Giáo trình cấu tạo ôtô

 Hệ thống truyền lựcHệ thống truyền lực có nhiệm vụ truyền chuyển động quay từ động cơ đến các bánh xe chủ động của ôtô.. 1/ Bố trí động cơ đặt ở đàng trước dùng ở tất cả các loại ôtô.a

CHƯƠNG I : NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG

Nhu cầu về vận chuyển hàng hóa và khách hàng bằng các phương tiệnvận tải ô tô rất lớn Để đáp ứng đầy đủ các yêu cầu vận chuyển đó ô tô có rấtnhiều chủng loại khác nhau để được biểu thị bằng sơ đồ sau:

Oâ tô

Xe cần cẩu Tải nhẹ < 2,5 T

Xe cứu thương Trung bình 2,5 - 5T Xe khách Xe con

Xe chuyển rác Tải nặng > 5T Mini bus 15-25 chỗ 4-12 chỗ

Ô tô bus > 50 chỗ

Theo quan điểm động học, trên ô tô được chia thành các hệ thống chínhnhư sau :

1 Động cơ : Là nguồn năng lượng cơ học, phần lớn sử dụng động cơ đốt

trong

Ly hợp Động cơ

Hệ thống lái Hộp số

Cầu dẫn hướng Hệ thống phanh

 Hệ thống truyền lực

Hệ thống truyền lực có nhiệm vụ truyền chuyển động quay từ động cơ đến các bánh

xe chủ động của ôtô.

Hệ thống này có nhiệm vụ:

 Truyền và biến đổi momen quay từ động cơ đến các bánh xe chủ động sao cho phù hợp giữa chế độ làm việc của động cơ vơiù momen cản của mặt đường.

 Cắt dòng truyền động từ động cơ đến các bánh xe chủ động trong thời gian ngắn hoặc dài khi cần thiết.

 Thực hiện đổi chiều chuyển động của xe.

Hệ thống này bao gồm các cụm chi tiết sau:

 Ly hợp

 Hộp số, hộp số phụ.

 Truyền động cardan

 Bộ truyền lực chính.

 Bán trục

 Hệ thống chuyển động

Hệ thống chuyển động có nhiệm vụ biến chuyển động quay của hệ thống truyền lực thành chuyển động tịnh tiến của ôtô Ngoài ra hệ thống này còn có tác dụng bảo đảm cho ôtô trong quá trình chuyển động được êm.

Hệ thống chuyển động bao gồm:

 Khung xe

 Dầm cầu trước, sau

 Hệ thống treo

 Bánh xe

 Hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển có nhiệm vụ thay đổi hướng chuyển động của ôtô và bảo đảm

an toàn cho ôtô trong quá trình chuyển động.

Hệ thống điều khiển bao gồm:

 Hệ thống lái

 Hệ thống phanh

Ngoài ra trên các ôtô còn trang bị các thiết bị phụ khác như: thiết bị an toàn bị động, thiết bị tự cứu …

3-Phần điện : Tạo nguồn điện và cung cấp cho các hệ thống.

III BỐ TRÍ ĐỘNG CƠ

Ở ôtô thường bố trí động cơ theo các phương cách sau:

1/ Bố trí động cơ đặt ở đàng trước (dùng ở tất cả các loại ôtô).

a/ Khi bố trí động cơ ở đằng trước và ngoài buồng lái (hình I-2 a,b) thìđộng cơ được chăm sóc dễ dàng hơn vì có khoảng không gian rộng rãi, nhưngtrong trường hợp này hệ số sử dụng chiều dài của ôtô sẽ bị nhỏ đi Hệ số sử dụngchiều dài ôtô được tính như sau :

L : chiều dài của ôtô

Như thế khi bố trí động cơ ở đằng trước và ngoài buồng lái thì thể tíchchứa hàng hoặc số lượnng hành khách sẽ ít hơn so với khi bố trí động trongbuồng lái (hình I-2 c) nếu có cùng một chiều dài như nhau Ngoài ra khi bố tríđộng cơ ở đằng trước và ngoài buồng lái thì góc nhìn của người lái không tốt

b/ Khi bố trí động cơ trong buồng lái, góc nhìn của người lái thoáng hơn vàhệ số sử dụng chiều dài λ ôtô được tăng lên, nhưng thể tích buồng lái sẽ nhỏ hơnvà phải cách nhiệt, cách tiếng động tốt Bố trí động cơ trong buồng lái làm chokhoảng không gian đặt động cơ sẽ chật hẹp, khó chăm sóc động cơ,và trọng tâm

ô tô lúc này cũng bị nâng cao lên

Để chăm sóc động cơ dễ dàng, khi bố trí động cơ trong buồng lái người tadùng loại buồng lái lật, lúc này kết cấu buồng lái phức tạp hơn (hình I-3) Khiđặt động cơ giữa buồng lái và thùng chứa hàng thì thể tích buồng lái bảo đảmtốt, người lái nhìn thoáng hơn, nhưng hệ số sử dụng chiều dài λ không lớn

Hình I-2 Hình I-3

Ôtô du lịch với sơ đồ động cơ đặt đằng trước và dẫn động các bánh trướccó độ ổn định cao khi quay vòng so với ôtô động cơ đặt đằng trước và dẫn độngcác bánh sau Hơn nữa trong trường hợp này không cần trục các đăng nên có thểhạ thấp sàn ôtô và tăng được độ ổn định trong mặt phẳng ngang

2/ Bố trí động cơ đặt ở đằng sau (dùng ở ôtô du lịch và hành khách)

Trên hình I-4 c và hình I-5 c trình bày sơ đồ ôtô du lịch và ôtô hành kháchbố trí động cơ đặt đằng sau Từ hình vẽ ta thấy rằng khi đặt động cơ ở đằng sauthì thể tích dùng chở khách sẽ lớn hơn so với khi đặt động cơ ở đằng trước nếucó cùng một chiều dài như nhau do đó có thể chở được nhiều khách hơn

Đặt động cơ ở đằng sau có ưu điểm làm cho hệ thống truyền lực đơn giảnhơn, người lái nhìn thoáng hơn hệ số sử dụng chiều dài λ lớn hơn và hành kháchđược cách nhiệt của động cơ tốt hơn Kiểu bố trí này dùng ở một số ôtô du lịchvà ở đa số ôtô chở khách Khi động cơ đặt ở đằng sau thì điều khiển động cơ vàhệ thống truyền lực sẽ phức tạp vì các cụm nói trên ở xa người lái

Bố trí động cơ trên xe ôto du lịch

a/ Động cơ đằng trước dẫn động ra bánh sau

b/ Động cơ đằng trước dẫn động ra bánh tr ư ớc.

c/ Động cơ đằng sau dẫn động ra bánh sau

Bố trí động cơ trên xe ôto khách

a/ Động cơ đằng trước dẫn động ra bánh sau

b/ Động cơ dưới sàn động ra bánh sau.

c/ Động cơ đằng sau dẫn động ra bánh sau

3/ Bố trí động cơ đặt ở giữa buồng lái và thùng chứa hàng (dùng ở ôtô vậntải).

Phương án này cũng giúp người lái xe có góc nhìn tốt nhưng rất khó khănkhi chăm sóc bảo dưỡng động cơ và phải tính toán cho vị trí trọng tâm ở chỗthích hợp

4/ Bố trí động cơ đặt ở phần dưới ôtô, giữa các trục (dùng ở ôtô hànhkhách)

Bố trí động cơ ở dưới sàn được sử dụng ở một số ôtô chở khách, ở loại nàycó tất cả những ưu điểm của loại bố trí động cơ ở đằng sau nhưng có nhược điểmlàm giảm khoảng sáng gầm xe và khó chăm sóc động cơ

IV BỐ TRÍ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC :

1 Sơ đồ hệ thống truyền lực 4 x 2 :

a Sơ đồ 4 x 2 (cầu sau chủ động – động cơ đặt phía trước)

Đây lá cách bố trí rất cơ bản được sử dụng nhiều ở xe tải nhỏ

b Sơ đồ 4 x 2 (cầu sau chủ động – động cơ đặt phía sau)

Cách bố trí này rất gọn, không dùng truyền lực carđăng

c Sơ đồ 4 x 2 (cầu trước chủ động – động cơ phía trước)

Cách bố trí này rất gọn vì động cơ nằm ngang, sơ đồ này được sử dụngnhiều trên xe con hiện nay

2 Sơ đồ hệ thống truyền lực 4 x 4 :

Được dùng trên xe có 2 cầu chủ động.Loại xe này có tính năng thông quacao

3 Sơ đồ truyền lực 6 x 4 :

Được dùng nhiều trên xe tải

4 Sơ đồ hệ thống truyền lực 6 x 6 :

Được dùng nhiều trên xe tải lớn

CHƯƠNG II : LY HỢP ÔTÔ

- Cắt đứt dứt khoát và nhanh chóng sự liên lạc ấy khi sang số

- Bảo đảm an toàn cho hệ thống truyền lực khi quá tải

2 Phân loại :

 Tùy theo cách truyền moment quay từ trục khuỷu động cơ đến trục sơ cấphộp số mà chia ra :

- Ly hợp ma sát : moment truyền động nhờ các bề mặt ma sát

- Ly hợp thủy lực : moment truyền nhờ chất lỏng

- Ly hợp điện từ : moment truyền nhờ từ trường của nam châm điện Ly hợpthủy lực và điện từ thường sử dụng cho các xe chuyên dùng

 Tùy theo hình dạng và số lượng dĩa ma sát mà chia ra :

- Ly hợp dĩa (1 dĩa và 2 dĩa) được sử dụng rộng rãi vì nó đơn giản, rẻ, dễsửa chữa

- Ly hợp hình côn

- Ly hợp hình trống

Ly hợp hình côn và hình trống hiện nay ít sử dụng vì khó chế tạo vàmoment quán tính của các chi tiết bị động quá lớn

 Tùy theo phương pháp phát sinh lực ép trên dĩa ép mà chia ra

- Loại lò xo : Lực ép phát sinh do các lò xo ép

- Loại ly tâm : Lực ép phát sinh do lực ly tâm của trọng khối quay

- Loại bán ly tâm : Kết hợp 2 loại trên

 Tùy theo trạng thái làm việc mà chia ra

- Ly hợp thường đóng : loại này thường dùng cho các loại xe ôtô

- Ly hợp thường mở : loại này dùng cho các loại xe máy kéo

3 Yêu cầu :

- Truyền moment xoắn lớn nhất của động cơ mà không bị trượt trong bất kỳtrường hợp nào

- Khi đóng phải êm dịu không gây ra sự va đập trong hệ thống truyền lực

- Khi mở phải dứt khoát và nhanh chóng

- Moment quán tính của các chi tiết bị động phải nhỏ để giảm lực va đậplên các bánh răng

- Khi quá tải ly hợp phải làm tốt nhiệm vụ là một cơ cấu an toàn để tránhcác lực quá lớn tác dụng lên hệ thống truyền lực

- Điều khiển dễ, lực tác động lên bàn đạp nhỏ

- Các bề mặt ma sát thoát nhiệt tốt

- Kết cấu đơn giản, làm việc bền, dễ điều chỉnh và chăm sóc

Ly hợp ôtô thường là loại ma sát, khô, một dĩa, dùng các lò xo để phát sinhlực ép và là loại thường đóng Nó có ưu điểm là kết cấu đơn giản, thoát nhiệt tốt,mở dứt khoát nhưng đóng không êm dịu bằng ly hợp nhiều dĩa

A / LY HỢP 1 DĨA MA SÁT :

Hình II-1 trình bày sơ đồ cấu tạo của một bộ ly hợp một dĩa

P

Lị xo ép

Vịng cách nhiệt Bạc đạn chả (butee)

Trục ly hợp

Pedal ly hợp

Dĩa ma sát Then hoa

Trục ly hợp

Địn mở ly hợp

Lị xo ép

Vịng cách nhiệt Bạc đạn chả (butee)

Trục ly hợp

Địn mở ly hợp

Lị xo ép

Vịng cách nhiệt Bạc đạn chả (butee)

Lị xo ép

Vịng cách nhiệt Bạc đạn chà (butee)

Dĩa ép

Lị xo ép

B/ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG :

Khi chưa tác động vào bàn đạp ly hợp, lúc này lò xo ép có xu hướng bung rađẩy mâm ép, ép dĩa ma sát vào bề mặt bánh đà và truyền chuyển động quaytừ khuỷu động cơ qua dĩa ma sát đến trục sơ cấp hộp số (trường hợp này gọilà ly hợp đóng)

Khi tác dụng một ngoại lực lên bàn đạp ly hợp, thông qua cơ cấu điềukhiển, lực này đẩy bạc đạn tỳ đi vào, bạc đạn tác động vào các đầu tay đòn,kéo mâm ép về phía sau, các lò xo ép bị nén lại, lúc này dĩa ma sát sẽ khôngcòn tiếp xúc với bề mặt bánh đà mâm ép Do đó lực truyền từ trục khuỷu sẽkhông được truyền qua trục sơ cấp hộp số (trường hợp này gọi là ly hợp mở)

III/ KẾT CẤU CÁC CHI TIẾT :

Cấu tạo chung bộ ly hợp I/ Dĩa ma sát.

Dĩa ma sát là một cụm chi tiết, nó có các chi như sau:

1/ Đĩa thụ động.

Đĩa thụ động là sườn của đĩa ma sát Ly hợp của ôtô hiện nay chỉ dùng

dĩa thụ động loại đàn hồi Độ đàn hồi của dĩa thụ động có được bằng cách tạocho nó những hình thù nhất định hoặc dùng thêm những chi tiết đặc biệt có khảnăng làm giảm độ cứng của dĩa Để giảm độ cứng, trên dĩa thụ động có xẻ cácđường hướng tâm (hình II-2a) Các đường xẻ này chia dĩa thụ động ra nhiềuphần Các phần này được uốn về các phía khác nhau Số lượng đường xẻ từ 4

đến 12 tuỳ theo đường kính của dĩa Các đường xẻ này làm cho dĩa không bịvênh khi bị nung nóng lúc làm việc.

Để tăng độ đàn hồi chỗ nối tiếp của phần ngoài với phần trung tâm củadĩa thì đường xẻ có thể làm theo hình chữ T(hình II-2b) Các dĩa đàn hồi tăng độêm dịu khi đóng lý hợp, nhưng đồng thời cũng làm kéo dài thời gian đóng lyhợp Khuyết điểm của dĩa thụ động có các phần được uốn về các phía khác nhaulà khó mà nhận được độ cứng như nhau ở tất cả các phần

Để tăng độ êm dịu khi đóng ly hợp thì dĩa thụ động không làm phẳng màlàm hình côn ( góc ở đỉnh khoảng 1760 Khi đóng ly hợp thì dĩa hình côn (hìnhII-3) sẽ tiếp xúc với bề mặt ma sát của dĩa ép và bánh đà không tức thời mà tiếnhành từ từ theo quá trình ép dĩa, do đó làm tăng độ êm dịu khi đóng ly hợp vìmômen quay được truyền từ từ

Dĩa thụ động cần có tính chất đàn hồi lớn để tăng độ êm dịu khi đóng lyhợp cho nên chúng được chế tạo bởi lá thép có thành phần các bon trung bình vàcao ( thép 40 và 85) được tôi trong dầu và ép để tránh vênh Lò xo tấm được chếtạo từ lá thép mỏng có thành phần các bon cao Các đinh tán nối dĩa thụ độngvới moay-ơ chế tạo bằng thép với đường kính 6- 10 mm Đinh tán tính toán theocắt và dập

- Có khả năng chống mòn lớn ở nhiệt độ cao (573÷6230K).

- Có khả năng trả lại tình trạng ma sát ban đầu nhanh chóng sau khi bị nungnóng hoặc làm lạnh

- Làm việc tốt, ở nhiệt độ cao ít bị xùi các chất kết dính, khộng có mùi khét,không bị xốp

- Có tính cơ học cao (độ bền, độ đàn hồi và độ dẻo)

3/ Moay-ơ dĩa thụ động.

Dĩa thụ động được nối với trục ly hợp bằng moay-ơ, moay-ơ nối với dĩathụ động bằng đinh tán, rất ít khi dùng bu lông Chế tạo dĩa thụ động và moay-ơthành một khối liền thì không lợi về mặt công nghệ chế tạo bởi thế chúng đượcchế tạo riêng rẽ.Moay-ơ dĩa thụ động được lắp trên trục then hoa của ly hợptheo lắp ghép trượt (Hình II-5)

4/ Giảm chấn.

Giảm chấn được dùng trong ly hợp để tránh cho hệ thống truyền lực củaôtô máy kéo khỏi những dao động xoắn cộng hưởng sinh ra khi có sự trùng giữatần số dao động của hệ thống truyền lực và tần số dao động gây nên bởi sự thayđổi momen quay của động cơ

Giảm chấn dùng chi tiết đàn hồi để giảm độ cứng của hệ thống truyền lực,

do đó giảm được tần số dao động của hệ thống truyền lực và triệt tiêu khả năngxuất hiện cộng hưởng ở tần số cao

Các giảm chấn của ly hợp hiện nay có một nguyên tắc cấu tạo chung làdĩa thụ động được nối với moay-ơ bằng các chi tiết đàn hồi Chi tiết đàn hồi hiệnnay được làm bằng cao su hoặc lò xo

Hình II-5 Mối ghép then hoa ở trục ly hợp

Hình II-6 Kết cấu giảm chấn của ly hợp

5/ Dĩa ép (mâm ép).

Dĩa ép luôn ép chặt tấm ma sát vào bánh đà nhờ các lò xo Dĩa ép luônluôn được bắt chặc vào bánh đà và quay cùng với bánh đà, khi mở và đóng lyhợp dĩa ép có khả năng di chuyển theo chiều dọc trục

6/ Lò xo ép.

Ly hợp ôtô máy kéo sử dụng lò xo hình trụ, hình côn, và lò xo dĩa Lò xohình trụ được sử dụng nhiều và có thể đặt ở chung quanh (hình II-9a và II-9c),hay ở trung tâm (hình II-9b) Bố trí lò xo đặt ở chung quanh có khuyết điểm lànếu lò xo có độ cứng khác nhau sẽ cho lực đè lên dĩa ép khác nhau và lực đè lêntấm ma sát không đều Để tránh khuyết điểm này cần phải tăng yêu cầu khichọn lò xo và phân chúng thành bộ, đồng thời cần thiết kế bộ phận dẫn hướng vàđịnh vị cho lò xo, giúp lò xo không bị bật ra dưới tác dụng của lực ly tâm

Số lượng và đường kính lò xo được chọn để đủ lực ép cần thiết và bố tríhợp lý trên các dĩa ép, thường đặt từ 6÷12 cái

7/ Đòn mở.

Đòn mở dùng tách dĩa ép ra khỏi tấm ma sát Các đòn mở một đầu nối vớidĩa ép, ngang thân tựa vào thân ly hợp (vỏ LH), đầu còn lại thì để bạc mở ly hợptác dụng Các đòn mở cần có độ cứng tốt, số lượng tuỳ thuộc vào kích thước của

ly hợp nhưng thường không nhỏ hơn ba cái

8/ Thân ly hợp.

Thân ly hợp được lắp với bánh đà, dùng làm mặt tựa cho các lò xo ép vàlàm gối đỡ cho đòn mở Để làm mát cho ly hợp người ta khoét các cửa sổ ở thân.Thân ly hợp được chế tạo bằng thép 08 hay 18 ít khi chế tạo bằng thép đúc vàgang đúc

9/ Bạc mở ly hợp.

Bạc mở ly hợp là bộ phận trung gian để cơ cấu điều khiển có thể tác dụnglên đòn mở để mở ly hợp

Hình II-13

IV/ CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN LY HỢP :

Khi khởi động và thay đổi tốc độ của ô tô cần sử dụng lực của chân để mở

ly hợp, nếu lực bàn đạp nặng quá sẽ làm mỏi chân người lái Vì vậy cơ cấu điềukhiển ly hợp phải bố trí thế nào để lực bàn đạp của người lái không quá 150 Ncho xe nhỏ và 200 N cho xe tải

1 Cơ cấu điều khiển cường hóa bằng cơ học :

Cơ cấu điều khiển bằng cơ học nghĩa là lực tác dụng truyền qua bàn đạpvà cần bẩy hoặc những cây nối để tác động lên bạc đạn tỳ Những cần bẩytruyền lực thường được sắp xếp theo nhiều hình thức khác nhau tùy theo nhàchế tạo Nhưng lực đạp phải đúng yêu cầu và khoảng chạy bàn đạp khôngđược quá dài

(hình)

2 Cơ cấu điều khiển cường hóa bằng thủy lực :

Với cấu tạo này việc điều khiển tách ly hợp dễ dàng hơn và chỉ cần mộtlực tương đối nhỏ, ô tô ngày nay thường sử dụng cơ cấu này Cấu tạo gồm 3bộ phận cơ bản : xylanh chính, đường ống dẫn đầu và xy lanh công tác.

- Xylanh công tác đặt trong vỏ ly hợp được liên hệ với xyalnh chính nhờđường ống dẫn dầu Trong xylanh có một pittông với cuppen chắn dầu.Một đầu cần đầy lắp vào chỗ lõm của pittông, còn đầu kia thì nối với càngcắt ly hợp

b Hoạt động :

- Khi người lái tác động lực bàn đạp qua thanh đẩy làm pittông chính dịchchuyển và sinh ra lực ép trong xylanh chính, chất lỏng sẽ chảy qua đườngống thủy lực vào xylanh công tác đẩy pittông đi ra ngoài và truyền chuyểnđộng đến càng mở thông qua cây đẩy, làm mở ly hợp

- Khi buông các lò xo sẽ kéo bàn đạp về đồng thời lò xo trong xylanh chínhđẩy pittông trở về vị trí ban đầu, dấu thắng sẽ chạy ngược trở lại xylanhchính và bình chứa, ly hợp ở vị trí đóng.

C/ LY HỢP 2 DĨA MA SÁT :

Trên các xe tải nặng đòi hỏi ly hợp có sức chịu đựng cao trong khi bộ lyhợp 1 dĩa ma sát thì không đáp ứng được Nếu dùng ly hợp 1 dĩa ma sát thìcần phải chế tạo lớn, nhưng dĩa ma sát càng to thì hao mòn sẽ không đều vàcồng kềnh Do đó dùng ly hợp 2 dĩa ma sát nhằm tăng diện tích truyền lực,mà dĩa ma sát không quá lớn

1 Cấu tạo :

Giống ly hợp 1 dĩa ma sát nhưng có thêm một dĩa ép trung gian nằm giữa

2 dĩa ma sát để tăng thêm sức kéo 2 dĩa ma sát hoàn toàn giống nhau có thểlắp lẫn với nhau

P

D/ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG :

Khi chưa đạp bàn đạp ly hợp, mâm ép nhờ tác động của các lò xo ép, épchặt 2 dĩa ma sát cũng như dĩa trung gian vào bánh đà, lúc này động lực truyềntừ bánh đà qua dĩa mát thứ nhất nhờ dĩa trung gian đến trục sơ cấp hộp số Đồngthời động lực cũng từ ngoài chụp ép truyền cho các tay đòn qua mâm ép nhờ cáclò xo ép đến dĩa ma sát thứ hai, rồi truyền ra trục sơ cấp hộp số (trường hợp nàylà ly hợp ở vị trí đóng)

Mâm ép

Lị xo ép Vịng cách nhiệt Bạc đạn chả (butee)

Pedal (ly hợp) Trục ly hợp

(Chụp ép)

Khi tác động lực lên bàn đạp ly hợp thông qua cơ cấu điều khiển bạc đạntỳ đi vào dãy khâu ép tác dụng lên các tay đòn kéo mâm ép về phía sau cáclò xo bị nén lại làm cho các bế mặt dĩa ma sát tách khỏi bề mặt bánh đà, dĩatrung gian và mâm ép Lúc này động lực bị cắt không truyền đến trục sơ cấphộp số.

CHƯƠNG 3 : HỘP SỐ

I/ CÔNG DỤNG – PHÂN LOẠI – YÊU CẦU :

1 Công dụng :

Hộp số đặt phía sau ly hợp có tác dụng chính sau :

- Thay đổi lực kéo ở bánh chủ động của ô tô cho phù hợp với điều kiện cảncủa mặt đường

- Thay đổi chiều chuyển động của ô tô (tới và lui)

- Cho xe dừng lại mà không cần tắt máy hoặc cắt ly hợp (số 0)

2 Phân loại :

Hộp số sử dụng trên ô tô hiện nay có nhiều loại khác nhau, dựa vào mộtsố đặc trưng chủ yếu có thể chia ra các loại sau :

- Theo tỉ số truyền của bánh răng : 3 cấp, 4 cấp, 5 cấp …

- Theo đường trục hộp số chia ra :

 Loại có đường trục cố định

 Loại có đường trục thay đổi

- Theo phương pháp điều khiển :

- Chuyển số nhẹ nhàng, không sinh ra lực va đập ở các bánh răng và va đập

ở hệ thống truyền lực

- Kết cấu đơn giản,gọn gàng, dễ điều khiển, dễ kiểm tra sửõa chữa

II/ KHÁI NIỆM TỶ SỐ TRUYỀN VÀ KÍ HIỆU BÁNH RĂNG TRONG HỘP SỐ :

1 Tỷ số truyền :

Là tỷ số trong vòng quay giữa bánh răng chủ động và bánh răng bị động :Trong đó :

n : số vòng quay bánh răng

Z : số răng của bánh răng

D : đường kính bánh răng

Nếu i = 1 nCĐ= nBĐ  tỉ số truyền thẳng

i < 1 nCĐ < nBĐ(nhanh)  tỉ số truyền tăng

i > 1 nCĐ > nBĐ (chậm)  tỉ số truyền giảm

Truyền động bánh răng với tỷ số 2:1.

2 Kí hiệu bánh răng trong hộp số :

III/ HỘP SỐ CHÍNH LOẠI CƠ KHÍ :

1/ Hộp số 3 trục :

a/ Hộp số 3 cấp:

- Nguyên lý hoạt động :

+ Số 0 : Khi động cơ làm việc, trục sơ cấp hộp số quay, bánh răng chủ

động A kéo các bánh răng trên trục trung gian quay theo Lúc nàycác bánh răng trên trục thứ cấp chưa ăn khớp nên trục thứ cấpchưa quay

+ Số 1 : Kéo cần sang số để bánh răng số 1 trên trục thứ cấp ăn khớp với

bánh răng 1’ trên tục trung gian Moment quay truyền từ bánhrăng chủ động A qua bánh răng B đến bánh răng 1’, truyền quabánh răng 1 và ra trục thứ cấp

+ Số 2 : Đẩy cần sang số để tách bánh răng 1 ra khỏi 1’ Sau đó đưa bộ

đồng tốc ăn khớp với bánh răng 2, lực truyền từ bánh răng chủđộng A qua bánh răng B và 2’, truyền lên bánh răng 2, qua bộđồng tốc ra trục thứ cấp

+ Số 3 : Đẩy cần sang số tách bánh răng 2 ra khỏi 2’, tiếp tục đưa bộ đồng

tốc ăn khớp với bánh răng chủ động A Lúc này lực truyền nốithẳng trục sơ cấp và trục thứ cấp

+ Số lui : Muốn sang số lui ta phải ngừng xe đứng lại, rồi đẩy cần số cho

bánh răng 1 ăn khớp với bánh răng trung gian lui Lực truyền từbánh răng chủ động A đến B, đến trục trung gian qua 2 bánh rănglui, lên bánh răng 1 ra trục thứ cấp Lúc này trục thứ cấp sẽ quayngược chiều với trục sơ cấp

Sơ đồ động :

Vận chuyển tay số

Số 1 : (đẩy 1 => 1’): SC A B TG 1’ 1TC

Số 2 : (ĐT => 2 ): SC A B TG 2’ 2 ĐTTC

Số 3 : (ĐT => A): SC A ĐT TC

Số lùi : (1 => L’’): SC A B TG L’L’’ 1 TC

b/ Hộp số 4 cấp :

Sơ đồ động :

Vận chuyển tay số

Số 1 : (đẩy 1 => 1’): SC A B TG 1’ 1TC

Số 2 : (ĐT I => 2 ): SC A B TG 2’ 2 ĐTTC

Số 3 : (ĐT II => 3 ): SC A B TG 3’ 3 ĐT II TC

Số 4 : (ĐT II => A): SC A ĐT II TC

Số lùi : (1 => L’’): SC A B TG L’L’’ 1 TC

Hình III-2

Sơ đồ hộp số ba trục – 3 cấp số

c/ Hộp số 5 cấp

Sơ đồ động :

Vận chuyển tay số

Số 1 : (đẩy 1 => 1’): SC A B TG 1’ 1TC

Số 2 : (ĐT I => 2 ): SC A B TG 2’ 2 ĐTTC

Số 3 : (ĐT I => 3 ): SC A B TG 3’ 3 ĐT I TC

Số 4 : (ĐT II => 4 ): SC A B TG 4’ 4 ĐT II TC

Số 5 : (ĐT II => A): SC A ĐT II TC

Số lùi : (1 => L’’): SC A B TG L’L’’ 1 TC

Hình III-3

Sơ đồ hộp số ba trục – 4 cấp số

Hình III-4

Sơ đồ hộp số ba trục – 5 cấp số

2/ Hộp số 2 trục :

Một số xe ôtô bố trí động cơ đặt phía trước, dẫn động cầu trước do đó khoảngkhông gian phía trước rất chật hẹp Trường hợp này người ta thường dùng hộpsố 2 trục

IV/ PHÂN TÍCH KẾT CẤU CỦA HỘP SỐ

1/ Bánh răng:

a) Các bánh răng dùng ở hộp số ôtô máy kéo:

Các bánh răng của ôtô máy kéo làm việc trong điều kiện khá nặng nhọc,chúng truyền lực lớn ở tốc độ vòng lớn.Yêu cầu hộp số lại phải có kích thướcnhỏ, cho nên các bánh răng phải có kích thước bé, do đó chúng làm việc càngcăng thẳng

Yêu cầu đối với bánh răng hộp số:

- Đảm bảo truyền momen quay đều đặn

- Làm việc không ồn

- Ăn khớp đúng mặc dù có sự sai lệch một ít về khoảng cách giữa đườngtâm các bánh răng ăn khớp

- Đủ độ bền làm việc

Bánh răng với răng cụt được dùng trong nghành chế tạo ôtô máykéo.Bánh răng với răng cụt có ưu điểm là tăng được độ bền của răng trongtrường hợp trình độ chế tạo còn thấp (nếu trình độ chế tạo khá chính xác thìdùng bánh răng thường vẫn đảm bảo độ bền như ý) Trong ngành ôtô bánh răngvới bánh răng cụt chỉ sử dụng trong trường hợp đặc biệt, như là khi cần tăngđương kính chân răng để có thể đặt moay-ơ được trên trục với kích thước lớn,

hoặc khi cần làm nhỏ đường kính ngoài của các đầu răng để có thể luồn bánhrăng qua lỗ của vỏ hộp số.

b) Kết cấu bánh răng.

Kích thước và trọng lượng của hộp số phụ thuộc chủ yếu bởi kích thướccủa bánh răng Hộp số ôtô dùng cả bánh răng trụ răng thăng và bánh răng trụrăng nghiêng.Sử dụng bánh răng trụ răng nghiêng có ưu điểm là làm giảm khánhiều tiếng ồn khi làm việc, ngoài ra bánh răng trụ răng nghiêng còn có ưu điểmlà ăn khớp cùng một lúc nhiều răng cho nên tăng được độ đứng vững và độ bềnmệt mỏi của bánh răng so với bánh răng trụ răng thẳng Khuyết điểm của bánhrăng trụ răng nghiêng là sinh lực chiều trục lên ổ bi và chế tạo phức tạp hơnbánh răng trụ răng thẳng

Có loại hộp số của ôtô toàn dùng bánh răng trụ thẳng, có loại dùng cảbánh trụ răng thẳng và bánh trụ răng nghiêng và có loại dùng toàn bánh trụ răngnghiêng ở tất cả các số tiến và lùi

Nếu hộp số dùng cả bánh răng trụ răng thẳng và bánh trụ răng nghiêng thìcác bánh trụ răng thẳng bố trí ở các số thấp, còn bánh trụ răng nghiêng thì đượcbố trí ở những số cao số làm việc nhiều và ở cặp bánh răng luôn ăn khớp đểtránh tiếng ồn và đảm bảo khả năng làm việc lâu dài ở các số hay làm việc

Do có những ưu điểm kể trên của bánh răng trụ răng nghiêng cho nênhiện nay ở các hộp số ô tô chủ yếu sử dụng bánh răng này

Ở hộp số máy kéo thường dùng chủ yếu bánh răng trụ răng thẳng là vì ởmáy kéo tiếng ồn làm việc của bánh răng không quan trọng vì động cơ dieselđặt trên máy kéo làm việc cũng đã rất ồn Hơn nữa số vòng quay của động cơdiesel thấp hơn động cơ xăng nhiều và tốc độ chuyển động của máy kéo thấphơn ôtô cho nên tốc độ làm việc của bánh răng hộp số máy kéo thấp hơn của ôtôvà vì thế bánh răng làm việc đỡ ồn hơn Khi dùng bánh răng thẳng ở hộp số thì

cơ cấu điều khiển đơn giản hơn nhiều vì không cần phải dùng ống gài số, hoặckhông cần làm then hoa xoắn phiền phức cho việc chế tạo

2/ Trục.

Kích thước và nguyên liệu chế tạo trục có ảnh hưởng lớn đến độ bền vàkhả năng làm việc lâu dài của bánh răng và ổ bi Sơ bộ động học của hộp số ảnhhưởng đến kích thước và tải trọng lên trục Một trong những yêu cầu cơ bản đốivới trục là độ cứng Nếu trục không có độ cứng tốt, khi làm viêc sẽ bị võng vàlàm sai lệch sự ăn khớp của bánh răng, do đó bánh răng bị hao mòn nhiều.Ngoài ra khi trục võng sẽ làm ảnh hưởng đến độ bền và khả năng làm việc của ổ

bi Trên hình III-7 trình bày sơ đồ ăn khớp bánh răng đặt lên trục

Ở hình III-7a trình bày sơ đồ cặp bánh răng ăn khớp khi trục không bị võng Khitrục bị võng sẽ ảnh hưởng đến sự ăn khớp của các bánh răng( hình III-7b) Nếubánh răng đặt không chính giữa trục mà lệch về một bên thì độ võng trục tại vịtrí đặt bánh răng sẽ bé nhưng do tiết diện trục bị xoay cho nên mặt phẳng củabánh răng cũng xoay đi và làm cho sự ăn khớp của bánh răng không đúng nữa(hình III-7c) Như thế nghĩa là độ võng và góc xoay tiết diện của trục là điềuchú ý khi thiết kế tính toán trục

Kích thước của hộp số ôtô máy kéo thường nhỏ cho nên trục có thể đặttrên 2 gối đỡ mà vẫn đảm bảo độ cứng yêu cầu

a/ Trục sơ cấp của hộp số

Trục sơ cấp gồm các bộ phận: trục sơ cấp, ống trục bạc đạn, phớt, bạc đạn trục sơ cấp, khoen chặn, rãnh then hoa, bánh răng gài trục chủ động, răng gài vòng đồng tốc.

Hình III-7

Sơ đồ ăn khớp bánh răng ở các vị trí khác nhau của trục

Hình3-4 Các chi tiết của trục sơ cấp.

Trục sơ cấp hay còn được gọi là trục ly hợp dùng để truyền chuyển động quay từ đĩa ly hợp đến bánh răng trục trung gian hộp số, đầu phía trước bắt vào vòng bi bánh đà đầu trục khuỷu, đầu sau lắp vào lỗ ở thành phía trước vỏ hộp số.

b/ Trục trung gian

Trục trung gian gồm các bánh răng có đường kính khác nhau được chế tạo thành một khối và bắt chặt trên trục Khối bánh răng được lắp trên các vòng bi đũa hoặc đúc liền với trục và dùng vòng bi lắp vào các lỗ ở vỏ hộp số, trục trung gian luôn quay cùng với trục thứ cấp hộp số.

Trục trung gian của hộp số ô tô kết cấu theo hai loại :

+ Loại trục cố định trong vỏ hộp số còn các bánh răng chế tạo liền thành một

+ Loại trục được quay trên các ổ bi hoặc ổ thanh lăn nằm trong vỏ hộp số còncác bánh răng được nối ghép cứng với trục.

c/ Trục thứ cấp

Trục thứ cấp có răng then hoa, đầu trước dùng vòng bi đũa để lắp vào đầu sau của trục sơ cấp, đầu sau dùng vòng bi tròn lắp vào lỗ ở vỏ hộp số trên rãnh dọc của trục thứ cấp thẳng hàng với tâm trục sơ cấp.

1 Bạc đạn đũa

2 Khoen chặn

3 Cụm đồng tốc 3-4

4 Vòng đồng tốc

5 Bánh răng số 3

6 Chỗ gối đầu cối trục thứ cấp

7 Rãnh then hoa để lắp bộ đồng tốc

8 Trục thứ cấp

9 Rãnh then hoa

10.Bánh răng số 2 11.Vòng đồng tốc 12.Cụm đồng tốc số 1-2 13.Vòng đồng tốc 14.ống răng 15.Bánh răng số 1 16.Long đền chặn 17.Long đền điều chỉnh

18 Bạc đạn trục thứ cấpNếu ở ôtô không có hộp số phụ thì đàng sau của trục thứ cấp hộp sốthường có đặt trục vít để dẫn động đồng hồ chỉ tốc độ

Hộp số ô tô máy kéo thường dùng ổ lăn Ổ trượt chỉ dùng đối với bánhrăng của số lùi hoăc các bánh răng ăn khớp thường xuyên Ở hộp số chính , hộpsố phụ và hộp phân phối thường dùng ổ bi hướng kính, ổ thanh lăn hình trụ hoặc

ổ thanh lăn hình côn

Ổ bi hướng kính một dãy không những nhận lực hướng kính mà còn có thểnhận một ít lực chiều trục nữa Ổ bi này lắp dễ dàng và không cần điều chỉnh Ởgối đỡ sau của trục trung gian thường dùng ổ bi hướng kính có tấm bảo vệ vàvòng định vị để nhận lực chiều trục Ở gối đỡ sau của trục thứ cấp đa số trườnghợp dùng ổ bi hướng kính một dãy

Ổ thanh lăn hình trụ sử dụng trong trường hợp khi khoảng không gian đểđặt ổ không lớn mà lực hướng kính tác dụng lên ổ khá lớn Ổ thanh lăn hình trụcó đặt điểm chịu lực hướng kính tốt so với ổ bi hướng kính cùng kích thước Nêndùng ổ thanh lăn với chiều dài thanh ngắn để nó có thể làm việc tốt khi trục bịbiến dạng Khi sử dụng ổ thanh lăn hình trụ cần phải có bộ phận để nhận lựcchiều trục Ổ thanh lăn thường dùng ở gối đỡ trước của trục thứ cấp Ổ thanh lănhình côn chịu lực hướng kính và lực chiều trục lớn, nhưng quá trình sử dụng cầnđiều chỉnh định kỳ bởi thế cần tránh sử dụng loại ổ này Hiện nay nó dùng chủyếu ở hộp phân phối của ôtô nhiều cầu chủ động

Ổ được chọn theo hệ số khả năng làm việc, làm thế nào để đảm bảo độbền của ổ và kích thước bé Trong một số trường hợp có khi để đảm bảo vấn đềlắp ghép mà ổ phải chọn lớn lên để có thể luồn trục qua lỗ đặt ổ của vỏ hộp số

Ổ được dặt trực tiếp lên lỗ ở thành vỏ hộp số Vòng trong ổ bi đặt lên trụctheo kiểu lắp ghép có độ dôi loại trung gian cấp 4 (T4) theo hệ thống lỗ và đượchãm bằng ê-cu Vòng ngoài đặt lên thành vỏ theo lắp ghép trung gian cấp 1 (T1)hoặc cấp 2 (T2) theo hệ thống trục Lắp ghép ổ lên trục và vỏ hộp số theo chínhxác cấp hai Các cốc đặt ổ sử dụng sử dụng trong trường hợp vỏ hộp số chế tạobằng hợp kim nhẹ (hộp kim nhôm) hoặc khi chiều dày thành vỏ nhỏ hơn chiềurộng vòng bi

Trục cần phải được cố định ở một đầu để tránh dịch chuyển chiều trục,muốn thế ổ bi đặt ở một đầu trục được hãm ở thành vỏ bằng vòng hãm nằm ởvòng ngoài ổ bi, hoặc dùng vòng bi có gờ lồi lên ở vòng ngoài để tựa vào vỏ hộpsố Đa số trường hợp sử dụng vòng hãm để giữ cho chiều dài hộp số không lớn

Nếu không có điều kiện gì hạn chế thì nên hãm đầu trục nào mà có lựchướng kính bé (thí dụ đối với trục thứ cấp hộp số máy kéo hai trục chúng ta hãm

ở đầu không có bánh răng côn của truyền lực trung ương) Chỉ khi nào trụ có độcứng vũng tốt và chiều dài ngắn thì mới cố định trục ở hai đầu

a) Đòn điều khiển.

Đòn điều khiển có nhiệm vụ dịch chuyển các bánh răng tương ứng hoặccác ống gài số (hoặc bộ đồng tốc) ở trong hộp số khi gài và nhả số Đòn điềukhiển cần phải bố trí thế nào cho tiện lợi đối với người lái

Tuỳ theo sự bố trí đòn điều khiển có thể có 2 loại: loại đặt trực tiếp trên nắphộp số (hình III-15) và loại đặt riêng rẽ đối với hộp số (hình III-16)

Nếu hộp số có từ 3 đến 6 số truyền sự điều khiển được tiến hành dễ dàngbằng một đòn, nếu số lượng số truyền nhiều hơn nữa sự điều khiển bằng mộtđòn sẽ gặp khó khăn Trong trường hợp có nhiều số người ta làm hộp số phụ,như thế sẽ có hai đòn điều khiển

Ở ôtô đòn điều khiển lắp vào nắp hộp từ trên xuống, đòn được ép vào mặttựa hình cầu bằng lò xo 1 trực tiếp tác dụng lên đòn từ trên xuống dưới (hình III-15a), hoặc bằng lò xo 2 đặt ở phía dưới và ép nào đòn qua dĩa 5 (hình III-15 b).Có khi đòn điều khiển lắp vào nắp hộp số từ dưới lên, lúc đó đòn được ép vàomặt tựa hình cầu bằng lò xo 6, lò xo này tựa một đầu vào gờ lồi ra 7 ở vỏ hộp sốvà ép đòn từ dưới lên (hình III-15 c) Để giữ cho đòn điều khiển ở vị trí đúng, ởmặt tựa hình cầu có đặt chốt định vị 3 (hình III-15 b,c) Bề mặt tựa hình cầu củađòn điều khiển dược che bụi bẩn và bao nước bằng bao 4 (hình III-15 b)

Hình III-15 Kết cấu đòn điều khiển đặt trực tiếp trên hộp số

ôtô

Hình III-16 Hệ thống điều khiển từ xa hộp số ôtô có ba khối trượt

Đa số trường hợp đòn điều khiển hộp số ôtô đặt ngay trên nắp hộp số Trongbuồng lái đòn điều khiển sẽ nằm ở vị trí gần bánh lái Nếu vỏ hộp số nằm xa vịtrí người lái ôtô mà buồng lái đặt ngay trên động cơ hay ở ôtô hành khách dạngtoa tàu thì đòn điều khiển vẫn bố trí gần bánh lái, nhưng trong trường hợp này sẽcó một hệ thống đòn điều khiển đến hộp số (thường gọi là hệ thống điều khiểntừ xa) Trên hình III-16 trình bày hệ thống điều khiển từ xa hộp số có cấp, loại 3khối trượt Ở ôtô du lịch với hộp số có cấp, đòn điều khiển thường bố trí trênbánh lái Bố trí như vậy điều khiển sẽ thuận tiện, ngoài ra còn cho phép ngồiđược 3 hành khách ở hàng ghế người lái, khi bố trí đòn điều khiển ở bánh lái thìhành trình của khối trượt cần thiết để gài và nhả số cần phải giảm đi Muốn thếngười ta dùng ống nối để gài số, các cặp bánh răng làm theo kiểu ăn khớp cốđịnh và mỗi cặp sẽ có một bánh răng quay trơn trên trục

b) Định vị và khoá hãm.

Định vị dùng để gài các số cho đúng vị trí sao cho bánh răng ăn khớp được

Khoá hãm có nhiệm vụ tránh cùng một lúc gài 2 số liền để khỏi sinh gãyvỡ bánh răng.

Theo kết cấu, định vị có lõi bi, cốc, thanh và loại khoá, còn khoá hãm cóloại bi, thanh, loại tấm khía rãnh

Ở ôtô định vị và khoá hãm có thể kết cấu thành 2 bộ phận riêng rẽ hay phốihợp trong một kết cấu chung Ở ôtô định vị dùng loại bi với lò xo ( hình III-17a,b) hoặc cốc với lò xo (thường ở các ống gài số, hình III-17c)

Ở hộp số 2 khối trượt định vị thường làm liền với khoá hãm ( hình III-17 d)

Ở hộp số nhiều khối trượt ( lớn hơn 2) khoá hãm có thể làm loại thanh (hình

III-17 a) hay phối hợp cả thanh và bi ( hình III-18 a) Trên hộp số ôtô có cơ cấu antoàn để tránh gài số lùi một cách ngẫu nhiên Cơ cấu an toàn này có nhiều loại.Có loại muốn gài số lùi phải thắng lực của lò xo 1( hình III-18 a,b), có loại phảinâng thanh hãm 2 lên khỏi tấm hạn chế hành trình của đòn điều khiển nhờ taykéo 3 và đòn kéo 4 đặt ở trên đòn điều khiển ( hình III-18 c)

Hình III-17 Kết cấu chốt định vị và khoá hãm của hộp số

ôtô.

c) Bộ đồng tốc.

Ở hộp số ôtô hiện nay thường hay dùng bộ đồng tốc loại quán tính để nối

Hình III-18 Kết cấu các cơ cấu an toàn gài số lùi.

có nhiệm vụ không để gài số khi chưa đồng đều tốc độ góc của bánh răng vàtrục cần được nối ghép với nhau.

Nguyên lý hoạt động của bộ đồng tốc

V/ HỘP SỐ PHỤ :

1/ Công dụng, phân loại :

a/ Công dụng : Hộp số phụ dùng để tăng thêm tỷ số truyền của hệ thống truyền

lực, tăng thêm lực kéo ở bánh chủ động nhằm khắc phục lực cản lớn của mặtđường Hộp số phụ đặt sau hộp số chính, truyền động trực tiếp hoặc nhờø trụccarđăng trung gian

b/ Phân loại :

- 1 cấp giảm, 1 cấp tăng

- 2 cấp giảm

- 3 cấp : 1 cấp giảm, 1 cấp tăng và 1 cấp truyền thẳng

2/ Cấu tạo hộp số phụ