Đồ án môn học Kết cấu và tính toán ôtô
LỜI NÓI ĐẦU
Ô tô máy kéo là phương tiên sản xuất, kinh doanh và sinh hoạt, không thể
thiếu được trong đời sống hiện nay. Cùng với sự tiến bộ chung của khoa học, ngành
ôtô cũng có những bước phát triển mạnh mẽ với những thành quả kinh ngạc. Những
biến đổi mà đòi hỏi phải có những nhận thức sâu rộng về các vấn đề đó có liên quan
đế công nghệ ôtô mới có thể nhận thấy tầm quan trọng của nó.
Tuy vậy muốn tiếp thu những kiến thức mới này thì phải nắm vững những
kiến thức cơ bản nhất. Những kiến thức này sẽ làm nền tản cho bước phát triển tiếp
theo.
Vì vậy đồ án kết cấu và tính toán ôtô là một bước cũng cố và phát triển những
hiểu biết cơ bản có từ những môn học có liên quan.
Lần đầu tiên làm quen với việc tính toán thiết kế nên có rất nhiều khó khăn
phức tạp. Với những nhận thức còn hạn chế về nhiều mặt nên quá trình làm đồ án em
còn vướng phải những thiếu sót, rất mong sự quan tâm giúp đỡ của các thầy trong bộ
môn.
Để hoàn thành đồ án này em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của
thầy LÊ VĂN TỤY, các thầy trong bộ môn và các bạn trong lớp.
Sinh viên thực hiện
VÕ NHƯ TUẤN
Sinh viên: Võ Như Tuấn 1 06C4LT
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán ôtô
HỘP SỐ XE BUÝT
I. Công dụng, phân loại và yêu cầu:
1. Công dụng:
Động cơ đốt trong dùng trên ôtô máy kéo có hệ số thích ứng thấp, đối với động
cơ xăng hệ số này bằng 1,1 ÷ 1,2 và đối với động cơ điezen k = 1,05 ÷ 1,15.
Do đó mômen quay của động cơ ôtô máy kéo không thể đáp ứng nổi yêu cầu cần
thiết để thắng sức cản chuyển động thay đổi khá nhiều khi ôtô máy kéo làm việc.
Muốn giải quyết được vấn đề này, trên ôtô máy kéo cần phải đặt hộp số.
Hộp số dùng để thay đổi số vòng quay và mômen của động cơ truyền đến các

II. Phân loại sơ bộ:
Trên ôtô máy kéo hiện nay sử dụng chủ yếu các loại hộp số có trục cố định điều
khiển bằng tay. Vì chúng có kết cấu đơn giản, hiệu suất làm việc cao (0,96 ÷ 0,98),
giá thành rẽ, kích thước và trọng lượng nhỏ.
Hộp số ba trục cố định có trục sơ cấp và trục thứ cấp đồng tâm được sử dụng phổ
biến nhất. Hộp số hai trục cố định thường chỉ sử dụng trên các ôtô du lịch, thể thao
hoặc máy kéo. Số cấp các hộp số đơn thường không vượt quá sáu.
Hộp số có số cấp lớn hơn sáu gọi là hộp số nhiều cấp. Hộp số nhiều cấp thực chất
là hộp số ghép; được kết hợp từ hai hoặc nhiều hộp số đơn ít cấp. Hộp số hành tinh
với trục không cố định chủ yếu sử dụng trong truyền động thuỷ cơ.
Sinh viên: Võ Như Tuấn 3 06C4LT
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán ôtô
Trên hình (a) trình bày sơ đồ động học hộp số ba cấp với các khối bánh răng
chuyển động. Mômen quay động cơ truyền qua ly hợp đến trục sơ cấp B của hộp số,
đầu cuối trục sơ cấp có bánh răng số 1 luôn ăn khớp với bánh răng 2 ở trục trung gian
C của hộp số. Các bánh răng ở trục trung gian thường được chế tạo thành một khối
liền hay chế tạo chúng riêng biệt và nối ghép với trục bằng then.
Đầu trước của trục thứ cấp A được đặt trong ổ thanh lăn hình trụ lồng vào lỗ đằng
sau trục sơ cấp.
Trên khối bánh răng chuyển động I có bánh răng ngoài 6 để gài số truyền II và đai
răng 9 để gài số truyền thẳng, nghĩa là số truyền III. Khối bánh răng chuyển động II
có bánh răng 4 của số truyền I và số lùi. Khi gài cặp bánh răng tương ứng sẽ có các
số truyền khác nhau.
Để điều khiển dễ dàng ở hộp số 3 cấp thường lắp bộ đồng tốc. Lúc đó các bánh
răng sẽ luôn ăn khớp và các bánh răng quay trơn trên trục thứ cấp A khi bộ đồng tốc
nằm ở vị trí trung gian.
Ưu và nhược điểm:
• Ưu điểm:
Hộp số ba trục có khả năng tạo số truyền thẳng bằng cách nối trực tiếp các trục
sơ cấp và thứ cấp. Khi làm việc ở số truyền thẳng các bánh răng, ổ trục và trục

- Giảm khoảng cách trục và tải trọng tác dụng lên các chi tiết của hộp số
chính.
Nhược điểm:
- Giảm tính thống nhất hoá của hộp số chính.
- Hiệu suất giảm khi gài số truyền thấp.
Sinh viên: Võ Như Tuấn 5 06C4LT
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán ôtô
III. Xác định số tỷ số truyền và giá trị các số truyền trung gian.
1. Số tỷ số truyền (số cấp) hộp số.
Số cấp của hộp số (n) được xác định phụ thuộc vào:
- Chủng loại và công dụng của ôtô.
- Vào giá trị khoảng tỷ số truyền K
i
= i
h1
/i
hn
.
Trong đó:
i
h1
: tỷ số truyền tay số một của hộp số.
i
hn
: tỷ số truyền tay số cao nhất của hộp số.
Nói chung tăng số cấp hộp số sẽ tăng được mức độ sử dụng công suất động cơ,
tăng tính kinh tế nhiên liệu, tốc độ trung bình và bởi vậy tăng năng suất và giảm giá
thành vận chuyển. Tuy vậy tăng số cấp sẽ làm phức tạp kết câu và quá trình điều
khiển, tăng kích thước, và giá thành hộp số. Đối với ôtô tải và buýt số cấp hộp số có
thể từ n = 5 ÷ 22 ứng với K

Sinh viên: Võ Như Tuấn 6 06C4LT
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán ôtô
chọn tay số thích hợp. Ở các tay số ít sử dụng hơn, khoảng cách giữa các số có thể
tăng lên. Tuy vậy không nên quá 1,6 ÷ 1,7 để đảm bảo khả năng chuyển sô.
Kết hợp hai điều kiện trên và giả thuyết dãy tỷ số truyền bố trí theo cấp số nhân,
có thể xác định sơ bộ theo:

1
lg
lg
1
lg
lg
1
+≤≤+
c
hn
h
t
hn
hi
q
i
i
n
q
i
i
(1.1)
Trong đó:

7,1lg
1
8,5
lg
+≤≤+ n
4,3 ≤ n ≤ 6,8
Theo tính toán trên ta chọn hộp số 5 cấp (n = 5)
2. Xác định tỷ số truyền các tay số trung gian.
2.1. Tỷ số truyền các tay số trung gian.
Tỷ số truyền các tay số trung gian được xác định theo hai quy luật cấp số nhân
hoặc cấp số điều hoà.
Khi xác định theo quy luật cấp số nhân sẽ đảm bảo cho động cơ làm việc ở chế
độ như nhau khi tăng tốc độ ôtô ở các số khác nhau.
Khi tính theo cấp số điều hoà khoảng biến thiên tốc độ ở các tay số khi xe tăng
tốc đều bằng nhau và bước ở các số truyền cao sẽ nhỏ hơn khá nhiều so với các số
truyền thấp.
Đối với xe buýt, với hai phương án trên ta chọn hệ thống tỷ số truyền của các số
trung gian trong hộp số theo cấp số nhân.
Sinh viên: Võ Như Tuấn 7 06C4LT
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán ôtô
Ôtô thông thường hay sử dụng ở số cao của hộp số, nhưng ở khu vực này thì số
lượng tỷ số truyền ít so với số lượng tỷ số truyền có được ở số thấp, đây là một
nhược điểm khi chọn hệ thống tỷ số truyền cho các số trung gian theo cấp số nhân.
Đối với hộp số có cấp thì lượng số truyền bị hạn chế, do đó sẽ hạn chế khả năng
vận tốc trung bình của ôtô và hệ số sử dụng tải trọng của động cơ. Nhưng khi chọn
theo cấp số nhân thì đảm bảo động cơ làm việc ở chế độ như nhau khi tăng tốc độ ôtô
ở các tay số khác nhau.
Theo lý thuyết ôtô máy kéo, chọn tỷ số truyền của các số trung gian theo cấp số
nhân và tỷ số truyền thứ m nào đó được xác định theo công thức.
1

12
1
2
===
−
q
i
i
h
h
Tỷ số truyền tay số 3: i
h3

41,2
55,1
8,5
213
1
3
===
−
q
i
i
h
h
Tỷ số truyền tay số 4: i
h4

55,1

h3
= 2,41; i
h4
= 1,55; i
h5
= 1; i
hl
= 6,96
2.2. Sơ đồ động học của hộp số xe cần thiết kế.
Sơ đồ động của các hộp ba trục có trục thứ cấp như nhau, khác nhau chủ yếu
ở số lượng các cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp và cách bố trí số lùi. Ở hầu hết các
Sinh viên: Võ Như Tuấn 8 06C4LT
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán ôtô
tay số đều sử dụng cặp bánh răng nghiêng thường xuyên ăn khớp. Để gài số, có thể
dùng ống gài hoặc bộ đồng tốc. Riêng đối với các bánh răng số một và số lùi có thể
dùng các phương án sau:
Phương án 1: Bánh răng số một và số lùi luôn ăn khớp thường sử dụng trong
trường hợp thời gian làm việc ở số một và số lùi khá lớn.
Ưu điểm: mặt đầu các vành răng không bị ăn mòn, hành trình của nạng
chuyển số nhỏ.
Nhược điểm: cần đặt tự do trên trục thứ cấp một bánh răng số lùi kích thước
khá lớn, do đó làm tăng số lượng các bánh răng và mômen quán tính các chi tiết
quay, bởi vậy tăng tải trọng tác dụng lên các đồng tốc.
Phương án 2: Không cần bố trí bánh răng số lùi trên trục thứ cấp. Tuy nhiên
vẫn còn có hai phương án không cần có bánh răng số lùi đặt riêng trên trục thứ cấp.
Bố trí bánh răng số lùi không luôn luôn ăn khớp, để gài số ta dịch chuyển bánh răng
trên trục số lùi. Loại này thường bố trí ở hộp số 4 cấp. Cả bánh răng số lùi và số một
không luôn luôn ăn khớp, để gài số lùi và số một dùng bánh răng di trượt. Bánh răng
trung gian (đặt trên trục số lùi) có thể làm một hay hai vành răng. Loại này thường
dùng bố trí cho hộp số 5 cấp.

2
: 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

Z

L

2

Za

Za'

Z

4

'

Z


1

Z

L

1

Z

L

1

'

1

2

3

4

5

6

2


4. Trục thứ cấp; 5. Trục trung gian; 6. Trục số lùi
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán ôtô
Khi tính toán thiết kế hộp số, trước tiên cần xác định sơ bộ các thông số cơ
bản của nó, dựa theo các công thức kinh nghiệm, các bảng biểu hoặc đồ thị đã xây
dựng được trên cơ sở phân tích các số liệu thống kê. Sau đó, tiến hành điều chỉnh
chính xác dựa vào kết quả các tính toán kiểm tra bền, hình học và số liệu tiêu
chuẩn…
3.1. Khoảng cách trục.
Đối với hộp số ôtô loại trục cố định, khoảng cách trục A có thể xác định sơ bộ
theo một trong các công thức kinh nghiệm sau:
3
1max
..
hea
iMKA =
(3.1)
Trong đó:
- K
a
: hệ số kinh nghiêm, có giá trị như sau:
Đối với ôtô du lịch: K
a
= 8,9 ÷ 9,6
Đối với ôtô tải và buýt: K
a
= 8,6 ÷ 9,6
Ta chọn K
a
= 8,9
- M

- Chiều rộng của các ống gài và đồng tốc: phụ thuộc vào kết cấu của
chúng. Đối với đồng tốc gài hai phía, thường chiều rộng:
H ≈ (0,4 ÷ 0,55).A (3.4)
Chọn: H ≈ 0,43.A = 0,43.118 = 50,96 (mm)
H = 51 (mm)
- Kích thước chiều trục L
h
của cạc te hộp số
L
h
= (2,7 ÷ 3,0).A (3.5)
L
h
= 3,0.A = 3,0.118 = 354 (mm)
3.3. Các thông số chính của bánh răng:
a. Mô đuyn (m
n
và m
s
):
Khi chọn mô đuyn cần lưu ý một số vấn đề sau:
- Để giảm tiếng ồn khi làm việc, nên chọn mô đuyn nhỏ và tăng chiều rộng
bánh răng.
- Để giảm khối lượng hộp số (khi giữ nguyên khoảng cách trục) thì ngược
lại, nên tăng mô đuyn và giảm chiều rộng bánh răng.
- Đối với ôtô tải và buýt, vấn đề giảm tiếng ồn, không yêu cầu cao như ôtô
du lịch, vì thế khi chọn mô đuyn bánh răng trong hộp số ôtô tải và buýt
cần ưu tiền vấn đề giảm khối lượng hộp số.
- Mô đuyn xác định độ bền uốn của răng, vì thế các bánh răng chịu tải
khác nhau cần phải có mô đuyn khác nhau. Tuy vậy, xét theo quan điển

hay β > arsin(π.mn/b)
Điều kiện 2: Lực chiều trục tác dụng lên các bánh răng nghiêng của trục trung
gian phải tự cân bằng, để giảm lực tác dụng lên các ổ trục. Muốn vậy, hướng nghiêng
của tất cả các bánh răng trên trục phải giống nhau và thoả mãn điều kiện:
tgβi/tgβ1 = ri/r1
Ở đây: βi, ri - Góc nghiêng và bán kính vòng lăn của bánh răng tay số thứ i
trục trung gian.
β1, r1 - Góc nghiêng và bán kính vòng lăn của bánh răng luôn luôn ăn
khớp với bánh răng trục sơ cấp.
Thực tế, lực chiều trục không thể cân bằng hoàn toàn và trên nhiều ôtô máy
kéo người ta sử dụng các bánh răng có góc nghiêng β như nhau, để tạo điều kiện
thuận lợi cho công nghệ và sửa chữa.
Theo số liệu thống kê, góc nghiêng các bánh răng hộp số ôtô hiện nay nằm
trong khoảng:
- Đối với ôtô du lịch hộp số 3 trục: β = 22
0
÷ 34
0
Sinh viên: Võ Như Tuấn 13 06C4LT
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán ôtô
- Đối với ôtô vận tải và khách: β = 18
0
÷ 30
0
Theo xe thiết kế ta chọn: β = 22
0
Góc nghiêng β sau khi chọn cần phải tính chính xác lại theo khoảng cách trục
và các thông số khác của bánh răng.
c. Xác định số răng của các bánh răng hộp số thiết kế.
Đối với hộp số 3 trục, các số truyền đều phải qua hai cặp bánh răng, trong đó

g1
, i
g2
, i
g3
, i
g4
: là tỷ số truyền của các bánh răng; Z
g1
– Z’
g1
; Z
g2
– Z’
g2
; Z
g3
–
Z’
g3
; Z
g4
– Z’
g4
.
i
a
: tỷ số truyền của cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp.
Kinh nghiệm cho thấy, tỷ số truyền i
h1

i =
Suy ra:
1
.
cos..2
1
1
−=
gn
g
Zm
A
i
β

Các số liệu đã chú thích ở trên.
Sinh viên: Võ Như Tuấn 14 06C4LT