thuyêt minh hộp số du lịch 5 cấp

Tính toán thiết kế hộp số ô tô

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay do nhu cầu vận chuyển hang hóa, 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 ôtô lại càng có ưu thế. Ở các nước phát triển, công nghiệp ôtô
là ngành kinh tế mũi nhọn. Trong khi đó, ở nước ta trong những năm gần đây mức
tiêu thụ ôtô trên thị trường trong nước đang tăng mạnh. Ngành công nghiệp ôtô Việt
Nam đang có những bước chuyển rất lớn.
Vận dụng kiến thức các môn cơ sở ngành, chuyên ngành như: chi tiết máy,
nguyên lý máy, lý thuyết ô tô, tính toán thiết kế các hệ thống ô tô, tham khảo các hệ
thống đang sử dụng trên ô tô để làm đồ án thiết kế hộp số ô tô đã giúp em tổng hợp
kiến thức về hộp số một cách chi tiết nhất. Từ đó giúp em hiểu rõ về lý thuyết lẫn
thực tế để có thể áp dụng khi ra trường.
Do kiến thức còn hạn chế nên quá trình làm đồ án còn nhiều thiếu sót, rất
mong sự thông cảm của quý thầy cô bộ môn ô tô.
Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn: ..............và các thầy cô bộ môn
ô tô đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.

Đà Nẵng, ngày 24 tháng 4 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Chương 1.

TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ ÔTÔ

-1-


Tính toán thiết kế hộp số ô tô

1.1 Công dụng và yêu cầu hộp số.
1.1.1 Công dụng của hộp số.

Hộp số dùng để thay đổi số vòng quay và mômen 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 động cơ không thể đáp ứng được do:
•
•
•

Hệ số thích ứng momen thấp (Km=1.05÷1.25).
Số vòng quay ổn định tối thiểu tương đối cao ( nemin=350÷400 v/ph).
Chiều quay không tự thay đổi được.

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

•
1.1.2

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.
Yêu cầu của hộp số.
Có tỷ số truyền và số lượng tay số thích hợp, đảm bảo được chất lượng động

lực và tính kinh tế nhiên liệu cần thiết cho ôtô máy kéo.

Làm việc êm dịu, chuyển số nhẹ nhàng thuận tiện, không va đập.
Có vị trí trung gian để có thể cắt lâu dài động cơ khỏi hệ thống truyền lực.
Kết cấu đơn giản, làm việc tin cậy, bền vững.
Hiêu suất cao, kích thước khối lượng nhỏ, giá thành rẻ.
1.2

Phân loại hộp số.
- Theo phương pháp điều khiển chia ra các loại sau: Điều khiển bằng tay, điều
khiển tự động và bán tự động.

-2-


Tính toán thiết kế hộp số ô tô

Hình 1.1-Sơ đồ hộp số điều khiển bằng tay
I.Trục sơ cấp; II.trục trung gian; III.trục thứ cấp;
Hộp sô điều khiển bằng tay được sử dụng rất rộng rãi vì chúng có kết cấu đơn
giản, hiệu suất cao ( 0,96÷0,98 ), giá thành rẻ, kích thước và trọng lượng nhỏ.
-

Phân loại theo số cấp: có loại 3,4,5 và nhiều cấp.
+ Hộp số có số cấp lớn hơn 6 gọi là hộp số nhiều cấp.
Theo sơ đồ động phân ra: hộp số với các trục cố định ( 2, 3 hay nhiều trục )
và hộp số hành tinh ( 1 dãy, 2 dãy ).
+ Hộp số 3 trục:

Hình 1.2: Sơ đồ hộp số ba trục
I-Trục sơ cấp; II- Trục trung gian; III- Trục thứ cấp

-3-


Tính toán thiết kế hộp số ô tô

Ưu, nhược điểm của hộp số ba trục:
Ưu điểm: Có khả năng tạo số truyền thằng. Khi làm viêc ở số truyền thẳng các
bánh răng, ổ trục và trục trung gian hầu như được giảm tải hoàn toàn nên giảm được
mài mòn, tiếng ồn và mất mát công suất.
Ở các số truyền khác, momen truyền qua hai cặp bánh răng, do đó có thể tạo
được tỷ số truyền lớn tới 7÷ 9 với kích thước khá nhỏ gọn.Nhờ đó giảm được trọng
lượng toàn bộ của ô tô máy kéo.
Nhược điểm: Hiệu suất giảm ở các tay số trùn gian.
Ổ bi gối đỡ trước trục thứ cấp, do bố trí trong lỗ ở phần bánh răng công xôn
của trục sơ cấp, nên làm việc căng thằng và kích thước bị hạn chế bởi điều kiện kết
cấu.
+ Hộp số hai trục:
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 được kết cấu của hệ thống truyền lực khi xe đặt động
cơ ở gần cầu chủ động.
Nhược điểm: Không có số truyền thẳng, vì thế các bánh răng, ổ trục không được
giảm tải ở các số truyền cao, làm tăng mài mòn và tiếng ồn.
Giá trị tỷ số truyền ở các tay số thấp nhất bị hạn chế.Với đặc điểm đó nó
thường được sử dụng trên các xe ô tô du lịch và thể thao có động cơ bố trí cạnh cầu
chủ động.

-4-

Tính toán thiết kế hộp số ô tô

Hình 1.3 Sơ đồ hộp số hai trục
I trục sơ cấp; II trục thứ cấp.
+ Hộp số nhiều cấp ( n > 6 ): Hộp số nhiều cấp được tạo thàng bằng cách ghép thêm
vào phía trước hoặc phía sau hộp số chính một hộp giảm tốc gọi là hộp số phụ.
Ưu điểm:

Cho tỷ số truyền rất lớn.

Hiệu suất rất cao gần như bằng 1.
Làm việc rất êm.
Nhược điểm: Tốn nhiều vật liệu, phức tạp
Yêu cầu gia công cực kỳ chính xác

Hình 1.4 Sơ đồ hộp số phụ hành tinh đặt sau hộp số chính

-5-


Tính toán thiết kế hộp số ô tô

-

Phân loại theo số lượng phần tử điều khiển cần thiết để gài số truyền, phân
ra: một, hai hay ba phần tử điều khiển.Số lượng phần tử điều khiển lớn hơn

-

một thường dùng trong hộp số nhiều cấp.

Phân loại theo số lượng dòng lực, phân ra 1, 2 hay 3 dòng. Tăng số lượng
dòng lực làm tăng phức tạp kết cấu. Tuy vậy cho phép giảm tải trọng tác

dụng lên các bánh răng, trục và ổ trục cũng như kích thước của chúng.
1.3 Cơ cấu điều khiển:
1.3.1 Đòn điều khiển.
Nhiệm vụ: Dịch chuyển các bánh răng, ống gài hoặc đồng tốc để thực hiện
quá trình gài hoặc nhả số. Đòn điều khiển thường được bố trí trực tiếp trên nắp hộp
số.
1.3.2 Định vị và khóa hãm.
a. Định vị: có nhiệm vụ định vị các tay số ở vị trí trung gian cũng như ở vị trí

đã gài để đảm bảo:
- Gài số đúng vị trí và các bánh răng ăn khớp được hết chiều dài;
- Tránh hiện tượng gài hoặc nhả số tự nhiên.
b. Khóa hãm: Có nhiệm vụ tránh không cho gài đồng thời hai số để khỏi gây
cưỡng bức làm gãy vỡ các chi tiết.
Ở ô tô, định vị và khóa hãm có thể kết cấu thành hai bộ phận riêng hay phối
hợp trong một kết cấu chung. Thường định vị có dạng bi-lò xo hay cốc-lò xo.

Hình 1.5 Sơ đồ kết cấu bộ phận định vị và khóa hãm

-6-


Tính toán thiết kế hộp số ô tô

1.3.3

a,b,d- bi- lò xo; c- cốc- lò xo; e- định vị làm kết hợp với khóa hãm.

Cơ cấu tránh gài ngẫu nhiên số lùi.

Để tránh gài ngẫu nhiên số lùi, trong hộp số có bố trí cơ cấu an toàn với nhiều dạng
kết cấu khác nhau:
-

Dùng lò xo ( hình 1.6 a và 1.6 b ), muốn gài số lùi phải thắng lực lò xo
Dùng tấm hãm ( hình 1.6c ), muốn gài số lùi phải nang tấm hãm lên nhờ
thanh kéo nối với tấm hãm.

Hình 1.6 Sơ đồ kết cấu bộ phận chống gài ngẫu nhiên số lùi
a,b – dùng lò xo; c – dùng tấm chặn
1.3.4

Bộ đồng tốc

Bộ đồng tốc dùng để nối bánh răng với trục khi gài số. Nó có nhiệm vụ:
-

Làm đồng đều tốc độ ở các phần cần gài trước khi chúng được nối với nhau;
Không cho phép gài số khi các chi tiết cần nối chưa đồng đều tốc độ. Nhờ đó

-

đảm bảo quá trình gài số được êm dịu dễ dàng.
Phổ biến hiện nay là các đồng tốc quán tính có bề mặt ma sát dạng côn.
Kết cấu đồng tốc rất đa dạng. Tuy nhiên, trong kết cấu bao giờ cũng có ba
phần tử chức năng là:
a) Phần tử ma sát: có nhiệm vụ làm đồng đều tốc độ góc các phần nối.

-7-


Tính toán thiết kế hộp số ô tô

b) Phần tử khóa: có nhiệm vụ không cho gài số khi các phần cần gài chưa

đồng tốc.
c) Phần tử định vị: có nhiệm vụ định vị các chi tiết ở vị trí trung gian và đã
gài. Liên kết định vị phải là dạng lien kết mềm để không làm ảnh hưởng
đến quá trình gài số của đồng tốc.

Hình 1.7 Kết cấu của một số ô tô
a- ZIL; b- MAZ; d- BAZ; I,II,III- các vị trí khóa.

CHƯƠNG 2

TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU

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

2.1.1. Tỷ số truyền truyền số thấp nhất – cao nhất của hộp số ô tô .
Giá trị tỷ số truyền số thấp nhất ihI được xác định theo điều kiện kéo như sau:

IhI ≥
Trong đó: Ga : trọng lượng toàn bộ xe. ( N ); Ga = 1256 (KG) = 12321,36 (N )
Ψmax : Hệ số cản chuyển động lớn nhất của đường; Ψmax = 0,55.
rbx : Bán kính làm việc của bánh xe chủ động (m); rbx =300 (mm)= 0,3 (m).
Memax : Momen quay cực đại của động cơ (N.m); Memax = 100 (Nm).
ηt : Hiệu suất của hệ thống truyền lực; ηt = 0,85÷0.92. chọn ηt = 0,85.

-8-


Tính toán thiết kế hộp số ô tô

i0 : Tỷ số truyền của truyền lực chính.

Với: ωemax = ( 1÷1,25).ωN. Chọn ωemax = 1,1.ωN
ωemax = 1,1. nNemax.π/30 = 1,1.5400.π/30 = 622 (rad/s)
ihn= 1 ( truyền thẳng ).
Vamax = 120 ( km/h ) = 33,3 (m/s).

Vậy ta có : ihI ≥
Kiểm tra tỷ số truyền số thấp ihI theo các điều kiện sau:

Trong đó:
Gφ : trọng lượng bám của xe. (N); Gφ= Gcd.mcd.
Gcd : trọng lượng phân bố lên các cầu chủ động,
Gcd = G2 = 628 (KG) = 6160,68 (N).
mcd: hệ số phân bố tải trọng lên các cầu chủ động; mcd= 1,2÷1,35.Chọn mcd= 1,35.
Gφ = 6160,68 . 1,35 = 8316,918 (N).
φ : Hệ số bám giữa lốp với mặt đường ; φ = 0,7÷0,8. Chọn φ = 0,8.
ωemin : Tốc độ góc ổn định nhỏ nhất của động cơ khi đầy tải ( rad/s)
Xe du lịch nên ωemin = 600÷850 v/ph. Chọn ωemin = 850 v/ph.
Vamin : Tốc độ chuyển động tịnh tiến nhỏ nhất của ô tô, (m/s).
-9-


Tính toán thiết kế hộp số ô tô

Vamin = 5÷7 (km/h). Chọn Vamin = 5 (km/h).
Vậy ta tính được:

Từ các điều kiện trên ta chọn : ihI= 4,19
2.1.2. Số cấp hộp số ô tô.
Sô cấp hộp số được xác định theo công thức sau:

Trong đó :
n: Số cấp của hộp số
ih1: Giá trị tỷ số truyền số thấp nhất của hộp số. ih1 = 4,19.
ihn : Giá trị tỷ số truyền của số cao nhất. ihn = 1.
q: Công bội của dãy tỷ số truyền.
Đối với hộp số thường: q = 1,5÷ 1,8. Chọn q = 1,5

Vậy :

Chọn n = 5.
2.1.3 Tỷ số truyền của các tay số trung gian.
Vì là xe du lịch, thường làm việc ở các số truyền cao, nên các số truyền trung
gian được xác lập theo cấp số điều hòa nhằm sử dụng tốt công suất động cơ khi
sang số như sau:

Tỷ số truyền tay số thứ 2 :
- 10 -


Tính toán thiết kế hộp số ô tô

Tỷ số truyền tay số thứ 3:

Tỷ số truyền tay số thứ 4:

Tỷ số truyền tay số 5: ih5 =
Tỷ số truyền của số lùi:
ihl = (1,2÷1,3).ih1
chọn ihl = 1,25.ih1 = 1,25 .4,19 = 5,2375.
2.2. Phân tích chọn kiểu/loại hộp số.
Ô tô thiết kế là loại ô tô du lịch dung để chở người và hang hóa, hoạt động
trên địa hình bằng phẳng, thường làm việc ở các số truyền cao nên ta chọn hộp số
loại 3 trục cố định; hộp số này có ưu điểm nổi bật là trục sơ cấp và trục thứ cấp
đồng tâm nên tạo được số truyền thẳng. Khi làm việc với số truyền thẳng thì các
bánh răng, ổ trục và trục trung gian hầu như được giảm tải hoàn toàn nên giảm được
mài mòn, tiếng ồn và mất mát công suất. Ở các số truyền khác, momen truyền qua
hai cặp bánh răng, do đó có thể tạo được tỷ số truyền lớn. Mặt khác kích thước hộp
số nhỏ gọn, nhờ đó giảm được trọng lượng toàn bộ của xe.
Như vậy ta có sơ đồ động hộp số 5 cấp với 3 trục như sau:

- 11 -


Tính toán thiết kế hộp số ô tô

Hình 2.1 Sơ đồ động hộp số 3 trục
I: trục sơ cấp; II: trục trung gian; III: trục thứ cấp
Chương 3.

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN

3.1. Tính toán thiết kế các thông số cơ bản của hộp số.

3.1.1. Khoảng cách trục hộp số.
Khoảng cách trục A (tính theo [mm]) của hộp số ôtô được xác định theo công
thức kinh nghiệm sau:

Trong đó:
Ka- Hệ số kinh nghiệm,có giá trị nằm trong khoảng sau Ka= 8,9÷9,3;
Chọn Ka=8,9
Memax- Mômen quay cực đại của động cơ, [N.m], theo đề Memax=100[N.m].
ih1 – tỷ số truyền số thấp nhất của hộp số.
ih1= 4,19.
Thế các số liệu trên vào công thức ta tính được khoảng cách trục sơ bộ là:

Chọn sơ bộ khoảng cách trục A=70 [mm].
3.1.2. Kích thước theo chiều trục cac-te hộp số.

- 12 -


Tính toán thiết kế hộp số ô tô

a) Chiều rộng bánh răng :

Hộp số thường: b=(0,19-0,23)A = (13,3÷16,1) (mm).
Chọn b=15 [mm].
Giá trị lớn được chọn cho bánh răng có tỷ số truyền thấp hơn.
b) Chiều rộng ổ đỡ :

Đối với xe du lịch : B=(0,25-0,28)A
B=(0,25÷0,28).70= (17,5÷19,6); Chọn B=18 [mm]
c) Chiều rộng đồng tốc ( hoặc ống gài) :

H = (0,68÷0,78)A đối với xe du lịch.
H = (0,68÷0,78).70=47,6÷54,6.
Chọn H = 50 (mm).
3.1.3 Tính toán số răng của các bánh răng hộp số.
3.1.3.1

Mô-duyn và góc nghiêng răng hộp số.

Để đảm bảo các bánh răng hộp số ôtô làm việc êm dịu, xu hướng chọn mô-duyn
mk có giá trị nhỏ, ngược lại góc nghiêng của βk thường có giá trị lớn như sau:
-

Xe du lịch : m = 2,25÷3 (mm)
Chọn m = 2,25 (mm) cho các số truyền cao.
Chọn m = 2,5 (mm) cho các số truyền thấp ( số một và số lùi ).
Góc nghiêng : xe du lịch nên β = 22°÷37°
Chọn β = 34° cho các số truyền cao.
Chọn β = 22° cho các số truyền thấp ( số 1 và số lùi ).

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 truyền (trừ số
truyền thẳng) gọi là cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp. Nghĩa là nó luôn luôn làm
việc với bất kỳ gài số truyền nào - trừ số truyền thẳng. Vì vậy khi phân chia tỷ số
truyền cho cặp bánh răng này, cần phải có giá trị đủ nhỏ để vừa bảo đảm tuổi thọ
cho 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 ở số truyền thấp nhất
của ô tô di lịch : Z1=17-15. Tuy nhiên xe thiết kế có ih1 = 4,19 nên ta chọn Z1 = 17,
vì để đảm bảo tính êm dịu và tránh hiện tượng cắt chân răng.

- 13 -


Tính toán thiết kế hộp số ô tô

Khi đã chọn được Z 1 thì ta dễ dàng tính được tỷ số truyền i g1 của cặp bánh răng
gài số ở số thấp đối với hộp số 3 trục kiểu đồng trục như sau :

Trong đó:
A- Khoảng cách trục, A = 70 [mm].
ig1- Tỷ số truyền của cặp bánh răng gài số một.
β1- Góc nghiêng của cặp bánh răng gài số một [rad], chọn β1 = 220.
m1- Mô-duyn pháp tuyến của cặp bánh răng gài số một [mm], chọn m 1 = 2,5 [mm].

Suy ra tỷ số truyền của cặp bánh răng truyền động chung ( luôn luôn ăn khớp )

Trong đó:
ia- Tỷ số truyền của bánh răng luôn luôn ăn khớp.
ih1- Tỷ số truyền số một của hộp số.
ig1- Tỷ số truyền của bánh răng gài số 1.
Từ đó suy ra tỷ số truyền các cặp bánh răng gài số cho các số truyền khác :

với k=2÷n
Trong đó:
ia tỷ số truyền của cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp.
ihk- Tỷ số truyền số thứ k bất kỳ của hộp số (trừ số truyền thẳng).

- 14 -


Tính toán thiết kế hộp số ô tô

igk- Tỷ số truyền cặp bánh răng gài số thứ k bất kỳ (trừ số truyền thẳng).
Ta có :

Số răng của bánh răng chủ động được xác định theo khoảng cách trục A và tỷ số
truyền của cặp bánh răng ăn khớp igk như sau :

Trong đó:
igk- Tỷ số truyền cặp bánh răng gài số thứ k, k=a. 2÷n ( n là số cấp ).
βk- Góc nghiêng của cặp bánh răng gài số thứ k.
mk- Mô-duyn pháp tuyến của cặp bánh răng gài số thứ k.
A : Khoảng cách trục.
Vậy:

- 15 -


Tính toán thiết kế hộp số ô tô

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:

Z’k=Zk.igk

(3.7)

Z’1= Z1.ig1= 17.2,054 = 34,92 ≈ 35
Z’2= Z2.ig2= 24.1,142 = 27,4 ≈ 27
Z’3= Z3.ig3= 29.0,7921 = 22,97 ≈ 23
Z’4= Z4.ig4 = 32.0,6058 = 19,38 ≈ 20
Z’a= Za.iga= 19.2,04 = 38,76 ≈ 39
Tính chính xác lại khoảng cách trục do làm tròn số răng.

Chọn A = 70 (mm).
Tính chính xác lại góc nghiêng của các bánh răng theo công thức :

Kết quả tính toán các thông số bánh răng được cho ở bảng sau
Bảng 3.1 - Bảng kết quả tính toán các thông số bánh răng.
Tỷ số truyền iz
Số răng chủ
động
Số răng bị
động
Mô đun m
(mm)
Góc nghiêng β
Tỷ số truyền
hộp số

ih1=2,054

ia=2,04

ig2=1,142

ig3=0,7921

ig4=0,6058

17

19

24

29

32

35

39

27

23

20

2,5

2,25

2,25

2,25

2,25

21°47’

21°13’
ih2=ia.ig2
= 2,329

34°57’
ih3=ia.ig3
= 1,6159

33°19’
ih4=ia.ig4
= 1.2358

33°19’
ih5=ia.ig5
=1

ih1=ia.ig1=4,19

3.1.4 Kích thước trục hộp số.
Đường kính trục hộp số ô tô có thể tính sơ bộ theo các công thức kinh
nghiệm sau :
a) Đối với trục sơ cấp :

- 16 -

Tính toán thiết kế hộp số ô tô

Đường kính sơ bộ trục sơ cấp,tính bằng [mm]:
(3.9)
Trong đó:
Kd- Hệ số kinh nghiệm, Kd=4÷4,6. Chọn Kd = 4
Mmax- Mômen quay cực đại truyền đến trục sơ cấp với hộp số ba trục đồng tâm, trục
sơ cấp là trục ly hợp.[Nm].
Mmax= Memax=100 [N.m].
Còn trục trung gian đóng vai trò là trục sơ cấp của các cặp bánh răng gài số ( i gk) ta
có Mmax = Memax.ia = 100.2,04 = 204 (Nm).
Thế số ta được :

Chọn d1=19[mm].

Chọn d2 = 24 (mm).
b) Đối với trục thứ cấp :

Đường kính và chiều dài trục :
Trong đó : A là khoảng cách trục. A = 70 (mm).

Chọn d3=30 [mm].
Quan hệ giữa đường kính trục và chiều dài trục được tính sơ bộ bằng (mm) :

Thế số ta có :

- 17 -

Tính toán thiết kế hộp số ô tô

Chiều dài trục cơ bộ cần phải phù hợp với sơ đồ tính theo tổng chiều dài các chi tiết
lắp trên trục được minh họa trên sơ đồ tính toán trên hình dưới. Tổng chiều dài trục
l2 có thể xác định bằng :
l2 = 6.b + 3.H +2.B + 4.δb.
Trong đó :

b : Chiều rộng bánh răng. b = 15 (mm).

H : Chiều rộng bộ đồng tốc. H = 50 (mm).
B : Bề rộng ổ đỡ. B = 18 (mm).
δb : Khe hở giữa hai bánh răng liền kề; Hoặc bánh răng - ổ đỡ.
Chọn δb = 5 (mm).
Thế số ta được l2 = 296 (mm)

H

b

d

B

l
Hình 3.1 sơ đồ tính toán hộp số.
3.1.5 Đường kính vòng chia và mômen quán tính của bánh răng hộp số.
Bán kính vòng chia của bánh răng được xác định theo công thức :

- 18 -


Tính toán thiết kế hộp số ô tô

Trong đó:
mk- Mô-duyn pháp tuyến của bánh răng thứ k.
Zk- Số răng của bánh răng thứ k.
βk- Góc nghiêng của cặp bánh răng gài số thứ k.
thế số ta được bảng sau :

Bảng 3.2 bảng tính bán kính vòng chia và đường kính trục lắp bánh răng tương
ứng.
Cặp bánh răng chung
Cặp bánh răng gài số 4
Cặp bánh răng gài số 3
Cặp bánh răng gài số 2
Cặp bánh răng gài số 1

Z
19
32
29
24
17

Z’
39
20
23

27
35

R[mm] R’[mm] A[mm] d1[mm] d2[mm]
23,05
47,32
70
19
24
42,86
27,14
70
24
24
38,85
31,21
70
24
30
33,568 36,64
70
24
30
20,1
50,2
70
24
30

Mômen quán tính khối lượng của các bánh răng có thể coi gần đúng là hình trụ

được xác định bằng :

Trong đó:
bk- Bề rộng của bánh răng thứ k.
Rk- Bán kính vòng chia của bánh răng thứ k.
rk- Bán kính trục lắp bánh răng thứ k.
ρ- Khối lượng riêng của vật liệu làm bánh răng, [kg/m3]
Với vật liệu bằng thép hoặc gang có thể lấy ρ=7800 [kg/m3]
Momen quán tính khối lượng của bánh răng quy dẫn về trục ly hợp :

Jk : Momen quán tính khối lượng của các bánh răng.
- 19 -


Tính toán thiết kế hộp số ô tô

ik : tỷ số truyền từ trục ly hợp đến bánh răng thứ k.
Với các bánh răng trên trục trung gian: ik=ia.
Với các bánh răng trên trục thứ cấp : ik = ia.igk.

Bảng 3.3 momen quán tính của bánh răng hộp số

J (kg.mm2)

J’ (kg.mm2)

Jqd (kg.mm2)

J’qd (kg.mm2)

50,533

917,97

12,14

220,6

649,725

96,208

425,445

62,998

437,1376

163,0645

167,43

62,455

203,258

319,92

37,453

58,95

47,206

1393,405

2,688

79,368

Cặp bánh răng
chung
Cặp bánh răng
gài số 4
Cặp bánh răng
gài số 3
Cặp bánh răng
gài số 2
Cặp bánh răng
gài số 1

3.1.6 Xác định các thông số cơ bản của đồng tốc hộp số.
3.1.6.1 Mômen quán tính khối lượng tổng cộng quy dẫn về trục li hợp.
Mômen quán tính khối lượng tổng cộng quy dẫn về trục li hợp được xác định theo
công thức sau :

[Kg.m2]
Trong đó:
k: Chỉ số để chỉ bánh răng quay trơn thứ k trên trục thứ cấp.
J1 [kg.m2]: Mômen quán tính khối lượng của trục sơ cấp hộp số (thường chính là

trục ly hợp) và tất cả các chi tiết nối với trục (như đĩa bị động ly hợp).
J2 [kg.m2]: Mômen quán tính khối lượng của trục trung gian và tất cả các chi tiết gắn
trên trục trung gian.

- 20 -


Tính toán thiết kế hộp số ô tô

ia: Tỷ số truyền của cặp bánh răng luôn ăn khớp của hộp số.
Jzk [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 k.
ik : Tỷ số truyền của hộp số ứng với cặp bánh răng gài số thứ k.
m: Số lượng bánh răng quay trơn trên trục thứ cấp (thường xuyên ăn khớp với bánh
răng chủ động trên trục trung gian).
Jl [kg.m2]: Mômen quán tính khối lượng của bánh răng số lùi có quan hệ động học
thường xuyên với bánh răng trên trục trung gian cùng với các khối lượng quay theo
khác quy dẫn về trục của nó.
il: Tỷ số truyền của các bánh răng số lùi, tính từ trục sơ cấp hộp số đến bánh răng số
lùi có quan hệ động học với bánh răng trên trục trung gian.
a) Mômen quán tính J1

J1 = Jtr1 + Jlh

[Kg.m2]

Trong đó:
Jtr1 [Kg.mm2]: Mômen quán tính khối lượng của trục sơ cấp hộp số (chính là trục ly
hợp).

Jlh[Kg.mm2]: Mômen quán tính khối lượng của đĩa bị động ly hợp được xác định
theo công thức sau :

Trong đó:
l1 [mm]: Chiều dài trục ly hợp, l1 = 115,6 [mm]
Rtr1 [mm]: Bán kính trục ly hợp, Rtr1 = 11,75 [mm]
blh [mm]: Chiều rộng trung bình đĩa bị động, có thể lấy gần đúng bằng bề dày xương
đĩa ly hợp:
blh

(1,5 ÷ 2,0 [mm]). Chọn blh = 1,5 [mm]

Rlh [mm]: Bán kính ngoài của đĩa ly hợp;

- 21 -


Tính toán thiết kế hộp số ô tô

Với :
: Hệ số ma sát trượt giữa các đôi bề mặt ma sát.
: Số đôi bề mặt ma sát, chọn

=0,25.

=2

p: Áp suất pháp tuyến của các bề mặt ma sát
Chọn p = 2,2.105 [N/m2]
: Hệ số tỷ lệ giữa bán kính trong và ngoài bề mặt ma sát.

chọn Kr = 0,55
Thay số ta tính được:

b) Mômen quán tính J2.ia-2

[Kg.m2]
Trong đó:
Jtr2 [Kg.mm2]: Mômen quán tính khối lượng của trục trung gian hộp số.
Jzk [Kg.mm2]: Mômen quán tính khối lượng của bánh răng thứ k gắn trên trục.
Từ bảng momen ta tính được :
JZk = 917,97 + 649,725 + 437,1376 + 203,258 + 47,206 = 2255,2966 [kg.mm2].
ia: Tỷ số truyền cặp bánh răng luôn ăn khớp. ia = 2,04.
Ta được :

- 22 -


Tính toán thiết kế hộp số ô tô

c)

Momen quán tính quy dẫn của các bánh răng trên trục thứ cấp Jz3

[Kg.m2]
Trong đó:
J’zk [Kg.mm2]: Là mômen quán tính khối lượng của bánh răng thứ k gắn trên trục
thứ cấp.
ik: Là tỷ số truyền của số truyền thứ k hộp số.

ta có mômen quán tính khối lượng của bánh răng số lùi quy dẫn về trục ly hợp

bằng không, (vì không có quan hệ động học thường xuyên với trục ly hợp – trừ khi
gài số lùi).
Thay tất cả vào công thức tính momen quán tính khối lượng tổng cộng quy dẫn
về trục ly hợp ta có :
JΣ = 1232,449 + 2296,1665 + 648,6819 = 4177,2974 [kg.mm2] = 0,004177 [kg.m2 ]
3.1.6.2 Mômen ma sát yêu cầu của bộ đồng tốc
Mômen ma sát yêu cầu của bộ đồng tốc được xác định theo công thức :

[N.m]
Trong đó:
JΣ [kg.m2]: Mômen quán tính của bánh răng gài số và của tất cả các khối lượng
chuyển động quay trong hộp số có quan hệ động học với trục sơ cấp hộp số; được
quy dẫn về trục sơ cấp.
JΣ = 0,004177 [kg.m2]
ik : Tỷ số truyền thứ k của hộp số tương ứng với chế độ tính toán của đồng tốc (tính
từ trục sơ cấp đến bánh răng gài số cần tính toán).
Δω [rad/s]: Chênh lệch tốc độ giữa hai bánh gài số.
- 23 -


Tính toán thiết kế hộp số ô tô

[rad/s]
Trong đó:
ik±1 : Tỷ số truyền tính từ trục sơ cấp đến bộ đồng tốc của hộp số ứng với số truyền
vừa nhả số (để tiến hành gài số thứ ik).
ωeo [rad/s]: Tốc độ của động cơ khi bắt đầu chuyển số.
Theo kinh nghiệm với xe du lịch :
Khi chuyển từ số thấp lên số cao ta chọn :
ωeo = 0,7.ωN = 0,7.nπ/30 = 0,7.5400.π/30 = 395,8406 (rad/s).

Khi chuyển từ số cao về số thấp ta chọn :
ωeo = 0,4.ωN = 0,4.500.π/30 = 226,1946 (rad/s).
tc [s]: Thời gian làm đồng đều tốc độ giữa bộ đồng tốc và bánh răng gài số, với ô tô
du lịch :
tc = 0,15 ÷ 0,30 [s] cho số cao.
tc = 0,5 ÷ 0,8 [s] cho số thấp.
Chọn thời gian chuyển số cho số cao (số 3, số 4 và số 5) là:
Từ số thấp lên số cao: 0,3 [s].
Từ số cao về số thấp: 0,2 [s] .
Chọn thời gian chuyển số cho thấp (số 2) là:
Từ số thấp lên số cao: 0,8 [s].
Từ số cao về số thấp: 0,5 [s].
Thế số ta có :

- 24 -


Tính toán thiết kế hộp số ô tô

3.1.6.3

Bán kính ma sát của bộ đồng tốc

Nếu gọi Rms là bán kính trung bình của vành côn ma sát bộ đồng tốc, thì
mômen ma sát được tạo ra do lực ép Q tác dụng lên đôi bề mặt ma sát của đồng tốc
có quan hệ với Mms được xác định theo công thức sau :

Rms =

[m]

Trong đó:
Q [N]: Lực ép tác dụng theo chiều trục lên đôi bề mặt ma sát. Lực ép Q do lực điều
khiển P trên cần số tạo ra và được xác định từ công thức sau :
Q = Pđk.iđk.ηđk
Trong đó :
P [N]: Lực danh nghĩa tác dụng lên cần điều khiển, với xe du lịch :
Pđk = 70 [N].
iđk: Tỷ số truyền đòn điều khiển, trong tính toán có thể lấy:
iđk = 1,5 ÷ 2,5.

Chọn iđk = 2,5

ηđk: Hiệu suất của cơ cấu điều khiển; có thể chọn:
ηđk = 0,85 ÷ 0,95. Chọn ηđk = 0,85

- 25 -