đồ án tốt nghiệp Khảo sát hộp số tự động f4a4b trên xe MITSUBISHI GRANDIS

Các hộp số được sử dụng trên xe động cơ đặt trước - cầu trước chủ động thiết kế gọn nhẹ hơn so với loại lắp trên xe động cơ đặt trước - cầu sau chủ động do chúng được lắp đặt trong khoan

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

-ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

KHẢO SÁT HỘP SỐ TỰ ĐỘNG

F4A4B TRÊN XE MITSUBISHI GRANDIS

Sinh viên thực hiện: Dương Phước Thảo

Giáo viên hướng dẫn : Th.S Nguyễn Văn Đông

Giáo viên duyệt : KS Phạm Quốc Thái

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴ NG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

  

KHOA: CƠ KHÍ GIAO THÔNG

BỘ MÔN: Ô TÔ VÀ MÁY CÔNG TRÌNH

Khảo sát hộp số tự động F4A4B trên xe MITSUBISHI GRANDIS

2 CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU.

3 NỘI DUNG CÁC PHẦN THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN :

1.TỔNG QUAN

1.1.Mục đích, ý nghĩa của đề tài

1.2 Giới thiệu chung về xe MITSUBISHI GRANDIS

1.2.1.Sơ đồ tổng thể và các thông số của xe

1.2.2.Trang thiết bị trên xe

2 KHẢO SÁT CHUNG VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG :

2.1 Lịch sử của hộp số tự động

2.2 Phân loại hộp số tự động

2.3 Các ưu điểm của Hộp Số Tự Động

2.4 Nguyên lý làm việc chung của hộp số tự động

2.5 Biến mô thủy lực

2.6 Cơ cấu hành tinh

2.7 Hệ thống điều khiển thủy lực – điện từ của HSTĐ

3 KHẢO SÁT HỘP SỐ TỰ ĐỘNG F4A4B TRÊN XE MITUBISHI GRANDIS 3.1 Giới thiệu chung về hộp số tự động F4A4B.

3.2 Các cụm chi tiết chính trong hộp số tự động F4A4B

3.3 Các tay số trong hộp số tự động F4A4B

3.4 Cơ cấu truyền lực

3.5 Sơ đồ mạch thủy lực ứng với các chế độ làm việc trong hộp số F4A4B

3.6 Hệ thống điều khiển điện từ F4A4B

4 TÍNH TOÁN KIỂM TRA

4.1 Tính tỷ số truyền hộp số tự động

4.2 Tính kiểm tra một bộ ly hợp UD của hộp số tư động F4A4B

5 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG VÀ KIỂM TRA BẢO DƯỠNG

6 PHẦN BẢN VẼ

1 Kết cấu tổng thể hộp số tự động F4A4B

2 Kết cấu biến mô thủy lực trong hộp số tự động F4A4B

3 Sơ đồ nguyên ly hộp số tự động F4A4B

4 Mạch thủy lực ở các tay số (6 bảng)

5 Sơ đồ nguyên lý chung phần điều khiển hộp số

7 NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 18/2/2009

8 NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 29/5/2009

Thông qua bộ môn Thông qua cán bộ hướng dẫn Ngày… tháng…năm 2008 Ngày… tháng…năm 2008

TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Kết quả

đánh giá:

Th.S Lê Văn Tụy Th.S Nguyễn Văn Đông

Sinh viên đã hoàn thành và nộp Ngày…… Tháng…… năm 2007 toàn bộ bản báo cáo cho bộ môn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

Ngày…tháng…năm 2008

LỜI NÓI ĐẦU

Trong xu thế hội nhập hiện nay, nền công nghiệp Việt Nam đang đứng trước nhiều khó khăn, thử thách và cả những cơ hội đầy tiềm năng Ngành ô tô Việt Nam cũng không ngoại lệ Khi thế giới bắt đầu sản xuất ô tô chúng ta chỉ được nhìn thấy chúng trong tranh ảnh, hiện nay khi công nghệ về sản xuất ô tô của thế giới đã lên tới đỉnh cao chúng ta mới bắt đầu sửa chữa và lắp ráp Bên cạnh đó thị trường ô tô Việt Nam là một thị trường đầy tiềm năng theo như nhận định của nhiều hãng sản xuất ô tô trên thế giới nhưng hiện nay chúng ta mới chỉ khai thác được ở mức độ buôn bán, lắp ráp và sửa chữa Mức thuế 200% đối với xe nhập khẩu vẫn không ngăn được người dân Việt Nam mua những chiếc xe trị giá cả vài trăm nghìn đến hàng triệu đô la, vì đây là một nhu cầu thiết yếu mà số ngoại tệ này là không nhỏ đối với Việt Nam chúng ta nhất là trong thời kỳ phát triển đất nước như hiện nay.Với sự phát triển mạnh mẽ của tin học trong vai trò dẫn đường, quá trình tự động hóa đã đi sâu vào các ngành sản xuất và các sản phẩm của chúng, một trong số

đó là ô tô, không chỉ làm cho người sử dụng cảm thấy thoải mái, gần gũi với chiếc

xe của mình, thể hiện phong cách của người sở hữu chúng Mà sự tự động hóa còn nâng cao hệ số an toàn trong sử dụng Đây là lý do tại sao các hệ thống tự động luônđược trang bị cho dòng xe cao cấp và dần áp dụng cho các loại xe thông dụng Vì vậy với đề tài chọn là nghiên cứu, khảo sát hộp số tự động em rất mong với đề tài này em sẽ củng cố tốt hơn kiến thức đã được truyền thụ để khi ra trường em có thể tham gia vào ngành ô tô của Việt Nam để góp phần vào sự phát triển chung của ngành

Em xin được gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy hướng dẫn Nguyễn Văn Đông

đã chỉ bảo em tận tình, giúp em vượt qua những khó khăn vướng mắc trong khi

hoàn thành đồ án của mình Bên cạnh đó là thầy Phạm Quốc Thái và các thầy

trong khoa đã tạo mọi điều kiện để em hoàn thành thật tốt đồ án tốt nghiệp này

Đà Nẵng ngày 28 tháng 05 năm 2009

Sinh viên thực hiện: Dương Phước Thảo

MỤC LỤC 2

1 Tổng quan 9

1.1 Mục đích ý nghĩa đề tài 9

1.2 Giới thiệu chung về xe MITUBISHI GRANDIS 9

1.2.1 Sơ đồ tổng thể và các thông số của xe 9

1.2.2.Trang thiết bị trên xe 11

2 Khảo sát chung về hộp số tự đông : 13

2.1 Lịch sử của hộp số tự động 13

2.2 Phân loại hộp số tự động 14

2.3 Các ưu điểm của Hộp Số Tự Động 15

2.3.1 Vì sao phải sử dụng hộp số tự động 15

2.3.2 Các ưu điểm của Hộp Số Tự Động 15

2.4 Nguyên lý làm việc chung của hộp số tự động 15

2.5 Biến mô thủy lực (BMM) 16

2.5.1 Cấu tạo biến mômen thủy lực 16

2.5.1.1 Cấu tạo : 16

2.5.2.2 Sơ đồ nguyên lý của biến mô 17

2.5.2 Nguyên lý làm việc của biến mômen 18

2.5.3 Đặc tính của BMM 19

2.5.3.1 Hệ số mô men 19

2.5.3.2 Hệ số biến mô men 19

2.5.3.3 Tỷ số truyền động học 19

2.5.3.4 Hiệu suất 19

2.5.4 Đặc điểm làm việc của BMM 21

2.5.4.1 BMM khác với ly hợp thủy lực bởi: 21

2.5.4.2.Để đảm bảo khả năng truyền lực có hiệu quả nhất thì : 21

2.5.4.3 Khi nT = nB : 22

2.5.4.4 Trên một số loại ôtô có hai bánh D 22

2.5.4.5 Trong BMM sự chuyển năng lượng xảy ra khi : 22

2.5.5 Ly hợp khóa trong BMM (khóa LOCK-UP) 22

2.5.6- Khớp một chiều: .25

2.6 Cơ cấu hành tinh 25

2.6.1 Các khái niệm cơ bản 25

2.6.2 Phân loại 27

2.6.2.1 Phân loại theo số bậc tự do 27

2.6.2.2 Phân loại theo đặc tính ăn khớp 27

2.6.2.3 Phân loại theo kết cấu 28

2.6.3 Động học và động lực học bộ truyền hành tinh một dãy 29

2.6.3.1 Động học 29

2.6.3.2.Động lực học 32

2.6.4 Tải trọng tác dụng lên các cơ cấu khoá (điều khiển) 33

2.6.4.1 Mômen khoá 33

2.6.4.2 Khoá bằng ly hợp khoá 34

2.6.4.3 Điều kiện công nghệ của bánh răng trong CCHT 35

2.6.5 Các cơ cấu hành tinh thường gặp trên ôtô 37

2.6.5.1 Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson 37

a.1 Sơ đồ cấu tạo 37

2.6.5.2 CCHT kiểu Simpson 41

2.6.5.3 CCHT kiểu Ravigneaux 42

2.7 Hệ thống điều khiển thủy lực – điện từ của HSTĐ 44

2.7.1 Hệ thống điều khiển thủy lực 44

2.7.1.1 Nguồn cung cấp năng lượng 45

2.7.1.2 Bộ chuyển đổi và truyền tín hiệu chuyển số 47

2.7.1.3 Bộ van thủy lực chuyển số 49

2.7.1.4 Bộ tích năng giảm chấn 51

2.7.2 Hệ thống điều khiển điện từ của hộp số tự động EAT 52

2.7.2.1.Các cảm biến tín hiệu đầu vào 53

2.7.2.2 Bộ chuyển đổi tín hiệu và các dạnh tín hiệu điều khiển 55

2.7.2.3 Microcomputer 56

2.7.2.4 Cơ cấu thừa hành : van điều khiển điện từ 58

2.7.2.5 Tự chẩn đoán 59

2.7.2.6 Mối liên quan của EAT và động cơ 60

2.7.2.7 Cơ cấu điều khiển ở khu vực cạnh người lái 62

3 Khảo sát hộp số tự động F4A4B trên xe MITSUBISHI GRANDIS 65

3.1 Giới thiệu hộp số tự động F4A4B trên xe MITSUBISHI GRANDIS 65

3.1.1.Giới thiệu về hộ số tự đông F4A4B 65

3.1.2 Dầu ATF được sử dụng trong hộp số 65

3.1.2.1 Vai trò của ATF 65

3.1.2.2 Các yêu cầu đối với ATF 65

3.1.2.3 Yêu cầu đối với người sử dụng hộp số 65

3.2 Các cụm chi tiết chính trong hộp số tự động F4A4B 66

3.2.1 Biến mô thủy lực 66

3.2.1.1 Khái quát: 66

3.2.1.2 Sự khác biệt giữa bộ biến mô và ly hợp thủy lực 71

3.2.1.3 Tác dụng của bánh phản ứng 72

3.2.1.4 Đặc tính của biến mô : 72

3.2.2 Bộ truyền bánh răng hành tinh: 73

3.2.2.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc 73

3.2.2.2 Các dạng chuyển động cơ bản của bộ truyền bánh răng hành tinh 74

3.3 Các tay số trong hộp số tự động F4A4B 76

3.3.1 " Số 1 (vị trí Dãy “D” hoặc “2” hoặc "3" và " L") 76

3.3.2 Số 2 (vị trí Dãy “D” hoặc “2” hoặc "3") 77

3.3.3 Số 3 (vị trí Dãy “D” hoặc "3") 78

3.3.4 Số 4 (vị trí Dãy “D”) 78

3.3.5 Số L (vị trí Dãy “D”) 79

3.3.6 Dãy “R” và “P” 80

3.4 Cơ cấu truyền lực trong hộp số 81

3.4.1 Hệ thống phanh trong hộp số F4A4B 81

3.4.2 Hệ thống ly hợp trong hộp số 82

3.4.2.1 Ly hợp điều khiển giảm số (UD) 82

3.4.2.2 Ly hợp điều khiển số tăng (OD) 83

3.4.2.3 Ly hợp điều khiển số lùi (RV) 85

3.4.3 Khớp một chiều 86

3.5 Các mạch thủy lực trong hộp số tự động F4A4B 87

3.5.1.Nguyên tắc cơ bản về thủy lực 87

3.5.2 Các thành phần cơ bản trong một hệ thống thủy lực 88

3.5.3 Sơ đồ mạch thủy lực ở vị trí các số 89

3.6 Hệ thống điều khiển điện từ của hộp số tự động F4A4B 95

3.6.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống điều khiển hộp số F4AB 95

3.6.2 Phần điều khiển điện 96

3.6.2.1 Các cảm biến tín hiệu đầu vào 96

3.6.2.2 Microcomputer 99

3.6.2.3 Cơ cấu thừa hành : Van điều khiển điện từ 102

3.6.2.4 Khả năng tự chẩn đoán 103

3.6.3 Phần điều khiển thủy lực 104

3.6.3.1 Các van chính trong phần điều khiển thủy lực 104

3.6.3.2 Bộ tích năng giảm chấn (Accumulator) 106

4 Tính toán kiểm tra tỉ số truyền của hộp số tự động F4A4B 109

5 Hướng dẫn sử dụng và kiểm tra bảo dưỡng 116

5.1 Hướng dẫn sử dụng hộp số tự động F4A4B 116

5.1.1 Phương pháp chuyển cần số 116

5.1.2.Bảng hướng dẫn : 116

5.1.3 Chọn chế độ chạy theo tình trạng đường 117

5.2 Kiểm tra bảo dưỡng hộp số 118

TÀI LIỆU THAM KHẢO 120

1 Tổng quan

1.1 Mục đích ý nghĩa đề tài

Hiện nay các phương tiện giao thông vận tải là một phần không thể thiếu trong cuộc sống con người Cũng như các sản phẩm của nền công nghiệp hiện nay, ô tô

được tích hợp các hệ thống tự động lên các dòng xe đã và đang sản suất với chiều hướng ngày càng tăng Hộp số tự động sử dụng trong hệ thống truyền lực của xe là một trong số những hệ thống được khách hàng quan tâm hiện nay khi mua xe ô tô, đặc biệt là ở thị trường MỸ và CHÂU ÂU vì những tiện ích mà nó mang lại khi sử dụng Việc nghiên cứu hộp số tự động sẽ giúp chúng ta nắm bắt những kiến thức cơ bản để nâng cao hiệu quả khi sử dụng, khai thác, sửa chữa và cải tiến chúng Ngoài

ra nó còn góp phần xây dựng các nguồn tài liệu tham khảo phục vụ nghiên cứu trong quá trình học tập và công tác

Các dòng xe ra đời với các bước đột phá về nhiên liệu mới và tiêu chuẩn khí thải đựợc chấp thuận trong ngành sản xuất ô tô nhằm bảo vệ môi trường thì bên cạnh đó công nghệ sản xuất không ngừng ngày càng nâng cao, công nghệ điều khiển và vi điều khiển ngày càng được ứng dụng rộng rãi thì việc đòi hỏi phải có kiến thức vững vàng về tự động hóa của cán bộ kỹ thuật trong ngành cũng phải nâng lên tương ứng mới mong có thể nắm bắt các sản phẩm được sản xuất cũng nhưdây chuyền đi kèm, có như vậy mới có thể có một công việc vững vàng sau khi ra trường

Khi xem những chiếc xe ô tô của các nước sản xuất em không chỉ ngỡ ngàng

và thán phục nền công nghiệp sản xuất ô tô của thế giới mà em còn tự hỏi: Bao giờ Việt Nam chúng ta cũng sẽ sản xuất được những chiếc xe như thế? Đây là câu hỏi

em hy vọng thế hệ trẻ chúng em sẽ trả lời được dưới sự giúp đỡ tận tình của các Thầy và các bậc đàn anh đi trước

Vì những lý do trên em chọn đề tài "Khảo sát hộp số tự động F4A4B lắp trên

xe MITSUBISHI GRANDIS" để làm đề tài tốt nghiệp

1.2 Giới thiệu chung về xe MITUBISHI GRANDIS

1.2.1 Sơ đồ tổng thể và các thông số của xe.

4765

1035 2830

900

165 1550

Không có roof rail

9 1665*

có roof rail 10 1700*

Trọng lượng

xe (kg)

Trọng lượng tối đa phân bố lên cầu trước 1060Trọng lượng tối đa phân bố lên cầu sau 1190

Mâm xe 16inch

5.5

Hệ thống

nhiên liệu

1.2.2.Trang thiết bị trên xe

Bên ngoài

Gạt nước kính trước có tốc độ theo vận tốc xe ×

Gạt nước kính sau ×

Công tắc chính với chìa được mã hóa chống trộm ×

Ghế lái xe có thể điều chỉnh độ nghiêng& độ cao ×

Gác tay với giá để ly ở tất cả các hàng ghế ×

Hệ thống phân phối lực phanh điện tử ×

2 Khảo sât chung về hộp số tự đông :

2.1 Lịch sử của hộp số tự động

Xuất phât từ yíu cầu cần thiết bị truyền công suất lớn ở vận tốc cao để trang bị

trín câc chiến hạm dùng trong quđn sự, truyền động thủy cơ đê được nghiín cứu vă

sử dụng từ lđu Sau đó, khi câc hêng sản xuất ô tô trín thế giới phât triển mạnh vă bắt đầu có sự cạnh tranh thì từ yíu cầu thực tế muốn nđng cao chất lượng xe của mình, đồng thời tìm những bước tiến về công nghệ mới nhằm giữ vững thị trường

đê có cùng tham vọng mở rộng thị trường câc hêng sản xuất xe trín thế giới đê bướcvăo cuộc đua tích hợp câc hệ thống tự động lín câc dòng xe xuất xưởng như: hệ thống chống hêm cứng bânh xe khi phanh, hệ thống chỉnh góc đỉn xe tự động, hệ thống treo khí nĩn, hộp số tự động, hệ thống camera cảnh bâo khi lùi xe, hệ thống định vị toăn cầu,…Đđy lă bước tiến quan trọng thứ hai trong nền công nghiệp sản xuất ô tô sau khi động cơ đốt trong được phât minh vă xe ô tô ra đời

Bắt đầu từ năm 1977 hộp số tự động được sử dụng lần đầu tiín trín xe

CROWN vă số lượng hộp số tự động được sử dụng trín xe tăng mạnh Ngăy nay hộp số tự động được trang bị thậm chí trín cả xe hai cầu chủ động vă xe tải nhỏ Ngoăi ra còn câc hêng chế tạo xe trín thế giới như: MITSUBISHI, HONDA, BMW,MERCEDES, GM,…Cũng đưa hộp số tự động âp dụng trín xe của mình ở gần mốcthời gian năy Dưới đđy lă sơ đồ phât triển của hộp số tự động

AT

AT

ECT

1loại điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực

điều khiển chuyển số và thời điểm khóachẩn đoán

dự phòngcác chức năng khác

Sơ đồ mô tả sự phât triển cơ bản của hộp số tự động.

AT: Hộp số tự động (Automatic Transmission).

1

AT : Loại hộp số này có bộ phần truyền lực cơ bản giống loại ECT

ECT: Hộp số điều khiển điện (Electronic Controlled Transmission)

Các bộ phận truyền lực của hộp số tự động điều khiển thủy lực và ETC về cơ bản là giống nhau, nhưng phương pháp điều khiển sang số rất khác nhau.Tiêu biểu trong phần này nói về hộp số tự động điều khiển bằng điện trên xe MITSUBISHI GRANDIS

2.2 Phân loại hộp số tự động

Hộp số tự động có thể chia thành hai loại, chúng khác nhau về hệ thống sử dụng để điều khiển chuyển số và thời điểm khóa biến mô Một loại là điều khiển bằng thủy lực hoàn toàn, nó chỉ sử dụng hệ thống thủy lực để điều khiển và lọai kia

là loại điều khiển điện, dùng ngay các chế độ được thiết lập trong ECU (Electronic Controlled Unit: bộ điều khiển điện tử) để điều khiển chuyển số và khóa biến mô, loại này bao gồm cả chức năng chẩn đoán và dự phòng, còn có tên gọi khác là ECT (hộp số điều khiển điện)

Ngoài phân loại theo cách điều khiển thủy lực hay diều khiển điện hộp số tự động còn được phân loại theo vị trí đặt trên xe Loại dùng cho các xe động cơ đặt trước - cầu trước chủ động và động cơ đặt trước - cầu sau chủ động (như hình 2-1) Các hộp số được sử dụng trên xe động cơ đặt trước - cầu trước chủ động thiết kế gọn nhẹ hơn so với loại lắp trên xe động cơ đặt trước - cầu sau chủ động do chúng được lắp đặt trong khoang động cơ nên bộ truyền động bánh răng cuối cùng (vi sai) lắp ở ngay trong hộp số, còn gọi là “hộp số có vi sai” Hộp số sử dụng cho xe động

cơ đặt trước - cầu sau chủ động có bộ truyền động bánh răng cuối cùng (vi sai) lắp ởbên ngoài

Cả hai loại động cơ đặt trước - cầu trước chủ động và động cơ đặt trước - cầusau chủ động đều được xây dựng và phát triển trên các dòng xe du lịch đầu tiên khi yêu cầu tự động hóa cho xe ô tô phát triển, nhưng hiện nay hộp số tự động còn đượcdùng cho cả xe tải và xe có hai cầu chủ động hay xe sử dụng ở địa hình không có đường đi

Hình 2-1 Sơ đồ đặt của hộp số tự động.

Ngoài cách phân loại trên còn có một số cách phân loại khác như theo cấp số tiến của hộp số có được (4 cấp, 5 cấp ) và hiện nay số cấp mà hộp số tự động có được cao nhất là 7 cấp Phân loại theo thiết kế cho dòng xe lắp đặt chúng như ô tô

du lịch, xe tải, xe siêu trọng

2.3 Các ưu điểm của Hộp Số Tự Động

2.3.1 Vì sao phải sử dụng hộp số tự động

Khi tài xế đang lái xe có hộp số thường, cần sang số được sử dụng để

chuyển số để tăng hay giảm mômen kéo ở các bánh xe Khi lái xe lên dốc hay khi động cơ không có đủ lực kéo để vượt chướng ngại ở số đang chạy, hộp số được chuyển về số thấp hơn bằng thao tác của người lái xe

Vì lý do này nên điều cần thiết đối với người lái xe là phải thường xuyên nhận biết tải và tốc độ động cơ để chuyển số một cách phù hợp Ở xe sử dụng hộp

số tự động những nhận biết như vậy của lái xe là không cần thiết vì việc chuyển đến

số thích hợp nhất luôn được thực hiện một cách tự động tại thời điểm thích hợp nhấttheo tải động cơ và tốc độ xe

2.3.2 Các ưu điểm của Hộp Số Tự Động

So với hộp số thường, hộp số tự động có các ưu điểm sau

Giảm mệt mỏi cho người lái qua việc loại bỏ thao tác ngắt và đóng ly hợp cùng thao tác chuyển số

Chuyển số một cách tự động và êm dụi tại các tốc độ thích hợp với chế độ lái xe

Tránh cho động cơ và dẫn động khỏi bị quá tải vì ly hợp cơ khí nối giữa động

cơ và hệ thống truyền động theo kiểu cổ điển đã được thay bằng biến mô thủy lực

có hệ số an toàn cao hơn cho hệ thống truyền động ở phía sau động cơ

Tối ưu hóa các chế độ hoạt động của động cơ một cách tốt hơn so với xe lắp hộp số thường, điều này làm tăng tuổi thọ của động cơ được trang bị trên xe

2.4 Nguyín lý lăm việc chung của hộp số tự động

Dòng công suất truyền từ động cơ qua biến mô đến hộp số vă đi đến hệ thống truyền động sau đó (như hình 2-1), nhờ cấu tạo đặc biệt của mình biến mô vừa đóngvai trò lă một khớp nối thủy lực vừa lă một cơ cấu an toăn cho hệ thống truyền lực, cũng vừa lă một bộ phận khuyếch đại mô men từ động cơ đến hệ thống truyền lực phía sau tùy văo điều kiện sử dụng Hộp số không thực hiện truyền công suất đơn thuần bằng sự ăn khớp giữa câc bânh răng mă còn thực hiện truyền công suất qua câc ly hợp ma sât, để thay đổi tỷ số truyền vă đảo chiều quay thì trong hộp số sử dụng câc phanh vă cơ cấu hănh tinh đặc biệt với sự điều khiển tự động bằng thủy lực hay điện tử

Trục khuỷu động cơTấm dẫn độngBiến mô thủy lựcTrục sơ cấp của hộp sốBộ truyền hành tinh, các ly hợp

Trục thứ cấp của hộp số

Dòng truyền công suất trín xe có sử dụng hộp số tự động.

Trín thị trường hiện nay có nhiều loại hộp số tự động, phât triển theo xu hướng nđng cao sự chính xâc vă hợp lý hơn trong quâ trình chuyển số, kỉm theo lă giâ thănh vă công nghệ sản xuất, tuy nhiín chức năng cơ bản vă nguyín lý hoạt động lă giống nhau Trong hộp số tự động sự vận hănh tất cả câc bộ phận vă kết hợpvận hănh với nhau ảnh hưởng đến toăn bộ hiệu suất lăm việc của cả hộp số tự động nín yíu cầu về tất cả câc cụm chi tiết hay bộ phận cấu thănh nín hộp số điều có yíucầu rất khắt khe về thiết kế cũng như chế tạo

2.5 Biến mô thủy lực (BMM).

2.5.1 Cấu tạo biến mômen thủy lực

2.5.1.1 Cấu tạo :

BMM thừơng có cấu trúc gồm :

- Phần chủ động gồm có bânh bơm (B)

- Phần bị động được gọi lă bânh tuabin (T)

- Phần dẫn hướng được gọi lă bânh dẫn hướng (D)

Hình 2-2 Cấu tạo BMM của hãng MITSUBISHI Cấu tạo cụ thể được chỉ ra trên hình 1-3 Nếu ghép đầy đủ cả ba phần

B,T,D, chúng có cấu trúc ở dạng hình xuyến Toàn bộ xuyến quay quanh một đườngtâm cố định, và nằm trong một vỏ kín có chứa dầu ở áp suất lớn hơn áp suất khí quyển

2.5.2.2 Sơ đồ nguyên lý của biến mô

Bánh B được nối với động cơ thông qua trục bánh bơm, bánh T được nối với trục của hộp số hành tinh thông qua trục của nó Bánh D nối với vỏ của cụm thông qua khớp một chiều (một chiều quay cho phép, một chiều bị khóa )

Hình 2-3 Cấu tạo BMM (a) và cách mô tả nguyên lý làm việc (b)Cấu tạo bên trong của bánh B,bánh T, bánh D đều có cánh, các cánh này đều được sắp xêp sao cho ở trạng thái làm việc, chất lỏng được chuyển động (từ trong ra ngoài, và quay trở vào trong, tuần hoàn kín ) theo hình xuyến xoắn ốc tạo nên bởi các cánh

Để thuận lợi trong bố trí, cánh B được đặt sau bánh T (tính từ động cơ tới HSHT) Bánh T đặt trước, phần ngoài của nó có tiết diện nhỏ hơn phần trong Bánh

D đặt giữa bánh T và bánh B khép kín tiết diện của biến mô Trục của bánh T đặt trong cùng, trục của bánh T nằm trong cùng, trục của bánh D có dạng ống lồng và liên kết với vỏ của HSHT Trên trục này có đặt khớp một chiều

Cánh của các bánh B, T, D có cấu tạo theo quy luật tạo nên không gian dòng chảy của chất lỏng ở gần tâm lớn, càng ra ngoài càng thu nhỏ, tạo điều kiện nâng cao tốc độ dòng chảy khi chất lỏng đi ra xa tâm quay với động năng lớn Cấu trúc này dựa trên cơ sỡ các thiết bị thủy động có cánh trên các máy thủy lực hiện nay

2.5.2 Nguyên lý làm việc của biến mômen

Chúng ta liên hệ sự làm việc của BMM với sự làm việc của hai quạt gió Quạtchủ động được nối với nguồn điện, cánh của nó đẩy không khí sang quạt bị động (không nối với nguồn điện ) đặt đối diện Quạt bị động sẽ quay cùng chiều với quạt chủ động nhờ không khí đập vào Như vậy sự truyền năng lượng được thực hiện thông qua không khí

Hình 2-4 Mô hình nguyên lý tạo thành BMMTrong BMM qúa trình cũng xảy ra tương tự, nhưng thực hiện qua chất lỏng

Ở đây chất lỏng có áp suất đóng vai trò truyền năng lượng giữa B và T Cụ thể là B,T, D đặt trong dầu có áp suất và được bao bọc bởi vỏ kín, khi B quay cùng với động cơ dầu chuyển động, dưới tác dụng của lực ly tâm dầu chảy ra phía ngoài và tăng tốc độ Ở tại mép biên ngoài dầu đạt tốc độ cao nhất và hướng theo các cánh trong bánh B đập vào cánh của T, tại bánh T dầu truyền năng lượng và giảm dần tốc

độ thao các cánh dẫn của bánh T chạy vào phía trong Khi dầu tới mép trong của bánh T, bik rơi vào bánh D và theo các cánh dẫn chuyển sang bánh B Cứ như vậy chất lỏng chuyển động tuần hoàn theo đường xoắn ốc trong giới hạn của hình xuyến( B→T→D→B ) như hình 2-5

Hình 2-5 Hướng chuyển động của dòng chất lỏng trong BMM.

Người ta gọi quá trình dầu di chuyển trong bánh B là quá trình tích năng, quá trình dầu di chuyển trong bánh T là quá trình truyền năng lượng, còn quá trình ở trong bánh D là quá trình đổi hướng chuyển động Để làm tốt quá trình truyền năng lượng khe hở giữa B,T, D, B, là rất nhỏ và các ổ bi phảo đảm bảo dơ dão

M b

b b



 

5

2D n

M t

t t



 

Ở đây

M tô men bánh tua bin có được (N.m)

M bô men bánh bơm cung cấp (N.m)

 - Trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3)

nb, nt - Số vòng quay của bánh bơm và bánh tuabin (vg/ph)

D - Đường kính lớn nhất trên đĩa bơm (m)

Trong phần lớn chế độ làm việc Mt > Mb, khi đó chiều của MP cùng chiều với Mb

Và Mt = Mb +M P

Gía trị của Mt > Mb là đặc trưng của BMM

Sự thay đổi của Mt theo số vòng quay nt chỉ ra trên hình 2-6, có giá trị lớn nhất tại giá trị nt = 0 ( khi khởi hành xe )và nhỏ nhất ở nto Khi Mt = Mb BMM làmviệc như một ly hợp thủy lực

2.5.3.2 Hệ số biến mô men

Là tỷ số giữa mô men quay tác dụng lên trục bánh tuabin với mô men quaytác dụng lên trục bánh bơm

t b

t

n

n M

M K

Trong đó: NR - Công suất tổn hao

Nt - Công suất trên trục tuabin

Nb - Công suất trên trục bánh bơm

 - Hiệu suất biến mô

Do đó

 N N M M n K n n K i

b

t b

b

t t b

n n

S  là độ trượt của bánh tuabin so bánh bơm

 = K S

n

n n K

Hình 2-6 Đồ thị đặc tính ngoài của BMM thủy lực dạng tổng quát Khi K > 1 thì bm > lh.

Khi K < 1 thì bm giảm nhanh đến giá trị không

2.5.4 Đặc điểm làm việc của BMM

2.5.4.1 BMM khác với ly hợp thủy lực bởi:

BMM luôn có cấu tạo gồm ba phần : B, T,D,còn ly hợp thủy lực chỉ có B,T

Đa số thời gian mômen của bánh T lớn hơn mômen của bánh B (MT > MB ),

bánh D bị khóa bởi khớp một chiều, làm thành điểm tựa cứng cho dòng chất lỏng vàtạo điều kiện tăng phản lực của dòng chảy Tỷ số MT / MB trong trường hợp này lớn hơn 1, giá trị của khả năng mômen lớn nhất có thể là 2,5 → 2,8 lần ứng với khi khởi hành xe Trên hình 2-6 cho giá trị bằng 2,3 tức là khi khởi hành xe trên trục bị động của BMM tăng hơn mômen trên trục chủ động là 2,3 lần

Nếu B và T bằng nhau tức là lúc này D quay tự do, dòng chất lỏng luồn qua các khe cánh và tạo nên bộ truyền lực có đặc tính mới Vai trò của bánh D chỉ là hướng dòng chất lỏng, giảm tổn thất thủy lực trong BMM Tỷ số MT / MB tiến về 1,tức là giảm khả năng biến đổi mômen của hai trục Khi nT = nB mômen hai bánh bằng nhau, BMM làm như ly hợp thủy lực

Hình 2-7 Trạng thái làm việc của khớp một chiều trên bánh DNhư vậy nhờ khớp một chiều đặt ở D mà khả năng làm việc BMM khác với ly hợp thủy lực, tạo khả năng tăng được mômen truyền từ B sang T của BMM Sự tăng nàytùy thuộc vào trang thái làm việc giữa động cơ và ôtô, đồng thời biến đổi đều đặn không có dạng bậc thang, cho nên thật sự là một bộ biến đổi vô cấp

2.5.4.2.Để đảm bảo khả năng truyền lực có hiệu quả nhất thì : dầu đưa vào có

áp suất cao và ngay cả ở trạng thái không làm việc, dầu vẫn còn giữ lại với áp suất

cao hơn áp suất khí quyển, tránh được hiện tượng lọt không khí vào BMM Trên

đường dầu ra có đặt van một chiều điều áp duy trì áp suất dư này

2.5.4.3 Khi nT = nB : dầu không có khả năng truyền năng lượng,hiệu suất của

BMM tụt xuống bằng không Để khắc phục hiện tượng này trên nhiều biến mômen

có bố trí một ly hợp ma sát làm việc trong dầu Ly hợp ma sát này đặt giữa B và T,

và được đóng lại và được đóng lại tự động tại thời điểm nT ≈ nB , mômen truyền qua ly hợp ma sát Trên ôtô chế độ làm việc này được chỉ định bởi người lái, ly hợp

ma sát chỉ đóng khi công tắc LOCK-UP ở vị trí ON, còn khi công tắc này ở OFF ly

hợp ma sát không đóng Ly hợp này gọi là ly hợp khóa LOCK –UP

Khi khóa làm việc tính chất biến đổi vô cấp của HTTL không còn nữa Hệ thống làm việc như kết cấu thông thường của ly hợp ma sát với hộp số có cấp Do yêu cầu làm tốt khả năng truyền mômen xoắn nên các ly hợp khóa còn có thêm một

bộ giảm chấn xoắn, tương tự như ở ly hợp ma sát Vị trí ly hợp và cách đặt giảm

chấn này tùy thuộc cấu trúc cụ thể của BMM

2.5.4.4 Trên một số loại ôtô có hai bánh D Mục đích của việc thêm bánh D là

nhằm thay đổi khả năng làm việc ở phạm vi lớn hơn Mỗi bánh D được đặt trên một

khớp một chiều riêng biệt Khi nT tăng gần bằng nB thì lần lượt các bánh D chuyển sang trạng thái quay tự do theo chiều làm việc của dòng dầu

2.5.4.5 Trong BMM sự chuyển năng lượng xảy ra khi : Bánh B làm việc, bởi vậy

cứ khi nổ máy là mômen có thể chuyển sang phần bị động T, trong trường hợp này

có thể nói BMM không cắt dòng truyền hoàn toàn (khác ly hợp ma sát), vì vậy nếu với một ly do nào đó, xe có thể "tự bò"

Để tránh trường hợp này trên HS còn có thêm cơ cấu khóa trục bị động,và người lái chỉ rời khỏi xe khi đã tắt máy và để cần chọn số ở vị trí P (số đỗ) Trong

sử dụng cần quản ly số vòng quay nhỏ nhất của động cơ đúng Khi phát động máy không để bàn đạp nhiên liệu ở chế độ cung cấp lớn (không nhấn chân ga)

Trên các xe có khóa UP cần tận dụng khả năng để công tắc

LOCK-UP ở vị trí ON (hạn chế làm nóng dầu nhờn và tiêu hao nhiên liệu quá mức

2.5.5 Ly hợp khóa trong BMM (khóa LOCK-UP).

Loại ly hợp khóa là một bộ phận của BMM trên một số xe con

Tác dụng của nó là dùng để nối cứng bánh B và T khi độ trượt giữa hai bánh này lớn Nguyên ly làm việc kết hợp với BMM trình bày trên hình

Thông thường ly hợp khóa này là loại ly hợp ma sát một hay nhiều đĩa làm việc trong dầu, thời gian làm việc ngắn

Hình 2-8 Nguyên lý hoạt đông của BMM với khóa LOCK – UP của hãng

CHRYSLER

a ) Khi BMM đứng yên b) Khi BMM làm việc c) Khi LOCK – UP đóng

1 - Bánh phản ứng; 2 - Bánh bơm; 3 - Trục bị động; 4 - Lò xo giảm chấn; 5 - Ly hợp ma sát; 6 - Piston ly hợp; 7 - Bánh tua bin; 8- Đầu nối với trục khuỷu;

9-Đường dầu ra khỏi biến mô

Cấu tạo nguyên lý làm việc của ly hợp khóa trong BMM xem trên hình 2-9a, và hình 2 – 9b

Phần chủ động của ly hợp là vỏ của BMM, gắn liền với bánh B, trên bề mặt trong của vỏ BMM có một mặt phẳng dạng vành khăn tạo nên mặt phẳng tựa của ly hợp

Phần bị động gắn với trục của bánh T Trên bề mặt đĩa bị động có gắn tấm ma sát bằng vật liệu ma sát hay kim loại gốm

Ly hợp khóa được khóa bởi đĩa ép dạng pittông thủy lực Khi áp suất chất lỏng vào BMM tạo áp lực đẩy pittông thủy lực di chuyển đĩa ép đĩa bị động, nối giữa haiphần chủ động và bị động (B và T ) của BMM

Giảm chấn xoắn bố trí thông qua các lò xo đặt theo chu vi của đĩa để tạo nên khả năng giảm chấn

Hình 2-9a BMM và khóa LOCK – UP của hãng CHRYSLER

1 - Đường dầu vào; 2 - Đường dầu ra; 3 - Ly hợp khoá; 4, 5 - Phương lực ép;

Hình 2-9b BMM và khi khóa LOCK – UP của FORD

1 - Đường dầu vào; 2 - Ly hợp khoá; 3 - Cụm van điện từ; 4- Đường dầu ra

Trên hệ thống thủy lực : ban đầu độ trượt giữa B và T lớn, chất lỏng không tuần

hoàn theo đường xoắn ốc và trở về hệ thống dầu chung Khi độ trượt giữa B và T nhỏ dần tới mức xấp xỉ bằng nhau (chênh lệch khoảng 3% ), chất lỏng mất đần khả năng tuần hoàn theo đường xoắn ốc mà chảy theo hướng dầu về của BMM, đồng thời tạo nên sự chênh áp đẩy pittông vào khóa ly hợp Khả năng làm việc thực hiện

tự động

Những ôtô con sử dụng BMM có khóa LOCK – UP trên hệ thống EAT có nút bấm trên bảng điều khiển hay ở cần chọn số với hai vị trí ON, OFF và đèn báo

Khóa LOCK – UP trong BMM chỉ làm việc khi nút bấm ở vi trí ON, đèn báo sáng

và chỉ khi xe chuyển động với số cao (chẳng hạn ở trạng thái 3, D, OD của HSTĐ )

2.5.6- Khớp một chiều: Dạng trụ

Hình 2-10 Khớp một chiều dạng trụNguyên lý làm việc:

Gồm một vành trụ trong trơn và một vành ngoài có mặt cong theo hướng taọ nên chiềurộng chứa bi thay đổi Các viên bi trụ nằm trong rãnh chêm này và luôn luôn được tỳbằng các dạng lò xo tỳ khác nhau.Khi các viên bi chạy vào chỗ hẹp tạo trạng thái khóa

Sự dịch chuyển của viên bi phụ thuộc vào chiều quay, chiều nghiêng của mặt chêm

2.6 Cơ cấu hành tinh

2.6.1 Các khái niệm cơ bản

Sơ đồ không gian của cơ cấu hành tinh đơn giản một dãy hành tinh được trình bày như trên hình 2-11

Hình 2-11 Cấu tạo bộ truyền bánh răng hành tinh.

Một cơ cấu truyền động bằng bánh răng được gọi là cơ cấu hành tinh nếu có tối thiểu một trục hình học của bánh răng nào đó là không cố định

Bánh răng có trục hình học chuyển động được gọi là bánh răng hành tinh Bánh răng hành tinh có thể có một hay một số vành răng hoặc gồm một số bánh răng ăn khớp với nhau

Khâu mà trên đó bố trí trục của các bánh răng hành tinh được gọi là cần dẫn và

thường ký hiệu là h

Bánh răng mà trục hình học của nó trùng với trục chính của cơ cấu được gọi là

bánh răng trung tâm và thường ký hiệu là k

Khâu tiếp nhận mômen ngoại lực hay truyền tải trọng và là khâu trung tâm được gọi là khâu chính của cơ cấu hành tinh

Ký hiệu cơ cấu hành tinh tương ứng với các khâu chính của nó Cơ cấu hành tinh mà trong đó khâu chính là hai bánh răng trung tâm và một cần dẫn được ký hiệu là2k-h

Cơ cấu hành tinh mà trong đó tất cả ba khâu chính đều quay được gọi là cơ cấu vi sai

Bộ truyền hành tinh có thể bao gồm một hay một số dãy hành tinh kết nối với nhau Hay nói một cách khác: cơ sở của bộ truyền hành tinh là các dãy hành tinh bao gồm các bánh răng ăn khớp ngoài hay hỗn hợp Phổ biến nhất là các dãy hành tinh bao gồm các bánh răng ăn khớp hỗn hợp dạng 2k-h, bởi vì chúng cho phép tạo được tỷ số truyền lớn với kích thước khá nhỏ gọn

Như vậy, khác với truyền động bánh răng thông thường, trong truyền động hành tinh:

- Các trục và bánh răng trong thời gian làm việc có thể thay đổi vị trí của mìnhtrong không gian Ngoài chuyển động quay quanh trục của mình, các bánh răng thực hiện đồng thời chuyển động lăn xung quanh bánh răng trung tâm (hay bánh răng mặt trời)

- Đặc điểm khác của truyền động hành tinh là chúng không có bộ đồng tốc quán tính hoặc ống gài để chuyển số Việc chuyển số trong các bộ truyền này được thực hiện nhờ các ly hợp và phanh đĩa hoặc phanh dải.

- Vấn đề tự động hoá điều khiển hộp số hành tinh, như vậy, qui về vấn đề đảm bảo trình tự cần thiết đóng và mở các ly hợp và phanh của chúng

- Tính êm dịu của quá trình chuyển số được đảm bảo nhờ sự trượt của các phanh khi chuyển từ số này đến số khác

- Hộp số hành tinh bao gồm một số dãy bánh răng hành tinh, mỗi một dãy bánh răng đó được gắn liền với một ly hợp hoặc phanh tương ứng

- Hộp số hay bộ truyền hành tinh có thể dùng trên ôtô với tư cách là hộp số chính, hộp phân phối, vi sai ở trong cầu hay truyền động bánh xe Trên ôtô ngày nay

có hộp số thuỷ cơ trong đó sử dụng kết hợp biến mô thuỷ lực cùng với hộp số hành tinh

2.6.2 Phân loại.

2.6.2.1 Phân loại theo số bậc tự do

Để nhận được một tỷ số truyền hoàn toàn xác định, trong HSHT lúc đó chỉ có thể có một bậc tự do Các bậc tự do còn lại phải được loại từ bằng liên kết cứng Do vậy số bậc tự do trong cơ cấu bằng số liên kết cứng cộng với 1 Nên một cơ cấu hành tinh để có một số truyền cần phải đóng một phanh dải hoặc một ly hợp khoá, tức là phải tạo nên một liên kết cứng, thì như vậy cơ cấu đó sẽ có hai bậc tự do.Trong hộp số hành tinh 4, 5 bậc tự do, để nhận được một tỷ số truyền phải có

Bảng 2-2 Kiểu CCHT và dãy số CCHT, số lượng phần tử ma sát

Loại HSHT Dãy CCHT hai bậc tự do Dãy CCHT ba bậc tự do

2.6.2.2 Phân loại theo đặc tính ăn khớp

Hình 2-12 Các dãy CCHT cơ bản

Theo đặc tính ăn khớp cơ cấu hành tinh có thể phân ra:

- Dãy hành tinh ăn khớp trong,ngoài và hỗn hợp Loại này có ưu điểm là nhỏ gọn, độ bền cao dùng phổ biến trên ôtô (hình 2-12a)

- Dãy hành tinh ăn khớp ngoài, loại này chỉ dùng cho các hộp số cơ khí có tốc

độ thấp, trên ôtô không hay dùng vì lý do hiệu suất thấp (hình 2-12b)

2.6.2.3 Phân loại theo kết cấu

Theo kết cấu, cơ cấu bánh hành tinh có thể chia ra:

- Loại dùng bánh răng trụ răng thẳng hoặc răng nghiêng (hình 2-12a và 2-12b) Loại này dùng chủ yếu trong hộp số hay truyền lực bánh xe

- Loại dùng bánh răng côn (hình 2-12c và 2-12d)

Dãy hành tinh dùng bánh răng côn thường sử dụng trong cụm vi sai giữa các bánh xe (hình 2-12c hay giữa các cầu (hình 2-12d)

d Phân loại theo số khâu

Hình 2-13 Dãy CCHT ba khâu (a, b) và 4 khâu (c).

Nếu coi bánh răng hành tinh chỉ là khâu liên kết thì CCHT có thể chia ra các loại: ba, bốn hay năm khâu

Bộ truyền hành tinh một dãy loại 2k-h có ba khâu cơ bản N (bánh răng bao),

M (bánh răng mặt trời), G (cần dẫn) là bộ truyền đơn giản nhất Trên hình 2-13a và 2-13b là các bộ truyền ba khâu

Các cơ cấu hành tinh loại bốn khâu thể hiện trên hình 2-13c

Loại năm khâu ít dùng, vì khi tăng số khâu dẫn tới tăng số bậc tự do của cơ cấu, đồng thời để đáp ứng các tỷ số truyền xác định đòi hỏi giải pháp công nghệ phức tạp, làm tăng cao giá thành

Trên ôtô chủ yếu dùng cơ cấu hành tinh kiểu 2k-h với các loại điển hình như trong bảng 2-3 Phổ biến nhất trong truyền động thuỷ cơ là các cơ cấu hành tinh dạng A và D rất ít khi người ta sử dụng các dạng B, C, E

Bảng 2-3 Phân loại cơ cấu hành tinh ba khâu.

Dạng Sơ đồ Bánh răng

hành tinh

Đặc điểm ăn khớp

b

z

z z

b

z

z z

BR trung tâm:

một ăn khớp trong, một ăn khớp ngoài

a

b z

z



Hai bánh răng

có một vành răng

Cả hai BR trung tâm đều ăn khớp

b z

Bánh răng côn

a

b z

z



h

b a

g

g

h

f b a

2.6.3 Động học và động lực học bộ truyền hành tinh một dãy.

Hình 2-14 Mô tả cấu trúc và các quan hệ động học, động lực học.

a - Giản đồ tốc độ; b - Sơ đồ CCHT 2HK; c - Quan hệ động lực học.

Khi dùng phương pháp giải tích, ta coi cần dẫn đứng yên và xác định tỷ số truyền giữa các bánh răng trung tâm theo công thức:

) /(

) (

) /(

- Tốc độ góc và số vòng quay của các khâu tương ứng

Do cần dẫn được xem là đứng yên, nên G

MN

i hoàn toàn có thể được tính theo các công thức đã biết (Willis) đối với bộ truyền có các trục cố định:

p z

z r

r i

M

N M

N G

MN      (2.2)

Thông số p được gọi là thông số động học của dãy hành tinh p là một đại lượng đại số nên phải chú ý đến dấu của nó khi xây dựng và sử dụng công thức Nếu chiều quay của các bánh răng trùng nhau khi cần dẫn đứng yên thì p dương, nếu ngược lại thì p có giá trị âm

Thay i G p

MN  vào biểu thức (2.6) ta nhận được phương trình động học cơ bản của cơ cấu hành tinh 3 khâu:

G N

M k k

   (  1 ) hay n M kn N  (  1 k)n G

Theo phương trình này ta có thể xác định tốc độ góc của một khâu chính khi

đã biết tốc độ góc của 2 khâu còn lại và tỷ số truyền giữa chúng

Giá trị p của dãy bị hạn chế bởi kích thước của bánh răng hành tinh và của kích thước chung Thường thường p nằm trong giới hạn từ 1,5 đến 4

Khi sử dụng phương pháp đồ thị, có thể sử dụng giản đồ tốc độ của dãy hành tinh vẽ trên giấy kẻ ly theo tỷ lệ xích nhất định

Giả sử xây dựng giản đồ tốc độ khi M là khâu chủ động và bánh răng N bị phanh lại (v N  0 )

Xác định tốc độ v M tại điểm ăn khớp của bánh răng M và bánh răng hành tinhqua số vòng quay n M từ công thức:

) / ( ,

Ở đây: n M - Số vòng quay của bánh răng M, (vg/ph)

Đặt Om trên trục đứng theo giá trị bán kính của bánh răng M từ điểm m đặt vec tơ tốc độ v M và xác định điểm C đoạn Om, mc xác định theo tỷ lệ xích đã chọn Khi v N  0 ta có điểm n nằm ngay trên trục đứng Om Nối nc Tại d ta có thể xác định tốc đồ của giá hành tinh (cần dẫn) G là v G Đường nc biểu thị quan hệ củatốc độ v M với tốc độ v G của cần dẫn khi v N  0

Việc xác định số vòng quay tương đối của bánh răng hành tinh (tức là sự tự quay của bánh răng trên ổ) có ý nghĩa cho việc đánh giá và chọn ổ cũng như để tính toán hiệu suất bộ truyền

Khi bánh răng M là chủ động cần dẫn G là bị động thì

HT G







p n n

n HT M G (2.7)

- Khi bánh răng M là chủ động, bánh răng N là bị động:

1

2 )

Các lực và mô men tác dụng lên các phần tử của dãy hành tinh được xác định

từ điều kiện cân bằng các mômen ngoại lực Nếu bộ truyền có 3 khâu chính và bỏ qua ma sát, thì khi chuyển động ổn định (quay đều) có thể viết:

Ở đây: M , a M b vaì M h - Mômen tác dụng lên các khâu M, N và G

Các mômen ngoại lực có hướng ngược với hướng của các nội lực

G N

M F vaì F

F , tác dụng lên các khâu tương ứng Giá trị lực F G trong cơ cấu một dãy được xác định bằng phương pháp hợp lực tác dụng tại điểm tiếp xúc:

p M

M M

N M N M

M F

F F F F

F   ;  ;  (2.10)

Ở đây: n p - Số lượng bánh răng hành tinh đồng thời ăn khớp

Khảo sát điều kiện cân bằng bánh răng hành tinh (hình 2-16) ta viết được quan

hệ mômen trên các khâu:

M G

M

N pM M p M

M   ;  ( 1  ) (2.11)

Hình 2-15 Sơ đồ tính toán một dãy hành tinh.

Trong bộ truyền hành tinh, ổ đỡ của các bánh răng hành tinh còn chịu tác dụng của lực ly tâm:

G G lt

Lực ly tâm này khi G lớn, có thể lớn hơn nhiều lần so với lực tác dụng tại điểm ăn khớp của các bánh răng Do vậy, bánh răng, trục và ổ của nó phải có độ cứng vững cao, kích thước và trọng lượng càng nhỏ càng tốt Cần dẫn là bộ phận quyết định đến tính chất chịu tải của các bánh răng hành tinh, nó thường được chế tạo dạng khối liền hay là có hai mặt bích lớn để tránh đặt công xôn cho trục bánh răng hành tinh.

Đối với cơ cấu ba khâu, phương trình mômen khi tính đến các tổn thất có thể viết:

)( o

N M

o M N

p

M M

hay pM

o - Hiệu suất cơ cấu khi cần dẫn đứng yên

Thế biểu thức này vào phương trình (2.9) ta được:

G M

p

M p

M M

G

G G

) 1 (

) 1

o  

  , ở đây: a vaìb - Hiệu suất các bánh răng ăn khớp ngoài và

ăn khớp trong tương ứng: a 0 , 98vaìb  0 , 99

Khi xác định hiệu suất o chú ý rằng chỉ tính đến các tổn thất trong chuyển động tương đối của các răng mà không tính đến các tổn thất trong chuyển động theo(tổn thất trong các ổ đỡ), tổn thất thuỷ lực và tổn thất trong các phần tử ma sát ở trạng thái mở

2.6.4 Tải trọng tác dụng lên các cơ cấu khoá (điều khiển)

2.6.4.1 Mômen khoá

Khi muốn khoá một phần tử của CCHT đối với vỏ, cần phải tác động mômen ngoại lực hay còn gọi là mômen khoá vào cơ cấu.

Trong trường hợp tổng quát: đã biết mômen chủ động M cd, mômen bị động

Chiều M , cd M bd xác định như trên hình 2-16a

Với công thức xác định tỷ số truyền:

cd

bd i

2.6.4.2 Khoá bằng ly hợp khoá

Hình 2-16 Xác định các giá trị tải trọng của cơ cấu khóa.

a - Sơ đồ chung; b - Khi N khoá với G; c,d - Khi M khoá với G;

Đối với cơ cấu hành tinh một dãy có 3 phần cơ bản M, N và G loại 2k-h, khi làm việc có thể khoá 2 phần tử lại với nhau Như vậy mômen khoá này là nội lực của cơ cấu Ta xét các trường hợp sau:

p M

1





Quá trình chuyển số thực chất là sự chuyển đổi trạng thái làm việc của cơ cấu

Do vậy, ngoài các giá trị mômen tính toán nói trên, cần thiết để ý đến các mômen quán tính Nếu sự biến đổi trạng thái xảy ra đột ngột, nhất là khi thay đổi cả chiều quay của phần tử khoá, thì cần bố trí thêm khớp một chiều Khớp này đặt song song với ly hợp khoá, đảm bảo là cơ cấu an toàn cho ly hợp khoá Mặt khác việc bố trí như thế cho phép thu gọn kích thước của ly hợp khoá mà lại tăng được độ tin cậy của cơ cấu Vì vậy các loại khớp một chiều thường được sử dụng nhiều trên ôtô du lịch

2.6.4.3 Điều kiện công nghệ của bánh răng trong CCHT.

Bánh răng dùng trong HSHT thường là bánh răng trụ răng thẳng hay răng nghiêng Trong HSHT ôtô du lịch thường dùng bánh răng nghiêng do các ưu điểm

là có độ ồn nhỏ và độ bền cao

Số răng các bánh răng hành tinh và các bánh răng khác của cơ cấu ba khâu được lựa chọn trên cơ sở thông số p cho trước Theo thông số này khâu có kích thước nhỏ nhất (bánh răng hành tinh hay mặt trời) được xác định

Số răng tối thiểu cho phép của bánh răng mặt trời với dạng răng bình thường

là Zmin 17, với dạng răng dịch chỉnh: Zmin 14 Còn đối với bánh răng hành tinh

Khi đã biết số răng tối thiểu cũng như số lượng các bánh răng hành tinh và thông số p, thì số răng của các bánh răng còn lại cũng hoàn toàn xác định

Số răng nhận được khi tính toán được làm tròn đến giá trị nguyên gần nhất và

phải kiểm tra xem có thoả mãn các điều kiện đồng trục, lắp và kề không.

* Điều kiện đồng trục (đảm bảo cho các bánh răng được đặt đúng tâm) là: trục

các bánh răng trung tâm phải trùng với trục chính của cơ cấu Trong trường hợp bộ truyền gồm các bánh răng trụ, thì khoảng cách trục giữa các bánh răng trung tâm và bánh răng hành tinh là như nhau Để đảm bảo điều kiện đồng trục cần phải có:

H M

N Z Z

Ở đây:

Z M vaì Z N - Số răng tương ứng của bánh răng mặt trời và bánh răng bao.

Z H - Số răng của bánh răng hành tinh

Trong trường hợp cơ cấu có hai bánh răng hành tinh thì phải xét riêng

* Điều kiện lắp (đảm bảo cho các bánh răng hành tinh được bố trí với các

khoảng cách đều nhau) được thoả mãn nếu đỉnh răng của các bánh răng hành tinh trùng với chân răng của các bánh răng trung tâm, cụ thể là:

p N

M Z xn

Ở đây: n p - Số lượng các bánh răng hành tinh

x - Hệ số bội số (số nguyên)

* Điều kiện kề là điều kiện đảm bảo giá trị khe hở cần thiết giữa các bánh răng

hành tinh kề nhau Điều kiện này được thoả mãn khi tổng bán kính các vòng trong đỉnh của các bánh răng hành tinh kề nhau phải nhỏ hơn khoảng cách tâm trục giữa

Hình 2-17 Giải thích điều kiện kề

Giá trị nhỏ nhất cho phép của hiệu l  d H được xác định bởi tổn thất do lưu thông và văng toé dầu, có thể thừa nhận bằng 0,5m (m - mô đuyn bánh răng) Tức là: l d H  0 , 5m

Số răng của các bánh răng ăn khớp trong các cơ cấu hành tinh cao tốc không được có thừa số chung và số răng của các bánh răng trung tâm cũng không nên bằngbội số của số bánh răng hành tinh

2.6.5 Các cơ cấu hành tinh thường gặp trên ôtô.

2.6.5.1 Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson

a Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson kiểu đơn giản

a.1 Sơ đồ cấu tạo

CCHT kiểu wilson là bộ truyền hành tinh 1 dãy đơn giản, gồm các bánh răng

ăn khớp hỗn hợp (trong và ngoài) và ba trục Các chi tiết bao gồm: một bánh răng mặt trời có vành răng ngoài M đặt trên một trục quay, một bánh răng ngoại luân có vành răng trong N đặt trên một trục quay khác đồng tâm với trục quay của M, các bánh răng hành tinh nằm giữa M và N và ăn khớp đồng thời với M và N (với M ăn khớp ngoài, với N ăn khớp trong), trục của các bánh răng hành tinh nối cứng với nhau trên cần dẫn G và chuyển động quay xung quanh đường tâm của M, N, trục của cẫn dẫn G là trục thứ ba của CCHT

Cấu tạo và sơ đồ của CCHT kiểu wilson như trên Như vậy ba trục của cơ cấu

cơ cùng đường tâm quay và ở dạng trục lồng, được gọi là đường tâm trục của

CCHT, các trục đều có thể quay tương đối đối với nhau Số lượng bánh răng hành tinh có thể là 1, 2, 3, 4 tuỳ thuộc vào kết cấu cụ thể Các bánh răng hành tinh vừa cókhả năng quay xung quanh trục của nó vừa có khả năng quay xung quanh trục của CCHT

CCHT wilson có ba phần tử: M, N, G Bánh răng hành tinh H được coi là khâuliên kết giữa M và N theo phân tích động học của hộp số, chúng cần có một phần tửchủ động và một bị động Do vậy, để nhận được một tỷ số truyền xác định, cơ cấu

có thể có hai khả năng sau:

- Khoá một phần tử với vỏ hộp số

- Khoá hai phần tử với nhau

Cả hai khả năng đều cho phép: nếu trục vào có tốc độ quay ổn định thì tốc độ góc của trục ra sẽ ổn định

Hình 2-18 Cấu tạo và sơ đồ CCHT kiểu Wilson

M - Bánh răng mặt trời; N - Bánh răng ngoại luân; H - Bánh răng hành tinh;

cd

bd bd

cd M

M n

Bảng 2-4 Sơ đồ các khả năng làm việc và ứng dụng của CCHT kiểu Wilson

vao

ra ra

vao M

M n

G G

M

r

r M

M n

M

N G

M M

G

r

r M

M n

Số truyềnnhanh

M

N M

N N

M

r

r M

M n

M M

N

r

r M

M n

5 G N M

N

M G

N N G

r

r M

M n

Số truyềnnhanhOD

N

M N

G G

N

r

r M

M n

Số truyềnthẳng

 Trạng thái 1 có thể là số 1 (hình 2-19) với i = 2,55,0 (số truyền rất chậm)

Hình 2-19 Sơ đồ gài số 1.

 Trạng thái 3 (hình 2-20) có thể là số lùi i = -(4,01,5) (số lùi)

Hình 2-20 Sơ đồ gài số lùi

 Trạng thái 5 (hình 2-21) có thể là số 4 với i = 0,60,8 (số truyền tăng OD)

Hình 2-21 Sơ đồ gài số 4

 Trạng thái 6 (hình 2-22) có thể là số 2 với i = 1,02,0 (số truyền chậm)

Hình 2-22 Sơ đồ gài số 2.

 Trạng thái 7 có thể là số 3 với i = 1 (số truyền thẳng)

a.3 Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson tổ hợp.

a.3.1 Tổ hợp bộ truyền cơ bản

Để đáp ứng số lượng tỷ sô truyền cần thiết (ba đến năm số tiến), trên HSHT của ôtô thường dùng từ hai đến ba CCHT Wilson kể trên Thường gặp hai dạng cơ bản là ghép nối song song và ghép nối nối tiếp Trên hình 2.24 a) là sơ đồ ghép nối kiểu nối tiếp của hai CCHT Wilson, khi đó tỷ số truyền sẽ bằng tích giữa hai tỷ số truyền của các CCHT Wilson, còn số lượng số truyền được nhân lên gấp đôi, trên hình 2.24 b) là sơ đồ ghép nối song song của CCHT Wilson

a.3.2 Tổ hợp các loại bộ truyền theo nhóm

Hộp số chính có thể chia ra: một hoặc nhiều nhóm tỷ số truyền, hộp số có một nhóm tỷ số truyền gồm CCHT kiểu SIMPSON, RAVIGNUAX hay tổ hợp từ các CCHT kiểu WILSON, hộp số có hai hay nhiều nhóm tỷ số truyền gồm các CCHT

đã được tổ hợp như trên cùng với CCHT đơn giản (WILSON)

Hình 2-23 Sơ đồ ghép nối cơ cấu hành tinh (CCHT)

a) Sơ đồ ghép nối tiếp.

b) Sơ đồ ghép song song.