tài liệu
1.Phân tích nhiệm vụ yêu cầu của hộp số 1.1.Định nghĩa : Hộp số là một cơ cấu làm thay đổi tốc độ và chiều quay của trục bị động trong khi tốc độ cũng như chiều quay của trục chủ động không đổi. 1.2. Nhiệm vụ của hộp số: -Hộp số dùng để thay đổi tỉ số truyền nhằm thay đổ mômen xoắn ở các bánh xe chủ động của ôtô,đồng thời thay đổi tốc độ của xe sao cho phù hợp với sức cản bên ngoài. -Thay đổi chiều chuyển động của ôtô ( tiến và lùi ). -Tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong khoảng thời gian tùy ý ( hộp số có số không ) mà không cần tắt máy và mở li hợp. -Dẫn động lực ra ngoài cho các bộ phận công tác của xe chuyên dùng (có phần trích công suất cho tời kéo,xe tự đổ 0). -Cắt truyền động lâu dài giữa động cơ và hệ thống truyền lực khi khởi động,chạy không tải. 1.3.Yêu cầu của hộp số: -Có dãy tỉ số truyền hợp lý đảm bảo cho tính động lực và tính kinh tế khi xe làm việc. -Có khả năng đưa công suất ra ngoài để dẫn động các thiết bị phụ trợ khác của xe. -Có vị trí trung gian để cắt truyền động lâu dài giữa động cơ và hệ thống truyền lực. -Không sinh ra lực va đập lên hệ thống truyền lực, làm việc không có tuyến ồn. -Cấu tạo đơn giản,chắc chắn,điều khiển dễ dàng,dễ bảo dưỡng và sửa chữa,giá thành hạ. -Làm việc an toàn và có hiệu suất truyền động cao. 1 2.Phân tích cấu tạo nguyên lý làm việc của bộ biến mô và hộp số hành tinh. 2.1.Bộ biến mô: Bộ biến mô thủy lực trong hộp số tự động nhằm thực hiện các chức năng sau: - Tăng mômen do động cơ tạo ra; - Đóng vai trò như một ly hợp thuỷ lực để truyền (hay không truyền) mômen từ động cơ đến hộp số. - Hấp thụ các dao động xoắn của động cơ và hệ thống truyền lực; - Có tác dụng như một bánh đà để làm đồng đều chuyển động quay của động cơ; - Dẫn động bơm dầu của hệ thống điều khiển thuỷ lực. 2.2. Cấu tạo của bộ biến mô : Bộ biến mô gồm bánh bơm, bánh tuabin, khớp một chiều, stato và vỏ biến mô chứa tất cả các bộ phận đó. Bộ biến mô được điền đầy ATF do bơm dầu cung cấp. Động cơ quay và bánh bơm quay, và dầu bị đẩy ra từ bánh bơm thành một dòng mạnh làm quay bánh tua bin. Hình 1.Sơ đồ cấu tạo biến mô 2 Khi tốc độ của bánh bơm tăng thì lực li tâm làm cho dầu bắt đầu chảy từ tâm bánh bơm ra phía ngoài. Khi tốc độ bánh bơm tăng lên nữa thì dầu sẽ bị ép văng ra khỏi bánh bơm. Dầu va vào cánh của bánh tua bin làm cho bánh tua bin bắt đầu quay cùng chiều với bánh bơm. Dầu chảy vào trong dọc theo các cánh của bánh tua bin. Khi nó chui được vào bên trong bánh tua bin thì mặt cong trong của cánh sẽ đổi hướng dầu ngược lại về phía bánh bơm, và chu kỳ lại bắt đầu từ đầu. Việc truyền mô men được thực hiện nhờ sự tuần hoàn dầu qua bánh bơm và bánh tua bin. Việc khuyếch đại mômen do bộ biến mô thực hiện bằng cách dẫn dầu khi nó vẫn còn năng lượng sau khi đã đi qua bánh tua bin trở về bánh bơm qua cánh của Stato. Nói cách khác, bánh bơm được quay do mô men từ động cơ mà mô men này lại được bổ sung dầu quay về từ bánh tua bin. Có thể nói rằng bánh bơm khuyếch đại mô men ban đầu để dẫn động bánh tua bin. Ở Bánh tua bin là rôto cánh quạt,được lắp với trục chủ động của hộp số.Bánh tua bin là phần bị động trong bộ biến mô thủy lực,khi làm việc bình thường trục tua bin quay chậm hơn bánh bơm.Cánh của bánh tua bin có chiều xoắn hướng kính ngược chiều với chiều cánh của bánh bơm. Hình 2.Sơ đồ cấu tạo của biến mô thủy lực 3 Stato bao gồm các cánh hướng dẫn đặt giữa cánh bơm và bánh tuốc bin để biến mô thủy lực làm việc có hiệu suất cao hơn.Stato được đặt lên li hợp một chiều dùng kiểu con lăn chỉ cho phép stato quay theo chiều của biến mô thủy lực. Bánh bơm được bố trí nằm trong vỏ bộ biến mô và nối với trục khuỷu qua đĩa dẫn động. Nhiều cánh hình cong được lắp bên trong bánh bơm. Một vòng dẫn hướng được lắp trên mép trong của các cánh để đường dẫn dòng dầu được êm. Hình 3.Bánh bơm thủy lực Rất nhiều cánh được lắp lên bánh tuabin giống như trường hợp bánh bơm. Hướng cong của các cánh này ngược chiều với hướng cong của cánh của bánh bơm. Bánh tua bin được lắp trên trục sơ cấp của hộp số sao cho các cánh bên trong nó nằm đối diện với các cánh của bánh bơm với một khe hở rất nhỏ ở giữa. Stato nằm giữa bánh bơm và bánh tua bin. Qua khớp một chiều nó được lắp trên trục stato và trục này được cố định trên vỏ hộp số. Dòng dầu trở về từ bánh tua bin vào bánh bơm theo hướng cản sự quay của bánh bơm. Do đó, stato đổi chiều của dòng dầu sao cho nó tác động lên phía sau của các cánh trên bánh bơm và bổ sung thêm lực đẩy cho bánh bơm do đó làm tăng mômen. Khớp một chiều cho phép Stato quay theo chiều quay của trục khuỷu động cơ. Tuy nhiên nếu Stato định bắt đầu quay theo chiều ngược lại thì khớp một chiều sẽ khoá stato để ngăn không cho nó quay. *.Bánh đà liền với vỏ biến mô. 4 Hình 4.Bánh đà và vỏ biến mô 5 Hình 5.Bánh đà 2.3.Nguyên lý hoạt động của bộ biến mô: Khi động cơ làm việc,bánh bơm luôn quay cùng trục khuỷu .Chất lỏng nằm giữa các cánh quạt của bánh bơm chuyển động từ tâm đến rìa ngoài đĩa bơm với vận tốc lớn dần.Như vậy bánh bơm đã chuyển cơ năng của trục khuỷu thành động năng của chất lỏng.Dòng chất lỏng đập vào cánh của tua bin ,làm cho tua bin quay và truyền mômen xoắn cho trục chủ động của hộp số.Ở bánh tua bin động năng của chất lỏng lại chuyển thành cơ năng của bánh tua bin. -Các cánh hướng dẫn cả stato có độ cong nhất định là thay đổi hướng và tốc độ của dòng chảy chất lỏng khi ra khỏi bánh bơm,do đó lực ép lên các cánh bánh tua bín sẽ lớn hơn và mômen quay của bánh tua bin sẽ lớn hơn.Nhưng mômen của bánh tua bin lớn hơn bao nhiêu lần thì vận tốc của nó giảm đi bấy nhiêu lần.Điều này rất cần thiết cho sự tăng tốc. -Để stato làm được nhiệm vụ dẫn hướng dòng chảy,stato phải đứng yên mặc dù dòng chảy cũng tác động vào các cánh hướng dẫn.Stato lắp với vỏ cố định qua ly hợp một chiều. -Khi bắt đầu khởi hành hoặc tăng tốc,lực cản truyền đến bánh tua bin tăng lên trong lúc bánh tua bin quay chậm,do đó chênh lệch về tốc độ giữa bánh bơm và bánh tua bin lớn,dòng chảy từ bánh tua bin có xu hướng làm cho stato quay ngược lại.Nhưng ly hợp một chiều ở trạng thái khóa nên stato đứng yên và nó dẫn hướng dòng chảy để mômen của bánh tua bin tăng lên,xe dễ dàng tăng tốc độ.Khi mômen cản cân bằng với mômen của bánh tua bin,vận tốc quay của bánh tua bin ổn định ( giả thiết mômen của đĩa bơm không đổi). -Nếu hộp số hành tinh có tỷ số truyền phù hợp,mômen cản bằng với mômen của bánh bơm,xe sẽ chạy với tốc độ đều.Nhưng tốc độ của tua bin luôn nhỏ hơn tốc độ của bánh bơm.Đó là hiện tượng trượt ở biến mô thủy lực.Hiện tượng này gây mất mát công suất của động cơ và đốt nóng dầu của hộp số.Bởi vậy hầu hết các biến mô thủy lực đều có một li hợp khóa biến mô thủy lực (li hợp chuyển đổi mômen) để khóa biến mô ngăn cản hiện tượng trượt. 6 Hình 6.Sự truyền mô men Khi tốc độ của bánh bơm tăng thì lực li tâm làm cho dầu bắt đầu chảy từ tâm bánh bơm ra phía ngoài. Khi tốc độ bánh bơm tăng lên nữa thì dầu sẽ bị ép văng ra khỏi bánh bơm. Dầu va vào cánh của bánh tua bin làm cho bánh tua bin bắt đầu quay cùng chiều với bánh bơm. Dầu chảy vào trong dọc theo các cánh của bánh tua bin. Khi nó chui được vào bên trong bánh tua bin thì mặt cong trong của cánh sẽ đổi hướng dầu ngược lại về phía bánh bơm, và chu kỳ lại bắt đầu từ đầu. Việc truyền mô men được thực hiện nhờ sự tuần hoàn dầu qua bánh bơm và bánh tua bin.Bộ biến mô vừa truyền vừa khuyếch đại mô men từ động cơ vào hộp số (Bộ truyền bánh răng hành tinh) bằng việc sử dụng dầu hộp số tự động (ATF) như một môi chất. 2.4.Đặc tính của biến mô: *.Tỉ số truyền mômen và hiệu suất truyền 7 Hình 7.Đặc tính của bộ biến mô Độ khuyếch đại mômen do bộ biến mô sẽ tăng theo tỉ lệ với dòng xoáy. Có nghĩa là mômen sẽ trở thành cực đại khi bánh tua bin dừng. Hoạt động của bộ biến mô được chia thành hai dải hoạt động: - Dải biến mô, trong đó có sự khuyếch đại mômen. - Dải khớp nối, trong đó chỉ thuần tuý diễn ra việc truyền mômen và sự khuyếch đại mômen không xảy ra. 8 Hình 8.Sơ đồ khuyếch đại mômen Điểm li hợp là đường phân chia giữa hai phạm vi đó. Hiệu suất truyền động của bộ biến mô cho thấy năng lượng truyền cho bánh bơm được truyền tới bánh tua bin với hiệu quả ra sao. Năng lượng ở đây là công suất của bản thân động cơ, tỉ lệ với tốc độ động cơ (vòng/phút) và mômen động cơ. Do mômen được truyền với tỉ số gần 1:1 trong khớp thuỷ lực nên hiệu suất truyền động trong dải khớp nối sẽ tăng tuyến tính và tỉ lệ với tỉ số tốc độ. Tuy nhiên, hiệu suất truyền động của bộ biến mô không đạt được 100% và thường đạt khoảng 95%. Sự tổn hao năng lượng là do nhiệt sinh ra trong dầu và do ma sát. Khi dầu tuần hoàn nó được bộ làm mát dầu làm mát. - Điểm dừng và điểm li hợp 9 Hình 9.Sơ đồ đường đặc tính của điểm dừng và điểm li hợp 2.4.1. Điểm dừng Điểm dừng chỉ tình trạng mà ở đó bánh tua bin không chuyển động. Sự chênh lệch về tốc độ quay giữa bánh bơm và bánh tua bin là lớn nhất. Tỉ số truyền mô men của bộ biến mô là lớn nhất tại điểm dừng (thường trong phạm vi từ 1,7 đến 2,5). Hiệu suất truyền động bằng 0. 2.4.2. Điểm li hợp Khi bánh tua bin bắt đầu quay và tỉ số truyền tốc độ tăng lên, sự chệnh lệch tốc độ quay giữa bánh tua bin và bánh bơm bắt đầu giảm xuống. Tuy nhiên, ở thời điểm này hiệu suất truyền động tăng. Hiệu suất truyền động đạt lớn nhất ngay trước điểm li hợp. Khi tỷ số tốc độ đạt tới một trị số nào đó thì tỉ số truyền mômen trở nên gần bằng 1:1. Nói cách khác, Stato bắt đầu quay ở điểm li hợp và bộ biến mô sẽ hoạt động như một khớp nối thuỷ lực để ngăn không cho tỉ số truyền mômen tụt xuống dưới 1. Chức năng khớp một chiều của Stato 10 [...]... 3.2.3.Ý nghĩa thực tế Thực tế trong hộp số hành tinh mỗi cơ cấu hành tinh chỉ đảm nhận hai tỷ số truyền (nằm trong trạng thái làm việc, trừ số Mo), Các hộp số hành tinh được tổ hợp hai nhiều cơ cấu hành tinh Phần tử liên kết( bánh răng hành tinh) được gọi là phần tử khóa, các phần tử khóa biểu thị mối liên kết giữa một hoặc nhiều phần tử của cơ cấu hành tinh với nhau hoặc với vỏ hộp số hành tinh Các phần... trục bị động để xe có thể chạy tiến ,lùi 17 3.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc 3.2.1 Cấu Tạo : Hộp số hành tinh gồm 1 hay nhiều bộ truyền hành tinh.Tùy theo cách bố trí và số lượng các bộ truyền hành tinh mà ta có các hộp số hành tinh khác nhau: Hộp số hành tinh 3 cấp tiến có số truyền thẳng,hộp số hành tinh 4,5,6 cấp tiến có số truyền tăng Hình 16.Sơ đồ cấu tạo bánh răng Khuyếch đại mômen phải phù hợp... bánh bơm Hình 12.Cơ cấu khóa biến mô Cơ cấu li hợp khoá biến mô truyền công suất động cơ tới hộp số tự động một cách trực tiếp và cơ học Do bộ biến mô sử dụng dòng thuỷ lực để gián tiếp truyền công suất nên có sự tổn hao công suất Vì vậy, li hợp được lắp trong bộ biến mô để nối trực tiếp động cơ với hộp số để giảm tổn thất công suất Khi xe đạt được một tốc độ nhất định, thì cơ cấu li hợp khoá biến... nhau hoặc với vỏ hộp số hành tinh Các phần tử khóa là: - Ly hợp ma sát làm việc trong dầu; - Phanh dải; - Khớp một chiều - Tùy từng cấu trúc hộp số hành tinh mà các phần tử khóa là phần tử điều khiển hoặc phần tử đảm bảo an toàn cơ cấu - Các ưu điểm của hộp số sử dụng cơ cấu bánh răng hành tinh - Chuyển số liên tục không ảnh hưởng tới dòng lực từ động cơ; - Giảm độ ồn trong khi làm việc; 23 - Kích thước... Hình 26.Cơ cấu khóa khi đỗ xe *.Chú ý :Cơ cấu khoá đỗ xe cho xe FR Khi cần số của một hộp số tự động của một xe FR ở dãy "P" thì vấu hãm của khoá phanh đỗ được ăn khớp với bánh răng bao bộ truyền hành tinh trước hoặc sau mà bánh răng bao này được nối bằng then với trục thứ cấp nên ngăn cản sự chuyển động của xe Tuy nhiên, trên các xe 4WD loại FR thì không thể ngăn chuyển động của xe nếu cơ cấu hộp số... cơ; - Giảm độ ồn trong khi làm việc; 23 - Kích thước nhỏ gọn; - Hiệu suất làm việc cao; - Cho tỷ số truyền cao nhưng kích thước không lớn Nhược điểm: - Công nghệ chế tạo đòi hỏi có độ chính xác cao; - Kết cấu phức tạp, nhiều cụm lồng trục, lồng phanh, ly hợp khóa; - Lực ly tâm trên các bánh răng hành tinh lớn do tốc độ góc lớn; lại 3.2.4.Tốc độ và Chiều quay Tốc độ và chiều quay của bộ bánh răng hành... hướng với bánh răng Bánh răng mặt Tăng tốc trời 3.2.5.Tỷ số truyền : Tỷ sô truyền của bánh răng hành tinh được tính theo công thức : 24 chủ động Tỉ số truyền = Tỷ số truyền của bộ hành tinh được xác định bằng số răng của cần dẫn,bánh răng bao và bánh răng mặt trời.Số răng của cần dẫn Zc được tính bằng công thức sau : Zc = Zr + Zs Trong đó : -Zc :số răng cần dẫn -Zr :số răng của bánh bao răng -Zs :số... của cánh stato 11 Trong trường hợp đó các cánh stato sẽ cản trở dòng dầu Khớp một chiều làm cho stato quay trơn cùng chiều với bánh bơm, và dầu sẽ trở về cánh bơm một cách thuận dòng 2.4.3.Cơ cấu khóa biến mô Cơ cấu khóa biến mô truyền công suất từ động cơ tới hộp số một cách trực tiếp và cơ học.Do bộ biến mô sử dụng dòng thủy lực để gián tiếp truyền công suất nên có sự tổn hao công suất.Vì vậy khóa... chiều km đồng Khớp một chiều No.1 (F) hồ Khi B2 hoạt động,nó khóa bánh răng mặt trời trước và sau ngăn không cho chúng quay ngược chiều kim Khớp một chiều No.2 (F) đồng hồ Khóa cần dẫn bộ truyền hành tínhau ngăn không cho nó quay ngược chiều kim đồng hồ *.Hoạt động của Phanh và Ly hợp: Dải “P” “R” “N” “D”,”2” “D” “D” “2” “L” Số Đỗ xe Lùi Trung gian Số một Số hai Số ba Số hai Số một C1 C2 B1 B2 F1 O... răng mặt trời.Xung quanh bánh răng mặt trời là các bánh răng hành tinh quay trên trục của nó.Bánh răng ngoài cùng là bánh răng bao.Tất cả bộ truyền bánh răng hành tinh sử dụng cách sắp xếp này 18 Hình 17 .Cấu tạo bộ bánh răng hành tinh 3.2.2 Nguyên lý hoạt động a Giảm tốc: - Bánh răng ngoại luân chủ động (được truyền lực từ động cơ-Input); - Bánh răng hành tinh quay quanh trục của nó và quay quanh bánh . tải. 1.3.Yêu cầu của hộp số: -Có dãy tỉ số truyền hợp lý đảm bảo cho tính động lực và tính kinh tế khi xe làm việc. -Có khả năng đưa công suất ra ngoài. một môi chất. 2.4.Đặc tính của biến mô: *.Tỉ số truyền mômen và hiệu suất truyền 7 Hình 7.Đặc tính của bộ biến mô Độ