TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC


NGÔ NHƯ VỊNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỘP SỐ TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ, HAI
TRỤC, 4 SỐ TIẾN VÀ MỘT SỐ LÙI CHO XE DU
LỊCH 4 CHỖ NGỒI

GVHD: GVC. NGUYỄN QUỐC HIỆP Nha Trang, tháng 11 năm 2006

Bằng số Bằng chữ

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Họ, tên SV : Ngô Như Vịnh .......... ……………..Lớp: 44DLOT .............................
Ngành : Cơ Khí Động Lực Ôtô......................... Mã ngành : 18.06.10 ....................
Tên đề tài: Thiết kế hộp số truyền động cơ khí, hai trục, 4 số tiến và một số lùi
cho xe du lịch 4 chỗ ngồi...........................................................................................
..................................................................................................................................
Số trang: .................Số chương: 5 Số tài liệu tham khảo:
9……………...
Hiện vật: 1 đĩa CD ghi toàn bộ nội dung của đề tài và 2 cuốn báo cáo...................... NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
..................................................................................................................................
.................................................................................................................................. Nha Trang, ngày ……tháng…..năm 2006
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN MỤC LỤC

Trang

5.1.1.3. Tính bánh răng:..........................................................................35
5.1.2.Trục hộp số:......................................................................................41
5.1.2.1. Chọn vật liệu chế tạo trục:..........................................................41
5.1.2.2. Kết cấu trục:...............................................................................41
5.1.2.3. Xác định phản lực tại gối và đường kính tại tiết diện nguy hiểm:
...............................................................................................................43
5.1.2.4. Tính độ cứng vững trục:.............................................................55
5.1.2.5. Tính toán sức bền trục:...............................................................58
5.1.2.6. Kiểm tra ứng suất dập trên then hoa lắp hai bộ đồng tốc,lắp bánh
răng của bộ truyền lực chính và moayơ ly hợp:.......................................59
5.1.2.7. Kiểm ta ứng suất dập của then bằng lắp bánh răng số lùi tại vị trí
trục sơ cấp: .............................................................................................60
5.1.3. Tính toán ổ trục: ..............................................................................61
5.1.4.Tính toán ổ trượt:..............................................................................66
5.1.5. Bộ đồng tốc: ....................................................................................67
5.2. Vỏ hộp số:.............................................................................................68
5.3. Hướng dẫn sử dụng: ..............................................................................69
5.3.1. Quy trình tháo lắp hộp số:................................................................69
5.3.2. Quy trình bảo dưỡng:.......................................................................69
5.3.3. Các hư hỏng và cách khắc khắc phục:..............................................70
5.4. Quy trình gia công trục:.........................................................................70
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................75
KẾT LUẬN.......................................................................................................76 Lời Nói Đầu
Nước ta đang trong quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước. Ngành
cơ khí ôtô là một trong những ngành đang trong quá trình phát triển mạnh, với
nhiều nhà máy sản xuất tiên tiến mọc lên. Ôtô ngày nay càng ngày càng được sử
dụng rộng rãi trong thực tế đời sống vì nhưng tiện ích mà nó mang lại. Một trong

CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ÔTÔ DU LỊCH Ở VIỆT NAM
1.1. Giới thiệu chung về ôtô du lịch ở Việt Nam:
Tại Việt Nam hiện nay có rất nhiều loại ôtô du lịch do nhiều hãng của
nhiều nước sản xuất, trong đó tính hiện đại, kết cấu, tính tiện nghi của từng loại
cũng khác nhau. Song nhìn chung cấu tạo chung của xe du lịch đều được cấu
thành từ 3 phần chính : Động cơ, hệ thống gầm và thân xe.
- Động cơ: Là nguồn năng lượng cơ khí tạo công đẩy xe di chuyển. Ngày
nay, động cơ lắp trên ôtô thường dùng là loại động cơ kiểu piston với nguồn
nhiên liệu sử dụng là xăng hay diesel. Ôtô du lịch cỡ nhỏ sử dụng nhiên liệu xăng
là phổ biến nhất, một số trang bị thêm động cơ điện. tuỳ theo tải trọng của từng
loại xe mà người ta sử dụng động cơ hai kỳ hoặc động cơ 4 kỳ, ít hay nhiều
piston, thông dụng nhất là động cơ 4 kỳ với 4 hay 6 piston.
- Gầm bệ: Là tổng hợp các cơ cấu dùng để truyền mômen xoắn từ động
cơ đến các bánh xe chủ động. Gầm bệ gồm 3 nhóm cơ cấu, hệ thống truyền lực,
bộ phận vận hành, hệ thống điều khiển phương hướng chuyển động- điều khiển
sự dừng khẩn cấp hoặc làm chậm dần tốc độ.
.Hệ thống truyền lực: Dùng để truyền mômen xoắn từ động cơ đến các
bánh xe chủ động, đồng thời cho phép thay đổi độ lớn và chiều hướng mômen
xoắn, hệ thống này gồm các bộ phận sau: Ly hợp, hộp số, truyền động các đăng,
bộ truyền lực chính, vi sai và bán trục.
.Bộ phận vận hành: Là nơi lắp đặt tất cả các tổng thành của ôtô, đưa xe
chuyển động trên đường gồm: Khung xe, dầm cầu, hệ thống đàn hồi, các bánh xe.
. Hệ thống điều khiển phương hướng chuyển động- điều khiển sự dừng
khẩn cấp hoặc làm chậm dần tốc độ: Gồm cơ cấu lái và cơ cấu phanh.
- Thân xe: Là phần công tác hữu ích của ôtô, dùng để chở người lái và
hành khách.
1.2. Các phương án bố trí động cơ trên ôtô du lịch:
Ôtô du lịch thường có các kiểu bố trí động cơ như sau:
Động cơ đặt đằng trước ngoài buồng lái.

- Bố trí động cơ đặt đằng sau:
Ngày nay phương án này ít được sử dụng đối với ôtô du lịch.
- 3 -
Ưu điểm: Thể tích buồng chứa lớn, không cần cách nhiệt cách âm, hệ
thống truyền lực đơn giản vì không cần bộ truyền các đăng, hệ số sử dụng chiều
dài tăng, vị trí ngồi của người lái tốt.
Nhược điểm: Cơ cấu điều khiển ly hợp, hộp số phức tạp, do khoảng cách
buồng lái đến động cơ quá lớn.
1.3. Giới thiệu chung về hệ thống truyền lực:
Ôtô du lịch hiện nay dùng các loại hệ thống truyền lực sau:
- Hệ thống truyền lực cơ khí, bao gồm ly hợp ma sát,hộp số, truyền động
các đăng, truyền lực chính và vi sai.
- Hệ thống truyền lực cơ khí thuỷ lực, bao gồm các truyền động cơ khí và
hệ truyền thuỷ lực. Hai hệ truyền lực này được sử dụng nhiều nhất trên ôtô du
lịch hiện nay.
1.4. Các cách bố trí hệ thống truyền lực.
động đặt sau xe, trục các đăng nối giữa hộp số và cầu chủ động. Khoảng cách
giữa hộp số đến cầu sau khá lớn nên trục các đăng phải dùng ổ treo. Sơ đồ này
thông dụng nhất hiện nay.
- Sơ đồ b: Động cơ, ly hợp, hộp số tạo thành một khối đặt đằng trước với
cầu trước chủ động, bố trí kiểu này rất gọn dễ bố trí cho các bộ phận khác. Nhờ
cấu trúc này mà trọng tâm xe nằm lệch hẳn về phía trước, do đó độ ổn định của
ôtô rất cao khi có lực bên tác dụng, song không gian đầu xe rất chật hẹp.
- Sơ đồ c: Động cơ, ly hợp, hộp số tạo thành một khối, cầu trước chủ động
với động cơ nằm ngang do đó trọng lượng khối động lực lệch hẳn về phía trước
- 5 -
đầu xe, giảm đáng kể độ nhạy cảm của ôtô với lực bên nhằm nâng cao khả năng
ổn định của của ôtô.
- Sơ đồ d: Động cơ ly hợp hộp số, cầu sau chủ động làm một khối gọn ở
phía sau, cấu trúc này ít gặp với xe du lịch.
- Sơ đồ e: Giống như sơ đồ d nhưng cụm động cơ đặt quay ngược .
Cách bố trí giữa c và d phù hợp với việc tăng lực kéo của ôtô, đảm bảo
khả năng tăng tốc tốt, hạ thấp chiều cao đầu xe phù hợp với việc tạo dáng khí
động học cho ôtô cao tốc.
- Sơ đồ f: Động cơ, ly hợp, đặt đằng trước, hộp số và cầu xe đặt phía sau,
tạo thành một khối và nối với nhau bằng trục các đăng, bố trí kiểu này trọng
lượng phân bố đều ở hai trục.
- Sơ đồ g: Động cơ, ly hợp, hộp số đặt dọc phía đầu xe, cầu trước và cầu
sau chủ động nối giữa hộp số với cầu trước và cầu sau là trục các đăng. Sơ đồ
này thường gặp ở ôtô có tính việt giã cao.
- Sơ đồ h: Động cơ, hộp số, ly hợp, cầu trước tạo thành một khối, nằm
phía đầu xe, đáp ứng nhu cầu tăng trọng lượng lên cầu trước, cầu sau chủ động
nối với hộp số bằng khớp ma sát. không có hộp phân phối, kết cấu đơn giản và
xe có tính việt giã tốt, nhất là khi hoạt động trên đường trơn. Để đánh giá mức độ
phức tạp của hệ thống truyền lực người ta dựa vào công thức bánh xe. Ngày
nay, đối với ôtô du lịch thông dụng nhất là sử dụng công thức bánh xe 4x2 và

hợp với tình trạng mặt đường, tránh cho động cơ và hệ thống truyền lực không bị
quá tải. Hộp số tự động thường bố trí với động cơ thành một khối liền.
2.1.1. Đặc điểm chung của hộp số cơ khí có cấp:
- Tỷ số truyền của hộp số:
Tỷ số truyền của hộp số có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng làm việc của
động cơ, do đó ảnh hưởng đến tính năng hoạt động của xe. Tuỳ theo tải trọng của
xe cũng như khả năng vượt dốc mà số lượng số truyền phân phối ít hay nhiều.
Nếu tăng số lượng số truyền sẽ làm tăng tốc độ trung bình của của ôtô.Tuy nhiên
nếu tăng quá mức số lượng số truyền sẽ làm cho hộp số phức tạp, cồng kềnh,
khối lượng hộp số tăng lên, phức tạp cho người điều khiển. Vì vậy với ôtô du lịch
thường dùng từ 4 đến 5 số.
theo công thức:

tpce
b
iiM
rG
i


...
..
0max
max
1

- Xác định tỷ số truyền của hộp số:Với ôtô du lịch số I là số cao nhất,
để khắc phục lực cản lớn nhất của mặt đường.Theo lý thuyết ôtô, tỷ số truyền
được tính theo công thức:


pc
i : Tỷ số truyền của hộp phân phối ở số truyền.

t

: Hiệu suất của hệ thống truyền lực.
- Tỷ số truyền của các số trung gian trong hộp số có thể chọn theo một
trong hai phương pháp; Theo cấp số nhân và theo cấp số điều hoà. Hiện nay, đa
số ôtô đều chọn tỷ số truyền của hộp số theo cấp số nhân.
- Thông thường trong thiết kế ôtô du lịch nhằm mục đích nâng cao tính
chất động lực học, nâng cao hiệu suất của hệ thống truyền lực, người ta thường
chọn tỷ số truyền ở số cao nhất của hộp số nghĩa là ở số I, do đó công bội q như
sau:

1

n
hI
iq
Trong trường hợp này, tỷ số truyền các số trung gian được tính theo công
thức sau đây:

1
)2(



n
n
hIhII

- 8 -

Hình 2-1: kết cấu một loại hộp số hộp số.
Hình 2.1: Kết cấu một loại hộp số ba trục, chỉ rõ cơ cấu sang số.

Hộp số này có các ưu điểm sau:
- Khi cùng kích thước bên ngoài như nhau loại hộp số này cho ta tỷ số
truyền lớn. Đặc điểm này rất quan trọng vì hiện nay động cơ cao tốc được dùng
nhiều trên ôtô. Như thế nghĩa là nếu cần đảm bảo một tỷ số truyền như nhau thì
loại hộp số này có kích thước bé, trọng lượng cũng bé hơn, do đó giảm được toàn
bộ trọng lượng ôtô.
- Trục sơ cấp và trục thứ cấp đặt đồng tâm cho nên có thể làm số truyền
thẳng nghĩa là gài cứng trục sơ cấp và trục thứ cấp lại với nhau. Trong trường
hợp này hiệu suất sẽ cao nhất, coi như bằng một, bởi vì truyền động không qua
một cặp bánh răng nào cả.
- Đối với ôtô rất quan trọng bởi vì thời gian làm việc của ôtô ở số truyền
thẳng chiếm tỷ lệ cao
8050 Hình 2.2: Kết cấu các gối đỡ sau của trục sơ cấp hộp số.
Trục sơ cấp hộp số thường chế tạo liền với bánh răng. Gối đỡ trước của
trục đặt lên bánh đà và gối đỡ này không nhận lực chiều trục.Trục được định vị
để khỏi dịch chuyển theo chiều trục bằng gối đỡ đằng sau nằm trong vỏ hộp số.
Gối đỡ sau của trục sơ cấp thường là loại ổ bi hướng kính. Ổ bi này định vị ở vỏ

- 10 -
hộp nhờ vòng hãm hở miệng đặt vào rãnh của vòng ngoài ổ bi (hình a) hoặc đặt
vào rãnh của lỗ ở vỏ hộp (hình b), nhờ bạc tháo lắp được (hình c) và ít khi dùng ổ
bi có gờ ở vòng ngoài (hình c).
+ Trục trung gian: Trục trung gian của hộp số kết cấu theo hai loại, loại
trục cố định trong vỏ hộp số còn các bánh răng chế tạo liền thành một khối quay
trơn trên trục (hình 2-3):
Hình 2.3: Kết cấu trục trung gian loại cố định với bánh răng quay trơn trên trục.
1- khối bánh răng, 2- vòng đệm ngăn cách giữa long đen và khối bánh
răng, long đen nhận lực chiều trục, 4- trục trung gian, 5- lò xo ép.
Loại này vỏ hộp cứng vững hơn bởi vì lỗ khoét để đặt trục cố định cố

Kết cấu của trục như sau:
Các khối răng dịch chuyển được chuyển động theo chiều trục trên then
hoa, khi các bánh răng trên trục là bánh răng nghiêng thì phải chế tạo then hoa
xoắn, trong trường hợp này cần chú ý bước của rãnh then phải bằng bước của
bánh răng. Hình 2.5: Kết cấu trục thứ cấp hộp số.
Hình 2.4: Kết cấu trục trung gian quay trơn trên ổ bi và ổ thanh lăn nằm
trong vỏ hộp.

- 12 -
Khi bánh răng nghiêng đặt trên trục bằng ổ thanh lăn hình trụ, ổ thanh lăn
kim, hoặc ổ trượt người ta dùng trục bậc kết hợp với long đen tỳ ở mặt bên để
nhận lực dọc trục.
Các bánh răng của trục thứ cấp thường chế tạo thành một khối liền với
moayơ. Rất ít khi chế tạo chúng thành một đai răng riêng rẽ nối ghép với moayơ.
Các bánh răng của trục thứ cấp ăn khớp thường xuyên với bánh răng của trục

mức dầu và nút để tháo dầu cũ. Để giữ áp suất trong hộp số bằng với áp suất khí
trời, trên nắp hộp số có nắp hoặc rãnh thông hơi. Vỏ hộp có nắp trước và nắp sau
để giữ các ổ, ngoài ra chúng còn làm nhiệm vụ phụ thêm là giữ không cho dầu
bôi trơn chạy ra ngoài, vì thế trên các nắp này có các dãnh cuốn dầu, hoặc vòng
chắn dầu.
+ Cơ cấu điều khiển hộp số:
Hình 2.6: Cơ cấu điều xe zil-130.
Cơ cấu điều khiển là bộ phận quan trọng của hộp số, nó bao gồm các bộ
phận sau: Đòn điều khiển, trục trượt, càng cua, cơ cấu định vị khoá hãm, cơ cấu
định vị số lùi, ống dễ gài số, bộ đồng tốc. Nó có nhiệm vụ dịch chuyển các bánh
răng tương ứng với các ống gài số hoặc bộ đồng tốc ở trong hộp số khi gài và nhả
số. Đòn điều khiển phải bố trí thuận lợi cho người điều khiển.
Tuỳ theo sự bố trí đòn điều khiển có hai loại: Loại đặt trực tiếp trên nắp
hộp số và loại đặt riêng rẽ đối với hộp số.Dạng đặt trực tiếp trên nắp hộ số: Đòn
điều khiển lắp vào nắp hộp số từ trên suống, đòn được ép vào mặt tựa hình cầu
bằng lò xo 1 trực tiếp tác dụng lên đòn từ trên suống dưới (hình a), hoặc bằng lò
xo 2 đặt ở phía dưới và ép vào đòn qua đĩa 5 (hình b), có khi đòn điều khiển lắp
vào nắp hộp số từ dưới lên, lúc đó đòn được ép vào mặt tựa hình cầu bằng lò xo
6, lò xo này tựa một đầu vào gờ lồi ra 7 ở vỏ hộp số và ép đòn từ dưới lên (hình

- 14 - Trong khi tiến hành gài số để đảm
bảo gài số được an toàn, người ta
làm chốt định vị và khoá hãm. Định
vị dùng để gài các số cho đúng vị trí
sao cho bánh răng ăn khớp được hết
chiều dài, tránh hiện tượng gài và
nhả số ngẫu nhiên. Khoá hãm có
nhiệm vụ tránh một lúc gài hai số
liền khỏi vỡ bánh răng.Trên thanh
trượt có số lỗ khuyết tương ứng với
số lượng cấp số tương ứng cần gài
và thêm chỗ cho vị trí trung gian.
Khi gài số chốt hãm sẽ bị
nén lại làm cho các thanh trượt
còn lại không di chuyển tránh
gài hai số một lúc. Chốt định vị
có loại bi, cốc, thanh, loại
khoá. Khoá hãm có loại bi,
thanh, tấm khía rãnh.
Hình 2.8: Hệ thống điều khiển từ xa hộp số
ôtô có 3 khối tr ượt.
- 15 -
Bộ đồng tốc: Hộp số ôtô du lịch thường dùng bộ đồng tốc loại quán tính
Hình 2.11: Kết cấu bộ đồng tốc xe một loại xe du lịch, và quá trình gài số.
- 16 -
của bộ đồng tốc này. Khi chưa đồng tốc lực N tác dụng thẳng góc lên bề mặt
nghiêng của răng ống nối 1 khá lớn, do đó lực Q cũng khá lớn. Lực Q1 do tay ta
tác dụng vào ống nối không thắng nổi lực Q cho nên không thể đưa ống đi tiếp
được. Chỉ khi nào đã đồng tốc rồi thì lực N sẽ bằng không và Q cũng vậy. Lúc ấy
lực Q1 do tay ta tác dụng vào chỉ cần thắng lò xo để đẩy hòn bi của bộ phận định
vị 5 suống là có thể đưa ống nối 1 tiếp tục di chuyển để răng của ống nối 1 vào
ăn khớp với răng 7 của vòng hãm 3 và với răng 8 của đai răng gài số của bánh
răng 6. Như vậy quá trình gài số đã hoàn thành.
Qúa trình làm việc của bộ đồng tốc hộp số được giải thích rõ trên hình
dưới. Trong đó (a ) ứng với các chi tiết của bộ đồng tốc nằm ở vị trí trung gian,
sơ đồ(b) ứng với lúc đang đồng tốc và sơ đồ (c ) ứng với lúc đã gài xong.
2.1.2.2. Hộp số hai trục:
Hình 2.12: Kết cấu hộp số hai trục đặt dọc.
Hay còn gọi là loại trục cố định không đồng tâm, loại hộp số này không

8- Các bánh răng cấp số 1. 9- Bán trục bên phải và trái. 10- Ph ớt ch ặn d ầu b ộ
vi sai. 11- Vành răng bộ vi sai. 12- Bộ đồng tốc cấp số một- hai. 1- Bộ đồng tốc
cấp số ba- bốn. 15- Bánh răng chủ động trục thứ cấp.
Ngày nay, hộp số hai trục được dùng rất phổ biến trên ôtô du lịch( xe có
tải trọng phân bố lên hai cầu tương đương nhau). Do đảm bảo tính gọn nhẹ của
hệ thống truyền lực, không sử dụng các đăng trong điều kiện không gian gầm xe
chặt hẹp. Kiểu hộp số này gồm hai cụm bộ phận cùng lắp đặt chung trong một vỏ
hộp: Cụm hộp số sang số bằng tay và bộ vi sai. Công suất động cơ được truyền
đến trục sơ cấp rồi đến trục thứ cấp hộp số. Bánh răng chủ động của trục thứ cấp
truyền mômen cho bộ vi sai làm quay các bán trục.
- 18 -
Hộp số hai trục lắp với bộ truyền lực chính và vi sai thành một cụm, vỏ
hộp số bao kín bộ truyền lực chính và vi sai, vỏ hộp được lắp với vỏ cầu trước
nhờ các bulông.

Hình 2.14: Kỹ thuật bố trí động cơ và hộp số đặt ngang trước đầu xe và
dẫn động hai bánh xe trước.
1- Bán trục trái. 2- Hộp số. 3- động cơ. 4- phía trước xe. 5- Bán trục phải. 6-khớp
nối các đăng đồng tốc ngoài bên phải, 7-Khớp nối các đăng đồng tốc trong bên
phải. 8- Bộ vi sai. 9- Khớp nối các đăng đồng trong tốc bên trái. 10- Khớp nối
các đăng đồng tốc ngoài bên trái.
Hộp số hai trục không có trục trung gian, trục sơ cấp nối thẳng ra bánh đà
để truyền công suất.
Cơ cấu điều khiển của hộp số hai trục thường dùng là loại điều khiển gián
tiếp thông qua cơ cấu dẫn động tay đòn. Hình vẽ sau mô tả cơ cấu dẫn động này: