Bài tiểu luận Phân tích động học cơ cấu hành tinh kiểu Simpson trong hộp số tự động trình bày tổng quan về điều khiển hộp số tự động và ưu nhược điểm của hộp số hành tinh, cấu tạo, sơ đồ, nguyên lý làm việc, của hộp số hành tinh, các cụm chi tiết trong hệ thống,... Với các bạn chuyên ngành Cơ khí - Chế tạo máy thì đây là tài liệu tham khảo hữu ích.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI CƠ SỞ 2 KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN KỸ THUẬT MÁY THIẾT KẾ MƠN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CƠNG SUẤT Đề tài: Phân tích động học Cơ cấu hành tinh kiểu Simpson trong hộp số tự động GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TH.S.NGUYỄN VĂN CHÍ SINH VIÊN THỰC HIỆN: Nguyễn Văn Thuận Võ Đăng Thuận Nguyễn Trường Tiếng Võ Đình Tính LỚP: CƠ ĐIỆN TỬK53 NHĨM: 06 TP HCM 2015 GVHD : TS. NGUYỄN HỮU CHÍ Trang 1 Nhận xét của GVHD ………………,Ngày……tháng……năm 20…… Giáo viên hướng dẫn Trường ĐH Giao Thơng Vận Tải – CS II BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨAVIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT SC 2 Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc Thiết Kế Mơn Học TRUYỀN ĐỘNG CƠNG SUẤT NHĨM 6 Tên và tóm tắt u cầu, nội dung bài tập lớn: Phân tích động học Cơ cấu hành tinh kiểu Simpson trong hộp số tự động Nội dung của bản thuyết minh, các u cầu chính : Tổng quan về điều khiển hộp số tự động và ưu nhược điểm của hộp số hành tinh (SVTH: Nguyễn Văn Thuận) Cấu tạo, sơ đồ, nguyên lý làm việc, của hộp số hành tinh, các cụm chi tiết trong hệ thống (SVTH: Võ Đăng Thuận) Các khả năng làm việc của hộp số hành tinh (SVTH: Nguyễn Trường Tiếng) Đánh giá và so sánh về mặt động học của hộp số hành tinh kiểu Simpson và kiểu Ravigneaux (SVTH: Võ Đình Tính) Kết luận và đánh giá (SVTH: Nhóm 6 ) GVHD : TS. NGUYỄN HỮU CHÍ Trang 4 Trường ĐH Giao Thơng Vận Tải – CS II MỤC LỤC GVHD : TS. NGUYỄN HỮU CHÍ Trang 5 Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II SVTH:Nguyễn Văn Thuận 1 . Tổng quan về điều khiển hộp số tự động và ưu nhược điểm của hộp số hành tinh : 1.1, Khái quát Trên xe sử dụng hộp số thường, thì lái xe phải thường xuyên nhận biết tải và tốc độ động cơ để chuyển số một cách phù hợp Khi sử dụng hộp số tự động, những sự nhận biết như vậy của lái xe là khơng cần thiết. Việc chuyển đến vị trí số thích hợp nhất được thực hiện một cách tự động theo tải động cơ và tốc độ xe Với các xe có hộp sốtự động thì người lái xe khơng cần phải suy tính khi nào cần lên số hoặc xuống số. Các bánh răng tự động chuyển số tuỳ thuộc vào tốc độ xe và mức đạp bàn đạp ga Một hộp số mà trong đó việc chuyển số bánh răng được điều khiển bằng một ECU (Bộ điều khiển điện tử) được gọi là ECTHộp số điều khiển điện tử, và một hộp số khơng sử dụng ECU được gọi là hộp số tự động thuần thuỷ lực. Hiện nay hầu hết các xe đều sử dụng ECT Đối với một số kiểu xe thì phương thức chuyển số có thể được chọn tuỳ theo ý muốn của lái xe và điều kiện đường xá. Cách này giúp cho việc tiết kiệm nhiên liệu, tính năng và vận hành xe được tốt hơn 1.2, Lịch sử phát triển Ngay từ những năm 1900, ý tưởng về một loại hộp số tự động chuyển số đã được các kỹ sư hàng hải Đức nghiên cứu chế tạo. Đến năm 1938, hộp số tự động đầu tiên ra đời khi hãng GM giới thiệu chiếc Oldsmobile được trang bị hộp số tự động. Việc điều khiển ơ tơ được đơn giản hóa bởi khơng còn bàn đạp ly hợp. Tuy nhiên do chế tạo phức tạp và khó bảo dưỡng sửa chữa nên nó ít được sử dụng Đến những năm 70 Hộp số tự động thực sự hồi sinh khi hàng loạt hãng ơ tơ cho ra các loại xe mới với hộp số tự động đi kèm. Từ đó đến nay hộp số tự động đã phát triển khơng ngừng và dần thay thế cho hộp số thường. Khi mới ra đời, hộp số tự động là loại có cấp và được điều khiển hồn tồn bằng thủy lực. Để chính xác hóa thời điểm chuyển số và để tăng tính an tồn khi sử dụng, hộp số tự động có cấp điều khiển bằng điện tử (ECT)ra đời. Trường ĐH Giao Thơng Vận Tải – CS II SVTH:Nguyễn Văn Thuận Vẫn chưa hài lòng với các cấp tỷ số truyền của ECT, các nhà sản xuất ơtơ đã nghiên cứu, chế tạo thành cơng một loại hộp số tự động với vơ số cấp tỷ số truyền (hộp số tự động vơ cấp) vào những năm cuối của thế kỷ XXcụ thể như sau : + Hộp số tự động (HSTD), theo cơng bố của tài liệu cơng nghiệp ơ tơ CHLB Đức, ra đời vào 1934 tại hãng Chysler. Ban đầu HSTD sử dụng Ly hợp thủy lực và Hộp sốhành tinh, điêu khiển hồn tồn bằng van con trượt thủy lực, sau đó chuyển sang dùng Biến mơmen thủy lực đến ngày nay, tên gọi ngày nay dùng là AT + Tiếp sau đó là hãng ZIL (Liên xơ cũ 1949) và các hãng Tây Âu khác (Đức, Pháp, Thụy sĩ). Phần lớn các HSTD trong thời kỳ này dùng hộp số hành tinh 3, 4 cấp trên cơ sở của bộ truyền hành tinh 2 bậc tự do kiểu Willson, kết cấu AT + Sau những năm 1960 HSTD dùng trên ơ tơ tải và ơ tơ bt với Biến mơmen thủy lực và hộp số cơ khí có các cặp bánh răng ăn khớp ngồi, kết cấu AT + Sau năm 1978 chuyển sang loại HSTD kiểu EAT (điều khiển chuyển số bằng thủy lực điện tử), loại này ngày nay đang sử dụng + Một loại HSTD khác là hộp số vơ cấp sử dụng bộ truyền đai kim loại (CVT) với các hệ thống điều khiển chuyển số bằng thủy lực điện tử, (cũng là một dạng HSTD) + Ngày nay đã bắt đầu chế tạo các loại truyền động thơng minh, cho phép chuyển số theo thói quen lái xe (thay đổi tốc độ của động cơ băng chân ga) và tình huống mặt đường, HSTD có 8 số truyền …. Hệ thống truyền lực sử dụng HSTD được gọi là hệ thống truyền lực cơ khí thủy lực điện tử, là khu vực có nhiều ứng dụng của kỹ thuật cao, sự phát triển rất nhanh chóng, chẳng hạn, gần đây xuất hiện loại hộp số có khả năng làm việc theo hai phương pháp chuyển số: bằng tay, hay tự động tùy thuộc vào ý thích của người sử dụng Hiện nay để đáp ứng nhu cầu của khách hàng và để tăng tính an tồn khi sử dụng, các nhà chế tạo đã cho ra đời loại hộp số điều khiển bằng điện tử có thêm chức năng sang số bằng cần như hộp số thường. Ngày nay hộp số tự động đã được sử dụng khá rộng rãi trên các xe du lịch, thậm chí trên xe 4WD và xe tải nhỏ. Ở nước ta, hộp số tự động đã xuất hiện từ những năm 1990 trên các xe nhập về từ Mỹ và châu Âu. Tuy nhiên do khả năng cơng nghệ còn hạn chế, việc bảo dưỡng, sửa chữa rất khó khăn nên vẫn còn ít sử dụng. Hiện nay, cùng với những tiến bộ của khoa học kỹ Trường ĐH Giao Thơng Vận Tải – CS II SVTH:Nguyễn Văn Thuận thuật, cơng nghệ chế tạo hộp số tự động cũng được hồn chỉnh, hộp số tự động đã khẳng định được tính ưu việt của nó và dần thay thế cho hộp số thường 1.3, Phân loại Có nhiều cách để phân loại hộp số tự động a.Phân loại theo tỉ số truyền : Hộp số tự động vơ cấp: cấp: Là loại hộp số có khả năng thay đổi tự động, liên tục tỷ số truyền nhờ sự thay đổi bán kính quay của các puly Hộp số tự động có cấp : Khác với hộp số vơ cấp, hộp số tự động có cấp cho phép thay đổi tỷ số truyền theo các cấp số nhờ các bộ truyền bánh răng b.Phân loại theo cách điều khiển: Theo cách điều khiển có thể chia hộp số tự động thành hai loại, chúng khác nhau về hệ thống sử dụng để điều khiển chuyển số và thời điểm khóa biến mơ. Một loại là điều khiển hồn tồn bằng thủy lực, loại kia là điều khiển điện tử (ECT), nó sử dụng ECU để điều khiển và có thêm chức năng chẩn đốn và dự phòng c.Phân loại theo cấp số truyền: Có nhiều loại hộp số tự động , hiện nay thơng dụng nhất là loại 4,5.6 cấp số, có một số loại xe còn được trang bị hộp số tự động 8 cấp d.Phân loại theo cách bố trí trên xe Loại FF: Hộp số tự động sử dụng cho xe có động cơ đặt trước, cầu trước chủ động. Loại này có một bộ dẫn động cuối cùng được lắp bên trong Loại FR: Hộp số tự động sử dụng cho xe có động cơ đặt trước, cầu sau chủ động. Loại này có bộ dẫn động cuối cùng(vi sai) lắp ở bên ngồi. Loại hộp số tự động dùng trong xe FR được gọi là hộp truyền động 1.4, Các bộ phận chính và chức năng cơ bản Có nhiều hộp số tự động khác nhau, chúng được cấu tạo theo một vài cách khác nhau nhưng chức năng cơ bản và ngun lý hoạt động của chúng là giống nhau. Hộp số tự động bao gồm một số bộ phận chính. Chúng thực hiện phần lớn các chức năng của hộp số tự động, các bộ phận này vận hành chính xác cũng như phải kết hợp chặt chẽ với nhau. Để hiểu biết đầy đủ hoạt động của hộp số tự động, điều quan trọng là phải nắm được các ngun Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II SVTH:Nguyễn Văn Thuận lý cơ bản của các bộ phận chính. Hộp số tự động gồm các bộ phận chính sau: Bộ biến mơ Bộ bánh răng hành tinh Bộ điều khiển thủy lực Bộ truyền động bánh răng cuối cùng Các thanh điều khiển Dầu hộp số tự động 1.4.1, Biến mơ thủy lực Biến mơ thủy lực được gắn ở trục vào hộp số và được lắp bằng bulơng vào trục khủy thơng qua tấm truyền động. Biến mơ có tác dụng như bánh đà của động cơ Chức năng của bộ biến mơ: Tăng momen do động cơ tạo ra Đóng vai trò như một ly hợp thủy lực để truyền hay khơng truyền mơmen động cơ đến hộp số Hấp thụ các dao động xoắn của động cơ và hệ thống thủy lực Dẫn động bơm dầu của hệ thống điều khiển thủy lực 1.4.2, Bộ bánh răng hành tinh Bộ bánh răng bao gồm: các bánh răng hành tinh để thay đổi tốc độ đầu ra, ly hợp và phanh hãm dẫn động bằng áp suất dầu thủy lực để điền khiển hoạt động của bánh răng hành tinh, các trục để truyền cơng suất động cơ, và các vòng bi giúp cho truyền động quay của trục được êm Chức năng của bộ bánh răng hành tinh như sau: Cung cấp một vài tỷ số truyền bánh răng để đạt được mơmen và tốc độ quay phù hợp với các chế độ chạy xe và điều khiển của lái xe Cung cấp bánh răng đảo chiều để chạy lùi Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II SVTH:Nguyễn Văn Thuận Cung cấp vị trí số trung gian để cho phép động cơ chạy khơng tải khi xe đỗ 1.4.3, Hệ thống điều khiển thủy lực Hệ thống điều khiển thủy lực bao gồm các te dầu, bơm dầu, các loại van với các chức năng khác nhau, các khoang và ống dẫn dầu, phanh và các bộ phận khác của hệ thống điều khiển thủy lực Chức năng của hệ thống điều khiển thủy lực như sau: Cung cấp dầu thủy lực đến bộ biến mơ Điều chỉnh áp suất thủy lực do bơm dầu tạo ra Chuyển hóa tải trọng động cơ và tốc độ xe thành “tín hiệu” thủy lực Cung cấp áp suất thủy lực đến các ly hợp và phanh để điều khiển hoạt động của bánh răng hành tinh Bơi trơn các chi tiết chuyển động quay bằng dầu Làm mát biến mơ và hộp số bằng dầu 1.4.4, Liên kết điều khiển bằng tay Hộp số tự động chuyển lên số cao và xuống số thấp một cách tự động. Tuy nhiên cũng có hai liên kết để cho phép lái xe điều khiển hộp số tự động bằng tay. Các liên kết này bao gồm: Cần và cáp chọn số, cáp chân ga và bướm ga Cần chọn số dùng để chọn chế độ lái xe: Tiến hay lùi, số trung gian hay đỗ xe. Lượng nhấn bàn đạp ga – có nghĩa là độ mở của bướm ga – được truyền chính xác đến hộp số bằng cáp này. Hộp số tự động tăng hay giảm tốc dựa vào tải của động cơ và lái xe có thể thay đổi điều đó bằng lượng nhấn bàn đạp ga 1.4.5, Bộ truyền động cuối cùng Trong hộp số tự động có vi sai được đặt nằm ngang, hộp số và bộ truyền động cuối cùng được đặt chung trong cùng một vỏ. Bộ truyền động cuối cùng bao gồm một cặp bánh răng giảm tốc cuối cùng và các bánh răng vi sai. Chức năng của bộ truyền động cuối cùng cũng giống như trên xe có cầu sau chủ động, nhưng nó dùng các bánh răng xoắn làm các bánh răng giảm tốc cuối cùng Trường ĐH Giao Thơng Vận Tải – CS II SVTH: Võ Đình Tính Hình 45. Hộp số hai nhóm số truyền có phần phụ đặt trước phần chính Hình 46. Hộp số hai nhóm số truyền có phần phụ đặt sau phần chính Tỷ số truyền trong phần phụ có thể có: số truyền thẳng, số truyền tăng, nhưng cũng có thể là số truyền thẳng, số truyền giảm. Trong trường hợp có số truyền giảm thì số D – số truyền giảm, số OD – số truyền thẳng. Tỷ số truyền chung trong hộp số được tính tốn từ tỷ số truyền của các phần trong hộp số. Hộp số chính có nhiều nhóm tỷ số truyền khơng sử dụng trên ơtơ Trường ĐH Giao Thơng Vận Tải – CS II SVTH: Võ Đình Tính 4.3. CCHT kiểu Simpson a. Sơ đồ cấu tạo và ngun lý làm việc CCHT kiểu Simpson gồm hai CCHT Wilson. Các phần tử:, , , thuộc dãy hành tinh thứ nhất, , , , thuộc dãy hành tinh thứ hai. Chúng đã được ghép nối như sau: Hai bánh răng mặt trời và đặt trên cùng một trục quay (liên kết cứng) Giá hành tinh liên kết cứng với bánh răng ngoại ln Sơ đồ cấu tạo đươc trình bày trên Hình 47, và ngun lý làm việc tóm tắt trong Bảng 41 Hình 47. Hộp số Simpson Bảng 41. Ngun lý làm việc CCHT tổ hợp Simpson Trường ĐH Giao Thông Vận Tải – CS II SVTH: Võ Đình Tính Số truyề n Phần tử chủ động Phầ Phần tử n tử khóa bị độn g 1 2 Phần tử chạy khơng + + Cơng thức tính Khả năng chế i tạo i 1++ 1+ 1