MỤC LỤC
I. Các chương mục chính của bản thuyết minh
Lời nói đầu
Chương I: Tổng quan về hộp số tự động
1.1. Tổng quan về hộp số
1.2. Hộp số tự động
Chương II: Lựa chọn phương án thiết kế
2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cụm chi tiết thuộc hộp số
tự động
2.2. Lựa chọn phương án thiết kế
Chương III. Thiết kế hộp số tự động
3.1. Chọn xe tham khảo
3.2. Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ
3.3. Thiết kế và tính toán biến mô thủy lực
3.4. Tính toán và thiết kế bộ truyền bánh răng hành tinh
3.5. Tính toán thiết kế trục
3.6. Chọn ổ lăn
Tài liệu tham khảo

2
3
3
4
6
6
12
19
19
21
24
30

đó, em đã tham khảo, rút kinh nghiệm từ ý kiến của thày cô và các tài liệu có được.
Tuy nhiên với thời gian, năng lực và trình độ có hạn, em cũng khó tránh khỏi
những thiếu sót. Em rất mong nhận được ý kiến nhận xét của quý thày cô về nội
dung và phương pháp trình bày, giúp em có thể nâng cao hơn nữa các kỹ năng của
bản thân mình.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 1/5/2012
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Tài Minh

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
1.1. Tổng quan về hộp số
1.1.1. Yêu cầu cơ bản hộp số


Hộp số dùng để thay đổi mô men xoắn từ động cơ đến bánh xe chủ động bằng
cách thay đổi tỉ số truyền của hệ thống truyền lực nhằm cải thiện đường đặc tính
kéo của động cơ ô tô cho phù hợp với điều kiện vận hành. Trong hộp số, việc biến
đổi mô men và vận tốc góc được thực hiện bởi các bộ truyền bánh răng. Hộp số ô
tô cần đáp ứng các yêu cấu sau :
- Có số tay số và tỉ số truyền thích hợp để đảm bảo tính năng động lực học và tính
kinh tế nhiên liệu của xe.
- Việc chuyển số phải được thực hiện dễ dàng, tiện lượi nhanh chóng và không gây
tiếng ồn.
- Có cơ cấu định vị chhóng nhảy số và cơ cấu chống gài đồng thời hai số.
- Có vị trí chung gian để ngắt động cơ ra khổi hệ thông truyền lực trong thời gian
dài.
- Thay đổi chiều chuyển động của bánh xe giúp ô tô có thể lùi, có cơ cấu báo hiệu
khi gâì số lùi.

của xe.
- Hiệu suất cao trong các chế độ làm việc chính của động ô tô đảm bảo tính kinh tế.


- Có khả năng tự động hóa trong quá trình sang số nhằm đơn giản quá trình điều
khiển và tránh những sai sót do người lái gây nên.
1.2.2. Phân loại hộp số tự động
Theo phương pháp bố trí : hộp số cầu trước chủ động, hộp số cầu sau chủ đông.
Theo mức độ tự động hopá quá trình sang số : Bằng tay, bán tự động, tự động.
Theo loại hộp số vô cấp : Hộp số vô cấp thủy cơ, hộp số vô cấp cơ học, hộp số vô
cấp ma sát...
Theo số dòng truyền công suất từ động cơ qua hộp số : một dòng, hai dòng...

CHƯƠNG II: LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cụn chi tiết trong hộp số tự động
2.1.1. Biến mô thủy lực


Hình 1. Biến mô thủy lực
Biến mô thủy lực được đổ đầy dầu hộp số tự động, lắp ở đầu vào của chuỗi bánh
răng truyền động hộp số và được bắt bằng bu lông vào trục sau của trục khuỷu
thông qua tấm truyền động. Chức năng của biến mô :
- Tăng mô men do động cơ tạo ra.
- Đóng vai trò như một ly hợp thủy lực để truyền (hay không truyền) mô men xoắn
đến hộp số.
- Hấp thụ dao động xoắn của động cơ và hệ thống truyền lực.
- Có tác dụng như một bánh đà để làm đều chuyển động quay của động cơ.
- Dẫn động bơm dầu của hệ thống điều khiển thủy lực.
Cấu tạo


- Cung cấp vị trí số trung gian để cho phép động cơ chạy không tải khi xe đỗ.
Bộ truyền bánh răng hành tinh là một loạt các bánh răng ăn khớp trong bao gồm :
Bánh răng bao, bánh răng hành tinh, bánh răng nặt trời. Cần dẫn nối các bánh răng
hành tinh vói bánh răng bao và làm các bánh răng hành tinh xoay quanh trục của
nó.

Hình 3. Bộ truyền bánh răng hành tinh đơn giản
Bằng cách thay đổi đầu vào, đầu ra, bộ truyền có thể đảo chiều, giảm tốc, nối trực
tiếp và tăng tốc. Hoạt động của các bánh răng được tóm tắt như sau
Hoạt động của Phần tử dẫn động
bộ truyền
Tăng tốc
Cần dẫn

Phần tử bị động

Phần tử cố định

Bánh răng bao

Bánh răng mặt trời


Giảm tốc
Đảo chiều

Bánh răng bao
Cần dẫn
Bánh răng mặt Bánh răng bao
trời

Cùng hướng
với bánh răng
Tăng tốc
chủ động
Giảm tốc
Cùng hướng
với bánh răng
Tăng tốc
chủ động
Giảm tốc Ngược hướng
với bánh răng
Tăng tốc
chủ động

2.1.4. Hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển trên hộp số tự động khá phức tạp và chủ yếu là hệ thống điều
khiển điện – thủy lực
a. Hệ thống điều khiển thủy lực
A
B
1

4

5

7

8
9

B
10

2

C
14
15

3
4

11

16

12

17

5
6
7
8

13

9

Hình 5. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển điện tử hộp số tự động


a. Phương án 1: Cấu tạo gồm 3 bộ truyền hành tinh và một bộ truyền tăng OD. Bộ
truyền tăng OD được đặt sau bộ truyền hành tinh đi số, các phanh và ly hợp.
Trong đó:
I,II,III là các trục
B1 ,B2 ,B3 là các phanh
COB, C1 , C2, C3 là các ly
hợp
FOB, F1, F2, F3 là các khớp
một chiều

Hình 7. Phương án bố trí 1
b. Phương án 2: Cấu tạo gồm 3 bộ truyền hành tinh và một bộ truyền tăng OD. Bộ
truyền tăng OD được đặt trước bộ truyền hành tinh đi số, các phanh và ly hợp.

Hình 8. Phương án bố trí 2
c. Phương án 3: Cấu tạo gồm 2 cặp bánh răng hành tinh sang số và một bộ truyền
tăng OD. Bộ truyền tăng OD được đặt ở một phần riêng rẽ. Phương án này thích
hợp với bố trí động cơ đặt trước cầu sau chủ động.


Hình 9. Phương án bố trí 3
Với cả 3 phương án trên các chức năng của các bộ phận trong hộp số thể hiện ở
Bảng 1: Bảng các chức năng của các bộ phận trong hộp số.
Bộ phận
Ly hợp chuyển số tăng OD
Ly hợp ở số tiến
Ly hợp ở số lùi
Phanh
Khớp một chiều OD

C0

Đỗ xe *

F0

C1

B1

B2

F1

B3

F2


R
N

Lùi
*
Trun *
g
gian
D 1 Số 1 *
*
2 Số 2 *

*

*
*

*

Chọn phương án thiết kế 2. Như vậy tâ có các tay số
Tay số 1
Cụm hành tinh trước: Do ly hợp C 0
được chuyển mạch, bánh răng hành
tinh(2) và bánh răng mặt trời(1)
được liên kết chặt với nhau. Bộ
bánh răng hành tinh được khóa và
quay như một khối. Đồng thời
truyền tốc độ lên vành răng trong
rồi ra trục trung gian.
Hình 10. Tay số 1
Cụm hành tinh giữa: Ly hợp C 1 chuyển mạch truyêng tốc độ lên vành răng trong
qua bánh răng hành tinh , bộ đỡ bánh hành tinh(7) ra trục thứ cấp. Đồng thời từ
bánh răng hành tinh (6) truyền tốc độ sang cụm bánh răng mặt trời(8).
Cụm hành tinh sau: Bộ phanh B3 đóng và giữ bộ bánh răng hành tinh (11) đứng im.
Tốc độ từ bánh răng mặt trời (12) truyền qua bánh răng hành ting (10)sang vòng
răng trong (9) ra trục thứ cấp.
Tay số 2


Cụm hành tinh trước: Do ly
hợp C0 được chuyển mạch,
Bộ bánh răng hành tinh được

đứng im. Tốc độ truyền từ trục sơ cấp (1) sang bộ dỡ hành tinh (2) qua bộ truyền
hành tinh đang quay lăn trên bánh răng mặt trời (1) . Vòng răng (3) được dẫn động
bởi cụm bánh răng hành tinh(4) và ra trục trung gian.
Cụm hành tinh giữa: Ly hợp C1
và C2 đóng làm cho cụm bánh
răng hành tinh giữa liền một
khối và quay cùng tốc độ vòng
răng trong (3).
Cụm hành tinh sau: Bộ phanh B2
đóng làm cụm bánh răng hành
sau liền một khối và quay cùng
tốc độ với cụm hành tinh giữa.
Hình 13. Tay số 4
Tay số lùi
Cụm hành tinh trước: Do ly hợp C0 được chuyển mạch, bộ đỡ bánh răng hành
tinh(2) và bánh răng mặt trời(1) được liên kết chặt với nhau. Bộ bánh răng hành
tinh được khóa và quay như một khối. Đồng thời truyền tốc độ lên vành răng trong
rồi ra trục trung gian.
Cụm hành tinh giữa: Ly hợp C 1 và C2 chuyển mạch làm tốc đọ truyền qua bộ bánh
răng mặt trời (8) qua ly hợp C2. Lúc này cụm hành tinh giữa đứng im.
Cụm hành tinh sau: Bộ phanh
B3 đóng làm bộ đỡ bánh răng
hành tinh(11) đứng yên. Cụm
bánh răng hành tinh (10) quay
lăn trên bánh răng mwatj trời
(12) và dẫn động vòng răng
trong(9) quay ngược chiều động
cơ xe lùi về sau.





+ Lốp trước và sau: 285/60 R 18
Tính toán thông số lốp:
Đường kính vành:18 inch
Tỷ lệ chiều cao lốp: 60%
Bề rộng lốp: 285 mm
Bán kính lốp: Rbx= 285.0,6+(18/2).25,4 = 400 (mm)
Bán kính làm việc của bánh xe chủ động rb = r0 = λ.Rbx = 0,93.400 =372 (mm).
Hệ số biến dạng lốp λ = 0,93.

3.2. Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ
3.2.1. Xác định các hệ số của công thức S.R.LâyDecman
Công thức S.R.LâyDecman có dạng như sau:
2
3
 n
 ne 
 ne  
e
N e = N e max  a + b  ÷ − c  ÷  (1)
 nN
 nN 
 nN  

Trong đó: Ne, ne: là công suất hữu ích của động cơ và số vòng quay của trục khuỷu
ứng với một thời điểm của đồ thị đặc tính ngoài.
Nemax, nN: là công suất hữu ích cực đại của động cơ và số vòng quay của trục khuỷu
ứng với công suất cực đại đó.
a, b, c: là các hệ số được xác định như sau:

 ne  
ne
a + b
−c
÷  (4)
nN
n

 N  

Vi phân 2 vế của phương trình ta được:

 b 2.c.ne 
dM e
= M eN 
−
÷ ( 5)
dne
nN 2 
 nN

Khi Me= Memax thì:

Thay

b.nN

ne = nM =
2.c


c  b.nN  
−
a +

nN 2.c nN 2  2.c ÷
  ⇒



 (7)


Từ (5), (6) và (7) ta có hệ phương trình:

và ne=nM

⇒

nM =



a +b−c =1


b.n
nM = N

2.c



÷
5250.1, 047 
4.c  ⇔


Giải hệ này ta được:


 a + b − c =1

 1,32.c = b

2
1,55 = a + b

4.c

 a = 1, 24

 b =1
c = 0, 76


Công thức S.R.LâyDecman:
2
3

 ne  
ne  ne 

Kết quả tính toán được ghi lại theo bảng sau đây:
Bảng 3: Bảng tính toán đồ thị đặc tính ngoài của động cơ:
λ

ne

B

Ne(kw)

Me(N.m)

0,1

525

0,109

29,43

410,47

0,2

1050

0,232

62,64


470,72

0,6

3150

0,744

200,88

466,96

0,7

3675

0,847

228,69

455,66

0,8

4200

0,928

250,56


410,47

Từ đó ta xây dựng được đồ thị đặc tính ngoài của động cơ:


Hình 15. Đồ thị đặc tính ngoài của động cơ
3.3. Thiết kế và tính toán biến mô thuỷ lực
Dựa vào lý thuyết về máy thuỷ lực người ta chứng minh được rằng: Khi bién mô
làm việc ở chế độ ổn định thì tổng mô men xoắn tác dụng lên bánh công tác của nó
bằng không. Phương trình cân bằng mômen trong buồng công tác:
MT + MB + MP = 0 (1)
 - MT = MT + MP
Trong đó: MT, MB, MP: Mô men bánh tua bin,bánh bơm và bánh phản ứng.
Dấu (-) đặt trước mô men xoắn của bánh tua bin chứng tỏ bánh tua bin là phần tử
bị động.
3.3.1. Tính toán và chọn các thông số cơ bản của biến mô


MB
MP

+ Hệ số biến mô thuỷ lực KBM =

, đặc trưng cho tác dụng thay đổi mô men của

biến mô thuỷ lực. Chọn khả năng biến đổi momen lớn nhất KBM = 2
η BM =

NT M T .nT
=

λ1
λ2

,

- hệ số biến đổi mô men tại số vòng quay của Tuabin nT = 0.

- hệ số biến đổi mô men tại số vòng quay của bánh Tuabin K =1.

Tính toán kích thước của biến mô thuỷ lực được tiến hành trên cơ sở dùng phương
pháp “tương tự”. Theo phương pháp này, với chế độ “dừng lại” tương ứng khi
phanh bánh Tuabin biểu diễn các điểm làm việc đồng thời của biến mô thuỷ lực và
động cơ (MB = Me và nB = ne) thì đường kính thiết kế cuả biến mô là:
Da =

5

M1
λ .γ .nb 2