Hướng dẫn ôn tập môn học HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC Ô TÔ

9 Hướng dẫn: + Công dụng: Bộ đồng tốc dùng để nối bánh răng với trục khi gài số.. 13 Trình bày biểu thức xác định mô-men ma sát yêu cầu của bộ đồng tốc hộp số ô tô theo tỷ số truyền cần

1

Hướng dẫn ôn tập môn học HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC Ô TÔ

1) Trình bày công dụng, yêu cầu ly hợp ô tô Vẽ sơ đồ và nêu nguyên lý làm việc của ly hợp

ma sát (một đĩa ma sát/hai đĩa ma sát, cơ cấu ép lò xo trụ) Ưu nhược điểm của hai loại ly hợp trên

2) Trình bày công dụng, yêu cầu ly hợp ô tô Vẽ sơ đồ và nêu nguyên lý làm việc của ly hợp

ma sát đĩa (một đĩa ma sát, cơ cấu ép lò xo đĩa nón) Ưu nhược điểm của loại ly hợp này

3) Trình bày biểu thức xác định độ cứng lò xo ép Clx theo lực ép Pep và lượng mòn cho phép của tấm ma sát (cho biết ly hợp ma sát cơ khí kiểu lò xo hình trụ bố trí chung quanh đĩa ép)

Plx - Lực ép của một lò xo lúc đóng ly hợp;

β - Hệ số dự trữ tính toán của ly hợp (lúc đĩa ma sát chưa mòn);

βmin - Hệ số dự trữ của ly hợp lúc đĩa ma sát mòn đến giới hạn phải thay thế Theo kinh nghiệm βmin = (0,80 0,85)β;

lm - Lượng mòn tổng cộng cho phép của các tấm ma sát, tính bằng [m]:

+ lm = 0,25.δms.zms khi tấm ma sát gắn vào đĩa bị động bằng đinh tán

+ lm = 0,5.δms.zms khi tấm ma sát gắn vào đĩa bằng phương pháp dán

Với δms là độ dày của một tấm ma sát, có giá trị nằm trong khoảng sau:

- Xe du lịch : δms = 2,5 4,5 (giá trị nhỏ khi dùng phương pháp dán)

2

- Xe vận tải : δms = 3,5 6,0 (giá trị lớn khi dùng đinh tán).

4) Tính độ cứng của lò xo ép Clx ly hợp ô tô với các số liệu cho trước sau:

Mômen cực đại của động cơ : Memax = 150 [Nm]

Bán kính trung bình (điểm đặt lò xo): Rtb = 0,15 [m]

Chiều dày một tấm ma sat : δms = 4 [mm]

Các thông số khác phải phân tích để tự chọn (như hệ số dự trữ, hệ số ma sát )

Xe tải, khách, máy kéo vận tải (không kéo mooc) 1,60 2,25

Ô tô tải có mooc (hoặc tính năng thông qua cao) 1,80 3,00

Chú ý : Giá trị giới hạn trên được chọn cho xe làm việc trong điều kiện nặng nhọc (như

tải trọng lớn, xe hoạt động trong nhiều loại đường, hoặc kiểu ly hợp không điều chỉnh được)

- βmin: Chọn theo β;

- lm: Chọn theo δms;

- Pep: xác định theo công thức: = ..

Ở đây: µ - Hệ số ma sát, khi tính toán có thể chọn μ = 0,22 ÷ 0,30;

Zms - Số đôi bề mặt ma sátthường chọn bằng 2 (tức ly hợp một đĩa bị động) Chỉ đối với ô tô tải lớn; có mô-men cực đại của động cơ lớn (từ 465 [N.m] trở lên), làm việc trong điều kiện nặng nhọc thì mới chọn zms = 4 (ly hợp có hai đĩa bị động)

5) Trình bày biểu thức xác định bán kính ma sát trung bình của đĩa ma sát ly hợp ô tô theo men lớn nhất của động cơ và áp suất làm việc cho phép của đôi bề mặt ma sát plv

Thay vào công thức ta được:

!"# = 2 3 1 − 5 1 − 5%$ 6 3 2 789:

; <= > 1 1 − 5!32 ?9@

3

6) Tính bán kính ma sát trung bình của đĩa ma sát ly hợp ô tô theo mô-men lớn nhất của động

cơ và áp suất làm việc cho phép của đôi bề mặt ma sát Cho biết:

Mômen cực đại của động cơ : Memax = 180 [Nm]

Áp suất làm việc cho phép của đôi bề mặt ma sát: plv = 0,1-0,2[MN/m2]

Các thông số khác phải phân tích để tự chọn (như hệ số dự trữ, hệ số ma sát )

Hướng dẫn: Xem câu hỏi 5

7) Vẽ sơ đồ hệ thống điều khiển ly hợp bằng cơ khí Trình bày biểu thức xác định hành trình

và lực tác dụng lên bàn đạp khi mở ly hợp của hệ thống điều khiển ly hợp bằng cơ khí (không

có trợ lực)?

Hướng dẫn:

- Sơ đồ:

∆f - Khe hở giữa các bề mặt ma sát khi ly hợp mở hoàn toàn (∆f = 0,75 ÷ 1,0

mm - đối với ly hợp một đĩa; ∆f = 0,5 ÷ 0,6 mm - đối với ly hợp hai đĩa);

Với các kết cấu hiện nay, tỷ số truyền dẫn động ly hợp ô tô và các khâu thành phần của

nó có giá trị trong khoảng:

idđ = 24 ÷ 45; c/d = 1,4 ÷ 2,2; e/f = 3,8 ÷ 5,5; d 1≈ d 2 = 19 ÷ 32 mm.

∆ - Khe hở giữa đầu tỳ đòn mở và bạc (ổ) mở Khe hở này cần thiết để ly hợp có thể làm việc bình thường khi các vòng ma sát bị mài mòn Tuỳ theo độ hao mòn cho phép của vòng ma sát mà ∆ thay đổi trong giới hạn từ 2 đến 4 mm

Plx(đ) - Lực ép của lò xo khi ly hợp đóng:

(đ) = ; ! 7 B

"#? C

Clx - Độ cứng của lò xo: xem câu hỏi 4;

∆λ - Biến dạng thêm của lò xo hay hành trình của đĩa ép khi mở ly hợp

ηdđ - Hiệu suất của dẫn động Với dẫn động cơ khí ηdđ = 0,7 ÷ 0,8; Với dẫn

động thuỷ lực ηdđ = 0,8 ÷ 0,90

8) Tính lực tác dụng lên bàn đạp khi mở ly hợp của hệ thống điều khiển ly hợp bằng cơ khí (không có trợ lực)? Cho biết:

Loại ly hợp : Ma sát, một đĩa, lò xo trụ bố trí quanh chu vi Mômen cực đại của động cơ : Memax = 220 [Nm]

Bán kính trung bình của đĩa ma sát: Rtb = 0,15 [m]

Hành trình bàn đạp cho phép : [Sbđ] = 150 [mm]

Tỷ số truyền một số thành phần dẫn động cho trước như sau:

6

Các thông số khác phải phân tích để tự chọn nếu có

Hướng dẫn: Xây dựng công thức như câu hỏi 7 sau đó thay giá trị cho trước vào

9) Vẽ sơ đồ hệ thống điều khiển ly hợp bằng truyền động thủy lực hoặc truyền động cơ khí có trợ lực khí nén? Biểu thức xác định lực cần thiết của trợ lực khí nén?

[Pbđ] - Lực tác dụng lên bàn đạp cho phép, có thể thừa nhận:

+ Đối với xe du lịch, tải và khách cỡ nhỏ: [P bd ] = 150 [N]

+ Đối với xe tải và khách cở trung trở lên : [P bd ] = 250 [N]

Pbđ - Lực cần tác dụng lên bàn đạp để mở ly hợp khi không có trợ lực, cách xác định xem câu hỏi 7

10) Tính đường kính xy lanh trợ lực khí nén Dxl của hệ thống điều khiển ly hợp bằng truyền động thủy lực có trợ lực khí nén? Cho biết:

Lực tác dụng lớn nhất lên đĩa ép khi mở ly hợp : Pm = 10000 [N]

Áp suất khí nén cung cấp vào xy lanh trợ lực : pkn = 5,0 [Kg/cm2]

Tỷ số truyền một số thành phần dẫn động như sau:

Tỷ số truyền càng mở của xy lanh trợ lực : ic(tl) = ic = 2,0

Các thông số khác phải phân tích để tự chọn nếu có

Hướng dẫn:

- Tính lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp khi không có trợ lực:

Pbđ = Pm/idđ (idđ - tỷ số truyền của dẫn động điều khiển ly hợp, cách tính xem câu hỏi 9)

Tỷ số truyền khâu trung gian giữa xy lanh chính và xy lanh công tác: itg = 1,0

Tỷ số truyền càng mở của xy lanh trợ lực : ic(tl) = ic = 2,0)

Các thông số khác phải phân tích để tự chọn nếu có

Hướng dẫn:

- Tính lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp khi không có trợ lực:

Pbđ = Pm/idđ (idđ - tỷ số truyền của dẫn động điều khiển ly hợp, cách tính xem câu hỏi 9)

9

Hướng dẫn:

+ Công dụng:

Bộ đồng tốc dùng để nối bánh răng với trục khi gài số Nó có nhiệm vụ:

- Làm đồng đều tốc độ các phần cần gài trước khi chúng được nối với nhau;

- Không cho phép gài số khi các chi tiết cần nối chưa đồng đều tốc độ Nhờ đó, đảm bảo quá trình gài số được êm dịu dễ dàng

Phổ biến nhất hiện nay là các đồng tốc quán tính (sử dụng quán tính của các chi tiết cần nối để chống gài số trước khi chúng đồng đều tốc độ) có bề mặt ma sát dạng côn

10

+ Các bộ phận chức năng:

- Phần tử ma sát: có nhiệm vụ làm đồng đều tốc độ góc các phần nối

- Phần tử khoá: có nhiệm vụ không cho gài số khi các phần cần gài chưa đồng tốc

- Phần tử định vị: có nhiệm vụ định vị các chi tiết ở vị trí trung gian và đã gài Liên kết định

vị phải là dạng liên kết mềm (đàn hồi) để không làm ảnh hưởng đến quá trình làm việc của đồng tốc

Tất cả các phần tử ma sát, nói chung đều có dạng mặt côn, làm trên các chi tiết cần nối.

Phần tử khoá có thể có dạng: Chốt có mặt vát nghiêng hoặc Vòng có mặt vát nghiêng trên

răng

Phần tử định vị có các dạng: Bi - lò xo hoặc Chốt mềm

+ Nguyên lý làm việc:

- Dựa vào hình vẽ đề cho xác định và chỉ rõ các bộ phận chức năng;

- Trình bày các giai đoạn làm việc của đồng tốc:

Giai đoạn 1: Người lái thông qua nạng gạt và cơ cấu định vị, dịch chuyển bề mặt côn

bị động của phần tử ma sát, vào tiếp xúc với bề mặt côn chủ động đang quay Nhờ ma sát trên mặt côn, phần chủ động kéo phần bị động quay theo và đưa các chi tiết của phần tử khoá vào

vị trí khoá, không cho các răng vào ăn khớp khi hai phần chưa đồng tốc

Giai đoạn 2: Phần chủ động kéo phần bị động quay theo với tốc độ tăng dần Lực quán

tính ép chặt hai mặt vát của phần tử khoá, tạo nên phản lực N rất lớn, không cho người lái đẩy các vành răng vào ăn khớp

Giai đoạn 3: Hai phần đã quay đồng tốc độ Lực quán tính và tương ứng là lực N triệt

tiêu Cơ cấu khoá hết tác dụng Dưới tác dụng của người lái, các vành răng thắng lực của lò xo định vị tiến vào ăn khớp và kết thúc quá trình gài số

13) Trình bày biểu thức xác định mô-men ma sát yêu cầu của bộ đồng tốc hộp số ô tô theo tỷ

số truyền cần gài số và tốc độ bắt đầu gài số

Hướng dẫn:

- Sơ đồ tính:

J qd - Mô-men quán tính của bánh răng gài số và của tất cả các khối lượng chuyển động

quay trong hộp số có quan hệ động học trục sơ cấp hộp số (tính từ đĩa bị động ly hợp đến bánh

răng cần gài, như đĩa bị động ly hợp, trục sơ cấp hộp số, trục trung gian và các bánh răng trục thứ cấp, số lùi ăn khớp thường xuyên với các bánh răng trung gian), qui dẫn về trục sơ

iak, ihi, isl - Tỷ số truyềncủa cặp bánh răng dẫn động trục trung gian (luôn luôn

ăn khớp), tay số thứ i của hộp số, từ trục sơ cấp đến bánh răng hay khối bánh răng số lùi

- ik, ik 1: Tỷ số truyền tay số cần gài và tay số đang làm việc (cần nhả) của hộp số;

- Y[\: Tốc độ góc của trục khuỷu của động cơ (rad/s) khi bắt đầu chuyển số Khi tính toán có thể xác định gần đúng theo bảng kinh nghiệm

Hoặc đơn giản hơn có thể lấy:

Y[\ = Y_ - Khi chuyển từ số thấp lên số cao

Y[\ = Y_ - Khi chuyển từ số cao xuống số thấp

Trong đó: N, M - Tốc độ góc của trục khuỷu, tương ứng với công suất cực đại và mô men cực đại của động cơ

Bảng số liệu kinh nghiệm xác định tốc độ góc của trục khuỷu của động cơ (rad/s) khi bắt đầu chuyển số

tc -Thời gian làm đồng đều tốc độ giữa các bánh răng cần gài, [s];

Thời gian tc đặc trưng cho tính hiệu quả của bộ đồng tốc Thời gian tccàng nhỏ quá trình làm đồng đều tốc độ càng nhanh Tuy nhiên, nếu tc nhỏ quá, mô men ma sát yêu cầu sẽ lớn, đòi hỏi kích thước của bộ đồng tốc phải lớn, làm tăng kích thước chung của hộp số và khó

bố trí Trong tính toán, tc được chọn theo kinh nghiệm, phụ thuộc vào chủng loại xe và giá trị

Các thông số khác phải phân tích để tự chọn (ví dụ như thời gian chuyển số )

Hướng dẫn: áp dụng công thức ở câu hỏi 13

15) Trình bày biểu thức xác định bán kính ma sát trung bình của bộ đồng tốc ô tô theo men ma sát yêu cầu của bộ đồng tốc

b - Góc côn của đôi bề mặt ma sát Chú ý rằng góc b càng nhỏ, mô men

ma sát tạo ra (với cùng các điều kiện khác) càng lớn Tuy vậy, để bảo đảm điều kiện tránh kẹt dính các bề mặt ma sát, góc b không được nhỏ hơn góc ma sát, tức là :

b > dFZEe(`)

10 , 0 06 ,

=

µ

14

Đối với cặp ma sát Thép - Đồng thau thường: f = 6h÷ 12h;

FRS - Bán kính trung bình của đôi bề mặt ma sát;

QRS - Tính theo công thức ở câu 13;

a - Lực chiều trục tác dụng lên bề mặt ma sát Lực này do người lái tác dụng lên đòn điều khiển tạo ra, do vậy:

a = DVNWVNjVN [N]

Trong đó : - DVN: Lực của người lái tác dụng lên đòn điều khiển [N] Có thể lấy:

Pdk = 60 ÷ 70 [N] đối với xe du lịch và khách;

Pdk = 70 ÷ 100 [N] đối với xe tải

- WVN, jVN: Tỷ số truyền từ đòn điều khiển đến nạng gạt đồng tốc và hiệu suất dẫn động tương ứng Khi tính toán có thể lấy idk≈ 1,5 ÷ 2,5; ηdk ≈ 0,85 ÷ 0,95

16) Tính bán kính ma sát yêu cầu của bộ đồng tốc hộp số ô tô theo mô men ma sát yêu cầu của

bộ đồng tốc Cho biết:

Mô men ma sát yêu cầu của đồng tốc: Mms = 4-6[N.m];

Lực gài tác động lên ống gài (theo chiều trục): Q = 100-200[N];

Các thông số khác phải phân tích để tự chọn (như hệ số ma sát, góc côn của các vành

ma sát )

Hướng dẫn: thay số liệu vào các công thức tương ứng ở câu 15

17) Vẽ sơ đồ động học để minh hoạ và phân tích ưu nhược điểm, phạm vi sử dụng của hộp số

cơ khí có cấp loại hai trục và ba trục

Hướng dẫn:

- Sơ đồ động học:

15

- Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng:

Hộp số hai trục

Ưu điểm:

- Kết cấu đơn giản, làm việc êm dịu và có hiệu suất cao ở các tay số trung gian

- Dễ bố trí và đơn giản được kết cấu hệ thống truyền lực khi xe đặt động cơ gần cầu chủ động

Nhược điểm:

- Không có số truyền thẳng, vì thế các bánh răng, ổ trục không được giảm tải ở số truyền cao

- làm tăng mài mòn và tiếng ồn

- Giá trị tỷ số truyền tay số thấp nhất bị hạn chế (ih1 < 4 ÷ 4,5) (Muốn khắc phục phải giảm tỷ

số truyền của tay số cao nhất và tăng i o ) Với đặc điểm đó nó thường được sử dụng trên các ôtô du lịch và thể thao có động cơ bố trí cạnh cầu chủ động hoặc trên máy kéo có hộp số bố trí chung trong cùng một vỏ với truyền lực chính

Hộp số ba trục

Ưu điểm:

- Có khả năng tạo số truyền thẳng bằng cách nối trực tiếp các trục sơ và thứ cấp Khi làm việc

ở số truyền thẳng, các bánh răng, ổ trục và trục trung gian hầu như được giảm tải hoàn toàn nên giảm được mài mòn, tiếng ồn và mất mát công suất

- Ở các số truyền khác, mômen truyền qua hai cặp bánh răng, do đó có thể tạo được tỷ số truyền lớn tới (7 ÷ 9) với kích thước khá nhỏ gọn Nhờ đó giảm được trọng lượng toàn bộ của ôtô máy kéo

Nhược điểm:

- Hiệu suất giảm ở các tay số trung gian

- Ổ bi gối đỡ trước trục thứ cấp, do bố trí trong lỗ ở phần bánh răng công xôn của trục sơ cấp, nên làm việc căng thẳng vì kích thước bị hạn chế bởi điều kiện kết cấu

18) Vẽ một sơ đồ động học hộp số nhiều cấp (từ 8 đến10 cấp) với hộp số phụ 2 cấp bố trí phía sau hộp số chính Phân tích ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng của sơ đồ

Hướng dẫn:

- Sơ đồ động:

16

- Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng:

Hộp số nhiều cấp được tạo thành bằng cách ghép thêm vào phía trước hoặc phía sau hộp số cơ

sở (hộp số chính - loại ba trục) một hộp giảm tốc gọi là hộp số phụ Hộp số phụ thường có một số truyền thẳng và một số truyền giảm hay tăng

Hộp số phụ đặt phía sau thường là loại có trục cố định với hai cặp bánh răng hay hành tinh Có một số truyền thẳng và một số truyền giảm với tỷ số truyền khá lớn (khoảng số truyền lớn hơn của hộp

số chính) - nên được gọi là hộp giảm tốc Hộp số phụ này có ưu điểm là giảm được khoảng cách trục

và tải trọng tác dụng lên các chi tiết của hộp số chính Nhược điểm của nó là: giảm tính thống nhất hóa của hộp số chính (không thể sử dụng độc lập - do khoảng tỷ số truyền nhỏ), hiệu suất giảm khi gài số truyền thấp

Trong các hộp số nhiều cấp của ô tô tải có thể sử dụng ống gài số thay cho đồng tốc Vì ống gài số chế tạo đơn giản, kích thước chiều trục, khối lượng và giá thành nhỏ Tuy vậy khi đó yêu cầu:

- Điều kiện sử dụng ô tô phải ổn định, đường xá có chất lượng tốt (ví dụ: chuyển động trên các

xa lộ ít khi phải sang số)

- Trình độ người lái cao hơn

19) Vẽ một sơ đồ động học hộp số nhiều cấp (từ 8 đến10 cấp) với hộp số phụ 2 cấp bố trí phía trước hộp số chính Phân tích ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng của sơ đồ

Hướng dẫn:

- Sơ đồ động:

- Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng:

Hộp số nhiều cấp được tạo thành bằng cách ghép thêm vào phía trước hoặc phía sau hộp số

cơ sở (hộp số chính - loại ba trục) một hộp giảm tốc gọi là hộp số phụ Hộp số phụ thường có một số truyền thẳng và một số truyền giảm hay tăng

Hộp số phụ đặt phía trước là hợp lý về kết cấu trong trường hợp: nó chỉ có một cặp bánh răng

để tạo số thấp, còn số cao là số truyền thẳng - nối trực tiếp trục vào của hộp số phụ với trục sơ cấp của

hộp số chính Tỷ số truyền số thấp của hộp số phụ này không lớn, có tác dụng chủ yếu là chia nhỏ dãy

tỷ số truyền của hộp số chính, nên còn được gọi là hộp số chia Hộp số chia có ưu điểm là: Kết cấu

đơn giản, đảm bảo tính thống nhất hóa cao cho hộp số chính (có thể dùng như một hộp số độc lập),

hiệu suất tương tự như hộp số chính khi gài số thấp ở hộp số phụ Nhược điểm của hộp số chia là yêu