tiểu luận cuối kì thưc hành khung gầm ô tô đề bài thực hành chẩn đoán kỹ thuật hộp số trên ô tô toyota

-Cấu tạo hộp số tự động - Bộ bánh răng hành tinh: Gồm bánh răng mặt trời nằm ở trung tâm và có kích thước lớn nhất, cùng các bánh răng hành tinh xung quanh bánh răng mặt trời, ăn khớp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VĂN LANG

KHOA KỸ THUẬT Ô TÔ

TIỂU LUẬN CUỐI KÌ

THƯC HÀNH KHUNG GẦM Ô TÔ

ĐỀ BÀI: THỰC HÀNH CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT HỘP SỐ TRÊN Ô TÔ TOYOTA

Giảng viên : Ths Nguyễn Quang Sang

Sinh viên thưc hiện : Hoàng Phi Hùng- 2175102050272

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NĂM 2024

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành bài tiểu luận trên, em đã nhận được sự định hướng, hỗ trợ, rất lớn từ thầy Nguyễn Quang Sang - giảng viên khoa Công nghệ kỹ thuật ô tô

Em xin dành lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy đã luôn hỗ trợ, giải đáp thắc mắc và cung cấp những thông tin, kiến thức cần thiết trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Em xin chân thành cảm ơn! Trân trọng./

TP Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 7 năm 2024

Sinh viên thực hiện

Hoàng Phi Hùng

1.1.1 Nguyên lý hoạt động của hộp số sàn. 12

1.1.2 Ưu và nhược điểm của hộp số sàn. 15

1.2 Sự ra đời của hộp số tự động. 16

1.2.1 Nguyên lý hoạt động của hộp số tự động. 17

1.2.2 Ưu và nhược điểm của hộp số tự động. 18

1.3 Sự ra đời của hộp số vô cấp CVT. 19

1.3.1 Nguyên lý hoạt động của hộp số vô cấp CVT. 19

1.3.2 Ưu và nhược điểm của hộp số vô cấp CVT. 20

1.4 Lịch sử ra đời của hộp số ly hợp kép. 21

1.4.1 Nguyên lý hoạt động của hợp số lý hợp kép. 22

1.4.2 Ưu và nhược điểm của hợp số ly hợp kép. 22

CHƯƠNG 2: HỘP SỐ SÀN TRÊN Ô TÔ TOYOYA 24

2.1 Thống số kỹ thuật trên dòng xe Toyota. 24

2.2 Cấu tạo chung của hộp số sàn trên ô tô Toyota 24

2.3 Nguyên lý hoạt động chung của hộp số sàn trên xe Toyota. 28

CHƯƠNG 3 : THỰC HÀNH THÁO CHI TIẾT CỦA HỘP SỐ SÀN 30

3.1 Quy tắc an toàn lao động trước khi tháo hộp số. 30

3.2 Công việc chuẩn bị trước khi thực hành tháo hộp số. 32

CHƯƠNG 4 : THỰC HÀNH CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT VÀ LẮP HỘP SỐ SÀN. 35

4.1 Quy trình bảo dưỡng. 35

4.2 Chẩn đoán, kiểm tra và sữa chữa hộp số sàn. 37

KẾT LUẬN 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

MỞ ĐẦU

Hộp số ô tô là gì?

Đây là bộ phận truyền sức mạnh từ động cơ đến hệ dẫn động Nó thực hiện điều này bằng cách thay đổi tỷ số truyền, từ đó điều chỉnh mô men xoắn tại các bánh xe để tăng hoặc giảm tốc độ

Hiện nay, trên thị trường có hai loại hộp số ô tô chính: hộp số sàn và hộp số tự động Trong số các loại hộp số tự động, phổ biến nhất là hộp số tự động truyền thống, hộp số tự động vô cấp CVT, và hộp số tự động ly hợp kép DCT Mỗi loại hộp số ô tô có cấu tạo và nguyên lý hoạt động riêng biệt

-Hộp số được chia ra làm 4 loại :

Hộp số sàn, hộp số tự động, hộp số tự động vô cấp CVT, hộp số ly hợp kép

-Hộp số sàn :

Hộp số sàn (MT - Manual Transmission) : là loại hộp số mà người lái sử dụng cần số gạt tay để thay đổi tỷ số truyền động, còn được gọi là số tay

Hình 1 Mô hình cấu tạo hộp số sàn

- Bộ đồng tốc: Giúp đồng bộ hóa tốc độ của các bánh răng khi vào số, tránh tình trạng va đập giữa các bánh răng, giúp quá trình vào số êm ái và dễ dàng hơn

- Ổ bi: Chuyển hóa ma sát trượt thành ma sát lăn, giảm tiếng ồn trong quá trình hoạt động và kéo dài tuổi thọ hộp số

- Vỏ và nắp hộp số: Bao bọc và bảo vệ các bộ phận bên trong khỏi va đập

-Hộp số tự động:

Hộp số tự động (AT - Automatic Transmission) là loại hộp số có khả năng tự động thay đổi tỷ số truyền động mà không cần người lái sử dụng cần gạt Loại hộp số tự động phổ biến nhất hiện nay là hộp số tự động thủy lực

Hình 2 Mô hình cấu tạo hộp số tự động

-Cấu tạo hộp số tự động

- Bộ bánh răng hành tinh: Gồm bánh răng mặt trời nằm ở trung tâm và có kích thước lớn nhất, cùng các bánh răng hành tinh xung quanh bánh răng mặt trời, ăn khớp và xoay quanh bánh răng mặt trời, với kích thước nhỏ hơn Lồng hành tinh (cần dẫn) liên kết với trục của các bánh răng hành tinh và đồng trục với vành đai ngoài, bộ phận bao quanh bộ bánh răng hành tinh

- Bộ ly hợp thủy lực: Đĩa ma sát trong bộ ly hợp ăn khớp với vành đai bao ngoài của bộ bánh răng hành tinh và di chuyển theo vành đai ngoài

- Biến mô thủy lực: Nằm giữa hộp số và động cơ, có tác dụng truyền mô men xoắn từ động cơ đến trục vào hộp số

- Bộ điều khiển điện tử: Sử dụng cảm biến để nhận thông tin đầu vào, sau đó xử lý thông tin và cung cấp dòng điện tới các van để đóng mở đường dầu đến các ly hợp

-Hộp số tự động vô cấp CVT:

Hộp số tự động vô cấp (CVT - Continuously Variable Transmission) là loại hộp số không cần chia theo từng cấp số để thay đổi tỷ số truyền lực

Hình 3 Mô hình hộp số tự động vô cấp CVT

-Cấu tạo hộp số tự động vô cấp CVT

Hộp số tự động vô cấp CVT bao gồm hai phần chính: dây đai truyền động bằng thép và hệ pulley

- Hệ pulley: Gồm hai pulley chính:

- Pulley đầu vào (pulley chủ động): Nhận mô men từ động cơ - Pulley đầu ra (pulley bị động): Kết nối với đầu ra của hộp số

Mỗi pulley được thiết kế từ hai khối hình chóp đối đỉnh nhau với góc nghiêng 20 độ Một nửa của pulley được giữ cố định, trong khi nửa còn lại có thể trượt trên trục Khi vận hành, các nửa pulley này có thể di chuyển cách xa hoặc tiến lại gần nhau, tạo nên sự thay đổi của tỷ số truyền

-Hộp số ly hợp kép :

Hộp số ly hợp kép (tiếng Anh là Dual-Clutch Transmission – viết tắt DCT) là một loại hộp số tự động có 2 ly hợp hoạt động độc lập

Hình 4 Mô hình cấu tạo hộp số ly hợp kép

Cấu tạo hộp số ly hợp kép (DCT - Dual-Clutch Transmission)

Hộp số ly hợp kép (DCT) có cấu tạo tương tự với hộp số sàn với hệ thống bánh răng, nhưng thay vì sử dụng cần gạt tay, hộp số ly hợp kép chuyển số tự động thông qua bộ điều khiển, tương tự như hộp số tự động truyền thống - Hệ thống bánh răng: Giống như hộp số sàn, bao gồm các bánh răng chịu trách nhiệm thay đổi tỷ số truyền động

- Bộ điều khiển: Sử dụng các tín hiệu cảm biến để chi phối các bánh răng thông qua hệ thống ly hợp Bộ điều khiển này đảm bảo việc thay đổi tỷ số truyền động diễn ra tự động mà không cần sự can thiệp của người lái - Ly hợp kép: Hệ thống này bao gồm hai ly hợp, một ly hợp cho các bánh răng số lẻ (1, 3, 5, v.v.) và một ly hợp cho các bánh răng số chẵn (2, 4, 6, v.v.) Điều này cho phép việc chuyển số diễn ra nhanh chóng và mượt mà hơn, vì trong khi một ly hợp đang truyền động, ly hợp kia đã sẵn sàng để chuyển số tiếp theo

Tầm quan trọng của việc chẩn đoán kỹ thuật hộp số trên ô tô :

Hộp số ô tô được biết đến là bộ phận có nhiệm vụ truyền sức mạnh từ động cơ của máy đến hệ dẫn động, thông qua việc thay đổi tỷ số truyền chính vì vậy tầm quan trọng của hộp số ô tô là không hề nhỏ thế nên việc chẩn đoán kỹ thuật hộp số trên ô tô sẽ giúp người lái sớm phát hiện ra những hư hỏng có thể xảy ra trong tương lai, từ đó đưa ra những biện pháp khắc phục để giảm thiểu chi phí sửa chữa về sau, đồng thời đảm bảo tính an toàn khi sử dụng xe

Mục tiêu của em trong bài tiểu luận lần này sẽ cố gắng truyền tải những thông tin, kiến thức bổ ích cho người đọc

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ

1.Lịch sử ra đời của hộp số ô tô

Phác thảo đầu tiên của hộp số cận đại mà Panhard-Levassor giới thiệu đã gặp phải nhiều lời chỉ trích nặng nề Tuy nhiên, điều này không ngăn cản hai ông tạo nên một bước ngoặt lịch sử trong ngành công nghiệp ôtô

1.1 Sự ra đời của hộp số sàn

Hộp số sàn được xem như trái tim của hệ thống truyền lực, điều chỉnh men xoắn và tốc độ làm việc của động cơ để phù hợp với điều kiện của bánh xe trên đường Kể từ khi phát minh nổi tiếng của George Selden về hệ thống cầu trước kết hợp với động cơ 3 xi-lanh đặt ngang trở thành một phần của thiết kế xe hơi, đã hiếm có ý tưởng nào phù hợp

mô-Được giới thiệu vào năm 1894, bản phác thảo đầu tiên của hộp số cận đại, do hai kỹ sư người Pháp Louis-Rene Panhard và Emile Levassor đưa ra, đã không mang lại thành công lớn mà thay vào đó nhận được nhiều chỉ trích Thời điểm đó, cấu tạo truyền động khá đơn giản với bộ truyền đai hoặc bộ truyền bánh răng côn Xe chỉ có thể đạt tốc độ tối đa khoảng 32 km/h và khi gặp vật cản trên đường, tài xế phải dừng lại và gài số thấp

F W Lanchester, một trong những người tiên phong trong lĩnh vực ôtô ở Anh, mô tả chiếc xe của ông với hai cấp truyền đai: một cho tốc độ thấp với mô-men xoắn lớn và một cho tốc độ cao với mô-men nhỏ

Vào năm 1904, hộp số sàn sang số trượt của Panhard-Levassor đã được hiện thực hóa bởi hầu hết các nhà sản xuất ôtô Dù tồn tại dưới dạng này hay dạng khác, hộp số sàn vẫn được sử dụng rộng rãi cho đến gần đây Cải tiến quan trọng nhất là hệ thống đồng bộ hóa, giúp quá trình sang số diễn ra một cách trơn tru, không gây va đập Cadillac đã sử dụng bộ đồng tốc trong

hộp số của mình lần đầu tiên vào năm 1928 và sau đó phát triển rộng rãi bởi Porsche, trở thành một phát minh phổ biến cho đến ngày nay

Trải qua thời gian từ khi hộp số sàn xuất hiện đến khi phát minh bộ đồng tốc ra đời, nỗ lực của ngành công nghiệp còn tập trung vào việc đơn giản hóa quá trình sang số bằng hộp số có cấu tạo từ bộ truyền bánh răng hành tinh, xuất hiện đầu tiên trên mẫu xe Ford Model T năm 1908

Hình 5 Mẫu Ford Model T 1908

1.1.1 Nguyên lý hoạt động của hộp số sàn - Nguyên lý hoạt động của số tiến :

Xuất phát từ động cơ, mô men lực sẽ di chuyển qua ly hợp và được truyền vào hộp số ô tô

Đầu vào (Trục sơ cấp) của hộp sẽ là nơi tiếp nhận mô men này Lúc này, cấp số tiến mà người lái đã chuyển cùng với cặp bánh răng trung gian

tương ứng sẽ ăn khớp với nhau để có thể tiến hành truyền động lực tới đầu ra (Trục thứ cấp)

Mô hình truyền lực được mô tả như sau:

Động cơ -> Ly hợp -> Đầu vào (Trục sơ cấp) của hộp số -> Trục trung gian -> Đầu ra (Trục thứ cấp) -> Trục dẫn động

- Nguyên lý hoạt động của số lùi

Khi chuyển sang số lùi trong hộp số ô tô, quá trình truyền động diễn ra như sau:

Bánh răng nhỏ trung gian: Trong chế độ số lùi, bánh răng nhỏ trung gian sẽ ăn khớp với bánh răng trung gian và bánh răng thứ cấp

Bánh răng trung gian: Bánh răng trung gian có nhiệm vụ chuyển động từ bánh răng nhỏ trung gian sang bánh răng thứ cấp Trong trường hợp số lùi, bánh răng trung gian cũng có thể được sử dụng để đảo ngược chiều quay của bánh răng thứ cấp

Bánh răng thứ cấp: Sau khi nhận mô men từ bánh răng trung gian thông qua bánh răng nhỏ trung gian, bánh răng thứ cấp sẽ quay ngược chiều so với bánh răng nhỏ trung gian, do ảnh hưởng từ bánh răng trung gian khác Điều này cho phép trục thứ cấp của hộp số di chuyển ngược, khiến xe lùi ra sau Quá trình này cho thấy vai trò quan trọng của bánh răng trung gian trong việc điều khiển chuyển động lùi của xe trong hộp số ô tô Bằng cách sử dụng các bánh răng và các cơ cấu khác nhau, hộp số có thể chuyển đổi và điều khiển hướng di chuyển của xe theo ý muốn của người lái

1.1.2 Ưu và nhược điểm của hộp số sàn

-Ưu điểm:

Cấu tạo đơn giản giúp tiết kiệm chi phí đầu tư và chi phí sửa chữa

Người lái có toàn quyền kiểm soát hộp số này khi vận hành xe, đem lại trải nghiệm chân thực và thú vị hơn

-Nhược điểm:

Tài xế có thể gặp khó khăn khi di chuyển trên các cung đường dốc hoặc đường có lượng xe đông đúc do quá trình xử lý tình huống với hộp số sàn thường khó khăn hơn loại hộp số tự động

Sở hữu công nghệ lâu đời nên tính ứng dụng của hộp số sàn hiện nay không còn cao như trước

1.2 Sự ra đời của hộp số tự động

Sự ra đời của hộp số tự động đã là một bước tiến lớn trong ngành công nghiệp ôtô, với mục tiêu làm cho quá trình sang số trở nên dễ dàng hơn, đặc biệt là bằng cách tự động hóa nó Lịch sử này bắt đầu với Sturtevant, người đã giới thiệu hộp số tự động vào năm 1904, nơi mà bộ truyền ly tâm được sử dụng để điều khiển sự ăn khớp của các bánh răng theo tốc độ, loại bỏ nhu cầu mở/đóng ly hợp

Hình 6 Hộp số tự động đầu tiên được dùng trên cỗ xe ngựa

Năm 1934, REO đã đưa ra hộp số REO Self-Shifter, với hai bộ truyền nối tiếp Bộ truyền đầu tiên tự động chuyển số bằng cách điều khiển ly hợp ma

sát đa đĩa theo tốc độ xe, trong khi bộ truyền thứ hai được điều khiển bằng tay chỉ khi cần thiết tỷ số truyền thấp của động cơ

Oldsmobile tiếp tục đóng góp vào sự phát triển này vào năm 1937 với việc ra mắt hộp số tự động 4 cấp gọi là "hộp số an toàn tự động" Điểm sang số được cài đặt sẵn theo tốc độ của động cơ và áp suất dầu điều khiển bộ truyền hành tinh, loại bỏ nhu cầu sử dụng bàn đạp ly hợp và cần số cho việc chuyển số từ số 1 sang số 2 hoặc từ số 3 lên số 4

GM Hydra-Matic, xuất hiện vào năm 1939, đánh dấu một bước tiến quan trọng với hộp số tự động, và ngay sau đó, Oldsmobile đã bắt đầu trang bị cho các mẫu xe của họ từ năm 1940 Buick cũng đã có hộp số tự động 5 cấp trên một số phiên bản đặc biệt từ năm 1938, mặc dù gặp phải một số vấn đề và chỉ thực sự thành công trong những năm sau đó Hydra-Matic sử dụng 3 bộ truyền bánh răng hành tinh, được điều khiển bằng thủy lực, và bộ kết nối thủy lực thay thế ly hợp để truyền công suất từ động cơ sang hộp số

Trước khi Hydra-Matic ra đời, hộp số Chrysler Fluid Drive đã được giới thiệu, mặc dù không phải là hộp số tự động, nhưng nó là một hộp số tiêu chuẩn kết hợp với kết nối thủy lực, loại bỏ ly hợp trong quá trình hoạt động

1.2.1 Nguyên lý hoạt động của hộp số tự động - Nguyên lý hoạt động của số tiến

Mỗi số sẽ có bộ bánh răng hành tinh và bộ ly hợp tương ứng (1, 2, 3, 4, 5) Từ biến mô, mô men xoắn từ trục khuỷu của động cơ truyền tới trục vào của hộp số Sau đó, muốn truyền tới trục ra, cần có 2 ly hợp được đóng lại Lúc này, bảng điều khiển điện tử sẽ làm nhiệm vụ đóng mở đường dầu dẫn tới các ly hợp theo nhu cầu giúp xe vào số Để xe vào số tiến, ly hợp tiến và ly hợp số (số 1 hoặc số 2…) tương ứng sẽ được đóng

Nếu chỉ có ly hợp số 2 đóng lại thì mô men xoắn không thể truyền đến trục ra của hộp số, lúc này xe sẽ ở chế độ số N trung gian

-Nguyên lý hoạt động của số lùi

Khi xe đi lùi, ly hợp số 2 và ly hợp số 5 của hộp số được đóng lại Khi ly hợp số 2 đóng, vành đai ngoài của bộ bánh răng hành tinh số 2 được giữ cố định Khi ly hợp số 5 đóng, nó cho phép mô men xoắn truyền từ trục biến mô sang trục bánh răng mặt trời (đối với loại hộp số tự động có 5 số tiến và 1 số lùi) Mô men xoắn sẽ đổi chiều khi truyền từ trục bánh răng mặt trời qua bộ bánh răng hành tinh số 2, số 3, sau đó chuyển qua trục ra của hộp số giúp xe di chuyển lùi

1.2.2 Ưu và nhược điểm của hộp số tự động -Ưu điểm:

Chuyển số mượt mà, an toàn, nhanh chóng và hoàn toàn tự động mà không cần dựa vào bàn đạp ly hợp để vận hành Với tính năng này, hộp số AT hoàn toàn phù hợp với phụ nữ hoặc những người mới học lái

Hộp số tự động tiết kiệm nhiên liệu hơn so với hộp số sàn

-Nhược điểm:

Do cấu tạo phức tạp nên việc tiêu hao nhiên liệu của hộp số sàn cũng cao hơn Đồng nghĩa với đó, giá thành cũng như chi phí sửa chữa của hộp số cũng cao hơn

Người lái không có quá nhiều trải nghiệm thú vị khi lái xe

1.3 Sự ra đời của hộp số vô cấp CVT

Người đầu tiên phát minh ra hộp số CVT là Leonardo da Vinci vào năm 1490 nhưng Daimler và Benz mới là người được cấp bằng sáng chế cho thiết kế hộp số này vào năm 1886

Với sự phát triển của công nghệ, hộp số CVT đã được ngiên cứu và thay đổi để mang lại hiệu quả cao hơn so với hộp số truyền thống Nhờ đó, sự hiện diện của loại hộp số này trên các mẫu xe đã tăng vọt trong vài năm trở lại đây

1.3.1 Nguyên lý hoạt động của hộp số vô cấp CVT - Nguyên lý hoạt động của số tiến

Hệ pulley trong hộp số tự động vô cấp CVT được điều khiển bằng bộ điều khiển thủy lực để điều chỉnh khoảng cách giữa hai pulley Khi pulley di chuyển cách xa nhau, bán kính của pulley chủ động và pulley bị động sẽ thay đổi Bán kính pulley lớn hơn sẽ làm cho dây đai truyền động nằm xa tâm, trong khi bán kính nhỏ hơn sẽ làm dây đai nằm gần tâm Điều này dẫn đến sự thay đổi tỷ số truyền, cho phép động cơ duy trì ở vùng mô men cao hoặc tốc độ cao tùy thuộc vào điều kiện lái xe và yêu cầu của người lái

Hình 7 sơ đồ nguyên lý hoạt động của hộp số vô cấp CVT

-Nguyên lý hoạt động của số lùi

Số lùi trong hộp số tự động vô cấp CVT, nhà sản xuất thường lắp thêm một bộ bánh răng hành tinh và bộ ly hợp tại đầu vào của hệ truyền động Bộ ly hợp này có nhiệm vụ cố định vòng đai, làm cho bánh răng hành tinh quay ngược chiều so với bánh răng mặt trời Khiến cho hộp số có thể chuyển sang số lùi khi cần thiết

Trong khi đó, khi xe đi số tiến bình thường, bánh răng mặt trời sẽ quay do động cơ đưa động và kéo theo bánh răng hành tinh quay cùng chiều với nhau Điều này giúp truyền lực từ động cơ qua hộp số để điều chỉnh tỷ số truyền tối ưu cho pulley chủ động và bánh đai truyền động

1.3.2 Ưu và nhược điểm của hộp số vô cấp CVT -Ưu điểm:

Vận hành mềm mại: Nhờ dải tỷ số truyền biến thiên liên tục, CVT cho phép xe chuyển đổi tỷ số mượt mà và không có cảm giác giật cục khi sang số Điều này cải thiện trải nghiệm lái xe, đặc biệt là trong điều kiện giao thông đô thị hoặc khi lái xe êm ái trên đường cao tốc

Tiết kiệm năng lượng: Với cấu trúc đơn giản hơn so với các loại hộp số khác, hộp số CVT giúp giảm thiểu tổn thất năng lượng và tăng hiệu suất truyền động Điều này dẫn đến tiết kiệm nhiên liệu hơn, đáp ứng yêu cầu về hiệu suất năng lượng của xe hơi hiện đại

Giá thành thấp hơn: Do sự đơn giản trong cấu tạo và nguyên lý hoạt động, hộp số CVT thường có chi phí sản xuất thấp hơn so với các loại hộp số khác như hộp số tự động hoặc hộp số kép Điều này có thể dẫn đến giá thành xe trên thị trường thấp hơn, làm cho CVT trở thành sự lựa chọn phổ biến cho nhiều dòng xe phổ thông

Sau đó, vào những năm 1980, ý tưởng về hộp số ly hợp kép (Dual Clutch Transmission - DCT) bắt đầu được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi trên nhiều loại ô tô, đặc biệt là xe đua và các dòng xe sang thời đó Năm 1983, Porsche đã trang bị hộp số ly hợp kép cho mẫu xe đua Porsche 956