Đồ án tốt nghiệp

Khoa Cơ Khí

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1.

Cơng dụng yêu cầu, phân loại của hộp số ô tô.

1.1.1. Công dụng
-

Thay đổi tỷ số truyền của hệ thống truyền lực để tạo được lực kéo tại các bánh xe

-

chủ động phù hợp với điều kiện chuyển động.
Tạo chuyển động lùi cho ơ tơ.
Có thể ngắt dịng truyền lực trong thời gian dài.

Trên một số ô tô, chức năng thay đổi mơmen truyền có thể được đảm nhận nhờ một số
cụm khác (hộp phân phối, cụm cầu xe) nhằm tăng khả năng biến đổi mô men đáp ứng
mở rộng điều kiện làm việc của ô tô.
1.1.2.

Yêu cầu

Cấu tạo của ô tô cần đáp ứng một số yêu cầu cơ bản sau:
-

Có số tay số và dải tỷ số truyền thích hợp để đảm bảo được tính năng động lực học

-

và tính kinh tế nhiên liệu của xe.
Phải có hiệu suất truyền lực cao.
Việc chuyển số phải được thực hiện dễ dàng, tiện lợi (lực tác động và hành trình

-

cần gạt khơng q lớn), nhanh chóng và khơng gây tiếng ồn.
Có cơ cấu định vị chống nhảy số và cơ cấu chống gài đồng thời hai số.
Có vị trí trung gian để có thể ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong thời

-

gian dài.
Có cơ cấu báo hiệu khi gài số lùi.
Kết cấu nhỏ, gọn, dễ điều khiển, bảo dưỡng và sửa chữa.- Có khả năng bố trí cụm
trích công suất để dẫn động các thiết bị phụ khác.

1.1.3. Phân loại

Tùy theo những yếu tố căn cứ để phân loại, hộp số được phân loại như sau:
1.1.3.1.
-

Theo trạng thái của trục hộp số trong quá trình làm việc
Hộp số có tất cả các trục cố định.


- Hộp số có trục di động (hộp số hành tinh): Hộp số hành tinh và biến mơ men là một
cụm có chung vỏ làm thành cụm hộp số tự động được lắp liền sau động cơ. Cụm hộp
Trang: 1


Đồ án tốt nghiệp

Khoa Cơ Khí

số tự động có hệ thống điều khiển điện từ thủy lực làm việc theo chương trình lập sẵn,
thực hiện tự động đóng ngắt thay đổi các tỷ số truyền bên trong hộp số chính.Cấu tạo
của hộp số hành tinh dùng trên ô tô và các phương tiện giao thông khá phức tạp. Hộp
số hành tinh được tổ hợp từ các cơ cấu hành tinh cơ bản hoặc từ các cơ cấu hành tinh
tổ hợp.
1.1.3.2.

Theo số trục của hộp số (không kể trục số lùi)

Trên ô tô con thường sử dụng hộp số chính ba trục hoặc hai trục.
Hộp số ba trục có trục chủ động (trục sơ cấp) và trục bị động (trục thứ cấp) được thiết
kế đồng trục. Phần lớn các số truyền đều thông qua hai cặp bánh răng ăn khớp, nếu nối
trực tiếp trục chủ động và trục bị động có thể tạo ra số truyền thẳng. Cấu trúc này
thường gặp trên ơ tơ có cầu sau chủ động.
Hộp số hai trục : tất cả các số truyền truyền qua một cặp bánh răng ăn khớp. Trong
một số trường hợp số truyền cao nhất có thể truyền qua nhiều cặp bánh răng. Cấu trúc
này thường gặp trên ơ tơ có động cơ đặt trước, cầu trước chủ động.
1.1.3.3.

Theo số tỷ số truyền chung của hộp số chính.


Theo số lượng số tiến là 3,4,5…
1.1.3.4.

Theo đặc điểm thay đổi tỷ số truyền:

Hộp số vơ cấp và hộp số có cấp.
- Hộp số vơ cấp được dùng để tạo thành HTTL vô cấp, trong đó hộp số có tỷ số truyền
biến đổi liên tục, trong khoảng tỷ số truyền (R) định sẵn, từ thấp đến cao và ngược lại.
Trên ô tô bộ truyền vô cấp thường gặp: biến mô men thủy lực, bộ truyền đai đặt
biệt, .... Nếu mô men động cơ làm việc ở giá trị nhất định, sự biến đổi mô men sau hộp
số vô cấp là đường liên tục, do vậy các bộ truyền này còn được gọi là bộ truyền liên
tục trong khoảng tỷ số truyền R cho trước. Ví dụ: trên biến mơ men thủy lực, khoảng
R có thể đạt tới 2,7, trên bộ truyền đai đặc biệt có thể R = 4,5.
- Hộp số có cấp, tạo thành HTTL có cấp, được dùng phổ biến trên ơ tơ. Tỷ số truyền
trong hộp số thay đổi với các giá trị cố định khác nhau, do vậy còn được gọi là bộ
truyền gián đoạn. Mức độ gián đoạn phụ thuộc vào số lượng tỷ số truyền bên trong
hộp số.

Trang: 2


Đồ án tốt nghiệp

Khoa Cơ Khí

Ở đây bộ truyền vơ cấp có dạng bao các điểm ngồi của hộp số có cấp, do vậy cho
phép thay đổi mơ men và tốc độ đều đặn hơn, tận dụng tốt công suất của động
cơ.Trong HTTL có thể tập hợp bởi các bộ truyển vơ cấp với hộp số có cấp.
1.1.3.5.


Theo phương pháp điều khiển chuyển số của hộp số.

Điều khiển bằng tay, điều khiển tự động, và điều khiển bán tự động. Trong thời gian
gần đây đã xuất hiện các hộp số cho phép làm việc theo phương pháp điều khiển bằng
tay và điều khiển tự động tùy chọn bằng các nút chọn trên bảng điều khiển (hộp số có
hai li hợp trên một số ơ tơ con).
Với tính chất đa dạng của hộp số, trong tài liệu sẽ trình bày với hai dạng hộp số
thường gặp trên ô tô: hộp số đơn giản có cấp và hộp số tự động chuyển số
1.2.

Đặc điểm cấu tạo của hộp số cơ khí có cấp

Hộp số cơ khí trên ơ tơ tải hiện nay thường có 2 loại hộp số: hộp số 2 trục, và hộp số 3
trục.
1.2.1. Hộp số ba trục
Hộp số 3 trục có các bộ phận chính sau đây: Bánh răng, trục sơ cấp, trục thứ cấp,
trục số lùi
Cơ cấu điều khiển gồm có: cơ cấu định vị trục trượt, khóa hãm, bộ đồng tốc, tay số.
Hộp số này có ưu điểm sau:
Khi cùng kích thước bên ngồi như nhau hộp số này cho tỉ số truyền lớn. Đặc điểm
rất quan trọng là hiện nay động cơ cao tốc được dùng nhiều trên ô tô. Như thế nghĩa là
nếu cần đảm bảo một tỉ số truyền như nhau thì loại hộp số này có kích thước bé, trọng
lượng cũng bé hơn, do đó giảm được trọng lượng tồn bộ ơtơ

Hình 1. 1: Hộp số 3 trục
Trang: 3


Đồ án tốt nghiệp


Khoa Cơ Khí

Trục sơ cấp và trục thứ cấp đặt đồng tâm cho nên tạo ra được tỉ số truyền thẳng nghĩa
là gài cứng trục sơ cấp và trục thứ cấp lại với nhau. Trong trường hợp này hiệu suất sẽ
rất cao, coi như bằng 1, bởi vì truyền động khơng qua một cặp bánh răng nào cả. Đối
với ô tô rất quan trọng bởi thời gian làm việc ở số truyền thẳng chiếm tỉ lệ 50%80% .Trên các đoạn đường bằng phẳng có thể gài số truyền thẳng, do đó thời gian sử
dụng các tay số trung gian sẽ ít đi, cho nên bánh răng và ổ bi ở các tay số này có kích
thước
Nhược điểm:
- Hộp số có số truyền thẳng có khuyết điểm là ổ bi đằng trước (theo chiều chuyển
động của ôtô) của trục thứ cấp được đặt vào lỗ đằng sau của trục sơ cấp. Do điều kiện
kết cấu của hộp số (kích thước trục sơ cấp, ổ bi này khơng thể làm to được, cho nên
khi làm việc có lực tác dụng thì ổ bi này sẽ ở tình trạng căng thẳng. Trong hộp số các
bánh răng có nhiệm vụ truyền động giữa các trục. Để truyền động được các bánh răng
trên các trục phải ăn khớp với nhau.

Trang: 4


Đồ án tốt nghiệp

Khoa Cơ Khí

Hình 1. 2: Đường truyền công suất
Bánh răng trong hộp số được lắp cố định trên trục bằng then bán nguyệt, then bằng
(hoặc liền khối với trục), bánh răng lắp lồng không trên trục nhờ bạc lót.
- Bánh răng: trong hộp số 3 trục thường sử dụng bánh răng di trượt để gài số, lên
trong quá trình gài số quá trình va đập cũng thường dẫn đến mòn, vỡ răng.
- Khi dùng phương pháp di trượt để gài số thì buộc phải dùng bánh răng thẳng để lắp

trên các then hoa, cho lên như vậy sẽ dẫn đến chất lượng của ăn khớp bánh răng không
bằng bánh răng nghiêng. Nếu muốn dùng bánh răng nghiêng thì các then hoa phải
được chế tạo trên cơng nghệ xoắn rất phức tạp
1.2.2. Hộp số 2 trục
Hay còn gọi là loại trục cố định không đồng tâm, loại hộp số này khơng có số truyền
thẳng. Ở tất cả các số truyền chỉ có một cặp bánh răng ăn khớp. Hộp số này có ưu
điểm là:
Trang: 5


Đồ án tốt nghiệp

Khoa Cơ Khí

- Có hiệu suất cao, bởi vì ở tất cả các số truyền làm việc sự ăn khớp chỉ qua một cặp
bánh răng.
- Có thể tăng nhiều độ cứng vững và độ bền của các chi tiết, bởi vì trong hộp số này
khơng có cụm nào bị nào bị hạn chế bởi điều kiện kích thước.
- Kết cấu đơn giản tiện lợi khi sử dụng. Khuyết điểm của hộ số này là có kích thước
lớn, vì tỷ số truyền của hộp số chỉ do một cặp bánh răng ăn khớp nên trọng lượng sẽ
lớn.
Về mặt cấu tạo và nguyên lý làm việc của các cơ cấu điều khiển tương tự hộp số 3
trục. Nó chỉ khác hộp số 3 trục về sự bố trí các trục và số lượng các trục mà thôi. Hộp
số này thường dùng cho xe du lịch với cầu trước chủ động.

Hình 1. 3; Hộp số 3 trục nằm ngang
1- Trục thứ cấp.
2- Các bánh răng cấp số 4.
3- Trục sơ cấp.
5-Các bánh răng cấp số 3.

7- Các bánh răng số lùi.
9- Bán trục bên phải và trái.
Trang: 6


Đồ án tốt nghiệp

Khoa Cơ Khí

11- Vành răng bộ vi sai.
12- Bộ đồng tốc cấp số một- hai.
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.
1.3.

Các bộ phận chính của hộp số

Cơ cấu điều khiển là bộ phận quan trọng của hộp số, nó bao gồm các bộphận sau: Địn
điều khiển, trục trượt, càng cua, cơ cấu định vị khoá hãm, cơ cấu định vị số lùi, ống
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.

Hình 1. 4: cơ cấu gài số

Tuỳ theo sự bố trí địn 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 xuống, đòn được ép vào mặt tựa hình cầu bằng lị xo 1 trực tiếp
tác dụng lên địn từ trên xuống dưới (hình a), hoặc bằng lị xo 2 đặt ở phía dưới và ép
vào địn qua đĩa 5 (hình b), có khi đòn điều khiển lắp vào nắp hộp số từ dưới lên, lúc
đó địn được ép vào mặt tựa hình cầu bằng lò xo 6, lò xo này tựa một đầu vào gờ lồi ra
Trang: 7


Đồ án tốt nghiệp

Khoa Cơ Khí

7 ở vỏ hộp số và ép đòn từ dưới lên, để giữ đòn điều khiển ở vị trí đúng, ở mặt tựa
hình cầu có đặt chốt định vị 3. Bề mặt tựa hình cầu của đòn điều khiển được che bụi
bẩn và nước bằng bao 4.
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. Khố hãm có 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 cịn lại khơng di chuyển
tránh gài hai số một lúc. Chốt định vị có loại bi, cốc, thanh, loại khố. Khố hãm có
loại bi,thanh, tấm khía rãnh.

Hình 1. 5: Kết cấu địn điều khiển đặt trực tiếp trên hộp số ôtô.

Trang: 8


Đồ án tốt nghiệp


Khoa Cơ Khí

Hình 1. 6: Bộ đồng tốc
Trên hầu hết các hộp số ơtơ ( có cấp) hiện nay, người ta sử dụng bộ đồng tốc quán
tính để nối ghép trục với bánh răng quay trơn mỗi khi gài số nhằm tránh sự va chạm
do các bánh răng. Bộ đồng tốc có nhiệm vụ làm đồng đều nhanh chóng tốc độ bánh
răng quay trơn trên trục so với tốc độ của trục rồi mới gài số, ngược lại khi chưa đồng
tốc thì chưa thể thực hiện gài số.Trên xe tải ta chủ yếu sử dụng loại đồng tốc loại 1
( loại chốt hãm) : Tùy theo kết cấu cụ thể mà bộ đồng tốc ơ tơ có nhiều kiểu khác
nhau; tuy vậy chúng đều có chung 1 cấu tạo chung sau:
+ Bộ phận nối 1 : có cấu tạo tương tự ống gài( răng ngoài hoặc trong) nối then hoa
với trục; tức là có thể di chuyển dọc trục theo 2 hướng để nối với bánh răng số 4 khi đã
đồng đều tốc độ.

Trang: 9


Đồ án tốt nghiệp

Khoa Cơ Khí

Hình 1. 7: Kết cấu bộ đồng tốc chốt hãm kiểu A ( bộ phận nối kiểu liền)
1. bộ phận nối ; 2. chốt hãm; 3. vành ma sát; 4. bánh răng gài số; 5,6 chốt định vị
- Chốt hãm (2) : có nhiệm vụ tạo phản lực ngược lên bộ phận nối (1) để chống gài số
khi chưa đồng đều tốc độ giữa bộ phận nối (1) với bánh răng gài số (4).
- Vành ma sát (3) của đồng tốc: có nhiệm vụ tạo ra mô men ma sát giữa vành ma sát
(3) với bề mặt ma sát trên bánh răng gài số (4) nhằm làm đồng đều tốc độ giữa chúng
trước khi gài số.
- Bộ phận định vị: gồm định vị 5 và chốt 6 có nhiệm vụ giữ cho các vành ma sát ở

đúng vị trí trung gian khi bộ đồng tốc không thực hiện việc gài số. đồng thời cho phép
đưa vành ma sát 3 vào tiếp xúc với vành ma sát trên bánh răng khi gài số.Bộ đồng tốc
loại Ia với kiểu bộ phận nối liền khối như ống gài được sử dụng khá phổ biến ở các xe
tải và xe khách cỡ trung bình và lớn nhờ kết cấu vững chắc và tin cậy.
Các nhà máy MAZ và KRAZ ( của Liên Xô cũ) sử dụng loại đồng tốc loại Ib với bộ
phận nối kiểu rời ( gồm các chi tiết 1A và 1B) cũng có nguyên tắc cấu tạo và làm việc
tương tự. Chỉ khác là 2 vành ma sát 3 của đồng tốc được làm liền khối, do vậy bộ phận
được nối tách rời được liên kết với nhau thông qua chốt hãm 2. Nhược điểm của loại
này là phải chế tạo hốc hãm H trên ống ma sát 3 trở nên khó khăn hơn.
- Khi chưa đồng đều tốc độ giữa bánh răng gài số 4 và bộ đồng tốc, mơ men ma sát
hình thành trên vành ma sát 3 làm chốt hãm 2 tì vào bề mặt hãm với góc nghiêng β
Trang: 10


Đồ án tốt nghiệp

Khoa Cơ Khí

trên bộ phận nối 1. tại đây xuất hiện phản lực mà thành phần lực chiều Q’ tác dụng
ngược lên bộ phận nối 1 vào ăn khớp với khớp răng tương ứng trên bánh gài số 4
- Khi đã có sự đồng đều tốc độ (khơng có sự trượt tương đối giữa 2 bề mặt cơn) mơ
men ma sát sẽ khơng cịn nữa. lúc này lực Q do người lái tạo ra chỉ cần đủ thắng lực lò
xo định vị 5 đẩy nhẹ chốt hãm 2 thoát khỏi bề mặt hãm và tiếp tục đưa vành răng của
bộ phận nối đi vào ăn khớp với vành răng trên bánh răng gài số 4. Việc gài số được
thực hiện.
- Khi chưa đồng đều tốc độ giữa bánh răng gài số 4 và bộ đồng tốc, mô men ma sát
hình thành trên vành ma sát 3 làm chốt hãm 2 tì vào bề mặt hãm với góc nghiêng β
trên bộ phận nối 1. tại đây xuất hiện phản lực mà thành phần lực chiều Q’ tác dụng
ngược lên bộ phận nối 1 vào ăn khớp với khớp răng tương ứng trên bánh gài số 4
- Khi chưa đồng đều tốc độ giữa bánh răng gài số 4 và bộ đồng tốc, mơ men ma sát

hình thành trên vành ma sát 3 làm chốt hãm 2 tì vào bề mặt hãm với góc nghiêng β
trên bộ phận nối 1. tại đây xuất hiện phản lực mà thành phần lực chiều Q’ tác dụng
ngược lên bộ phận nối 1 vào ăn khớp với khớp răng tương ứng trên bánh gài số 4
Khi đã có sự đồng đều tốc độ (khơng có sự trượt tương đối giữa 2 bề mặt cơn) mơ
men ma sát sẽ khơng cịn nữa. lúc này lực Q do người lái tạo ra chỉ cần đủ thắng lực lò
xo định vị 5 đẩy nhẹ chốt hãm 2 thoát khỏi bề mặt hãm và tiếp tục đưa vành răng của
bộ phận nối đi vào ăn khớp với vành răng trên bánh răng gài số 4. Việc gài số được
thực hiện.
Như vậy chỉ khi có sự đồng đều tốc độ giữa bánh răng gài số 4 với bộ phận nối 1 thì
mới có thể gài số được số, tránh sự va đập răng cũng như tải trọng động chung cho cả
hệ thống. truyền lực chung trên ôtô
-Bộ phận hãm 2: có nhiệm vụ chống lại việc gài số khi bánh răng 4 chưa đồng tốc với
trục 5. Bộ phận hãm có cấu tạo gồm vành răng hãm, gắn trên vành côn ma sát. Các
răng của vành hãm 2 được vát nghiêng góc β cùng với răng trên bộ phận nối 1 nhằm
chống lại việc gài số bánh răng 4 chưa đồng đều tốc độ với trục.
Vị trí trung gian: mỗi bánh răng số được vào khớp với bánh răng bị động tương
ứng và chạy lồng không trên trục.
Bắt đầu đồng tốc: khi dịch chuyển cần chuyển số, cần chuyển số nằm trong rãnh ống
trượt dịch chuyển theo chiều nũi tên. Vì phần nhơ ra ở tâm của khóa chuyển số được
Trang: 11


Đồ án tốt nghiệp

Khoa Cơ Khí

gài vào rãnh của ống trượt, khóa chuyển số cũng dịch chuyển theo chiều mũi tên cùng
1 lúc, và đẩy vòng đồng tốc vào mặt cơn của bánh răng số
nhơ ra của khóa này
- Giữa quá trình đồng tốc: khi dịch chuyển tiếp cần chuyển số, lực đặt lên ống trượt sẽ

thắng lực lò xo của khóa chuyển số và ống trượt trùm lên phần

Hình 1. 8: Bắt đầu đồng tốc
Kết thúc đồng tốc: Lực đang tác dụng lên vòng đồng tốc trở nên mạnh hơn và đẩy
phần côn của bánh răng số. Điều này làm đồng bộ tốc độ của bánh răng số với tốc độ
trượt của ống gài số. Khi tốc độ của ống trượt gài số và bánh răng gài số trở nên bằng
nhau, vòng đồng tốc bắt đầu quay nhẹ theo chiều quay này. Do đó, các then của ống
gài số ăn khớp với các rãnh then của vòng đồng tốc.

Trang: 12


Đồ án tốt nghiệp

Khoa Cơ Khí

Hình 1. 9: Q trình đồng tốc
Kết thúc chuyên số:Sau khi then của ống trượt gài số ăn khớp với rãnh then của
vòng đồng tốc, ống trượt tiếp tục dịch chuyển và ăn khớp với rãnh then của bánh răng
số. Khi đó, việc chuyển số sẽ kết thúc

Hình 1. 10; Kết thúc đồng tốc
Cơ cấu đồng tốc kiểu có 2 ,3 mặt cơn: để tăng khả năng ăn khớp đồng tốc, các kiểu xe
gần đây đã ứng dụng cơ cấu ăn khớp đồng tốc kiểu này, đặc biệt cho bánh răng số 2 và
số 3
Trang: 13


Đồ án tốt nghiệp


Khoa Cơ Khí

Cơ cấu đồng tốc kiểu khơng có khóa: 1 cơ cấu đồng tốc khơng có khóa có lị xo khóa
đóng vai trị của khóa chuyển số và dùng cho bánh răng số 5 hộp số ngang ở 1 số kiểu
xe.

Hình 1. 11: bộ đồng tốc

Trang: 14


Đồ án tốt nghiệp
1.4.

Khoa Cơ Khí

Các phương án lựa chọn

1.4.1. Hộp số 2 trục 6 cấp
Z6
G1

Z5

Z4

G2

Z3
Z2


Z1

ZL

I

ZL2
C1
II

Z'6

Z'5

Z'4

Z'3
Z'2

G3

C2

Z'1

Hình 2. 1: Sơ đồ hộp số 2 trục 6 cấp
Số

Vị trí gài

≡

1

G1, G2 0 ; G3=1

2

G1, G2 0 ; G3=2

3

G1, G3 0 ; G2=3

4

G1, G3 0 ; G2=4

5

G2, G3 0 ; G1=5

6

G2, G3 0 ; G1=6

≡
≡
≡
≡

≡

≡

lùi

G1,G3, G2 0 ;
×

×

Dịng truyền
I, z1
I, z2
I, z3
I, z4
I, z5
I, z6

×
×
×
×
×
×

z’1 , II, C1
z’2 , II, C1
z’3 , II, C1
z’4 , II, C1

z’5 , II, C1
z’6 , II, C1

×

×
×
×
×
×
×

C1
C2
C2
C2
C2
C2

×

I,zL zL1 zL2 , II

L L1 L2
Hộp số 2 trục được sử dụng rộng rãi trên ơ tơ con có động cơ nằm ngang, cầu
trước chủ động nhờ các ưu điểm nhờ kết cấu gọn, ít chi tiết, độ cứng vững của các trục
cao. Hộp số có thể được bố trí 4,5,6 hay nhiều cấp số truyền.
Trục chủ động (trục sơ cấp) đồng thời là trục bị động của li hợp đặt trên 2 ổ lăn.
Trên trục bố trí 2 bộ khớp gài dạng đồng tốc, gắn then hoa trên trục. Các bánh răng
chủ động số 1 và số 2 và số lùi bố trí chế tạo liền trục.

Trang: 15


Đồ án tốt nghiệp

Khoa Cơ Khí

Trục bị động (trục thứ cấp) bố trí trên 2 ổ lăn. Trục mang theo: 3 bánh răng bị động
lắp then hoa trên trục, thực hiện nhận momen truyền sang trục bị động. Các bánh răng
bị động tương ứng với số 1 số 2 lắp quay trơn trên trục thông qua các ổ con lăn (được
chế tạo từ 2 nửa). Các bánh răng số 1 và số 2 chỉ liên kết với trục nhờ khớp gài đồng
tốc G3. Khớp gài G3 bố trí trên trục bị động có kết cấu rãnh chứa nạng gạt và 1 bánh
răng số lùi L2. Bánh răng L2 trên khớp gài G3 không liên kết với bánh răng số lùi L
trên trục chủ động, do vậy không ảnh hưởng tới việc chuyển số 1 và số 2. Trên trục biij
động của hộp số bố trí 1 cặp bánh răng trụ răng nghiêng C1,C2 có tỉ số truyền lớn
đóng vai trị như bánh răng truyền lực chính trong các cầu xe thơng thường. Trong
lịng bánh răng bị động C2 bố trí các cụm vi sai và bán trục truyền mo men ra các bánh
xe. Số lùi được thực hiện nhờ việc dịch chuyển bánh răng L1, tới vị trí đồng thời ăn
khớp với bánh răng L và bánh răng L2. Nhờ vậy, trục bị động thực hiện đảo chiều
quay khi gài số lùi. Khi dịch chuyển bánh răng L1, khớp gài G3 ở vị trí trung gian,
đóng vai trị truyền mo men thông qua then hoa của khớp gài sang trục bị động của
hốp số.
1.4.2. Hộp số 3 trục 5 số tiến
Trục chủ động (trục sơ cấp) đồng thời là trục bị động của li hợp đặt trên 2 ổ lăn. Trên
trục bố trí 2 bộ khớp gài dạng đồng tốc, gắn then hoa trên trục. Các bánh răng chủ
động số 1 và số 2 và số lùi bố trí chế tạo liền trục. Trục bị động (trục thứ cấp) bố trí
trên 2 ổ lăn. Trục mang theo: 3 bánh răng bị động lắp then hoa trên trục, thực hiện
nhận momen truyền sang trục bị động

Trang: 16



Đồ án tốt nghiệp

Khoa Cơ Khí

5

G3

3

4
Z4

Za

Z'a

Z'4

1

G2

G1

L

2

Z2

Z3

Z'3

Z1

Z'2
Z'L
ZL1

ZL2

Hình 2. 2: Sơ đồ hộp số 3 trục 5 cấp
Số

Vị trí gài

Dịng truyền

≡

1

G3, G2 0 ; G1=1
≡

2


G1, G3 0 ; G2=2
≡

3

G1, G3 0 ; G2=3

4

G1, G2 0 ; G3=4

5

G1, G2 0 ; G3=5

≡
≡

I, za
I, za

≡

Lùi

I, za

I, za

×

×
×
×

z’a , II, z’1
z’a , II, z’2
z’a , II, z’3
z’a , II, z’4

×
×
×
×

z1 , III
z2 , III
z3 , III
z4 , III

I, III
I, za

G3, G2 0 ; G1=L

×

×

z’a , II,
×


z’L zL1, zL2 z1, III
Các bánh răng bị động tương ứng với số 1 số 2 lắp quay trơn trên trục thông qua các
ổ con lăn (được chế tạo từ 2 nửa). Các bánh răng số 1 và số 2 chỉ liên kết với trục nhờ
khớp gài đồng tốc G3. Khớp gài G3 bố trí trên trục bị động có kết cấu rãnh chứa nạng
gạt và 1 bánh răng số lùi L2. Bánh răng L2 trên khớp gài G3 không liên kết với bánh
Trang: 17


Đồ án tốt nghiệp

Khoa Cơ Khí

răng số lùi L trên trục chủ động, do vậy không ảnh hưởng tới việc chuyển số 1 và số 2.
Trên trục biij động của hộp số bố trí 1 cặp bánh răng trụ răng nghiêng C1,C2 có tỉ số
truyền lớn đóng vai trị như bánh răng truyền lực chính trong các cầu xe thơng thường.
Trong lịng bánh răng bị động C2 bố trí các cụm vi sai và bán trục truyền mo men ra
các bánh xe. Số lùi được thực hiện nhờ việc dịch chuyển bánh răng L1, tới vị trí đồng
thời ăn khớp với bánh răng L và bánh răng L2. Nhờ vậy, trục bị động thực hiện đảo
chiều quay khi gài số lùi. Khi dịch chuyển bánh răng L1, khớp gài G3 ở vị trí trung
gian, đóng vai trị truyền mo men thông qua then hoa của khớp gài sang trục bị động
của hốp số.
1.4.3. Hộp số 3 trục 4 số tiến
Hộp số gồm 3 trục 4 số tiến và 1 số lùi.Hộp số được đặt dọc theo xe
truyền của hệ thống truyền lực, tăng thêm lực kéo ở bánh xe chủ động nhằm khắc phục
lực cản lớn của mặt đường.
Các bánh răng trên trục trung gian II 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. Trục bị động dài có ổ bi đỡ ở giữa tạo điều kiện bố trí cần chuyển số phù hợp với
vị trí điều khiển của người lái và rút ngắn chiều dài các đăng nối ra cầu sau chủ động.

Hộp số sử dụng 2 ống gài dạng đồng tốc G 2, G3 ở các số truyền tiến. Bánh răng z1
được bố trí chạy trơn trên trục thứ cấp. Bánh răng được gài với trục khi ống gài G2
liên kết với bánh răng Z1. Kết cấu như vậy cho phép chuyển từ số 2 về số 1 kể cả khi
tốc độ ơ tơ cịn cao, mà không xảy ra tải tronhj va đập lớn. Bánh răng số lùi Z L1 được
đặt cố định ở khoang sau của hộp số. Banh răng Z’ L đặt cố định trên trục trung gian và
không ăn khớp trực tiếp với bánh răng Z L1. Bánh răng ZL2 đặt trên trục lùi IV, có thể di
chuyển được nhờ khớp gài G1. Khớp gài G1 có 2 vị trí : tương ứng với 2 vị trí gài số
Lùi (L) hay khơng gài (0). Khi cần số ở vị trí L, bánh răng Z L2 được gạt dọc trục IV tạo
khả năng ăn khớp giữa ZL1 và Z’L, thực hiện đảo chiều quay của trục bị động III.
Sơ đồ hộp số

Trang: 18


Đồ án tốt nghiệp

Khoa Cơ Khí

4
I

G3

2

3
Z3

Za


G2

Z2

1

ZL1

Z1

III

L
Z'a

Z'3

Z'2

Z'

G1

0

ZL2

IV

II


Hình 2. 3: sơ đồ hộp số 3 trục 4 số tiến

Các vị trí gài số :
Số

Vị trí gài
≡

1

G3, G1 0 ; G2=1

2

G1, G3 0 ; G2=2

3

G1, G2 0 ; G3=3

4

G1, G2 0 ; G3=4

Lùi

≡

≡


≡

≡

G3, G2 0 ; G1=L

Dịng truyền
I, za
I, za
I, za

×
×
×

z’a , II, z’1
z’a , II, z’2
z’a , II, z’3

×
×
×

z1 , III
z2 , III
z3 , III

I, III
I, za


×

×

z’a , II,
×

z’L zL2 zL1, III
1.4.4. Chọn phương án thiết kế.
Xét trên yêu cầu thiết kế của bài toán và theo xe tham khảo ta trọn hộp số 3 trục 6 số
tiến:

Trang: 19


Trang: 20

Ø25 H7/k6

Ø64H7

Ø35

Ø35

Ø33

Hình 2. 4: Kết cấu hộp số 3 trục 6 số tiến


Ø72H7

A

Ø33k6

Ø35 H7/k6

Ø35 g6

Ø35 H7/k6

Ø45 H7/k6

Ø35 H7/k6

Ø80H7

Ø21 D8/k6

Ø21k6

Ø13k6

Đồ án tốt nghiệp
Khoa Cơ Khí

B

A

B


Đồ án tốt nghiệp

Khoa Cơ Khí

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỘP SỐ
2.1.

Thiết kế hộp số xe con với xe tham khảo

Chọn xe FORD RANGER XLT 2x2L 4x4MT

Hình 3. 1: Ford Ranger 2018
STT
HỆ THỐNG
Động cơ và tính năng vận hành
1
Loại Cabin
2
Động cơ
3
Dung tích xylanh (cc)
4
Cơng suất cực đại (Ps/rpm)
5
Mơ men xoắn cực đại (Nm/rpm)
6
Tiêu chuẩn khí thải

7
Hệ thống truyền động
8
Gài cầu điện
9
Khóa vi sai cầu sau
10
Hộp số
11
Trợ lực lái
Kích thước và trọng lượng
12
Dài x Rộng x Cao (mm)
13
Khoảng sáng gầm xe (mm)
14
Chiều dài cơ sở (mm)
15
Bản kính quay vịng tổi thiểu (mm)
16
Trọng lượng toàn bộ xe tiêu chuẩn (kg)
17
Trọng lượng không tải xe tiêu chuẩn (kg)
18
Tải trọng định mức xe tiêu chuẩn (kg)
19
Góc thốt sau (độ)
20
Kích thước thùng hàng (Dài x Rộng x
Trang: 21


THÔNG SỐ
Cabin kép
Turbo Diesel 2,2L i4 TDCi
2198
160 (118kW)/3750
385/1600-2500
EURO 4
Hai cầu chủ động 4x4
Có
Có
Số sàn 6 cấp
Trợ lực điện
5362 x 1860 x 1830
200
3220
6350
3200
2015
824
20,9
1500 x 1560 / 1150 x 510


Đồ án tốt nghiệp

Khoa Cơ Khí

Cao)
Hệ thống treo

21
Hệ thống treo trước

Hệ thống treo độc lập, tay
đòn kép, lò xo trụ và ống
giảm chấn
Nhíp với ống giảm chấn

22
Hệ thống treo sau
Hệ thống phanh
23
Phanh trước
24
Phanh sau
25
Cỡ lốp
26
Bánh xe

Phanh đĩa
Tang trống
265/65R17
Vành hợp kim nhơm đúc
17

Trang thiết bị an tồn
27
Túi khí phía trước
28

Túi khí bên
29
Túi khí rèm dọc 2 bên trần xe
30
Camera lùi
31
Cảm biến hỗ trợ đỗ xe
32
Hệ thống chống bó cứng phanh
33
Hệ thống phân phối lực phanh điện tử
34
Hệ thống cân bằng điện tử
35
Hệ thống kiểm soát giảm thiếu lật xe
36
Hệ thống kiểm soát xe theo tải trọng
37
Hệ thống hỗ trợ khởi hành ngang dốc
38
Hệ thống hỗ trợ đỗ đèo
39
Hệ thống kiếm soát hành trình
40
Hệ thống hỗ trợ chuyển làn và duy trì làn
đường
41
Hệ thống cảnh báo va chạm trước
42
Hệ thống hỗ trợ đỗ xe chủ động song

song
43
Hệ thống chống trộm
Trang thiết bị ngoại thất
44
Cụm đèn phía trước
45
Đèn chạy ban ngày
46
Gạt mưa tự động
46
Đèn sương mù
48
Gương chiếu hậu ban ngày
49
Bộ trang bị thể thao
Trang thiết bị nội thất
50
Khởi động bằng nút bấm
51
Chìa khóa thơng minh
52
Điều hịa nhiệt độ

Có
Khơng
Khơng
Khơng
Cảm biến phía sau
Có

Có
Khơng
Khơng
Khơng
Khơng
Khơng
Cruise Control
Khơng
Khơng
Khơng
Khơng
Projector với khả năng tự
động bật tất với cảm biến
ảnh sáng
Khơng
Có
Có
Điều chỉnh điện – Crom
Không
Không
Không
Điều chỉnh tay

Trang: 22


Đồ án tốt nghiệp

Khoa Cơ Khí


53
54
55
56

Vật liệu ghế
Tay lái
Ghế lái trước
Ghế sau

57
58
59

Gương chiếu hậu trong
Cửa kính điều khiển điện
Hệ thống âm thanh

60
61
62
63

Hệ thống chống ồn chủ động
Cơng nghệ giải trí SYNC
Bản đồ dẫn đường
Điều khiển âm thanh trên tay lái

2.2.


Nỉ cao cấp
Bọc da
Chỉnh tay 6 hướng
Ghế băng gấp được có tựa
đầu
Chỉnh tay 2 chế độ
Có
AM/FM CD 1 đĩa, MP3,
Tpod & USB, Blutooth, 6
loa
Khơng
Điều khiển bằng giọng nói
Khơng
Có

Tính tốn tỷ số truyền

i0
2.2.1. Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính ( ).
Tỷ số truyền của truyền lực chính

i0

được xác định từ điều kiện đảm bảo cho ô tô đạt

vận tốc lớn nhất, được xác định theo công thức:

i0 = 0,377.

rb .nv

i fc .ihn .vmax

Trong đó:
.

nv

: Số vịng quay của trục khuỷu động cơ, ứng với vận tốc lớn nhất của ơ tơ tính theo

vịng/phút,

rb

nv = ne max = λ.nN

(vịng/phút)

.

: Bán kính làm việc trung bình của bánh xe, được xác định theo kích thước lốp,

tính theo (m).
.

i fc
i fc

.

ihn


: Tỷ số truyền của hộp số phụ hoặc hộp phân phối ở số truyền cao.
=1
: Tỷ số truyền của hộp số chính ở số truyền thẳng,
Trang: 23

ihn = 1

.


Đồ án tốt nghiệp

.

vmax

Khoa Cơ Khí

: Vận tốc lớn nhất của ơ tơ tính theo km/h.

Theo xe tham khảo

i0

= 4,36

2.2.2. Xác định tỷ số truyền tay số 1.
Ta xác định tỷ số truyền tay số 1 theo điều kiện cản và điều kiện bám.


ih1 ≥

ψ max .G.rb
M e max .i0 .i fc .ηt

ih1 ≤

m.Gϕ .ϕ.rb
M e max .i0 .i fc .ηt

-Theo điều kiện cản:

-Theo điều kiện bám:
Trong đó:

ψ max
: Hệ số cản lớn nhất của mặt đường.

ψ max = f + tgα max
f: hệ số cản lăn của đường
-

α max

: góc dốc cực đại của đường

ψ max

-G


f = 0,02.
α max

=150

= 0,02+ tg150 =0,28
:Trọng lượng của ô tô (N). G= 32000N

i0
i0
- : Tỷ số truyền của truyền lực chính.; =4,36
-

ηt

: Hiệu suất của hệ thống truyền lực.

ηt

= 0,95

-m:Hệ số phân bố tải trọng động, m = 1,1 – 1,3.
-

Gϕ

:Trọng lượng của ô tô phân bố lên cầu chủ động

ϕ


- :Hệ số bám của bánh xe chủ động với mặt đường.
Chọn
-

rb

ϕ

=0,8

: bán kính làm việc trung bình của bánh xe.

rb

Trang: 24

=0,381 m.


Đồ án tốt nghiệp

-

M e max

Khoa Cơ Khí

: Momen xoắn cực đại của động cơ (N.m).
M e max


=186N.m

Thay vào ta có tỷ số truyền tay số một.
Ta chọn

ih1

1,88

≤

ih1

≤

4,19

=3,24

2.2.3. Tính tốn tỷ số truyền của các tay số trung gian.
Lựa chọn hộp số có 6 tay số tiến và 1 số lùi.
Tỷ số truyền của các tay số trung gian được xác định theo các biểu thức:
Với n là số lượng số truyền n = 6
ih 2 = n −1 ih1n −2
ih3 = n −1 ih1n −3
4

=
4


=

ih12
ih12

4

=

4

=

ih12

ih13

= 2,41

= 2,2

= 1,8
= 1,5

Số truyền cao nhất là số truyền thẳng ih6 = 1
Ta có các tỷ số truyền của các tay số trung gian là:
ih2=2,41;

ih3=2,2;


ih4=1,8;

ih5= 1,5 ;

ih6=1;

Trị số của tỷ số truyền lùi được chọn lớn hơn số truyền số một.
ihl = (1,2÷1,3) ih1=1,2.3,24= 3,88.
2.3.

Tính tốn các thơng số cơ bản của bánh răng.

2.3.1. Xác định khoảng cách giữa các trục.
Tải trọng tính từ động cơ đến hộp số là: Memax= 385Nm.
Khoảng cách trục sơ bộ được tính theo kinh nghiệm sau:
aw =

ka 3 M max
(mm)

Trong đó ka là hệ số kinh nghiệm đối với xe con, ka= 14,5÷16, ta chọn ka=14,5.
Trang: 25