Thiết kế hộp phân phối oto kèm bản vẽ

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ

LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta đang trong giai đoạn quá độ đi lên chủ nghĩa xã hôi. Ngày nay
cùng với sự chuyển mình của nền kinh tế nước nhà, ngành cơ khí động lực trở thành
một ngành chủ chốt đặt nền móng cho quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất
nước. Có nhiệm vụ cung cấp những loại máy móc thiết bị động lực cho các công
trình thi công, hay dây chuyền sản xuất…
Được giao nhiệm vụ thiết kế đồ án ôtô với đề tài: thiết kế hộp phân phối trên
xe tải, cùng với cố gắng của bản thân và sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng
dẫn em đẫ cố gắng tìm hiểu về kết cấu cũng như nguyên lý của các hộp phân phối,
vận dụng những kiến thức đã học vào công việc thiết kế.
Qua đây em xin gữi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Văn Đông đã tận tình hướng
dẫn giúp em hoàn thành đồ án này, tuy đã có nhiều cố gắng trong quá trình làm đồ
án nhưng vẫn không thể tránh khỏi những khiếm khuyết và sai sót. Rất mong nhận
được sư đống góp ý kiến của quý thầy cô và toàn thể các bạn!
Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện
Lê Hoài Nam

-1-


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ
1.TỔNG QUAN VỀ HỘP PHÂN PHỐI TRÊN ÔTÔ
1.1.Công dụng và yêu cầu của hộp phân phối
1.1.1.Công dụng
Hộp phân phối dùng trên ô tô để phân phối công suất từ sau động cơ sau khi
qua hộp số đến các cầu chủ động hoặc ra các bánh xe chủ động. Hộp phân phối
thường được bố trí trên như sơ đồ hình 1-1. Hộp phân phối thường được sử dụng

trên các ô tô có tính cơ động cao hay hoạt động ở những nơi đường có hệ số bám
thấp.

Hình 1-1. Bố trí chung của hộp phân phối trên ôtô hai cầu chủ động
1.1.2.Yêu cầu
Để đảm bảo công dụng nêu trên ngoài các yêu cầu chung về hiệu suất, sức bền
và kết cấu gọn thì hộp phân phối ô tô và máy kéo còn phải thỏa 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 các bánh xe chủ động. Việc phân phối như vậy thì mô men xoắn

-2-


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ
truyền đến các bánh xe mới phát huy hết tác dụng, tức là mô men kéo của
bánh xe không bị vượt mô men bám đối với bất kì bánh xe riêng biệt nào.
-

Tốc độ tịnh tiến các bánh xe không 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 không bị trượt lúc này quỹ đạo chuyển
động của các bánh xe khác nhau.

-

Đảm bảo các kích thước bánh răng phải thật chính xác mục đích là không
làm sai lệch tỷ số truyền mô men khi phân chia công suất ra các cầu chủ
động.

-

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.

-

Đảm bảo các khớp gài ra vào nhẹ nhàng, lái xe không phải dùng nhiều lực.

-

Yêu cầu của hộp phân phối là phải hoạt động tốt, ổn định, tuổi thọ cao và
giá thành phải phù hợp khi đi kèm trên xe.

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:
-

Theo cấp số truyền hộp phân phối người ta chia ra:
+ Hộp phân phối một cấp số truyền như các sơ đồ hình 1-2
+ Hộp phân phối hai cấp số truyền như các sơ đồ hình 1-3

-3-


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ

Hình 1-2. Các dạng sơ đồ cấu tạo của 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
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, hay i < 1.

Hình 1-3. Các dạng sơ đồ cấu tạo hộp phân phối 2 cấp
-

Tùy theo lý truyền động có thể chia ra 2 loại:
+ Hộp phân phối không sử dụng bộ vi
+ Hộp phân phối có sử dụng bộ vi sai
-4-


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ
-

Trong hộp phân phối kiểu vi sai, tỳ theo tính chất phân phối mô men của vi
sai:
+ Hộp phân phối sử dụng vi sai đối xứng
+ Hộp phân phối sử dụng vi sai không đối xứng

-

Theo công dụng của hộp phân phối:
+ Hộp phân phối mô men giữa các bánh xe.
+ Hộp phân phối mô men giữa các cầu.

Hộp phân phối mô men ra các bánh xe (truyền lực chính) thường là loại vi sai
đối xứng như hình 1-4

Hình 1-4. Hộp phân phối kiểu vi sai đối xứng giữa hai bánh xe có khóa vi sai
Trên hình 1-4 là hộp phân phối kiểu vi sai đối xứng được dùng để phân phối
mô men nhận được từ các đăng để vào cầu chủ động, thông qua bộ truyền lực chính
bánh răng côn, mô men truyền lên thân hộp phân phối. Mô men từ thân sẽ truyền
vào bên trong cho bộ truyền vi sai thông qua các trục di động của bánh răng vệ tinh.
Từ đây thông qua các bánh răng vệ tinh, mô men sẽ được truyền cho các bánh răng
dẫn động hai trục ra I và II để đến hai bánh xe chủ động. Do bộ truyền vi sai kiểu
đối xứng nên mô men xoắn truyền đến các trục bằng nhau. Tuy nhiên, nhờ tính chất
vi sai, nên hai trục có thể quay với vận tốc góc bất kỳ, linh hoạt theo sự chuyển
động của các bánh xe. Trên hộp phân phối mô men ra các bánh xe có thể có khóa vi
-5-


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ
sai như K trong hình vẽ, khóa vi sai dùng để vô hiệu hóa bộ truyền vi sai khi xe có
một bánh bị sa lầy.
Hộp phân phối mô men ra các cầu có thể đối xứng hoặc không đối xứng. Hộp
phân phối mô men không đối xứng được áp dụng cho mô men phân bố đến các cầu
không bằng nhau như hình 1-5.

Hình 1-5. hộp phân phối kiểu vi sai không đối xứng giữa các cầu.

Trên hình 1-5 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 hộp phân phối này cũng
thiết kế thêm hai số truyền phụ nhằm thay đổi lực kéo tương ứng với lực cản
chuyển động trong hai loại địa hình khác biệt nhau.
Tuy nhiên đối với xe đã có hộp phân phối phụ riêng thì trong hộp phân phối
không cần bố trí thêm hộp phân phối phụ để nâng cao hiệu suất của hộp phân phối
và do đó nâng cao hiệu suất chung của cơ cấu truyền lực. Song nhất thiết phải có cơ
cấu khóa vi sai K để khắc phục hiện tượng cầu bị sa lầy.
- Theo dạng điều khiển gài
+ Điều khiển bằng tay thông qua các kết cấu cơ khí
+ Điều khiển bàng điện từ thông qua việc điều khiển các rơle.
-6-


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ
+ Điều khiển bằng khí nén lực điều khiển gà được thực hiện bằng một
cặp piston xi lanh khí nén.
+ Điều khiển tự động.
- Theo tinh chất biến đổi mô men phân ra các trục
+ Hộp phân phối có mô men ma sát trong thấp
+ Hộp phân phối có mô men ma sát trong cao
Thông thường thiết kế hộp phân phối có mô men ma sát trong là 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 mô men ma sát trong là cao nhắm đảm bảo khả năng
tự vượt lầy nhanh cần thiết cho xe.
Ngoài các loại đã được nêu trên thì hiện nay có loại mới và ngày càng được sử
dụng rộng rãi, đó là hộp phân phối kiểu vi sai-bộ tăng tốc liên hợp.
Điểm khác biệt cơ bản của hộp này và các các hộp khác là nó vừa làm nhiệm
vụ của bộ vi sai, vừa làm nhiệm vụ tăng tốc sau khi ra khỏi hộp.

Sơ đồ động học của hộp phân phối:

-7-


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ

Hình 1-6. Sơ đồ động học hộp phân phối và bộ tăng tốc liên hợp
Hộp phân phối kiểu vi sai không đối xứng được thiết kế liên hợp, vừa làm
nhiệm vụ phân phối vừa có thể làm hộp tăng tốc.
 Nguyên lý làm việc: Công suất được truyền từ hộp số đến hộp phân phối,
công suất được truyền đến vỏ vi sai qua cặp bánh răng số truyền thẳng. Từ vỏ vi sai
công suất đến bánh răng vệ tinh qua chốt lắp chặt trên vỏ vi sai từ đó nếu:
- Đồng tốc ở vị trí K1 khóa cần C với bánh răng trung tâm. Lúc đó công suất
được chia làm 2 dòng ra cầu trước và sau bằng nhau.
-

Đồng tốc ở vị trí K2, nối bánh răng trung tâm với trục trước. Lúc đó công
suất truyền ra hai cầu được chia theo tỷ lệ của bộ vi sai .

-

Đồng tốc ở vị trí K3 thì đồng tốc sẽ làm nhiệm vụ nối bánh răng trung tâm

với vở hộp phân phối và giải phóng cầu trước đồng thời cố định bánh răng
trung tâm của vỏ vi sai lên cầu để biến bộ vi sai thành cơ cấu hành tinh làm
việc theo kiểu bộ truyền tăng tốc cho xe khi chuyển động trên đường tốt.

-8-

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ
2.TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU CỦA HỘP PHÂN
PHỐI
2.1.Lập giá trị tỷ số phân phối mô men của hộp phân phối
Để lực kéo truyền đến các bánh xe không vượt quá lực bám thì mô men phân
phối ra các cầu tỷ lệ với khối lượng phân bố lên các cầu đó. Theo [1] mô men lớn
nhất có thể truyền đến các cầu không được vượt quá mô men bám trên các cầu, tức
là mô men phân phối ra các cầu:

G1.g.φ1.R bx1

[N.m]
M1 =
i 01.η1


M = G 2 .g.φ 2 .R bx2 [N.m]
 2
i 02 .η2

(2.1)

Trong đó:
G1, G2 [kg]: là khối lượng tương ứng phân bố lên cầu trước, cầu sau
φ1, φ2: là hệ số bám giữa lốp với mặt đường tương ứng ở cầu trước và sau
Rbx1 , Rbx2 [m]: là bán kính làm việc tương ứng của bánh xe trước, sau
i01 , i02 : là tỷ số truyền tương ứng của truyền lực chính cầu trước, sau
η1, η2 : hiệu suất tương ứng từ hộp phân phối đến các cầu trước, sau
g [m/s2]: gia tốc trọng trường, trong tính toán lấy g = 9,81

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: Rbx1 =Rbx2 , tỷ số truyền lực chính

i 01 =i02 , hiệu suất truyền lực η1 = η2, hệ số bám giữa lốp với mặt đường φ 1 = φ2).
Theo [1] tỷ số mô men yêu cầu truyền đến cầu trước, cầu sau:

-9-


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ
M1 G1
M
900
=
 1 =
= 0,474
M2 G 2
M 2 1900

(2.2)

2.2.Chọn kiểu sơ đồ động học hộp phân phối
2.2.1.Các phương án thiết kế
2.2.1.1.Theo số cấp tỷ số truyền trong hộp phân phối
- Hộp phân phối một cấp tỷ số truyền
Hộp phân phối một cấp tỷ số truyền là hộp phân phối chỉ làm nhiệm vụ
phân phối mô men ra hai cầu theo một tỷ số truyền duy nhất. Hộp phân phối
một cấp có thể dùng bộ vi sai hoặc không dùng bộ vi sai. Sơ đồ hộp phân phối

một cấp tỷ số truyền như hình 2-1

Hình 2-1. Các dạng sơ đồ của hộp phân phối một cấp
Ưu điểm: có kết cấu đơn giản.
Nhượt điểm: chỉ làm nhệm vụ của hộp phân phối.
- Hộp phân phối hai cấp tỷ số truyền
Hộp phân phối hai cấp tỷ số truyền là hộp phân phối vừa làm nhiệm vụ
phân phối mô men ra hai cầu vừa đóng vai trò là hộp số phụ cho ô tô. Tương
tự như hộp phân phối một cấp tỷ số truyền, hộp phân phối hai cấp có thể dùng
bộ vi sai hoặc không dùng bộ vi sai. Sơ đồ hộp phân phối hai cấp tỷ số truyền
như hình 2-2
-10-


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ

Hình 2-2. Các dạng sơ đồ của hộp phân phối hai cấp
Ưu điểm: có thể dùng kết hợp thay thế cho hộp số phụ để đơn giản kết
cấu hệ thống truyền lực trên ô tô.
Nhược điểm: kết cấu phức tạp hơn hộp phân phối một cấp
2.2.1.2.Theo nguyên lý truyền động trong hộp phân phối
-

Hộp phân phối không sử dụng bộ vi sai
Hộp phân phối không sử dụng bộ vi sai có thể dùng một cấp tỷ số truyền

hoặc hai cấp. Sơ đồ hộp phân phối như hình 2-3

Hình 2-3. Các dạng sơ đồ của hộp phân phối không sử dụng bộ vi sai
-11-

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ
Ưu diểm: kết cấu đơn giản, chế tạo dễ, không có hiện tượng cầu bị sa lầy
Nhược điểm: bị tuần hoàn công suất khi áp suất các bánh xe ở các cầu
chủ động khác nhau.
-

Hộp phân phối sử dụng bộ vi sai
Hộp phân phối sử dụng bộ vi sai cho phép phân phối mô men đến các

cầu chủ động bằng nhau hoặc khác nhau tùy vào kết cấu đối xứng hay không
đối xứng của bộ vi sai. Hộp phân phối sử dụng bộ vi sai có thể dùng một cấp
tỷ số truyền hoặc hai cấp. Sơ đồ hộp phân phối vi sai như hình 2-4

Hình 2-4. Các dạng sơ đồ của hộp phân phối có sử dụng bộ vi sai
Ưu điểm: truyền mô men đến hai cầu với tỷ số truyền xác định, đảm bảo
bánh xe không bị trượt lết trên đường trong bất kỳ trường hợp nào.
Nhược điểm: kết cấu phức tạp yêu cầu độ chính xác cao đắt tiền, không
phân phối được công suất khi có một cầu xe sa lầy. Để khắc phục hiện tượng
cầu sa lầy thì phải bố trí thêm khóa vi sai.

-12-


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ
2.2.2.Chọn phương án và sơ đồ động học hộp phân phối
Theo yêu cầu của đề bài, tỷ lệ phân phối mô men cho các cầu là không bằng
nhau nên chọn hộp phân phối kiểu vi sai không đối xứng. Xe tải yêu cầu về tính
kinh tế nhiên liệu cao nên thường dùng hộp số nhiều cấp, để đơn giản bộ phận trong

hệ thống truyền lực ta dùng hộp phân phối hai cấp.
Chọn hộp phân phối thiết kế là hộp phân phối kiểu vi sai không đối xứng loại
hộp phân phối và bộ tăng tốc liên hợp có sơ đồ như hình 2-5

Hình 2-5. Sơ đồ động học hộp phân phối và bộ tăng tốc liên hợp
-13-


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ
1. Trục nối với trục thứ cấp hộp số; 2. Bánh răng trên trục sơ cấp hộp phân phối; 3.
Bánh răng trên trục trung gian hộp phân phối; 4. Trục trung gian hộp phân phối; 5.
Vành răng; 6. Vỏ hộp phân phối; 7. bánh răng bao; 8. Trục thứ cấp dẫn động cầu
sau; 9. Cần C; 10. Bánh răng vệ tinh; 11. Bánh răng trung tâm; 12. Trục thứ cấp dẫn
động cầu trước; 13. Bộ đồng tốc
Hộp phân phối kiểu vi sai không đối xứng được thiết kế liên hợp, vừa làm
nhiệm vụ phân phối vừa có thể làm hộp tăng tốc, tức là tốc độ ra khỏi hộp phân phối
sẽ có tốc độ góc lớn hơn tốc độ vào hộp phân phối khi ô tô chuyển động trên đường
tốt. Việc chuyển đổi chức năng thực hiện đơn giản qua việc thay đổi ống gài liên
hợp mà không làm thay đổi cấu trúc bộ truyền động của hộp phân phối. Khi chuyển
ống gài vi sai thành cơ cấu ngắt cầu trước đồng thời cố định lên vỏ cầu, ta sẽ chuyển
bộ vi sai thành cơ cấu hành tinh, và do đó biến hộp phân phối thành hộp tăng tốc
cho ô tô.
 Nguyên lý làm việc: Công suất được truyền từ hộp số đến hộp phân phối,
công suất được truyền đến vỏ vi sai qua cặp bánh răng số truyền thẳng. Từ vỏ
vi sai công suất đến bánh răng vệ tinh qua cần C của cơ cấu vi sai từ đó nếu:
 Ống gài ở vị trí K1 cố định bánh răng trung tâm với vỏ hộp phân phối và
giải phóng cầu trước đồng thời cố định bánh răng trung tâm của vỏ vi sai
lên cầu để biến bộ vi sai thành cơ cấu hành tinh làm việc theo kiểu bộ
truyền tăng tốc cho xe khi chuyển động trên đường tốt, hoặc khi xe lên dốc.
 Ống gài ở vị trí K2 nối bánh răng trung tâm với trục các đăng cầu trước, lúc

đó công suất được chia làm 2 dòng ra cầu trước và sau theo tỷ lệ phân bố
momen giữa các cầu.
3.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA TRỤC VÀ CÁC
CẶP BÁNH RĂNG HỘP PHÂN PHỐI
3.1.Động học và động lực học hộp phân phối có vi sai

-14-


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ
Sơ đồ động học hộp phân phối chọn :
4
P2

Z2

Pc

C
I

P2

Rc

Z1 R 1

R2

P1

P1
R1

II

3
3
C

Hình 3-1. Sơ đồ động học hộp phân phối
R1: Bán kính vòng chia của bánh răng trung tâm
R2: Bán kính vòng chia của bánh răng bao
Rc: Khoảng cách từ tâm trục của bánh răng vệ tinh (điểm đặt lực P c) đến tâm
trục quay của các trục I và II.
Ta có mô men truyền từ bánh răng vệ tinh đến các trục là tỷ lệ với bán kính
vòng chia của bánh răng dẫn động trục, theo [1]:
M 1 R1

M 2 R2

(3.1)

Theo [2], đường kính vòng lăn bánh răng được tính: D =m.z
Trong đó:

m: mô đun của bánh răng
Z: số răng

Theo [1] ta tính được:

M 1 R1 Z1


 0, 474
M 2 R2 Z 2

-15-

(3.2)


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ
Trong đó:

Z1: số răng của bánh răng trung tâm
Z2: số răng của bánh răng bao

Theo tài liệu [1] ta có:
Z2 – Z1 = 2Zg
Trong đó:

(3.3)

Zg: số răng của bánh răng vệ tinh

Theo tài liệu [1] Zg được chọn Zg = 15
Z 2  Z1  30

(3.4)

Từ (3.2) và (3.3) ta có hệ phương trình:
 Z1
  0, 474
 Z2
 Z  Z  30
 2
1

Giải hệ phương trình ta được Z1= 27 ; Z2= 57

Mà theo [2] ta có:

m.Z1

 R1  2

m.Z 2

 R2 
2

m.Z g

 Rg 

2

(3.5)

Theo [1] các bánh răng trong kết cấu vi sai chỉ cần răng thẳng và mô dun

thường được chọn trong khoảng: m = 2,5 ÷ 3,5
 R1  33, 75

Chọn m = 2,5 =>  R2  71, 25
 R  18, 75
 g

[mm]
[mm]
[mm]

Theo [1] quan hệ kích thước của vi sai ta có:
2Rc = R1 + R2
-16-

(3.6)


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ
=> Rc= (33,7,5 + 71,25)/2 = 52,5 [mm]
Từ đây ta tính được khoảng cách trục giữa bánh răng trung tâm và các bánh
răng vệ tinh như sau:
Aht = R1 + Rg = R2 - Rg = 33,75 + 18,75 = 52,5 [mm]
Theo tài liệu [3] ta có các thông số cơ bản của bánh răng bộ truyền bánh răng
trụ răng thẳng:
-

Đường kính vòng lăn:

 D1  m.Z1  27.2,5  67,5 [mm]


  D2  m.Z 2  57.2,5  142,5 [mm]
 D  m.Z  15.2,5  37,5 [mm]
g
 g

-

Chiều cao răng: h = ha + hi

Mà ha = m; hi = 1,25m => h = 2,25m = 2,25.2,5 = 5,625 [mm]
-

Đường kính vòng đỉnh:

 Da1  D1 + 2m = 67,5  2.2,5  72,5 [mm]

  Da 2  D 2 - 2m = 142,5  2.2,5  137,5 [mm]
 D  D + 2m = 37,5  2.2,5  42,5 [mm]
g
 ag

-

Đường kính vòng chân răng:

 Di1  D1 - 2,5m = 67,5  2,5.2,5  61,25 [mm]

  Di 2  D 2 + 2,5m = 142,5  2,5.2,5  148,75 [mm]
 D  D - 2,5m = 37,5  2,5.2,5  31,25 [mm]

g
 ig

Từ số răng của các bánh răng trong hệ hành tinh ta thấy Z1  Z g  Z 2  Z g nên
các bánh răng không dịch chỉnh
Với các số răng các bánh răng như vậy cũng đã thõa mãn điều kiện lắp và điều
kiện đồng trục trong hệ hành tinh.

-17-


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ
3.2.Xác định kích thước cơ bản của hộp phân phối
3.2.1.Khoảng cách trục hộp số và hộp phân phối
Theo tài liệu [1] ta có công thức kinh nghiệm tính khoảng cách trục của hộp
phân phối:

A=k a .3 Memax .ih1
Trong đó:

(3.7)

Memax là mô men xoắn cực đâị của động cơ, M emax = 240 [Nm]
ka là hệ số kinh nghiệm
Đối với xe du lịch: ka =8,9 ÷ 9,3
Đối với xe vận tải: ka= 8,6 ÷ 9,6
ka = 9,5 ÷ 11

Vì thiết kế xe tải nên ta chọn ka = 9,5
Giá trị tỷ số truyền i h1 được xác định theo điều kiện kéo, theo [1]

i h1 

ψmax .G a .rbx
M emax .i0 .ηt

(3.8)

Trong đó: Ga[N]: trọng lượng cầu chủ động của xe
Ψmax : hệ số cản lớn nhất của đường
rbx [m]: bán kính làm việc của xe
ηt = (0,85 ÷ 0,93): hiệu suất của hệ thống truyền lực, chọn ηt = 0,85
i0 : tỷ số truyền của truyền lực chính
Tỷ số truyền của truyền lực chính theo [1]

-18-


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ

i0 =
Trong đó:

ωemax .λ v .R bx
Vmax .ihn

(3.9)

ωemax : tốc độ góc lớn nhất của động cơ [rad/s]

ωN =

π.n 2800π
=
= 293,215 [rad/s]
30
30

Vmax : vận tốc lớn nhất của xe [m/s]
ihn: tỷ số truyền thẳng của hộp phân phối, ihn = 1
λt : tỷ số tốc độ thiết kế, chọn λt = 0,9 để tiết kiệm nhiên liệu
Ta có: i0 =

ωN .λ V .R bx 293,215.0,9.0,35
=
= 3,325
Vamax .ihn
27,77

Vậy: i h1 

ψmax .G a .rbx 0,3.2800.9,81.0,35
=
= 4,252
Memax .i0 .ηt
240.0,9.3,325

Chọn ih1 = 4,252
Từ đó ta tính được khoảng cách trục hộp số:

A = k a . 3 Memax .i h1 = 9,5. 3 240.4,252 = 95,644 [mm]
Chọn A = 96 [mm]
3.2.2.Tính kích thước trục hộp phân phối
Với sơ đồ đã chọn, 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 M1 là mô men của trục sơ cấp của hộp phân phối, theo [1]:
M1 = Memax .ih1 = 240.4,252 = 1020,464 [N.m]
ih1: tỷ số truyền ở tay số 1 là tay số thấp nhất, mục đích chọn i h1 mà không phải
chọn ih khác là ta do lấy mô men ra là lớn nhất, khi đó ta mong muốn rằng hộp phân
-19-


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ
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:
+ Với trục sơ cấp:
Đường kính và chiều dài trục xác định theo [1]:

d1 =kd . 3 M1

(3.10)

kd: hệ số kinh nghiệm, kd = 4 ÷ 4,6. Chọn kd = 4,4

=> d1 = 4,4. 3 1020,464= 44,298

[mm]

=> Chọn d1= 45 [mm]

Chiều dài trục sơ cấp xác định theo [1]:

l1 =

d1
45
=
= 233,148 [mm]
0,19 0,19

(3.11)

=> Chọn l1 = 235 [mm]
+ Đối với trục trung gian (cần C của cơ cấu vi sai), thì ta tính theo Aht
dc = 0,45. Aht = 0,45.52,5 = 23,625 [mm]

=> Chọn dc = 25 [mm]
Chiều dài trục trung gian được tính theo [2]:
lc = b + 2B + δb = 20 + 2.22 +5 = 69 [mm]
=> Chọn lc = 70 [mm]
+ Đối với trục trung gian của hộp phân phối thì ta tính theo A
-20-

(3.12)


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ
Dtg = 0,45. A = 0,45.96 = 43,04 [mm]

(3.13)

=> Chọn dtg = 45 [mm]
Chiều dài trục trung gian được tính theo [1]:

l1 =

d1
45
=
= 233,148 [mm]
0,19 0,19

(3.14)

=> Chọn l1 = 235 [mm]
+ Đối với hai trục thức cấp dẫn động ra hai cầu thì được tính theo tỷ số phân
phối mô men ra, tức là:
d 2 M1
=
= 0,474
d3 M 2

Trong đó:

(3.15)

d2 là đường kính trục dẫn động cầu trước
d3 là đường kính trục dẫn động cầu sau

Theo công thức kinh nghiệm ta có:

d3 = 0,45. A = 0,45.96 = 43,04 [mm]
Chọn d3 = 45[mm]

d2
= 0,474  d 2 = 20,387 [mm]
d3
Chọn d2 = 22 [mm], d3 = 45 [mm]
Khi thiết kế hộp phân phối ta có thể nâng đường kính trục ra cầu trước để đảm
bảo độ bền, và giảm chiều dài trục để cho hộp phân phối có kết cấu gọn nhẹ. Đồi
với trục lắp với bánh răng trung tâm, đó cũng chính là trục ra cầu trước nên ta lấy
đường kính trục bằng đường kính trục ra cầu trước đã tính d2.
-21-


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ
3.2.3.Kích thước chiều trục cacte hộp phân phối
- Bề rộng bánh răng được xác định theo [1]:

b  (0,19 ÷ 0,23)A = 18,172 ÷ 21,998 [mm]

(3.16)

=> Chọn b = 20 [mm]
- Bề rộng ổ đỡ theo [1]:
Đối với ô tô vận tải b  (0,20 ÷ 0,25)A = 21,042 ÷ 23,911 [mm]

(3.17)

=> Chọn b = 22 [mm]
- Chiều rộng đồng tốc theo [1]

Đối với ô tô vận tải H  (0,40 ÷ 0,55)A = 38,258 ÷ 52,046 [mm]

(3.18)

=> Chọn H = 50 [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
môdun mn có giá trị nhỏ nhất, ngược lại góc nghiêng β thường có giá trị lớn như
sau:
Theo [1] ta chọn

mn = 3,5
β = 20o

Theo [1] số răng được xác định:

Z1 =

2Acosβ 2.108.cos20
=
= 29,009
m n .(i+1)
3,5.(1+1)

/
//
Chọn Z1 = Z1 = 29 răng, theo [1] khoảng cách trục xác định theo số răng:

-22-

(3.19)


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ

A=

m n .(Z1/ + Z1// ) 3,5.(29 + 29)
=
= 108 [mm]
2.cosβ
2.cos20

(3.20)

Tính chính xác góc nghiêng β theo số răng sua khi đã làm tròn

cosβ =

β = arccos

m n .( Z'+Z'' )
2.A

(3.21)

mn .(Z'+Z'')
3,5.(29+29)
= arccos

= 190 58' 46.27"
2.A
2.108

Chiều cao răng: h = 2,25.mn = 2,25.3,5 = 7,875 [mm]
Đường kính vòng lăn: D1/ = D1// = 108 [mm]
Đường kính vòng đỉnh rang : Da/ = Da// = 115 [mm]
Đường kính vòng chân răng : Di/ = Di// = 99,25 [mm]
4.XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA BỘ GÀI ĐỒNG TỐC HỘP
PHÂN PHỐI
4.1.Tỷ số truyền của hộp phân phôi
-

Khi ống gài ở vị trí K1: khóa bánh răng trung tâm với vỏ hộp phân phối

i1p =
-

Z2
57
=
= 0,679
Z1 +Z2
27+57

(4.1)

Khi ống gài ở vị trí K2 : khóa cần bánh răng trung tâm vơi cầu trước thì tỷ
số truyền i2p = 1

4.2.Mô men quán tính khối lượng tổng cộng qui dẫn về trục li hợp
Đối với đồng tốc của hộp phân phối thì thành phần mô men quán tính của trục
sơ cấp J 1 chính là mô men quán tính của trục thứ cấp hộp số chính (bao gồm tất cả
các chi tiết cố định trên đó như các bộ đồng tốc, ống gài… của hộp số chính) cộng
-23-


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ
với momen quán tính tổng cộng J Σ của hộp số chính qui dẫn về trục thứ cấp của hộp
số chính (tức là trục sơ cấp của hộp phân phối). Nghĩa là:
mp

-2
J  p = (J1p + J  .i 2h1 ) + j2p .i ap
+  J zjp .i -2jp

(4.2)

jp=1

Trong đó:

m

-2
J  = J1 + J 2 .i a-2 +  J Z .i -2
k + J i .i i
k=1

(4.3)

k

J1p [kg.m2]: Mômen quán tính khối lượng của trục sơ cấp hộp phân phối
J2p [kg.m2]: Mômen quán tính khối lượng của trục trung gian và tất cả các chi
tiết gắn trên trục trung gian
iap - Tỷ số truyền của cặp bánh răng luôn ăn khớp của hộp phân phối
JZjp [kg.m2]: Mômen quán tính khối lượng của bánh răng bị động quay trơn trên
trục thứ cấp đồng thời ăn khớp với bánh răng chủ động trên trục trung gian, của cặp
bánh răng gài số thứ j
ijp - Tỷ số truyền của hộp phân phối ứng với cặp bánh răng gài số thứ j
mp - số lượng bánh răng quay trơn trên trục thứ cấp (thường xuyên ăn khớp với
bánh răng chủ động trên trục trung gian)
Jj [kg.m2]: Mômen quán tính khối lượng của bánh răng gài số lùi có quan hệ
động học thường xuyên với bánh răng trên trục trung gian cùng với khối lượng quay
theo khác qui dẫn về trục của nó
ijp - Tỷ số truyền các cặp bánh răng số lùi.
Kết quả của J Σ = 9511,581 [kg.mm2] được lấy từ phần tính hộp số
Suy ra J  .i h12 = 9511,581.4, 2522 = 171959,29 kg.mm 2 

-24-


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI ÔTÔ
4.2.1.Mômen quán tính J 1p
J1p = J tr1p +J đbđ + J br1

(4.4)

Jđbđ - Nếu là hộp số thì nó là mô men quán tính khối lượng của đĩa bị động ly

hợp. Do đây là hộp phân phối nên J đbđ = 0
Jtr1p - mômen quán tính khối lượng của trục sơ cấp hộp phân phối, được xác
định, theo [1]

J tr1p =

4
π.ρ.ltr1p .rtr1p

2

(4.5)

Ở đây:
ltr1p : chiều dài trục sơ cấp hộp phân phối
ltr1p = 235 [mm]
rtr1p : Bán kính trục sơ cấp hộp phân phối:
rtr1p = 22,5 [mm]
ρ - khối lượng riêng của vật liệu làm bánh răng [kg/mm3]
Với vật liệu thép hoặc gang, theo [2] có thể lấy ρ = 7800.10 -9 [kg/mm3]
Thay số vào (4.4) ta có:

π.7800.10-9 .235.22,54
J tr1p =
= 737,925  kg/mm 2 
2
J br - mômen quán tính khối lượng của bánh răng trên trục sơ cấp hộp phân

phối, được xác định theo [1]
4

4
π.ρ.b br1 (R br1
- rtr1
)
J br1 =
2

-25-

(4.6)