VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
BỘ MÔN Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU Ô TÔ
Họ và tên: MSSV:
Lớp: Khóa:
I. Tên đề tài: Tìm hiểu Hộp số trên ô tô.
- Hộp số tìm hiểu cụ thể: Hộp số cơ khí dọc, 3 trục, 4 số tiến 1 số lùi, sử dụng
ống đồng tốc trên ô tô ( Hộp số ART 100).
II. Nhiệm vụ:
Thuyết minh ( tham khảo quy định NXB Bách khoa)
- Được trình bày trong khoảng 15-25 trang A4 với quy cách như sau: font chữ
Time New Roman; cỡ chữ 13; cách dòng 1.5; lề trái 30mm; lề phải 20mm; lề trên
20mm và lề dưới 20mm.
- Hình thức, nội dung thuyết minh:
+ Trang bìa được trình bày theo mẫu
+ Mục lục
+ Nội dung
1) Trình bày công dụng, yêu cầu, phân loại của một cụm/hệ thống chính trên
ô tô;
2) Tìm chọn bản vẽ kết cấu của cụm/hệ thống đó và mô tả các đặc điểm kết
cấu chính của nó;
3) Xây dựng sơ đồ nguyên lý và trình bày nguyên lý làm việc của cụm/hệ
thống đó;
4) Phân tích điều kiện làm việc, vật liệu, kết cấu và yêu cầu kỹ thuật của một
chi tiết điển hình trong cụm/hệ thống đó.
+ Tài liệu tham khảo (nếu có).
Ngày giao nhiệm vụ : 16/9/2014 Ngày 7/10/2014
Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 7/10/2014 Cán bộ hướng dẫn
1
MỤC LỤC

Kể từ khi ra đời đến nay ngành Cơ khí Động lực không ngừng phát triển và đạt
được nhiều thành tựu to lớn đặc biệt là trong nghành công nghiệp ô tô. Một chiếc ô tô
là tổng thể gồm hàng ngàn chi tiết kết hợp với nhau, tuy nhiên một vài bộ phận trong
hàng ngàn chi tiết đó điểu khiển hoạt động của xe do đó chúng đóng một vai trò
không thể thiếu. Hộp số là một trong những bộ phận vô cùng quan trọng như vậy.
Ngày nay với sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp ôtô đã chế
tạo ra nhiều loại ôtô với hộp số có tính năng kỹ thuật cao để nâng cao tối đa hiệu suất
sử dụng cũng như đảm bảo vấn đề an toàn khi sử dụng ô tô.
Trong tập bài tập lớn này em được giao đề tài “Tìm hiểu về hộp số cơ khí 3 trục
4 số tiến 1 số lùi sử dụng ống đồng tốc trên ô tô ( Hộp số ART 100)”. Nội dung của đề
tài này giúp em hệ thống được những kiến thức đã học, tìm hiểu các hệ thống của ôtô
nói chung và hộp số của ôtô trong đề tài được giao nói riêng, từ đây có thể đi sâu
nghiên cứu về chuyên môn.Tập bài tập lớn này trang bị cho người sử dụng, vận hành
ôtô có những kiến thức cơ bản về hộp số trên ôtô.
Được sự hướng dẫn rất tận tình của thầy giáo …cùng các thầy giáo trong bộ
môn Ô tô và xe chuyên dụng, với sự cố gắng của bản thân, em đã hoàn thành nhiệm vụ
của bài tập này. Vì thời gian và kiến thức có hạn nên trong bài tập lớn này không thể
tránh khỏi những sai sót nhất định. Vì vậy em mong các thầy, cô trong bộ môn đóng
góp ý kiến để bài tập lớn của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 7 tháng 10 năm 2014
Sinh viên thực hiện
PHẦN I. CÔNG DỤNG, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI HỘP
3
SỐ TRÊN Ô TÔ.
1.1 Công dụng
Công dụng của hộp số:
- Hộp số dùng để thay đổi tỉ số truyền (hay lực kéo) nhằm thay đổi mô men xoắn
ở các bánh xe chủ động của ô tô, đồng thời thay đổi tốc độ xe phù hợp với sức
cản bên ngoài.

và gián tiếp giảm mức ăn xăng.
• Nhược điểm: Không chịu được mô men xoắn cao. Dây đai có thể bị
trượt và kéo dãn làm giảm hiệu suất hoạt động. Chế tạo phức tạp dẫn tới giá thành cao.
• Phạm vi sử dụng: Hiện nay được sử dụng nhiều trên các loại xe du lịch,
xe yêu cầu kích cỡ nhỏ gon.
+ Kết cấu gọn gàng, chắc chắn, dễ điều khiển.
Hộp số vô cấp
- Hộp số có cấp: Kiểu hộp số có cấp gồm một số cấp hữu hạn ( thường từ 3 đến 20
cấp) ứng với mỗi cấp giá trị mô men và do đó tốc độ truyền qua hộp số là không đổi.
* Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, hiệu suất truyền động cao, kích thước nhỏ
gọn, dễ dàng bảo dưỡng, giá thành rẻ hơn.
* Nhược điểm: Có tỉ số truyền giới hạn, tay số giới hạn và khi ra vào số
5
phải thay đổi chế độ làm việc của động cơ, không tận dụng tốt công suất động cơ.
* Phạm vi sử dụng: Được sử dụng rộng rãi trên hầu hết các dòng xe hiên
nay.
Hộp số có cấp
b.Theo cấu trúc truyền lực giữa các bánh răng: Hộp số thông thường ( các
bánh răng ăn khớp ngoài với cái trục cố định) và Hộp số hành tinh ( kết hợp các bánh
răng ăn khớp trong và ăn khớp ngoài có trục di động)
Phân loại Hộp số thường:
Theo số trục chứa các cặp bánh răng truyền số: Hộp số 2 trục và Hộp số 3 trục.
- Hộp số 2 trục: trục sơ cấp gắn với bánh răng chủ động của số truyền, trục thứ
cấp chứa bánh răng bị động.
• Ưu điểm: Cho phép tạo nên hệ truyền lực nhỏ gọn, có hiệu suất truyền
lực cao ( các số truyền của hộp số hai trục chỉ qua một cặp bánh răng ăn khớp). Kết
cấu nhỏ gọn chắc chắn cho phép làm liền cầu chủ động để giảm các truyền lực trung
gian.
• Nhược điểm: Kích thước chiều ngang lớn hơn hộp số ba trục khi có
6

• Ưu điểm: Tính năng động lực và tính kinh tế nhiên liệu cao. Công suất
sử dụng để lấy đà và tăng tốc nhanh hơn.
• Nhược điểm: Số lần gài số tăng dẫn tới cơ cấu điều khiển phức tạp và
kéo dài một phần thời gian lấy đà. Hộp số cồng kềnh phức tạp.
• Phạm vi sử dụng: Dùng trên các xe tải lớn hoặc rất lớn hoạt động trong
các điều kiện khắc nghiệt, nặng nhọc hoặc các liên hợp máy kéo.
9
Hộp số nhiều cấp
c. Theo phương pháp điều khiển chuyển số của hộp số: Hộp số điểu khiển
bằng tay, Hộp số điều khiển tự động và Hộp số điểu khiển bán tự động.
- Hộp số điều khiển bằng tay:
* Ưu điểm: Hoạt động ổn định, bền nếu sử dụng phù hợp, việc thay dầu định
kỳ ít thường xuyên hơn hộp số tự động, tiết kiệm 5-10% nhiên liệu so với hộp số tự
động trên đường trường. Tạo cảm giác cho người điểu khiển tốt hơn.
* Nhược điểm: Khó điểu khiển, nhất là khi rơi vào trường hợp bị kẹt xe.
10
- Hộp số tự động
• Ưu điểm: Thao tác đơn giản, giải phóng cho người lái khỏi chân côn và
cần số, giúp cho người điều khiển thoải mái khi sử dụng.
• Nhược điểm: Hiệu suất không cao, tiêu thụ nhiều nhiên liệu.Nhanh mòn
và hỏng hơn nên cần bảo dưỡng nhiều hơn, tốn kém hơn.
Cấu tạo bên trong hộp số tự động
11
- Hộp số bán tự động:
• Ưu điểm: Kết hợp giữa hộp số tay và hộp số tự động
• Nhược điểm: Yêu cầu kỹ thuật cao, phức tạp, giá thành cao, khó sửa chữa
bảo dưỡng
12
PHẦN II. TÌM HIỂU VÀ MÔ TẢ ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU
CỦA HỘP SỐ CƠ KHÍ DỌC, 3 TRỤC, 4 SỐ TIẾN MỘT SỐ

lắp quay trơn trên trục, một bánh răng thẳng Z
L1
di trượt bằng then
hoa đảm bảo cho việc dịch chuyển gài số trực tiếp.
- Các bánh răng trên trục trung gian II được chế tạo liền trục và trục bị động đặt
trên 3 gối tựa, giúp cho hộp số tuy có kích thước chiều dài lớn song vẫn đảm bảo độ
cứng vững cao.
- Hộp số sử dụng 2 ống gài đồng tốc G
2
, G
3
ở các số truyền tiến. Bánh răng Z
1
được bố trí chạy trơn trên trục thứ cấp. Bánh răng được gài khi ống gài G
2
liên kết với
bánh răng Z
1
. Kết cấu như vậy cho phép chuyển từ số 2 về số 1 kể cả khi tốc độ ô tô
còn cao, mà không xảy ra tải trọng va đập lớn.
- Bánh răng số lùi Z
L1
được đặt cố định ở khoang sau của hộp số. Bánh răng Z’
L
đặt cố định trên trục trung gian và không ăn khớp trực tiếp với bánh răng Z
L1
. Bánh
răng Z
L2
đặt trên trục lùi IV có thể di chuyển được nhờ khớp gài G

3 trục:
- Trục chủ động ( trục sơ cấp) đồng thời là trục bị động của li hợp đặt trên 1 ổ lăn
đặt trên vỏ hộp số. Trên trục chỉ có một bánh răng được lắp chặt với trục, bánh răng
này luôn luôn ăn khớp với một bánh răng trên trục trung gian. Trong lòng bánh răng
bố trí gối đỡ cho trục III.
16
- Trục trung gian đặt trên 2 ổ lăn của vỏ hộp số, quay cùng với trục sơ cấp. Trên
truc bố trí 4 bánh răng nghiêng nhờ các then bán nguyệt.
- Trục bị động ( trục thứ cấp) bố trí trên 3 ổ lăn: một – gối trên vỏ, một – gối trên
lòng bánh răng Z’a, một trung gian ở giữa . Trục mang theo: ba bánh răng nghiêng lắp
quay trơn trên trục, một bánh răng thẳng di trượt bằng then hoa đảm bảo cho việc dịch
chuyển gài số trực tiếp. Trên trục có các rãnh then hoa nhằm giúp cho các bánh răng
và ống đồng tốc trượt dọc trục dễ dàng ăn khớp với bánh răng trên trục trung gian và
truyền mô men ra ngoài.
- Ngoài ra còn có trục số lùi: đỡ bánh răng lùi ăn khớp với cả 2 trục trung gian và
trục thứ cấp. Trục số lùi cho phép khi gài đồng thời ăn khớp với bánh răng số lùi trên 2
trục trung gian và trục thứ cấp. Trục số lùi lắp cố định trên vỏ còn bánh răng lắp lồng
không di trượt trên trục nhờ ổ bi kim.
- Có các đường dẫn dầu bôi trơn.
- Bố trí ren ngược trên trục nhằm hất ngược dầu trở lại hộp số không cho dầu
chạy sang li hợp.
Bố trí trục:
- Các trục của hộp số được đỡ bằng các ổ con lăn. Các ổ được chế tạo ở dạng liền
và ghép. Các ổ liền bố trí trên các bánh răng ngoài, các ổ ghép bố trí cho các bánh răng
trong.
2.2.4 Ống đồng tốc
- Khi 2 bánh răng ăn khớp chưa cùng tốc độ quay thì hộp đồng tốc ngăn 2 chi tiết
vào nhau khi chưa đồng đều, tạo tốc độ dần dần để 2 bánh răng cùng vận tốc thì ăn
khớp vào nhau
- Cấu tạo gồm các chi tiết chính: Phần tử ma sát, Phần tử hãm, Phần tử định vị,

ngăn ngừa hiện tượng gài 2 trục trượt cùng một lúc, loại trừ khả năng ở cùng một thời
điểm có 2 số truyền được thực hiện nhằm tránh gẫy vỡ bánh răng và trục. Khóa hãm
cũng được bố trí ở nắp hộp số trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng của cơ cấu
định vị. Trục trượt có lỗ xuyên thông, trong đó chốt khóa 13 có thể dịch chuyển. Giữa
các trục trượt bố trí các viên bi 10. Các trục trượt được xẻ rãnh ( vuông góc với rãnh
lõm của cơ cấu định vị) với chiều sâu đủ đê khóa các trục trượt. Kích thước của bi và
rãnh được tính toán sao cho khi một trục trượt di chuyển khỏi vị trí trung gian, các trục
trượt còn lại bị khóa cứng.
- Bảo hiểm gài số lùi: Dùng để tránh gài số lùi một cách ngẫu nhiên. Khi gài số
lùi, người lái cần phải tác dụng một lực đủ lớn mới đưa được đàu cần số vào vị trí dịch
chuyển trục số lùi. Kết cấu được thể hiện trên mặt cắt A-A bằng các chi tiết lò xo tỳ 7,
chốt tỳ 8, chốt khóa 9.
PHẦN III. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM
VIỆC CỦA HỘP SỐ CƠ KHÍ DỌC, 3 TRỤC, 4 SỐ TIẾN
20
1 SỐ LÙI SỬ DỤNG HỘP ĐỒNG TỐC.
3.1 Sơ đồ nguyên lý
a. Sơ đồ hóa hộp số cơ khí dọc, 3 trục, 4 số tiến 1 số lùi sử dụng ống đồng tốc
( ART 100)
b. Vị trí gài số của cần số
c. Các số truyền của hộp số
Số Vị trí gài Dòng truyền Giá trị i
h
1. G
3,
G
1
≡ 0; G
2
=1. I, Z

1,
G
2
≡0; G
3
=3. I, Z
a
×Z’
a
, II, Z’
3
×Z
3
,

III i
h
trung gian
4. G
1
, G
2
≡0, G
3
=4. I,III i
h
= 1
Lùi G
3,
G

a
cũng quay làm cho trục
trung gian và các bánh răng trên trục trung gian cũng quay theo. Do các bánh răng Z
1,
Z
2,
Z
3
luôn ăn khớp trực tiếp với các bánh răng tương ứng trên trục trung gian, bánh
răng số lùi Z
L1
ăn khớp gián tiếp với bánh răng trên trục trung gian qua bánh răng
trung gian số lùi trên trục số lùi nên tất cả các bánh răng này đều quay tự do trên trục
thứ cấp. Ống đồng tốc lúc này chưa hoạt động nên công suất từ trục sơ cấp không
được truyền đến trục thứ cấp.
- Khi gài số một, li hợp được tách ra. Đường truyền công suất từ động cơ tới trục
sơ cấp tạm thời bị cắt đứt. Vị trí gài của các ống đồng tốc G
3,
G
1
≡ 0; G
2
=1, ống đồng
tốc G
2
thực hiện khóa bánh răng Z
1
vào trục thứ cấp. Khi bàn đạp li hợp được nhả ra,
dòng truyền công suất I, Z
a

vào trục thứ cấp. Khi bàn
đạp li hợp được nhả ra, dòng truyền công suất I, Z
a
×Z’
a
,II, Z’
2
×Z
2
,III, tỉ số truyền trung
gian, công suất từ động cơ được truyền đến trục sơ cấp, qua cặp bánh răng ăn khớp Z
a,
Z’
a
, qua trục trung gian, qua cặp bánh răng ăn khớp Z
2
, Z’
2
, qua ống đồng tốc và truyền
ra trục thứ cấp.
- Khi gài số ba, tương tự như khi gài số một.Vị trí gài của các ống đồng tốc G
1,
G
2
≡0; G
3
=3., ống đồng tốc G
3
thực hiện khóa bánh răng Z
3

3
ở vị trí gài vào bánh răng số Z
4
cố định trên trục thứ cấp. Khi bàn đạp li hợp được nhả
22
ra, dòng truyền công suất I,III, tỉ số truyền bằng 1, lúc này công suất từ động cơ được
truyền đến trục sơ cấp được truyền thẳng qua ống đồng tốc đến trục thứ cấp.
- Khi gài số lùi, vị trí gài của các ống đồng tốc G
3,
G
2
≡0, G
1
=L .Bộ gắp đẩy ồn
đồng tốc G
1
lùi về phía bánh răng số lùi Z
L1
khóa cứng cặp bánh răng Z
L1
và Z’
L
. Dòng
truyền lúc này I, Z
a
×Z’
a
, II, Z’
L
×Z

Bánh răng của hộp số gồm 4 loại chính: bánh răng sơ cấp, bánh răng trung gian,
bánh răng thứ cấp và bánh răng số lùi. Các bánh răng được sử dụng với hai loại bánh
răng nghiêng và bánh răng thẳng. Các bánh răng luôn ăn khớp sử dụng bánh răng
nghiêng, các bánh răng di trượt và gài số sử dụng bánh răng thẳng. Nhằm đảm bảo yêu
cầu ăn khớp, độ bền và hiệu quả làm việc, các bánh răng được chế tạo phải đáp ứng
các yêu cầu về vật liệu, kết cấu và yêu cầu kĩ thuật cao.
Hệ thống bánh răng trong hộp số
Bánh răng nghiêng
24
Bánh răng thẳng.
4.1 Phân tích điều kiện làm việc
- Bánh răng hộp số làm việc trong môi trường chịu tải trọng và va đập mạnh, chịu
tác động của nhiều ứng suất và do đó có thể gây ra nhiều hư hỏng khác nhau.
- Bề mặt bánh răng bị mài mòn khi làm việc do ma sát hay cọ sát
- Lõi bánh răng và chân răng chịu ứng suất uốn, xoắn lớn, vùng chân răng dễ bị
phá hủy.
- Bánh răng làm việc dưới môi trường khá nặng nhọc, tải trọng thay đổi theo chu
kỳ.
4.2 Tìm hiểu vê kết cấu, vật liệu, và yêu cầu kỹ thuật của bánh răng hộp số
- Các bánh răng nghiêng giúp tăng khả năng chịu tải và giảm độ ồn, tuy nhiên
trong thiết kế các chiều nghiêng được chọn hợp lý để hạn chế tối đa lực dọc trục tác
dụng lên ổ đỡ trục.
- Các bánh răng thẳng được sử dụng để gài số trực tiếp thông qua ống gài, chỉ sử
dụng với các số 1 và số lùi ( khi gài ô tô đứng yên) nhằm tránh xảy ra va đạp các đầu
răng, tuy nhiên để dễ dàng gài số, các đầu răng của các bánh răng này được vát và vê
tròn.
- Để có khả năng làm việc tốt, ngoài yêu cầu đạt độ chính xác kích thước để đảm
bảo ăn khớp tốt, các bánh răng cần đáp ứng đồng thời các chỉ tiêu về cơ tính như:
* Bề mặt răng có độ bền tiếp xúc cao để chống mài mòn, không bị bong tróc
* Độ cứng, độ dẻo, độ dai va đạp và độ bền lõi thích hợp đảm bảo bánh răng làm