Khảo sát hệ thống truyền lực thủy cơ trên xe Toyota Camry 2007

chuyển của con người nhưng nó không thể thiếu trong thời đại công nghiệp ngày nay. Bên cạnh các sản phẩm khác của nền công nghiệp được tự động hóa, thì hiện nay trên ô tô tự động hóa cũng đã được tích hợp trong nhiều bộ phận và ngày càng hoàn thiện chúng nhằm nâng cao các tính năng của ô tô cho mục đích sữ dụng của con người. Với hệ thống truyền lực mà đặc biệt là phần hộp số, tuy với kết cấu phức tạp nhưng lại giúp người điều khiển đơn giản hóa việc điều khiển, đảm bảo cho người điều khiển có trình độ không cao có thể điều khiển dễ dàng. Mặt khác nó còn giảm bớt lao động lái cho người điều khiển. Truyền động thủy cơ mà điển hình là hộp số tự động đáp ứng những yêu cầu nói trên. Hộp số tự động có kết cấu khá phức tạp so với hộp số cơ khí thông thường. Do vậy việc nghiên cứu và nắm vững nguyên lý hoạt động của nó trang bị cho cán bộ kỷ thuật những kiến thức nhằm nâng cao hiệu quả trong quá trình sữ dụng, khai thác và sửa chữa được hiệu quả tốt. Xuất phát từ yêu cầu thực tế và sự hiểu biết của bản thân, có sự chấp thuận của giáo viên hướng dẫn em đã chọn đề tài “Khảo sát hệ thống truyền lực thủy cơ trên xe TOYOTA CAMRY “ để làm đề tài tốt nghiệp. Nội dung của đề tài là tìm hiểu về kết cấu và nguyên lý hoạt động của hệ thống truyền lực thủy cơ bao gồm: Biến mô thủy lực, hộp số tự động bộ truyền bánh răng hành tinh, hệ thống điều khiển số và bộ điều khiển hệ thống truyền lực. Trong quá trình thực hiện đề tài chắc chắn khó tránh khỏi những sai sót. Vì vậy em rất mong có được sự chỉ bảo thêm của thầy và sự góp ý kiến của các bạn để đề tài thêm hoàn chỉnh.

MỤC LỤC

1 Mục đích ý nghĩa của đề tài 2

2 Tổng quan về hệ thống truyền lực thủy cơ 3

2.1 Yêu cầu, phân loại hệ thống truyền lực thủy cơ 4

2.1.1 Yêu cầu 4

2.1.2 Phân loại 4

2.2 Hệ thống truyền động thủy động 5

2.2.1 Tổng quan 5

2.2.2 Biến mô thủy lực 6

2.2.2.1 Kết cấu 6

2.2.2.2 Sơ đồ và nguyên lý làm việc 10

2.2.2.3 Các thông số đánh giá và đặc tính của biến mô 15

2.2.3 Hộp số hành tinh 22

2.2.3.1 Giới thiệu 22

2.2.3.2 Ưu, nhược điểm 23

2.2.3.3 Phân loại 23

2.2.3.4 Quan hệ động học và động lực học của các dãy hành tinh 26

2.2.3.5 Tải trọng tác dụng lên cơ cấu khóa 28

2.2.3.6 Điều kiện công nghệ của bánh răng trong cơ cấu hành tinh 30

2.2.3.7 Các cơ cấu hành tinh thường dùng trên ô tô 32

3 Khảo sát hệ thống truyền lực thủy cơ trên xe TOYOTA - CAMRY 2007 40

3.1 Giới thiệu chung về xe TOYOTA – CAMRY 2007 40

3.2 Khảo sát hộp số thủy cơ 45

3.2.1 Biến mô thủy lực 45

3.2.2 Ly hợp khóa biến mô 49

3.2.3 Bộ truyền bánh răng hành tinh 50

3.2.4 Ly hợp số tiến (C1) 53

3.2.5 Ly hợp số lùi.(C2 ) 55

3.2.6 Ly hợp C0 56

3.2.7 Ly hợp U/D (C3) 57

3.2.8 Khớp một chiều F1, F2 59

3.2.9 Phanh hãm 60

3.2.10 Bơm dầu hộp số 62

3.2.11 Cơ cấu khóa trục bị động: 63

3.3 Bộ điều khiển điện tử hệ thống truyền lực 65

3.4 Điều khiển thủy lực 67

3.4.1 Khái quát 67

3.4.2 Chức năng nhiệm vụ của hệ thống thủy lực 68

3.4.3 Các van cơ bản trong hộp số U250E 68

3.4.3.1 Van điều khiển điện 68

3.4.3.2 Van điều áp sơ cấp 71

3.4.3.3 Van điều áp thứ cấp 72

3.4.3.4 Van rơ le khóa biến mô 72

3.4.4 Điều khiển hoạt động các van thủy lực 73

3.5 Cầu chủ động 77

4 Tính toán kiểm nghiệm hệ thống truyền lực thủy cơ 80

4.1 Tính tỷ số truyền hộp số thủy cơ 80

4.2 Tính toán thiết kế kiểm tra đường kính một bộ phận của ly hợp của hộp số thủy cơ 90

5 Các hư hỏng, kiểm tra bảo dưỡng sữa chữa hệ thống truyền lực thủy cơ 94

5.1 Kiểm tra sữa chữa hộp số hành tinh 94

5.2 Kiểm tra sữa chữa bộ vi sai 96

6 Kết luận 98

TÀI LIỆU THAM KHẢO 99

1 Mục đích ý nghĩa của đề tài.

Nền công nghiệp ô tô trên thế giới ngày càng phát triển mạnh, tuy chỉ là phươngtiện di chuyển của con người nhưng nó không thể thiếu trong thời đại công nghiệpngày nay Bên cạnh các sản phẩm khác của nền công nghiệp được tự động hóa, thìhiện nay trên ô tô tự động hóa cũng đã được tích hợp trong nhiều bộ phận và ngàycàng hoàn thiện chúng nhằm nâng cao các tính năng của ô tô cho mục đích sữ dụngcủa con người

Với hệ thống truyền lực mà đặc biệt là phần hộp số, tuy với kết cấu phức tạpnhưng lại giúp người điều khiển đơn giản hóa việc điều khiển, đảm bảo cho ngườiđiều khiển có trình độ không cao có thể điều khiển dễ dàng Mặt khác nó còn giảmbớt lao động lái cho người điều khiển

Truyền động thủy cơ mà điển hình là hộp số tự động đáp ứng những yêu cầu nóitrên Hộp số tự động có kết cấu khá phức tạp so với hộp số cơ khí thông thường Dovậy việc nghiên cứu và nắm vững nguyên lý hoạt động của nó trang bị cho cán bộ

kỷ thuật những kiến thức nhằm nâng cao hiệu quả trong quá trình sữ dụng, khai thác

và sửa chữa được hiệu quả tốt

Xuất phát từ yêu cầu thực tế và sự hiểu biết của bản thân, có sự chấp thuận củagiáo viên hướng dẫn em đã chọn đề tài “Khảo sát hệ thống truyền lực thủy cơ trên

xe TOYOTA - CAMRY “ để làm đề tài tốt nghiệp

Nội dung của đề tài là tìm hiểu về kết cấu và nguyên lý hoạt động của hệ thốngtruyền lực thủy cơ bao gồm: Biến mô thủy lực, hộp số tự động bộ truyền bánh rănghành tinh, hệ thống điều khiển số và bộ điều khiển hệ thống truyền lực

Trong quá trình thực hiện đề tài chắc chắn khó tránh khỏi những sai sót Vì vậy

em rất mong có được sự chỉ bảo thêm của thầy và sự góp ý kiến của các bạn để đềtài thêm hoàn chỉnh

2 Tổng quan về hệ thống truyền lực thủy cơ.

Truyền động thủy cơ là sự kết hợp giữa truyền động cơ khí và truyền động thủylực Bao gồm các cơ cấu truyền, cắt, đổi chiều quay, biến đổi giá trị mômen truyềnnối từ động cơ đến bánh xe chủ động

Truyền động thủy cơ được coi là truyền động tốt nhất vì nó kết hợp các ưu điểmcủa truyền lực cơ khí và truyền lực thủy lực

2.1 Yêu cầu, phân loại hệ thống truyền lực thủy cơ.

2.1.1 Yêu cầu.

- Dễ dàng thực hiện việc điều chỉnh vô cấp và tự động điều chỉnh chuyển độngtrục sơ cấp ngay khi ô tô đang chuyển động

- Cho phép đảo chiều của ô tô một cách dễ dàng

- Truyền động êm, không gây ra tiếng ồn

- Có thể đề phòng sự cố khi động cơ và dẫn động quá tải

- Đảm bảo cho động cơ làm việc ổn định không phụ thuộc vào sự thay đổi tảitrọng bên ngoài

- Vận tốc truyền động đảm bảo không có xảy ra va đập thủy lực, tổn thất công suất

và xâm thực

- Truyền được công suất lớn với độ êm dịu cao

- Hiệu suất truyền động cao, hệ số thay đổi mô men lớn

- Kết cấu gọn nhẹ, có quán tính nhỏ

2.1.2 Phân loại.

Truyền lực cơ khí kết hợp với truyền động thủy động Sự truyền năng lượng từtrục khuỷu động cơ sang trục bị dẫn chủ yếu nhờ động năng của chất lỏng, phần ápnăng chỉ tạo áp suất dư nhất định tránh hiện tượng lọt khí từ bên ngoài vào làmgiảm hiệu suất truyền động Kết cấu gồm có biến mô men và hộp số cơ khí

Dựa vào kết cấu hộp số cơ khí có thể chia thành các loại sau:

+ Biến mô thủy lực với hộp số cơ khí (trục cố định)

+ Biến mô thủy lực với hộp số cơ khí (trục di động)

Truyền động cơ khí kết hợp với truyền động thủy thủy tĩnh Truyền năng lượng

từ trục dẫn sang trục bị dẫn nhờ áp năng của dòng chất lỏng Nó chỉ thực hiện việctruyền mômen mà không thay đổi giá trị mômen truyền

Khi vận hành ô tô cần thiết phải thay đổi tốc độ chuyển động và giá trị lực kéotrong một phạm vi rộng Để đảm bảo một phạm vi điều chỉnh như vậy nên trên xe ô

tô người ta sử dụng truyền lực cơ khí kết hợp với truyền động thủy động

2.2 Hệ thống truyền động thủy động.

2.2.1 Tổng quan.

Truyền động thủy động là một tổ hợp các cơ cấu thủy lực và máy thủy lực, thôngthường chủ yếu là có hai máy thủy lực cánh dẫn: bơm ly tâm và tua bin thủy lực Trong truyền động thủy động dùng môi trường chất lỏng làm không gian đểtruyền cơ năng mà dùng chủ yếu là động năng của dòng chất lỏng chuyển động còn

phần lực tĩnh rất ít (áp suất chất lỏng p khoảng từ (0,15 - 0,3) MN/m2, vận tốc củadòng chất lỏng từ (50 – 60) m/s)

Cơ năng được truyền từ bộ phận dẫn động đến bộ phận công tác, trong đó có thểbiến đổi vận tốc, lực, mô men và biến đổi dạng theo quy luật của chuyển động.Truyền động thủy động phù hợp với việc truyền công suất lớn và đặc điểm êmdịu ổn định và dễ tự động hóa mà các truyền động khác không có

Truyền động thủy động ra đời từ đầu thế kỷ thứ 20, xuất phát từ việc tìm phươngpháp truyền công suất lớn với vận tốc cao của các động cơ đến chân vịt tàu thủy.Nhưng nó được nghiên cứu kỹ và sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệptrong khoảng 50 năm gần đây, nhất là trong ngành động lực

Năm 1907 truyền động thủy động được dùng trên các hạm đội để truyền và biến

mô men quay, nhưng lúc này có kết cấu rất cồng kềnh, nặng và hiệu suất chung rấtthấp (nhỏ hơn 70%) do bơm và tua bin đặt xa nhau, chất lỏng được truyền từ bơmđến tua bin thông qua hệ thống các đường ống và mối nối

Do đó, Fttinger (người Đức) đã nghiên cứu và đề xuất ghép bánh bơm và bánhtua bin lại gần nhau trong một vỏ chung, loại bỏ các ống dẫn, mối nối và các bộphận phụ khác Trên cơ sở đó người ta thực hiện hai kết cấu của mômen động thủyđộng khác nhau rõ rệt là khớp nối thủy lực và biến mô men thủy lực

Nhược điểm lớn nhất của truyền động thủy động là khả năng khuếch đại mômenkhoảng 2-3 lần nếu tăng lên nữa thì hiệu suất sẽ giảm thấp Để tăng mômen động cơ

lên đáng kể và mở rộng phạm vi vận tốc làm việc đồng thời để tăng hiệu suất chung,người ta dùng truyền động thủy cơ Nó gồm truyền lực thủy lực kết hợp với biến tốc

cơ khí Phần thủy lực đảm bảo tính chất làm việc êm, tự động thay đổi vô cấp vậntốc của trục bị dẫn phù hợp với tải trọng tác dụng lên trục đó Phần cơ khí tỷ số giữacác trục dẫn và bị dẫn được lớn hơn, làm cho hiệu suất chung của bộ truyền có trị sốcao đáp ứng yêu cầu sử dụng nhiều loại

2.2.2 Biến mô thủy lực.

2.2.2.1 Kết cấu

- Bánh bơm: Được gắn với vỏ biến mô và có rất nhiều cánh có dạng cong lắp theo

hướng kính ở bên trong, số lượng cánh và biên dạng cánh được chọn theo công suấtđộng cơ sữ dụng chúng và loại hệ thống truyền lực phía sau Trên cánh bơm còn lắpđặt vành dẫn hướng ở phía cạnh trong của cánh để dẫn hướng cho dòng chảy củabơm được êm

1- Bánh bơm, 2- Vành dẫn hướng , 3- Vỏ biến mô, 4- Vỏ hộp số,

5- Trục sơ cấp hộp số, 6- Bu lông nối tấm dẫn động với bánh bơm,

7- Tẫm dẫn động, 8- Cánh van.

Với nhiệm vụ là giúp tích tụ năng lượng lên các dòng dầu chuyển động trongbiến mô nhờ lấy năng lượng từ trục khuỷu động cơ thì kết cấu và chất lượng bề mặtcánh bơm ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất và cả quá trình khuếch đại mô men củabiến mô Vì vậy việc đúc liền và gia công bề mặt cánh bơm trên bánh bơm đòi hỏicông nghệ gia công rất cao không phải hãng sản xuất ô tô nào cũng làm được, còn

phương pháp lắp rời từng cánh lên bánh mang cánh thì được chấp nhận rộng rãi vànhanh chóng vì tính công nghệ và tính kinh tế cao của phương pháp này.

Ngày nay đa số các biến mô thủy lực dùng trên ô tô điều chế tạo theo phươngpháp lắp từng cánh rời nhưng nếu là biến mô này sử dụng trên tàu biển hay phươngtiện thuộc lĩnh vực quân sự thì phương pháp đúc liền các cánh với vỏ biến mô đượcdùng nhiều hơn

- Tuốc bin: Rất nhiều cánh quạt được lắp trong tuốc bin Hướng cong của các cánh

này ngược chiều với các cánh trên cách bơm Tuốc bin lắp trên trục sơ cấp hộp sốsao cho các cánh của nó đối diện với các cánh trên bánh bơm, giữa chúng có khe hởrất nhỏ

1 2

Hình 2-2 Kết cấu bánh tuốc bin

1- Bánh tuốc bin; 2- Vành dẫn hướng; 3- Vỏ bộ biến mô;

4 - Vỏ hộp số; 5- Trục sơ cấp hộp số; 6- Cánh van.

M t , n t - Mômen và số vòng quay tua bin

Cánh tua bin được thiết kế với góc đặt cánh lớn hơn so với cánh bơm Vì cánhtua bin có nhiệm vụ thu nhận động năng và áp năng được vận chuyển theo dòng dầu

đi ra từ cánh bơm Ngoài ra về số lượng cánh là bằng số lượng cánh mang trên bánhbơm, cũng được thiết kế các vành dẫn hướng để dòng chảy được êm Công nghệchế tạo và yêu cầu bề mặt của bánh tua bin có nhiều điểm tương đồng với nhau

- Bộ đảo chiều : là bộ phận đặt giữa bánh bơm và tua bin Công dụng của bộ đảo

chiều là thay đổi chiều dòng dầu chuyển động từ tâm tua bin đến tâm bánh bơm

Chiều dòng dầu chuyển động từ bánh bơm sang bánh tua bin là cùng chiều vớichiều quay kim đồng hồ, nhưng chiều dòng dầu đi qua bánh tua bin thì ngược lại.Nếu để dòng dầu trở lai bánh bơm thì chiều của nó sẽ đối diện với chiều dòng dầu

đi ra từ bánh bơm Bánh bơm phải sử dụng một phần mômen từ động cơ để làmthay đổi chiều chuyển động dòng dầu của dòng dầu đến từ tua bin

Khi áp dụng bộ đảo chiều, nó điều chỉnh chiều chuyển động của dòng dầu saukhi ra khỏi bánh tua bin cùng chiều với chiều dòng dầu đi ra khỏi bánh bơm

Bộ đảo chiều gồm có : bánh phản ứng lắp ghép với khớp một chiều

Bánh phản ứng : Bố trí nhiều cánh để tiếp nhận dòng dầu đi ra từ cánh tuabin và

hướng cho chúng đập vào mặt sau của cánh bơm làm cho cánh bơm được “cườnghóa” Khi chất lỏng qua bánh phản ứng sẽ truyền cho nó một mômen quay, nhưng

do bánh cố định với vỏ nên có tác dụng như một điểm tựa và truyền lại cho chấtlỏng một mômen động lượng Nếu bánh phản ứng quay tự do thì mômen quay củatrục dẫn truyền cho trục bị dẫn không thay đổi Khi đó biến mômen làm việc nhưmột khớp nối thủy lực

4

5

M, n

2 3 1

Hình 2-3 Bánh phản ứng

1- Bánh phản ứng; 2- Khớp một chiều; 3- Trục stator;

4- Vỏ hộp số; 5- Trục sơ cấp hộp số.

M, n – Mô men và số vòng quay trục sơ cấp hộp số

Tuy không đóng vai trò chủ đạo trong việc truyền công suất nhưng bánh phảnứng lại có vai trò quyết định tới hiệu suất của cả biến mô thủy lực trong một sốtrường hợp, đồng thời là khả năng giúp biến mô khuếch đại mô men do động cơsinh ra trong một số trường hợp Đây là lý do chính bánh phản ứng được thiết kếcùng bánh bơm và bánh tua bin trong cùng một biến mô thủy lực

Khớp một chiều:

Bánh phản ứng với mục đích khuếch đại mômen động cơ sinh ra và ngăn chặnhiện tượng giảm hiệu suất của biến mô thủy lực, khi tốc độ bánh tua bin gần bằngtốc độ bánh bơm thì bánh phản ứng cần phải có khớp một chiều đi liền cùng kết cấucủa nó Hiện nay trong các loại hộp số tự động có hai loại khớp một chiều hay sửdụng nhiều nhất là loại dùng bi trụ và loại dùng con lăn

+ Khớp một chiều dạng bi trụ.

Dạng trụ lăn (Hình 2-4), bao gồm bốn chi tiết: vành trong, vành ngoài, các bi trụ

và lò xo tỳ giữ bi trụ luôn tiếp xúc với các vành Bề mặt làm việc của một vànhđược làm ở dạng hình trụ, còn vành kia dạng cong theo hướng tạo nên chiều rộngchứa bi thay đổi (dạng đường cong thân khai) Do vậy, giữa chúng tạo thành hìnhchêm

2 1

3

5 4

bi phụ thuộc vào chiều quay, chiều nghiêng của mặt chêm

+ Khớp một chiều dạng cam.

Loại thứ hai hay được dùng là loại dùng con lăn dạng cam để thực hiện khóa Có

kết cấu bao gồm: Vành trong, vành ngoài, các con lăn bằng thép và lò xo giữ có

nhiệm vụ giữ cho các con lăn luôn có xu hướng tỳ vào hai vành và khóa vành ngoàivới vành trong (hình 2-5a và 2-5b) Tuy chỉ với kết cấu rất đơn giản như vậy nhưngkhớp một chiều này lại đóng vai trò rất quan trọng trong việc giúp cho bánh phảnứng đạt được ý đồ thiết kế đưa ra

Con lăn dạng cam được lắp giữa hai vành trong và ngoài của bánh phản ứng, cónhiệm vụ chỉ cho hai vành trong và ngoài của stator quay tự do với nhau theo chiều

A còn theo chiều B thì không được

Khi vòng ngoài có hướng quay theo hướng như (hình 2-5a), nó sẽ ấn vào đầu cáccon lăn Do khoảng cách L1< L nên con lăn bị nghiêng đi, cho phép vòng ngoàiquay

Hình 2-5a Khớp một chiều dạng cam

1- Vành ngoài; 2- Cam; 3- Vành trong; 4- Lò xo giữ.

Khi vòng ngoài có hướng quay theo chiều ngược lại, con lăn không thể nghiêng

đi do khoảng cách L2 > L Kết quả làm cho con lăn có tác dụng như một miếngchêm khóa vành ngoài và giữ cho nó không chuyển động Lò xo giữ được lắp thêm

để trợ giúp thêm con lăn, nó giữ cho các con lăn luôn nghiêng một chút theo hướngkhóa vòng ngoài

Hình 2-5b Khớp một chiều dạng cam.

2.2.2.2 Sơ đồ và nguyên lý làm việc

Sơ đồ nguyên lý làm việc của biến mômen thủy lực (hình 2-6a) Ngoài các bánhbơm và bánh tua bin còn có thêm một bộ phận nữa là bánh phản ứng Bánh phảnứng được đặt trên khớp hành trình tự do (khớp một chiều) cho phép quay tự do theomột chiều

6

5 4 3 2

R 2 R 1

7 8

10 11 12 9

1

Hình 2-6a Sơ đồ nguyên lý của biến mô men thủy lực

1- Bánh bơm; 2- Vành dẫn hướng; 3- Vỏ biến mô; 4- Vỏ hộp số; 5- Trục sơ cấp hộp số; 6- Bu lông; 7- Tấm dẫn động; 8- Khớp một chiều; 9- Trục khuỷu động cơ; 10 - Bánh phản ứng; 11- Bánh tua bin; 12- Vành dẫn hướng bánh tua bin;

M b , n b - Mô men và số vòng quay bánh bơm.

M b , n b - Mô men và số vòng quay bánh tua bin

Nguyên lý làm việc:

Bánh bơm 1 được gắn cố định với tấm dẫn động 7 nối cứng với trục khuỷu động

cơ 9 và quay với tốc độ góc  b

Bánh tua bin 11 được lắp trên trục bị động 1 (trục sơ cấp hộp số) bằng then hoa

và quay với tốc độ góc   T

Các bánh nằm trong một vành xuyến khép kín tạo buồng công tác và được nạpđầy chất lỏng có áp suất dư Hình dạng buồng công tác đảm bảo tổn thất năng lượng

ít nhất khi chất lỏng chuyển từ bánh này sang bánh khác

Trong biến mô men tryền năng lượng qua chất lỏng Chất lỏng có áp suất đóngvai trò truyền năng lượng giữa tua bin và bánh bơm Cụ thể bánh bơm (B), tua bin(T), bánh phản ứng (P) đặt trong dầu có áp suất và đặt trong vỏ kín, khi bánh bơmquay cùng với động cơ làm cho dầu chuyển động, dưới tác dụng của lực ly tâm dầuchạy ra ngoài và tăng tốc độ Ở mép bên ngoài dầu đạt tốc độ cao nhất và hướngtheo các bánh trong bánh bơm đập vào bánh của tua bin, tại tua bin nó truyền nănglượng và giảm dần tốc độ theo các cánh dẫn của tua bin chạy vào trong Khi dầu tớimép trong bánh tua bin nó rơi vào cánh của bánh phản ứng và theo các cánh dẫnchuyển sang bánh bơm Cứ như thế chất lỏng chuyển động tuần hoàn theo đườngxoắn ốc trong giới hạn hình xuyến (B T,T  P,P B)

Hình 2-6b Chuyển động của dòng dầu trong biến mô

Quá trình dầu chuyển động trong bánh bơm là quá trình tích năng, quá trình dầu

di chuyển trong bánh tua bin là quá trình truyền năng lượng, còn trong bánh phảnứng là quá trình đổi hướng chuyển động

Nguyên lý làm việc của biến mô men thủy lực dựa trên cơ sở của định luật biếnthiên mô men động lượng và được giải thích như sau: Tại điểm dòng dầu đi vàobánh bơm, tốc độ dòng chất lỏng trung bình, biểu diễn bằng đường chấm gạch(hình 2-6c) có giá trị tuyệt đối là vb1 Tốc độ này có thể phân tích thành hai thànhphần: Tốc độ vòng hay còn gọi là tốc độ theo ub1 và tốc độ tương đối wb1

Hình 2-6c Sơ đồ nguyên lý làm việc của biến mô men thủy lực.

Sau khi đi vào bánh bơm, chất lỏng chuyển động theo profin cánh dẫn đi từ tâm

ra mép ngoài (hình 2-6c) Dòng chất lỏng có tốc độ là v b2 u b2 w b2 (2.1)

Khi chuyển động từ trong ra ngoài bánh bơm trong vòng lưu thông, năng lượng

và động lượng của dòng chất lỏng tăng lên nhờ mô men truyền cho bánh bơm từtrục khuỷu động cơ Hiệu mô men động lượng của chất lỏng đối với trục quay củabánh bơm khi đi vào và đi ra khỏi nó chính bằng mô men trên trục bánh bơm và xácđịnh theo biểu thức :

) cos cos

( 2b2  1b1 

m  : Khối lượng chất lỏng chảy qua bánh bơm trong một giây

R1, R2: Bán kính bánh công tác ở điểm vào và điểm ra của chất lỏng trên quỹ

Điều này có nghĩa là khi đi từ ngoài vào trong, chất lỏng truyền cho tua bin mộtmômen bằng về trị số với mô men trên trục bánh bơm Mặc khác theo định luật biến

thiên mômen động lượng thì mô men tác dụng lên bánh tua bin cũng chính bằnghiệu mô men động lượng của chất lỏng đối với trục quay tua bin khi đi vào và rakhỏi nó, do đó :

 2 b2cos 1 t1cos

b

M    (2.3)Ở đây:  - Góc giữa u t1và v t1 tại điểm ra của bánh tuốcbin

Khi ra khỏi bánh tua bin, dòng chất lỏng chảy qua bánh phản ứng được gắn cốđịnh thông qua khớp một chiều và tác dụng lên nó một mô men Mp cùng hướng với

mô men Mb và có giá trị bằng:

Khi tốc độ quay của bánh bơm nb = const, sự tăng tải trọng tác dụng lên trục bánhtua bin làm giảm tốc độ quay nt của nó, do vậy lực ly tâm tác dụng lên chất lỏnghướng ngược chiều với dòng chảy trong bánh đó giảm, làm lưu lượng chất lỏngtuần hoàn qua bánh tua bin tăng Tốc độ Vt1 tăng và góc   giảm Kết quả làm mômen xoắn Mt tăng cho đến khi cân bằng với mô men tải có ích

Nếu tải trọng bên ngoài giảm thì số vòng quay của bánh tua bin tăng lên và do đó

mô men xoắn của bánh đó giảm tới trạng thái cân bằng mới với mô men cản

Quá trình tự động điều chỉnh chế độ làm việc của biến mô men thủy lực lúc nàyngược với quá trình đã trình bày ở trên

Nguyên lý khuyếch đại mô men.

Khi biến mô ở chế độ khuyếch đại mô men, biến mô sử dụng năng lượng còn lại

của dòng dầu sau khi đi qua tua bin và bánh phản ứng tiếp tục tác động vào cánh

bơm bằng cách nhờ vào tác dụng chuyển hướng của bánh phản ứng thay đổi hướng

va đập của dòng dầu quay về vào sau cánh bơm Bánh phản ứng khóa cứng với vỏcủa biến mô men thủy lực nên dòng chất lỏng không trao đổi năng lượng với nó,nghĩa là trong bánh phản ứng chỉ có biến đổi áp năng thành động năng Động năng

có được này sẽ truyền cho bánh bơm khi dòng dầu quay về bánh bơm Vì vậy mômen quay trên trục bánh tua bin có được sẽ lớn hơn mômen trên trục bánh bơm tạicùng một thời điểm

Nếu bánh phản ứng quay tự do thì mô men xoắn của trục chủ động truyền chotrục bị động không thể tăng được Khi đó biến mô men thủy lực làm việc như lyhợp thủy động

2.2.2.3 Các thông số đánh giá và đặc tính của biến mô

n D

M T



Ở đây:

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

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

MB

 , MT- là hệ số mô men của bánh bơm và bánh tua bin, chúng phụthuộc vào tỷ số truyền i

- Hệ số biến mô men: Là tỷ số giữa mô men quay tác dụng lên trục bánh tua bin với

mô men quay tác dụng lên trục bánh bơm

MB

MT b

t M

M K

- Hiệu suất: Do tổn thất một phần công suất cho ma sát và va đập khi chất lỏng

tuần hoàn trong biến mô men nên:

Nt = Nb - NR =  Nb (2.11)

Trong đó:

NR - Công suất tổn hao

Nt - Công suất trên trục tua bin

Nb - Công suất trên trục bánh bơm

Do đó:

 S

K n

n n K i K n M

n M N

N

T

T B B

B

T T B

n n

S   là độ trượt của bánh tua bin so bánh bơm

Khi ô tô, máy kéo bắt đầu khởi động nt = 0 thì S và Mt cực đại, còn  = 0

Trong quá trình tăng tốc nt tăng thì S và Mt lại giảm, còn  tăng lên Ở số vòngquay bánh tua bin nt = ntmax độ trượt bằng khoảng (23)% nên  = 98% (đối với lyhợp thủy động)

b Đường đặc tính biến mô

Đường đặc tính của biến mô men thủy lực khác với đường đặc tính của ly hợpthủy động vì trong biến mô men thủy lực, chất lỏng luôn luôn được chứa đầy trongbuồng làm việc Hơn nữa chất lỏng nạp vào cần có áp suất dư vì biến mô men thủylực chỉ có thể làm việc ổn định khi hoàn toàn không có hiện tượng xâm thực (chấtlỏng không chứa bọt khí) Hiện tượng này xảy ra do tốc độ góc quay của bánh côngtác lớn và nhiệt độ chất lỏng làm việc cao, nhất là ở lối vào các rãnh cánh dẫn củabánh bơm

Biến mô men thủy lực cũng có các đường đặc tính như ly hợp thủy động Cácđường đặc tính này dùng để phân tích và lựa chọn chế độ làm việc của biến mô mensao cho phù hợp với động cơ dẫn động và tải trọng ngoài để có hiệu suất cao nhất

- Đường đặc tính ngoài :

Đặc tính ngoài được xây dựng trên cơ sở thực nghiệm là quan hệ giữa MB, MT, Mp

và nT với tỷ số truyền động học

b

t n

Hình 2-7 Đường đặc tính ngoài của biến mô men thủy lực (Khi nb = const)

A- Vùng biến mô thủy lực làm việc B- Vùng biến mô thủy lực không làm việc.

 Hiệu suất biến mô men thủy lực K- Hệ số biến mô men i- Tỷ số truyền.

M b - Mô men trên trục bánh bơm M t – Mô men trên trục tua bin

M p – Mô men phản xạ.

Đặc tính ngoài có hai vùng (hình 2-7).

Vùng A là vùng làm việc tương ứng với chế độ biến mô men Trong vùng này hệ

số biến mô men K thay đổi từ Kmax (khi i = 0) đến K = 1 (khi i = iM = 0,60,8).Vùng B là vùng biến mô men thuỷ lực không làm việc, bởi vì do sự tăng của ntdẫn đến hướng của dòng chất lỏng khi ra khỏi tua bin thay đổi đến mức Mp có giátrị âm, lúc này bộ phận bánh phản ứng của biến mô men thuỷ lực trở thành bộ phậnlàm giảm hiệu suất biến mô Hiệu suất  của biến mô men có dạng parabol bậc hai

Từ đồ thị ta thấy rõ rằng:

Khi K > 1 thì     

Khi K < 1 thì    giảm nhanh đến giá trị không

Khi K = 1 thì giải phóng cho bánh phản ứng quay tự do theo chiều dòng chảytrên khớp hành trình tự do (khớp một chiều) nhờ lắp bánh phản ứng trên khớp này.Như vậy khi Mp đổi dấu lúc này bánh phản ứng không còn tác dụng lên dòngchất lỏng nữa, khi đó biến mô men làm việc ở chế độ ly hợp thủy động Nhượcđiểm của phương pháp này là khi biến mô men làm việc ở chế độ ly hợp thuỷ độngbánh phản ứng có tác dụng cản trở sự chuyển động của dòng chất lỏng

Nối cứng trục bơm và trục tua bin : Việc nối cứng hai trục nhờ ly hợp ma sát lắp

đặt trong biến mô men, khi i = imax, khi đó  sẽ tăng vọt đến  = 1 (nếu bỏ qua cáctổn thất cơ khí trong biến mô men)

- Đường đặc tính không thứ nguyên.

Là quan hệ giữa các hệ số mô men b và t với tỷ số truyền động học:

b

t n

M b

b b



  ; n2D5

M t

t t



  (2.14)(D – Đường kính lớn nhất của biến tốc thủy lực.)

Để đánh giá về tổn thất năng lượng và các tính chất biến đổi của biến mô men,chúng ta cần vẽ bổ sung thêm các đường cong biểu diễn quan hệ giữa hiệu suất 

và hệ số biến mô men K với tỷ số truyền động học :

b

t n

M

M K

t t b

n M

n M N

K- Đường biểu diễn hệ số biến mô men, - Đường biểu diễn hệ số mô men xoắn, i- Tỷ số truyền động học ( tỷ số vòng quay).

Qua đồ thị ta thấy rằng đường đặc tính không phụ thuộc vào các giá trị tuyệt đốicủa , n, D và đúng với biến mô men có kích thước bất kỳ, nếu các bánh của nóđồng dạng hình học với các bánh của biến mô men mẫu dùng để thí nghiệm xácđịnh đường đặc tính ngoài

- Đặc tính tải :

Đặc tính tải là quan hệ giữa mô men xoắn Mb với số vòng quay nb của bánh

bơm được biểu diễn trên (hình 2-9).

Áp dụng công thức (2.6), sự phụ thuộc đó có thể biểu diễn thành :

Mb =b..n b2.D5 (2.17)Tính chất biến đổi của biến mô men thủy lực được đặc trưng bởi độ nhạy vàđược đánh giá bằng hệ số  Nó cho biết sự thay đổi mô men cần thiết để quaybánh bơm với sự thay đổi chế độ tốc độ làm việc của bánh tua bin

Hệ số độ nhạy  bằng tỷ số giữa các giá trị mô men bánh bơm M b khi i = 0 vàkhi K = 1 (nb = const)

)0(







K M

i M b

Trong các biến mô men thủy lực khi sự thay đổi số vòng quay trục bánh tua bin

nt (mô men xoắn Mt) mà số vòng quay bánh bơm nb và mô men xoắn bánh bơm Mbvẫn không thay đổi được gọi là biến mô men thủy lực không nhạy

Ở biến mô men thủy lực không nhạyb = const ở mọi giá trị i (hình 2-9a) Bởivậy đặc tính tải của nó được thể hiện bằng một đường cong parabol, còn điều kiệnđộng cơ đốt trong làm việc cùng với biến mô men thủy lực khi bàn đạp ga ở nhữngvị trí khác nhau (cung cấp nhiên liệu khác nhau) được thể hiện bằng các điểm a, a',a'', a''' mà quỹ tích của chúng là một đường cong của hàm số Mb = f(nb)

Ở biến mô men thủy lực nhạy hệ số mô men b phụ thuộc vào tỷ số

b

t n

n

nghĩa là khi có sự thay đổi số vòng quay nt trên trục bánh tua bin (hay Mt) sẽ kèmtheo sự thay đổi tự động số vòng quay trên trục bánh bơm nb, do đó đường đặc tínhcủa nó được thể hiện bằng họ parabol Mỗi một đường cong ứng với sự phụ thuộc

Mb = f(nb) đối với một giá trị hệ số mô men b nhất định và một trị số tỷ số truyền i

cụ thể

Khi độ nhạy thuận ( > 1) sự thích ứng của động cơ được sử dụng Thật vậy,giả sử trong các điều kiện chuyển động của ô tô cho trước, sự làm việc của động cơ

và biến mô men được thể hiện bằng tọa độ điểm a (hình 2-9c) Lực cản chuyển

động tăng lên thì tỷ số truyền

b

t n

n

i  sẽ giảm xuống và khi vị trí bàn đạp ga khôngthay đổi, sẽ tự động chuyển sang các chế độ làm việc thể hiện bằng các điểm b, c,d, đồng thời tăng mô men xoắn

Ở biến mô men thủy lực có độ nhạy nghịch ( < 1) sẽ không có ý nghĩa thực tếđối với ô tô

Đặc tính tải của biến mô men thủy lực cho phép xác định chế độ cùng làm việcđối với động cơ này hay động cơ khác.

Hình 2-9 Đặc tính tải của biến mô men thủy lực

M b, M t – Mô men trên trục của bánh bơm và bánh tua bin.

M e , M e – Mô men và tốc độ động cơ.

N e – Công suất động cơ.

n b - Số vòng quay trục bánh bơm; n t – Số vòng quay trục bánh tua bin a) - Đặc tính tải của biến mô men thủy lực không nhạy;

a, a' ,a'',a'''- Biểu thị điểm làm vệc chung của biến mô men thủy lực và động cơ đốt trong.

b) - Đặc tính tải của biến mô men thủy lực nhạy;

Quan hệ M b , M t và n b , n t theo các giá trị của tỉ số truyền i.

c) - Đặc tính tải của biến mô men thủy lực nhạy và đồng thời thể hiện đặc tính tốc độ ngoài của động cơ.

a, b, c, d, e, f – Điểm biểu diễn các chế độ làm việc của biến mô theo M e và

- Cơ cấu hành tinh là một cơ cấu truyền động bằng bánh răng trong đó có tối

thiểu một trục hình học của một bánh răng nào đó không cố định

- Bánh răng có trục hình học chuyển động gọi là bánh răng hành tinh Bánh

răng hành tinh có thể có một hay một số vành răng hoặc là một số bánh răng

ăn khớp với nhau

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

- Bánh răng mà trục hình học của nó trùng với trục chính gọi là bánh răng

trung tâm

- Khâu tiếp nhận mô men ngoại lực hay truyền tải trọng và là khâu trung tâm

được gọi là khâu chính của cơ cấu hành tinh

- 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 là một dãy hay một số dãy hành tinh kết nối với

nhau Cơ sở của bộ truyền hành tinh là các dãy hành tinh bao gồm các bánhrăng ăn khớp ngoài hay ăn khớp dạng hỗn hợp (cơ cấu hành tinh mà khâuchính là bánh răng trung tâm và một cần dẫn) Phổ biến nhất là các dãy hànhtinh với các bánh răng ăn khớp hỗn hợp Vì chúng tạo được tỷ số truyền lớn

Việc chuyển số trong các bộ truyền này nhờ các ly hợp, phanh đĩa và phanh dãi.Trong hộp số tự động không có cần chuyển số mà chỉ có cần chọn số Cần chọn sốnhằm xác định giới hạn khả năng tự động chuyển số trong một khoảng thời giannhất định

2.2.3.2 Ưu, nhược điểm

Ưu điểm :

- Có thể chuyển số liên tục mà không làm gián đoạn dòng lực truyền từ động

cơ đến các bánh xe chủ động

- Thời gian phục vụ dài hơn

- Lực truyền đồng thời qua một số cặp bánh răng ăn khớp, ứng suất trên răng

nhỏ Ăn khớp trong nên đường kính vòng tròn ăn khớp lớn

- Kích thước nhỏ gọn.

- Có tỷ số truyền cao.

- Hiệu suất làm việc cao, vì các dòng lực có thể là song song, ma sát sinh ra

tiêu hao năng lượng nhỏ do chỉ có sự chuyển động tương đối

- Lực ly tâm trên các bánh răng hành tinh lớn do chúng quay với tốc độ lớn.

- Khi dùng nhiều ly hợp và phanh trong cơ cấu sẽ làm tăng tổn hao công suất

khi chuyển số, do đó hiệu suất giảm

2.2.3.3 Phân loại

a Phân loại theo số bậc tự do

- Để nhận được một tỷ số truyền hoàn toàn xác định, trong hộp số hành tinh chỉ cómột bậc tự do, các bậc tự do khác phải được loại trừ bằng liên kết cứng Do vậy, sốbậc tự do trong cơ cấu bằng số liên kết cứng cộng với 1

- Nếu cơ cấu gài một số truyền cần phải đóng một phanh dải hoặc ly hợp khóa, tứcphải tạo ra một liên kết cứng Như vậy số bậc tự do trong cơ cấu là hai bậc tự do

- Trong hộp số hành tinh 4, 5 bậc tự do và để gài được một số truyền cần phải có 3,

4 liên kết đồng thời

Bảng 2-1 Kiểu CCHT và số lượng số truyền, số lượng phần tử ma sát

Kiểu HSHT

Số lượng tỷ số truyền m

Số lượng phần tử ma sát cần thiết

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

b Phân loại theo đặc tính ăn khớp

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

- Dãy hành tinh ăn khớp trong, ngoài và hỗn hợp Loại này thường có kết cấu

nhỏ gọn, độ cao và thường hay được dùng trên ô tô (hình 2-10a)

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

độ thấp, thông thường ít dùng trên ô tô vì có hiệu suất thấp (hình 2-10c)

Hình 2-10 Các dãy cơ cấu hành tinh cơ bản

H- Bánh răng hành tinh, M- Bánh răng mặt trời, N – Bánh răng bao,

G – Cần dẫn, 1, 2 – Cặp bánh răng côn.

c Phân loại theo kết cấu

Theo theo kết cấu chia cơ cấu hành tinh ra các loại sau

- Loại dùng bánh răng trụ, răng thẳng hoặc răng nghiêng (hình 2-10a và 2-10c).

Loại này dùng chủ yếu trong hộp số hay truyền lực bánh xe

- Loại dùng bánh răng côn (hình 2-10b và 2-10d) Dãy hành tinh dùng bánh

răng côn thường sữ dụng trong cụm vi sai giữa các bánh xe (hình 2-10b) haygiữa các cầu (hình 2-10d)

d Phân loại theo số khâu

- Nếu coi bánh răng hành tinh chỉ là khâu liên kết thì cơ cấu hành tinh chia ra: Bakhâu, bốn khâu và năm khâu

- Bộ truyền hành tinh một dãy có ba khâu cơ bản: N (Vành răng bao), M (bánh răngtrung tâm), G (cần dẫn) là bộ truyền đơn giản nhất

- Bộ truyền ba khâu : Hình 2-11a và 2-11b

- Bộ truyền bốn khâu: Hình 2-11c

- Loại năm khâu ít dùng, vì khi tăng số khâu thì số bậc tự do của cơ cấu cũng tănglên, đồng thời để đáp ứng các tỷ số truyền xác định đòi hỏi giải pháp công nghệphức tạp, tăng giá thành

Hình 2-11 Dãy cơ cấu hành tinh ba khâu (a, b) và bốn khâu (c)

H- Bánh răng hành tinh, M- Bánh răng mặt trời,

N – Bánh răng bao, G – Cần dẫn, a), b) -Bộ truyềnhành tinh 3 khâu, b)- Bộ truyền hành tinh 4 khâu.

2.2.3.4 Quan hệ động học và động lực học của các dãy hành tinh

a Động học:

Hình 2-12 Mô tả cấu trúc và các quan hệ động học, động lực học của

cơ cấu hành tinh cơ bản

Bánh răng mặt trời M, Giá bánh răng hành tinh G, Vành răng N.

r M , r N - Bán kính vòng lăn của các bánh răng M, N;

r G - Bán kính vòng quay của cần dẫn G;

M N , M M , M G - Mô men tác động lên các cơ cấu N, M, G;

F M , F N , F G - Nội lực do cơ cấu M, N, G sinh ra;

- Quan hệ động học giữa các phần tử của một dãy hành tinh có thể xác định bằngphương pháp đồ thị hay giải tích sau

+ Phương pháp giải tích có thể dựa trên việc xây dựng họa đồ vận tốc của cáckhâu, thuận tiện để nghiên cứu sơ đồ cấu trúc của bộ truyền, nhưng chỉ cho giá trịgần đúng khi xác định các tỷ số truyền

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

K n

n

n n i

G N

G M G N

G M G

nM, nN, nG – số vòng quay của các bánh răng M, N và cần G

N

 , G– tốc độ góc các bánh răng N và cần G

K – được gọi là thông số động học của dãy hành tinh

Dấu '' – '' ở đây thể hiện chiều quay của các bánh răng trung tâm và bao là ngượcchiều nhau

Chỉ số trên trong các kí hiệu là chỉ số của khâu cố định.

Giá trị K được xác định qua bán kính vòng lăn r hoặc số răng Z:

M

N M

N Z

Z r

r

K     (2.21)Trong đó:

rM, rN, - bán kính vòng lăn của các vòng răng M, N

ZM, ZN – Số răng của các bánh răng M, N

Phương trình động học của dãy hành tinh như trên là:

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 bỏqua ma sát, thì khi chuyển động ổn định (quay đều) có thể viết:

Với: MM, MN, MG – mômen tác động lên các cơ cấu M, N, G

- Các mômen ngoại lực có hướng ngược với hướng của các nội lực F , M F N vaì F G

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

- Giá trị MG tạo nên lực đặt tại tâm của bánh răng hành tinh

G

G G r

M

F  (2.24)

- Tại các điểm ăn khớp của bánh răng M, N bánh răng hành tinh chịu các lực FM, FN

FM = FN (2.25)Như vậy: FG = FM + FN

- Khi có p bánh răng trong một dãy thì:

 (2.30)Ở đây:

lt

m - Khối lượng bánh răng hành tinh quay tương đối đối với cần dẫn

- 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 cứngvững cao, kích thước và trọng lượng càng nhỏ càng tốt Cần dẫn là bộ phận quyếtđịnh đến tính chất chịu tải của các bánh răng hành tinh, nó thường được chế tạodạng khối liền hay là có hai mặt bích lớn để tránh đặt công xôn cho trục bánh rănghành tinh

2.2.3.5 Tải trọng tác dụng lên cơ cấu khóa

a Mô men phanh (mô men khóa)

- Khi muốn khóa một phần tử nào đó của cơ cấu hành tinh đối với vỏ, cần phải tácđộng một mô men ngoại lực vào cơ cấu

- Trong trường hợp tổng quát : Khi đã biết mô men chủ động Mcđ, mô men bị động

Mbđ của cơ cấu thì có thể tính toán mô men phanh Mp nhờ phương trình cân bằng

Hình 2-13 Tải trọng (mô men phanh) tác dụng lên cơ cấu.

M cd – Mô men chủ động; M bd - Mô men bị động; M p – Mô men phanh.

Với công thức xác định tỷ số truyền: ii =

cđ

bđ M

M

 , thay vào biểu thức trên

Ta có : Mp = Mcđ (ii -1) (2.32)

- Cơ cấu tạo phanh có thể là phanh dải hay ly hợp khóa Khi không có điều

kiện để bố trí phanh dãi (do điều kiện kết cấu không cho phép điều chỉnh dễdàng trong sữ dụng), có thể sữ dụng phanh ly hợp, khóa giữa một khâu với

vỏ hộp số

b Khóa bằng ly hợp khóa

Đối với cơ cấu hành tinh một dãy có 3 phần cơ bản M, N, G khi làm việc có thểkhóa hai phần tử lại với nhau Như vậy mô men khóa này là nội lực của cơ cấu.Xét các trường hợp sau:

– Khóa N với G.

Mcđ = Mbđ (2.33)

MKH = MN = MG (2.34)Vậy MKH = MN = MM.K (2.35)

1



 (2.38)

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 mô menquán tính Nếu sự biến đổi trạng thái xảy ra đột ngột, nhất là khi thay đổi cả chiềuquay của phần tử khoá, thì cần bố trí thêm khớp một chiều Khớp này đặt song songvới ly hợp khoá, đảm bảo cơ cấu an toàn cho ly hợp khoá Mặt khác việc bố trí nhưthế cho phép thu gọn kích thước của ly hợp khoá mà lại tăng được độ tin cậy của cơcấu Vì vậy các loại khớp một chiều thường được sử dụng nhiều trên ôtô du lịch.2.2.3.6 Điều kiện công nghệ của bánh răng trong cơ cấu hành tinh

Bánh răng dùng trong hộp số hành tinh thường là bánh răng trụ răng thẳng hayrăng nghiêng Thông thường trong hộp số hành tinh của các ô tô du lịch hay dùngbánh răng nghiêng do có ưu điểm là ít gây tiếng ồn và có độ bền cao

Số răng của các bánh răng hành tinh và các bánh răng khác của cơ cấu ba khâuđược lựa chọn trên cơ sở thông số K cho trước Số răng tối thiểu cho phép của bánhrăng mặt trời với dạng răng bình thường là Zmin = 17 (răng), với dạng răng dịchchỉnh Zmin = 14 (răng) Còn đối với bánh răng hành tinh Zmin = 10 (răng)

Khi số răng của bánh răng hành tinh càng nhỏ thì tốc độ quay của nó càng lớn(nếu giả thiết cùng tốc độ quay với tốc độ quay của bánh răng mặt trời), tốc độ quaycủa bánh răng hành tinh không được vượt quá 7000 vòng/phút

Khi đã biết số răng tối thiểu cũng như số lượng của các bánh răng hành tinh vàthông số K thì số răng còn lại của các bánh răng cũng hoàn toàn xác định được songphải thõa mãn các quan hệ theo điều kiện đồng trục, điều kiện lắp ráp và điều kiện

kề (lân cận)

 Điều kiện đồng trục:

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

Z N Z M  2Z H (2.39)

Với : ZN và ZM - số răng tương ứng của vành răng bao và bánh răng trung tâm

ZH - 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.

Để đảm bảo cho các bánh răng hành tinh được bố trí với các khoảng cáchđều nhau được thõa mãn nếu đỉnh răng của các bánh răng hành tinh trùng vớichân răng của các bánh răng trung tâm, cụ thể:

l 2 sin  (2.41)

dH – Đường kính vòng đỉnh các bánh răng hành tinh

a – Khoảng cách trục giữa các bánh răng hành tinh và bánh răng trung tâm

Hình 2-14 Giải thích điều kiện kề

1- Bánh răng hành tinh; 2 – Bánh răng trung tâm; 3 – Vành răng bao;

- Giá trị nhỏ nhất cho phép của hiệu l  d H được xác định bởi tổn thất dodầu vung tóe, có thể thừa nhận bằng 0,5m (m - mô đun bánh răng) tức là :

m d

l H  0 , 5

- Số răng của các bánh răng ăn khớp trong các cơ cấu hành tinh cao tốckhông được có thừa số chung và số răng của các bánh răng trung tâm cũngkhông nên bằng bội số của số bánh răng hành tinh.

2.2.3.7 Các cơ cấu hành tinh thường dùng trên ô tô

Cấu tạo của hộp số hành tinh dùng trên ô tô và các phương tiện giao thông kháphức tạp Nó được tạo thành từ các cơ cấu hành tinh cơ bản hoặc từ các cơ cấu hànhtinh tổ hợp Trên ô tô và hay sữ dụng nhất là trên ô tô du lịch ba dạng cơ cấu hànhtinh điển hình sau:

a) Cơ cấu hành tinh kiểu wilson.

- Cơ cấu hành tinh kiểu wilson đơn giản

Sơ đồ cấu tạo:

Cơ cấu hành tinh kiểu wilson là bộ truyền hành tinh một dãy đơn gồm các bánhrăng ăn khớp hỗn hợp (ăn khớp trong và ngoài) và có ba trục

Các chi tiết bao gồm:

Một bánh răng trung tâm M có răng ngoài đặt trên một trục quay, một vành răngbao N có răng trong đặt trên một trục quay khác đồng tâm với trục quay của M, cácbánh răng hành tinh đặt giữa M, N và ăn khớp đồng thời, ăn khớp ngoài với M và

ăn khớp trong với N, trục các bánh răng hành tinh nối cứng với nhau trên cần dẫn G

và chuyển động quay xung quanh đường tâm M, N Trục của cần dẫn G là trục thứ

ba của cơ cấu hành tinh

Như vậy ba trục của cơ cấu hành tinh có cùng đường tâm quay và ở dạng trụclồng hay được gọi là đường tâm trục của cơ cấu hành tinh Các trục đều có thể quaytương đối với nhau Số lượng bánh răng hành tinh tùy thuộc vào từng kết cấu cụ thể

mà có 1, 2, 3, 4 bánh răng hành tinh Các bánh răng hành tinh vừa có khả năng quayxung quanh trục của nó vừa có khả năng quay xung quanh trục của cơ cấu hànhtinh

Cơ cấu hành tinh wilson có ba phần tử: Bánh răng trung tâm, bánh răng hành tinh

và vành răng bao

Bánh răng hành tinh được coi là khâu liên kết giữa hai khâu còn lại M và N.Theo phân tích động học của hộp số chúng cần có một phần tử chủ động và mộtphần tử bị động Do vậy, để nhận được một tỷ số truyền xác định khi đó cơ cấu cóhai khả năng xảy ra như sau:

+ Khóa một phần tử với vỏ hộp số.

+ Khóa hai phần tử với nhau

Cả hai khả năng đều cho phép nếu trục vào quay với tốc độ ổn định thì tốc độgóc của trục ra cũng sẽ ổn định

Hình 2-15 Cơ cấu hành tinh kiểu wilson

N - Vành răng bao; G - Cần dẫn; M - Bánh răng trung tâm;

H - Bánh răng hành tinh

Tỷ số truyền của cấu hành tinh wilson được xác định theo quan hệ sau:

cd

bd bd

cd M

M n

n

i  (2.42)Với : ncd, nbd – số vòng quay của bánh chủ động và bánh bị động

Mcd, Mbd – mô men bánh chủ động và mô men bánh bị động

Khả năng sữ dụng.

Khả năng sữ dụng của cơ cấu hành tinh wilson được trình bày dưới dạng sơ đồtrạng thái (bảng 2-3) Trong bảng cho thấy cơ cấu wilson có thể có 7 trạng thái vàphần tử liên kết được hiểu là phần tử nối với vỏ hoặc liên kết giữa hai phần tử vớinhau

Bảng 2-3 Sơ đồ các khả năng làm việc và ứng dụng của cơ cấu hành tinh kiểu

wilson

Trạng thái khâu Công thức tính tỷ số truyền Sử dụng

vao M

M n

G G

M

r

r M

M n

M M

G

r

r M

M n

N N

M

r

r M

M n

M M

N

r

r M

M n

N N G

r

r M

M n

G G

N

r

r M

M n

Khả năng sữ dụng trong hộp số ô tô:

Khả năng sữ dụng tỷ số truyền của cơ cấu hành tinh với chức năng là hộp số trên

ô tô phụ thuộc vào kết cấu và giới hạn làm việc của động cơ Trong hộp số ô tô mặc

dù đã sữ dụng kết cấu trục lồng nhưng cũng không thể thường xuyên thay đổi trụcchủ động và trục bị động

Thực tế trong hộp số hành tinh mỗi cơ cấu hành tinh chỉ đảm nhận có hai tỷ sốtruyền (nằm trong 5 trạng thái, trừ trang thái ở số Mo) Các hộp số hành tinh thường

tổ hợp hai hay nhiều cơ cấu hành tinh kiểu wilson

b) Cơ cấu hành tinh kiểu wilson tổ hợp.

Tổ hợp bộ truyền cơ bản.

Để đáp ứng số lượng tỷ số truyền cần thiết (ba đến năm số tiến), trong hộp sốhành tinh của ô tô thường dùng từ hai đến ba cơ cấu hành tinh kiểu wilson với haidạng ghép nối cơ bản sau: ghép nối tiếp và ghép nối song song

+ Ghép nối tiếp hai cơ cấu hành tinh wilson (Hình 2-16a): Tỷ số truyền đượctính bằng tích giữa hai tỷ số truyền của các cơ cấu hành tinh kiểu wilson và sốlượng số truyền được nhân lên gấp đôi

+ Ghép nối song song hai cơ cấu hành tinh wilson (Hình 2-16b):

Hình 2-16 Sơ đồ ghép hai dãy cơ cấu hành tinh Wilson

M 1 , M 2 – Bánh răng trung tâm dãy 1 và 2; N 1 , N 2 - Vành răng bao dãy 1 và 2;

H 1 , H 2 – Bánh răng hành tinh dãy 1 và 2, G 1 , G 2 - Cần dẫn dãy 1 và 2 a) Ghép nối tiếp hai dãy cơ cấu hành tinh; b) Ghép song song hai dãy cơ cấu hành tinh.; Dãy 1 (W 1 ), dãy 2 (W 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 cơ cấu hành tinh kiểu SIMPSON,RAVIGNEAUX hay tổ hợp các kiểu từ cơ cấu hành tinh kiểu WILSON

+ Hộp số có hai hay nhiều tỷ số truyền gồm các cơ cấu hành tinh đã được tổ hợpnhư trên cùng với cơ cấu hành tinh kiểu WILSON đơn giản

Trên các ô tô con hiện đại thường bố trí các loại động cơ có số vòng quay lớn (từ1000- 6000 vòng/phút) hộp số cần có nhiều số truyền và tỷ số truyền thay đổi tronggiới hạn rộng trong khi đó không gian bố trí chỉ cho phép trong giới hạn nhất định,

vì thế hộp số đã được thiết kế có cấu tạo thành hai phần (tức tạo ra hai nhóm tỷ sốtruyền) nhằm giảm bớt tỷ số truyền cho các bộ truyền, làm gọn bớt kích thướcchung

Đối với loại hộp số hai nhóm tỷ số truyền này được chia ra hai phần như sau:phần chính hộp số và phần phụ hộp số

Phần phụ hộp số có thể đặt trước hoặc đặt sau phần chính hộp số, tỷ số truyềntrong phần phụ có thể có số truyền thẳng và số truyền tăng nhưng cũng có thể là sốtruyền thẳng và số truyền giảm

Trong trường hợp có số truyền giảm thì số D- là số truyền giảm, số OD- là sốtruyền thẳng

Tỷ số truyền chung trong hộp số được tính toán từ tỷ số truyền của các phầntrong hộp số Hộp số chính có nhiều nhóm tỷ số truyền không sử dụng trên ô tô con

c) Cơ cấu hành tinh kiểu SIMPSON.

Cơ cấu hành tinh kiểu Simpson gồm hai cơ cấu hành tinh Wilson Các phần tử

M1, N1, H1, G1 thuộc dãy hành tinh thứ nhất, M2, N2, H2, G2 thuộc dãy hành tinh thứhai Chúng đã được ghép nối như sau:

+ Hai bánh răng trung tâm M1 và M2 đặt trên cùng một trục quay (liên kết cứng).+ Giá hành tinh G2 liên kết cứng với vành răng bao N1.

Hình 2-17 Sơ đồ cơ cấu hành tinh tổ hợp SIMPSON.

M 1 , M 2 – Bánh răng trung tâm 1 và 2; N – Vành răng bao;

H 1 , H 2 – Bánh răng hành tinh 1 và 2 ; G - Cần dẫn.

Bảng 2-4 Nguyên lý làm việc của cơ cấu hành tinh tổ hợp SIMPSON

Phần tửchạykhông

Công thức tính

Khảnăng chếtạo i

ứng dụngtrong hộpsố

2

1 1

2 2

1

N

N M

M N

M

r

r r

r r

r

 -<i<-1 Số lùi

d) Cơ cấu hành tinh kiểu RAVIGNEAUX.

- Trong cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaux chia ra hai dạng bố trí:

+ Phương án A : cơ cấu cho ba số tiến 1, 2, 3 và một số lùi R

+ Phương án B : cơ cấu cho bốn số tiến 1, 2, 3, 4 và một số lùi R

Cấu tạo cơ cấu hành tinh của kiểu Ravigneaux gồm hai bánh răng mặt trời M1,

M2 nối với hai trục khác nhau, hai nhóm bánh răng hành tinh H1, H2, ăn khớp vớinhau và đặt chung trên một giá hành tinh G, một bánh răng ngoại luân N ăn khớpvới H2, còn H1 ăn khớp với M1 Sơ đồ cấu tạo trình bày trên (hình 2-18).

Hình 2-18 Sơ đồ cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaux.

M 1 – Bánh răng mặt trời 1; N 1 - Bánh răng bao 1;

H 1 – Bánh răng hành tinh 1; G 1 - Cần dẫn 1.

M 2 – Bánh răng mặt trời 2; N 2 - Bánh răng bao 2;

H 2 – Bánh răng hành tinh 2; G 2 - Cần dẫn 2.

Bảng 2-5 Nguyên lý làm việc của cơ cấu với hai phương án A và B :

Phần

tử chạykhông

Công thức tính tỷ số truyền i

Khả năngchế tạo tỷ

số truyền i

ứngdụngtronghộp số

1

M

N r

r

1 < i < 

Sốtruyềnrấtchậm

2

2 1

1

M K M

K M

K

r r r

r r

Sốtruyềnthẳng

4 G N M2

N

M r

2

M

N r

r

 - < i < -1 Số lùi

Từ nguyên lý làm việc của cơ cấu (bảng 2-5) nhận thấy trục chủ động có thể liên

kết với M1, M2, trục bị động liên kết với N do vậy kết cấu bố trí trên hộp số ô tôđảm bảo tính hợp lý cao Khi M1 và M2 khóa cứng với nhau tạo nên số truyềnthẳng So với cơ cấu hành tinh kiểu Simpson và kiểu Ravigneaux cho khoảng tỷ sốtruyền rộng hơn, ít gặp khó khăn trong chế tạo, vì thế nhiều hãng đã áp dụng cơ cấuhành tinh kiểu này trên ô tô con từ nhiều năm trước đây

Hình 2-19 Các trạng thái làm việc ở các số 1, 2, 4 và số lùi (R) của cơ cấu hành tinh

kiểu Ravigneaux (số 3 là số truyền thẳng không mô tả )

3 Khảo sát hệ thống truyền lực thủy cơ trên xe TOYOTA - CAMRY 2007.

3.1 Giới thiệu chung về xe TOYOTA – CAMRY 2007.

Không thật đẹp và cá tính nhưng CAMRY vẫn nhận được sự quan tâm củakhách hàng tham quan triển lãm Dtroit 2006 Tính năng, chất lượng và độ an toàncao có thể sẽ là bí quyết giúp nó thành công

Hình 3-1 Xe CAMRY 2007Vốn không thể là thế mạnh về thiết kế nên CAMRY 2007 xuất hiện với phongthái cục mịch và khá giản dị, có vóc dáng " nặn " theo cùng phong cách với Avalonpha thêm chút triết lý L-finess của Luxes trên cụm đèn pha và lưới tản nhiệt.

Ngược với sự hài hòa phía ngoại thất, nội thất CAMRY 2007 được chăm chút kỹlưỡng và có bản sắc riêng Hộp chứa đồ rộng và hạ thấp so với thường lệ nên tiệndụng hơn Các chi tiết như hốc gió, sàn cần số, bảng thiết bị vuông vức nhưng khátinh tế khiến không gian bên trong ca bin hiện đại và thân thiện Bảng trung tâmrộng và trang bị màn hình LCD độc lập