Học viện kỹ thuật quân sự cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam
Khoa động lực Độc lập Tự do Hạnh phúc
Bộ môn ô tô quân sự
Nhiệm vụ đồ án môn học
Kết cấu tính toán ÔTÔ
Tên đề tài : Thiết kế hốp số cho xe tải hạng nặng
Học viên thực hiện : Nguyễn Kim Cơng
Lớp : Xe 4
Giáo viên hớng dẫn : Nguyễn Văn Trà
Nội dung thực hiện:
I - Thuyết minh:
1 - Lời nói đầu.
2 - Phân tích đặc điểm kết cấu của hộp số và chọn phơng án
thiết kế
3 -Tính toán thiết kế hộp số xe tải hạng nặng.
4 Kiểm nghiệm hộp số xe tải hạng nặng
II- Bản vẽ:
1- Bản vẽ kết cấu hộp số
1- Bản vẽ thiết kế chi tiết trục trung gian
Ngày giao đồ án : / /2009
Ngày hoàn thành : / /2009
Ngày tháng năm 2009 Ngày tháng năm 2009
Giáo viên hớng dẫn Học viên thực hiện

Nguyễn Văn Trà Nguyễn Kim Cơng
Mục lục
Xuất phát từ những điều kiện nêu trên. Đồ án sẽ đợc thực hiện theo các nội
dung chính sau:
Lời nói đầu
Chơng 1: Phân tích một vài kết cấu và chọn phơng án kết cấu cho hộp số xe
tải hạng nặng

trang thiết bị trong nớcđều là những trang thiết bị chuyên dụng, rất đắt tiền,
ít có khả năng mua mới.
Do đó để có thể khai thác, sử dụng tốt trang bị xe máy trong quân đội
ở điều kiện địa hình Việt Nam đòi hỏi mỗi cán bộ kĩ thuật ngành xe
ô-tô phải nắm chắc đặc tính kết cấu các loại xe để biết cach khai thác, bảo d-
ỡng, sửa chữa, phục hồi chi tiết, hệ thống trên xe.
2
Đồ án Tính toán thiết kế hộp số xe tải hạng nặng cũng không nằm
ngoài mục đích trang bị cho cán bộ ngành xe có thêm hiểu biết về hệ thống
truyền lực nói chung và từng chi tiết trong hệ thống, nhất là có thể sửa chữa,
phục hồi các chi tiết trong hộp số. Để từ đó có cơ sở khai thác, bảo dỡng xe
đợc tốt hơn.
Chơng 1: PHân tích đặc điểm và chọn phơng án kết cấu của
hộp số xe tải hạng nặng
1.1 Công dụng của hộp số.
Hộp số trong hệ thống truyền lực của ôtô nhằm thực hiện nhiệm vụ sau:
- Thay đổi lực kéo tiếp tuyến và số vòng quay của bánh xe chủ động để phù
hợp với lực cản của đờng và vận tốc của ôtô theo nhu cầu sử dụng;
- Thực hiện chuyển động lùi cho ôtô;
- Có thể ngắt dòng truyền lực trong thời gian dài khi động cơ vẫn làm việc.
1.2 Yêu cầu đối với hộp số xe tải hạng nặng.
Hộp số cần đảm bảo các yêu cầu sau:
Đảm bảo chất lợng kéo và vận tốc cao:
Thiết kế hộp số đảm bảo xe có đặc tính kéo tối u theo các chỉ tiêu sau:
+ Phân chia tỷ số truyền hợp lý sao cho vận tốc trung bình lớn nhất
+ Dãn cách giữa các số phù hợp với xác xuất lực cản gặp phải.
Điều khiển nhẹ nhàng
+Hoàn chỉnh hệ thống dẫn động điều khiển .
- Sử dụng trợ lực: lò xo, thuỷ lực.
- Sử dụng khớp gài bằng ma sát.

ờng xuyên chịu quá tải. Để không quá tải, có thể làm kích thớc bánh răng th-
ờng tiếp chế tạo liền trục sơ cấp lớn và nh vậy tăng đợc kích thớc ổ. Nhng
nếu bánh răng thờng tiếp lớn thì thì tỷ số truyền của cặp bánh răng thờng này
nhỏ. Do vậy kích thớc bánh răng thờng tiếp trên trục sơ cấp không tăng đợc.
Thông thờng ổ trớc của trục thứ cấp thờng dùng ổ đũa (thanh lăn trụ). Do ổ
đũa không chịu lực chiều trục nên ngời ta đã chú ý chọn chiều nghiêng răng
của các bánh răng để lực chiều trục triệt tiêu không tác dụng lên ổ.
Phơng án kết cấu đối với hộp số xe tải hạng nặng thờng là hộp số 3 trục doc
1.3.1 Hộp số ba trục dọc 3 cấp
* Nguyên lý làm việc
Việc truyền mômen xoắn qua hộp số cơ khí có ba cấp đợc thực hiện theo
nguyên tắc làm việc của truyền động bánh răng ăn khớp ngoài. ở các số
truyền tiến, truyền động đều qua hai cặp bánh răng ăn khớp nên trục sơ cấp
và thứ cấp có cùng chiều quay. ở số lùi phải qua 3 cặp bánh răng ăn khớp
nên trục thứ cấp và trục sơ cấp quay ngợc chiều nhau. ở số truyền thẳng (số
4
truyền III) do gài trựctiếp trục sơ cấp vào trục thứ cấp nên chúng quay thành
một khối và các cặp bánh răng không phải chịu tải.
Nhờ cơ cấu điều khiển (cần gài số) tác động lên các càng gài làm di trợt
đồng tốc hoặc bánh răng ăn khớp với nhau để đợc tỷ số truyền tơng ứng với
từng tay số.
Hộp số cơ khí ba trục dọc thờng dùng ở các xe du lịch có dữ trữ công suất
lớn và vừa. Vì xe du lich yêu cầu điều khiển phải đơn giản, thời gian tăng tốc
ngắn. Nếu tăng số cấp của hộp số thì công suất động cơ đợc sử dụng tốt hơn
nhng thời gian chuyển số tăng lên, làm phức tạp điều khiển xe mà xe du lịch
thờng có công suất riênglớn nên đa số thời gian làm việc ở số truyền thẳng.
1.3.2 Hộp số bốn cấp
* Nguyên lý làm việc tơng tự nh hộp số cơ khí 3 trục dọc với 3 cấp
Loại hộp số bốn cấp thờng dùng ở ôtô du lich có dữ trữ công suất nhỏ; ôtô
vận tải hạng nhẹ và hạng vừa nhằm sử dụng tốt công suất của công suất động

răng thẳng Z1 di trợt dọc trục thứ cấp 7.
- Khối bánh răng số lùi thờng xuyên quay khi hộp số làm việc nhờ bánh răng
số lùi ZL lắp cố định trên trục trung gian và ăn khớp với bánh răng ZL.
* Dựa vào phân tích u nhợc điểm kết cấu, u nhợc điểm của từng loại hộp số
trên và yêu cầu đối với hộp số ta chọn phơng án thiết kế hộp số cho xe tải
hạng nặng là hộp số cơ khí 3 trục dọc có 5 cấp và phần tính toán thiết kế đ-
ợc trình bầy ở chơng sau.
6
Chơng II: tính toán thiết kế hộp số xe tải hạng nặng
(Do thời gian làm đồ án môn học ngắn nên em chỉ tính toán thiết kế 1 số chi
tiết của hộp số)
Để đáp ứng cho việc tính toán thiết kế trục trung gian truớc tiên ta cần xác
định tỷ số truyền và các thông số cơ bản của hộp số
2.1 Xác định tỷ số truyền của hộp số.
Tỷ số truyền ở số I đợc xác định theo công thức sau:
I
hs1
=
tle
bx
iM
rG

0max
max
Trong đó :


h3
=
4
1
2
h
i
; i
h2
=
4
1
3
h
i
;
2.2.Xác định các thông số cơ bản của hộp số.
2.2.1 Xác định tỷ số truyền của hộp số
a) Khoảng động học và khoảng lực học của ôtô
- Khoảng động học của ôtô
d
k
=
min
max
t
t
V
V
Trong đó: V


- Hệ số quy dẫn từ 0,040,06. Đối với xe tảI hạng nặng chọn
0

=0,058
7
Do đó
0

x

= 0,058x0,82=0,03444
G- Trọng lợng toàn bộ cảu ôtô (Kg) G=15305
G

- Trọng lợng bám của ôtô(Kg) G

=15305
- Hệ số bám, =0,70,8. Đối với xe tải hạng nặng chọn =0,72
Thay các đại lợng đó vào công thức (1) ta đợc d
1
=15,14

d
1
=d
k
=15,14.
V
tmin

Tay số lùi: i
hsl
=7,38
2.2.4 Xác định khoảng cách giữa các trục trong hộp số
A=k
3
maxe
M
[mm]
Với:
A- Khoảng cách giữa các trục[mm]
M
emax
- Mô men xoắn lớn nhất cảu động cơ M
emax
=650 [Nm]
K- Hệ số kinh nghiệm. Đối với ôtô tải chọn K=18,7 do đó
A=162 [mm]
2.2.5 Xác định các thông số cơ bản của bánh răng
a) Mô đun pháp tuyến của bánh răng
Chọn mô đun của cặp bánh răng nghiêng : m
n
= 3 [mm]
Chọn mô đun của cặp bánh răng thẳng: m
n
= 2 [mm]
b) Xác định số răng của bánh răng trong hộp số
Số răng Z5 của bánh răng chủ động cặp bánh răng luôn ăn khớp đợc chọn
theo điều kiện không bị cắt chân răng; chọn Z5=15
- Tỷ số truyền của các cặp bánh răng luôn ăn khớp

Ta tính chính xác lại tỷ số truyền i và khoảng cách giữa các trục trong hộp số
8
A=
20cos.2
)8,41(15.3
cos.2
)1(5.
cos.2
)5'5(
5
5
5
+
=
+
=
+

iZmZZm
nn
=139 [mm]
Tỷ số truyền của các cặp bánh răng đợc gài ở số truyền
i
1
=
1
5
7,82
1,55
4,8

=
4
5
1,53
0,31
4,8
h
i
i
= =
i
5
=
21,0
8,4
0,1
5
5
==
i
i
h
Ta xác định các số răng của các bánh răng trên trục trung gian với giả thiết
các bánh răng đều có cùng mô đun và góc nghiêng của răng nh đã chọn.
Z1=
34
)55,11.(3
20cos.2
)1(
cos.2

)477,01.(3
20cos.2
)1(
cos.2
3
3
=
+
=
+
A
im
A
n

Z4=
67
)31,01.(3
20cos.2
)1(
cos.2
4
4
=
+
=
+
A
im
A

34
.
'
'
===

tgtg
Z
Z
tg
2
=
0
2
5
2
37,1324,020
72
47
.
'
'
===

tgtg
Z
Z
tg
3
=

tgtg
Z
Z
9
tg
5
=
0
1
5
5
75,917,020
72
34
.
'
'
===

tgtg
Z
Z
Ta tính chính xác lại số răng của các bánh răng trên trục trung gian
Z1=
1
1
2. cos 2. cos9,76
36
(1 ) 3(1 1,55)
n

+ +
Z4=
4
4
2. cos 2. cos18, 7
67
(1 ) 3(1 0,31)
n
A A
m i

= =
+ +
Z5=
5
5
2. cos
2. cos9, 75
72
(1 ) 3(1 1,55)
n
A
A
m i

= =
+ +
- Số răng của bánh răng ăn khớp với chúng(Số răng của bánh răng bị động t-
ơng ứng với số truyền 1,2,3,4,5 đặt trên trục thứ cấp của hộp số).
Z1=i

1
1'
==
Z
Z
i
2
=
17,1
42
49
2
2'
==
Z
Z
i
3
=
07,2
29
60
3
3'
==
Z
Z
i
4
=

i
hs1
=
7
1'.5
1.5'
=
ZZ
ZZ
i
hs2
86,3
2'.5
2.5'
=
ZZ
ZZ
i
hs3
175,2
3'.5
3.5'
=
ZZ
ZZ
i
hs4
41,1
4'.5
4.5'

b=10, h=16, t=12,5, t
1
= 3,6
Chiều dài trục trung gian : l
tg
=
368
17,0
2
=
d
[mm]. Trong đó d
2
=(0,160,18)l
tg
ta chọn d
2
=0,17l
tg
Với trục thứ cấp : d
3
=0,45.A=62,66 [mm]
Chiều dài trục thứ cấp: l
tc
=
5,347
18,0
3
=
d

=219 mm
- Số IV: l
Ivtc
=251 mm
Chọn khoảng cách từ vị trí lắp bánh răng các số trên trục trung gian đến ổ
phía sau trục trung gian:
- Số I: l
Itg
=61 mm
- Số II: l
Iitg
=133 mm
- Số III: l
IIItg
= 218 mm
- Số IV: l
Ivtg
=259 mm
- Cặp bánh răng thờng tiếp cách ổ đỡ cuối trục sơ cấp :
l
t
=348 mm
- Cặp bánh răng thờng tiếp cách ổ đỡ cuối cùng của trục sơ cấp
l
t
=20 mm
2.3.2 Tính toán kích thớc của hộp số :
2.3.3Trục trung gian
Mô men xoắn của trục khi ở số truyền I:
- Mô menh xoắn của trục :

+ Lực vòng: F
t2
=
3
10.43,23=
t
t
r
M
N
+ Lực hớng kính : F
r2
=F
tw
.tg
w
=8,52.10
3
N
+ Lực dọc trục : F
a
=F
t
.tg=4,026.10
3
N
* Tính phản lực tại các gối đỡ:
Viết các phơng trình cân bằng mô men tại các gối đỡ ta có:
Phản lực theo phơng Y:
R

5
Nmm
Mô men uốn tổng cộng: M
1
=
5
22
10.3,1=+
uYuX
MM
Nmm
đờng kính trục ở bánh răng số 1:d
1

[ ]
3
1
.1,0

M

d
1
= 54 mm
Mô men uốn, xoắn tại tiết diện lắp bánh răng thờng tiếp theo phơng X,Y
M
uX
=3,75.10
5
Nmm

22
S
SS
SS
tjj
tjj

+


[s] Hệ số an toàn cho phép [s]=1,52,5
S

j
- Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp
S

j
=
mjtjdj
K



.
1
+

1


jmax

=M
j
/W
j
=38,32 N/mm
2
-Kiểm nghiệm trục về độ cứng
* Tính độ cứng uốn(Tính toán đối với số 1)
Điều kiện đảm bảo độ cứng f[f];
][


Trong đó [f]=0,1.m=0,1.3=0,3 mm
][

=0,005 rad
Độ võng của trục tính theo công thức sau:
f
A
=
lJE
baF
3

22
Trong đó: F- tổng lực tác dụng lên gối đỡ: F=
2
1

4
N/mm
2
J
0
mô men quán tính độc cực: J
0
=.d
4
/32=8,76.10
5
N/mm
4
14
T- mômen xoắn của trục : T=19,68.10
5
Nmm
L -chièu dài đoạn trục đang tính l=363 mm
=0,0021 độ
Vậy trục thoả mãn điều kiện cứng xoắn
Kết luận
Kết cấu của hộp số xe ôtô phụ thuộc nhiều vào đặc điểm kỹ thuật của ôtô,
vào sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật trong vấn đề bảo vệ môi trờng và tính
kinh tế trong khai thác sử dụng ôtô. Sự hiểu biết sâu rộng về chúng không
những giúp ta khai thác tốt mà còn tạo định hớng nghiên cứu sâu hơn trong
thiết kế chế tạo. Đó thật sự là vấn đề cấp thiết đặt ra cho các cán bộ kỹ thuật
ngành ôtô.
Sau một thời gian nghiên cứu và thực hiện nhiệm vụ đợc giao, nhờ sự chỉ
đạo của thầy hớng dẫn và các bạn, với sự nỗ lực của bản thân, tôi đã thiết kế
đợc hộp số cho xe tải hạng nặng đáp ứng các yêu cầu đặt ra và đã thực hiện