TKMH Kết cấu và tính toán ô tô GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Bang
Sinh viên : Lớp : ô tô K14b-TX
1

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 2
CHƯƠNG 1:CHỌN SƠ ĐỒ CỦA HỘP SỐ 4
CHƯƠNG 2:CHẾ ĐỘ TẢI TRỌNG, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ
VÀXÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN 5
2.1: Chế độ tải trọng khi thiết kế 5
2.2: Xác định khoảng cách giữa các trục 5
2.3 Chọn modun bánh răng 6
2.4 Xác định số răng của bánh răng 6
2.5 Tính toán dịch chỉnh góc bánh răng 7
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC BỀN HỘP SỐ 10
3.1 Chế độ tải trọng để tính toán hộp số………………………………… 10
3.2 Tính toán sức bền bánh răng 15
3.3 Tính toán trục hộp số .12
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN Ổ LĂN VÀ CHỌN Ổ LĂN ……………………17
KẾT LUẬN……………………………………………………………………19
TÀI LIỆU THAM KHẢO………… ……………………………………… 20

TKMH Kết cấu và tính toán ô tô GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Bang
Sinh viên : Lớp : ô tô K14b-TX
3 Đề Bài:
Thiết kế hộp số ô tô: xe con
Với các thông số:
Loại hộp số: 3 trục
Bánh xe:6,5-13

TKMH Kết cấu và tính toán ô tô GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Bang
Sinh viên : Lớp : ô tô K14b-TX
4

CHƯƠNG I: CHỌN SƠ ĐỒ CỦA HỘP SỐ

Chọn loại hộp số 3 trục, có trục sơ cấp và thứ cấp đồng tâm , 4 cấp ( 4 số
tiến và 1 số lùi ) và có số 4 là số truyền thẳng .
Các bánh răng luôn ăn khớp là các bánh răng trụ răng nghiêng . Dùng
bánh răng trụ răng nghiêng có ưu điểm là giảm được tiếng ồn và lực va đập
nhưng cũng có những phiền phức như phải dùng kèm với bộ đồng tốc, do đó
kích thước hộp số sẽ tăng lên , mặt khác khi sang số phải khắc phục mômen
TKMH Kết cấu và tính toán ô tô GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Bang
Sinh viên : Lớp : ô tô K14b-TX
5

CHƯƠNG II:
CHẾ ĐỘ TẢI TRỌNG, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ VÀ
XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN

2.1 Chế độ tải trọng khi thiết kế.
1.Tải trọng từ động cơ đến chi tiết đang tính của hộp số:
M
t
=
i
M
hi
e
.
max
[N.m]
.
M
t
: Mômen tính toán ở chi tiết cần tính [N.m]
.

=
G
a
=1345 [N]
.

max
:Hệ số bám lớn nhất của bánh xe với mặt đường-

max
=0,7
.
i
t
:Tỉ số truyền tính từ bánh xe chủ động đến chỉ tiết cần tính
iii
hit
.
0


.
r
bx
:Bán kính bánh xe
Ta có:
)(4044,25)
2
( mm
d

tính toán.

i
hi

75,3
1

i
h

3,2
2

i
h

49,1
3

i
h

0,1
4

i
h

M

M
emax
:Mômen cực đại của động cơ [N.m]
TKMH Kết cấu và tính toán ô tô GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Bang
Sinh viên : Lớp : ô tô K14b-TX
6
.a:Hệ số kinh nghiệm - Với xe con:a=18,5
5,102965,18A
3


[mm] Ta chọn:
5,102
A
boso


[mm]
2.3 Chọn môđun bánh răng: m
Chọn môđun theo công thức kinh nghiệm:
M
n
= (0,032 – 0,040)A; chọn m
n
=3,5
Chọn góc nghiêng
20




Z
a


Tỉ số truyền của cặp bánh răng luôn ăn khớp là:
44,2
16
39
'
Z
Z
i
a
a
a


2. Tỉ số truyền của các cặp bánh răng được gài số:
Ta có:
iii
giahi
.

Với
i
gi
là tỉ số truyền của cặp bánh răng được gài.
-Tay số 1:
69,1
44,2

3

i
i
i
a
h
g

3. Số răng của các bánh răng dẫn động gài số ở trục trung gian:
-Số 1:
78,21
)69,11(5,3
.5,102.2
)1(
A2
im
Z
1gn
1g





,
-Số 2:
64,26
)08,11.(5.3
93969,0.5,102.2

Làm tròn:
22
Z
1g
27
Z
2g
34
Z
3g


4.Số răng của các bánh răng bị động trên trục thứ cấp:
i
ZZ
gi
gigi
.'

TKMH Kết cấu và tính toán ô tô GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Bang
Sinh viên : Lớp : ô tô K14b-TX
7
-Số 1:
18,3722.69,1.'

3g
'


5. Xác định lại tỉ số truyền của các cặp bánh răng gài số:
Z
Z
i
gi
gi
gi
'


-Số 1:
68,1
22
37
'
Z
Z
i
1g
1g
1g


-Số 2:
07,1
27

l2
= 13
6. Xác định lại tỉ số truyền của hộp số:
iii
giahi
.

-Số 1:
1,468,1.44,2.
iii
1ga1h


-Số 2:
61,207,1.44,2.
iii
2ga2h


-Số 3:
65,0.44,2.
iii
3ga3h

= 1.586
7. Tính chính xác khoảng cách trục: A
-Cặp luôn ăn khớp:
43.102
cos2
)'(





[mm]
-Cặp gài số 3:
29.104
cos2
)'(
ZZm
A
3g3gn
3




[mm]
Chọn
]mm[43.102
AAA
31c

khi đó có sự sai lệch giữa khoảng cách
các trục, ta chọn giải pháp dịch chỉnh góc các bánh răng của các cặp luôn ăn
khớp và cặp gài số 2.

2.5 Tính toán dịch chỉnh góc bánh răng:
1. Xác định hệ số dịch chuyển các trục:


Với cặp luôn ăn khớp:
00063,0
0

5419
'



Với cặp bánh răng gài số 2:
.00063.0
0

5419
'


2. Hệ số dịch chỉnh tổng cộng:

t


21


:
-Số răng tương đương :

cos
3
Z
Z
td

Ta có:
54.32
Z
td2

và
95.34
Z
'
td2


9.40
Z
td3

và
5.26
Z
'
td3



Bảng II: Thông số hình học của bánh răng trụ răng nghiêng không dịch
chỉnh số 2
Tên gọi
KH
Gài số 1
Bánh nhỏ : Bánh lớn
Gài số 2
Bánh nhỏ : Bánh lớn
Tỉ số truyền
i
1.68
1.07
Môđun
m
n
,
m
s
3.5
3.5
Bước pháp tuyến
t
n
,t
s
10.99
11.49
Góc nghiêng của răng

83.93 : 136.93
105.98 :113.3
TKMH Kết cấu và tính toán ô tô GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Bang
Sinh viên : Lớp : ô tô K14b-TX
9
Đường kính vòng đáy
D
c

68.19 : 120.68
91,44 : 96,93
Chiều cao răng
H
7.79
8.18
Chiều rộng vành răng
B
17.5
28
Khoảng cách trục
A
102.43
104.29
Góc ăn khớp

n

19
o
54’

Góc profin

0

20
o

10
21
'


Bước cơ sở
t
0

10.99
10.7
Khoảng cách trục khi
(
0

t
)
A

102.5
104.29
Khoảng cách trục khi
(

2

0
-0.0083
Độ dịch chỉnh ngược

h
0

0
0.05
Đường kính vòng chia
d

58.56 :
142.74
124.44 : 80.52
Đường kính vòng cơ
sở
d
0116.04 : 75.08
Đường kính vòng đỉnh
D
d

65.06 :
149.74

gọi
Từ động cơ truyền đến

Công thức[kN.m] Giá trị
Theo bám từ bánh xe truyền đến

Công thức[kN.m] Giá trị
Trục
sơ cấp

MM
es

0,17
ii
r
G
M
h
bxs
10
max
max




0.36

Trục

MM
hi
e
i
tc
.

i
MM
h
etc
1
1
.
0.7
i
MM
h
etc
2
2
.
0.45
i
MM
h
etc
3
3
.

max
: hệ số bám lớn nhất -
7,0
max



.
G

: trọng lượng bám ô tô -
KG
G
1345


2. Lực tác dụng lên các cặp bánh răng:
- Lực vòng :
mZ
M
P
t
.
2
3


- Lực hướng kính :




TKMH Kết cấu và tính toán ô tô GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Bang
Sinh viên : Lớp : ô tô K14b-TX
11

3.2 Tính sức bền bánh răng:
1. Tính sức bền uốn:
Km
KKKKK
.y b
ntb
gctpcmsd
u



 .
k
d
: Hệ số tải trọng động bên ngoài -
k
d
=1,5

2.
.
k


1,3
.
k
gc
: Hệ số tính đến ứng suất tập trung ở các góc lượn của răng do gia
công gây nên -
k
gc
=1,0
.
k

: Hệ số tính đến độ trùng khớp chiều trục với sức bền của răng [ tra
theo đồ thị]
Từ đó ta tính được :
]/[382
]/[612
]/[687
]/[315
2
3
2
2
2
1
2
cmKG
cmKG
cmKG






.

: Góc nghiêng của răng
. P : Lực vòng [MN]
. E : Môđun đàn hồi - Đối với thép : E = 2

2,2.10
6
[daN/cm
2
]
. b' : Chiều dài tiếp xúc của răng [m]
.

: Góc ăn khớp
Ta có :
+ b' =
043,0
889,0
02,0
cos


b
[m]

mmm
d
r


+
][07,0][70
2
140
2
2
2
mmm
d
r


+
][075,0][75
2
150
2
'
'
2
2
mmm
d
r


80
2
mmm
d
r
a
a


+
][11,0][110
2
220
2
'
'
mmm
d
r
a
a


Ta tính được các ứng suất tiếp :
]/[3,272)
1,0
1
05,0
1
(

1
(
93,0.34,0.043,0.2
10.2.10.655
889,0.418,0
2
56
1
mMN



]/[6,145)
11,0
1
04,0
1
(
93,0.34,0.043,0.2
10.2.10.7,597
889,0.418,0
2
56
1
mMN



Như vậy các giá trị của


d

l
d
2
2
0,16

l
2
=250[mm]
c: Đối với trục thứ cấp :

d
3
=0,45A=0,45.66,4 = 29,88[mm]

l
d
3
3
=0,18

l
3
=230[mm]
.A : Khoảng các trục

][19246
2273
2
1
mm
mm
p
p
r
r



R
p
R
pp
a
a
a
aa
.30224.
1
21





 

u
u
d
M
W
M




- Tính trục theo xoắn :
]/[3520][35,17
.2,0
2
3
mmN
d
T
W
T
x
x
x



-Tính trục theo xoắn và uốn tổng hợp :
]/[80][
3,6235,178,59
2

2
mm
mm
p
p
r
r



R
p
R
pp
a
aa
3
2
3
32
.227372. 




 
][2930
4587
3
2

u
u
u
d
M
W
M




- Tính trục theo xoắn :
]/[3520][12
.2,0
2
3
mmN
d
T
W
T
x
x
x



-Tính trục theo xoắn và uốn tổng hợp :
]/[80][8,61
2

r
r



RR
p
RR
pp
a
a
a
aa
3
4
3
54
227.372394. 



 
][3567
10766
4
4
mm
mm
p
p




- Tính trục theo xoắn :
]/[3520][5,12
.2,0
2
3
mmN
d
T
W
T
x
x
x



-Tính trục theo xoắn và uốn tổng hợp :
]/[80][15,63
2
22
mmN
ththxuth



3. Tính trục theo cứng vững :
.f_Độ võng

1
mmf
f
EJ
babrQ
EJ
babRR
f
aa









- Trục sơ cấp trong mặt phẳng XOY:
][0215,0
10.214.2.6
538.40.7909
10.214.2.3
)22430.(30).192466793(
6
).3.2(
3
).().(
'
1

)(3
).(
)(3

2
77
22
2
33
0333333
33
2
3
2
33
2
mmf
f
EJba
rabbaQ
EJba
abR
f








abP
f








b: Góc xoay của trục :
- Trục sơ cấp trong mặt phẳng XOZ:
][0049,0
10.214.2.3
314.7909
10.214.2.6
)44890.(30).77296816(
3
).3.(.
6
).3.2.().(
1
66
1
110111112
1
rad
EJ
barQ
EJ

1
110111112
1
rad
EJ
barQ
EJ
babPP
ra












- Trục thứ cấp trong mặt phẳng XOZ:
][0046,0
10.214.2.372.3
38721.3,8157
10.214.2.372.3
82.145.224.7517
)(3
) (
)(3

][0082,0'
10.214.2.372.3
38721.3,8157
10.214.2.372.3
82.145.224.18793
'
)(3
) (
)(3
).(
'
2
77
2
33
2
333
2
33
33
33333
2
rad
EJba
babaQ
EJba
ababP




TKMH Kết cấu và tính toán ô tô GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Bang
Sinh viên : Lớp : ô tô K14b-TX
17
CHƯƠNG IV:
TÍNH TOÁN Ổ LĂN VÀ CHỌN Ổ LĂN

Chế độ tải trọng trong tính toán ổ lăn :
MM
etb max
.

 với

: Hệ số sử dụng mômen xoắn.

94,0
]/[2,12
1000.16
42,736.65.2
.10.41,0.10.136,096,0
max
262






1
K
=1,35
.
d
K
: Hệ số tính đến tảI trọng động
d
K
=1,5
.
t
K
: Hệ số tính đến ảnh hưởng của chế độ nhiệt _
t
K
=1
.
t
n
: Số vòng quay tính toán _
bx
htb
t
r
iiV
n
.377,0

0



-
]/[127658];/[24270
]/[70382];/[36890],/[16018
54
321
pvpv
pvpvpv
nn
nnn



-Hệ số vòng quay :
n
n
t
i
i

26,51
89,2;51,1;65,0
54
321



Đối với ổ bi cầu và ổ thanh lăn ,ta căn cứ vào hệ số C đã xác định rồi
tra theo sổ tay sẽ chọn được ổ bi tương ứng
Vật liệu chế tạo các chi tiết trong hộp số
1: Vật liệu chế tạo bánh răng:
-Thép 35XMA với bánh răng chịu tải trọng nhỏ, độ cứng có thể đạt 55
HRC
-Thép 18XTT với bánh răng chịu tải trọng lớn ; độ cứng có thể đạt 64
HRC
2: Vật liệu chế tạo trục : Thép 40X tôi cao tần với độ sâu 1,5 – 5 [mm]
3: Vật liệu chế tạo vỏ hộp số :
- Gang C

.21-40 và C

.24-44
TKMH Kết cấu và tính toán ô tô GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Bang
Sinh viên : Lớp : ô tô K14b-TX
20

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1-Hướng dẫn đồ án môn học thiết kế và tính toán ôtô-máy kéo(tập 1).
Nguyễn Hữu Hường(Chủ biên) ,Phạm Xuân Mai-Ngô Xuân Ngát.
2-Thiết kế và tính toán ôtô -máy kéo(tập 1). Nguyễn Hữu Cẩn - Phan Đình
Kiên.
3-Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí(tập1-2). PGS.TS.Trịnh Chất-TS.Lê
Văn Uyển.
4-Chi tiết máy(tập 1-2). Nguyễn Trọng Hiệp.
5-Lý thuyết ôtô- máy kéo.
6-Kết cấu và tính toán ô tô -Ngô Hắc Hùng. NXB Giao Thông Vận Tải.