kết cấu tính toán Oto bản gốc (chính)

tài liệu

1.Phân tích nhiệm vụ yêu cầu của hộp số

-Thay đổi chiều chuyển động của ôtô ( tiến và lùi )

-Tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong khoảng thời gian tùy ý ( hộp số

có số không ) mà không cần tắt máy và mở li hợp

-Dẫn động lực ra ngoài cho các bộ phận công tác của xe chuyên dùng (có phầntrích công suất cho tời kéo,xe tự đổ 0)

-Cắt truyền động lâu dài giữa động cơ và hệ thống truyền lực khi khởiđộng,chạy không tải

1.3.Yêu cầu của hộp số:

-Có dãy tỉ số truyền hợp lý đảm bảo cho tính động lực và tính kinh tế khi xe làmviệc

-Có khả năng đưa công suất ra ngoài để dẫn động các thiết bị phụ trợ khác củaxe

-Có vị trí trung gian để cắt truyền động lâu dài giữa động cơ và hệ thống truyềnlực

-Không sinh ra lực va đập lên hệ thống truyền lực, làm việc không có tuyến ồn.-Cấu tạo đơn giản,chắc chắn,điều khiển dễ dàng,dễ bảo dưỡng và sửa chữa,giáthành hạ

-Làm việc an toàn và có hiệu suất truyền động cao

2.Phân tích cấu tạo nguyên lý làm việc của bộ biến mô và hộp số hành tinh.

2.1.Bộ biến mô:

Bộ biến mô thủy lực trong hộp số tự động nhằm thực hiện các chức năng sau:

- Tăng mômen do động cơ tạo ra;

- Đóng vai trò như một ly hợp thuỷ lực để truyền (hay không truyền) mômen từđộng cơ đến hộp số

- Hấp thụ các dao động xoắn của động cơ và hệ thống truyền lực;

- Có tác dụng như một bánh đà để làm đồng đều chuyển động quay của động cơ;

- Dẫn động bơm dầu của hệ thống điều khiển thuỷ lực

2.2 Cấu tạo của bộ biến mô :

Bộ biến mô gồm bánh bơm, bánh tuabin, khớp một chiều, stato và vỏ biến môchứa tất cả các bộ phận đó Bộ biến mô được điền đầy ATF do bơm dầu cungcấp Động cơ quay và bánh bơm quay, và dầu bị đẩy ra từ bánh bơm thành mộtdòng mạnh làm quay bánh tua bin

Hình 1.Sơ đồ cấu tạo biến mô

Khi tốc độ của bánh bơm tăng thì lực li tâm làm cho dầu bắt đầu chảy từ tâmbánh bơm ra phía ngoài Khi tốc độ bánh bơm tăng lên nữa thì dầu sẽ bị ép văng

ra khỏi bánh bơm Dầu va vào cánh của bánh tua bin làm cho bánh tua bin bắtđầu quay cùng chiều với bánh bơm Dầu chảy vào trong dọc theo các cánh củabánh tua bin Khi nó chui được vào bên trong bánh tua bin thì mặt cong trongcủa cánh sẽ đổi hướng dầu ngược lại về phía bánh bơm, và chu kỳ lại bắt đầu từđầu Việc truyền mô men được thực hiện nhờ sự tuần hoàn dầu qua bánh bơm vàbánh tua bin

Việc khuyếch đại mômen do bộ biến mô thực hiện bằng cách dẫn dầu khi nó vẫncòn năng lượng sau khi đã đi qua bánh tua bin trở về bánh bơm qua cánh củaStato Nói cách khác, bánh bơm được quay do mô men từ động cơ mà mô mennày lại được bổ sung dầu quay về từ bánh tua bin Có thể nói rằng bánh bơmkhuyếch đại mô men ban đầu để dẫn động bánh tua bin

Ở Bánh tua bin là rôto cánh quạt,được lắp với trục chủ động của hộp số.Bánhtua bin là phần bị động trong bộ biến mô thủy lực,khi làm việc bình thường trụctua bin quay chậm hơn bánh bơm.Cánh của bánh tua bin có chiều xoắn hướngkính ngược chiều với chiều cánh của bánh bơm

Hình 2.Sơ đồ cấu tạo của biến mô thủy lực

Stato bao gồm các cánh hướng dẫn đặt giữa cánh bơm và bánh tuốc bin để biến

mô thủy lực làm việc có hiệu suất cao hơn.Stato được đặt lên li hợp một chiềudùng kiểu con lăn chỉ cho phép stato quay theo chiều của biến mô thủy lực Bánh bơm được bố trí nằm trong vỏ bộ biến mô và nối với trục khuỷu qua đĩadẫn động Nhiều cánh hình cong được lắp bên trong bánh bơm Một vòng dẫnhướng được lắp trên mép trong của các cánh để đường dẫn dòng dầu được êm

Hình 3.Bánh bơm thủy lựcRất nhiều cánh được lắp lên bánh tuabin giống như trường hợp bánh bơm.Hướng cong của các cánh này ngược chiều với hướng cong của cánh của bánhbơm Bánh tua bin được lắp trên trục sơ cấp của hộp số sao cho các cánh bêntrong nó nằm đối diện với các cánh của bánh bơm với một khe hở rất nhỏ ởgiữa

Stato nằm giữa bánh bơm và bánh tua bin Qua khớp một chiều nó được lắp trêntrục stato và trục này được cố định trên vỏ hộp số Dòng dầu trở về từ bánh tuabin vào bánh bơm theo hướng cản sự quay của bánh bơm Do đó, stato đổi chiềucủa dòng dầu sao cho nó tác động lên phía sau của các cánh trên bánh bơm và

bổ sung thêm lực đẩy cho bánh bơm do đó làm tăng mômen Khớp một chiềucho phép Stato quay theo chiều quay của trục khuỷu động cơ Tuy nhiên nếuStato định bắt đầu quay theo chiều ngược lại thì khớp một chiều sẽ khoá stato đểngăn không cho nó quay

Hình 4.Bánh đà và vỏ biến mô

Hình 5.Bánh đà

2.3.Nguyên lý hoạt động của bộ biến mô:

Khi động cơ làm việc,bánh bơm luôn quay cùng trục khuỷu Chất lỏng nằmgiữa các cánh quạt của bánh bơm chuyển động từ tâm đến rìa ngoài đĩa bơm vớivận tốc lớn dần.Như vậy bánh bơm đã chuyển cơ năng của trục khuỷu thànhđộng năng của chất lỏng.Dòng chất lỏng đập vào cánh của tua bin ,làm cho tuabin quay và truyền mômen xoắn cho trục chủ động của hộp số.Ở bánh tua binđộng năng của chất lỏng lại chuyển thành cơ năng của bánh tua bin

-Các cánh hướng dẫn cả stato có độ cong nhất định là thay đổi hướng và tốc độcủa dòng chảy chất lỏng khi ra khỏi bánh bơm,do đó lực ép lên các cánh bánhtua bín sẽ lớn hơn và mômen quay của bánh tua bin sẽ lớn hơn.Nhưng mômencủa bánh tua bin lớn hơn bao nhiêu lần thì vận tốc của nó giảm đi bấy nhiêulần.Điều này rất cần thiết cho sự tăng tốc

-Để stato làm được nhiệm vụ dẫn hướng dòng chảy,stato phải đứng yên mặc dùdòng chảy cũng tác động vào các cánh hướng dẫn.Stato lắp với vỏ cố định qua

ly hợp một chiều

-Khi bắt đầu khởi hành hoặc tăng tốc,lực cản truyền đến bánh tua bin tăng lêntrong lúc bánh tua bin quay chậm,do đó chênh lệch về tốc độ giữa bánh bơm vàbánh tua bin lớn,dòng chảy từ bánh tua bin có xu hướng làm cho stato quayngược lại.Nhưng ly hợp một chiều ở trạng thái khóa nên stato đứng yên và nódẫn hướng dòng chảy để mômen của bánh tua bin tăng lên,xe dễ dàng tăng tốcđộ.Khi mômen cản cân bằng với mômen của bánh tua bin,vận tốc quay của bánhtua bin ổn định ( giả thiết mômen của đĩa bơm không đổi)

-Nếu hộp số hành tinh có tỷ số truyền phù hợp,mômen cản bằng với mômen củabánh bơm,xe sẽ chạy với tốc độ đều.Nhưng tốc độ của tua bin luôn nhỏ hơn tốc

độ của bánh bơm.Đó là hiện tượng trượt ở biến mô thủy lực.Hiện tượng này gâymất mát công suất của động cơ và đốt nóng dầu của hộp số.Bởi vậy hầu hết cácbiến mô thủy lực đều có một li hợp khóa biến mô thủy lực (li hợp chuyển đổi

Hình 6.Sự truyền mô men

Khi tốc độ của bánh bơm tăng thì lực li tâm làm cho dầu bắt đầu chảy từ tâmbánh bơm ra phía ngoài Khi tốc độ bánh bơm tăng lên nữa thì dầu sẽ bị ép văng

ra khỏi bánh bơm Dầu va vào cánh của bánh tua bin làm cho bánh tua bin bắtđầu quay cùng chiều với bánh bơm Dầu chảy vào trong dọc theo các cánh củabánh tua bin Khi nó chui được vào bên trong bánh tua bin thì mặt cong trongcủa cánh sẽ đổi hướng dầu ngược lại về phía bánh bơm, và chu kỳ lại bắt đầu từđầu Việc truyền mô men được thực hiện nhờ sự tuần hoàn dầu qua bánh bơm vàbánh tua bin.Bộ biến mô vừa truyền vừa khuyếch đại mô men từ động cơ vàohộp số (Bộ truyền bánh răng hành tinh) bằng việc sử dụng dầu hộp số tự động(ATF) như một môi chất

2.4.Đặc tính của biến mô:

*.Tỉ số truyền mômen và hiệu suất truyền

Hình 7.Đặc tính của bộ biến mô

Độ khuyếch đại mômen do bộ biến mô sẽ tăng theo tỉ lệ với dòng xoáy Cónghĩa là mômen sẽ trở thành cực đại khi bánh tua bin dừng Hoạt động của bộbiến mô được chia thành hai dải hoạt động:

- Dải biến mô, trong đó có sự khuyếch đại mômen

- Dải khớp nối, trong đó chỉ thuần tuý diễn ra việc truyền mômen và sựkhuyếch đại mômen không xảy ra

Hình 8.Sơ đồ khuyếch đại mômen

Điểm li hợp là đường phân chia giữa hai phạm vi đó Hiệu suất truyền động của

bộ biến mô cho thấy năng lượng truyền cho bánh bơm được truyền tới bánh tuabin với hiệu quả ra sao

Năng lượng ở đây là công suất của bản thân động cơ, tỉ lệ với tốc độ động cơ(vòng/phút) và mômen động cơ Do mômen được truyền với tỉ số gần 1:1 trongkhớp thuỷ lực nên hiệu suất truyền động trong dải khớp nối sẽ tăng tuyến tính và

tỉ lệ với tỉ số tốc độ Tuy nhiên, hiệu suất truyền động của bộ biến mô không đạtđược 100% và thường đạt khoảng 95% Sự tổn hao năng lượng là do nhiệt sinh

ra trong dầu và do ma sát Khi dầu tuần hoàn nó được bộ làm mát dầu làm mát

- Điểm dừng và điểm li hợp

Hình 9.Sơ đồ đường đặc tính của điểm dừng và điểm li hợp

Khi bánh tua bin bắt đầu quay và tỉ số truyền tốc độ tăng lên, sự chệnh lệch tốc

độ quay giữa bánh tua bin và bánh bơm bắt đầu giảm xuống

Tuy nhiên, ở thời điểm này hiệu suất truyền động tăng Hiệu suất truyền độngđạt lớn nhất ngay trước điểm li hợp Khi tỷ số tốc độ đạt tới một trị số nào đó thì

tỉ số truyền mômen trở nên gần bằng 1:1 Nói cách khác, Stato bắt đầu quay ởđiểm li hợp và bộ biến mô sẽ hoạt động như một khớp nối thuỷ lực để ngănkhông cho tỉ số truyền mômen tụt xuống dưới 1

Chức năng khớp một chiều của Stato

-Hướng của dầu đi vào stato từ bánh tuabin phụ thuộc vào sự chênh lệch tốc độquay giữa bánh bơm và bánh tuabin

Hình 10.Sơ đồ biểu diễn tốc độ quay của stato

-Khi chênh lệch lớn về tốc độ quay

Thì dầu tác động lên mặt trước của cánh stato làm cho stato quay theo chiềungược lại với chiều quay của bánh bơm Tuy nhiên, bánh bơm không thể quaytheo chiều ngược lại vì stato bị khớp một chiều khoá lại Do đó hướng của dòngdầu được đổi

-Khi chênh lệch nhỏ về tốc độ quay

Một lượng dầu từ cánh tuabin chảy vào măt sau của cánh rô to Khi chênh lệch

về tốc độ ở mức nhỏ nhất thì phần lớn dầu từ cánh tuabin ra sẽ tiếp xúc với mặtsau của cánh stato

Trong trường hợp đó các cánh stato sẽ cản trở dòng dầu Khớp một chiều làmcho stato quay trơn cùng chiều với bánh bơm, và dầu sẽ trở về cánh bơm mộtcách thuận dòng.

2.4.3.Cơ cấu khóa biến mô

Cơ cấu khóa biến mô truyền công suất từ động cơ tới hộp số một cách trực tiếp

và cơ học.Do bộ biến mô sử dụng dòng thủy lực để gián tiếp truyền công suấtnên có sự tổn hao công suất.Vì vậy khóa biến mô được lắp trong bộ biến mô đểnối trực tiếp động cơ với hộp số để giảm tổn hao công suất

2.4.3.1 Động cơ chạy không tải, xe dừng

Khi động cơ chạy không tải thì mômen do động cơ sinh ra là nhỏ nhất Nếu gàiphanh (phanh tay và/hoặc phanh chân) thì tải trên bánh tuabin rất lớn vì nókhông thể quay được

Tuy nhiên, do xe bị dừng nên tỷ số truyền tốc độ của bánh tuabin so với cánhbơm bằng không trong khi tỷ số truyền mô men ở trị số lớn nhất Do đó, bánhtua bin luôn sẵn sàng để quay với một mômen lớn hơn mô men do động cơ sinh

ra

Hình 11.Sơ đồ nguyên lý làm việc khi xe chạy không tải

2.4.3.2 Xe bắt đầu khởi hành

Khi nhả các phanh thì bánh tuabin có thể quay cùng với trục sơ cấp của hộp số

Do đó, bánh tuabin quay với một mômen lớn hơn mô men do động cơ sinh rakhi đạp bàn đạp ga Như vậy xe bắt đầu chuyển động

2.4.3.3 Xe chạy với tốc độ thấp

Khi tốc độ xe tăng lên, thì tốc độ quay của bánh tua bin sẽ nhanh chóng tiến gầntới tốc độ quay của bánh bơm Vì vậy, tỷ số truyền mômen nhanh chóng tiến gầntới 1.0 Khi tỷ số truyền tốc độ giữa bánh tua-bin và bánh bơm đạt tới điểm lihợp thì stato bắt đầu quay và sự khuyếch đại mô men giảm xuống.Nói cách khác, bộ biến mô bắt đầu hoạt động như một khớp nối thuỷ lực

Do đó, tốc độ xe tăng gần như theo tỷ lệ thuận với tốc độ động cơ

2.4.3.4 Xe chạy ổn định ở tốc độ trung bình hoặc tốc độ cao

Bộ biến mô chỉ hoạt động như một khớp nối thuỷ lực Bánh tua bin quay ở tốc

độ gần đúng tốc độ của bánh bơm

Hình 12.Cơ cấu khóa biến mô

Cơ cấu li hợp khoá biến mô truyền công suất động cơ tới hộp số tự động mộtcách trực tiếp và cơ học Do bộ biến mô sử dụng dòng thuỷ lực để gián tiếptruyền công suất nên có sự tổn hao công suất Vì vậy, li hợp được lắp trong bộbiến mô để nối trực tiếp động cơ với hộp số để giảm tổn thất công suất Khi xeđạt được một tốc độ nhất định, thì cơ cấu li hợp khoá biến mô được sử dụng đểnâng cao hiệu quả sử dụng công suất và nhiên liệu Li hợp khoá biến mô đượclắp trong moayơ của bánh tuabin, phía trước bánh tuabin Lò xo giảm chấn sẽhấp thụ lực xoắn khi ăn khớp li hợp để ngăn không cho sinh ra va đập Một vậtliệu ma sát (cùng dạng vật liệu sử dụng trong các phanh và đĩa li hợp) được gắnlên vỏ biến mô hoặc píttông khoá của bộ biến mô để ngăn sự trượt ở thời điểm

ăn khớp li hợp

Hình 13.Nguyên tắc hoạt động của biến mô

Khi li hợp khoá biến mô được kích hoạt thì nó sẽ quay cùng với bánh bơm vàbánh tua-bin

Việc ăn khớp và nhả li hợp khoá biến mô được xác định từ những thay đổi vềhướng của dòng thuỷ lực trong bộ biến mô khi xe đạt được một tốc độ nhất định

a Nhả khớp

Khi xe chạy ở tốc độ thấp thì dầu bị nén (áp suất của bộ biến mô) sẽ chảy vào

phía trước của li hợp khoá biến mô Do đó, áp suất trên mặt trước và mặt sau của

li hợp khoá biến mô trở nên cân bằng và do đó li hợp khoá biến mô được đượcnhả khớp

Hình 14.Khớp khóa biến mô nhả

b Ăn khớp

Khi xe chạy ổn định ở tốc độ trung bình hoặc cao (thường trên 60 km/h) thìdầu bị nén sẽ chảy vào phía sau của li hợp khoá biến mô Do đó, vỏ bộ biến mô

và li hợp khoá biến mô sẽ trực tiếp nối với nhau Do đó, li hợp khoá biến và vỏ

bộ biến mô sẽ quay cùng nhau (ví dụ, li hợp khoá biến được đã được ăn khớp)

Hình 15.Khớp khóa biến mô đóng

3.Hộp Số Hành Tinh:

3.1.Nhiệm Vụ Của Hộp Bánh Răng Hành Tinh:

-Cho phép thực hiện quá trình sang số bằng cách phanh hãm các bánh răngthích hợp với hộp số hành tinh (không thực hiện gạt các bánh răng khí gài sốnhư ở hộp số cơ khí thông thường)

-Thay đổi tỉ số truyền từ động cơ đến bánh xe chủ động từ đó thay đổi mômen

và tốc độ của xe

-Thay đổi chiều quay của trục bị động để xe có thể chạy tiến ,lùi

3.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc.

3.2.1 Cấu Tạo :

Hộp số hành tinh gồm 1 hay nhiều bộ truyền hành tinh.Tùy theo cách bố trí và

số lượng các bộ truyền hành tinh mà ta có các hộp số hành tinh khác nhau: Hộp

số hành tinh 3 cấp tiến có số truyền thẳng,hộp số hành tinh 4,5,6 cấp tiến có sốtruyền tăng

Hình 16.Sơ đồ cấu tạo bánh răng Khuyếch đại mômen phải phù hợp với hoạt động của xe.Các bánh răng là cầnthiết để thực hiện điều đó.Để hoàn thành điều này,hộp số tự động sử dụng bộbánh răng hành tinh

Một bộ bánh răng hành tinh có thể sử dụng để giảm tốc,tăng tốc,truyền độngtrực tiếp và đảo chiều quay

Bộ bánh răng hành tinh mang tên như vậy vì nó giống với hệ mặt trời.Bánhrăng ở giữa là bánh răng mặt trời.Xung quanh bánh răng mặt trời là các bánhrăng hành tinh quay trên trục của nó.Bánh răng ngoài cùng là bánh răng bao.Tất

cả bộ truyền bánh răng hành tinh sử dụng cách sắp xếp này

Hình 17.Cấu tạo bộ bánh răng hành tinh

3.2.2 Nguyên lý hoạt động

a Giảm tốc:

- Bánh răng ngoại luân chủ động (được truyền lực từ động cơ-Input);

- Bánh răng hành tinh quay quanh trục của nó và quay quanh bánh răng mặt trời(nhận lực từ bánh răng ngoại luân);

Hình 18.Hoạt động của bộ bánh răng hành tinh khi giảm tốc

b Đảo chiều:(nhìn hình: hướng mũi tên lực vào ngược với hướng mũi tên lực

ra)

- Bánh răng mặt trời chủ động (được truyền lực từ động cơ-Input);

- Bánh răng hành tinh quay quanh trục của nó (nhận lực từ bánh răng mặt trời);

- Giá hành tinh cố định

- - Bánh răng ngoại luân quay (nhận lực từ bánh răng HT-Output).Bới vậy Mômen ra được lấy từ trục của bánh răng ngoại luân