MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay ngành công nghiệp nước ta còn đang trên đà phát triển, nhưng vẫn
còn kém trong khâu thiết kế và chế tạo. Do đó việc phát triển ngành công
nghiệp ôtô, cũng như ngành công nghiệp nước ta nói chung có vai trò quan
trọng trong phát triển kinh tế.
Với nhu cầu xã hội ngày càng cao, xe con được dùng ngày càng phổ biến. Do
đó việc nội địa hóa các cụm chi tiết là rất cần thiết. Trong hệ thống truyền
lực trên ôtô, hộp số là một bộ phận rất quan trọng. Nó có tác dụng thay đổi
momen và tỉ số truyền từ động cơ xuống các bánh xe, giúp xe vận hành phù
hợp với các điều kiện khác nhau khi tham gia giao thông.
Với mục đích nâng cao kiến thức kết cấu cũng như tính toán, kiến thức sử
dụng phần mềm em chọn đề tài “Ứng dụng matlab và SolidWorks trong
thiết kế tính toán hộp số ô tô con” với các nội dung :
- Tính toán và tối ưu bền các thông số cơ bản bánh răng và trục bằng matlab
- Sử dụng SolidWorks Macro thiết lập chương trình vẽ trục thứ cấp hộp số
- Vẽ bản vẽ bố trí chung, bản vẽ lắp 2D các cụm chi tiết của hộp số, bản vẽ
chi tiết, bản vẽ quá trình tính toán thiết kế, bản vẽ thuật toán trong matlab và
lập trình API trên khổ A0.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Thanh Tùng cùng với các thầy
trong bộ môn đã chỉ dạy tận tình trong quá trình em thực hiện đồ án môn học
này.
Tuy nhiên vì thời gian và trình độ có hạn, chắc chắn đồ án này còn nhiều
thiếu sót, rất mong nhận được ý kiến của thầy cô giáo cũng các bạn trong
lớp.

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
A. Hộp số:
1.Nhiệm vụ:
- Hộp số dùng để thay đổi tỉ số truyền nhằm thay đổi momen xoắn ở các bánh


1. Động cơ
2. Li hợp
3. Hộp số
4. Trục truyền
5. Cầu xe
6. Truyền lực chính
7.Vi sai
8.Bán trục
Sơ đồ bố trí động cơ đặt ngang cầu trước chủ động. Cụm động cơ, li hợp, hộp
số, cầu xe được gắn liền, cầu xe sử dụng bộ truyền bánh răng trụ phù hợp với
truyền mô men chủ động từ động cơ tới bánh xe chủ động. Sơ đồ bố trí hệ
thống truyền lực nhỏ gọn nên sơ đồ này được bố trí trên ô tô con thông dụng.
- Theo đặc điểm thay đổi tỉ số truyền :hộp số vô cấp và hộp số có cấp
* Hộp số vô cấp:
Hình 1.3: Hộp số vô cấp của hãng Ford bố trí trên xe Fiesta
Hệ thống bao gồm :hộp số, truyền lực chính lắp chung trong một vỏ bắt liền
với động cơ. Cụm hộp số được tập hợp bởi cơ cấu hành tinh ravigneaux và
hai li hợp khóa K1, K2 và một bộ truyền đai. Bộ truyền đai vô cấp cho phép
biến đổi tốc độ vô cấp và tự động điều khiển.
Bộ truyền CVT này làm việc êm, biến đổi tốc độ đều đặn, cho phép người sử
dụng thường xuyên duy trì tốc độ động cơ ở vùng tối ưu và giữ ổn định chúng
trong quá trình chuyển động, hạn chế xe giảm tốc độ khi vào số, tăng tốc tốt
hơn, giảm được khí thải.

Tuy nhiên hộp số vô cấp không chịu được mômen xoắn cao do đó không ứng
dụng được trong xe thể thao. Hộp số vô cấp được ứng dụng rộng rãi trên ôtô
ngày nay.
* Hộp số có cấp:
Hộp số có cấp tạo thành hệ thống truyền lực có cấp, được sử dụng phổ biến

đã xuất hiện các hộp số cho phép làm việc theo phương pháp điều khiển bằng

tay và điều khiển tự động tùy chọn bằng các nút chọn trên bảng điều khiển
(hộp số 2 li hợp trên một số ôtô con).
B. Ứng dụng phần mềm vào thiết kế hộp số:
1. Matlab :
a. Giới thiệu chung về matlab:
MATLAB là một bộ chương trình phần mềm lớn dành cho tính toán kỹ thuật.
Ta có thể dùng MATLAB để:
- Tính toán.
- Phát triển thuật toán.
- Thu thập dữ liệu.
- Mô hình và mô phỏng.
- Phân tích dữ liệu.z
- Vẽ đồ thị.
- Giao diện đồ họa.
MATLAB là tên viết tắt từ “MATrix LABoratory”. Như tên của phần mềm
cho thấy, phần cốt lõi của phần mềm là dữ liệu được lưu dưới dạng array (ma
trận) và các phép tính toán ma trận, giúp việc tính toán trong MATLAB
nhanh và thuận tiện hơn so với lập trình trong C hay FORTRAN. Đặc biệt,
khả năng tính toán của MATLAB có thể dễ dàng được mở rộng thông qua các
bộ toolbox.Toolbox là tập hợp các hàm MATLAB (M-file) giúp giải quyết
một bài toán cụ thể.
MATLAB gồm 5 phần chính:
- Development Environment: là một bộ các công cụ giúp ta sử dụng các hàm
và tập tincủa MATLAB. Nó bao gồm: MATLAB desktop, Command
Window, a command history, an editor, debugger, browsers for viewing help,
the workspace, files, the search path.
- MATLAB Mathematical Function Library: tập hợp các hàm toán học như
sum, sine, số học, v.v…

C. Phân tích chọn phương án kết cấu hộp số:
Việc phân tích chọn phương án kết cấu hộp số phải dựa trên các yêu cầu và
nhiệm vụ hộp số đã nêu ra ở trên, ngoài ra việc thiết kế hộp số còn yêu cầu:
* Yêu cầu kĩ thuật:
- Có tỉ số truyền hợp lí.
- Không gây va đập đầu răng khi gài số, các bánh răng ăn khớp có tuổi thọ
cao.
- Kết cấu đơn giản, gọn, dễ chế tạo, điều khiển nhẹ nhàng, có độ bền và độ tin
cậy cao.
* Yêu cầu tính kinh tế:
- Hiệu suất truyền lực cao.
- Tính kinh tế nhiên liệu.
Trên ôtô ngày nay sử dụng khá phổ biến hộp số 2 trục và 3 trục
CHỌN THÔNG SỐ XE VIOS C:
Dung tích xi lanh :1497 (cc)
Dài × rộng × cao : 4300 × 1700 × 1460
Vận tốc cực đại : V
max
= 140 (km/h)
Chiều dài cơ sở : 2550 (mm)
Chiều rộng cơ sở trước/sau : 1480 × 1470 (mm)
Khoảng sang gầm xe : 150 (mm)
Bán kính quay vòng tối thiểu : 4,9 (m)
Công suất cực đại : 80/6000 (Kw/rpm)
Mô men xoắn cực đại :141/4200 (Nm/rpm)

Trọng lượng không tải :1020 – 1075 (kg)
Trọng lượng toàn tải :1485 (kg)
Kí hiệu lốp xe :175/65R14


Đ
S
Đ
S
Đ
Hình 2.2: Sơ đồ thuật toán tối ưu bền cho bánh răng.

Hình 2.3: Sơ đồ thuật toán tối ưu bền cho trục.Hình 2.3: Sơ đồ thuật toán tối ưu bền cho trục.Hình 2.3: Sơ đồ thuật toán tối ưu bền cho trục.Hình 2.3: Sơ đồ thuật toán tối ưu bền cho trục.Hình 2.3: Sơ đồ thuật toán tối ưu bền cho trục.
B.Tính toán bánh răng và trục hộp số bằng matlab:
Công thức tính toán Code Matlab
Tính toán và tối ưu các thông số
bánh răng:
- Tính tỉ số truyền tay số 1:
pc pc
max
max max
. . . . .
. .i . . .i .
b b
hI
o o
e e
t t
G r mG r
i
M i M i
ψ ϕ
η η
≤ ≤
• G=input('Nhap trong luong toan

1
.
h
i q
−
=2,04
i
hIII
=
3
1
.
h
i q
−
=1,4
i
hIV
=1,027
i
hV
=0,744
-Tỉ số truyền số lùi
i
hl
=3,58
• disp('Chon ti so truyen cac tay
so trung gian ');
• ihn=input('Nhap gia tri ihn= ');
• n=input('Nhap so tay so truyen

:là momen xoắn cực đại của
động cơ tính theo Nm
K
a
:là hệ số kinh nghiệm
Với ôtô con chọn K
a
=15
=> a
w
=15
3
. 141
=79 (mm).
• aw=ka*(Memax)^(1/3);
• fprintf('aw (%.6f)\n',aw);
• aw=input('Chon lai khoang cach
truc aw = ');
- Chọn mô đun răng
• disp('Tinh toan cac thong so banh
rang ');
• m=ones(1,5);
• for j=1:5
m(j) = input('Modun m= ');
b1=5.*m;
b2=6.*m;
• end
- Chọn số răng Z:
w
a

P
K K K K K
b m y K
β
σ
π
=
. 1 1
0,418.cos .( )
.sin .cos
1 2
P E
tx
b r r
σ β
α α
= +
%Tinh va toi uu ben cho banh rang
• disp('Tinh va toi uu ben cho banh
rang ');
• disp('Momen tu dong co truyen den
');
• Mdcsc=Memax;
• Mdctc=(Memax).*ih;
• ip=1;
• icc=1;
• phimax=input(' Nhap phimax= ');
• Mphisc=((phimax)*G*rb)./
(icc*io*ip*ih(1));
• Mphitc=((phimax)*G*rb)./

% tinh luc doc truc:
Qi=Pi.tg(beta)
% Ta tinh cho banh rang bi dong
va momen tren truc thu cap
• ms=m./(cos((beta)*pi/180));
• Pi=(Mtbtc.*2)./((Zp).*ms)*1000;
• %tinh goc an khop alpha
• alpha=input('Nhap goc profin goc
');
• alphaw=acos((Z+Zp).*m.*cos(alpha)
/(2*(aw)));
• Ri=Pi.*(tan(alpha));
• Qi=Pi.*(tan(beta));
%tinh ben uon cho banh rang
%sichmau=Kd*Kms*Kc*Ktp*Kgc*P/
(b*pi*m*y*Kbeta)
• Kd=input('He so tai trong dong
Kd= ');
• Kms=input('He so ma sat Kms= ');
• Kc=input('He so tinh den do cung
vung va phuong phap lap truc Kc=
');
• Ktp=input('He so tinh den tai
trong dong phu Ktp= ');

• Kgc=input('He so tinh den ung
suat tap trung o cac goc luon
rang Kgc= ');
• Kbeta=input('He so tinh den anh
huong do trung khop huong chieu

*smcf(2))
o disp('Chon thep 45 thuong
hoa co do ben uon 272 ');
elseif
(smu(i)>0.8*smcf(2))&&(smu(i)<0.8
*smcf(3))
o disp('Chon thep 40Cr toi
cai thien do ben uon 440
');
elseif
(smu(i)>0.8*smcf(3))&&(smu(i)<0.8
*smcf(4))
o disp('Chon thep 40Cr toi
cai thien do ben uon 440
');
elseif
(smu(i)>0.8*smcf(4))&&(smu(i)<0.8
*smcf(5))

o disp('Chon thep 45Cr toi
cai thien do ben uon 520
');
else
o disp('Chon loai thep khac
');
end
• end
• disp(' Kiem nghiem rang ve do ben
tiep xuc voi vat lieu da chon');
• E=0.2;

• if
(smtxmax<smtxcp)&&(smumax<5.2*(10
^3))
disp('Vat lieu da chon dam bao
ben khi qua tai');
else
disp('Vat lieu da chon khong dam
bao dieu kien ben qua tai. Chon
lai vat lieu hoac chon lai be
rong rang');

• end
Tính và tối ưu bền cho trục hộp số
- Tính bền cho trục sơ cấp khi gài
các tay số:
∑M
A
(R)= Q.r - R.a + R
b
.(a+b)=0
. .
b
R a Q r
R
a b
−
=
+
.
b

W
M
ττ
≤=
2 2
3.
th u x
σ σ τ
= +
3
0,2.[ ]
T
d mm
τ
≥
• disp('Chon so bo duong kinh va
chieu dai truc ');
• disp('Chon so bo duong kinh truc
');
• aw=79.3;
• d=0.45*aw;
• disp('Chieu dai truc tinh tu hai
o bi do');
• l=d/0.18;
• disp('Tinh ben cho truc so cap
khi gai so 1-4');
• disp('Chon khoang cach cac doan
truc tinh tu banh rang den 2 o
bi');
• for i=1:4

smuon(i)=(Mu(i))./(Wu(i)).*(10^-
5);
if (smuon(i))<sm(1)
fprintf('Vat lieu ban chon thoa
man dieu kien ben uon ');

else
fprintf('Vat lieu ban chon chua
thoa man dieu kien ben uon');
fprintf('Moi ban chay lai chuong
trinh');
end
%Tinh truc theo xoan
Wx(i)=0.2.*((dvc(i))^3);
Tox(i)=(T(i))./(Wx(i));
smth(i)=sqrt((smuon(i))^2+
(Tox(i))^2);
%Xac dinh duong kinh truc d>=(T/
(0.2[To]))^(1/3)
[To]=input('Chon ung suat xoan
cho phep trong khoang
(15:30).10^6: To= ');
d(i)=((T(i))/(0.2*[To]))^(1/3);
fprintf('Duong kinh truc (%.3f)\n
', d);
• end
- Tính bền cho trục thứ cấp khi gài
các tay số:
∑M
C

+=
u
u
u
M
W
σ
=
][
X
X
X
X
W
M
ττ
≤=
2 2
3.
th u x
σ σ τ
= +
• disp('Chon khoang cach cac doan
truc tinh tu banh rang den 2 o
bi');
• for i=1:4
a(i)=input(' a= ');
b(i)=input(' b= ');
%Cac luc tac dung len banh rang
bi dong, Pi'=Pi,Qi'=Qi,Ri'=Ri

'
0,2.[ ]
T
d mm
τ
≥
smuont(i)=(Mut(i))./
(Wut(i)).*(10^-5);
if (smuont(i))<sm(1)
fprintf('Vat lieu ban chon thoa
man dieu kien ben uon ');
else
fprintf('Vat lieu ban chon chua
thoa man dieu kien ben uon');
fprintf('Moi ban chay lai chuong
trinh');
end
%Tinh truc theo xoan
Wxt(i)=0.2.*((dvc(i))^3);
Toxt(i)=(T(i))./(Wx(i));
smth(i)=sqrt((smuont(i))^2+
(Toxt(i))^2);
%Xac dinh duong kinh truc d>=(T/
(0.2[To]))^(1/3)
[To]=input('Chon ung suat xoan
cho phep trong khoang
(15:30).10^6 : To=');
dt(i)=((T(i))/(0.2*[To]))^(1/3);
fprintf('Duong kinh truc (%.3f)\n
', dt);

0
5 Hướng răng Nghiêng phải
6 Mô đun mặt đầu m
s
1
3.05
cos
m
n
m
s
β
= =
mm
7 Bước mặt đầu t
s
t
s
= π. m
s
= 9,58 mm
8 Đường kính vòng chia d
d
1
= m
s
. Z
1
= 33,55 (mm)
d

=26,675(mm)
D
c1
’=d
1
’-2,5.m
n
=118,175 (mm)
11 Chiều cao răng h h = 2,25. m
n
= 6,2 (mm)
12 Khoảng cách trục a
w
a
w
= 79,3 (mm)
13 Chiều rộng vành răng b b=20 (mm)
14 Góc prôfin gốc
α α = α
0
=20
0

15 Góc ăn khớp α
tw
35,44
o
Bảng 2.2: Thông số cặp bánh răng gài số 2:
Stt Tên gọi Kí hiệu Bánh răng nhỏ | Bánh răng lớn
1 Tỉ số truyền i

2,24
cos
m
n
m
s
β
= =
mm
7 Bước mặt đầu t
s
t
s
= π. m
s
= 7,037 mm
8 Đường kính vòng chia d
d
2
= m
s
. Z
2
= 51,52 (mm)
d
2
’ = m
s
. Z
2

’-2,5.m
n
=101,28 (mm)
11 Chiều cao răng h h = 2,25. m
n
= 4,5 (mm)
12 Khoảng cách trục a
w
a
w
= 79,3 (mm)
13 Chiều rộng vành răng b b=15 (mm)

14 Góc prôfin gốc
α α = α
0
= 20
0
15 Góc ăn khớp α
tw
33,95
o
Bảng 2.3: Thông số cặp bánh răng gài số 3:
Stt Tên gọi Kí hiệu Bánh răng nhỏ | Bánh răng lớn
1 Tỉ số truyền i
'
2
1,4
2
Z

β
= =
mm
7 Bước mặt đầu t
s
t
s
= π. m
s
= 7,037 mm
8 Đường kính vòng chia d
d
3
= m
s
. Z
3
= 67,2 (mm)
d
3
’ = m
s
. Z
3
’ = 94,08 (mm)
9 Đường kính vòng đỉnh răng D
d
D
d3
=d

= 4,5 (mm)
12 Khoảng cách trục a
w
a
w
= 79,3 (mm)
13 Chiều rộng vành răng b b=15 (mm)
14 Góc prôfin gốc
α α = α
0
= 20
0
15 Góc ăn khớp α
tw
31,44
0
Bảng 2.4: Thông số cặp bánh răng gài số 4:
Stt Tên gọi Kí hiệu Bánh răng nhỏ | Bánh răng lớn
1 Tỉ số truyền i
4
4
'
1,027
Z
i
Z
= =
2 Mô đun pháp m
n
m

s
= π. m
s
= 6,64mm
8 Đường kính vòng chia d
d
4
= m
s
. Z
4
= 78,255 (mm)
d
4
’ = m
s
. Z
4
’ = 80,37 (mm)
9 Đường kính vòng đỉnh răng D
d
D
d4
=d
4
+2.m
n
=82,255 (mm)
D
d4