+ Ưu điểm: Giảm số lần gài, đơn giản cơ cấu điều khiển, giảm được
khối lượng của hộp số do đó góp phần giảm tự trọng của ôtô.
+ Nhược điểm:Số cấp nhỏ làm giảm tính năng động lực và tính kinh tế
nhiên liệu của ô tô.

1.2.4.2 Hộp số nhiều cấp.
Đối với ôtô tải lớn thường xuyên hoạt động trong điều kiện nặng nhọc,
nhiều loại đường khác nhau thì số cấp của nó có thể lên tới 8 đến 20 cấp. Hộp
số nhiều cấp được tạo thành bằng cách thêm vào trước hộp số cơ sở(hộp số
chính loại 3 trục) một hộp giảm tốc gọi là hộp số phụ. Hộp số phụ thường có
một số truyền thẳng và một số truyền giảm hay tăng tốc.
+ Ưu điểm : Tính năng động lực học và tính kinh tế nhiên liệu tăng,
tăng khả năng tải, giúp ôtô làm việc được trong điều kiện nặng nhọc.
+ Nhược điểm:Kết cấu phức tạp, hộp số cồng kềnh, cơ cấu điều khiển
phức tạp.
Ngoài ra dựa vào kết cấu của hộp phụ có thể chia ra: hộp số nhiều cấp
với hộp số phụ kiều bánh răng thường,hộp số nhiều cấp với hộp số phụ kiều
bánh răng hành tinh.
Dựa vào vị trí bố trí hộp số phụ có thể chia ra: hộp số nhiều cấp với hộp
số phụ bố trí phía trước, hộp số nhiều cấp với hộp số phụ bố trí phía sau.
Thiết kế hộp số xe buýt

-7-

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU VÀ
PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ.
2.1 Tính toán xác định các thông số yêu cầu ban đầu.
2.1.1 Xác định tỷ số truyền và số cấp của hộp số.
Tỷ số truyền và số cấp của hộp số phải đảm bảo cho xe có chất lượng
động học và tính kinh tế nhiên liệu tốt.
Điều khiển hộp số dễ dàng, thuận tiện.
2.1.1.1 Tỷ số truyền tay số một của hộp số.
Giá trị tỷ số truyền ở tay số một của hộp số được xác định theo điều kiện
kéo như sau: Theo [1]

te
bx
h
iM
rG
i




0max
max
1

(2.1)
Trong đó:
G
a
: trọng lượng toàn bộ của xe.
Theo đề G
a
= 12000.9,81=117720 [N]
Ψ
max
: hệ số cản chuyển động lớn nhất của đường.
Theo đề Ψ
max
= 0,24
r
bx

: bán kính làm việc của bánh xe chủ động.
Theo đề r
bx
= 0,45 [m].
M
emax
: Momen quay cực đại của động cơ.
Theo đề M
emax
= 425 [N.m].
Hiệu suất của hệ thống truyền lực.
Theo [6], Xe thiết kế là xe buýt có η
t
= 0,82÷0,85, chọn η
t
= 0,85
Thiết kế hộp số xe buýt

-8-

i
0
: là tỷ số truyền của truyền lực chính.
Giá trị tỷ số truyền của truyền lực chính i
0
cùng với tỷ số truyền cao nhất
của hộp 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
emax
[rad/s]. Theo [1] ta có.

max
max
0
.
.
ahn
bxe
vi
r
i


(2.2)
Trong đó:
i
hn
: tỷ số truyền cao nhất của hộp số, thường chọni
hn
=1(do truyền
thẳng)
ω
emax
: tốc độ góc lớn nhất của động cơ, được xác định theo loại động cơ
và chủng loại xe như sau.
Theo [5], Xe thiết kế là xe buýt, động cơ xăng ω

emax
=(1÷1,25).ω
N

Chọn ω
emax
=1 để tận dụng hết công suất động cơ.
Với ω
N
: là tốc độ góc ứng với công suất cực đại của động cơ.
]/[94,397
60
3800 2
60
2
srad
n
N
N





Với n
N
: số vòng quay của động cơ ứng với công suất cưc đại. Theo đề
n
N
= 3800[v/ph].

v
max
: Tốc độ tịnh tiến lớn nhất của xe.
Theo đề v
max
=110 [km/h]
]/[56,30
3600
1000.110
sm

Thay các thông số đã tính ở trên vào công thức (2.2) ta được:
Thiết kế hộp số xe buýt

-9-


vi
r
i
ahn
bxe
859,5
56,30.1
45,0.94,397.1
.
.
max
max
0




Tiếp tục thay các thông số đã tính ở trên vào công thức (2.1) ta được:

007,6=
85,0.859,5.425
45,0.117720.24,0
=


0max
max
1
te
bx
h
iM
rG
i




Kiểm tra điều kiện bám: Theo [4] ta có:

te
bx
h
iM

rG
i





0max
1


Trong đó:
G
φ
: là trọng lượng bám của xe [N].

G
φ
=G
cđ
m
cđ
G
cđ
: Là trọng lượng phân bố lên cầu chủ động. Đối với xe buýt, thường
dùng cầu sau chủ động, động cơ đặt phía sau do đó trọng lượng phân bố lên cầu
chủ động: G
cđ
= 70%.G
a

m
cđ
: là hệ số phân bố lại tải trọng lên cầu chủ động.
Theo [1], m
cđ
= (1,2÷1,35), chọn m
cđ
=1,3.
φ : hệ số bám giữa lốp với mặt đường.
Theo [5], Xe buýt thường xuyên hoạt động trên đường nhựa hoặc bê tông có hệ
số bám φ =(0,7÷0,8), chọnφ = 0,75.

082,17=
859,5.85,0.425
3,1.45,0.117720.7,0.75,0
=


0max
1
te
bx
h
iM
rG
i






i
h1
= 6,007 < 17,082 Do đó thỏa mãn điều kiện bám.
Thiết kế hộp số xe buýt

-10-

2.1.1.2 Số cấp của hộp số.
Theo [1], Số cấp của hộp số được xác định theo công thức:

1
)ln(
)ln()ln(
1



q
ii
n
hnh

Trong đó: n: số cấp của hộp số.
i
h1
: tỷ số truyền ở tay số 1 của hộp số.
Kết quả tínhi
h1

= 6,007
i
hn
: tỷ số truyền tay số cao nhất (i
hn
=1).
q: công bội của dãy tỷ số truyền, q được chọn theo kinh nghiệm.
Theo [3], Đối với xe buýt sử dụng động cơ xăng, hộp số thường.
q=1,5÷1,7 , chọn q = 1,6.
Thay các thông số vào công thức trên ta được:

815,41
)6,1log(
)1log()007,6log(
1
)log(
)log()log(
1





q
ii
n
hnh

Chọn số nguyên n*=5. Vậy số cấp của hộp số n=5.
2.1.1.3 Tỷ số truyền các tay số trung gian.

Đối với xe buýt, thường xuyên làm việc với các số truyền trung gian và thấp,
nên các số truyền trung gian được xác định theo cấp số nhân với công bội q*.
Theo [1] ta có:
566,1
1
007,6
15
1
1





n
hn
h
i
i
q

Theo [1], Tỷ số truyền trung gian thứ k(k=2÷4) của hộp số xác định theo
công thức:
Thiết kế hộp số xe buýt

-11-


 
1

1


k
h
hk
q
i
i

Thay các thông số vào công thức trên ta được:
Tỷ số truyền ở tay số 2 của hộp số:

   
836,3
566,1
007,6
1212
1
2
q
i
i
h
h



Tỷ số truyền ở tay số 3 của hộp số:

   
449,2
566,1
007,6
1313
1
3
q
i
i
h
h



Tỷ số truyền ở tay số 4 của hộp số:

   
564,1
566,1
007,6
1414
1
4
q
i
i
h
h




2.2 Phân tích các phương án thiết kế hộp số.
Với số cấp của hộp số là 5 số như đã tính toán ta tiến hành phân tích lựa
chọn một loại hộp số trong đó có 5 số tiến và 1 số lùi.
Phương án 1 : Sử dụng hộp số hai trục, 5 cấp.

Hình 2-1: Sơ đồ hộp số hai trục, 5 cấp.
Thiết kế hộp số xe buýt

-12-

- Ưu điểm:
+ Kết cấu đơn giản, làm việc êm dịu và có hiệu suất cao ở các tay số
trung gian.
+ Dễ bố trí và đơn giản đươc kết cấu hệ thống truyền lực khi xe đặt động
cơ gần cầu chủ động.
- Nhược điểm:
+ Không có số truyền thẳng do đó chưa đáp ứng được tốt vấn đề hiệu suất.
+Kích thước theo chiều ngang lớn, do đó làm tăng khối lượng của hộp số.
+ Giá trị tỷ số truyền tay số thấp bị hạn chế (i
h1
< 4÷4,5).
Phương án 2 : Sử dụng hộp số ba trục, 5 cấp, trong đó các bánh răng số 1 và
số lùi luôn luôn ăn khớp.

Hình 2-2: Sơ đồ hộp số ba trục, 5 cấp, với bánh răng số 1 và số lùi luôn luôn ăn
khớp.
- Ưu điểm:
+ Mặt đầu các vành răng không bị mài mòn.

+ Hành trình của nạng chuyển số nhỏ.
5 4 3 2
I
III
II
L 1
Thiết kế hộp số xe buýt

-13-

- Nhược điểm:
+ Cần đặt tự do trên trục bánh răng số lùi có kích thước khá lớn, do đó
làm tăng số lượng các bánh răng và momen quán tính các chi tiết quay, bởi vậy
tăng tải trọng tác dụng lên đồng tốc.
+ Không đảm bảo độ cứng vững của trục do số bánh răng trên trục
thường lớn hơn hoặc bằng 6.
Phương án 3: Sử dụng hộp số ba trục, 5 cấp, trong đó các bánh răng số 1 và số
lùi đều không luôn luôn ăn khớp.

Hình 2-3: Sơ đồ hộp số ba trục, 5 cấp, với bánh răng số 1 và số lùi không luôn
luôn ăn khớp.
- Ưu điểm:
+ Không cần có bánh răng số lùi đặt riêng trên trục thứ cấp, do đó giảm
bớt số bánh răng trên trục, đảm bảo độ cứng vững.
+ Cho phép tạo ra số truyền thẳng( không qua cặp bánh răng truyền
động nào) nên hiệu suất cao nhất. Đồng thời khi làm việc với ở số truyền thẳng
các bánh răng, ổ trục trung gian được giảm tải do đó tăng tuổi thọ của hộp số.
5 4
3 2
1

L
I
III
II
Z
a
Z
a
'
Z
4
Z
3
Z
L1
Z
2
Z
L1
'
Z
L2
Z
1
Z
1
'
Z
2
'

Z
3
'
Z
4
'
Thiết kế hộp số xe buýt

-14-

+ Ở các số truyền khác, momen truyền qua hai cặp bánh răng, do đó có
thể tạo được tỷ số truyền lớn với kích thước khá nhỏ gọn, nhờ đó giảm được
trọng lượng toàn bộ của ô tô.
- Nhược điểm:
+ Hiệu suất giảm ở các tay số trung gian.
+ Do cấu trúc đặt biệt trục gối trục do đó cần phải gia công chính xác, ổ
bi đỡ làm việc căng thẳng.
 Từ những phương án trên ta thấy:
Các xe buýt hiện nay thường bố trí động cơ đặt dọc phía sau truyền động
các đăng đến cầu sau chủ động. Mặc dù có nhiều ưu điểm, xong (phương án 1)
do hộp số hai trục không phù hợpvới kiểu bố trí này. Ngoài ra ở hộp số 2 trục,
tỷ số truyền tay số thấp bị hạn chế, mà xe buýt thường xuyên hoạt động ở vùng
này. Do đó hộp số hai trục thường không phù hợp lắp trên xe buýt.
Với hộp số 3, nóđáp ứng được kiểu bố trí hệ thống truyền lực như trên
xe buýt, đồng thời với việc tạo số truyền thẳng giúp giảm mất mát công suất và
tiếng ồn v…v.
Qua phân tích 2 phương án (2 và 3) ở trên ta thấy phương án 3 là hợp lý
hơn cả, do đó lựa chọn phương án 3 là :Sử dụng hộp số ba trục, 5 cấp, trong đó
các bánh răng số 1 và số lùi đều không luôn luôn ăn khớp trên xe buýt thiết kế.
Sơ Đồ Động Hộp Số Lựa Chọn:

Thiết kế hộp số xe buýt

-15-


Hình 2-3: Sơ đồ động hộp số ba trục, 5 cấp, với bánh răng số 1 và số lùi không
luôn luôn ăn khớp.
 Một số đặc điểm của hộp số lựa chọn:
+ Các tay số cao đều sử dụng cặp bánh răng nghiêng thường xuyên ăn
khớp, số 1 và số lùi sử dụng cặp bánh răng thẳng.
+ Để gài số cho các tay số cao sử dụng đồng tốc, để gài số 1 và số lùi sử
dụng bánh răng di trượt.
+ Bánh răng trung gian ( đặt trên trục số lùi) có hai vành răng, khi đó
điều kiện làm việc của vành răng là có lợi, do ứng suất thay đổi theo chu trình
mạch động, cho phép thực hiện số lùi với tỷ số truyền cao hơn.
Tỷ số truyền của số lùi: thường chọn i
hl
= (1,2÷1,3).i
h1
= 1,2.6,007 = 7,208.



5 4
3 2
1
L
I
III
II

Z
a
Z
a
'
Z
4
Z
3
Z
L1
Z
2
Z
L1
' Z
L2
Z
1
Z
1
'
Z
2
'
Z
3
'
Z
4

'
Thiết kế hộp số xe buýt

-16-

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ XE BUÝT.
3.1 Tính toán thiết kế các thông số cơ bản của trục và các cặp bánh răng
hộp số.
3.1.1 Khoảng cách trục của hộp số.
Theo [5], Khoảng cách trục A của hộp số có thể xác định sơ bộ theo
công thức kinh nghiệm sau:

iMkA
hea
3
1max
.

Trong đó:
k
a
: hệ số kinh nghiệm, có giá trị nằm trong khoảng sau:
Theo [5], Đối với xe buýt: k
a
= (8,6÷9,6), chọn k
a
= 9.
M
emax
: Momen quay cực đại của động cơ, Theo đề M

emax
=425[N.m].
i
h1
: tỷ số truyền tay số 1, Như đã tính i
h1
=6,007.
Thay các số liệu vào công thức trên ta được:

][123007,6.4259.
3
3
1max
mmiMkA
hea


Chọn sơ bộ A= 123 [mm].
3.1.2 Kích thước theo chiều trục cacte hộp số.
Kích thước chiều trục của hộp số được xác định dựa vào kích thước
chiều rộng của các chi tiết lắp trên trục như: Bánh răng, ổ trục, ống gài và đồng
tốc… Các kích thước này có thể xác định sơ bộ theo khoảng cách trục A như
sau:
Chiều rộng các vành răng:
b ≈ (0,19 ÷ 0,23).A , Đối với xe buýt.
Thiết kế hộp số xe buýt

-17-

Chọn: b ≈ 0,21.123 ≈ 26 [mm]

Đối với cặp bánh răng chịu tải lớn như cặp bánh răng số 1 và số lùi:
Chọn: b ≈ 0,23.123 ≈ 28 [mm]
Chiều rộng các ổ đỡ:
B ≈ (0,20 ÷ 0,25).A , Đối với xe buýt.
Chọn: B ≈ 0,23.A = 0,23.123 ≈ 28 [mm]

Chiều rộng của các ống gài và đồng tốc:
H ≈ (0,4 ÷ 0,55).A
Chọn: H ≈ 0, 5.A = 0,5.123 ≈ 62 [mm]
3.1.3 Tính toán số răng của các bánh răng hộp số.
3.1.3.1 Mô-duyn và góc nghiêng bánh răng hộp số.
Để đảm bảo các bánh răng hộp số làm việc êm diệu, xu hướng chọn mô-
duyn m
k
có giá trị nhỏ, ngược lại góc nghiêng β thường có giá trị lớn như sau :
+ Mô-duyn : Theo [5], Xe buýtcó : m = (3,5

4)
Chọn m = 3,5 [mm] cho các số truyền cao.
Chọn m = 4 [mm] cho các số truyền thấp ( số 1 và số lùi ).
+ Góc nghiêng : Theo [5], Xe buýt có β =( 18
0
÷
30
0
).
Chọn β=25
0
cho các số truyền cao.
Số 1 và số lùi ( răng thẳng,β =0

0
).
3.1.3.2 Số răng của bánh răng hộp số.
Đối với hộp số ba trục đồng trục, các số truyền đều phải qua hai cặp
bánh răng, trong đó có một cặp bánh răng được dùng chung cho tất cả các số
Thiết kế hộp số xe buýt

-18-

truyền(trừ số truyền thẳng )gọi là cặp bánh răng luôn ăn khớp. Nghĩa là nó luôn
luôn làm việc với bất kỳ số truyền nào (trừ số truyền thẳng). Vì vậy khi phân
chia tỷ số truyền cho cặp bánh răng này phải có giá trị đủ nhỏ để vừa đảm bảo
tuổi thọ cho cặp bánh răng luôn ăn khớp vừa để cho số răng chủ động của cặp
bánh răng gài số ở số truyền thấp không được nhỏ quá .
Theo kinh nghiệm số răng chủ động của cặp bánh răng gài số ở số
truyền thấp của Xe buýt là: Z
1
=(12
÷
16), với i
h1
= (6
÷
8).
Chọn Z
1
=15 [răng].
Theo [2] ta có:
)1.(
cos 2

11
1
1
g
im
A
Z





1
.
cos 2
11
1
1

Zm
A
i
g


Trong đó : A : khoảng cách trục, theo kết quả tính toán A=123[mm]
i
g1
: tỷ số truyền của bánh răng gài số một .
β

1
: góc nghiêng của cặp bánh răng gài số 1, [rad].
m
1
: mô-duyn pháp tuyến của cặp bánh răng gài số 1, [mm].
Thay số vào các công thức trên ta đươc:
1,31
15.4
180
1416,3.0
cos.123.2
1
.
cos 2
11
1
1
Zm
A
i
g














Suy ra tỷ số truyền động của cấp bánh răng truyền động chung (luôn ăn khớp):
i
h1
=i
a
.i
g1


938,1
1,3
007,6
1
1
i
i
i
g
h
a


Trong đó : i
a
: tỷ số truyền của cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp.
Thiết kế hộp số xe buýt

-19-

i
h1
: tỷ số truyền số một của hộp số.
i
g1
: tỷ số truyền của cặp bánh răng gài số 1.
Từ đó suy ra tỷ số truyền của các cặp bánh răng gài số cho các số truyền khác :
i
gk
=
a
hk
i
i
; với k= (2
÷
n-1).
Trong đó : i
hk
: tỷ số truyền thứ k bất kỳ của hộp số(trừ số truyền thẳng).
i
gk
: tỷ số truyền cặp bánh răng gài số thứ k bất kỳ(trừ số truyền thẳng).
Thay số vào công thức trên ta có:
i
g2
=

a
h
i
i
2
=
938,1
836,3
= 1,979
i
g3
=
a
h
i
i
3
=
938,1
449,2
= 1,264
i
g4
=
a
h
i
i
4
=

938,1
564,1
= 0,807
Khi đã có được i
a
và i
k
thì số răng của bánh răng chủ động tương ứng Z
a
và Z
k

(k=2÷4) được xác định theo công thức:

)1.(
cos 2
gkk
k
k
im
A
Z




Trong đó : i
gk
: Tỷ số truyền của bánh răng gài số thứ k, k=a,2÷4.
β

k
:Góc nghiêng của cặp bánh răng gài số thứ a,k(k=(2÷4),[rad].
m
k
: Mô-duyn pháp tuyến của cặp bánh răng gài số thứ a,k [mm].
Vậy :
Thiết kế hộp số xe buýt

-20-


2268,21
)938,11.(5,3
180
1416,3.25
cos.123.2
)1.(
cos 2
im
A
Z
aa
a
a















2138,21
)979,11.(5,3
180
1416,3.25
cos.123.2
)1.(
cos 2
22
2
2
im
A
Z 














28136,28
)264,11.(5,3
180
1416,3.25
cos.123.2
)1.(
cos 2
33
3
3
im
A
Z 












3525,35
)807,01.(5,3
180
1416,3.25
cos.123.2
)1.(
cos 2
44
4
4
im
A
Z 












Số răng bị động của các cặp bánh răng ăn khớp tương ứng được xác
định theo tỷ số truyền gài số của chính nó :

gkk
k

iZZ .
'


 Z
a
’= 22.1,938 = 42,636 làm tròn Z
a
’= 43
Z
1
’= 15.3,1 = 46,5 làm tròn Z
1
’ =47
Z
2
’ = 21.1,979 = 41,559 làm tròn Z
2
’= 42
Z
3
’ = 28.1,264 = 35,392 làm tròn Z
3
’= 35
Z
4
’= 35.0,807 = 28,245 làm tròn Z
4
’= 28
Tính chính xác lại khoảng cách trục do làm tròn số răng:

124
180
1416,3.0
cos.2
)4715.(4
cos.2
).(
0
1
'
111
ZZm
A 













[mm]
Chọn A = 124 [mm] và tính chính xác góc nghiêng răng của các bánh răng để
đảm bảo khoảng cách trục của chúng đều bằng A = 124 [mm] theo công thức :

Thiết kế hộp số xe buýt

-21-


A
ZZm
k
kk
k
.2
).(
cos
'




Bảng 3-1: Kết quả tính toán các thông số bánh răng.
Tỷ số truyền i
g
i
a
=1,938 i
g1
=3,1 i
g2
=1,979

i

g3
=1,264 i
g4
=0,807
Số răng chủ động 22 15 21 28 35
Số răng bị động
43 47 42 35 28
Moduyn m [mm] 3,5 4 3,5 3,5 3,5
Góc nghiêng β [độ] 23
0
27
0
35

0
0
27
0
14
0
16

27
0
14
0
16 27
0
14
0

16
Tỷ số truyền hộp số i
hk
i
h5
=1 i
h1
=6,007

i
h2
=3,836

i
h3
=2,449 i
h4
=1,564
 Số răng của cặp bánh răng số lùi:

Hình 3-1: Sơ đồ bố trí số lùi trên xe buýt thiết kế.
Z’
1
: bánh răng bị động số 1; Z
1
: bánh răng chủ động số 1; Z
L1
: bánh răng dẫn
động trục số lùi; Z’
L1

: bánh răng bị động của trục số lùi; Z
L2
: bánh răng chủ
động số lùi.
Ta có tỷ số truyền của số lùi :
i
hL
=i
a
.i
gL

 Tỷ số truyền gài số lùi: i
gL
=i
hL
/ i
a
= 7,208 / 1,938 = 3,719
Ta lại có:
2
1
'
1
1
'
LL
L
gL
Z

Z
Z
Z
i 

i
gL
= i
gL1
.i
gL2
=> i
gL1
= i
gL
/ i
gL2
= 3,719 / 3,1 = 1,19
Trong đó: i
gL2
= i
g1
= 3,1

1L
Z
l

'
1L

Z
z
2L
Z
z
3

'
1
Z

1L
Z

1
Z
z
'
1L
Z
z
2L
Z
z
1
Z
z
5

'

1
Z
z
Thiết kế hộp số xe buýt

-22-

i
gL2
: tỷ số truyền của cặp bánh răng Z
’
1
và Z
L2
.

i
gL1
: tỷ số truyền của cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp của số lùi.
i
gL
: tỷ số truyền của các cặp bánh răng gài số lùi.
Z
’
1
: số răng của bánh răng gài số 1 và số lùi.
Z
L2
: số răng của cặp bánh răng gài trên trục số lùi ( Z
L2

=Z
1
=15).
Z
L1
: số răng chủ động của cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp của số lùi.
Chọn Z
L1
theo điều kiện tránh cắt răng: Z
L1
=17 [răng].
Z
’
L1
: số răng bị động của cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp của số lùi.
Z
’
L1
= Z
L1
.i
gL1
= 17.1,19 = 20,28.Lấy Z
’
L1
= 20[răng].
Vậy tỷ số truyền thực tế của tay số lùi:

i
hL

= i
a
.i
gL
= i
a
i
gL1
i
gL2


205,7
15
47
17
20
22
43
2
1
'
1
1
''

LL
L
a
a

hL
Z
Z
Z
Z
Z
Z
i

3.1.3.3 Đường kính trục của hộp số.
Đường kính trục hộp số ô tô có thể tính sơ bộ theo các công thức kinh
nghiệm sau :
Đối với trục sơ cấp :
Đường kính sơ bộ của trục tính bằng :
d
1
= k
d
.(M
max
)
1/3
[mm]
Trong đó: k
d
Hệ số kinh nghiệm, theo [5]:k
d
=( 4,0 ÷ 4,6 ), Chọn k
d
= 4,2.

M
max
: Mômen quay cực đại truyền đến trục sơ cấp, [N.m].
Với hộp số ba trục , trục sơ cấp là trục ly hợp ta có:
Thiết kế hộp số xe buýt

-23-

M
max
=M
emax
= 425 [N.m].
Vậy: d
1
= 4,2.(425)
1/3
= 31,578 [mm].
Chọn d
1
theo tiêu chuẩn ổ bi d
1
= 35 [mm].
Đối với trục trung gian: đóng vai trò là trục sơ cấp của các bánh răng gài
số (i
gk
) ta có: M
max
=M
emax

.i
a
= 425.1,938= 823,65 [N.m] .
d
2
=4,2.(823,65)
1/3
= 39,369 [mm] .
Chọn d
2
= 40 [mm].
Đối với trục thứ cấp:
d
3
= 0,45.A
Trong đó: A : là khoảng cách trục, A=124[mm].
Suy ra d
3
= 0,45.124 = 55,8 [mm]
Chọn d
3
= 60 [mm].
Quan hệ giữa đường kính trục và chiều dài trục được tính sơ bộ bằng [mm].
d
1
= (0,16 ÷ 018). l
1

d
3

= (0,18 ÷ 0,21).l
3

Ta chọn:
l
1
= d
1
/(0,16÷ 018) = 35/(0,16÷ 018) = (194,44÷218,75) [mm]
l
3
= d
3
/(0,18 ÷ 0,21).= 60/(0,18 ÷ 0,21)= (285,7÷333,33) [mm]
Chọn l
1
≈ 200[mm] ; l
2
≈ l
3
≈ 300 [mm].
Chiều dài trục chọn sơ bộ phải phù hợp sơ đồ tính theo tổng thể chiều
dài các chi tiết lắp trên trục. Tổng chiều dài trục l
2
có thể được xác định bằng:
l
2
= 6.b + 3.H + 2.B + 4.δ
b

Thiết kế hộp số xe buýt

-24-

Trong đó: b - Chiều rộng bánh răng thiết kế:
Theo kết quả tính, b = 26 [mm]
H - Chiều rộng đồng tốc:
Theo kết quả tính, H = 62 [mm]
B - Chiều rộng ổ đỡ:
Theo kết quả tính, B = 28 [mm]
δ
b
- Khe hở giữa hai bánh răng liền kề hoặc giữa răng và ổ đỡ.
δ
b
= 5 [mm]
Thay số vào công thức ta được: l
2
= 6.26 + 3.62 + 2.28 + 4.5 = 418 [mm].
Từ kích thước trục đã tính ở trên ta chọn kích thước và loại ổ trục cho phù hợp:
Hộp số 3 trục thường sử dụng ổ bi cầu và ổ bi trụ hướng kính 1 dãy loại
nhẹ hoặc loại trung. Do sử dụng các cặp bánh răng là bánh răng nghiêng do đó
có phát sinh lực dọc trục nên ta sử dụng ổ bi đỡ chặn (cỡ trung) để hạn chế sự
di chuyển dọc trục.
Theo [2], Ta tra bảng để chọn ổ theo tiêu chuẩn:
Trục sơ cấp: d
1
=35;
Chọn ổ bi đỡ cỡ trung với:d=35[mm] ;D=80[mm];B=21[mm].
Trục trung gian: d

2
=40;
Chọn ổ bi đỡ cỡ trung với: d=40[mm] ;D=90[mm];B=23[mm].
Trục sơ cấp: d
3
=60;
Chọn ổ bi đỡ cỡ trung với: d=60[mm] ;D=130[mm];B=31[mm].
3.1.3.4 Đường kính vòng chia và momen quán tính học của bánh răng hộp
số.
Thiết kế hộp số xe buýt

-25-

Các thông số hình học của bánh răng được xác định theo [4]:
 Cặp bánh răng số 1(răng thẳng )
Số răng: Z
1
=15 [răng] ; Z
1
’= 47 [răng]
Moduyn: m=4 [mm]
Đường kính vòng chia: d = m.z
Bánh chủ động: d=m.Z
1
= 4.15= 60 [mm]
Bánh bị động: d’= m.Z
1
’= 4.47= 188 [mm]
Đường kính vòng đỉnh: d
a

= d + 2.m
Bánh chủ động: d
a
= 60 + 2.4 = 68 [mm]
Bánh bị động: d
a
’= 188 + 2.4 = 196 [mm]
Đường kính vòng đáy: d
f
= d – 2,5.m
Bánh chủ động: d
f
= 60 – 2,5.4 = 50 [mm]
Bánh bị động: d
f
’= 188 – 2,5.4 = 178 [mm]

 Cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp .
Số răng: Z
a
=22 [răng] ; Z
a
’= 43 [răng]
Moduyn: m= 3,5 [mm]
Đường kính vòng chia:
 

cos
.Zm
d

n


Bánh chủ động:
 
 
mmd 938,83
352723cos
22.5,3
00


Bánh bị động:
 
 
mmd 06,164
352723cos
22.5,3
00
'


Đường kính vòng đỉnh: d
a
= d + 2.m
Bánh chủ động: d
a
= 83,938 + 2.3,5 = 90,938 [mm]
Bánh bị động: d
a

’= 164,06 + 2.3,5 = 171,06 [mm]
Đường kính vòng đáy: d
f
= d – 2,5.m
Bánh chủ động: d
f
= 83,938 – 2,5.3,5 = 75,188 [mm]
Bánh bị động: d
f
’= 164,06 – 2,5.3,5 = 155,31 [mm]