Chương 3 : HỘP SỐ THƯỜNG
4.3 Hộp số hành tinh
4.3.1Sơ đồ động học hộp số hành tinh.
Hộp số hành tinh dùng ở hộp số tự động cĩ cấp và hộp số bán tự động. Nĩ cĩ
những ưu điểm chính sau đây so với hộp số thường: Làm việc khơng ồn, khơng cần bộ đồng tốc.
Việc gài số thực hiện nhờ ly hợp và phanh, nên tạo điều kiện thuận lợi cho
việc tự động quá trình gài số.
Kết cấu gọn gàng nhờ ăn khớp bên trong.
Khi cĩ cùng kích thước đường kính bánh răng, hộp số hành tinh sẽ cĩ tỉ số
truyền lớn hơn.
Cĩ thể sang số mà khơng cần cắt cơng suất truyền từ động cơ xuống, do đĩ
thời gian và hành trình gia tốc ngắn hơn. Cĩ hiệu suất cao hơn hộp số thường.
Khuyết điểm của hộp số hành tinh là kết cấu phức tạp, chế tạo khĩ, giá thành cao.
Hình 4.8: Hộp số hành tinh 3 cấp
Trên hình 4.8 là hộp số hành tinh gồm cĩ hai cụm bánh răng hành tinh đơn giản. Cơ cấu điều khiển để gài số bao gồm hai ly hợp ma sát C1, C2; ba phanh B1, B2, B3, và các khớp một chiều F1, F2.
Ly hợp C1 nối và ngắt trục sơ cấp với bánh răng bao của bộ truyền bánh răng hành tinh trước.
Ly hợp C2 nối và ngắt trục sơ cấp với bánh răng mặt trời trước và sau.
Phanh B2 thơng qua khớp 1 chiều F1 hãm bánh răng mặt trời trước và sau khơng
cho quay ngược chiều kim đồng hồ.
Phanh B3 hãm cần dẫn bộ truyền sau khơng cho quay cả 2 chiều.
Số 1 hoạt động bằng cách điều khiển ly hợp C1 và khớp một chiều F2 hoạt động.
Số 2 hoạt động bằng cách điều khiển ly hợp C1, phanh B2 và khớp một chiều F1
hoạt động.
Số 3 hoạt động bằng cách điều khiển đồng thời ly hợp C1 và C2 hoạt động.
Số lùi hoạt động bằng cách điều khiển ly hợp C2 và phanh B3 hoạt động.
Trong thực tế cĩ nhiều sơ đồ hộp số hành tinh khác nhau. Hộp số hành tinh đơn
giản chỉ cĩ một bộbánh răng hành tinh. Hộp số hành tinh phức tạp (nhiều cấp) cĩ từ
hai bộbánh răng hành tinh trở lên.
4.3.2Phương pháp chọn số răng cho hộp số hành tinh.
Số răng hộp số hành tinh được chọn theo cơng thức sau: ) 1 K ( x z : K z : ) 1 K ( z z : z x z z : z : z : z 1 1 2 1 1 2 1 2 h 1 (4.22) Trong đĩ:
z1, z2 - Số răng của bánh răng mặt trời và bánh răng bao.
zh - Số răng của bánh răng hành tinh. x -Số lượng bánh răng hành tinh.
1 2
z z
K -Thơng số của cơ cấu (tỉ số truyền bên trong).
Bằng cách chọn trước số lượng răng của bánh răng nhỏ nhất theo kích thước để
tránh hiện tượng cắt chân răng và theo khả năng bố trí trên trục cũng như bằng cách
chọn trước số lượng bánh răng hành tinh và thơng số K, chúng ta xác định được số lượng răng của bánh răng cịn lại.
Số răng vừa tính được ở phần trên cần quy trịn thành số nguyên và kiểm tra để đảm bảo điều kiện đồng trục, điều kiện lắp ghép và điều kiện kề.
Điều kiện đồng trục được thể hiện theo cơng thức:
z2 - z1 = 2zh (4.23)
Để đảm bảo đầu răng của bánh răng hành tinh trùng với chân răng của bánh răng trung tâm và bánh răng bao, chúng ta phải tuân theo điều kiện lắp ghép sau:
z1 + z2 = nx (4.24)
Trong đĩ:
n - số nguyên bất kỳ.
Điều kiện kề đảm bảo cĩ khe hở giữa các răng của các bánh răng lân cận. Muốn
vậy phải thỏa mãn bất phương trình sau: 0 ) x π sin (1 z x π sin z1 h (4.25)
4.3.3Phương pháp xác định tỷ số truyền.
Trước hết chúng ta xác định tỉ số truyền của hộp số hành tinh đơn giản (cơ cấu
hành tinh một dãy).
Các phần tử của cơ cấu hành tinh bao gồm:
Bánh răng mặt trời cĩ vận tốc gĩc1 và số răng z1.
Bánh răng bao cĩ vận tốc gốc 2 và số răng z2.
Bánh răng hành tinh cĩ vận tốc gốc h và số răng zh.
Cần dẫn cĩ vận tốc gĩc c.
Khi một phần tử nào đĩ của cơ cấu hành tinh được nối với trục sơ cấp của hộp
số thì vận tốc gĩc của phần tử đĩ bằng vận tốc gốc đầu vào v.
Khi một phần tử nào đĩ của cơ cấu hành tinh được nối với trục thứ cấp của hộp
số thì vận tốc gĩc của phần tử đĩ bằng vận tốc gốc đầu ra R.
Tỉ số truyền của hộp số ở một tay số thứ i nào đo được xác định bởi tỉ số:
R v hi ω ω i (4.26)
Để xác định được tỉ số trên, chúng ta phải dựa vào cơng thức Willys:
1 2 c 2 c 1 z z (4.27)
Hoặc nhờ phương trình động học của cơ cấu hành tinh một dãy:
1z1 + 2z2 = c(z1 + z2) (4.28)
Thơng thường chỉ với phương trình động học thì chưa đủ để tìm được ihi. Chúng ta phải kết hợp với các phương trình biểu diễn mối liên kết giữa các phần tử của cơ
cấu hành tinh với các phần tử của cơ cấu điều khiển (các ly hợp ma sát hoặc các
phanh).
Các phương trình trên lập thành một hệ phương trình. Giải hệ phương trình đĩ,
chúng ta sẽ xác định được tỉ số truyền.
Nguyên tắc chung để viết các phương trình liên kết:
Khi hai phần tử được nối với nhau thì vận tốc gĩc của chúng phải bằng
nhau.
Khi một phần tử bị hãm lại thì vận tốc gĩc của nĩ bằng khơng.
Đối với hộp số hành tinh phức tạp chứa n – bộ truyền bánh răng hành tinh (n 2) thì chúng ta sẽ lập được n - phương trình động học cho từng bộ truyền bánh răng
hành tinh. Ngồi ra kết hợp với các phương trình biểu diễn sự liên kết giữa các phần
tử của các cơ cấu hành tinh với nhau và giữa các phần tử của cơ cấu hành tinh với
các phần tử điều khiển. Từ đĩ, chúng ta sẽ nhận được một hệ trình. Giải hệ phương
trình đĩ, ta nhận được tỉ số truyền hộp số hành tinh phức tạp ở một tay số nhất định.
Tỉ số truyền của hộp số hành tinh phức tạp ở tay số thứ i nào đĩ vẫn được xác định theo cơng thức (4.26).
Khi đi tìm tỉ số truyền của hộp số hành tinh chúng ta phải biết trước số răng của các bánh răng mặt trời và bánh răng bao.
Hộp số hành tinh đơn giản được gọi là hộp số hành tinh một cấp.
Hộp số hành tinh phức tạp cĩ n – bộ truyền bánh răng hành tinh được gọi là hộp
Chương 5: TRUYỀN ĐỘNG CÁC ĐĂNG5.1 Động học của cơ cấu các đăng.