đồ án thiết kế hộp số

Trong giai đoạn nay, cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật đang phát triển như vũ bão và thu được rất nhiều thành tựu tác dụng to lớn vào nền kinh tế. Đất nước ta đang trong thời kỳ CNHHĐH, điều này đòi hỏi cần có một nền khoa học kỹ thuật phát triển. Trong bối cảnh đó, ngành xe của nước ta đang không ngừng nâng cao chất lượng nghiên cứu khoa học, nâng cao trình độ chuyên môn đối lượng đội ngũ làm công tác thiết kế, quản lyý, khai thác, sử dụng xe một cỏch cú hiệu quả Tuy nhiên, trong điều kiện thực tế rất khó khăn của đất nước Việt Nam hiện nay, việc khai thác, sử dụng các trang thiết bị hiện có một cách khoa học là một yêu cầu rất cấp bách, thiết yếu, nhất là các phương tiện như là ô tô , những trang thiết bị chuyên dụng, rất đắt tiền, ít có khả năng mua mới. Do đó để có thể khai thác, sử dụng tốt trang bị xe máy trong quân đội ở điều kiện địa hình Việt Nam đòi hỏi mỗi cán bộ kĩ thuật ngành xe phải nắm chắc đặc tính kết cấu các loại xe để biết cach khai thác, bảo dưỡng, sửa chữa, phục hồi chi tiết, hệ thống trên xe. Đồ án “ Tính toán thiết kế hộp số xe ô tô du lịch ” cũng không nằm ngoài mục đích trang bị cho cán bộ ngành xe có thêm hiểu biết về hệ thống truyền lực nói chung và từng chi tiết trong hệ thống, nhất là có thể sửa chữa, phục hồi các chi tiết trong hộp số. Để từ đó có cơ sở khai thác, bảo dưỡng xe được tốt hơn. Trong quá trình học tập tôi được giao nhiệm vụ “Tính toán thiết kế hộp số xe ô tô du lịch “. Đồ án sẽ của tôi được thực hiện theo các nội dung chính sau: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHƯƠNG 2: CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ KẾT LUẬN

đi lên của nền kinh tế quốc dân thì ôtô là phơng tiện không thể thiếu, đáp ứngnhu cầu đi lại của nhân dân

Do mức sống của con ngời ngày càng cao nên sự đòi hỏi về phơng tiện vàtiện nghi ngày càng khắt khe Hiện nay ôtô đợc trang bị hộp số tự động đã pháttriển một cách rất mạnh mẽ Đặc điểm của loại xe đợc trang bị hộp số tự động làgiúp ngời lái giảm bớt lao động, xe chuyển số êm dịu, tiết kiệm nhiên liệu vàgiảm tổn thất công suất động cơ sinh ra Do đó việc lắp đặt hộp số tự động thaythế hộp số cơ khí loại thờng trên loai xe này là một điều hết sức cần thiết, nó có

ý nghĩa to lớn về tính năng, tính kinh tế và sự tiện nghi

Em vô cùng biết ơn thầy giáo Đinh Ngọc Ân đã hết sức nhiệt tình và tâmhuyết khi giúp đỡ em hoàn thành tốt đồ án này Đồng thời em bày tỏ sự cảm ơnsâu sắc đến các thầy giáo trong bộ môn ôtô và các bạn bè trong lớp đóng gópnhững ý kiến hết sức quý báu để xây dựng tốt đồ án này

Dù đã rất cẩn thận khi thực hiện đồ án này, nhng với trình độ và kinh nghiệmthực tế còn hạn chế nên chắc chắn rằng sẽ không tránh khỏi những thiếu sót vàlầm lẫn vì vậy em rất mong có sự đóng góp của các thầy cô giáo và bạn bè để cóthể hoàn thiện hơn Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn đến tất cả mọi ngời

đã giúp em hoàn thành tốt đồ án này

I – Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống truyền lực Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống truyền lực.

- Truyền, biến đổi mômen quay và số vòng quay từ động cơ tới bánh xe chủ

động sao cho phù hợp giữa chế độ làm việc của động cơ và mômen cản sinh ratrong quá trình ôtô chuyển động

- Cắt dòng truyền mômen trong thời gian ngắn hoặc dài

- Thực hiện đổi chiều chuyển động nhằm tạo nên chuyển động lùi cho ôtô

Tạo khả năng chuyển động mềm mại và tính năng việt dã cần thiết trên đ ờng

Trong sự phát triển của ngành công nghiệp ôtô thế giới, các hệ thống trên ôtô

đã không ngừng đợc hoàn thiện Hệ thống truyền lực cũng không nằm ngoài quyluật đó Mục đích của sự biến đổi hoàn thiện là nhằm : Giảm tiêu hao nhiên liệu,tăng công suất, giảm độ ồn, tăng tốc độ lớn nhất của động cơ, sử dụng tốt nhấtcông suất động cơ sinh ra và tạo sự thuận lợi, đơn giản cho ngời lái

II – Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống truyền lực Phân loại.

Hệ thống truyền lực trên ôtô đợc phân loại theo các đặc điểm sau:

2.1- Phân loại theo hình thức truyền năng l ợng :

- Hệ thống truyền lực cơ khí bao gồm các truyền ma sát, các hộp biến tốc,hộp phân phối, truyền động các đăng Loại này đợc dùng phổ biến

- Hệ thống truyền lực cơ khí thuỷ lực bao gồm các bộ truyền cơ khí, bộtruyền thuỷ lực

- Hệ thống truyền lực điện từ bao gồm nguồn điện, các động cơ điện, rơle

2.2- Phân chia theo đặc điểm biến đổi các số truyền.

Phân chia theo đặc điểm biến đổi các số truyền :

- Truyền lực có cấp : là truyền lực có các tỷ số truyền cố định, việc thay

đổi số truyền theo dạng bậc thang

- Truyền lực vô cấp : là truyền lực có tỷ số truyền biến đổi liên tục tuỳthuộc vào chế độ làm việc của động cơ và mômen cản từ mặt đờng

2.3 – Phân chia theo ph Phân chia theo ph ơng pháp điều khiển thay đổi tốc độ.

Hiện nay chúng ta thờng gặp :

- Hệ thống truyền lực cơ khí có cấp điều khiển bằng cần số ( manualtransmissions )

- Hệ thống truyền lực cơ khí thuỷ lực điều khiển tự động (AutomaticTransmissions )

Khái quát về hộp số tự động

I – Phân chia theo ph Hộp số tự động là gì ?

Đối với xe ôtô có hộp số thờng, cần sang số đợc sử dụng để chuyển số khi

đạp chân ga nhằm mục đích tăng tốc độ xe Khi lái xe lên dốc hay khi động cơkhông có đủ lực để leo dốc tại số đang chạy, hộp số đợc chuyển về số thấp

Vì các lý do trên, nên điều cần thiết đối với các lái xe là phải thờng xuyênnhận biết tải và tốc độ động cơ để chuyển số một cách phù hợp Điều đó sẽ gâynên sự mất mát công suất động cơ một cách không cần thiết, ngoài ra nó còn gâynên sự khó khăn khi điều khiển và sự tập trung quá mức đối với ngời lái

ở hộp số tự động, những nhận biết nh vậy của lái xe là không cần thiết, lái xekhông cần phải chuyển số mà việc chuyển lên hay xuống đến số thích hợp nhất

đợc thực hiện một cách tự động tại thời điểm thích hợp nhất theo tải động cơ vàtốc độ xe

II – Phân chia theo ph Các u điểm của hộp số tự động.

So với hộp số thờng, hộp số tự động có các u điểm sau:

- Nó làm giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt lyhợp và thờng xuyên phải chuyển số

- Nó chuyển số một cách tự động và êm dịu tại các tốc độ thích hợp vớichế độ lái xe do vậy giảm bớt cho lái xe sự cần thiết phải thành thànhthạo các kỹ thuật lái xe khó khăn và phức tạp nh vận hành ly hợp

- Nó tránh cho động cơ và dòng dẫn động khỏi bị quá tải, do nó nốichúng bằng thuỷ lực ( qua biến mô ) tốt hơn so với nối bằng cơ khí

III – Phân chia theo ph Phân loại hộp số tự động

Thông thờng hộp số tự động có thể chia làm hai loại :

- Loại hộp số sử dụng trên ôtô FF : Động cơ đặt trớc, cầu trớc chủ động

- Loại hộp số sử dụng trên ôtô FR : Động cơ đặt trớc, cầu sau chủ động Các hộp số sử dụng trên ôtô FF đợc thiết kế gọn nhẹ hơn so với loại sử dụngtrên ôtô FR do chúng đợc lắp đặt cùng một khoang với động cơ

Các hộp số sử dụng cho ôtô FR có bộ truyền động bánh răng cuối cùng với visai lắp bên ngoài Còn các hộp số sử dụng trên ôtô FF có bộ truyền bánh răngcuối cùng với vi sai lắp ở bên trong, vì vậy loại hộp số tự động sử dụng trên ôtô

Hộp số tự động bao gồm một vài bộ phận chính Chúng thực hiện phần lớncác chức năng của hộp số tự động, các bộ phận này phải vận hành chính xáccũng nh 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 đợc các nguyên lý cơ bản của các bộphận chính

Hộp số tự động bao gồm các bộ phận chính sau :

- Bộ biến mô

- Bộ bánh răng hành tinh

- Bộ điều khiển thuỷ lực hoặc điện

- Bộ truyền động bánh răng cuối cùng ( Đối với loại hộp số tự động sửdụng trên ôtô FF)

- Các thanh điều khiển

- Dầu hộp số tự động

IV.1 – Phân chia theo ph Bộ biến mô thuỷ lực

Biến mô thuỷ lực đợc lắp ở đầu vào của chuỗi bánh răng truyền động hộp số

và đợc bắt bằng bulông vào trục sau cuả trục khuỷu thông qua tấm truyền động

Bộ biến mô đợc đổ đầy bằng dầu hộp số tự động, nó làm tăng mômen do

động cơ tạo ra và truyền mômen này đến hộp số hoặc đóng vai trò nh một khớpnối thuỷ lực truyền mômen đến hộp số

Trên xe có lắp hộp số tự động, bộ biến mô cũng có tác dụng nh bánh đà của

động cơ Do không cần có một bánh đà nặng nh vậy trên xe có hộp số thờng, nên

xe có hộp số tự động sử dụng tấm truyền động có vành bên ngoài dạng vành răngdùng cho việc khởi động động cơ bằng bằng mô tơ khởi động Khi tấm dẫn độngquay với tốc độ cao cùng với biến mô thuỷ lực, trọng lợng của nó sẽ tạo nên sựcân bằng tốt nhằm ngăn chặn sự rung động khi quay với tốc độ cao

Các chức năng của bộ biến mô:

- Tăng mômen do động cơ tạo ra

- Đóng vai trò nh một ly hợp thuỷ lực để truyền hay không truyềnmômen động cơ đến hộp số

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

- Có tác dụng nh một bánh đà để làm đều chuyển động quay của độngcơ.

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

IV.2 – Phân chia theo ph Bộ bánh răng hành tinh.

Bộ bánh răng hành tinh đợc đặt trong vỏ hộp số chế tạo bằng hợp kim nhôm

Nó có trể thay đổi tốc độ đầu ra hoặc chiều quay của hộp số, sau đó truyềnchuyển động này đến bộ truyền động cuối cùng

Bộ bánh răng hành tinh bao gồm : Các bánh răng hành tinh để thay đổi tốc độ

đầu, ly hợp và phanh hãm dẫn động bằng áp suất thuỷ lực để điều khiển hoạt

động của bộ bánh răng hành tinh, các trục để truyền công suất động cơ và để bôitrơn các vòng bi giúp cho tuyền động quay đợc êm dịu

Chức năng của bộ bánh răng hành tinh nh sau:

- Cung cấp một vài tỷ số truyền bánh răng để thay đổi mômen và tốc độcủa bánh xe chủ động phù hợp với sức cản của đờng và nhu cầu sửdụng tốc độ của ôtô

- Đảo chiều quay của trục ra để thực hiên lùi xe

- Tạo vị trí trung gian cho phép xe dừng lâu dài khi động cơ vẫn hoạt

động

IV.3 – Phân chia theo ph Hệ thống điều khiển thuỷ lực.

Hệ thống điều khiển thuỷ lực bao gồm các te dầu có tác dụng nh một bìnhchứa dầu, bơm dầu để tạo ra áp suất thuỷ lực, các loại với các chức năng khácnhau, các khoang và ống dẫn dầu để đa dầu hộp số đến các ly hợp, phanh và các

bộ phận khác của hệ thống điều khiển thuỷ lực Phần lớn các van của hệ thốngthuỷ lực đợc đặt vào trong bộ thân van nằm bên dới các bánh răng hành tinh Chức năng của hệ thống điều khiển thuỷ lực nh sau :

- Cung cấp dầu thuỷ lực đến bộ biến mô

- Điều chỉnh áp suất thuỷ lực do bơm dầu tạo ra

- Chuyển hoá tải trọng động cơ và tốc độ xe thành “ tín hiệu thuỷ lực”

- Cung cấp áp suất thuỷ lực đến các ly hợp và phanh để điều khiển hoạt

động của bánh răng hành tinh

- Bôi trơn các chi tiết chuển động quay bằng dầu

- Làm mát biến mô và hộp số bằng dầu

IV.4 – Phân chia theo ph Bộ truyền động cuối cùng.

Trong hộp số tự động có vi sai đợc đặt nằm ngang, hộp số và bộ truyền độngcuối cùng đợc đặt chung trong cùng một vỏ Bộ truyền động cuối cùng bao gồmmột cặp bánh răng giảm tốc cuối cùng ( bánh răng chủ động và bị động ) và cácbánh răng vi sai

Chức năng của bộ truyền động cuối cùng cũng giống nh trên xe có cầu cầusau chủ động, nhng nó dùng các bánh răng côn xoắn làm các bánh răng giảm tốccuối cùng Do vậy, trong bộ truyền động cuối cùng của hộp số tự động có vi sai,dầu hộp số tự động đợc sử dụng thay cho dầu bánh răng hypoit

IV.5 – Phân chia theo ph Dầu hộp số tự động ( ATF ).

Dầu khoáng có gốc dầu mỏ cấp cao đặc biệt đợc trộn lẫn với một vài phụ gia

đặc biệt dụng để bôi trơn hộp số tự động

Loại dầu này đợc gọi là dầu hộp số tự động ( viết tắt là ‘ATF’ ) để phân biệtvới các loại dầu khác.

Loại dầu ATF nhất định phải luôn đợc dùng cho hộp số tự động Sử dụng dầuATF không đúng tiêu chuẩn hay sử dụng dầu ATF thích hợp nhng hoà trộn chấtphụ gia không đúng tiêu chuẩn sẽ làm giảm phẩm cấp của dầu hộp số tự động Để đảm bảo đúng chức năng của hộp số tự động, mức dầu cũng rất quantrọng

Chức năng của dầu ATF :

- Truyền mômen trong bộ biến mô

- Điều khiển hệ thống điều khiển thuỷ lực, cũng nh hoạt động của ly hợp

và phanh

- Bôi trơn các bánh răng hành tinh và các chi tiết chuyển động khác

- Làm mát các chi tiết chuyển động

Chơng 2 Các số liệu cho trớc và số liệu xe tham khảo

Các thông số kỹ thuật của xe kia pregio– pregio

Hộp số trên xe PRÊGIÔ 12 chỗ là loại hộp số cơ khí thờng :

Đây là loại hộp số có 3 trục Trục sơ cấp và trục thứ cấp đợc bố trí đồng trụcvới nhau.Hộp số có 5 cấp và một số lùi, trong đó tay số 4 là tay số truyền thẳng,tay số 5 là số truyền tăng Theo sách giới thiệu về xe PRÊGIÔ ta tra đợc các tỷ

số truyền của các tay số nh sau:

Tay số lùi : Tỷ số truyền : 3.958

Từ các số liệu tổng quan về xe tham khảo và tỷ số truyền của hộp số trên ta xây dựng đợc các đồ thị biểu thị nhân tố động lực học và lực kéo của hộp số cơ khí thờng trên xe tham khảo nh sau :

Đồ thị biểu thị nhân tố động lực học

Đồ thị biểu thị lực kéo của hộp số.

Từ các đồ thị trên mà ta xây dựng đợc, ta căn cứ vào đó để làm số liệu tham

khảo để tính toán biến mô thuỷ lực cũng nh bộ truyền hành tinh trong hộp số tự

G : Tổng trọng lợng của xe khi đầy tải.

Nv : Công suất cực đại của động cơ Nv = 118.46 ( mã lực )

Thay tất cả các số liệu vào công thức (2.2) ta có :

(

270

02 , 0

+

3500

57 , 3 029 ,

93 , 0

1

= 118.46

Từ đó ta có vận tốc lớn nhất của ôtô là : vmax = 139 (km/h)

II- xây dựng đ ờng đặc tính tốc độ ngoài của động cơ.

Đờng đặc tính tốc độ ngoài của động cơ là đờng biểu thị mối quan hệ giữa công suất động cơ Ne, mômen động cơ Me theo số vòng quay trục khuỷu ne Đẻ xác định đợc đờng đặc tính ngoài của đọng cơ ta dựa vào công thức thực nghiệm của Lây Đecman :

Ne = Nemax [a.(

N

e n

n

) + b.(

N

e n

n

)2 - c.(

N

e n n

)3] (2.3)

Với động cơ diesel và là xe du lịch ta có : λ= nx/nN = 1.1

Nemax=90 mã lực

a = 0,7 b = 1,5 c = 1,2

nN=4000 (vg/ph)

Chia khoảng số vòng quay của động cơ từ ne=400 (vg/ph) đến

nemax.=4400(vg/ph) bởi khoảng chia 400 (vg/ph) Thay tất cả các số liệu vào công thức (2.3) ta có đờng Ne

Mặt khác ta lại có công thức : Me = 716.2

e

e n

N

(2.4) Thay Ne ở trên vào ta có đờng biểu diễn Me

Thiết lập đờng đặc tính mômen

Đ ờng đặc tính ngoài động cơ

0 20

Trong hệ thống trên xe có hộp số tự động ngời ta thay ta thay biến mô thuỷ lựcvào vị trí của ly hợp ma sát nhằm thực hiện truyền lực vô cấp

Biến mô thuỷ lực trong hộp số tự động nhằm thực hiện các chức năng :

- Tăng mômen do động cơ tạo ra

- Đóng vai trò nh một ly hợp thuỷ lực để truyền hay không truyềnmômen từ động cơ đến hộp số

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

- Có tác dụng nh một bánh đà để làm đồng đều chuyển động quay của

động cơ

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

3.1- cấu tạo của biến mô thuỷ lực hỗn hợp có một bánh phản ứng.

Biến mô thuỷ lực gồm có 3 bộ phận cơ bản :

3.1.1- Cánh bơm - B.

Cánh bơm gắn liền với vỏ biến mô, nó có rất nhiều cánh biên dạng cong đợc

bố trí theo hớng kính ở bên trong Vành dẫn hớng đợc bố trí trên cạnh trong củacánh bơm để dẫn hớng cho dòng chảy của dầu Vỏ của biến mô đợc nối với trụckhuỷu động cơ qua tấm dẫn động

3.1.2- Rôto tuabin- T

Cũng nh cánh bơm, rôto tuabin có rất nhiều cánh dẫn đợc bố trí bên trong ớng cong của các cánh dẫn này ngợc chiều với cánh dẫn trên cánh bơm Rôtotuabin đợc lắp trên trục sơ cấp hộp số

H-3.1.3- Stato và khớp một chiều (Bánh phản ứng - P).

Stato đợc đặt giữa cánh bơm và rôto tuabin Nó đợc lắp trên trục stato, và trụcnày đợc lắp cố định vào vỏ hộp số qua khớp một chiều Các cánh dẫn của statonhận dòng dầu khi nó đi ra khỏi rôto tuabin và hớng nó đập vào mặt sau củacánh dẫn trên cánh bơm làm cho cánh bơm đợc cờng hoá

Khớp một chiều cho phép stato quay cùng chiều với trục khuỷu động cơ Tuynhiên nếu stato có xu hớng quay theo chiều ngợc lại, khớp một chiều sẽ khoástato lại không cho nó quay Do vậy stato quay hay bị khoá phụ thuộc vào hớngcủa dòng dầu đập vào cánh dẫn của nó

Ba bộ phận của biến mô tạo nên vòng khép kín để chất lỏng chảy qua Khicánh bơm đợc dẫn động quay từ trục khuỷu động cơ, dầu trong cánh bơm sẽquay cùng với cánh bơm Khi tốc độ của cánh bơm tăng lên, lực ly tâm làm chodầu bắt đầu văng ra và chảy từ trong ra ngoài dọc theo các bề mặt của cánh dẫn.Khi tốc độ của cánh bơm của cánh bơm tăng lên nữa, dầu sẽ đẩy ra khỏi cánhbơm và đập vào các cánh dẫn của rôto tuabin làm cho rôto tuabin bắt đầu quaycùng một hớng với cánh bơm Do góc nghiêng của cánh dẫn stato đợc bố trí saocho dòng dầu ra khỏi cánh dẫn stato sẽ có hớng trùng với hớng quay của cánhcánh bơm Vì vậy cánh bơm không những chỉ đợc truyền mômen từ động cơ mà

nó còn đợc bổ sung một lợng mômen của chất lỏng từ stato tác dụng vào, và mộtchu kì mới lại tiếp tục Điều đó có nghĩa là cánh bơm đã đợc cờng hoá và sẽkhuếch đại mômen đầu vào để truyền đén rôto tuabin

Chức năng của khớp một chiều:

Khi tốc độ quay của cánh bơm và rôto tuabin có sự chênh lệnh tơng đối lớn(tốc độ của cánh bơm lớn hơn tốc độ của rôto tuabin ) thì dòng dầu sau khi rakhỏi rôto tuabin vào cánh dẫn của stato sẽ tác dụng lên stato một mômen có xuhớng làm stato quay theo hớng ngợc với cánh bơm Để tạo ra hớng dòng dầu saukhi ra khỏi cánh dẫn của stato tác dụng lên cánh dẫn của cánh bơm theo đúngchiều quay của cánh bơm thì khi này stato phải đợc cố định tức là khớp mộtchiều khoá

Khi tốc độ quay của rôto tuabin đạt gần đến tốc độ của cánh bơm, lúc nàytốc độ quay của dòng dầu sau khi ra khỏi rôto tuabin tác dụng lên cánh dẫn củastato có xu hớng làm stato quay theo hớng cùng chiều cánh bơm, vì vậy nếustato vẫn ở trạng thái cố định thì không những không có tác dụng cờng hoá cho

cánh bơm mà còn gây cản trở sự chuyển động của dòng chất lỏng gây tổn thấttăng Vì vậy ở chế độ này stato đợc giải phóng để quay cùng với rôto tuabin vàcánh bơm (khớp một chiều mở) Lúc này biến mô làm việc nh một ly hợp thuỷlực thông thờng.

Bỏ qua ma sát giữa các cơ cấu ta có phơng trình cân bằng mômen của hệquay:

MB = - MT

Biến mô thuỷ lực đợc phân loại dựa theo vào :

3.3.1 – Phân chia theo ph Dựa vào số bánh tuabin trong một buồng làm việc

- Biến mô một cấp : Có một cánh bơm, một bánh tuabin, một hoặc hai bánhphản ứng

- Biến mô thuỷ lực hai cấp : Có một cánh bơm, hai bánh tuabin, một hoặchai bánh phản ứng

- Biến mô nhiều cấp : Có ngiều bánh tuabin trong buồng làm việc

3.3.2 – Phân chia theo ph Dựa vào dạng bánh tuabin.

- Biến mô thuỷ lực có bánh tuabin ly tâm

- Biến mô thuỷ lực có bánh tuabin hớng trục

- Biến mô thuỷ lực có bánh tuabin hớng tâm

3.3.3 – Phân chia theo ph Dựa vào chiều quay của bánh tuabin so với bánh bơm.

- Biến mô thuận : Chiều quay của bánh tuabin trùng với chiều quay của bánhtuabin Loại này mômen thay đổi cả về trị số và dấu

- Biến mô nghịch : Chiều quay của bánh tuabin ngợc với chiều quay củabánh bơm Loại này chỉ có mômen thay đổi về giá trị mà không thay đổi về dấu

3.3.4 – Phân chia theo ph Biến mô có chế độ truyền thẳng.

Mục đích :

Khi số vòng quay của trục tuabin và số vòng quay của trục bánh bơm bằngnhau ( nT = nB) làm cho dầu không có khả năng truyền năng lợng dẫn đến hiệusuất của biến mô giảm xuống bằng không Để khắc phục hiện tợng thì trên biếnmô có bố trí thêm một ly hợp ma sát làm việc trong dầu

Phần bị động gắn với trục của bánh tuabin, trên bề mặt của đĩa bị động cógắn bề mặt ma sát bằng bề mặt ma sát.

Khi khớp khoá biến mô hoạt động, nó sẽ quay cùng với cánh bơm và rôtotuabin Việc ăn và nhả khớp của khớp khoá biến mô đợc quyết định bởi sự thay

đổi của hớng chảy dòng dầu thuỷ lực trong bộ biến mô

Nhả khớp : Khi xe chạy ở tốc độ thấp, dầu có áp suất chảy đến phía trớc

của khớp khoá Do áp suất dầu ở phía trớc và phía sau của khớp khoá bằng nhau,nên khớp khoá nhả ra

Ăn khớp : khi xe chạy ở tốc độ trung bình và cao ( thông thờng là trên 60

km/h), dầu có áp suất chảy đến phần sau của khớp khoá cứng Do vậy, pittôngkhoá bị ép vào vỏ biến mô Kết quả là khớp khoá biến mô và vỏ trớc của biếnmô quay cùng với nhau ( có nghĩa là khớp khoá biến mô đợc ăn khớp )

Do yêu cầu phải làm việc êm dịu nên ta còn bố trí thêm các lò xo giảm chấn,chúng đợc bố trí theo chu vi của đĩa để tạo nên khả năng giảm chấn

3.4- các thông số cơ bản của biến mô thuỷ lực.

3.4.1 – Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống truyền lực Hệ số của biến mô thuỷ lực

Kbm =

B

T M M

Trong đó :

MT : Mômen xoắn trên trục tuabin

MB : Mômen xoắn trên trục bánh bơm

Hệ số biến mô thuỷ lực phụ thuộc vào điều kiện lam việc của ôtô khi Khilực cản chuyển động tăng lên, vận tốc ôtô giảm xuống do đó số vòng quay củatrục tuabin giảm xuống dẫn đến MT tăng lên do vậy Kbmtăng lên.Hệ số biến môKbm có giá trị lớn nhất khi bánh tuabin bị hãm lại hoàn toàn nghĩa là nT=o Ngợclại khi lực cản giảm đi, vận tốc của ôtô tăng lên thì hệ số biến mô giảm xuống.Vậy tính chất tự động làm việc thay đổi mômen xoắn của biến mô thuỷ lực là dotác động của dòng chất lỏng lên các cánh tuabin bị thay đổi khi số vòng quaythay đổi

3.4.2 – Phân chia theo ph Tỷ số truyền của biến mô.

Tỷ số truyền của biến mô (ibm) là tỷ số giữa số vòng quay của trục bánh tuabin nT và số vòng quay của trục bơm nB

ibm =

B

T n n

3.4.3- Hiệu suất của biến mô

ηbm =

B B

T T

B

T

n M

n M N

NT : Công suất phát ra trên trục bánh tua bin của biến mô

NB : Công suất trên trục bánh bơm của biến mô

3.4.4 – Phân chia theo ph Hệ số độ nhạy.

Độ nhạy của biến mô thuỷ lực đợc đặc trng bởi hệ số П :

Đặc điểm của xe:

Xe thiết kế hộp số tự động là xe du lịch 12 chỗ Đây là loại xe yêu cầu khắt khe về tính ổn định, độ ổn định, sự êm dịu, khả năng tăng tốc nhanh …

Điều kiện làm việc:

- Tải trọng của xe luôn luôn thay đổi, không ổn định

- Trong quá trình hoạt động với điều kiện đờng xá Việt Nam, động lựchọc của xe phải thờng xuyên thay đổi do địa hình phức tạp, tăng tốc,phanh nhiều lần …

Vì vậy mà yêu cầu xe phải có tính năng động lực học tốt, khởi hành, tăng tốcmột cách nhanh chóng, êm dịu, phát huy đợc công suất tối đa và đảm bảo sứctiêu hao nhiên liệu là nhỏ nhất.

Yêu cầu và căn cứ để lựa chọn biến mô thuỷ lực:

- Biến mô phải truyền hết đợc công suất lớn nhất và mômen lớn nhất của

động cơ

- Vùng điều chỉnh rộng với hiệu suất cao, nghĩa là phải có hệ số biến môcàng lớn càng tốt, tỷ số truyền ứng với thời điểm khi biến mô thuỷ lựcchuyển sang chế độ ly hợp lớn

Qua những phân tích ở trên ta chọn biến mô thuỷ lực hỗn hợp là loại nhạy,một cấp và có chế độ truyền thẳng Nh vậy mới đảm bảo đợc những yêu cầu của

xe thiết kế

Chọn kích thớc thiết kế của biến mô thuỷ lực đợc tiến hành trên cơ sở dùngphơng pháp “tơng tự ” Theo phơng pháp này, với chế độ “dừng lại” tơng ứng khiphanh bánh tuabin biểu diễn các điểm làm việc đồng thời của biến mô thuỷ lực

và động cơ ( MB =Me và nB = ne ) thì đờng kính thiết kế của biến mô bằng :

λ : Hệ số mômen của biến mô λ = 3,19.10-6 (ph2/vg2)

γ : Trong lợng riêng của dầu biến mô trong buồng công tác, với dầu trong ở đây ta dùng dầu Dixon II có γ = 850 (KG/m3)

nb : Số vòng quay tại điểm mà mômen lớn nhất nb = 2400 (vg/ph) Thay tất cả vào công thức (2.1) ta có :

Da =5

2

6 850 2400 10

19 , 3

765 , 24

Nhận xét :

Căn cứ vào chủng loại xe mà ta thiết kế hộp số tự động, công suất, mômen của động cơ đặt trên xe, đờng kính ngoài Da và tham khảo một số loại biến mô ta chọn đợc loại biến mô loại nhạy có đờng đặc tính không thứ nguyên

nh đồ thị dới đây :

Đồ thị đặc tính không thứ nguyên của biến mô

0

- Độ nhạy của biến mô thủy lực П :

Đờng đặc tính trên trục vào của biến mô là đờng biểu diễn mối quan hệ giữamômen trên trục chủ động của bánh bơm M1 theo số vòng quay của nó:

M1 = f(n1, λ)

Ta có công thức biểu diễn mối quan hệ đó:

M1 = λ1 γ.n12 D2a (2.2)

Đối với biến mô hỗn hợp loại nhạy do hệ số mômen thay đổi, để xác định

đợc M1 thì phải xác định đợc các giá trị λ1 Từ đồ thị đặc tính không thứ nguyêncủa biến mô ứng với mỗi giá trị của tỉ số truyền ibm ta sẽ xác định đợc hệ số biến

đổi mômen λ1 Với những giá trị của λ1 này ta tính đợc trị số mômen ứng vớinhững giá trị khác nhau của số vòng quay của trục biến mô (n1 = ne).

Thay các giá trị vào công thức (2.2) ta có :

Tại i = 0 có λ1-0 = 3,19.10-6 => M1-0 = λ1-0 γ n12 D2a

Tại i = 0,2 có λ1-0.2 = 3,19.10-6 => M1-0.2 = λ1-0.2 γ n12 D2a Tại i = 0,4 có λ1-0.4 = 3,19.10-6 => M1-0.4 = λ1-0.4 γ n12 D2a

(2.4)

Tại i = 0,6 có λ1-0.6 = 3,19.10-6 => M1-0.6 = λ1-0.6 γ n12 D2a Tại i = 0,75 có λ1-0.75 = 3,19.10-6 => M1-0.75 = λ1-0.75 γ n12.D2a Tại i = 0,91 có λ1-0.91 = 3,19.10-6 => M1-0.91 = λ1-0.91 γ n12.D2a Chia dải tốc độ số vòng quay n1 từ 0 ữ 4400 vg/ph thành các khoảng cách nhau 400 vg/ph Thay các giá trị trên vào công thức (2.4) ta đợc các giá trị trong bảng :

Đồ thị đặc tính trên trục vào của biến mô

0 10

Nhận xét :

Từ đồ thị ta thấy ứng với từng giá trị của λ1 theo tỷ số truyền ibm ta xác

định tập hợp đờng M1 Khi vẽ đồ thị đặc tính trên trục vào của biến mô M1 và đồ thị đặc tính ngoài động cơ Me cùng một tỷ lệ thì các giao điểm của đơng M1và

Me là các giao điểm A(n*

1 ) Diểm A là điểm làm việc đồng bộ của động cơ

và biến mô thuỷ lực, điểm A là một tập hợp điểm tuỳ theo chế độ tải trọng trong khoảng tỷ số truyền của biến mô thuỷ lực ibm=0 ữ 0.91

Tại tỷ số truyền ibm= 0 => A1( 2750 , 24.731 )

Tại tỷ số truyền ibm= 0,2 => A2( 2930 , 24.25 )

Tại tỷ số truyền ibm= 0,4 => A3( 2900 , 24.093 )

Tại tỷ số truyền ibm= 0,6 => A4( 3260 , 23.911 )

Tại tỷ số truyền ibm= 0,75 => A5( 3530 , 23.62 )

Tại tỷ số truyền ibm= 0,91 => A6( 3900 , 21.72 )

Tuy nhiên với biến mô thuỷ lực đặt trên ôtô thì vùng làm việc thờng xuyêncủa biến mô là vùng có hiệu suất là vùng có hiệu suất từ η = 80% cho đến ηmax Qua đồ thị M1 trên ta thấy tập hợp các điểm Ai là điểm làm việc đồng bộ của

động cơ và biến mô thuỷ lực Các điểm làm việc đồng bộ giữa động cơ và biếnmô của biến mô ta đã chọn phần nào đó đã thoả mãn các yếu tố : Công suất,mômen, tính kinh tế nhiên liệu Nhng do đặc điểm của xe ta thiết kế nên trong

đồ án này điểm làm việc đồng bộ tại trị số η = 80% đến η = 91% thì điểm A tongứng với điểm thiên về mômen khi đó sẽ tận dụng đợc lực kéo

Đặc tính trên trục ra của động cơ và biến mô chính là đặc tính ngoài của

động cơ mới mà ta sẽ dùng đặc tính này để xây dựng đặc tính kéo của ôtô

Từ những giao điểm A=i ta xác định đợc trị số M*

1 và số vòng quay n*

trục chủ động của biến mô tơng ứng với các tỷ số truyền i đã chọn

Theo đờng đặc tính không thứ nguyên của biến mô, với những giá trị i đãxác định ta sẽ tìm đợc các giá trị của M*

1 và η Với những thông số này ta sẽxác định đợc các đại lợng n2, M2, N2 tơng ứng theo các công thức sau đây :

n2 =i n1 (2.5)

M2 =M*

1.Kbm (2.6) N1 = M*

1 (2.7) N2 = N1.η (2.8)

Từ những số liệu trên ta lập đợc bảng các giá trị và đồ thị đặc tính trên trục

ra của động và biến mô có nghĩa là biểu thị mối quan hệ sau :

động cơ mới, các số liệu tính toán cho phần tiếp theo dựa trên các số liệu của

động cơ mới để tính toán Trong trờng hợp ở tay số truyền tăng tức là khi biếnmô thuỷ lực đã đợc nối cứng thì công suất, mômen lấy theo giá trị của động cơ

cũ đặt trên xe

Chơng 4

Sơ đồ bố trí chung của hệ thống truyền lực

Phơng án bố trí hộp số cơ khí

Nh đã nói ở phần trớc, việc tính toán thiết kế hộp số tự động dựa trên cơ sởcủa loại xe du lịch KIA – Phân chia theo ph PREGIO 12 chỗ ngồi Động cơ nằm ngang đặt trớc,cầu sau chủ động

Hệ thống truyền đợc bố trí :

Đầu ra của trục khuỷu đợc nối với biến mô, sau biến mô là hộp số hành tinh,các đăng, vi sai, bán trục và ra bánh xe chủ động Ta chọn phơng án là hộp sốhành tinh do chúng có rất nhiều u điểm nổi bật so với hộp số cơ khí thờng.

II Ph– pregio ơng án bố trí hộp số cơ khí.

Với biến mô thuỷ lực thì hệ số biến mô K = 2,0 ữ 2,7, nó không đáp ứng đợc

sự thay đổi của tải, mặt đờng tác động lên xe Muốn mở rộng pham vi điều chỉnh( tức là duy trì vùng làm việc trong khoảng hiệu suất của biến mô thuỷ lực xungquanh vùng có trị số hiệu suất ηmax ) ta phải phải bố trí thêm hộp số cơ khí

Ngoài sự thay đổi của hệ số biến mô thuỷ lực Kbm trong biến mô thuỷ lực thìngời ta phải bố trí thêm hộp số cơ khí trong từng thời gian thì hệ số K sẽ thay đổitheo từng tay số

Hộp số cơ khí có hai dạng phổ biến đợc dùng trên ôtô, bố trí sau biến môthuỷ lực:

- Hộp số thờng, chúng có từ 2 đến 3 trục cố định, vị trí tơng quan giữacác trục thờng tuỳ ý Hộp số thờng có từ 4 đến 5 cấp đợc sử dụng kháphổ biến trên các loại xe hiện nay

- Hộp số hành tinh : Hiện nay chúng đang khá phát triển, đợc sử dụngkhá nhiều trên các xe con và xe du lịch

Hộp hành tinh thờng đợc bố trí sau biến mô thuỷ lực vì chúng có các đặc

điểm sau:

Ưu điểm :

- Kích thớc nhỏ gọn

- Thời gian phục vụ dài hơn, lực truyền đồng thời qua các cặp bánh răng

ăn khớp, ứng suất trên răng nhỏ, có khả năng tự triệt tiêu lực hớng trục

- Độ ồn khi làm việc giảm

- Đổi số nhẹ nhàng nhờ hệ thống phanh và ly hợp

Cấu tạo :

Phanh dải số (B1) Khoá bánh răng mặt trời trớc và sau ngăn

không cho chúng quay cả ngợc và thuận chiều kim đồng hồ

Phanh số (B2) Khoá bánh răng mặt trời trớc và sau ngăn

không cho chúng quay ngợc chiều kim đồng

hồ khi F1 hoạt động

Phanh số lùi và số (B3) Khoá cần dẫn bộ truyền hành tinh saungăn

không cho chúng quay cả ngợc và thuận chiều kim đồng hồ

Khớp một chiều (F1) Khi B2 hoạt động, nó khoá bánh răng mặt trời

phía trớc và sau găn không cho chúng quay

ng-ợc chiều kim đồng hồ

Khớp một chiều (F2) Khoá cần dẫn bộ truyền hành tinh sau ngăn

không cho nó quay ngợc chiều kim đồng hồ

Nguyên lý hoạt động :

1 – Phân chia theo ph Dãy D số 1 “ ”

Đợc tự động thực hiện khi cần chọn số ở vị trí “D”, khi đó ly hợp C1đóng,

đồng thời F2 cũng tham gia hoạy động Dòng công suất đợc truyền nh sau :

Công suất đợc truyền từ trục khuỷu động cơ qua biến mô tới trục ra củabánh tua bin T Công suất đợc truyền qua ly hợp C1, truyền đến bánh răng bao Z1của bộ truyền hành tinh trớc làm cho bánh răng bao Z1 quay theo chiều dơng (tức

là chiều quay kim đồng hồ) Đồng thời cũng truyền đến các bánh răng hành tinhtrớc làm cho chúng quay theo chiều dơng.Đến đây dòng công suất đợc chiathành 2 nhánh :

Nhánh 1 : Công suất đợc truyền tới bánh răng mặt trời phía trớc Z3 và trớc

Z4, do Z2 quay theo chiều dơng làm cho Z3, Z4 quay theo chiều âm (ngợc chiềukim đồng hồ) và truyền tới các bánh răng hành tinh bộ truyền hành tinh sau Z5,

do Z5và Z4 ăn khớp ngoài nên Z5 quay theo chiều dơng, lúc này cần dẫn Cd2 có

xu hớng quay theo chiều âm Nhng do khớp nối một chiều F2 làm việc nên ngănkhông cho Cd2 quay theo chiều âm làm cho bánh răng hành tinh Z5 quay xungquanh trục của cần dẫn Cd2 theo chiều dơng làm cho bánh răng bao Z6 của bộtruyền hành tinh sau quay theo chiều dơng Dòng công suất đợc truyền tới trụcthứ cấp của hộp số

Nhánh 2 : Dòng công suất đợc truyền tới cần dẫn Cd1 bộ truyền hành tinh

tr-ớc làm cho Cd1 quay theo chiều dơng (các bánh răng hành tinh quay theo chiềudơng) và truyền tới trục thứ cấp hộp số

2 – Phân chia theo ph Dãy D số 2 “ ”

Đợc thực hiện khi cần chọn số đặt ở vị trí “D”, khi đó ly hợp C1 đóng, phanhB2 đóng và F1 tham gia hoạt động

Dòng công suất đợc truyền nh sau :

Công suất đợc truyền từ trục khuỷu động cơ qua biến mô tới trục ra củabánh tuabin T Do C1 đóng nên dòng công suất đợc truyền qua C1 đến bánh răngbao Z1 làm cho Z1 quay theo chiều dơng dẫn tới các bánh răng hành tinh của bộtruyền hành tinh trớc Z2cũng quay theo chiều dơng và cần dẫn Cd1 quay theochiều dơng Cùng lúc đó với sự hoạt động của các bánh răng hành tinh Z2 làmcho bánh răng mặt trời của bộ truyền hành tinh trớc quay theo chiều âm Tuynhiên do phanh B2 hoạt động nên khớp một chiều ngăn không cho chúng quaytheo chiều âm

ở đây tốc độ quay của các bánh răng hành tinh trớc Z2 quay với tốc độ lớnhơn khi ở số 1 Do Z3, Z4 đợc cố định bởi F1, F2 nên cần dẫn Cd1 quay theo chiềudơng làm cho dòng công suất đợc truyền tới trục thứ cấp hộp số

3 – Phân chia theo ph Dãy D số 3 “ ”

Đợc thực hiện khi cần chọn số ở vị trí “D” và biến mô đợc nối cứng, khi đócác ly hợp C0, C1,C2 đóng, khớp một chiều F1 cũng tham gia hoạt động

Công suất từ trục khuỷu động cơ truyền qua ly hợp C0 đến trục sơ cấp hộp số.Khi C1 đóng dòng công suất đợc truyền qua C1 dẫn đến bánh răng bao của bộtruyền hành tinh trớc Z1 quay theo chiều dơng Đồng thời dòng công suất đợc

truyền qua C2 (do C2 đóng ) đến bánh răng mặt trời Z3, Z4 và làm cho Z3, Z4 quaytheo chiều dơng.

Ta kết hợp hai dòng công suất (bánh răng Z1 quay theo chiều dơng, bánhrăng mặt trời Z3, Z4 quay theo chiều dơng và cùng một tốc độ) làm cho các bánhrăng hành tinh không quay xung quanh trục của cần dẫn và bị chêm cứng do bộtruyền hành tinh trớc tạo thành một khối và quay theo chiều dơng nên công suất

đợc truyền tới trục thức cấp của hộp số

4 – Phân chia theo ph Dãy 2 số 2.“ ”

Khi xe đang chạy ở số 2 với cần chọn số ở vị trí “2”, khi đó ly hợp C1 đóng,phanh B2 đóng và F1 cũng tham gia hoạt động

Dòng công suất đợc truyền nh sau :

Dòng công suất khi hộp số đang đợc dẫn động bởi các bánh xe chủ độngvới cần chọn số ở vị trí “2” nh ở vị trí “D” Tuy nhiên khi hộp số đợc dẫn độngbởi các bánh xe chủ động thì xảy ra hiện tợng phanh bằng động cơ : Chuyển

động từ trục thứ cấp hộp số tới cần Cd1 nên các bánh răng hành tinh quay xungquanh các bánh răng mặt trời Z3, Z4 theo chiều dơng Các bánh răng hành tinhkhi đó quay theo chiều dơng, trong khi bánh răng mặt trời có thể quay theo 2chiều Nhng do bánh răng mặt trời bị khoá bởi phanh B1 và B2, F1 nên các bánhrăng hành tinh trớc quay theo chiều dơng Lực quay đó đợc truyền đến trục sơcấp hộp số tạo nên phanh bằng động cơ

5 – Phân chia theo ph Dãy L số 1 (Phanh bằng động cơ)“ ”

Số 1 ở dãy “L” đợc hoạt động khi ngời điều khiển gạt cần chọn số về vị trí

“L” xe sẽ chuyển xuống số 1 Khi đó ly hợp C1 đóng, phanh B3 đóng và F2 hoạt

động

Dòng công suất đợc truyền nh sau :

Dòng truyền công suất đang bị dẫn động bởi các bánh xe chủ động đợctruyền tới trục thứ cấp của hộp số Từ trục thứ cấp của hộp số đợc truyền đếnbánh răng bao Z6 của bộ truyền hành tinh sau làm cho các bánh răng hành tinhcógắng quay theo chiều dơng xung quanh bánh răng mặt trời trớc và sau Z3,Z4 Tuynhiên cần dẫn Cd2 đợc giữ lại không cho quay bởi phanh số B1 và phanh số lùiB3, các bánh răng hành tinh sau Z5 quay theo chiều dơng trong khi các bánh răngmặt trời trớc và sau Z3, Z4 quay theo chiều âm Kết quả là các bánh răng hànhtinh trớc quay theo chiều dơng xung quanh bánh răng mặt trời trớc và sau Z3, Z4,trong khi cũng quay xung quanh trục của nó theo chiều dơng Do vậy truyềnchuyển động quay theo chiều dơng đến các bánh răng bao trớcZ1 qua C1 đến trụcsơ cấp của hộp số

6 – Phân chia theo ph Dãy số R số lùi.“ ”

Đợc thực hiện khi cần chọn số ở vị trí “R”, khi đó ky hợp C2, phanh B3 đóng.Dòng công suất đợc truyền từ động cơ qua biến mô đển trục sơ cấp của hộp số.Mặt khác qua ly hợp C2 và làm cho bánh răng mặt trời Z3, Z4 quay theo chiều d-

ơng Đồng thời ta cố định cần dẫn Cd2 của bộ hành tinh sau bằng phanh B3 nêncác bánh răng hành tinh Z5 quay theo chiều âm, bánh răng bao Z6 của bộ hànhtinh sau cũng quay theo chiều âm và làm cho trục thứ cấp của hộp số quay ngợcchiều với trục sơ cấp của hộp số thực hiện số luì

II - Ph ơng án 2 :

B 3

F 2 1

T

P

B T

Ly hợp số truyền thẳng

OD (C0) Nối cần dẫn OD với bánh răng mặt trời.

Ly hợp số tiến C1 Nối trục sơ cấp với bánh răng bao trớc

Ly hợp số lùi C2 Nối trục sơ cấp với bánh răng mặt trời trớc và sau.Phanh bộ truyền tăng

OD (B0) Khoá bánh răng mặt trời OD ngăn không cho nó quay theo cả 2 chiều thuận và ngợc chiều kim

đồng hồ

Khớp một chiều OD (F0) Khoá cần dẫn bộ truyền hành tinh OD ngăn không

cho nó quay theo ngợc chiều kim đồng hồ

Khớp một chiều F1 Khi B2 đang hoạt động nó khoá bánh răng mặt trời

và ngăn không cho nó quay ngợc chiều kim đồng hồ

Khớp một chiều F2 Khoá cần dẫn bộ truyền hành tinh sau ngăn không

cho nó quay theo ngợc chiều kim đồng hồ

Phanh dải số 1 (B1) Khoá bánh răng mặt trời trớc và sau ngăn không

cho nó quay theo cả 2 chiều thuận và ngợc chiều kim đồng hồ

Phanh số 2 (B2) Khoá bánh răng mặt trời trớc và sau ngăn không

cho nó quay ngợc chiều kim đồng hồ khi F1 hoạt

Cấu tạo gồm 2 phần :

Phần trớc là bộ truyền tăng với cơ cấu hành tinh Wilson có 2 tỷ số truyền

đ-ợc điều khiển bằng ly hợp khoá C0, phanh B0, đđ-ợc ghép song song trong mạchtruyền lực của cơ cấu hành tinh

Phần sau là cơ cấu hành tinh simpson gồm dãy hành tinh phía trớc và dãyhành tinh phía sau Hai dãy này đợc diều khiển qua các ly hợp khoá C1, C2,phanh B1, B 2, B3 và các khớp một chiều F1,F2

Nguyên lý hoạt động :

1 – Phân chia theo ph Dãy D số 1.“ ”

Ly hợp C0, C1 đóng các khớp một chiều F0,F2 khoá

Dòng công suất đợc truyền nh sau :

Công suất đợc truyền từ trục khuỷu động cơ qua biến mô tới trục ra củabánh tua bin T Qua cần dẫn Cd1, vì ly hợp C0 đóng nên cần dẫn Cd1và bánh răngZ0 quay cùng tốc độ theo chiều dơng Kết quả các bánh răng hành tinh bị chêmcứng (không quay xung quanh cần dẫn) Các bánh răng Z0, Z1, Z2quay cùng mộtkhối và cùng một tốc độ với bánh tua bin Dòng công suất tiếp tục đợc truyền

đến C1, Z5(+), đến đây dòng công suất đợc truyền theo 2 nhánh :

Nhánh 1 : Giả thiết cần dẫn gị giữ không quay đợc và làm cho Z5, Z4 quay

theo chiều dơng, Z3, Z6 quay theo chiều âm Do cần dẫn Cd3 bị hkoá bởi khớpmột chiều F2 nên Z7, Z8quay theo chiều dơng

Nhánh 2 : Giả thiết bánh răng mặt trời Z3 bị giữ không cho quay Khi đó

dòng công suất tiếp tục đợc truyền nh sau : Z5(+),Z4(+), cần dẫn Cd2 quay theochiều dơng

Kết hợp cả 2 nhánh cho ta trục thứ cấp quay theo chiều dơng

2 – Phân chia theo ph Dãy D số 2.“ ”

Ly hợp C0, C1, phanh B2 đóng, các khớp một chiều F0, F1 khoá

Dòng công suất đợc truyền nh sau :

Trục sơ cấp (+), bánh rơm (+), bánh tuabin (+) Cần dẫn Cd1, bánh răng Z0,Z1, Z2 quay cùng một khối (+), ly hợp C1 khóa nên Z5 quay theo chiều dơng VìF1 khoá nên bánh răng Z3 không quayngợc chiều kim đồng hồ, Z5 quay theochiều dơng, Z4 quay theo chiều dơng, cần dẫn Cd2 quay theo chiều dơng và trụcthứ cấp quay theo chiều dơng

3 – Phân chia theo ph Dãy D số 3.“ ”

Ly hợp C0, C1, C2, phanh B2 đóng (phanh B2 đóng dùng để phanh bằng độngcơ khi giảm tốc, vì với số 3 thờng làm việc ở vận tốc cao) khớp một chiều F0khoá

Dòng công suất đợc truyền nh sau :

Trục sơ cấp (+), bánh bơm (+), bánh tuabin (+), cần dẫn quay theo chiềudơng, các bánh răng Z0, Z1, Z2 quay cùng một khối và cùng tốc độ với bánhtuabin Ly hợp C1,C2 đóng, các bánh răng Z3, Z4, Z5 quay cùng một khối theochiều dơng Kết quả là trục thứ cấp quay theo chiều dơng cùng một tốc độ vớibánh tuabin tức là tỷ số truyền bằng 1

4 – Phân chia theo ph Dãy D số 4 (số truyền tăng OD) “ ”

Ly hợp C1,C2, phanh B2,B0 đóng

Dòng công suất đợc truyền nh sau :

Trục sơ cấp (+), bánh bơm (+), bánh tuabin (+), cần dẫn Cd1 quay theochiều dơng, bánh răng Z0 bị giữ không quay bởi B0, bánh răng Z2 quay theochiều dơng (nhanh hơn vận tốc của bánh tuabin ) Vì các ly hợp C1, C2 đóng nêncác bánh răng Z3, Z4, Z5 quay cùng một khối theo chiều dơng, cùng tốc độ vớibánh răng Z2 Kết quả là trục thứ cấp quay theo chiều dơng với vận tốc góc lớnhơn vận tốc góc của bánh tuabin.

5 – Phân chia theo ph Số lùi.

Ly hợp C0, C2 và phanh B3 đóng, các ly hợp và phanh khác mở

Dòng công suất đợc truyền nh sau :

Trục sơ cấp (+), bánh bơm (+), bánh tuabin (+), cần dẫn Cd1 quay theochiều dơng, vì ly hợp C0 đóng nên các bánh răng Z0, Z1, Z2 quay cùng một khốibằng vận tốc góc với trục của bánh tuabin Ly hợp C2 đóng nên bánh răng mặttrời Z3 và Z6 quay theo chiều dơng Cần dẫn Cd3 bị giữ bởi phanh B3 nên bánhrăng Z7 quay theo chiều âm, vì vậy bánh răng Z8 quay theo chiều âm Kết quả làtrục thứ cấp quay theo chiều âm

6 – Phân chia theo ph Số 2 “ ”

Khi xe giản tốc với cần chọn số ở vị trí số “2” khi đó ly hợp C0, C1, cácphanh B1, B2 đóng, khớp một chiều F0, F1 khoá

Dòng công suất đợc truyền nh sau:

Trục thứ cấp quay theo chiều dơng, cần dẫn Cd2(+), bánh răng Z3 bị khoábởi phanh B2 và khớp một chiều F1, bánh răng Z4 quay theo chiều dơng, các bánhrăng Z0, Z1và cần dẫn Cd1 quay cùng một khối theo chiều dơng dẫn đến bánhtuabin quay theo chiều dơng và kết qảu là phanh bằng động cơ đợc thực hiện

Nhánh 1 : Trục thứ cấp quay theo chiều dơng, bánh răng Z8 (+), cần dẫnCd2 quay theo chiều dơng, bánh răng Z7 quay theo chiều (+) quanh trục của nóbắt chặt trên cần dẫn, bánh răng Z6 quay theo chiều âm và bánh răng Z3 cũngquay theo chiều âm Bánh răng Z4 quay theo chiều âm, bánh răng Z5 quay theochiều dơng

Nhánh 2 : Giả thiết bánh răng Z3 đợc giữ không quay

Trục thứ cấp quay theo chiều dơng, cần dẫn Cd2 quay theo chiều dơng,bánh răng Z4 quay theo chiều (+), bánh răng Z5 quay theo chiều dơng

Kết hợp cả 2 nhánh cho ta bánh răng Z5 quay theo chiều dơng

Ly hợp C1 dóng nên bánh răng Z2 quay theo chiều dơng Ly hợp Co đóngnên các bánh răng Z2, Z1, Z0 và cần dẫn Cd1 quay cùng một khối theo chiều d-

ơng, dòng công suất đợc truyền đến trục sơ cấp kết quat là phanh bằng động cơxảy ra

III - Ph ơng án 3 :

F 2 1

F

2

C C

C

Trục sơ cấp

Ly hợp số truyền

tăng C3 Nối cần dẫn OD với bánh răng mặt trời.

Ly hợp C1 Nối trục sơ cấp với bánh răng bao của bộ truyền hành

nó quay theo chiều kim đồng hồ

Phanh B2 Khoá bánh răng mặt trời trớc và sau ngăn không cho

nó quay ngợc chiều kim đồng hồ khi F1 hoạt động.Phanh dải B1 Khoá bánh răng mặt trời trớc và sau ngăn không cho

nó quay theo cả hai chiều thuận và ngợc chiều kim

Phanh dải số (B1) Khoá bánh răng mặt trời trớc và sau ngăn

không cho chúng quay cả ngợc và thuận chiều kim đồng hồ

Phanh số (B2) Khoá bánh răng mặt trời trớc và sau ngăn

không cho chúng quay ngợc chiều kim đồng

hồ khi F1 hoạt động

Phanh số lùi và số (B3) Khoá cần dẫn bộ truyền hành tinh sau ngăn

không cho chúng quay cả ngợc và thuận chiều kim đồng hồ

Khớp một chiều (F1) Khi B2 hoạt động, nó khoá bánh răng mặt trời

phía trớc và sau găn không cho chúng quay

ng-ợc chiều kim đồng hồ

Khớp một chiều (F2) Khoá cần dẫn bộ truyền hành tinh sau ngăn

không cho nó quay ngợc chiều kim đồng hồPhanh số tăng B0 Khoá bánh răng mặt trời OD ngăn không cho

nó quay theo cả hai chiều thuận và ngợc chiều kim đồng hồ

Ly hợp số tăng C0 Nối cần dẫn OD với bánh răng mặt trời

Khớp một chiều F0 Khoá bánh răng mặt trời ngăn không cho nó

quay theo ngợc chiều kim đồng hồ

Phân tích các u nhợc điểm của từng phơng án :

- Phơng án 1 : có kết cấu đơn giản hơn gồm hai bộ bánh răng hành tinh đơn

ghép với nhau, có hai trục sơ cấp và thứ cấp Do kết cấu có số lợng là ba sốtruyền nên số lợng phanh, ly hợp ít và đơn giản nên việc bbó trí hệ thống

điều khiển dễ dàng hơn

- Kết cấu của hệ thống điều khiển đơn giản

- Phù hợp với điều kiện công nghệ cũng nh công nghệ của nớc ta

- Tuy nhiên, phơng án này có ba số truyền, không có số truyền tăng nên côngsuất của động cơ không đợc tận dụng triệt để

- Phơng án IV : Về mặt kết cấu của hộp số phơng án IV gần giống nh phơng

án I, nhng phía sau có bố trí thêm bộ truyền hành tinh OD Kết cấu của

ph-ơng án IV phức tạp hơn so với phph-ơng án 1 vì phph-ơng án IV có 4 tốc độ với số

4 là số truyền tăng nên tận dụng đợc công suất hơn Nhng ngợc lại thì kếtcấu của hộp số phức tạp hơn, số lợng bộ truyền bánh răng hành tinh, các lyhợp cũng nh phanh nhiều hơn so với hộp số của phơng án I Hệ thống điềukhiển phải có kết cấu phức tạp hơn

- Phơng án II : Xét về mặt cấu trúc thì phơng án II cũng nh kết cấu của phơng

án IV nhng có sự xắp xếp các cơ cấu khác nhau Bộ truyền có 4 tốc độ trong

đó số truyền 4 là số truyền tăng nên nó phát huy tốt công suất, do các cụmhành tinh và các phanh, ly hợp đợc bố trí khá tốt nên chúng có không gianchiếm chỗ nhỏ

- Phơng án III : Về mặt kết cấu của hộp số phơng án IV gần giống nh phơng

án I nhng đợc cấu tạo thêm một bộ truyền số truyền tăng OD, bộ số truyềntăng này lại đợc bố trí bên dới nên không gian chiếm chỗ sẽ lớn hơn và cókết cấu phức tạp hơn

Lựa chọn phơng án :

Qua phân tích u nhợc điểm của từng phơng án thiết kế, đồng thời căn cứvào đặc điểm của xe thiết kế cũng nh các yêu cầu chung Ta nên chọn thiết kếtheo phơng án II là khả thi nhất cho loại xe du lịch 12 chỗ có cầu sau chủ động

Chơng 5 Tính toán thiết kế hộp số hành tinh

5.1 Tính toán và chọn tỷ số truyền của hệ thống truyền – pregio

lực.

5.1.1 – pregio Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính i 0

Tỷ số truyền của truyền lực chính i0 đợc xác định từ điều kiện đảm bảo cho

ôtô đạt đợc vận tốc cực đại ở tay số cao nhất của hộp số cơ khí khi xe chở đầy tải Ta có công thức xác định tỷ số truyền của truyền lực chính :

i0 = 0,377

max

.

v i

n r h

v b

(4.1) Trong đó :

i0 : Tỷ số truyền của tryền lực chính

ih : Tỷ số truyền của hộp số ở tay số cao nhất Với phơng án đã chọn thì tỷ

số truyền cao nhất ứng với tay số OD có tỷ số truyền bằng 0.9

nv : Số vòng quay của động cơ khi ôtô đạt vận tốc lớn nhất

nv = 4400 (vg/ph)

vmax : Vận tốc cực đại của xe vmax = 140 (km/h)

rb : Bán kính làm việc trung bình của bánh xe chủ động

4400 3673 , 0

= 4.84

5.1.2 – Phân chia theo ph Xác địng tỷ số truyền của hộp số ở tay số 1.

Tỷ số truyền ở tay số 1 cần phải chọn sao cho lực kéo tiếp tuyến phát ra ở cácbánh xe chủ động của ôtô có thể khắc phục đợc lực cản tổng cộng lớn nhất của mặt đờng Từ phơng trình cân bằng lực kéo khi ôtô chuyển động ổn định ta có : Pkmax ≥ ψmax.G + W.v2 (4.2)

Khi ôtô chuyển động ở số 1 thì vận tốc của nó nhỏ, do đó ta có thể bỏ qua lực cản của không khí Nh vậy:

r G





.

0 2

max

(4.4) Trong đó :

G : Trọng lợng của xe khi đầy tải : G = 3545 (Kg) (Theo xe tham khảo)

i i

r G







.

0 2

Nh vậy ihi cần phải thoả mãn 2 điều kiện trên Ta chọn ih1 = 2.56 để tính toán

tỷ số truyền của các tay số trung gian

5.1.3 – Phân chia theo ph Xác định tỷ số truyền của các tay số trung gian

Theo ta đã phân tích ở trên và theo phơng án thiết kế hộp số hành tinh, với hộp số đã chọn với dãy số D có 4 số tiến trong đó số 4 là số truyền tăng và có một số lùi

ở đây ta chọn hệ thống tỷ số truyền các tay số trung gian của hộp số theo cấp số nhân Dựa trên cơ sở sử dụng công suất trung bình khi làm việc ở chế độ toàn tải là không thay đổi trong qua trình gia tốc.

i

Nh vậy ta có tỷ số truyền của tay số 2 là :

ih2 = i 1 = 2 , 56= 1,4

Vậy ta có hệ thống tỷ số truyền của hộp số nh sau :

Tỷ số truyền của tay số 1 : ih1 = 2,56

Tỷ số truyền của tay số 2 : ih2 = 1,4

Tỷ số truyền của tay số 3 : ih3 = 1,00

Tỷ số truyền của tay số 4 : ih4 = 0, 9

Tỷ số truyền của tay số lùi : ilùi = 1,1 ih1= 1,1.2,56 = 2,816

5.2 – Phân chia theo ph Ph ơng trình động lực hoc của bộ truyền hành tinh cơ sở.

Hình 4.1 : Sơ đồ cấu tạo bộ tuyền hành tinh cơ sở

C M n n

n n





=

C N

C M

K : Đợc gọi là tỷ số truyền trong iH

MN hay đặc tính của dãy hành tinh Giá trị của K đợc xác định qua số răng Z :

K =

-M

N Z

Z

(4.9) Với :

ZN ,ZM: Số răng của bánh răng bao, số răng của bánh răng mặt trời

( Dấu “-“ phía trớc K xác định chiều quay của bánh răng M và N khi dừng cần dẫn là ngợc chiều nhau.

Qua đó ta có thể rút ra phơng trình động học của dãy hành tinh nh sau :

ωM – Phân chia theo phK ωN = ( 1-K ) ωC (4.10)

Nh vậy với công thức (4.10) ta có thể xác định đợc vận tốc góc của khâu M,N,C khi đã biết khâu nào là chủ động, khâu nào là bị độngvà các liên kết trong các phần tử của dãy

5.3 – Phân chia theo ph Xác định tỷ số truyền của hộp số.

Kết hợp các phơng trình (4.11) , (4.12) và điều kiện (4.13) ta có hệ phơng trình :

K

K K







= 2.56 (I)

5.3.2 – Phân chia theo ph Xác định tỷ số truyền của tay số 2.

Cũng từ phơng trình động học của dãy hành tinh cơ bản ta có :

5.3.3 – Phân chia theo ph Xác định tỷ số truyền của tay số lùi.

Phơng trình động học của bộ hành tinh số lùi :

Vậy ilùi = K2 (III )

Từ 3 phơng trình (I), (II) và (III) ta rút ra đợc hệ phơng trình :

ih1 =

1

2 1 1

K

K K

Từ đó ta có : K1= 0,417 , K2 = 1,65

5.4 – Phân chia theo ph tính toán thiết kế truyền động bánh răng.

Về nguyên tắc tính toán thiết kế truyền động bánh răng của truyền độngbánh răng hành tinh không khác với việc tính toán thiết kế truyền động bánhrăng thông thờng Tính toán đợc thực hiện cho từng cặp bánh răng ăn khớp, baogồm các bớc thiết kế tính toán và kiểm nghiệm Khi thiết kế tính toán cần phải lu

ý một vài đặc điểm sau :

- Vì lực tác dụng và môđun khi ăn khớp của cặp bánh răng khi ăn khớp là

nh nhau, trong khi đó cặp bánh răng ăn khớp trong có độ bền cao hơn, khidùng vật liệu nh nhau ta chỉ cần tính bền cặp bánh răng ăn khớp ngoài.Khi dùng vật liệu khác nhau ta tính độ bền bánh răng ăn khớp trong nhằmmục đích chọn vật liệu hoặc kiểm nghiệm

- Để giảm tiếng ồn khi làm việc nên giảm môđun và tăng chiều rộng vànhrăng Chọn môđun thống nhất theo tiêu chuẩn để đảm bảo công nghệ sửachữa, thay thế và lắp giáp

- Với hộp số hành tinh thì các cặp bánh răng luôn ăn khớp và có thể mangtải hoặc chỉ quay lồng không do đó làm cho hộp số có nhiều tiếng ồn.Chính vì vậy mà trong hộp số ta sử dụng răng nghiêng vì nó có nhiều u

điểm nổi bật hơn răng thẳng, làm việc êm hơn, tải trọng động giảm, chịu

đợc tải trọng lớn

- Tuy nhiên với bánh răng nghiêng thì sinh ra lực dọc trục, nếu lực dọc trụclớn thì dẫn đến các ổ bi sẽ lớn, kết cấu trục lớn Để giảm lực chiều trục tanên bố trí đối xứng để các lực dọc trục sinh ra sẽ tự triệt tiêu Chọn gócnghiêng β nhỏ Góc nghiêng β đợc chọn nhu sau :

Đối với ôtô con β = 30 ữ 45 độ

Đối với ôtô tải β = 20 ữ 30 độ

Với xe thiết kế ta chọn góc nghiêng β = 25 độ

5.4.1 – Phân chia theo ph Chọn vật liệu.

Thống nhất theo quan điểm xe có thể sử dụng đợc sau nhiều lần đại tu, sửachửa, thay thế và tiện cho việc sản suất hàng loạt vì vậy ta chọn vật liệu chế tạobánh răng là nh nhau Tuy nhiên các bánh răng có cùng một môđun nên khi cácbánh răng ăn khớp các bánh răng lớn sẽ chịu tải ít hơn, vì vậy mà khi bánh răng

bé phải thay thế đại tu thì bánh răng lớn vẫn còn dùng đợc Ta chọn là thép hợpkim 25CrMnTi, tôi bề mặt đạt độ cứng HRC = 56 ữ 63, độ rắn lõi răng HRC =

28 ữ 35 Giới hạn bền δ = 1600 Mpa Giới hạn chảy δch = 1400 Mpa

5.4.2 – Phân chia theo ph Xác định ứng suất tiếp súc – Phân chia theo ph ứng suất uốn cho phép.

[ σH ] = σHolim.KHL/ SH (4.16)

[ σF ] = σFolim.KFL.KFC/ SF (4.17)

Trong đó :

σHolim : ứng suất tiếp xúc cho phép

ΣFolim : ứng suất uốn cho phép

SH, SF : Hệ số an toàn khi tính vè tiếp xúc và uốn

Tra bảng 6.2 ( Sách tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 1 Tác giả : Trịnh Chất – Phân chia theo ph Lê Văn Uyển)

Ta chọn SH = 1,2

SF = 1,55

KFC : Hệ số xét đến ảnh hởng khi đặt tải.

KFC = 0,9 khi đặt tải 2 phía ( Bánh răng quay 2 chiều)

KFC = 1 Khi đặt tải 1 phía ( bánh răng quay một chiều )

KHL, KFL : Hệ số xét đến ảnh hởng tuổi thọ, ảnh hởng của thời gian phục

vụ và chế độ tải trọng từ động cơ truyền xuống, đợc xác định theo công thức : KHL = m H

HE

HO N

Nên ta có NHO = 30.6052,4 = 14,23.107

NFO : Chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn

NFO = 4.106 đối với tất cả các loại thép

NHE,NFE : Chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng Khi bộ truyền chịu tải trọngtĩnh có : NHE = NFE = 60.c.n.tΣ (4.20)

Trong đó c, n, tΣ : Lần lợt là số lần ăn khớp của một vòng quay, số vòng quay trong một phút, tổng thời gian làm việc của bánh răng đang xét

- Thời gian sử dụng của ôtô bằng quãng đờng hiữa 2 kỳ đại tu chia cho vận tốc trung bình :

tb b i i

n r

.

.

=> ntb =

377 , 0

.

b

o h tb r

i i v

(4.21)

ih : Tỷ số truyền của hộp số, ta lấy tỷ số truyền cao nhất ở số truyền tăng ih=0,9

io : Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực io = 4,84

Thay các giá trị vào công thức (4.21) ta có :

10 23 , 14

= 0,6615