NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG BÁNH RĂNG HÀNH TINH TRONG CÁC LOẠI HỘP SỐ TỰ ĐỘNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CƠ SỞ KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN KỸ THUẬT MÁY THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT ĐỀ TÀI: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG BÁNH RĂNG HÀNH TINH TRONG CÁC LOẠI HỘP SỐ TỰ ĐỘNG GVHD : TS.NGUYỄN HỮU CHÍ SVTH : THÁI VĂN CÔNG TRẦN QUANG HẢI ĐĂNG PHAN VĂN GIÁP LÊ VĂN HẢI LỚP : CƠ ĐIỆN TỬ-K53 NHĨM : 01 TP.HCM – 2015 GVHD: TS.NGUYỄN HỮU CHÍ LỜI NÓI ĐẦU  Khoa học kỹ thuật công nghệ ngày phát triển, nhắm đáp ứng nhu cầu phát triển, nâng cao suất chất lượng sản phẩm Trong ngành khí hệ thống bánh hành tinh sử dụng rộng rãi máy móc thiết bị, đặc biệt dùng hộp số động với vai trị quan trọng  Hệ thống bánh hành tinh hộp số đặc biệt hộp số tự động ngày sử dụng rộng rãi động để giúp điều khiển giảm tốc độ hay đảo chiều hay tăng tốc cho động cơ, giúp cho động hoạt động theo ý muốn người sử dụng, góp phần vào đa dạng hệ thống bánh sử dụng loại hợp số  Tập thiết kế môn học tài liệu tham khảo cho quan tâm đến vấn đề liên quan nguyên lý hoạt động hệ thống bánh hành tinh loại hộp số tự động Vì kiến thức thời gian có hạn, kinh nghiệm thực tế khơng nhiều nên việc thiệt kế môn học không tránh khỏi thiếu sót Rất mong đóng góp ý kiến thầy cô bạn bè.Chúng em xin chân thành cảm ơn!!! GVHD: TS.NGUYỄN HỮU CHÍ Nội dung thiết kế môn học truyền động công suất: Đề Tài: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG BÁNH RĂNG HÀNH TINH TRONG CÁC LOẠI HỘP SỐ TỰ ĐỘNG  Chương 1: Thái Văn Công Tổng quan hộp số  Chương 2: Trần Quang Hải Đăng Cấu tạo cụm chi tiết  Chương 3: Phan văn Giáp Nguyên lý hoạt động loại hộp số tự động  Chương 4: Lê Văn Hải Nguyên lý hoạt động hệ bánh hành tinh  Chương 5: kết luận đánh giá GVHD: TS.NGUYỄN HỮU CHÍ LỜI NHẬN XÉT CỦA GVHD ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……., ngày…tháng…năm 2015 GVHD: TS.NGUYỄN HỮU CHÍ MỤC LỤC Chương 1: Tổng quan hộp số……………… .6 Chương 2: Cấu tạo cụm chi tiết chính………………………………….19 Chương 3: Nguyên lý hoạt động loại hộp số tự động…………………44 Chương 4: Nguyên lý hoạt động hệ bánh hành tinh…………………65 Chương 5: kết luận đánh giá……………………………………………… 89 GVHD: TS.NGUYỄN HỮU CHÍ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG Khái quát: Hiện phương tiện giao thông vận tải phần thiếu sống người Cũng sản phẩm công nghiệp nay, tơ tích hợp hệ thống tự động lên dòng xe sản xuất với chiều hướng ngày tăng Hộp số tự động sử dụng hệ thống truyền lực xe số hệ thống quan tâm mua xe tơ tiện ích mà mang lại sử dụng Trên xe sử dụng hộp số thường, lái xe phải thường xuyên nhận biết tải tốc độ động để chuyển số cách phù hợp Khi sử dụng hộp số tự động, nhận biết lái xe không cần thiết Việc chuyển đến vị trí số thích hợp thực cách tự động theo tải động tốc độ xe Với xe có hộp số tự động người lái xe khơng cần phải suy tính cần lên số xuống số Các bánh tự động chuyển số tuỳ thuộc vào tốc độ xe mức đạp bàn đạp ga Một hộp số mà việc chuyển số bánh điều khiển ECU (Bộ điều khiển điện tử) gọi ECT-Hộp số điều khiển điện tử, hộp số không sử dụng ECU gọi hộp số tự động thuỷ lực Hiện hầu hết xe sử dụng ECT Đối với số kiểu xe phương thức chuyển số chọn tuỳ theo ý muốn lái xe điều kiện đường xá Cách giúp cho việc tiết kiệm nhiên liệu, tính vận hành xe tốt Lịch sử phát triển: Ngay từ năm 1900, ý tưởng loại hộp số tự động chuyển số kỹ sư hàng hải Đức nghiên cứu chế tạo Đến năm 1938, hộp số tự động đời hãng GM giới thiệu Oldsmobile trang bị hộp số tự động Việc điều khiển ô tơ đơn giản hóa khơng cịn bàn đạp ly hợp Tuy nhiên chế tạo phức tạp khó bảo dưỡng sửa chữa nên sử dụng Đến năm 70 Hộp số tự động thực hồi sinh hàng loạt hãng ô tô cho loại xe với hộp số tự động kèm Từ đến hộp số tự động phát triển không ngừng dần thay cho hộp số thường Khi đời, hộp số tự động loại có cấp điều khiển hồn tồn thủy lực Để xác GVHD: TS.NGUYỄN HỮU CHÍ hóa thời điểm chuyển số để tăng tính an tồn sử dụng, hộp số tự động có cấp điều khiển điện tử (ECT) đời Vẫn chưa hài lòng với cấp tỷ số truyền ECT, nhà sản xuất ô tô nghiên cứu, chế tạo thành công loại hộp số tự động với vô số cấp tỷ số truyền (hộp số tự động vô cấp) vào năm cuối kỷ XX cụ thể sau :  Hộp số tự động (HSTD), theo công bố tài liệu công nghiệp ô tô CHLB Đức, đời vào 1934 hãng Chysler Ban đầu HSTD sử dụng Ly hợp thủy lực Hộp số hành tinh, điêu khiển hoàn toàn van trượt thủy lực, sau chuyển sang dùng Biến mômen thủy lực đến ngày nay, tên gọi ngày dùng AT  Tiếp sau hãng ZIL (Liên xô cũ 1949) hãng Tây Âu khác (Đức, Pháp, Thụy sĩ) Phần lớn HSTD thời kỳ dùng hộp số hành tinh 3, cấp sở truyền hành tinh bậc tự kiểu Willson, kết cấu AT  Sau năm 1960 HSTD dùng ô tô tải ô tô buýt với Biến mômen thủy lực hộp số khí có cặp bánh ăn khớp ngoài, kết cấu AT  Sau năm 1978 chuyển sang loại HSTD kiểu EAT (điều khiển chuyển số thủy lực điện tử), loại ngày sử dụng  Một loại HSTD khác hộp số vô cấp sử dụng truyền đai kim loại (CVT) với hệ thống điều khiển chuyển số thủy lực điện tử, (cũng dạng HSTD)  Ngày bắt đầu chế tạo loại truyền động thông minh, cho phép chuyển số theo thói quen lái xe (thay đổi tốc độ động băng chân ga) tình mặt đường, HSTD có số truyền … Hệ thống truyền lực sử dụng HSTD gọi hệ thống truyền lực khí thủy lực điện tử, khu vực có nhiều ứng dụng kỹ thuật cao, phát triển nhanh chóng, chẳng hạn, gần xuất loại hộp số có khả làm việc theo hai phương pháp chuyển số: tay, hay tự động tùy thuộc vào ý thích người sử dụng Hiện để đáp ứng nhu cầu khách hàng để tăng tính an tồn sử dụng, nhà chế tạo cho đời loại hộp số điều khiển điện tử có thêm chức sang số cần hộp số thường GVHD: TS.NGUYỄN HỮU CHÍ Ngày hộp số tự động sử dụng rộng rãi xe du lịch, chí xe 4WD xe tải nhỏ Ở nước ta, hộp số tự động xuất từ năm 1990 xe nhập từ Mỹ châu Âu Tuy nhiên khả cơng nghệ cịn hạn chế, việc bảo dưỡng, sửa chữa khó khăn nên cịn sử dụng Hiện nay, với tiến khoa học kỹ thuật, công nghệ chế tạo hộp số tự động hoàn chỉnh, hộp số tự động khẳng định tính ưu việt dần thay cho hộp số thường GVHD: TS.NGUYỄN HỮU CHÍ Phân loại hộp số tự động: Có nhiều cách để phân loại hộp số tự động Phân loại theo tỉ số truyền :  Hộp số tự động vô cấp: Là loại hộp số có khả thay đổi tự động, liên tục tỷ số truyền nhờ thay đổi bán kính quay puly Hình: 1.3 Hộp số tự động vơ cấp GVHD: TS.NGUYỄN HỮU CHÍ  Hộp số tự động có cấp : Khác với hộp số vơ cấp, hộp số tự động có cấp cho phép thay đổi tỷ số truyền theo cấp số nhờ truyền bánh Hình 1.4: Hộp số tự động có cấp Phân loại theo cách điều khiển: Theo cách điều khiển chia hộp số tự động thành hai loại, chúng khác hệ thống sử dụng để điều khiển chuyển số thời điểm khóa biến mơ Một loại điều khiển hồn tồn thủy lực, loại điều khiển điện tử (ECT), sử dụng ECU để điều khiển có thêm chức chẩn đốn dự phịng Hộp số điều khiển hoàn toàn thủy lực hoạt động bỡi biến đổi cách khí tốc độ xe thành áp suất ly tâm độ mở bướm ga thành áp suất bướm ga dùng áp suất thủy lực để điều khiển hoạt động ly hợp phanh trong cụm bánh hành tinh, điều khiển thời điểm lên xuống số Nó gọi phương pháp điều khiển thủy lực Mặt khác, hộp số điều khiển điện tử ECT, cảm biến phát tốc độ xe độ mở bướm ga biến chúng thành tín hiệu điện gởi chúng điều khiển GVHD: TS.NGUYỄN HỮU CHÍ 10 Hoạt Động 2.1 Ăn Khớp (C1) - Khi dầu có áp suất chảy vào xi lanh pít tơng, đẩy viên bi van pít tơng đóng kín van chiều làm pít tơng di động xi lanh ép đĩa thép tiếp xúc với đĩa ma sát - Do lực ma sát lớn đĩa thép đĩa ma sát nên đĩa thép dẫn đĩa ma sát bị dẫn quay tốc độ, có nghĩa ly hợp ăn khớp, trục sơ cấp nối với bánh bao công suất từ trục sơ cấp truyền tới bánh bao  Sơ đồ: 2.2 Nhả Khớp (C1) - Khi dầu có áp suất xả áp suất dầu xi lanh giảm xuống làm cho viên bi rời khỏi van chiều nhờ lực li tâm tác động lên dầu xi lanh xả qua van chiều - Pít tơng trở vị trí ban đầu nhờ lị xo phản hồi nhả li hợp  Chú ý: GVHD: TS.NGUYỄN HỮU CHÍ 75 - Số lượng đĩa ma sát đĩa thép thay đổi tùy theo loại hộp số tự động Trong hộp số tự động kiểu số lượng đĩa ma sát khác tùy thuộc vào động lắp vào hộp số - Khi đĩa ma sát li hợp đĩa ma sát phải ngâm đĩa ma sát vào dầu hộp số tự động khoảng 15 phút trước lắp vào  Sơ đồ: 2.3 Ly hợp triệt tiêu áp suất dầu thủy lực ly tâm - Trong cấu ly hợp thông thường để ngăn cản sinh áp suất lực ly tâm tác động lên dầu buồng áp suất dầu pít tơng nhả ly hợp, người ta bố trí viên bi chiều để xả dầu - Do đó, trước tác động trực tiếp vào ly tâm cần phải có thời gian để dầu điền đầy buồng áp suất dầu pít tơng - Trong chuyển số ngồi áp suất thân van kiểm sốt áp suất tác động lên dầu buồng áp suất dầu pít tơng có ảnh hưởng mà áp suất lại phụ thuộc vào dao động tốc độ động Để triệt tiêu ảnh hưởng người ta bố trí đối diện với buồng áp suất thủy lực pít tơng khoang triệt tiêu áp suất dầu thủy lực GVHD: TS.NGUYỄN HỮU CHÍ 76 - Băng việc sử dụng dầu bôi trơn dầu dùng cho trục lực li tâm tương đương tác động làm triệt tiêu lực li tâm tác động lên thân pít tơng.Vì vậy, khơng cần phải xả chất lỏng cách dùng viên bi mà đạt đặc tuyến thay đổi tốc độ êm nhạy Khớp Một Chiều - Khi truyền bánh hành tinh thiết kế mà khơng tính đến va đập chuyển số B2, F1, F2 không cần thiết, cần C1, C2, B1 B3 - Ngồi khó thực việc áp suất thủy lực tác động lên phanh vào thời điểm áp suất thủy lực vận hành li hợp xả Do đó, khớp chiều số 1(F1) tác động qua phanh B2 để ngăn không cho bánh mặt trời trước sau quay ngược chiều kim đồng hồ  Sơ đồ: GVHD: TS.NGUYỄN HỮU CHÍ 77 - Khớp chiều số (F2) ngăn không cho cần dẫn sau quay ngược kim đồng hồ Vịng lăn ngồi khớp chiều số cố định vào vỏ hộp số, lắp ráp cho khóa vòng lăn (cần dẫn sau) xoay ngược chiều kim đồng hồ quay tự vòng lăn xoay theo chiều kim đồng hồ - Có thể sử dụng khớp chiều để chuyển số cách ấn nhả áp suất thủy lực lên phần tử tức chức khớp chiều đảm bảo chuyển số êm  Hoạt động truyền bánh hành tinh chuyển số SỐ - Trục sơ cấp làm quay bánh bao truyền hành tinh trước theo chiều kim đồng hồ nhờ C1 - Bánh hành tinh truyền hành tinh trước quay chuyển động xung quanh làm cho bánh mặt trời quay ngược chiều kim đồng hồ - Trong bánh hành tinh sau, cần dẫn sau F2 cố định nên bánh mặt trời làm cho bánh bao truyền hành tinh sau quay theo chiều kim đồng hồ thông qua bánh hành tinh truyền hành tinh sau - Cần dẫn trước bánh bao truyền hành tinh sau làm cho trục thứ cấp quay theo chiều kim đồng hồ tạo tỉ số giảm tốc lớn  Sơ đồ: GVHD: TS.NGUYỄN HỮU CHÍ 78  Số Trục sơ cấp làm quay bánh bao truyền hành tinh trước theo chiều kim đồng hồ chờ C1 Do bánh mặt trời bị B2 F1 cố định nên công suất không truyền tới truyền bánh hành tinh sau Cần dẫn trước làm cho trục thứ cấp quay theo chiều kim đồng hồ Tỷ số giảm tốc thấp so với số 1, dãy “2”, B1 hoạt động phanh động hoạt động Sơ đồ: GVHD: TS.NGUYỄN HỮU CHÍ 79  Số Trục sơ cấp làm quay bánh bao hành tinh trước theo chiều kim đồng hồ nhờ C1 đồng thời làm quay bánh mặt trời theo chiều kim đồng hồ nhờ C2 Do bánh bao truyền hành tinh trước bánh mặt trời quay với tốc độ nên toàn truyền bánh hành tinh quay với tốc độ công suất dẫn từ cần dẫn phía trước tới trục thứ cấp Khi gài số 3, tỉ số giảm tốc 1, dãy “D” phanh động có hoạt động tương đối nhỏ Sơ đồ: GVHD: TS.NGUYỄN HỮU CHÍ 80 Số đảo chiều - Trục sơ cấp làm quay bánh mặt trời theo chiều kim đồng hồ chờ C2 - Ở truyền bánh hành tinh sau cần dẫn sau bị B3 cố định nên bánh bao truyền hành tinh sau quay ngược chiều kim đồng hồ thông qua bánh hành tinh sau trục thứ cấp quay ngược chiều kim đồng hồ - Trục thứ cấp quay ngược lại xe lùi với tỉ số giảm tốc lớn, việc phanh động xảy hộp số tự động chuyển sang số lùi số lùi khơng sử dụng khớp chiều để truyền lực dẫn động Số Đảo Chiều  Dãy “P” “N” - Khi cần số “N” “P” li hợp số tiến (C1) li hợp truyền thẳng (C2) không hoạt động cơng suất từ trục thứ cấp khơng truyền tới trục dẫn dẫn động vi sai - Khi cần số “P” vấu hãm khóa phanh đỗ ăn khớp với bánh đỗ xe mà bánh nối với trục dẫn động vi sai then nên ngăn không cho xe chuyển động - Sơ đồ: GVHD: TS.NGUYỄN HỮU CHÍ 81  Chú ý: - Cơ cấu khoa đỗ xe cho xe FR: cần số hộp số tự động xe FR dãy “P” vấu hãm khóa phanh đỗ ăn khớp với bánh bao truyền hành tinh trước sau mà bánh bao nói then với trục thứ cấp nên ngăn cản chuyển động xe - Tuy nhiên xe 4WD loại FR ngăn chuyển động xe cấu hộp số phụ vị trí số trung gian dù hộp số tự động đặt vị trí “P” nhớ gài phanh đỗ xe đỗ xe  BỘ TRUYỀN HÀNH TINH SỐ TRUYỀN TĂNG Khái quát chung - Bộ truyền hành tinh số truyền tăng truyền hành tinh độc lập với tỷ số truyền tốc độ nhỏ 1.0 ( khoảng 0.7-0.8 ) Nó phối hợp với truyền bánh hành tinh bình thường tốc độ tương đươc với tốc độ số - Bộ truyền hành tinh số truyền tăng bao gồm bánh hành tinh, phanh ( B0), li hợp (C0), khớp chiều (F0) - Công suất dẫn vào cần dẫn truyền tăng dẫn bánh bao truyền tăng dẫn bánh bao truyền tăng Bình thường, tốc độ xe lớn 40km/giờ dáy “D” việc chuyển sang số truywwnf tăn GVHD: TS.NGUYỄN HỮU CHÍ 82 thực khơng cần chuyển sang số truyền tăng mà lái xe điều phù hợp với lái xe - Sơ đồ: Hoạt động 2.1 Ở chế độ số truyền tăng ( O/D)  Ở chế độ số truyền tăng phanh O/D (B0) khóa bánh mặt trời O/D, bánh hành tinh truyền hành tinh truyền hành tinh O/D vừa chuyển độngt heo chiều kim đồng hồ xung quanh bánh mặt trời O/D, vừa quay xung quyanh trục chúng Vì bánh bao truyền hành tinh O/D quay theo chiều kim đồng hồ nhanh cần dẫn truyền bánh hành tinh O/D  Độ dài mũi tên tốc độ quay chiều rộc mũi tên mơ men  Mũi tên dài độ quay lớn, mũi tên rộc mơ men lớn  Sơ đồ: GVHD: TS.NGUYỄN HỮU CHÍ 83 2.2 Không chế độ số truyền tăng  Bộ truyền bánh hành tinh O/D hoạt động cấu dẫn trực tiếp quay cụm đơn để dẫn công suất đầu vào ( tốc độc quay mômen)  Độ dài mũi tên tốc độ chiều rộng mũi tên mơ men  Mũi tên dài tốc độ quay lơn mũi tên rộng mô men lớn  Sơ đồ: GVHD: TS.NGUYỄN HỮU CHÍ 84  PHÂN LOẠI BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG HÀNH TINH Có nhiều loại truyền bánh hành tinh Ở đây, chúng tơi giải thích truyền bánh hành tinh tiêu biểu cách sử dụng sơ đồ nguyên lí Loại tốc độ + truyền số truyền tăng ( Các xe FF) Bằng việc phối hợp truyền bánh hanhft inh tốc độ với truyền bánh số truyền tăng tạo bốn tỉ số truyền tiến tỉ số lùi GVHD: TS.NGUYỄN HỮU CHÍ 85 Loại tốc độ + truyền số truyền tăng ( Các xe FR) - Bộ truyền bánh O/D cho xe FR đặt biến mô truyền bánh hành tinh tốc đọ mà vị trí truyền tốc độ khác với vị trí xe FF - Tuy nhiên, hình dạng cúng giống xe FF Vì vậy, tạo bốn tỉ số truyền số tiến tỉ số lùi Ngồi ra, A350 số số O/D phối với với để tạo số Bằng cách tạo năm tỉ số truyền tiến tỉ số truyền lùi Loại tốc độ + O/D( xe FR) Một truyền hành tinh trung tâm đặt truyền hành tinh trước truyền hành tinh sau Bằng việc phối hợi truyền với truyền hành tinh O/D ta lập năm tỉ số truyền tiến tỉ số truyền lùi  Sơ đồ: Loại tốc độ ( xe FR) GVHD: TS.NGUYỄN HỮU CHÍ 86 - Một truyền hành tinh trung tâm đặt truyền hành tinh trước truyền hành tinh sau Bọ truyền hành tinh trước có bánh hành tinh bố trí bánh bao bánh mặt trời - Bằng việc phối hợp truyền hành tinh này, lập năm tỉ số truyền tiến tỉ số truyền lùi Loại tốc độ CR-CR ( xe FF) - Có thể lập bốn tỉ số truyền tiến tỉ số truyền lùi hai bánh hành tinh - Một truyền bánh hanhft inh CR- CR bánh hành tinh nối cần dẫn trước sau với bánh bao Loại tốc độ ravigneaux ( xe FF) - Một bánh hành tinh dài bánh hành tinh ngắn lắp đặt bánh bao bánh mặt trời trước - Bánh hành tinh dài ăn khớp với bánh mặt trời sau Có thể lập bốn tỉ số truyền tiến tỉ số truyền lùi  Sơ đồ: Loại tốc độ + U/D xe FF GVHD: TS.NGUYỄN HỮU CHÍ 87 - Một truyền bánh hành tinh đặt trục trung gian, hệ thống vận hành giảm tốc “thấp tốc” - Giống loại tốc độ + O/D, hệ thống cho phép lập bốn tỉ số truyền tiến tỉ số truyền lùi - Tỉ số truyền hộp số số cao tỉ số truyền số O/D tỉ số giảm tốc tổng bao gồm tỉ số truyền bánh vi sai Loại tốc độ + U/D xe FF - Một truyền bánh hành tinh tốc độ kiểu CR-CR đặt trục sơ cấp giảm tốc “thấp tốc” đặt lên trục trung gian, với cụm lập tỉ số truyền tiến tỉ số truyền lùi  Sơ đồ: GVHD: TS.NGUYỄN HỮU CHÍ 88 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT LUẬN Sau thời gian thực thiết kế môn học truyền động cơng suất, chúng em nhận thấy phải nắm vững vốn kiến thức trang bị nhà trường cần phải trang bị cho hành trang tri thức việc việc đọc báo, tài liệu kỹ thuật có liên quan đến chuyên ngành Đồng thời phải học hỏi thêm từ thầy cô, hệ trước thuộc lĩnh vực chuyên mơn để hiểu biết tích lũy nhiều kinh nghiệm quý báu cho thân mình, để bắt kịp với tôc độ phát triển khoa học không ngừng Chúng em xin chân cảm ơn thầy NGUYỄN HỮU CHÍ – người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện cho nhóm em hồn thành tốt mơn thiết kế mơn học truyền động cơng suất GVHD: TS.NGUYỄN HỮU CHÍ 89