Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên

Đồ án ôtô

Mục lục
Mục lục....................................................................................................................................................1
NHẬN XÉT................................................................................................................................................2
Mở đầu....................................................................................................................................................3
Tổng quan về hộp số ôtô.................................................................................................................4
2.3.Vật liệu chế tạo bánh răng.......................................................................................................13
2.4.Số răng của các cặp bánh răng trong hộp số...........................................................................14
2.5.Đường kính của các trục hộp số..............................................................................................14
2.6.Vật liệu chế tạo trục................................................................................................................14
2.7.Các ổ bi đỡ trục........................................................................................................................15
2.8.Nguyên lý hoạt động của hộp số.............................................................................................16
2.8.1.Sơ đồ nguyên lý:...............................................................................................................16
2.8.2.Nguyên lý hoạt động của hộp số:.....................................................................................16

Chương III 17
Phân tích ưu nhược điểm của hộp số và so sánh với một số xe tương đương.
17
3.1. Hộp số của xe HYUNDAI H-100 sử dụng tay số truyền thẳng..................................................17
3.1.1.Ưu điểm của hộp số..........................................................................................................17
3.1.2.Nhược điểm của hộp số....................................................................................................17
3.2.Hộp số xe Izuzu NLR55E sử dụng tay số truyền thẳng.............................................................18
3.2.1.Ưu điểm của hộp số..........................................................................................................18
3.2.2.Nhược điểm của hộp số....................................................................................................18

Chương IV 18
Tính toán kiểm nghiệm bền các chi tiết của hộp số xe HYUNDAI H-100 và
xác định tải trọng lớn nhất mà xe có thể làm việc........................................18

4.1.Tính toán kiểm nghiệm bền các bánh răng của hộp số...........................................................18
4.1.1.Kiểm nghiệm bánh răng bị động số I về độ bền uốn.........................................................19
4.1.2.Kiểm nghiệm bánh răng bị động số I về độ bền tiếp xúc..................................................20
4.1.3.Kiểm nghiệm răng về quá tải............................................................................................21
age 1 of 30


Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên

Đồ án ôtô

4.2.Tính toán kiểm nghiệm trục của hộp số...................................................................................21
4.2.1.Tính toán kiểm nghiệm trục của hộp số............................................................................21
4.2.2.Tính toán kiểm nghiệm trục theo độ bền uốn..................................................................24
4.2.3.Tính toán kiểm nghiệm trục theo ứng suất xoắn..............................................................25
4.3.Xác định tải trọng lớn nhất mà xe có thể làm việc...................................................................27

Chương V

28

Chẩn đoán các hư hỏng của hộp số xe HYUNDAI H-100...........................28
5.1.Kiểm tra hộp số........................................................................................................................28
5.2.Một số dạng hư hỏng thường gặp của hộp số.........................................................................28

Kết luận

29

Tài liệu tham khảo.................................................................................................................................29


NHẬN XÉT
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................

age 2 of 30


Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên

Đồ án ôtô

..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................

Mở đầu
Ngành ô tô giữ một vị trí quan trọng trong hoạt động vào phát triển của xã hội.
Ô tô được sử dụng phổ biến để phục vụ trong các lĩnh vực khác nhau của nên
kinh tế quốc dân. Nhiều tiến bộ khoa học kỹ thuật và công nghệ mới được áp
dụng nhanh chóng vào công nghệ chế tạo ô tô. Các tiến bộ khoa học đã được áp
dụng nhằm mục đích làm giảm cường độ lao động cho người lái, đảm bảo an
toàn cho xe, người, hàng hóa và tăng chất lượng kéo – vận tốc cũng như tăng
tính kinh tế nhiên liệu cho xe.
Nền kinh tế đang trên đà phát triển, hiện nay có nhiều loại xe hiện đại đã và
đang được sản xuất và lắp ráp tại Việt Nam, với các thông số kỹ thuật phù hợp
với điều kiện khí hậu, địa hình Việt Nam.
Trong quá trình học tập em đã được giao đề tài đồ án: “ Đồ án tính toán và
kiểm nghiệm bền hộp số xe tải HYUNDAI H-100 và xác định tải trọng lớn nhất
mà xe có thể hoạt động ”. Với điều kiện thời gian có hạn, các nội dung trong đồ
age 3 of 30


Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên

Đồ án ôtô

án chỉ là bước tìm hiểu các thông số kỹ thuật và kết cấu của hộp số là cơ sở để
xem xét thực tế khai thác sử dụng hộp số.
Trong thời gian làm đồ án em được sự hướng dẫn rất nhiệt tình của các thầy

giáo trong khoa và đặc biệt là thầy Nguyễn Kim Bình. Trong quá trình thực
hiện đồ án chắc chắn vẫn còn nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được sự đóng
góp và chỉ bảo của các thầy giáo để em có thể hoàn thiện tốt đồ án môn học lần
này.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn, thầy Nguyễn Kim Bình đã
tận tình giúp đỡ em hoàn thành xong đồ án này!

Chương I
Tổng quan về hộp số ôtô
1.1. Công dụng của hộp số.
- Thay đổi mômen động cơ phù hợp với cản mặt đường.
- Có thể thay đổi hướng chuyển động của ôtô (số tiến và số lùi).
- Có thể đảm bảo cho ô tô dừng đỗ lâu dài(số 0 (số mo)) khi động cơ vẫn
làm việc.
1.2. Yêu cầu của hộp số ô tô
- Có đủ dải số truyền đảm bảo được tỷ số truyền phù hợp với cản mặt
đường.
- Sang số êm dịu điều khiển dễ dàng.
- Kết cấu đơn giản, dễ dàng sửa chữa và bảo dưỡng.
1.3. Phân loại hộp số ô tô.
age 4 of 30


Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên

Đồ án ôtô

1.1. Dựa vào tính chất truyền mô men
1.1.1.
Kiểu hộp số vô cấp

- Có mô men truyền qua hộp số biến đổi liên tục và do đó tỷ số truyền động
học cũng thay đổi liên tục. Hộp số vô cấp trên oto chủ yếu là truyền động bằng
thủy lực.
- Ưu điểm.
+ Kết cấu đơn giản, hiệu suất truyền động cao, kích thước nhỏ gọn.
+ Động cơ không bị chuyển trạng thái đột ngột giúp tối ưu hóa quá trình
chuyển động và gián tiếp giảm mức ăn xăng.
- Nhược điểm.
+ Có tỷ số truyền giới han, có tay số giới hạn và khi ra vào số phải thay đổi
chế độ làm việc của động cơ.
+ Chế tạo phức tạp dẫn tới giá thành cao.
1.1.2.
Hộp số có cấp.
- Kiểu hộp số có cấp gồm một số cấp hữu hạn(thường từ 3-20 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.
- Nhược điểm.
+ Có tỷ số truyền giới hạn.
+ Có tay số giới hạn và khi ra vào số phải thay đổi chế độ làm việc của
động cơ.
1.3.2. Dựa trên số trục chứa các cặp bánh răng truyền số.
1.1.
Hộp số 2 trục.
- Với 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 hiệu suất truyền lực cao (các số
truyền của hộp số 2 trục chỉ qua 1 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 theo chiều ngang lớn hơn hộp số 3 trục khi có cùng tỷ số
truyền dẫn tới khối lượng lớn nhất là khi xe có tỷ số truyền lớn.
+ Không có số truyền thẳng.
2.3.3.1. Hộp số 3 trục.
age 5 of 30


Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên

Đồ án ôtô

- Gồm có trục sơ cấp gắn với bánh răng chủ động của số truyền, trục trung
gian chứa bánh răng trung gian và trục thứ cấp chứa bánh răng bị động. Điều
đặc biệt đáng chú ý hộp sô 3 trục trên oto là trục sơ cấp và trục thứ cấp bố trí
đồng tâm.
- Ưu điểm.
+ Cho phép tạo ra số truyền thẳng.
+ Cho phép nâng cao hiệu suất truyền của hộp số và do đó giảm tiêu hao
nhiên liệu và tăng tuổi thọ chung của hộp số.
- Nhược điểm.
+ Trục thứ cấp phải bố trí gối lên trục sơ cấp thông qua ổ bi đặt trong phần
rỗng của đầu ra trục sơ cấp, điều này làm ciho ổ bi dễ bị quá tải.
2.3.3. Dựa theo số cấp của hộp số.
1.3.3.1. Hộp số thường.
- Có cấp số nhỏ hơn hoặc bằng 6.
- Trong hộp số thường loại có số truyền tăng được thiết kế cho xe khi chạy
trên đường có chất lượng tốt hoặc tải trọng nhỏ hơn so với thiết kế.

- Ưu điểm.
+ Kết cấu đơn giản nhỏ gọn hơn hộp số nhiều cấp.
+ Sử dụng công suất động cơ tốt hơn, cho phép tăng tốc độ cực đại của oto
mà không cần tăng công suất của động cơ, tăng tính kinh tế nhiên liệu.
- Nhược điểm.
+ Số lần gài số phải tăng làm phức tạp điều khiển và kéo dài một phần thời
gian lấy đà.
1.3.3.2. Hộp số nhiều cấp.
- Có số cấp từ 8-20.
- 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 dần tới cơ cấu điều khiển phuc tạp và kéo dài một phần
thời gian lấy đà.
+ Hộp số cồng kềnh phức tạp.

Chương II
Cấu tạo và hoạt động của hộp số xe HYUNDAI H-100
2.1. Cấu tạo của hộp số xe HYUNDAI H-100.
- Hộp số xe HYUNDAI H-100 là hộp số cơ khí có 5 số tiến và 1 số lùi.
age 6 of 30


Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên

Đồ án ôtô

- Cấu tạo chung của hộp số gồm: Vỏ và lắp hộp số, các ổ bi, các cơ cấu gài
số, hệ thống bánh răng, các trục của hộp số và bộ đồng tốc.

- Nắp và vỏ hộp số có nhiệm vụ che kín cơ cấu bên trong hộp số (bánh răng,
trục …) ngoài ra còn là nơi để lắp các bộ phận khác như: Cơ cấu gài số (cần gài
số, thanh trượt …).
- Hệ thống bánh răng trong hộp số được chia thành 4 nhóm tiêu chuẩn.
+ Bánh răng trục vào (trục sơ cấp của hộp số): Có nhiệm vụ ăn khớp với
bánh răng trên trục trung gian.
+ Bánh răng trục trung gian: Gồm 6 bánh răng với số răng khác nhau nhằm
tạo tỷ số truyền khác nhau khi ăn khớp với bánh răng trên trục thứ cấp và trục
số lùi.
+ Bánh răng trục số lùi: Ăn khớp với cả bánh răng trên trục trung gian lẫn
trục thứ cấp, nhằm đảo vòng quay của trục thứ cấp khi gài số lùi.
+ Bánh răng trục thứ cấp: Truyền chuyển động quay từ trục trung gian đến
trục thứ cấp và truyền ra ngoài. Khi không gài số bánh răng trục thứ cấp quay
tự do trên trục.
- Các trục của hộp số.
+ Trục sơ cấp: Một đầu gối trên ổ bi trong lòng bánh đà, một đầu gối trên ổ
bi vỏ hộp số. Trên trục chỉ có 1 bánh răng được chế tạo liền với trục, bánh răng
này thương xuyên ăn khớp với bánh răng trên trục trung gian.
+ Trục trung gian: Được lắp trên vỏ hộp số. Quay cùng chiều trục sơ cấp.
Trên trục trung gian có các bánh răng được chế tạo liền với trục.
+ Trục thứ cấp: Một ổ bi được gối trên ổ bi gắn ở đầu của trục sơ cấp, một
đầu gối trên ổ lăn gắn trên vỏ của hộp số. Trên trục so rãnh then hoa giúp cho
các bánh răng và bộ đồng tốc gắn trên trục trượt dọc dễ dàng nhằm ăn khớp với
bánh răng trên trục trung gian và truyền mô men ra ngoài.
+ Trục số lùi: Đỡ bánh răng số lùi ắn khớp với cả trục trung gian và trục
thứ cấp. Trục số lùi cho phép khi gài đồng thời ăn khớp với bánh răng số lùi
trên trục trung gian và thứ cấp. Trục số lùi lắp cố định trên vỏ, còn bánh răng
lắp lồng không di trượt trên trục nhờ ổ bi.
- Bộ đồng tốc.
+ Là cơ cấu có nhiệm vụ làm đồng đều tốc độ của 2 bánh răng đang quay

với tốc độ khác nhau để sự ăn khớp được êm dịu ( Nếu khi 2 bánh răng đang
quay mà chưa đồng tốc độ thì nó chưa cho vào số ).
+ Trong hộp số, các bánh răng trên trục thứ cấp luôn luôn ăn khớp với các
bánh răng trên trục trung gian và quay trơn trên trục của nó ( ngoại trừ số lùi ).
Thay vào đó các bánh răng có thể quay tự do hoặc bị khóa vào trục đỡ nó. Bộ

age 7 of 30


Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên

Đồ án ôtô

đồng tốc có nhiệm vụ khóa 1 cách nhẹ nhàng bánh răng với trục thứ cấp để
truyền mô men xoắn từ động cơ tới cầu chủ động.
+ Cấu tạo bộ đồng tốc.

Hình 2.1
 Trục rỗng ( May ơ đồng tốc ) được lắp ở trục thứ cấp bởi then hoa.
Tương tự, ống trượt được lắp vào trục rỗng bởi then hoa dọc theo mặt ngoài
của trục và trượt theo phương dọc.
 Trục rỗng có 3 rãnh song song với trục, trên mỗi rãnh có một khóa
đồng tốc. Các khóa đồng tốc luôn được ép chặt vào ống trượt nhờ 2 lò xo
hãm( ở 1 số loại bộ đồng tốc, thay vì dùng lò xo hãm, người ta sử dụng bi và lò
xo xoắn). Ở giữa mỗi khóa có 1 phần lồi lên, ăn khớp với rãnh trên ống trượt
khi hộp số đang ở vị trí trung gian.
+ Nguyên lý hoạt động của bộ đồng tốc.

age 8 of 30



Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên

Đồ án ôtô

Hình 2.2
 Ống trượt đồng tốc (1) của bộ đồng tốc trượt tới, lui trên trục rỗng
(3), trục rỗng (3) là bộ phận gắn với trục thứ cấp bởi ránh then hoa.Vòng đồng
tốc (7) trượt và ép lên phần dạnh hình côn (6) trên bánh răng số (5).
 Khi gài số, ống trượt (1) được đẩy về phía bánh răng (5). Khi nó
di chuyển, khóa đồng tốc (8) do ăn khớp với ống trượt nhờ vấu lồi nên trượt
thẳng tới và ép vòng đồng tốc vào bánh răng số. Đồng thời khóa đồng tốc (8) ăn
khớp với rãnh trên vòng đồng tốc (7), làm cho vòng đồng tốc quay cùng tốc độ
với ống trượt (1) và trục rỗng (3), và quay cùng tốc độ với trục thứ cấp. Khi ống
trượt (1) tiếp tục di chuyển về phía bánh răng số (5). Ở mặt trong vòng đồng
tốc có 1 ly hợp dạng côn làm bằng đồng được ép vào phần dạng hình côn trên
bánh răng. Nhờ lực ma sát trên 2 bề mặt côn làm cho bánh răng thay đổi tốc độ
đến tốc độ của bộ đồng tốc. Và khi tốc độ của bánh răng bằng với tốc độ bộ
đồng tốc, ống trượt đồng tốc (1) tiếp tục di chuyển về phía bánh răng ăn khớp
với răng ở mặt bên của bánh răng và rãnh trên của vòng đồng tốc. Khi đó, ta
thực hiên xong việc đồng tốc, hay nói cách khác đã khóa bánh răng với bộ đồng
tốc.
- Bánh ăng số lùi.
+ Về cách bố trí, sự ăn khớp và nguyên lý hoạt động tương tự như bánh
răng số tiến: Luôn ăn khớp với nhau, bánh răng trên trục thứ cấp quay trơn trên
trục thứ cấp, khi gài số sử dụng bộ đồng tốc để khóa bánh răng một cách êm
dịu.
21.2.Các thông số của bánh răng.
2.12.. Thông số của cặp bánh răng trụ răng nghiêng luôn luôn ăn khớp.
age 9 of 30



Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên

STT
1
2
3
4
5
6

Tên gọi
Tỷ số truyền
Góc nghiêng răng
Mô đun
Chiều cao răng
Khoảng cách trục
Đường kính vòng chia

Ký hiệu
i
β
mn
h
A
da

Đồ án ôtô


2.13
14o

3.5(mm)
7.88(mm)
91(mm)
58.24(mm)

7

Đường kính vòng đỉnh răng

Dda
Dda'

121.76(mm)
65.27(mm)
128.76(mm)

8

Đường kính vòng chân răng

Dca
Dca'

49.49(mm)
113.01(mm)

9

10

Chiều rộng vành răng
Góc profin

B
α

28(mm)

d a'

20o

Bảng 2.2.1

2.2.2. Thông số cặp bánh răng trụ số I
STT
1
2
3
4
5

Tên gọi
Tỷ số truyền
Góc nghiêng răng
Mô đun
Chiều cao răng
Khoảng cách trục


Ký hiệu
i
β
mn
h
A

5.63
0o

3.5(mm)
7.88(mm)
91(mm)
age 10 of 30


Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên
6

Đường kính vòng chia

7

Đường kính vòng đỉnh răng

8

Đường kính vòng chân răng


9
10

Chiều rộng vành răng
Góc profin

Đồ án ôtô

d1

50.3(mm)

d1'

129.5(mm)
56(mm)

Dd 1
Dd 1'
Dc1
Dc1'

B
α

136.5(mm)
41.6(mm)
120.75(mm)
28(mm)
20o


Bảng 2.2.2
2.2.3. Thông số của cặp bánh răng trụ răng nghiêng số II.

STT
1
2
3
4
5
6

7

8

Tên gọi

Ký hiệu

Tỷ số truyền
Góc nghiêng răng
Mô đun
Chiều cao răng
Khoảng cách trục
Đường kính vòng chia

i
β
mn

h
A
d2

3.59

d 2'
Dd 2

113.6(mm)
74.15(mm)

Dc 2

120.6(mm)
58.7(mm)

Đường kính vòng đỉnh răng

Đường kính vòng chân răng

Dc 2'

9
10

Chiều rộng vành răng
Góc profin

B

α

14o

3.5(mm)
7.88(mm)
91(mm)
67.5(mm)

104.85(mm)
28(mm)
20o

Bảng 2.2.3
age 11 of 30


Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên

Đồ án ôtô

2.2.4. Thông số cặp bánh răng trụ răng nghiêng số III
STT
1
2
3
4
5
6


7

Tên gọi
Tỷ số truyền
Góc nghiêng răng
Mô đun
Chiều cao răng
Khoảng cách trục
Đường kính vòng chia

Ký hiệu
i
β
mn
h
A

Đường kính vòng đỉnh răng

8

Đường kính vòng chân răng

9
10

Chiều rộng vành răng
Góc profin

2.4

14o

d3

3.5(mm)
7.88(mm)
91(mm)
85.68(mm)

d3'

96.39(mm)

Dd 3

92.68(mm)

Dd 3'

103.39(mm)

Dc 3

76.93(mm)

Dc 3'

87.64(mm)

B

α

28(mm)
20o

Bảng 2.2.4

2.2.5. Thông số cặp bánh răng trụ răng nghiêng số IV
STT
1
2
3
4

Tên gọi
Tỷ số truyền
Góc nghiêng răng
Mô đun
Chiều cao răng

Ký hiệu
i
β
mn
h

1.62
14o

3.5(mm)

7.88(mm)
age 12 of 30


Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên
5
6

Khoảng cách trục
Đường kính vòng chia

7

A

Đường kính vòng đỉnh răng

8

Đường kính vòng chân răng

9
10

Chiều rộng vành răng
Góc profin

Đồ án ôtô

d4


91(mm)
104.69(mm)

d 4'

78(mm)

Dd 4

111.69(mm)

Dd 4'

85(mm)

Dc 4

95.94(mm)

Dc 4'

70.67(mm)

B
α
Bảng 2.2.5

28(mm)
20o


2.2.6. Thông số của bánh răng số lùi.
STT
1
2
3
4
5
6
7
8

Tên gọi
Tỷ số truyền
Góc nghiêng răng
Mô đun
Số răng
Khoảng cách trục
Đường kính vòng chia
Đường kính vòng đỉnh răng
Đường kính vòng chân răng

9
10

Chiều rộng vành răng
Góc profin

Ký hiệu
i

β
mn
Z
A
dl
Dl
Dcl

B
α
Bảng 2.2.6

6.48
0o

3.5(mm)
14(răng)
91(mm)
49(mm)
56(mm)
95.94(mm)
21(mm)
20o

2.3. Vật liệu chế tạo bánh răng.
- Loại thép: NCF690
- Nhiệt luyện: Ủ.
- Độ cứng: HB > 262.

age 13 of 30



Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên

Đồ án ôtô

[σu ] =240( Mpa )
[τtx ] =1240( Mpa)
2.4. Số răng của các cặp bánh răng trong hộp số.
- Số răng của cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp.

Z a = 16 (răng) ; Z a = 34 (răng)
'

- Số răng của cặp bánh răng trên trục trung gian

Z1' = 14 (răng); Z 2 = 19 ( răng ) ; Z 3 = 24 ( răng ) ; Z 4 = 29 ( răng )
'

'

'

- Số răng của các bánh răng bị động trên trục thứ cấp.

Z1 = 37 ( răng ) ; Z 2 = 32 ( răng ) ; Z 3 = 27 ( răng ) ; Z 4 = 22 ( răng )
- Bề rộng của các bánh răng số.
b=21.9(mm)
2.5. Đường kính của các trục hộp số.
- Đường kính trục sơ cấp.


d1 = 40(mm); d 2 = 35(mm); d 3 = 30(mm); d 4 = 24(mm)
- Đường kính trục thứ cấp.

dl = 28(mm); d1 = 45(mm); d 2 = 40(mm); d 3 = 35(mm); d 4 = 32(mm)
- Đường kính trục trung gian.

d1 = 40(mm); d 2 = 45(mm); d 3 = 40(mm); d 4 = 35(mm); d 5 = 30(mm)
2.6. Vật liệu chế tạo trục.
- Thép NCF625.
-

Nhiệt luyện: Ủ.

[ σb ] = 275( Mpa )
[ σch ] = 590( Mpa )
age 14 of 30


Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên

Đồ án ôtô

2.7. Các ổ bi đỡ trục.
- Ổ bi đỡ trục sơ cấp.
d x D xB = 27 x 82 x 20
- Ổ bi đỡ trục thứ cấp.
d x D xB = 38 x 82 x 20
- Ổ bi đỡ đầu trước trục trung gian.
d x D xB = 28 x 59 x 18

- Ổ bi đỡ đầu sau trục trung gian.
d x D xB = 29 x 66 x 18
- Cổ trục thứ cấp tựa trên trục sơ cấp có đường kính.
d = 21(mm)
Với

D: Đường kính ngoài của ổ bi
d: Đường kính trong của ổ bi
B: Bề rộng của ổ bi.

age 15 of 30


Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên

Đồ án ôtô

2.8. Nguyên lý hoạt động của hộp số.
2.8.1. Sơ đồ nguyên lý:

5
Z5

c

3
4
Z4

Z3


b

1
2
Z2

a

L

Z1

Zl

I

II

Z'5

Z4

Z'3

Z'2

Z'1

III


Z'l

Sơ đồ 2.8.1
2.8.1.1. Giải thích các ký hiệu:
- I: trục sơ cấp của hộp số.
- II: Trục thứ cấp của hộp số.
- III: Trục trung gian của hộp số.
- a, b, c: Là các cần sang số.
- Z1, Z2 , Z3 , Z4 , Z5 , ZL: Là các bánh răng của hộp số.
- Z1’, Z2’ , Z3’ , Z4’ , Z5’: Là các bánh răng trên trục trung gian
2.8.2. Nguyên lý hoạt động của hộp số:
- Ở trạng thái chưa làm việc, trục I được dẫn động từ động cơ làm cho các
bánh răng Z1, Z2 , Z3 , Z4 , Z5 luôn ăn khớp với các bánh răng Z 1’, Z2’ , Z3’ , Z4’ ,
age 16 of 30


Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên

Đồ án ôtô

Z5’ quay trơn và mô men từ động cơ không được truyền tới cầu chủ động. Cặp
bánh răng Z5, Z5’ luôn luôn ăn khớp và quay đồng tốc.
- Đi số I: Ta đấy cần sang số (a) sang bên trái. Mô men truyền từ động cơ
=> trục (I) => Z5 => Z5’ => trục (III) => Z1’ => Z1 => trục (II).
- Đi số II: Ta đẩy cần sang số (b) sang bên phải. Mô men truyền từ động cơ
cơ => trục (I) => Z5 => Z5’ => trục (III) => Z2’ => Z2 => trục (II).
- Đi số III: Ta đẩy cần sang số (b) sang bên trái. Mô men truyền từ động cơ
cơ => trục (I) => Z5 => Z5’ => trục (III) => Z3’ => Z3 => trục (II).
- Đi số IV: Ta đẩy cần sang số (c) sang bên phải. Mô men truyền từ động cơ

cơ => trục (I) => Z5 => Z5’ => trục (III) => Z4’ => Z4 => trục (II).
- Đi số V: Ta đẩy cần sang số (b) sang bên trái. Mô men truyền từ động cơ
cơ => trục (I) => Z5 => Z5’ => trục (II).

Chương III
Phân tích ưu nhược điểm của hộp số và so sánh với một số xe tương
đương.
3.1. Hộp số của xe HYUNDAI H-100 sử dụng tay số truyền thẳng.
3.1.1. Ưu điểm của hộp số.
- Hộp số xe HYUNDAI H-100 sử dụng tay số truyền tăng nên:
+ Sử dụng công suất động cơ tốt.
+ Cho phép tăng tốc độ cực đại của ôtô mà không cần tăng công suất của
động cơ.
+ Tăng tính kinh tế của ôtô.
+ Giảm số vòng quay của trục khuỷu động cơ và tránh được việc tăng công
suất của động cơ ở tốc độ cực đại của ôtô, do đó các chi tiết của động cơ ít bị
hao mòn.
3.1.2. Nhược điểm của hộp số.
- Trục thứ cấp phải bố trí gối lên trục sơ cấp thông qua ổ bi đặt bên trong
phần rỗng của trục sơ cấp, do bị khống chế bởi điều kiện kết cấu nên ổ bi này

age 17 of 30


Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên

Đồ án ôtô

có thể không được chọn theo tiêu chuẩn tính toán ổ bi mà phải tính toán thiết kế
riêng.

- Các số truyền trung gian, sự truyền mô men được thực hiện qua hai cặp
bánh răng ăn khớp nhau nên làm việc không êm, hiệu suất thấp.
3.2. Hộp số xe Izuzu NLR55E sử dụng tay số truyền thẳng.
3.2.1. Ưu điểm của hộp số.
- Hộp số xe Izuzu NLR55E có khả năng tạo số truyền thẳng nên hiệu suất
cao nhất khi làm việc ở số truyền thẳng, các bánh răng, ổ trục và trục trung gian
hầu như được giảm tải hoàn toàn cho phép nâng cao hiệu suất truyền của hộp số
và do đó giảm được tiêu hao nhiên liệu và tăng tuoir thọ chung của hộp số.
- Có thể tạo được tỷ số truyền lớn.
- Có kích thược khá nhỏ gọn, nhờ đó giảm được trọng lượng toàn bộ của
ôtô.
3.2.2. Nhược điểm của hộp số.
- Vì cũng là hộp số 3 trục và có số cấp số như xe HYUNDAI H-100 nên xe
Izuzu NLR55E cũng có nhược điểm giống như xe HYUNDAI H-100.

Chương IV
Tính toán kiểm nghiệm bền các chi tiết của hộp số xe HYUNDAI H100 và xác định tải trọng lớn nhất mà xe có thể làm việc.
4.1.Tính toán kiểm nghiệm bền các bánh răng của hộp số.
- Bánh răng là chi tiết cơ bản của hộp số, trong quá trình làm việc các bánh
răng làm việc trong điều kiện khá nặng nề, vì vậy để đảm bảo các bánh răng
làm việc tốt trong quá trình tính toán kiểm nghiệm hộp số cần thiết phải kiểm
nghiệm bền cho các bánh răng.
- Qua phân tích phần kết cấu của hộp số ta nhận thấy trong hộp số của xe
HYUNDAI H-100 gồm có các bánh răng thường xuyên ăn khớp.
- Trong hộp số các bánh răng được chế tạo với cùng mô đun (m n = 3.5).
Trong đó bánh răng chủ động số I là nhỏ nhất theo điều kiện cắt chân răng. Và
để đảm bảo kết cấu nhỏ gọn người ta dùng bánh răng chủ động số I là nhỏ nhất.

age 18 of 30



Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên

Đồ án ôtô

- Như vậy ta thấy cặp bánh răng số I phải làm việc trong điều kiện nặng nề
nhất (lực vòng ở đó là lớn nhất) ta cần tính toán chúng.
4.1.1. Kiểm nghiệm bánh răng bị động số I về độ bền uốn.
4.1.1.1. Bánh răng bị động số I là bánh răng trụ răng thẳng nên ứng suất
uốn của nó được tính theo công thức.

σ u = K d .K ms K c K tp K gc

p
≤ [σu ]
b.π .mn . y.k β

(4.1.1)

• Trong đó:
- Kd: Hệ số tải trọng động bên ngoài: Kd= 1,5 – 2
- Kms: Hệ số tính đến ma sát.
+ Đối với bánh răng chủ động Kms= 1,1.
+ Đối với bánh răng bị động Kms= 0,9.
- Kc: Hệ số kể đến độ cứng của trục và phương pháp lắp bánh răng trên trục.
+ Đối với bánh răng trên trục thứ cấp: Kc= 1,1.
- Ktp: Hệ số tính đến tải trọng động phụ do sai số các bánh răng khi gia công
gây nên: Ktp= 1,1-1,3.
- Kgc: Hệ số tính đến ứng suất tập trung ở các góc lượn của răng do gia công
gây nên: Kgc= 1,0.

- Kβ: Hệ số tính đến độ trùng khớp chiều trục với sức bền của răng.
- m n: Mô đun của bánh răng: m n= 3,5(mm).
- b: chều rộng làm việc của bánh răng: b= 21,9 (mm).
- y: hệ số dạng răng: y= 3,46.
- P: lực vòng tác dụng lên bánh răng tại tâm ăn khớp của bánh răng đang
tính.
- P=

M M max .ihI .ηtl 225.5, 63.0,98
=
=
= 19,10( MN / m 2 )
r
r
0, 065

age 19 of 30


Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên

Đồ án ôtô

- Trong đó:
+ M: Mô men quay tác dụng lên bánh răng cần tính: M = M max .ihI .ηtl
+ r: Bán kính vòng tròn chia của bánh răng: r = 0,065 (m).
+ Mmax: Mô men lớn nhất của động cơ: Mmax = 225 (N.m).
+ ihI: Tỷ số truyền của bánh răng số I: ihI = 5.63.
+ ηtl : Hệu suất truyền lực: ηtl = 0.98.
=> σ u = 1,8.0,9.1,1.1, 2.1.

Có

σu

19,10
= 48,823( MN / m2 )
−3
0,022.3,14.3,5.10 .3, 46.1

< [σu ]

=> Vậy bánh răng thỏa mãn điều kiện bền uốn.
4.1.2. Kiểm nghiệm bánh răng bị động số I về độ bền tiếp xúc.
4.1.2.1. Ứng suất tiếp xúc của bánh răng được xác định theo công thức.

τ tx = 0, 0418.
•

NE.( ρ2 − ρ1 )
≤ [ τ tx ]
b0 .ρ1 .ρ2

(4.1.2)

Trong đó:

- N: Lực thẳng góc tiếp tác dụng lên mặt tiếp xúc giữa các răng ăn khớp.

N=


P
19,10
=
= 20,3(MN )
cos α cos 20o

- P: Lực vòng tác dụng lên bánh răng.
- α : Góc ăn khớp.
- E: mô đun đàn hồi: E= 2,0.105 (MN/m2).
- ρ1, ρ 2 : bán kính cong của các bề mặt răng chủ động và bị động tại điểm
tiếp xúc.
- ρ1 = 0, 025(m); ρ 2 = 0, 065(m)
age 20 of 30


Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên

Đồ án ôtô

20,3.2.105.(0,065 − 0,025)
= 948,3( MN )
- τ tx = 0,0418.
0,022.0,025.0,065
- Có τ tx < [ τ tx ] => Bánh răng thỏa mãn độ bền tiếp xúc.
4.1.3. Kiểm nghiệm răng về quá tải.
- Khi làm việc bánh răng có thể bị quá tải do nhiều nguyên nhân: nhả ly hợp
M max
=β
đột ngột, ga đột ngột, xe sa xuống hố. Với hệ số tải trong động Ktd =
Mt


(là hệ số dự trữ mômen ly hợp). Thường ta có β = 2 .Vì vậy kiểm nghiệm răng
về quá tải dựa vào ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn lớn nhất.
- Để tránh biến dạng dư hoăc mòn lớp bề mặt răng, ứng suất tiếp xúc cực
đại:

τ tx = τ tx . K td ≤ [ τ tx ] max

(4.1.3)

2
= 948,3. 2 = 1341  MN / m 

- Đồng thời đề phòng biến dạng dư hoặc phá hỏng tĩnh mặt lượn chân răng
ứng suất cực đại σ u max tại mặt lượn không được vượt quá một giá trị cho phép.

σ u max = σ u .Ktd = 48,823.2 = 97, 65 ( MN / m 2 )
4.2. Tính toán kiểm nghiệm trục của hộp số.
4.2.1. Tính toán kiểm nghiệm trục của hộp số.
- Sơ đồ lực vòng và góc xoay trục.
+ Trong mặt phẳng zOx.
+ Trong mặt phẳng zOy.
- Tính toán kiểm nghiệmtrục của hộp số nhằm mục đích xem trục có thỏa
mãn với điều kiện làm việc hay không. Tính toán trục làm cơ sở cho phép việc
khai thác sử dụng hộp số.

age 21 of 30


Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên


Đồ án ôtô

- Trục của hộp số được tính theo độ bên uốn, xoắn, ứng suất chèn dập và hệ
số an toàn cũng như độ cứng vững của trục.
- Ta tiến hanh kiểm nghiệm bền trục hộp số khi bánh răng số I ăn khớp.
(hình vẽ)
P1

Qa
Rc

Rd

Pc
Pa

Ra

R1

a

b

c

626.90 N.m

270.09 N.m


519.98 N.m

1373.94 N.m

479.25 N.m

Hình 4.2.1
age 22 of 30

Pd


Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên

Đồ án ôtô

Số

a

b

c

l(mm)

51

200


110

Bảng 4.2.2
- Giá trị các lực tác dụng lên các cặp bánh răng hộp số.
S
T
T

Tên gọi

Lực vòng

Lực hướng kính

Lực chiều trục

P(N)

R(N)

Q(N)

1

Cặp bánh răng luôn luôn Pa=7872,04
ăn khớp

Ra=2952,90


Qa=1962,72

2

Cặp bánh răng gài số I

P1=19563,71 R1=7120,61

Q1=0

3

Cặp bánh răng gài số II

P2=14217,43 R2=5506,82

Q2=3544,81

4

Cặp bánh răng gài số III

P3=11204,48 R3=4339,82

Q3=2793,59

5

Cặp bánh răng gài số IV


P4=9346,15

Q4=2330,26

6

Cặp bánh răng gài số lùi

PL=59510,20 RL=21659,94

R4=3620,04

QL=0

Bảng 4.2.3
- Tính phản lực tại các gối đỡ.
+ Xét mô men tại điểm C theo phương y.

∑M

Cy

= Ra .a + Qa .ra' + R1.(a + b) − Rd .(a + b + c ) = 0

(4.2.4)

Ra .a + Qa .ra' + R1.(a + b)
= 5699, 06( N )
=> Rd =
(a + b + c)

+ Xét mô men tại điểm C theo phương x.

∑M

Cx

= Pa .a + P1.(a + b) − Pd .( a + b + c ) = 0

=> Pd =

(4.2.5)

P1.(a + b) − Pa .a
= 12490,36( N )
( a + b + c)
age 23 of 30


Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên

∑P

x

Đồ án ôtô

= Pc + P1 − Pa − Pd = 0
=> Pc = Pa + Pd − P1 = 798, 69 ( N )

∑R


y

= Rc + Rd − R1 − Ra = 0

=> Rc = Ra + R1 − Rd = 4374, 45 ( N )
- Phản lực tại gối C: Rc=4374,45 (N), Pc=798,69(N)
- Phản lực tại gối D: Rd=5699,06 (N), Pd=12490,36(N)
- Sau khi xác định được phản lực tại các ổ đỡ ta vẽ được biểu đồ nội lực của
trục. Qua biểu đồ nội lực ta nhận thấy trên trục có 2 mặt cắt nguy hiểm đó là
mặt cắt tại điểm lắp bánh răng luôn luôn ăn khớp và mặt cắt tại điểm bánh răng
liền trục.
4.2.2. Tính toán kiểm nghiệm trục theo độ bền uốn.
- Tại các tiết diện nguy hiểm, ứng suất uốn được xác định bằng công thức
sau.

σu =

Mu
≤ [ σu ]
Wu

(4.2.2)

- Trong đó:
+ Wu: Mô men chống uốn. Vì trục đặc nên ta có Wu= 0,1.d3.
+ Mu: Mô men uốn tổng hợp tại các tiết diện nguy hiểm của trục.
- Mặt cắt tại điểm lắp bánh răng luôn luôn ăn khớp.

M uy = Rc .a + Qa .ra' = 270, 09 ( N .m )

M ux = Pc .a + Pa .ra' = 519,98 ( N .m )
M u = 270, 092 + 519,982 = 585.94
=> σ u =

585,94
= 136, 66( MN / m 2 )
−6
4, 29.10
age 24 of 30


Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên

Đồ án ôtô

- Mặt cắt tại điểm có bánh răng liền trục.

M uy = Rd .c = 626,90 ( N .m )
M ux = Pd .c = 1373,94 ( N .m )
M u = 1373,942 + 626, 902 = 1510, 21( N .m )
=> σ u =

1510, 21
= 235,97( MN / m 2 )
−6
6, 4.10

4.2.3. Tính toán kiểm nghiệm trục theo ứng suất xoắn.
- Theo công thức.


τx =

Mx
< [τx ]
Wx

(4.2.3)

- Trong đó:
+ Mx: Mô men trục trung gian. Mx= Me max.ia = 225.2,13 = 479,25 (N.m)
+ Wx: Là mô men chống xoắn. Với trục đặc Wx= 0,2.d3
+ Wx = 8,575.10-6 (m).
=> τ x =

479, 25
= 55,89( MN / m 2 )
−6
8,575.10

2
Có τ x = 55,89( MN / m ) < [ τ x ]

=> Vậy ứng suất xoắn và ứng suất uốn tổng hợp được tính bằng công
thức.

σ th = σ u2 + 4τ x2 ≤ [ σ th ]
- Ứng suất tổng hợp tại mặt cắt lắp bánh răng luôn luôn ăn khớp.

σ th = 68, 232 + 4.55,892 = 130,98( MN / m 2 )
- Ứng suất tổng hợp tại mặt cắt chứa bánh răng số I.

age 25 of 30