Page | 1
Phan Văn Lĩnh
LỜI NÓI ĐẦU
Trong quá trình phát triển nền kinh tế quốc dân và phục vụ đời sống xã
hội, việc vận chuyển hàng hoá, hành khách có vai trò to lớn. Với việc vận
chuyển bằng ô tô có khả năng đáp ứng tốt hơn về nhiều mặt so với các phương
tiện vận chuyển khác do đặc tính đơn giản, an toàn, cơ động. Trong các loại
hình vận chuyển thì vận chuyển bằng ô tô là loại hình thích hợp nhất khi vận
chuyển trên các loại đường ngắn và trung bình. Ô tô có thể đến được nhiều
vùng, nhiều khu vực địa điểm mà các phương tiện vận chuyển khác khó có thể
thực hiện được. Nó có thể đưa đón khách tận nhà, giao hàng tận nơi, đưa hàng
đến tận chân công trình mà giá cước phù hợp với nhu cầu của nhân dân.
Ngày nay do nhu cầu vận chuyển hàng hoá, hành khách tăng nhanh, mật
độ vận chuyển lớn. Đồng thời cùng với sự mở rộng và phát triển đô thị ngày
càng tăng nhanh thì vận chuyển bằng ô tô lại càng có ưu thế. ở các nước công
nghiệp phát triển, công nghiệp ô tô là ngành kinh tế mũi nhọn. Trong khi đó ở
nước ta ngành công nghiệp ô tô mới chỉ dừng lại ở mức khai thác, sử dụng, sửa
chữa và bảo dữơng. Những năm 1985 trở về trước các ô tô hoạt động ở Việt
Nam đều là ô tô nhập ngoại với nhiều chủng loại do nhiều công ty ở các nước
sản xuất. Từ những năm đầu thập kỷ 90 chúng ta thực hiện việc liên doanh, liên
kết với các công ty nước ngoài. Nên ở Việt Nam hiện nay đã có 14 liên doanh
Thiết kế và tính toán hộp số ô tô

1
Page | 2
Phan Văn Lĩnh
đã và đang hoạt động như: TOYOTA, MERCEDES - BENZ VMC, DEAWOO,
MITSUBISHI, NISSAN, FORD Ngoài ra còn kể đến một số hãng trong nước
như:Trường Hải, MêKông, Vinasuki, Công ty ô tô 1-5 , Công ty ô tô 3-2 … Tại
những liên doanh này ô tô được lắp ráp trên các dây chuyền công nghệ hiện đại.
Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đã chuyển sang một giai đoạn mới.

-Hiệu suất truyền lực cao, khi làm việc không gây tiếng ồn, thay đổi số nhẹ
nhàng không sinh lực va đập ở các bánh răng.
-Kết cấu gọn gàng, chắc chắn, dễ điều khiển bảo dưỡng và sửa chữa, giá
thành hạ.
Thiết kế và tính toán hộp số ô tô

3
Page | 4
Phan Văn Lĩnh
3. Phân loại hộp số
1.1 Phân loại theo phương pháp thay đổi tỉ số truyền
+Loại hộp số có cấp
Ngày nay trên ôtô dùng nhiều nhất là hộp số có cấp (loại này thay đổi tỉ
số truyền bằng cách thay đổi sự ăn khớp giữa các cặp bánh răng), vì cấu tạo
đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu suất truyền lực cao, giá thành rẻ.
Trong loại hộp số có cấp người ta chia:
+Theo tính chất trục truyền
-Loại có trục tâm cố định việc thay đổi số bằng các con trượt thường có loại
hai trục tâm dọc hoặc ngang, loại ba trục tâm dọc.
-Loại có trục tâm di động(hộp số hành tinh).
+Theo cấp số ta có:hộp số 3 cấp, 4 cấp, 5 cấp …
Nếu hộp số càng nhiều cấp tốc độ càng cho phép sử dụng hợp lý công suất
của động cơ, trong điều kiện lực cản khác nhau do đó tăng được tính kinh tế
của ôtô nhưng thời gian thay đổi số dài, kết cấu phức tạp.
+Loại hộp số vô cấp
Thiết kế và tính toán hộp số ô tô

4
Page | 5
Phan Văn Lĩnh

-Cho phép ôtô chạy lùi.
-Tách động cơ khỏi hệ thống truyền lực khi dừng xe mà động cơ vẫn làm
việc
Hộp số thiết kế phải đáp ứng được các yêu cầu:
1-Có tỷ số truyền hợp lý, đảm bảo chất lượng kéo cần thiết.
2-Không gây va đập đầu răng khi gài số, các bánh răng ăn khớp có tuổi
thọ cao
Thiết kế và tính toán hộp số ô tô

6
Page | 7
Phan Văn Lĩnh
3-Hiệu suất truyền lực cao
4-Kết cấu đơn giản, gọn, dễ chế tạo, điều khiển nhẹ nhàng, có độ bền và
độ tin cậy cao
Nhằm nâng cao tuổi thọ cho các bánh răng ăn khớp, trong hộp số cơ khí có
cấp thường bố trí bộ đồng tốc. Nhiệm vụ của bộ đồng tốc là cân bằng tốc độ
góc của các chi tiết chủ động và bị động trước khi chúng ăn khớp với nhau.
Trên ôtô ngày nay đều sử dụng khá rộng rãi hộp số 2 trục và 3 trục.Hộp số 3
trục thường bố trí trục sơ cấp và trục thứ cấp đồng tâm.
Đối với ôtô vận tải thường dùng loại hộp số 5 và 6 số [1]. Vậy ta chọn hộp số
loại 5 số, với hộp số 6 số kết cấu sẽ phức tạp khó chế tạo.
5. Chọn sơ đồ động học của hộp số
Sơ đồ của hộp số là loại 3 trục (hình 1):
Sơ đồ trên là hộp số 3 trục có trục sơ cấp và trục thứ cấp đồng tâm. Gồm 5 cấp
(5 số tiến, 1 số lùi). Trong đó tay số 5 là tay số truyền thẳng.
Số II, III, IV, V được gài bằng bộ đồng tốc.
Số lùi (R) và số I được gài bằng khớp răng.
Thiết kế và tính toán hộp số ô tôThiết kế và tính toán hộp số ô tô

9
Page | 10
Phan Văn Lĩnh
PHẦN II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC KÍCH THƯỚC CỦA HỘP SỐ
1.1Xác định tỉ số truyền của các tay số.
Tỉ số truyền của các tay số trong hộp số ta đã xác định được trong quá
trình xác định số cấp số và tính toán các chỉ tiêu động lực học của xe. Với hộp
số 5 cấp ta có các tỉ số truyền ứng với các tay số như sau:
Tỉ số truyền số 1: theo công thức(IV-1) “ĐK kéo” [2]

emax
.M
o
.
tl
max
.
bx
G.r
h1
i
i
η
ψ
>

Page | 11
Phan Văn Lĩnh
R
bx
= r
o
.ở=0,408(m)
r
o
:bán kính thiết kế của bánh xe
r
o
=(B+d/2).25,4=(7+20/2).25,4= 431,8 (mm)
ở=0,945 hệ số kể đến sự biến dạng của lốp [5] (lốp có áp suet cao)
- M
emax
: Mô men lớn nhất của động cơ (N.m) M
emax
=650(N.m);
- G: Trọng lượng của xe (Kg) G= 15025(N);

ỗ
tl
: hiệu suất truyền lực . Chọn ỗ
tl
=0,8
Ta có :
emax
.M
o

ϕ
.
<
=
650.12.8,0
408,0.8,0.150250.6,0
=4,715
Chọn tỉ số truyền i
h1
=4,5
tỉ số truyền lực chính sơ bộ là : i
0
=
5,4
55
= 12,2
Vậy 2,976< i
h1
<4,715
Thiết kế và tính toán hộp số ô tô

11
Page | 12
Phan Văn Lĩnh
Nhằm nâng cao tính kinh tế nhiên liệu và tăng tuổi thọ của động cơ ta chọn số
truyền cuối cùng của hộp số là i
hn
=1
Chọn i
hn

= 1
Tỉ số truyền của số lùi được chọn trong khoảng i
L
= (1,2-1,3)
i
L
= 5,4
Thiết kế và tính toán hộp số ô tô

12
Page | 13
Phan Văn Lĩnh
1.2. Chọn vật liệu
Do điều kiện làm việc nặng nhọc, truyền lực lớn, tốc độ vòng quay lớn
mà yêu cầu hộp số bé không quá lớn do vậy kích thước bánh răng yêu cầu nhỏ
lại phải đảm bảo yêu cầu truyền momen lớn, làm việc không gây tiếng ồn.
Chọn vật liệu chế tạo bánh răng theo TKTTÔTÔ_MáY KéO:
Loại thép:20X
Nhiệt luyện: thấm cácbon
Độ cứng : 46…53 HRC
[
σ
b
] = 650 MPa
[
σ
ch
] = 400 MPa
Tính toán các kích thước cơ bản của hộp số.
Tính sơ bộ khoảng cách giữa các trục: A

của cặp bánh răng nghiêng phụ
thuộc vào mô men cực đại trên trục thứ cấp M
t
:
M
t
= M
emax
. i
h1
.ỗ
h
= 650 . 4,5.0,96 = 2808 (Nm) [2]
ỗ
h
hiệu

suất hộp số lấy trung bình là 0,96
Thiết kế và tính toán hộp số ô tô

14
Page | 15
Phan Văn Lĩnh
2.2.chọn bề rộng các bánh răng số
Theo công thức kinh nghiệm ta chọn b=0,24A ;
Vậy b=31,03
⇒
b=32;
Thiết kế và tính toán hộp số ô tô


Ta có : Za+Za
’
=
m
A
β
cos.2
=
4.2
3.9,129.2
=56,24
Chọn tỉ số truyền của cặp bánh răng luôn ăn khớp:
-
2,2=
a
i
(Đối với hộp số ôtô hiện nay thường có giá trị (
5,26,1 ÷=
a
i
) [1]
- Ta chọn góc nghiêng của răng β = 30
0
.(Đối với ôtô tải ( β = 20ữ30
0
)
- Số lượng răng Z
a
của bánh răng chủ động của cặp bánh răng luôn luôn ăn
khớp chọn theo điều kiện không cắt chân răng.

a
Z
=
=
18
38
=2,111
Việc làm tròn số răng không những ảnh hưởng đến tỉ số truyền mà còn có thể
làm thay đổi các khoảng cách trục A. Vì vậy ta phải tính lại khoảng cách trục A
của tất cả các bánh răng ăn khớp. Công thức tính như sau:

( )
a
ZZm
A
a
a
β
cos.2
'
+
=
=
866,0.2
)3818.(4 +
=129,3 (mm). [1]
- Vậy tỉ số truyền của các cặp bánh răng được gài ở các số truyền khác nhau
của hộp số là:
a
i

Page | 19
Phan Văn Lĩnh
i
g4
=
11,2
456,1
=0,689; i
g5
=
11,2
1
=0,473 ;
chọn tỉ số truyền số lùi là i
gl
=4,7
ta có : i
gl
=
11,2
7,4
=2,226
2.3.2. tính toán số răng chủ động
Số răng của các cặp bánh răng dẫn động gài số khi khoảng cách trục A không
đổi được tính như sau:
-
)1(
cos 2
gi
aA

1
g
A
g
Z
im +
=
=
)13,21(4
3,129.2
+
=20,65
Vây ta chọn
21
1
=
g
Z
;
23
2
=
g
Z
;
28
3
=
g
Z

i
=asctgõ
i
38
18
2
=
β
tg
.0,577=0.349; õ
2
=19,26˚
38
18
3
=
β
tg
.0,577=0,425 ; õ
3
=23˚
38
18
4
=
β
tg
.0,577=0,501 ; õ
4
=26,6˚

894,0.3,129.2
4
+
=
g
Z
=34,22
Vậy chọn số răng bánh răng trên trục trung gian là:
21
1
=
g
Z
;
25
2
=
g
Z
;
30
3
=
g
Z
;
34
5
=
g

2
' =
g
Z
=36,5 Chọn Z
g2
’= 37
004,1.30
3
'
=
g
Z
=30,12 Chọn Z
g3
’= 31
4,23689,0.34
4
' ==
g
Z
. Chọn Z
g4
’= 23

- Vậy tỉ số truyền của hộp số , ta tính lại và được như sau:
hn
i
gi
Z

==
h
i

42,1
34.18
23.38
4
==
h
i

1
5
=
h
i

676,4==
hl
i
2.4 Xác định lại góc nghiêng răng :
Để khoảng cách trục như nhau cho các cặp bánh răng ăn khớp ta cần điều
chỉnh lại góc nghiêng răng của cặp bánh răng
Góc nghiêng răng
2.A
t
Zm
i
.

00538,0
130
1303,129
1
)
1
(
−=
−
=
−
=
A
A
c
A
o
λ
- Với λ
0
= - 0,00538 tra bảng phụ lục 4(Tài liệu: Đồ án môn học Thiết kế hộp
số chính ô tô - máy kéo) ta tìm được hệ số dịch chỉnh tương đối ξ
0
=- 0,00525
góc ăn khớp α
0
= 19
0
8’;
- Hệ số dich chỉnh tổng cộng ξ

hệ số dịch chỉnh ξ
1
của bánh răng Z
g1
và hệ số dịch chỉnh ξ
1
’ của bánh răng Z
g1
’
xác định
ξ
1
=ξ
1
’ =0,085
+ Để đảm bảo truyền lực tốt, khi chọn ξ
1
và ξ
1
’ cần thoả mãn điều kiện chiều
dày răng ở đỉnh răng không không được quá nhỏ:
S
e1, 2
≥ (0,2 ÷ 0,3).m
Ta có công thức tính chiều dày răng ở đỉnh S
1
của bánh răng Z
g1
, và S
1

π
Vậy thỏa mãn điều kiện chiều dày răng ở đỉnh răng không được quá nhỏ.
Xác định các thông số hình học cơ bản của bánh răng
Việc xác định các thông số hình học của từng cặp bánh răng được tính toán và
lập thành các bảng, nhằm thuận tiện cho quá trình tính bền các bánh răng và
thiết lập các bản vẽ của hộp số:

Thiết kế và tính toán hộp số ô tô

23
Page | 24
Phan Văn Lĩnh
Bảng II-1. Thông số của cặp bánh răng trụ răng nghiêng luôn ăn khớp.
Stt Tên gọi Kí hiệu
Bánh răng nhỏ | Bánh răng
lớn
1 Tỉ số truyền i
111,2
'
==
a
Z
a
Z
i
2 Mô đun pháp m
n
m
n
= 4 mm

d
a
= m
s
. Z
a
= 83,16 (mm)
d
a
’ = m
s
. Z
a
’ = 175,56 (mm)
9 Đường kính vòng đỉnh răng D
d
D
da
=d
a
+2.m
n
91,16 (mm)
D
da
’=d
a
’+2.m
n
= 183,56 (mm)

14 Góc prôfin gốc
α α = α
0
= 20
0
Bảng 3-2. Cặp bánh răng trụ răng thẳng gài số 1 có dịch chỉnh góc
Stt Tên gọi Kí hiệu Bánh răng nhỏ | Bánh răng lớn
(1) (2) (3) (4)
1 Tỉ số truyền I
466,2
1
1
'
==
Z
Z
i
2 Mô đun M m = 4,0
3 Bước răng T
t

= π. m = 12,56
4 Góc prôfin
α
0
α
0
= 20
0
5 Bước cơ sở T

trục
λ
0

00538,0−=
−
=
A
A
c
A
o
λ
9 Hệ số dịch chỉnh tương đối
ξ
0
ξ
0
= - 0,00525
10 Hệ số dịch chỉnh tổng cộng
ξ
t
ξ
t
= - 0,17
11
Hệ số dịch chỉnh của từng
bánh răng
ξ
1

1
+2m+2
1
ξ
m-2
∆
h=92,64
Thiết kế và tính toán hộp số ô tô

25