Với những tính năng vượt trội của mình, hệ thống bánh răng hành tinh trong các hộp số tự động ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các động cơ để giúp giảm tốc độ, đảo chiều hay tăng tố
TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN HỘP SỐ TỰ ĐỘNG VÀ ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỘP SỐ HÀNH TINH
Phân loại
- Có nhiều cách để phân loại hộp số tự động
1.2.1 Phân loại theo tỷ số truyền
Hộp số tự động vô cấp (CVT) là loại hộp số cho phép thay đổi tỷ số truyền một cách tự động và liên tục, giúp xe vận hành mượt mà hơn Công nghệ này hoạt động dựa trên sự thay đổi bán kính quay của các puly, từ đó tối ưu hóa hiệu suất nhiên liệu và cải thiện trải nghiệm lái xe Hộp số CVT hiện đang được nhiều dòng xe sử dụng nhờ tính năng tiện dụng và khả năng tiết kiệm nhiên liệu tuyệt vời.
Hình 1.2 Hình ảnh hộp số tự động vô cấp CVT
Hộp số tự động có cấp khác với hộp số vô cấp ở chỗ nó cho phép thay đổi tỷ truyền qua các cấp số nhờ vào các bộ truyền bánh răng Nhờ đó, xe có khả năng điều chỉnh công suất và lực kéo một cách linh hoạt, tối ưu hóa hiệu suất vận hành Hộp số tự động cấp giúp tăng khả năng kiểm soát tốc độ và tiết kiệm nhiên liệu, phù hợp với nhiều điều kiện lái khác nhau So với hộp số vô cấp, hộp số tự động có cấp mang lại độ bền cao hơn và khả năng truyền lực ổn định hơn, nâng cao trải nghiệm lái xe thoải mái và an toàn hơn.
Hình 1.3 Hình ảnh hộp số tự động có cấp
1.2.2 Phân loại theo cách điều khiển
Hộp số tự động có thể được chia thành hai loại dựa trên phương pháp điều khiển, bao gồm hệ thống thủy lực hoàn toàn và hệ thống điều khiển điện tử (ECT) Hệ thống thủy lực sử dụng cơ chế truyền động bằng dòng dầu để chuyển số, trong khi hệ thống ECT sử dụng ECU để điều khiển quá trình chuyển số và khóa biến mô một cách chính xác hơn Ngoài ra, hệ thống ECT còn tích hợp các chức năng chẩn đoán tự động và dự phòng nhằm nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của hộp số tự động.
Hộp số điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực hoạt động dựa trên sự biến đổi cơ khí của tốc độ xe thành áp suất ly tâm và độ mở bướm ga thành áp suất bướm ga Các áp suất thủy lực này được sử dụng để điều khiển hoạt động của các ly hợp và phanh trong cụm bánh răng hành tinh, nhằm kiểm soát chính xác thời điểm lên xuống số Phương pháp này được gọi là điều khiển thủy lực, mang lại hiệu quả tối ưu trong việc vận hành hộp số tự động.
Hộp số điều khiển điện tử ECT sử dụng các cảm biến đo tốc độ xe và độ mở bướm ga để phát hiện các thông số quan trọng Các cảm biến này chuyển đổi dữ liệu thành tín hiệu điện và gửi về bộ điều khiển ECU Dựa trên các tín hiệu này, ECU điều khiển hoạt động của các ly hợp, phanh và hệ thống thủy lực để đảm bảo hoạt động tối ưu của hộp số.
+ Loại điều khiển điện tử hoàn toàn thủy lực:
Hình 1.4 Cấu tạo hộp số tự động điều khiển bằng hệ thống thủy lực
Loại này sử dụng cáp bướm ga và các tín hiệu điện tử điều khiển để điều khiển hộp số tự động.
Hộp số tự động điều khiển bằng điện tử sử dụng công nghệ tiên tiến, chuyển đổi số tự động dựa trên tín hiệu từ ECU Hệ thống này điều khiển các van điện từ nhằm điều chỉnh áp suất dầu thủy lực phù hợp với tình trạng hoạt động của động cơ và xe, nhờ các cảm biến xác định chính xác các yếu tố này Nhờ đó, giúp xe vận hành mượt mà, tối ưu hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu.
Hình 1.5 Cấu tạo hộp số tự động điều khiển bằng điện tử 1.2.3 Phân loại theo cấp số truyền
Hiện nay, có nhiều loại hộp số tự động phổ biến như hộp số 4 cấp, 5 cấp và 6 cấp, đáp ứng đa dạng nhu cầu lái xe Bên cạnh đó, một số dòng xe cao cấp còn được trang bị hộp số tự động 8 cấp, giúp cải thiện khả năng vận hành và tiết kiệm nhiên liệu Việc lựa chọn loại hộp số phù hợp sẽ nâng cao trải nghiệm lái xe và tối ưu hóa hiệu suất xe.
Hình 1.6 Hộp số tự động 8 cấp ZF trên xe Vinfast
Hộp số tự động loại FF phù hợp cho xe có động cơ đặt trước và dẫn động cầu trước chủ đạo Đây là loại hộp số được thiết kế nhỏ gọn, lý tưởng để lắp đặt trực tiếp trong khoang động cơ, giúp tối ưu không gian nội thất Loại này mang lại sự tiện lợi và linh hoạt cho xe, đồng thời cải thiện hiệu suất vận hành trên nhiều địa hình khác nhau.
Hình 1.7 Hộp số tự động sử dụng trên xe FF
1- Bánh xe; 2- Động cơ; 3- Hộp số tự động; 4- Bán trục; 5- Khớp các đăng; 6- Biến mô
Loại hộp số tự động (FR) dành cho xe có động cơ đặt phía trước, cầu sau chủ động, đặc biệt phù hợp với các dòng xe thể thao và xe sedan cao cấp Hộp số này có thiết kế đặc trưng với bộ truyền bánh răng cuối cùng (vi sai) được lắp đặt bên ngoài, giúp tăng độ bền và hiệu suất vận hành Do đó, loại hộp số FR thường có kích thước dài hơn so với các loại hộp số khác, nhằm đảm bảo tích hợp các thành phần truyền động cần thiết cho xe.
Hình 1.7 Hộp số tự động sử dụng trên xe FR
Trong đó: 1- Động cơ; 2,5- Bánh xe; 3- Biến mô; 4- Hộp số tự động; 6- Bán trục;7- Khớp các đăng
Chức năng của hộp số tự động
Hộp số tự động tương tự như hộp số thường nhưng giúp đơn giản hóa quy trình điều khiển và mang lại quá trình chuyển số mượt mà Nó tự động chọn tỷ số truyền phù hợp với điều kiện vận hành của xe, tối ưu hóa công suất động cơ mà không cần ngắt truyền lực khi sang số Nhờ đó, hộp số tự động giúp nâng cao hiệu quả vận hành và đem lại trải nghiệm lái xe thoải mái hơn Các chức năng cơ bản của hộp số tự động bao gồm tự động chuyển số và tối ưu hóa công suất động cơ dựa trên điều kiện chuyển động.
Tối ưu hóa các cấp tỉ số truyền phù hợp giúp điều chỉnh moment xoắn từ động cơ đến bánh xe chủ động, phù hợp với lực cản luôn thay đổi Việc này giúp tận dụng tối đa công suất của động cơ, nâng cao hiệu suất vận hành xe Chọn tỉ số truyền phù hợp là yếu tố quan trọng để phản ứng nhanh chóng với các điều kiện lái xe khác nhau và đảm bảo hệ thống truyền động hoạt động hiệu quả.
+ Giúp cho xe thay đổi chiều chuyển động.
+ Đảm bảo cho xe dừng tại chỗ mà không cần tắt máy hoặc tách ly hợp Ngoài ra ECT có khả năng tự chuẩn đoán.
Điều kiện làm việc của hộp số tự động
- Hộp số tự động làm việc trong điều kiện tỷ số truyền luôn thay đổi vì vậy trong quá trình làm việc các chi tiết nhanh bị mài mòn.
- Hộp số tự động nằm dưới gầm xe nên dễ bị bụi bẩn và có khả năng bị va đập gây hỏng hóc.
Ưu, nhược điểm của hộp số tự động
- Nó giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp và thường xuyên phải chuyển số.
Hệ thống chuyển số tự động hoạt động mượt mà và linh hoạt ở các tốc độ phù hợp với chế độ lái, giúp giảm thiểu khả năng gây sốc khi chuyển số và nâng cao trải nghiệm lái xe Điều này giúp tài xế không còn cần phải thành thạo các kỹ thuật điều khiển phức tạp như vận hành ly hợp, tiết kiệm thời gian và công sức trong quá trình kiểm soát xe Hệ thống này mang lại sự tiện lợi và thoải mái tối đa, phù hợp với những người lái xe không chuyên hoặc muốn tối ưu hóa trải nghiệm lái hàng ngày.
Nó giúp bảo vệ động cơ và dòng dẫn động khỏi tình trạng quá tải bằng cách kết nối qua biến mô thủy lực thay vì liên kết bằng cơ khí, mang lại hiệu quả vượt trội.
Hộp số tự động sử dụng ly hợp thủy lực hoặc biến mô thủy lực giúp truyền công suất từ động cơ đến hộp số một cách liên tục thông qua chuyển động của dòng thủy lực từ cánh bơm sang tua bin mà không cần cơ cấu cơ khí nào, nhờ đó không gián đoạn dòng công suất và đạt hiệu suất truyền động cao đến 98%.
- Thời gian sang số và hành trình tăng tốc nhanh.
- Không bị va đập khi sang số, không cần bộ đồng tốc.
- Kết cấu phức tạp hơn hộp số cơ khí.
- Tốn nhiều nhiên liệu hơn hộp số cơ khí.
Biến mô đóng vai trò liên kết giữa động cơ và hệ thống truyền động bằng cách sử dụng dòng chất lỏng truyền qua hộp biến mô Trong quá trình vận hành, biến mô có thể gây ra hiện tượng trượt, làm giảm hiệu suất sử dụng năng lượng, đặc biệt rõ rệt ở tốc độ thấp Hiện tượng trượt này ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu quả hoạt động và tiêu thụ nhiên liệu của xe Do đó, việc kiểm soát và tối ưu hóa hoạt động của biến mô là rất cần thiết để nâng cao hiệu suất hệ thống truyền động.
Ưu nhược điểm của hộp số hành tinh
* Chuyển số liên tục không cắt dòng lực từ động cơ
Thời hạn phục vụ của hệ thống truyền động kéo dài hơn nhờ vào việc truyền lực đồng thời qua nhiều cặp bánh răng ăn khớp, giảm ứng suất tác động lên từng răng Thiết kế ăn khớp trong đó giúp tăng đường kính vòng tròn ăn khớp, từ đó nâng cao độ bền và khả năng chịu tải của các bánh răng Ngoài ra, cấu tạo này còn có khả năng tự triệt tiêu lực hướng trục, giảm thiểu rung lắc và tăng độ ổn định cho hệ thống truyền động.
* Giảm độ ồn khi làm việc, kích thước nhỏ gọn.
Hiệu suất làm việc cao nhờ các dòng năng lượng hoạt động song song, giảm thiểu tiêu hao năng lượng do ma sát phát sinh trong quá trình chuyển động tương đối Tiết kiệm năng lượng chủ yếu phụ thuộc vào việc lựa chọn phương án sơ đồ bố trí phù hợp, giúp tối ưu hóa hệ thống và nâng cao hiệu quả vận hành Việc chọn phương án thiết kế phù hợp đóng vai trò then chốt trong việc giảm thiểu tổn thất năng lượng và đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống.
* Cho tỷ số truyền cao, nhưng kích thước không lớn.
* Công nghệ chế tạo đòi hỏi độ chính xác cao : trục lồng, bánh răng ăn khướp nhiều vị tí
* Kết cấu phức tạp, nhiều cụm lồng, trục lồng phanh, ly hợp khóa.
* Lực ly tâm trên các bánh răng hành tinh lớn do tốc độ góc lớn.
Việc sử dụng nhiều ly hợp và phanh trong quá trình chuyển số có thể gây tăng tổn thất công suất, làm giảm hiệu suất hoạt động của hệ thống Tuy nhiên, những nhược điểm này sẽ dần được khắc phục nhờ vào việc tối ưu hoá sơ đồ cầu truyền động và phát triển công nghệ chế tạo máy hiện đại.
CẤU TẠO, SƠ ĐỒ, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỘP SỐ HÀNH TINH , CỤM CHI TIẾT TRONG HỆ THỐNG
Cấu tạo bánh răng hành tinh
Hình 2.1 Cấu tạo bánh răng hành tinh - Cấu tạo bánh răng hành tinh:
Bộ truyền bánh răng hành tinh gồm bốn thành phần chính: bánh răng bao, bánh răng hành tinh, bánh răng mặt trời và cần dẫn Cần dẫn được nối với trục trung tâm của bánh răng hành tinh, giúp các bánh răng này quay đồng thời và truyền động hiệu quả Hệ thống truyền bánh răng hành tinh thường được sử dụng trong các thiết bị cơ khí để chuyển đổi mô-men xoắn và tốc độ một cách linh hoạt.
Các bánh răng hành tinh hoạt động giống như các hành tinh quay xung quanh mặt trời, do đó chúng được gọi là bánh răng hành tinh Chúng được liên kết với nhau theo kiểu này để tạo thành hệ thống bánh răng chuyển động chính xác và hiệu quả Hệ thống bánh răng hành tinh đóng vai trò quan trọng trong các thiết bị truyền động và cơ cấu máy móc hiện đại.
Nguyên lý làm việc bánh răng hành tinh
Theo nguyên tắc dẫn động bánh răng, khi hai bánh răng ăn khớp ngoài, chúng quay ngược chiều nhau, trong khi đó, nếu ăn khớp trong, chúng sẽ quay cùng chiều Điều này thể hiện rõ cách truyền động trong các hệ thống bánh răng, giúp kiểm soát hướng quay phù hợp với thiết kế của máy móc Hiểu rõ quy tắc này là cơ sở để thiết kế và vận hành các cơ cấu truyền động bánh răng hiệu quả và chính xác.
Hình 2.2 Sơ đồ tổng quan
Việc thay đổi vị trí của các phần tử đầu vào, đầu ra và các phần cố định trong bộ bánh răng hành tinh giúp điều chỉnh tốc độ hiệu quả Nhờ vào giá trị tỷ số truyền, các phần tử này có thể giảm tốc, đảo chiều, nối trực tiếp hoặc tăng tốc truyền động Điều này mang lại khả năng tùy chỉnh tốt hơn trong thiết kế hệ truyền động, tối ưu hoá hiệu suất vận hành của hệ thống.
2.2.1 Đảo chiều Đầu vào: bánh răng bao Đầu ra: cần dẫn
Cố định: bánh răng mặt trời
Khi bánh răng mặt trời cố định, bánh răng hành tinh sẽ quay và vận động quanh nó, dẫn đến trục đầu ra chỉ giảm tốc so với trục đầu vào dựa trên chuyển động của bánh răng hành tinh Độ dài của mũi tên biểu thị tốc độ quay, còn chiều rộng của mũi tên thể hiện momen xoắn; mũi tên càng dài thì tốc độ quay càng lớn, và mũi tên càng rộng thì momen xoắn càng mạnh.
Hình 2.3 Đảo chiều 2.2.2 Giảm tốc (tỷ số truyền > 1) Đầu vào: bánh răng bao Đầu ra: cần dẫn
Cố định: bánh răng mặt trời
Khi bánh răng mặt trời cố định, chỉ có bánh răng hành tinh quay và vận động xung quanh, dẫn đến trục đầu ra giảm tốc độ so với trục đầu vào nhờ chuyển động quay của các bánh răng hành tinh Độ dài của mũi tên thể hiện tốc độ quay, trong khi chiều rộng của mũi tên biểu thị momen xoắn Mũi tên càng dài, tốc độ quay càng cao; mũi tên càng rộng, momen xoắn càng lớn, giúp hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến truyền động trong hệ truyền động bánh răng hành tinh.
Hình 2.4 Giảm tốc 2.2.3 Nối trực tiếp (truyền thẳng tỷ số truyền = 1) Đầu vào: bánh răng mặt trời, bánh răng bao Đầu ra: cần dẫn
Do bánh răng bao và bánh răng mặt trời quay cùng nhau với cùng một tốc độ nên cần dẫn cũng quay với cùng tốc độ đó.
Hình 2.5 Nối trực tiếp 2.2.4 Tăng tốc (tỷ số truyền < 1) Đầu vào: cần dẫn Đầu ra: bánh răng bao
Cổ định : bánh răng mặt trời
Khi cần dẫn quay theo chiều kim đồng hồ, bánh răng hành tinh chuyển động quanh bánh răng mặt trời theo hướng cùng chiều kim đồng hồ Điều này giúp bánh răng bao tăng tốc dựa trên số răng của bánh răng bao và bánh răng mặt trời.
Các phanh (B1,B2,B3)
Các phanh này được chia làm 2 loại :
Kiểu dài được dùng cho phanh B1, kiểu nhiều đĩa ướt dùng cho phanh B2, B3
Phanh kiểu dải B1 là loại phanh được quấn vòng trên đường kính ngoài của ống phanh, với một đầu được cố định chắc chắn vào vỏ hộp số bằng chốt, trong khi đầu kia liên kết với piston phanh qua cần đẩy piston chuyển động dưới tác dụng của áp lực thủy lực Piston phanh có khả năng chuyển động trên cần đẩy nhờ lực nén của lò xo, giúp hệ thống phanh vận hành hiệu quả và chính xác hơn.
Hình 2.7 Cấu tạo phanh dải B1
Khi áp suất thủy lực tác dụng lên piston, piston sẽ di chuyển sang trái trong xy lanh và nén các lò xo Cần đẩy piston cùng với piston, đẩy đầu của dải phanh, trong khi đầu kia của dải phanh cố định vào vỏ hộp số, khiến đường kính của dải phanh giảm xuống và dải phanh xiết chặt vào trống phanh Điều này gây ra lực ma sát lớn giữa dải phanh và trống phanh, khiến trống phanh hoặc các bộ truyền bánh răng hành tinh không thể chuyển động.
Khi áp suất được dẫn ra khỏi xi lanh, piston bị đẩy ngược lại nhờ lực của lò xo ngoài, giúp trống phanh được dải phanh nhả ra Lò xo không chỉ có chức năng tạo lực đẩy piston mà còn hấp thu phản lực từ trống phanh, giảm thiểu va đập sinh ra trong quá trình phanh Điều này đảm bảo hoạt động của hệ thống phanh hiệu quả, an toàn và bền bỉ trong quá trình sử dụng.
Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của phanh dải B1 Phanh kiểu nhiều đĩa ướt(B2,B3) :
Hình 2.9 Cấu tạo phanh dải nhiều đĩa ướt B2,B3
Phanh B2 hoạt động dựa trên cơ chế khớp một chiều, giúp ngăn không cho bánh răng mặt trời phía trước và phía sau quay ngược chiều kim đồng hồ Các đĩa ma sát được gài bằng then hoa vào vòng lăn ngoài của khớp một chiều số 1, trong khi các đĩa thép được cố định chắc chắn vào vỏ hộp số Đây là hệ thống đảm bảo chức năng an toàn và chính xác trong quá trình vận hành của hộp số.
Vòng lăn trong của khớp 1 chiều số 1 được thiết kế để khóa khi quay ngược chiều kim đồng hồ, còn khi quay theo chiều kim đồng hồ thì có thể xoay tự do, giúp kiểm soát chuyển động của hệ thống Mục đích của phanh B3 là ngăn không cho cần dẫn sau quay, đảm bảo an toàn và ổn định khi vận hành Moay – ơ và cần dẫn sau được bố trí liền nhau thành một cụm, cùng quay để đảm bảo hoạt động chính xác và hiệu quả của cơ cấu.
Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của phanh nhiều đĩa ướt
Khi áp suất thủy lực tác động piston sẽ dịch chuyển và ép các đĩa thép ma
Kết cặn cần dẫn hoặc bánh răng mặt trời bị khóa vào vỏ hộp số dẫn đến cửa sổ bị kẹt, gây ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống Khi dầu có áp suất được xả ra khỏi xilanh, piston bị lò xo phản hồi đẩy về vị trí ban đầu, làm nhả phanh một cách tự nhiên Số lượng các đĩa phanh ma sát và đĩa thép trên hệ thống khác nhau tùy thuộc vào kiểu hộp số tự động, ảnh hưởng đến khả năng chuyển số và độ bền của hộp số.
Ly hợp (C1,C2)
Hình 2.11 Cấu tạo ly hợp
Ly hợp C1 có vai trò truyền công suất từ bộ biến mô đến bánh răng vào trước qua trục sơ cấp, với các đĩa ma sát và đĩa thép được bố trí xen kẽ để đảm bảo hoạt động trơn tru Trong khi đó, ly hợp C2 truyền công suất từ trục sơ cấp đến tang trống của ly hợp truyền thẳng (bánh răng mặt trời), với các đĩa ma sát được lắp bằng then vào moay-ơ của ly hợp truyền thẳng, còn đĩa thép được cố định bằng then vào tang trống của ly hợp này.
Khi dầu có áp suất chảy vào trong piston xilanh, nó đẩy viên bi van của piston đóng kín van một chiều, làm piston di động trong xilanh và ép các đĩa thép tiếp xúc với đĩa ma sát Nhờ lực ma sát lớn, các đĩa thép dẫn và đĩa ma sát quay cùng tốc độ, giúp ly hợp ăn khớp một cách trơn tru Trục sơ cấp sau đó liên kết với bánh răng bao, truyền công suất từ trục sơ cấp tới bánh răng, đảm bảo sự truyền lực hiệu quả trong hệ thống.
Khi áp suất trong xilanh được xả, dầu trong xilanh giảm xuống làm cho viên bi thoát khỏi van một chiều nhờ lực ly tâm tác dụng lên nó Quá trình này giúp dầu trong xilanh được xả ra ngoài qua van một chiều, đảm bảo hoạt động chính xác của hệ thống.
Hình 2.12 Sơ đồ nguyên lí làm việc của ly hợp
Khớp một chiều (F1 và F2)
Hình 2.13 Cấu tạo một chiều F1 và F2
Khi bộ truyền bánh răng hành tinh được thiết kế mà không tính đến va đập khi chuyển số, các thành phần như B2, F1 và F2 không cần thiết Tuy nhiên, việc áp dụng áp suất thủy lực đúng thời điểm để nhả ly hợp gặp khó khăn, do đó khớp một chiều số 1 (F1) tác động qua phanh F2 nhằm ngăn không cho bánh răng mặt trời trước và sau quay ngược chiều kim đồng hồ, đảm bảo vận hành an toàn và chính xác của hệ thống truyền động.
Khớp một chiều số 2 (F2) đóng vai trò quan trọng trong hệ thống truyền động, giúp ngăn không cho cần dẫn sau quay ngược chiều kim đồng hồ Vòng lăn ngoài của khớp F2 được cố định chắc chắn vào vỏ hộp số, đảm bảo sự ổn định trong quá trình hoạt động Chức năng chính của khớp một chiều là đảm bảo quá trình chuyển số diễn ra êm ái, không gây gián đoạn hay rung lắc Việc sử dụng khớp F2 giúp tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống truyền động và nâng cao độ bền của các bộ phận liên quan.
CÁC KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA HỘP SỐ HÀNH TINH
Ứng dụng của cơ cấu hành tinh trên hộp số tự động
Hình 3.2.1 Cấu tạo cơ cấu hành tinh
Hệ bánh răng hành tinh trong hộp số tự động gồm bánh răng hành tinh nhỏ và bộ bánh răng hành tinh lớn, trong đó bánh răng lớn dài hơn so với bánh răng nhỏ, giúp tối ưu hóa truyền động Bánh răng bao (bánh răng ngoại luân) nằm phía ngoài, liên kết với trục thứ cấp của hộp số để truyền lực hiệu quả Cấu trúc này gồm có bánh răng bao nối với trục thứ cấp, các bánh răng hành tinh của hệ nhỏ và lớn, cùng bộ bánh răng mặt trời gồm bánh răng lớn, tạo thành hệ thống truyền động linh hoạt và chính xác trong hộp số tự động.
Khả năng làm việc của hộp số hành tinh ứng với từng số của hôp số:
Trong sơ đồ cơ cấu hành tinh hoạt động ở chế độ số 1, đầu vào là bánh răng mặt trời nhỏ và đầu ra là bánh răng bao, với cần dẫn bị khoá để các bánh răng hành tinh quay quanh trục của chúng Bánh răng mặt trời nhỏ truyền chuyển động cho bộ bánh răng hành tinh thứ nhất, sau đó bộ này ăn khớp với bộ bánh răng hành tinh thứ hai để quay bánh răng bao, giúp trục sơ cấp và trục thứ cấp quay cùng chiều với tỷ số truyền trong khoảng 2.5 đến 5 Trong chế độ số 2, bánh răng mặt trời nhỏ nhận công suất từ động cơ, truyền chuyển động qua bánh răng hành tinh thứ nhất và thứ hai, để quay bánh răng bao, trong khi cần dẫn không bị khoá giúp các bánh răng hành tinh không cố định, làm giảm tỷ số truyền của hộp số xuống khoảng 1 đến 2, với giá trị cụ thể là 1.84.
Trong chế độ số 3, tỉ số truyền bằng 1:1, công suất từ động cơ được truyền thẳng đến bánh răng bao khoá và bánh răng hành tinh, khiến tất cả các thành phần này quay cùng một khối Cơ cấu hành tinh hoạt động ở chế độ số 2 cũng liên quan đến thiết lập này, đảm bảo sự chuyển đổi chính xác và hiệu quả trong hệ thống truyền động.
Hình 3.2.3 Cơ cấu hành tinh hoạt động ở số 3
Chế độ hoạt động số lùi cho phép chiều quay của trục sơ cấp ngược lại so với trục thứ cấp Công suất truyền từ bánh răng mặt trời lớn qua bánh răng hành tinh đến bánh răng bao, nối với trục thứ cấp Sự ăn khớp ngoài giữa bánh răng mặt trời lớn và bánh răng hành tinh, cùng với ăn khớp trong giữa bánh răng hành tinh và bánh răng bao, khiến chiều quay bị đảo ngược Tỉ số truyền đạt được là 1.59, giúp thực hiện chức năng số lùi chính xác.
Hình 3.3.4 Cơ cấu hành tinh hoạt động ở số lùi R
Việc khóa và không khóa các khâu của cơ cấu bánh răng hành tinh giúp xác định các khả năng làm việc của hệ thống này Trong ứng dụng hộp số tự động trên ô tô, các hạn chế về không gian và kết cấu đều ảnh hưởng đến khả năng sử dụng của cơ cấu hành tinh Hộp số tự động có chế độ hoạt động gồm 4 số tiến và 1 số lùi, phù hợp với các trạng thái làm việc khác nhau của hệ bánh răng hành tinh.
ĐÁNH GIÁ VÀ SO SÁNH VỀ MẶT ĐỘNG HỌC CỦA HỘP SỐ HÀNH TINH KIỂU SIMPSON VÀ RAVIGNEAUX
So sánh về động học của hai cơ cấu hành tinh
Hộp số hành tinh trên ôtô và các phương tiện giao thông có cấu tạo khá phức tạp, bao gồm các cơ cấu hành tinh (CCHT) cơ bản hoặc tổ hợp các cơ cấu hành tinh Thiết kế này giúp tối ưu hóa hiệu suất truyền lực và tăng khả năng chuyển động linh hoạt cho phương tiện Cấu tạo của hộp số hành tinh đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ bền, hiệu quả vận hành và tiết kiệm nhiên liệu cho xe.
Trên ôtô, nhất là ôtô du lịch thường dùng dạng cơ cấu hành tinh điển hình sau đây.
4.2.1 Cơ cấu hành tinh kiểu Simpson
Cơ cấu hành tinh kiểu Simpson gồm hai cơ cấu hành tinh kiểu Wilson Các phần tử M 1 , N 1 , H 1 , G 1 thuộc dãy hành tinh thứ nhất (hình 4.7) và các phần tử M 2 ,
N 2 , H 2 , G 2 thuộc dãy hành tinh thứ hai (hình 4.7) Chúng đã được ghép nối như sau:
- Hai bánh răng mặt trời M 1 và M 2 đặt trên cùng một trục quay (liên kết cứng).
- Bánh răng ngoài N 1 ăn khớp với bánh răng hành tinh H 1
- Bánh răng ngoài N 2 ăn khớp với bánh răng hành tinh H 2
- Giá G 2 liên kết cứng với bánh răng ngoài N 1 và N 2
- Giá G1 mang bánh răng hành tinh H1 và giá G2 mang bánh răng hành tinh H2.
Cơ cấu hành tinh Simpson có khả năng biến đổi tỉ số truyền rất lớn, với khoảng từ 1 trở lên, phù hợp cho các xe có nhu cầu chế tạo số vòng quay của trục truyền lớn, lên đến 10.000 vòng/phút, góp phần tăng công suất tối đa Ngoài ra, tỷ số truyền lớn giúp hộp số có đường đặc tính sức kéo gần sát với đường đặc tính sức kéo lý tưởng, tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của xe.
Bảng 4.2.1.1 Nguyên lý làm việc của CCHT tổ hợp Simpson
Phần Phần Phần Khả ứng
Số tử tử bị Phần tử tử Công thức tính năng chế dụng truyền chủ động khóa chạy tạo i trong động không hộp số
4.2.2 Cơ cấu hành tinh kiểu Ravigineaux
Cấu tạo của CCHT kiểu Ravigneaux gồm hai bánh răng mặt trời M1, M2 kết nối với hai trục riêng biệt, cùng với hai nhóm bánh răng hành tinh H1, H2 ăn khớp nhau và đặt trên một giá hành tinh chung Trong hệ thống này, bánh răng ngoại luân N ăn khớp với bánh răng H2, còn bánh răng H1 ăn khớp với bánh răng M2, đảm bảo hoạt động chính xác và hiệu quả của truyền động.
Hình 4.2.2.1 Sơ đồ cấu tạo của CCHT kiểu Ravigneaux.
Bảng 4.2.2.1 Tóm tắt nguyên lý làm việc của CCHT kiểu Ravigneaux.
Số Phần Phần Phần Phần Công Khả Ứng truyền tử chủ tử bị tử khóa tử chạy thức tính năng dụng động động không i chế tạo trong i hộp số
Hệ thống truyền động của ô tô sử dụng nguyên lý làm việc cho thấy trục chủ động liên kết với M1, trong khi trục bị động liên kết với N, nhờ vào cấu trúc của hộp số đảm bảo tính hợp lý cao Khi M1 và M2 khóa cứng với nhau, chúng tạo thành số truyền thẳng (D), giúp truyền tải năng lượng hiệu quả hơn So với hộp số kiểu Simpson, hộp số kiểu Ravigneaux có khoảng tỷ số truyền rộng hơn, dễ chế tạo và được nhiều hãng ô tô áp dụng từ nhiều năm trước để nâng cao hiệu suất vận hành.
Hình 4.2.2.2 Các trạng thái làm việc ở số 1,2,4,R của CCHT kiểu Ravigneux.
Cấu tạo của cơ cấu hành tinh kiểu Simpson đơn giản hơn cấu tạo của cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneux.
Cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneux có khả năng sử dụng linh hoạt hơn so với cơ cấu hành tinh kiểu Simpson, mở rộng các phương án số truyền và phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu tỷ số truyền đa dạng Cơ cấu này cung cấp khoảng tỷ số truyền rộng rãi hơn, giúp tối ưu hóa hiệu suất truyền động và giảm khó khăn trong quá trình chế tạo Nhờ đó, CCHT kiểu Ravigneux trở thành lựa chọn lý tưởng cho các hệ thống cần độ linh hoạt cao và khả năng mở rộng tỷ số truyền hiệu quả.
KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ Kết luận
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
Do thời gian có hạn, chúng em chỉ tiến hành nghiên cứu tài liệu tham khảo sẵn có để xây dựng nền tảng kiến thức Tuy nhiên, hiện tại, chúng em chưa có điều kiện thực địa để khảo sát các cơ sở sửa chữa và bảo dưỡng hộp số tự động Để nâng cao hiểu biết, các hướng nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc đi thực tế, quan sát quá trình bảo dưỡng và sửa chữa hộp số tự động nhằm mở rộng kiến thức và trình bày đầy đủ hơn về các loại hộp số tự động.