hệ thống truyền lực , ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

Hộp số ba trục• Gồm trục sơ cấp gắn với bánh răng chủ động của số truyền, trục trung gian chứa bánh răng trung gian, trục thứ cấp chứa các bánh răng bị động.. Cơ cấu điều khiển hộp sốĐòn

HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC

GVHD: HỒ PHI LONG

ĐH BÁCH KHOA TP.HCM

HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC

(khái quát)

KHÁI NIỆM

Là tập hợp tất cả các cơ cấu nối từ động cơ tới bánh xe chủ động, bao gồm các cơ cấu truyền, cắt, đổi chiều quay,biến đổi giá trị moment truyền.

NHIỆM VỤ

• Truyền,biến đổi moment quay và số vòng quay từ động cơ đến bánh xe chủ động

• Cắt dòng truyền trong thời gian ngắn hoặc dài

• Thực hiện đổi chiều chuyển động

YÊU CẦU

• Hiệu suất cao,độ tin cậy lớn.

• Thay đổi được moment của động cơ một cách dễ dàng

• Cấu tạo đơn giản,dễ bảo dưỡng,sửa chữa, giá

thành

BỐ TRÍ TRÊN Ô TÔ

• Động cơ đặt trước – dẫn động cầu trước

BỐ TRÍ TRÊN Ô TÔ

• Động cơ đặt trước – dẫn động cầu sau

BỐ TRÍ TRÊN Ô TÔ

• Động cơ đặt trước – dẫn động cầu trước và sau

CÔNG THỨC BÁNH XE

Sơ đồ 4 x 2 (dạng FR)

Sơ đồ 4 x 2 (dạng RR)

CÔNG THỨC BÁNH XE

Sơ đồ 4 x 2 (dạng FF)

Sơ đồ 4 x 4 (dạng RR)

CÔNG THỨC BÁNH XE

Sơ đồ 6 x 4

Sơ đồ 6x 6

LY HỢP

CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU

Công dụng

• Nối và cắt động cơ với hệ thống truyền lực

• Sử dụng như cơ cấu an toàn

Phân loại

• Theo cách truyền moment

• Theo hình dáng các chi tiết

• Theo phương pháp sinh lực ép

• Theo kết cấu cơ cấu ép

Yêu cầu

• NGẮT DỨT KHOÁT, ĐÓNG ÊM DỊU

• Yêu cầu chung: giá thành, bảo trì, bảo dưỡng…

LY HỢP MỘT ĐĨA

LY HỢP NHIỀU ĐĨA

• Đóng êm dịu hơn

• Truyền được mô men lớn hơn

ĐĨA MA SÁT

LÒ XO

LY HỢP THUỶ LỰC

ĐIỀU KHIỂN THUỶ LỰC

ĐIỀU KHIỂN CƠ KHÍ

LY HỢP ĐIỆN TỪ

HỘP SỐ

CÔNG DỤNG

• Thay đổi lực kéo ở bánh xe chủ động của ôtô cho phù hợp với điều kiện cản của mặt đường

• Thay đổi chiều chuyển động của ôtô (tiến hoặc lùi)

• Cho xe dừng tại chổ mà không cần tắt máy hoặc cắt

bộ ly hợp

• Dẫn động lực ra ngoài cho bộ phận công tác đối với

xe chuyên dùng

• Kết cấu gọn gàng, chắc chắn, dễ điều khiển, bảo dưỡng hoặc kiểm tra khi hư hỏng

• Yêu cầu chung: giá thành, bảo trì bảo dưỡng…

Vô cấp Có cấp Hai trục Ba trục Thường (<6) Nhiều cấp

(8~20)

cơ đặt ngang Một số máy

kéo bánh bơm công suất

nhỏ.

Dựa trên số trục chứa các cặp bánh răng truyền số

Hộp số ba trục

• Gồm trục sơ cấp gắn với bánh răng chủ động của số truyền, trục trung gian chứa bánh răng trung gian, trục thứ cấp chứa các bánh răng bị động

Trục sơ cấp và trục thứ cấp bố trí đồng tâm.

• Được sử dụng rộng rãi trên hầu hết các loại xe hiện nay.

33

• Ưu điểm:

Có số truyền thẳng, nâng cao hiệu suất truyền của hộp số, giảm tiêu hao nhiên liệu và tăng tuổi thọ hộp số.

• Nhược điểm:

Trục thứ cấp gối lên trục sơ cấp thông qua ổ bi đặt trong phần rỗng của đầu ra trục sơ cấp, dễ làm cho ổ bi bị quá tải.

34

Thiết kế bố trí chung

Chọn số cấp

Đối với ôtô du lịch và ôtô khách: căn cứ vào đặc tính động lực và sự bố trí hệ thống truyền lực ta có thể chọn từ 3 đến 5 cấp

Đối với xe tải : xác định dựa trên tính năng động lực và tính kinh tế nhiên liệu tốt nhất

36

D: là nhân tố động lực học:

Ảnh hưởng của số cấp hộp số đến tính năng động lực học của ôtô

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

Pk1 Pk2 Pk3 Pk4 Pk5 Pk6

a

w k

G

P

P G

i D

q

Trục

• Trục sơ cấp: thường chế tạo liền với bánh răng.

• Trục trung gian:

Loại trục cố định trong vỏ hộp số còn các bánh răng chế tạo liền thành một khối quay trơn trên trục Dùng cho ô tô du lịch và ô tô tải trọng nhỏ.

Loại trục được quay trên các ổ bi hoặc ổ thanh lăn nằm trong vỏ hộp số, các bánh răng được nối ghép cứng với trục dùng trong máy kéo nông nghiệp.

• Trục thứ cấp: các bánh răng của trục thứ cấp thường được chế tạo thành một khối liền với moay-ơ.

39

Tính toán trục

• Xác định lực tác dụng lên trục:

Lực vòng P

Lực hướng kính R

Lực chiều trục Q

• Chọn sơ bộ kích thước trục:

Đối với trục sơ cấp:

Đối với trục trung gian:

Đối với trục thứ cấp:

• Tính bền trục

40

Ổ sử dụng thường là ổ lăn Ổ trượt thường dùng cho số lùi

41

Ổ lăn

Hộp số của ôtô máy kéo thường dùng ổ lăn, ổ trượt chỉ dùng đối với bánh răng của số lùi hoặc các bánh răng ăn khớp thường xuyên

Hộp số chính, hộp số phụ và hộp phân phối thướng dùng:

- Ổ bi hướng kính

- Ổ lăn hình trụ

- Ổ lăn hình côn

42

ổ bi hướng kính : dễ lắp đặt và không cần điều chỉnh

Ổ lăn

43

ổ thanh lăn hình trụ : chịu lực hướng kính tốt so với

ổ bi hướng kính cùng kích thước

Ổ lăn

44

Ổ thanh lăn hình côn: chịu được lực hướng kính và dọc trục lớn nhưng qúa trình sử dụng phải điều chình => hạn chế

sử dụng

Ổ lăn

45

Khi lắp ổ: vòng trong ổ bi được lắp lên trục theo kiểu lắp có độ dôi loại trung gian theo hệ thống lỗ, vòng ngoài lắp trên thành vỏ theo kiểu lắp trung gian cấp 1 hoặc cấp 2 theo hệ

thống trục.

Ổ lăn

46

Ổ được chọn theo khả năng làm việc, sao cho đảm đảm được độ bền và có kích thước bé,

ổ lăn được tính ở chế độ tải trọng trung bình.

Ổ lăn

47

Cơ cấu điều khiển hộp số

Đòn điều khiển

Định vị và khóa hãm

Ống gài số

Bộ đồng tốc

Phanh con

48

Cơ cấu điều khiển hộp số

Đòn điều khiển

• Có nhiệm vụ dịch chuyển các bánh răng hoặc các ống gài số ở trong hộp

số khi gài và nhả số

• Có 2 loại : loại đặt trực tiếp trên nắp hộp số và loại đặt riêng rẽ đối với hộp số

49

Cơ cấu điều khiển hộp số

Hộp số có từ 3-6 số thì được điều khiển bằng một đòn, khi có nhiều số truyền người ta làm hộp số phụ, sẽ có 2 đòn điều khiển

50

Cơ cấu điều khiển hộp số

Định vị và khóa hãm

• Định vị dùng để gài các số cho đúng vị trí, sao cho bánh răng ăn khớp được hết chiều dài và tránh hiện tượng gài hoặc nhả ngẫu nhiên các bánh răng

• Khóa hãm có nhiệm vụ tránh cùng một lúc gài 2 số liên tiếp để khỏi gãy vỡ răng

51

Cơ cấu điều khiển hộp số

52

Cơ cấu điều khiển hộp số

Định vị và khóa hãm có thể kết cấu thành 2 bộ phân riêng

lẽ hay phối hợp trong 1 kết cấu chung

53

Cơ cấu điều khiển hộp số

Ống gài số

Dùng để nối bánh răng quay trơn trên trục với trục khi cần thiết gài số: có thể có loại răng trong hoặc răng ngoài.

54

Cơ cấu điều khiển hộp số

Để gài dễ dàng: các răng của

ống gài số cứ cách 1 răng lại khuyết đi một răng Đồng thời răng

ở đai răng gài số của bánh răng cứ cách 1 răng lại có 1 răng ngắn đi

55

Cơ cấu điều khiển hộp số

3 vị trí của ống gài số:

• Lúc ban đầu khi ống gài được gạt sang bên trái nhưng chưa tiếp xúc với bánh răng

• Lúc bánh răng xoay ống gài chạy theo, nhưng vẫn đang nằm ngoài răng cụt của bánh răng.

• Lúc ống gài số đưa nhiều về bên trái để răng của ống gài ăn khớp hoàn toàn với răng của bánh răng

56

Cơ cấu điều khiển hộp số

Cơ cấu điều khiển hộp số

58

Hoạt động:

59

Cơ cấu điều khiển hộp số

Cơ cấu điều khiển hộp số

Vỏ hộp số

Có nhiệm vụ chứa các trục, bánh răng, ổ, cố định vị trí của chúng và làm bầu chứa dầu để bôi trơn các chi tiết của hộp số

61

Cơ cấu điều khiển hộp số

Đảm bảo yêu cầu trọng lượng bé và có độ cứng vững tốt

làm cho trục, ổ không bị vênh do các lực tác dụng gây ra khi ôtô máy kéo làm việc, thường đúc bằng Gang với độ cứng HB 170÷230.

62

Cơ cấu điều khiển hộp số

Để tăng độ cứng vững cho vỏ thì ổ thường có kích thước

nhỏ để lỗ khoét ở vỏ bé, thành vỏ có dạng bề mặt hình côn

và ở cửa mở vỏ hộp số phải có đường viền rộng đồng thởi

vỏ có làm các đường gân.

63

Cơ cấu điều khiển hộp số

Ngoài ra để bôi trơn hộp số ở vỏ phải có lỗ đổ dầu, bộ phân kiểm tra dầu và lỗ tháo dầu (đặt ở vị trí thấp nhất của vỏ)…

64

CÁC ĐĂNG

D Trục Cardan(các-đăng)

I.Công dụng,phân loại,yêu

cầu:

1.Công dụng:

Các đăng và khớp nối là cơ cấu nối và truyền mômen Nó được sử dụng để truyền mômen giữa các cụm không cố định trên cùng một đường trục và các cụm này có thể bị thay đổi vị trí

tương đối trong qua trình làm việc.

Truyền động các đăng không những phải bảo đảm động học giữa đầu vào và đầu ra mà còn phải có khả năng dịch chuyển dọc trục để thay đổi độ dài của trục các đăng.

2.Phân loại:

*Theo công dụng:

- Các đăng nối giữa hộp số với cầu chủ động;

2.Phân loại:

*Theo công dụng:

- Các đăng nối giữa cầu chủ động với bánh xe chủ động

2.Phân loại:

*Theo công dụng:

- Các đăng nối giữa hộp số với các thiết bị phụ: bơm thuỷ lực, tời kéo…

*Theo đặc điểm động học:

- Các đăng khác tốc: Tốc độ quay của trục chủ động và

bị động qua một khớp các đăng là khác nhau

- Các đăng đồng tốc: Tốc độ quay của trục chủ động và

bị động qua một khớp các đăng là bằng nhau

3.Yêu cầu:

• Ở bất kỳ số vòng quay nào, trục các đăng cũng

không bị võng và va đập, cần phải giảm tải trọng động do mômen quán tính sinh ra đến một trị số đảm bảo an toàn

• Đối với các đăng đồng tốc phải đảm bảo chính xác

về động học trong quá trình làm việc khi trục chủ động và bị động lệch với nhau một góc bất kỳ để đảm bảo hai trục quay cùng tốc độ;

• Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, có độ bền vững cao, hiệu suất truyền động cao.

II.Các-đăng khác tốc

1 Sơ đồ cấu tạo và động học

• Sơ đồ cấu tạo:

Cấu tạo các-đăng khác tốc bao gồm:

-trục chủ động 1 ; -lỗ 2; chạc chữ thập 3 ; -trục bị động 4; -nạng chủ động 5; -nạng bị động 6

• Động học:

-Khi trục chủ động A của khớp các đăng quay được một vòng thì trục bị động B cũng quay được một vòng Bán kính quay của khớp lớn nhất (r2) khi trục chữ thập vuông góc với trục chủ động (ứng với các góc quay 90o, 270o) Bán kính bé hơn (r1) khi trục chữ thập không vuông góc với trục chủ động (ứng với các góc 0o, 180o hoặc 360o)

• Động học:

-Vì vận tốc dài nạng khớp các đăng của trục bị động thay đổi mỗi khi quay qua góc 90o, nên nó sinh ra sự thay đổi về vận tốc góc tương đối so với trục chủ động Sự thay đổi này càng lớn nếu góc hợp bởi giữa trục chủ động và bị động càng lớn.

Bộ phận chính của bộ truyền các đăng là khớp các đăng, nó được mô

tả trên hình:

-Khớp các đăng bao gồm một trục chữ thập và hai nạng gắn liền với trục chủ động

và trục bị động của khớp các đăng

-Trục chữ thập được liên kết với các lỗ trên hai nạng thông qua các ổ bi kim Vòng

bi kim được lắp vào trong nắp và nắp được ép vào lỗ trên nạng

-Để ngăn không cho vòng bi dịch chuyển ra ngoài khi trục các đăng làm việc ở tốc

độ cao thì người ta sử dụng vòng hãm hoặc tấm hãm để cố định nắp vòng bi trong

lỗ trên các nạng

Thân trục các đăng :dùng để nối hai khớp các đăng với

nhau

Thân trục thường được chế tạo bằng ống thép hình trụ rỗng nhằm giảm khối

lượng, tăng độ cứng vững và tăng khả năng truyền mômen xoắn

Trong quá trình làm việc khoảng cách giữa hai khớp các đăng luôn thay đổi nên thân trục các đăng thường được chế tạo hai nửa và liên kết với nhau bằng then hoa

Do khi lắp ráp có thể làm hai nạng trên thân trục không trùng trên một mặt phẳng nên trên hai nửa thân trục thường có đánh dấu lắp ráp

III.Các-đăng đồng tốc

1 Nguyên lý hình thành các đăng đồng tốc kiểu bi

a Bộ truyền bánh răng côn có kích thước hình học giống nhau

b Bộ truyền thay đổi góc truyền lực bằng ăn khớp bi

c Các đăng đốc tốc bi tự định vị

d Các đăng đồng tốc bi có vòng định vị

*Khi góc giữa hai đường tâm trục thay đổi, tức là khi thay đổi góc nghiêng

truyền mômen giữa hai trục chủ động và bị động, điều kiện đồng tốc được thực hiện nếu:

- Giữ nguyên khoảng cách từ điểm truyền lực đến điểm giao nhau của hai đường tâm trục;

- Điểm truyền lực luôn luôn nằm trên mặt phẳng phân giác của góc tạo nên giữa hai đường tâm trục

- Trong trường hợp bộ truyền ăn khớp bi thì các viên bi phải nằm giữa trên mặt phẳng phân giác của góc tạo bởi hai đường tâm trục (hình 6.8.b)

Các dạng các đăng đồng tốc tiêu biểu dùng trên ôtô du lịch gồm có:

- Các đăng đồng tốc bi kiểu Veise;

- Các đăng đồng tốc bi kiểu Rzeppa;

- Các đăng đồng tốc kiểu Tripod;

- Các đăng đồng tốc kiểu chữ thập kép.

2 Các đăng đồng tốc bi kiểu Veise:

Trên cầu trước dẫn hướng, chủ động có dầm cầu cứng, hệ thống treo phụ thuộc thường bố trí loại các đăng đồng tốc kiểu này

-Trục chủ động có nạng chữ C Hai bên của một đầu nạng có các rãnh tròn để chứa các viên bi truyền lực

-Các rãnh tròn này được tạo với rãnh cong tròn có tâm là tâm của khớp với cung cong cho phép viên bi di chuyển trên nó xấp xỉ 30o Trong khớp có bốn viên bi nằm ngoài có nhiệm vụ truyền lực

-Trục bị động có cấu tạo tương tự nhưng lắp đối diện với các viên bi và tạo nên một rãnh ôm hai mặt với viên bi

-Một viên bi thứ 5 nằm giữa tâm khớp, hai phía được tì vào hai nửa trục truyền nhờ rãnh lõm hình chỏm cầu

3 Các đăng đồng tốc bi kiểu Rzeppa:

Loại này được sử dụng khá phổ biến trên ôtô du lịch cả với cầu chủ động dầm liền và với hệ thống treo độc lập

Trục chủ động của các đăng một đầu nối với bánh răng bán trục của bộ vi sai và đầu còn lại lắp then hoa với một phần quả cầu, trên bề mặt ngoài có sáu nửa rãnh tròn

Trục bị động là một hốc cầu có sáu nửa rãnh tròn trong, chứa các viên bi Các viên bi nằm trong rãnh tròn giữa các nửa rãnh trong và ngoài và được định vị bằng vòng định

4 Các đăng đồng tốc kiểu Tripod

Cấu tạo gồm một thân bao hình trụ, trên đó xẻ ba rãnh dọc theo đường sinh Thân bao hình trụ nối với trục chủ động bằng then hoa

Trục bị động lắp then hoa với một chạc ba và được cố định trên trục bằng hai vành hãm Trên các đầu trục của chạc ba có bố trí các con lăn với hình bao ngoài dạng mặt cầu Con lăn vừa quay trên trục vừa có thể di chuyển dọc trên trục của nó

Các con lăn bị hạn chế không chạy ra ngoài bởi gờ cao trên rãnh của thân bao hình trụ Toàn bộ khớp các đăng được bọc trong một vỏ bọc cao su đàn hồi.

Trên hình 6.12 là cấu tạo của các đăng loại kết hợp được sử dụng trên ôtô Toyota

Crown

Một đầu là khớp các đăng kiểu Tripod và một đầu là khớp các đăng kiểu Rzeppa

Đầu có cấu tạo kiểu Tripod đặt ở phía ngoài tạo điều kiện liên kết với trụ đứng trong hệ treo độc lập đồng thời có khả năng di chuyển dọc trục lớn để bù chiều dài khi bánh xe dao động theo phương thẳng đứng.

IV Khớp nối đàn hồi

Khi mômen truyền không lớn và khi góc giữa hai đường tâm trục của trục chủ động và trục bị động của bộ truyền không lớn thì người ta có thể sử dụng

khớp nối đàn hồi

Các khớp nối đàn hồi có khả năng giảm giật, hạn chế tiếng ồn, kết cấu đơn giản cho phép truyền lực với góc thay đổi nhỏ, khi bị hư hỏng dễ dàng thay thế

Khớp nối đàn hồi thường được sử dụng trong hệ thống truyền lực của một số ôtô du lịch

Có hai dạng khớp nối đàn hồi:

- Dạng đĩa: Cấu tạo của khớp dạng này bao gồm một đĩa thép trên đó có

bố trí moat số lỗ (bốn hoặc sáu) trong lỗ đó có đặt các vòng đàn hồi bằng cao su Hai trục chủ động và bị động có bố trí mặt bích dạng hai nạng hoặc ba nạng, các nạng này liên kết với đĩa thông qua một bulông, một đầu bắt với nạng còn thân nằm trong vòng đàn hồi;

- Khớp cao su đã thay thế kết cấu dạng đĩa Khớp cao su chế tạo liền khối trên đó có để các lỗ để phần thân của các chốt bulông của hai nạng chủ động và bị động liên kết với khớp cao su

E.CẦU CHỦ ĐỘNG TRÊN ÔTÔ

Cầu chủ động dùng trên ôtô bao gồm các phần chính như sau:

- Bộ truyền lực chính.

- Bộ vi sai.

- Các bán trục.

- Dầm cầu.

- Theo số cấp truyền: có thể có 1 cấp hoặc 2 cấp tốc độ

- Theo truyền lực chính có loại đơn và loại kép: loại đơn có một cặp

bánh răng ăn khớp, loại kép có hai cặp bánh răng ăn khớp

- Theo loại bánh răng có: bánh răng nón, bánh răng nón răng cong, bánh răng hypoit và bánh răng trục vít Hiện nay trên các ôtô người ta thường

dùng bánh răng nón răng cong và bánh răng hypoit

- Hiệu suất làm việc cao ngay cả khi thay đổi nhiệt độ và vận tốc quay.

- Đảm bảo có độ cứng vững tốt, làm việc không ồn để tăng thời gian

làm việc

- Trọng lượng phần không được treo phải nhỏ