Đề cương bài giảng kỹ thuật ô tô

Mômen xoắn truyền từ động cơ tới bánh đà, qua các bề mặt ma sát truyền tới moay ơ đĩa bị động tới trục bị động ly hợp thực hiện chức năng truyền mô men xoắn từ động cơ tới hộp số.. Ở trạ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO CHUNG CỦA ÔTÔ 1.1 Tổng quan về ôtô

1.1.1 Lịch sử phát triển ôtô

1.1.2 Phân loại ôtô

a Theo năng lượng chuyển động:

1 Động cơ xăng

2 Động cơ diesel

3 Động cơ lai (Hybrid)

4 Xe năng lượng điện

5 Động cơ lai loại tế bào

nhiên liệu

Hình 1.1 Các loại ô tô dùng năng lượng chuyển động

 Xe sử dụng động cơ xăng

Loại xe ôtô này hoạt động bằng động

cơ sử dụng nhiêu liệu xăng Do động

cơ xăng tạo ra công suất lớn đồng

thời nó có kích thước nhỏ gọn, nên

chúng được sử dụng rộng rãi trên

các loại xe du lịch Ngoài ra người ta

Loại xe ôtô này hoạt động bằng

động cơ sử dụng nhiêu liệu diesel

Do động cơ diesel tạo ra mômen

xoắn lớn và có tính kinh tế nhiên

liệu tốt, nên chúng được sử dụng

rộng rãi trên các loại xe tải và xe

đa dụng kiểu thể thao (SUV)

1 Động cơ, 2 Bình nhiên liệu

 Xe sử dụng động cơ lai (Hybrid)

 Xe ôtô sử dụng năng lượng điện (EV)

Loại xe ôtô này sử dụng nguồn

điện của ắc quy để vận hành môtơ điện

thay vì sử dụng nhiên liệu, ắc quy cần

được nạp lại điện Loại xe này mang

lại nhiều lợi ích, như không gây ô nhiễm

và phát ra tiếng ồn thấp khi hoạt động

Hệ thống dẫn động bánh xe dùng điện

290V

1 Bộ điều khiển công suất

2 Môtơ điện, 3 Ắc quy

Hình 1.3 Ô tô dùng động cơ diesel

Hình 1.4 Ô tô dùng động cơ lai

Hình 1.5 Ô tô dùng động cơ điện

 Xe sử dụng động cơ lai loại tế bào nhiên liệu (FCHV)

Loại xe ôtô này sử dụng năng lượng

điện tạo ra khi nhiên liệu hyđrô phản

ứng với ôxy trong không khí sinh ra

nước Do nó chỉ thải ra nước, nó được

coi là tốt nhất trong những loại xe có

mức ô nhiễm thấp, và nó được tiên

đoán sẽ trở thành nguồn năng lượng

chuyển động cho thế hệ ôtô tiếp theo

Sơ đồ mô tả hệ thống Hybrid tế bào

nhiên liệu của Toyota

1 Bộ điều khiển công suất; 2 Mô tơ điện; 3 Bộ tế bào nhiên liệu

4 Hệ thống lưu hyđrô; 5 Ắc qui phụ

b Theo phương pháp dẫn động

 Chủ yếu được chia thành các loại sau đây:

• FF (Động cơ đặt trước – Bánh trước chủ động)

• FR (Động cơ đặt trước – Bánh sau chủ động)

• 4WD (4 bánh chủ động)

• MR (động cơ đặt giữa - cầu sau chủ động)

c Có nhiều kiểu thân xe khác nhau:

1 Sedan: Đây là kiểu thân xe có ba khoang riêng biệt, 4 cửa, 4-5 chỗ ngồi

2 Coupe: Đây là dòng xe 2 cửa thể thao, có 4 chỗ ngồi, luôn thể hiện được sức mạnh của động cơ * (Roadster: là xe 2 cửa, 2 chỗ ngồi)

3 Lift back (Hatch back)

Về cơ bản nó giống với coupe, là sự kết hợp khoang hành khách và khoang hành lý Lắp cốp đồng thời là cửa sau

4 Hardtop: Cơ bản giống Sedan, nhưng không có khung cửa sổ, và cộ trụ cửa

5 Convertible: Đây là một kiểu Sedan hoặc Coupe, nhưng nó có khả năng thu gọn mui lại thành một chiếc mui trần

Hình 1.6 Ô tô sử dụng động cơ lai tế bào

2 Pickup: Đây là một loại xe tải nhỏ, có khoang máy kéo dài về phía trước ghế người lái

7 Van and wagon: Kiểu xe này là sự kết hợp khoang hành khách và khoang hành

ký, nó chứa được nhiều người và hành lý Khoang hành khách thông với khoang hành lý

1.2 Đặc điểm cấu tạo chung của ôtô

1 Động cơ (xăng hoặc Diesel)

độ lớn nhất của động cơ Ảnh hưởng nhiều tới HTTL nhất là việc tăng tốc độ và tăng công suất của động cơ Do đòi hỏi tăng tốc độ ô tô và những thát triển vượt bậc của kĩ thuật động cơ nên đã làm tăng tính đa dạng trong kết cấu HTTL

2.1.1 Cấu tạo chung hệ thống truyền lực của ô tô

Hình 2.1 Cấu tạo hệ thống truyền lực ô tô

Hình 2.2 Cấu tạo một số hệ thống truyền lực trên ô tô

2.1.2 Phân loại hệ thống truyền lực

Tuỳ theo các cách phân loại mà có các hệ thống truyền lực khác nhau, nhưng chủ yếu

có mấy loại cơ bản sau:

 Theo vị trí đặt động cơ và cầu chủ động:

- Loại FF : động cơ đặt trước, bánh trước chủ động

- Loại FR : động cơ đặt trước, bánh sau chủ động

- Loại hộp số thường

- Loại hộp số tự động

- Loại 4WD : hai cầu chủ động

- Loại MR : động cơ đặt giưa cầu sau chủ động

 Theo loại ô tô:

- Hệ thống truyền lực ô tô con

- Hệ thống truyền lực ô tô khách

- Hệ thống truyền lực ô tô tải

a Các hệ thống truyền lực của xe con:

H L

§ C§ C§ C

H L

§ C

H L

§ C

H L

§ C

Hình 2.3 Hệ thống truyền lực ô tô con

H L

C CD

H L

c Hệ thống truyền lực ô tô tải

Hình 2.6 Hệ thống truyền lực ô tô tải

2.1.2.1 Hệ thống truyền lực với hộp số thường

 Cấu tạo chung:

Hình 2.7 Cấu tạo chung hệ thống truyền lực thường

2.1.2.2 Hệ thống truyền lực tự động

 Cấu tạo chung:

Hình 2.8 Cấu tạo chung hệ thống truyền lực tự động

Hình 2.9 Các phương án hệ thống truyền lực tự động

Phân loại ly hợp dựa theo cách truyền mômen từ trục động cơ đến trục sơ cấp hộp số

Ly hợp được chia thành các loại như sau:

 Ly hợp ma sát: mômen truyền nhờ các bề mặt ma sát

 Ly hợp thủy lực: mômen truyền nhờ chất lỏng

 Ly hợp điện từ: mômen truyền nhờ tác dụng của từ trường nam châm điện

 Ly hợp liên hợp: mômen truyền nhờ các loại liên kết trên

 Tuỳ theo hình dạng và số lượng của đĩa ma sát mà chia ra các loại sau:

 Ly hợp một đĩa hay nhiều đĩa ma sát

 Ly hợp ly tâm: Lực ép phát sinh ra do lực li tâm của khối trọng phụ ép vào

 Ly hợp nửa li tâm: Lực ép phát sinh do lò xo cộng với lực li tâm của khối trọng quay

 Theo kết cấu cần ly hợp thường đóng và ly hợp thường mở

c Yêu cầu

Ly hợp phải đảm bảo:

 Truyền được hết mômen quay lớn nhất của động cơ trong mọi điều kiện sử dụng

 Đóng ly hợp phải êm dịu, mômen quán tính phần bị động phải nhỏ để giảm hết tải trọng va đập lên các bánh răng của hộp số khi sang số

 Mở ly hợp dứt khoát và nhanh để việc gài số êm dịu

 Đảm bảo cho hệ thống truyền lực khi bị quá tải

 Điều khiển dễ dàng, lực tác dụng lên bàn đạp mở ly hợp phải nhỏ

 Các bề mặt ma sát thoát nhiệt tốt đảm bảo sự làm việc bình thường

 Kết cấu đơn giản dễ điều chỉnh, bảo dưỡng dễ dàng

2.2.1.2 Cấu tạo, hoạt động của ly hợp ma sát khô và dẫn động ly hợp

Ly hợp ma sát được hình thành trên cơ sở truyền lực qua các bề mặt ma sát Muốn tạo

nên lực ma sát cấu tạo của ly hợp phải có bộ phận lực ép giữa các bề mặt ma sát Lực ma sát truyền từ bề mặt chủ động sang bề mặt bị động Do vậy các bộ phận chính có tên là: Phần chủ động, bị động của, bộ phận tạo lực ép, bộ phận dẫn động điều khiển

a Cấu tạo của ly hợp ma sát khô thường đóng

Hình 2.10 Cấu tạo ly hợp

1.Bánh đà 2.Bi đầu trục

3.Đĩa bị động 4.Cụm đĩa ép

2.Bu lông 7.Bi mở 8 Đòn Bánh đà của động cơ vừa là chi tiết của động cơ vừa là chi tiết của bộ phận chủ động Bánh đà được bắt chặt trục khuỷu nhờ các bu lông lệch tâm, trên bề mặt có được gia công nhẵn làm bề mặt tựa của ly hợp Mép ngoài của mặt bánh đà có các lỗ để bắt với

vỏ ly hợp đồng thời có các chốt lệch tâm đảm bảo đồng tâm giữa bánh đà và vỏ, đảm bảo

khả năng truyền tốt mô men Bánh đà thường làm bằng gang có khả năng truyền nhiệt tốt Phần lõm phía trong có lỗ thoát dầu, mỡ, bụi các lỗ được khoan xiên tạo điều kiện cho dầu mỡ thoát ra ngoài theo lực ly tâm

Vỏ ly hợp làm bằng thép dập các lỗ để định tâm với bánh đà Trên vỏ có các gờ lồi lõm để liên kết với đĩa ép, nhưng vẫn cho đĩa ép di chuyển dọc trục Lỗ trong của vỏ có

gờ nhỏ để giữ vòng lò xo, nhằm cố định lò xo ép dạng đĩa

Đĩa ép làm bằng gang có khả năng dẫn nhiệt tốt, mặt tiếp giáp với đĩa bị động được gia công nhẵn, mặt đối diện có các gờ lồi, một số gờ tạo nên các điểm tựa cho lò xo ép, một số gờ khác tạo nên các điểm truyền mô men xoắn giữa vỏ và đĩa ép

Đĩa bị động gồm moay ơ, các tấm ma xát trong, xương đĩa, giảm chấn, tấm ma sát, đinh tán Đĩa bị động có kích thước và trọng lượng nhỏ

Xương đĩa làm bằng thép đàn hồi, phần trong được tán với vành thép, phần ngoài tán với tấm ma sát của ly hợp Xương đĩa được chế tạo bằng thép lá, được uốn vênh làn sóng, tạo điều kiện có thể biến dạng dọc trục nhỏ khi làm việc Nhờ cấu trục như vậy, xương đĩa có khả năng đàn hồi dọc trục và theo chiều xoắn

Tấm ma sát làm bằng vật liệu chịu mài mòn và có hệ số ma sát ổn định, được tán vào xương đĩa nhờ hai hàng đinh tán bằng đồng Trên bề mặt tấm ma sát có các rãnh hướng tâm và vòng tròn tăng khả năng tiếp xúc, tạo nên các rãch có khả năng tiếp bụi bẩn, thoát nhiệt ra ngoài

Bộ giảm chấn xoắn bao gồm: các lò xo trụ đặt trong các ô cửa sổ với lực ép ban đầu nhất định, các tấm ma sát ở vành trong bị ép giữa hai mặt của moay ơ và các vành thép nhờ đinh tán thép Như vậy moay ơ và xương đĩa được nối đàn hồi và có thể nối cứng moay ơ và xương đĩa thì độ cứng của HTTL ở đây nhỏ hơn, tần số dao động riêng của hệ thống giảm đi, hạn chế được khả năng xuất hiện cộng hưởng ở tần số cao Vì giới hạn của kích thước ở ô cửa sổ và đảm bảo truyền mômen xoắn nên không thể giảm thấp độ cứng của các lò xo giảm chấn, hiện tượng cộng hưởng ở tần số thấp được giảm nhiều nhờ các tấm ma sát ở vành trong moay ơ Các tấm ma sát dịch chuyển tương đối với moay ơ và biến động năng thành nhiệt năng toả ra môi trường

Lò xo ép dạng màng được chế tạo bằng thép đàn hồi phần phía trong có các rãnh dài

xẻ hướng tâm và được kết thúc bằng các lỗ tròn tạo điều kiện cho lò xo có khả năng biến dạng tốt, đồng thời tiếp xúc đều với ổ bi tì mở ly hợp Đầu trong của lò xo được mài lõm tạo lên rãnh tròn nhằm giảm diện tích tiếp xúc với ổ bi mở và tạo điều kiện kiểm tra độ mòn của mép trong lò xo sau một thời gian làm việc nhất định Vòng ngoài của lò xo được liên kết với đĩa ép nhờ vòng khoá bằng lò xo Phần giữa lò xo liên kết với vỏ ly hợp cho phép lò xo làm việc như đòn có điểm tựa giữa Lò xo ép ở trạng thái tự do có dạng hình nón, ở trạng thái lắp đã bị biến dạng để gây lên lực ép Do trạng thái của vỏ và đĩa ép lên lò xo luôn luôn có xu hướng ép đĩa ép vào bánh đà Khi mở ly hợp ổ bi tỳ ép đầu trong của lò xo làm tăng biến dạng đối với lò xo, nhưng lại kéo đầu ngoài của ly hợp vào với vỏ, như vậy đĩa ép có thể dịch chuyển ra tách các bề mặt làm việc Lò xo bố trí như thế được gọi là lò xo màng dạng ép

Lò xo trụ: tương tự như lò xo xupáp Bề mặt sau của mâm ép là bề mặt có các lò xo trụ và đòn bẩy được gắn với cần ly hợp Trong suốt quá trình hoạt động của ly hợp mâm

ép di chuyển về phía trước và sau bên trong của ly hợp Còn đòn bẩy thì được lắp bên trong mâm ép, nó được nâng lên và dịch chuyển bề mặt mâm ép ra xa so với bánh đà

b Nguyên lý làm việc của ly hợp một đĩa ma sát

Hình 2.12 Nguyên lý làm việc của ly hợp lò xo màng

a.Trạng thái đóng ly hợp b Trạng thái mở ly hợp

5.Bạc mở

- Trạng thái đóng là trạng thái thường xuyên làm việc của ly hợp Dưới tác dụng của lò xo

ép : Đĩa ép, đĩa bị động và bánh đà động cơ bị ép sát vào nhau Khi đó bánh đà, đĩa bị động (đĩa ma sát), đĩa ép, lò xo ép, vỏ ly hợp quay thành một khối Mômen xoắn truyền từ động cơ tới bánh đà, qua các bề mặt ma sát truyền tới moay ơ đĩa bị động tới trục bị động

ly hợp thực hiện chức năng truyền mô men xoắn từ động cơ tới hộp số

- Trạng thái mở là trạng thái làm việc không thường xuyên Khi người lái tác dụng lên cơ cấu điều khiển Đòn mở dịch chuyển bi mở đến tác dụng vào đĩa ép, bề mặt đĩa ép đẩy ra khỏi đĩa ly hợp, tách rời đĩa ma sát ra khỏi bánh đà Do đó trục khuỷu động cơ có thể quay mà không làm quay đĩa ly hợp ở đầu vào trục hộp số

- Giữa các quá trình đóng mở, lược ép của lò xo thay đổi, xuất hiện trượt tương đối giữa cácề mặt ma sát Quá trình này diễn ra tuy thời gian rất ngắn nhưng phát nhiệt rất lớn Sự trượt quay gây nên mài mòn các bề mặt ma sát, đốt nóng các chi tiết ly hợp và có thể dẫn tới hư hỏng ly hợp

c Ly hợp dùng 2 đĩa ma sát

Khi cần 1 ly hợp làm việc với công suất lớn hơn nhưng không gian làm việc bị giới hạn không thể chế tạo được 1 ly hợp lớn hơn khi đó người ta dùng ly hợp có 2 đĩa ma sát, chúng thường được dùng trên xe tải nặng và trung bình Dùng đĩa ma sát thứ 2 nhằm tăng diện tích ma sát tiếp xúc vì vậy khả năng tải mômen lớn hơn, khi ăn khớp mỗi đĩa ma sát truyền một nửa mômen từ bánh đà đến trục ly hợp Nhược điểm của ly hợp dùng 2 đĩa ma sát là mở kém dứt khoát, và có kết cấu phức tạp

Ở trạng thái đóng: dưới sự tác dụng của các lò xo ép, các đĩa ép ép chặt đĩa ma sát

với bánh đà, mômen xoắn sẽ được truyền từ trục khuỷu qua bánh đà tới đĩa ma sát qua trục sơ cấp hộp số đến cầu chủ động

Ở trạng thái mở: khi người lái tác động vào bàn đạp ly hợp thông qua cơ cấu dẫn

động, đòn mở kéo đĩa ép sau dịch chuyển về phía sau, đồng thời các lò xo tách đẩy đĩa ép trước về phía sau Hai đĩa ma sát được tách khỏi bề mặt của bánh đà và các đĩa ép Đường truyền công suất từ động cơ đến trục ly hợp bị cắt

 Dẫn động điều chỉnh ly hợp

Hình 2.14 Sơ đồ cấu tạo dẫn động điều khiển ly hợp

a Kiểu cáp hay đòn kéo; b Kiểu dẫn động bằng thuỷ lực

1 Vị trí điều chỉnh trong; 2 Vị trí điều chỉnh ngoài

+ Dẫn động điều khiển ly hợp cơ khí

Sơ đồ hoá ( hình 2.12.a) Gồm bàn đạp, dây cáp truyền, đòn mở ngoài, bi mở, đòn

mở trong Khi ly hợp đóng, đòn mở và bạc mở luôn có khe hở, đảm bảo đĩa ép chặt phần chủ động và phần bị động với nhau, đồng thời là khe hở dự trữ lúc các bề mặt ma sát bị mòn sau thời gian chuyển động nhất định Khe hở này được điều chỉnh ban đầu nhờ chiều dài của dây cáp và tuỳ thuộc các loại ôtô khác nhau, có trị khác nhau

Bạc mở ly hợp có cấu tạo là ổ bi tỳ hoặc là bạc chịu mòn Ngày nay, người ta thường dùng ổ bi chặn bôi trơn bằng mỡ định kỳ hoặc vĩnh cửu Bàn đạp ly hợp trên buồng lái ô tô có cấu tạo dạng treo: Đầu trên treo lên giá đỡ, phần giữa có lỗ móc cáp, phần dưới là mặt bàn đạp vị trí của bàn đạp trong buồng lái được khống chế bằng bulông

tỳ có thể điều chỉnh được Hành trình toàn bộ của ly hợp được xác định bằng hành trình tự

do, hành trình làm việc và luôn cách mặt sàn một khoảng cho phép

Đối với cơ cấu dẫn động bằng cơ khí thì có cấu tạo rất đơn giản như đã trình bầy ở trên, nhưng không tiện lợi đối với ô tô vận tải, nhất là trường hợp động cơ bố trí xa người lái Do vậy để thuận tiện cho việc điều khiển cơ cấu được dễ dàng hơn, động tác nhả ly hợp êm dịu hơn, vị trí bàn đạp không phụ thuộc vào vị trí bộ ly hợp Nên ngày nay, ô tô

du lịch hiện đại đều được áp dụng loại cơ cấu dẫn động bằng thuỷ lực

2.2.1.3 Cấu tạo và hoạt động của ly hợp dẫn động thủy lực

a Cấu tạo

Hình 2.14 Sơ đồ nguyên lý

 Cấu tạo xi lanh chính ly hợp:

Hình 2.15 Sơ đồ cấu tạo xi lanh chính

 Cấu tạo xi lanh cắt côn:

Hình 2.17 Cấu tạo bitê

Là chi tiết ép lò xo màng để mở ly hợp, thường được chế tạo bằng nhôm hoặc các

kim loại hợp kim, đôi khi được đúc bằng gang xám

a Sơ đồ và nguyên lý làm việc

Hình 2.18: Sơ đồ cấu tạo dẫn động li hợp bằng thuỷ lực

b Nguyên lý làm việc

Khi dậm chân lên bàn đạp, piston và cúpen dịch chuyển sang trái, tạo áp suất đẩy dầu xuống xilanh công tác Tại đây lực đẩy của dầu xuống piston và cần đẩy piston dịch sang trái điều khiển càng bẩy ấn vòng bi mở tác dụng vào đĩa ép và làm nhả ly hợp

Sau khi vào số xong, buông chân bàn đạp, lò xo của cần điều khiển sẽ hồi vị trở lại kéo các chi tiết điều khiến về vị trí cũ Dầu từ xilanh công tác được đẩy trở lại xilanh chính

2.2.2 Hộp số

2.2.2.1 Hộp số chính

Chức năng, yêu cầu và phõn loại

a Chức năng

Hộp số đặt ở phía sau của ly hợp và có tác dụng:

 Thay đổi mômen quay của động cơ để tăng, giảm lực kéo ở bánh xe chủ động khi cần thiết để thắng sức cản của mặt đường

 Thay đổi tốc độ và thực hiện chuyển động lùi của ô tô

 Truyền và cắt mô mem từ động cơ tới bánh xe chủ động để khi xe dừng mà máy vẫn hoạt động

b Phân loại

Căn cứ vào tỉ số truyền (Phương pháp thay đổi tỉ số truyền) để phân loại:

Hộp số vô cấp: Theo phương pháp tạo thành mômen có thể là loại cơ học hoặc thuỷ lực,

ưu điểm của hộp số vô cấp là rút ngắn được thời gian, tăng tốc độ khi khởi hành, sử dụng được tải trọng hoàn toàn của động cơ, thay đổi tỉ số truyền đều đặn mà không theo từng cấp Nhưng nhược điểm của loại này là cấu tạo phức tạp, khả năng thay đổi lực kéo ở bánh xe chủ động trong phạm vi nhỏ vì vậy ngày nay loại này ít được dùng

Hộp số có cấp: Hộp số có cấp chia ra loại 3 cấp, 4 cấp, 5 cấp

- Hộp số có cấp là loai truyền chuyển động qua các tỷ số truyền của các cặp bánh răng Hiện nay, loại này được dùng phổ biến trong ôtô

c Yêu cầu

- Phải có tỷ số truyền đảm bảo tính năng động lực và tính kinh tế nhiên liệu

- Không sinh ra các lực va đập lên hệ thống truyền lực

- Phải có tay số trung gian để ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực lâu dài

- Kết cấu phải đơn giản, điều khiển dễ dàng, bảo quản và sửa chữa tiện lợi

- Khi làm việc phải êm dịu và hiệu suất truyền cao

Sơ đồ, kết cấu và hoạt động

a Sơ đồ nguyên lý

 Sơ đồ nguyên lí hoạt động của hộp số 3 cấp

Hình:2.19 Sơ đồ nguyên lí hoạt động của hộp số 3 cấp

22

1.Trục sơ cấp 3.Trục thứ cấp

2.Trục trung gian 4.Trục số lùi

Trục sơ cấp là trục chủ động nối với trục thứ cấp bằng ổ bi và cho phép chuyển động tương đối với nhau Bánh răng (a) liền với trục sơ cấp, các bánh răng (c), (d) được lắp lồng không trên trục thứ cấp Các bánh răng a’, b’, c’, R’ được nắp cố địng với trục trung gian, bánh răng R là bánh răng số lùi Khi (a) quay, các bánh răng a’, b’, c’, R’quay theo

và lúc đó các báng răng b, c, R cùng quay theo nhưng quay trơn trên trục

Số1: Ta dịch chuyển ống nối (d) do (d) lắp then hoa di trượt trên trục thứ cấp do đó khi (d) ăn khớp với bánh răng (c) thì làm cho (d) quay và làm cho trục thứ cấp quay theo Khi trục (1) quay thì số 1 chuyển động như sau:

1-a-a’-2-c’-c-d trục thứ cấp

Số 2 :Do bánh răng b’ ăn khớp với bánh răng b nên khi b’ quay thì b quay theo khi đó

ta dịch chuyển bộ đồng tốc ăn khớp với bánh răng lúc đó lực truyền từ

1-a-a’-2-b’-b- bộ đồng tốc-trục thứ cấp, lúc đó ta được tỉ số truyền của số 2

Số 3: Ta dịch chuyển đồng tốc ăn khớp với bánh răng a lúc đó lực truyền từ bánh răng a-bộ đồng tốc-trục thứ cấp (và số này gọi là số truyền thẳng)

Số lùi: Dịch chuyển ống trượt d sang ăn khớp với bánh răng R, lúc đó lực truyền tay số lùi được thực hiện như sau: Lực từ 1-a- a’-R’-R-d-trục thứ cấp, do qua hai lần thay đổi chiều nên khi lực truyền tới trục thứ cấp sẽ có chiều chuyển động ngược với chiều chuyển động của trục sơ cấp

 Sơ đồ nguyên lí của hộp số 4 cấp số

Hình 2.20 Sơ đồ nguyên lí của hộp số 4 cấp

số

1-Trục sơ cấp 3-Trục số lùi

2-Trục trung gian 4-Trục thứ cấp

Số 1: Dịch chuyển bộ đồng tốc 1 sang ăn khớp với bánh răng d, do bánh răng d’ ăn khớp với bánh răng d nên lực được truyền từ: 1-a-a’-2-d’-d-ĐT1-Trục thứ cấp

Số 2: Dịch chuyển ĐT1 sang ăn khớp với bánh răng c do bánh răng c’ ăn khớp với bánh

răng c nên lực được truyền từ: 1-a-a’-2-c’-c-ĐT1 - Trục thứ cấp

Số 3: Khi sang số 3 ta phải đưa ĐT1 về vị trí trung gian, tiếp sau ta dịch chuyển ĐT2

sang phải ăn khớp với bánh răng b, do bánh răng b’ ăn khớp với bánh răng b nên lực được truyền từ 1-a-a’- 2-b’-b-ĐT2 –Trục thứ cấp

Số 4: Ta dịch chuyển ĐT2 sang ăn khớp với bánh răng a lúc đó do sự ăn khớp của bánh

răng a và ĐT2 nên khi trục 1 quay làm cho bánh răng a quay theo vì vậy làm cho

bộ đồng tốc 2 quay theo, lúc này trục thứ cấp và trục sơ cấp có cùng chiều quay và

số vòng quay ( Số 4 là số truyền thẳng)

Số lùi: Muốn đi số lùi ta dịch chuyển bánh răng di trượt R tren trục số lùi, đồng thời ăn

khớp với bánh răng e và e’ lúc đó lực truyền từ: 1-a-a’-2-c’-R-e-Trục thứ cấp

 Sơ đồ nguyên lí hoạt động của hộp số 5 cấp

Hình 2.22 Sơ đồ nguyên lí hoạt động của hộp số 5 cấp số

1 Trục sơ cấp 3 Trục số lùi

2 Trục trung gian 4 Trục thứ cấp

- Số 4: Trước khi đi số 4 ta dịch chuyển ĐT1 về vị trí trung gian , Sau đó ta dịch chuyển

ĐT2 sang ăn khớp với bánh răng b ( do b’ ăn khớp với b) nên lực được truyền từ b’-b-ĐT2-Trục thứ cấp

Số 5: Dịch chuyển ĐT2 sang ăn khớp với bánh răng a ( do sự ăn khớp của a và ĐT2 ) nên

bộ đồng tốc quay cùng chiều, cùng số vòng quay với trục sơ cấp và làm cho trục thứ cấp cũng quay như vậy Sơ đồ truyền lực là: 1-a-ĐT2-Trục thứ cấp

- Số lùi: Trước khi vào số lùi ta phải dịch chuyển hai bộ đồng tốc ĐT1 và ĐT2 về vị trí trung gian sau đó ta dịch chuyển ống trượt L sang ăn khớp với bánh răng f (do f ăn khớp với R, R ăn khớp với f’) nên lực truyền từ 1-a-a’-2-f’-R-f-L-Trục thứ cấp

Cấu tạo của một hộp số cơ khí

Hình 2.23: Cấu tạo của một hộp số cơ khí

1.Rãnh răng 7.Bánh răng di động 2.Các te 8.Bánh răng ăn khớp cố định

3.Bánh răng 9.Khối bánh răng số lùi 4.Vành răng 10.Trục số lùi

5.Nắp cơ cấu sang số 11.Trục trung gian

2.Trục thứ cấp

 Kết cấu

- Trục hộp số là trục được dẫn động bởi ly hợp và dùng để quay các bánh răng bên trong hộp số Các bánh răng hộp số dùng để truyền mô men xoắn và cung cấp các tốc độ ra khác nhau Vòng đồng tốc dùng để đưa các bánh răng vào khớp hoặc ra khớp êm dịu Càng cua sang số dùng để dịch chuyển các bánh răng hoặc vòng đồng tốc trượt trên các trục để gài số Cần sang số là cần mà người lái sẽ dùng để sang số Trục thứ cấp là trục dùng để truyền công suất từ hộp số đến bán trục Vỏ hộp số là vỏ bao bọc trục hộp số

bánh răng và chứa dầu bôi trơn

 Vỏ, nắp và đuôi hộp số

Vỏ hộp số là chi tiết có nhiệm vụ chứa các trục truyền động của hộp số, hệ thống bánh răng và chứa dầu bôi trơn Vỏ hộp số còn dùng để đỡ ổ bi của trục hộp số, nó có nút xả dầu và nút dầu vào,vỏ hộp số thường làm bằng nhôm hợp kim Nắp hộp số ngoài nhiệm

vụ che kín hộp số nó còn là nơi để lắp bộ phận gài số Đuôi hộp số được lắp chặt phía sau của hộp số nó dùng để chứa trục ra hộp số và dùng để lắp bộ phận chắn dầu

Trục thứ cấp: có rãnh then hoa, đầu trước dùng vòng bi đũa đẻ lắp vào đầu sau của trục

sơ cấp Đầu sau dùng vòng bi tròn lắp vào lỗ ở vỏ hộp số trên rãnh dọc trục của trục thứ cấp thẳng hàng với tâm trục sơ cấp

Trục trung gian hay còn 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 trụ sơ cấp hộp số

Trục số lùi là một trục ngắn dùng để đỡ các bánh răng số lùi trên cả hai trục trung gian

và trục thứ cấp

 Bộ đồng tốc

Mục đích của bộ đồng tốc là để đồng đều tốc độ của các bánh răng khi gài số, tránh được sự va chạm các bánh răng Khi gài số không phát ra tiếng kêu và đảm cho người lái khi gài số được dễ dàng Bộ đồng tốc thường được đặt ở các bánh răng có tỷ số truyền nhỏ hay là các số cao từ 3-5 vì các số này có tốc độ góc của các bánh răng có chênh lệch nhau lớn

Để cho dễ hiểu sự hoạt động cũng như cấu tạo của bộ đồng tốc ta sẽ xét bộ đồng tốc của xe Gát-23

Hình 2.24 : Sơ đồ cấu tạo bộ đồng tốc xe Gát 23

1.Bánh răng trục sơ cấp 2.Vỏ điều khiển

Cấu tạo bộ đồng tốc gồm: Vòng răng 7 của ống trượt được lồng vào trục sơ cấp bằng then hoa, số răng của vòng răng này không liên tiếp nhau mà bị ngắt quãng bởi ba lỗ khuyết để lắp với nêm 2 Hai đầu của ống trượt có lắp vòng đồng tốc 8, trên vòng này có

ba rãnh khuyết Vỏ điều khiển 2 ( ống nối) lắp lồng vào ống trượt, lò xo 5 và bi hãm 4 nằm trong các lỗ khuyết của vỏ điều khiển để giữ cho bộ đồng tốc luôn lằm trong vị trí trung gian

 Nguyên lý hoạt động

Khi ta chưa gài số nhờ lực đẩy của lò xo 5 ấn hòn bi 4 tì vào vỏ điều khiển 2 giữ cho

bộ đồng tốc luôn luôn nằm ở vị trí trung gian Khi gài số, dưới tác dụng của tay người lái cần gạt 3 sẽ đẩy vỏ điều khiển 2 về trái hoặc phải Lúc này, vỏ điều khiển 2 kéo nêm 2 cùng dịch chuyển, nêm 2 đẩy vòng đồng tốc 8 tì vào mặt côn của bánh răng 1 hoặc 9 Do

ma sát sinh ra giữa hai mặt côn làm cho tốc độ của vỏ điều khiển 2 và bánh răng bằng nhau Lúc đó, người lái tiếp tục đẩy cần gạt 3 để gạt vỏ điều khiển 2 di chuyển tiếp sang phải hoặc sang trái để các bánh răng ăn khớp với nhau Do sự đồng đều tốc độ góc của các bánh răng nên khi ăn khớp rất êm

 Cơ cấu sang số của hộp số

- Khi sang số cần số phải thực hiện hai động tác: Động tác thứ nhất chọn bánh răng di động hay bộ đồng tốc cần thiết Động tác thứ hai dịch bánh rănh di động hay bộ đồng tốc

đã chọn đúng hướng để cài lạng Bộ phận dùng để sang số gọi là cơ cấu sang số gồm: Cần sang số, ống trượt( ống song hành), càng cua, lò xo, bi định vị, chốt hãm và khoá an toàn

Hình 2.25: Cơ cấu sang số

- Muốn sang số ta đẩy đầu trên cần số vào vị trí nhất định, đầu dưới cần số sẽ dẫn động ống trượt ( Thanh trượt) và càng cua cài bánh răng Các thanh trượt nối với càng cua bằng

Hình 2.26: cơ cấu hãm thanh

3 vào rãnh lõm của thanh trượt làm cho thanh trượt 4 cố định ở vị trí đó, nếu không có cơ cấu hãm này, hoặc cơ cấu hãm bị hỏng hoặc lò xo 2 yếu, thì rãnh thanh trượt bị mòn và gây nên hiện tượng nhẩy số, thường là nhẩy về số 0

* Cơ cấu khoá thanh trượt

- Cơ cấu này có tác dụng giữ các thanh trượt khác khi kéo một thanh trượt để gài một số nào đó

Hình 2.25: Cơ cấu khoá thanh trượt

1.Chốt hãm 3.Thân của nắp hộp số

2.Thanh trượt 4.Thanh trượt

- Như trên hình vẽ: ứng với thanh trượt 2 đang đi gài một số nhất định nào đó thanh trượt

4 bị chốt 1 hãm chặt, muốn đổi số khác trước hết, phải đưa thanh trượt 2 về vị trí trung gian ( Vị trí số 0), ở vị trí này, rãnh lõm trên thanh trượt 2 sẽ đối diện với chốt 1 sau đó kéo thanh trượt 4 để gài số khác, lúc này chốt 1 chạy sang khoá thanh trượt hai lại

- Bánh răng trụ nghiêng có đường sinh nghiêng một góc so với đường tâm trục bánh răng Trong các hộp số hiện đại thường sử dụng các bánh răng nghiêng cho các bánh răng chủ động chính, các bánh răng này truyền động êm dịu hơn so với răng trụ thẳng

* Trong bánh răng hộp số có thể chia làm bốn nhóm: Bánh răng trục sơ cấp bánh răng trục thứ cấp, bánh răng trục trung gian và bánh răng số lùi

- Bánh răng trục sơ cấp là loại bánh răng được chế tạo liền với trục, khi bánh răng này quay thì bánh răng bị động trên trục trung gian quay theo

- Bộ bánh răng trung gian, dùng để ăn khớp với bánh răng thứ cấp Nó được chế tạo bằng thép và liền với trục Khi bánh răng sơ cấp quay thì tất cả các bánh răng này quay theo trục, tuy nhiên do các bánh răng này ăn khớp với các bánh răng thứ cấp, do đó các bánh răng trung gian sẽ có các tỷ số truyền là khác nhau

- Bộ bánh răng thứ cấp dùng để truyền chuyển động quay từ trục trung gian đến trục thứ cấp Thường chỉ có một trục bánh răng trên trục thứ cấp ăn khớp hoặc ra khớp mà thôi, lỗ của bánh răng trục thứ cấp nhẵn và có thể quay tự do trên trục khi không ăn khớp

2.2.2.2 Hộp số phụ, hộp phõn phối

Hộp số phụ và hộp số phân phối được sử dụng trên xe có tính năng dẫn động cao có

từ 2 cầu chủ động trở lên, chúng có nhiệm vụ tăng thêm mômen của động cơ truyền đến các cầu xe và phân phối mômen của động cơ đến các cầu chủ động

- Loại hai cấp giảm

- Loại có một cấp giảm, một cấp tăng

- loại có ba cấp

- Loại truyền bánh răng

- Loại truyền đai

Đặc biệt có hộp số phụ, có số lùi làm tăng lực kéo của bánh xe chủ động và có khả năng lùi với tất cả các tay số

Cấu tạo hộp số phụ

Hình 2.28 Sơ đồ cấu tạo hộp số phụ

 Sơ đồ nguyên lư hộp số phụ 3 cấp

Hình 2.29 Sơ đồ cấu tạo hộp số phụ 3 cấp

5 Vành răng trong của bánh răng (2) 2 Bánh răng liền với trục sơ cấp

9 Trục trung gian

- Bánh răng 2 liền với trục sơ cấp 7 Trục sơ cấp nối với các đăng trung gian bằng mặt bích của khớp các đăng Các bánh răng 3, 4, 10 lắp trên trục trung gian Các bánh răng này được đúc thành liền một khối và quay tự do trên trục

- Bánh răng di động 1 và 2 lắp trên trục thứ cấp và trượt trên trục bằng các rónh then hoa Trục thứ cấp 8 nối với cỏc đăng truyền động ra cầu chủ động sau

 Nguyờn lý hoạt động

Khi gài số truyền thẳng (tức là truyền thẳng mômen quay từ hộp số chính đến cầu

chủ động) thỡ gạt bỏnh răng 1 ăn khớp với vành răng 5 Khi đó mômen sẽ được truyền từ trục sơ cấp 7  bánh răng 2  vành bỏnh răng 5  bánh răng di động 1  trục thứ cấp của hộp số 8  cầu chủ động

Khi đi số tăng thỡ gạt bỏnh răng 1 về phía sau để ăn khớp với bánh răng 4 Khi đó

mômen sẽ được truyền từ trục sơ cấp 7  bánh răng 2  bánh răng 10  trục trung gian

9  bánh răng 4  bánh răng di động 1  trục thứ cấp của hộp số 8  cầu chủ động

Khi đi số giảm thỡ ta gạt bỏnh răng 2 ăn khớp với bánh răng 3 Khi đó mômen sẽ

được truyền từ trục sơ cấp 7  bánh răng 2  bánh răng 10  trục trung gian 9  bánh răng 3  bánh răng di động 2  trục thứ của hộp số 8  cầu chủ động

Hộp số phân phối có thể được phân loại như sau:

- Theo cấp số truyền: Loại 1 cấp số truyền, loại 2 cấp số truyền

- Theo tỉ lệ phân chia mômen ra cỏc cầu: Loại tỷ lệ phân chia bằng 1, loại tỷ lệ phân chia khác 1

- Theo phương pháp truyền mômen xoắn: loại nối cứng các trục dẫn ra các cầu, loại có khớp nối mềm

- Theo cấu trúc cơ bản bố trớ toàn bộ hệ thống truyền lực: loại 4WD, loại AWD

 Cấu tạo hộp số phân phối Nguyên lý hoạt động

Khi ở số 0: Các bộ đồng tốc ở vị trí trung gian, mômen xoắn không được truyền đến

các cầu chủ động

Khi gài số truyền thẳng: Bộ đồng tốc số 1 dịch chuyển về bên trái, bộ đồng tốc số

2 dịch chuyển về bên phải Thông qua các cặp bánh răng ăn khớp mômen xoắn từ hộp số chính được truyền đến các cầu chủ động Đường truyền công suất thể hiện trên hình vẽ

Khi gài số truyền tăng: Cả 2 bộ đồng tốc dịch chuyển về bên trái, nhờ sự ăn khớp

của các bánh răng mômen từ hộp số chính được truyền đến các cầu chủ động Đường truyền công suất được thể hiện trên hình vẽ

a chức năng:

Các đăng là cơ cấu nối và truyền dẫn mômen quay từ hộp số hoặc từ hộp phân phối tới cầu xe trong điều kiện góc nghiêng giữa trục ra của hộp số hoặc hộp phân phối và trục bánh răng quả dứa không đồng đều khi xe chạy

b Phân loại

Người ta có thể phân các đăng ra làm các loại sau:

- Theo số lượng khớp các đăng: loại đơn, loại kép, loại nhiều khớp (thường 3 khớp)

- Theo đặc điểm động lực học: các đăng đồng tốc, các đăng khác tốc

- Theo kết cấu của khớp: các đăng có trục chữ thập, các đăng bi

c Yêu cầu

Yêu cầu đối với các đăng: có hiệu suất truyền động cao, phải quay đều không đảo, không có dao động xoắn ở mọi chế độ truyền động của ôtô

2.2.3.2 Cấu tạo và phương pháp bố trí các đăng

 Cấu tạo chung:

Hình 2.31 Cấu tạo chung của các đăng

35

 Phương pháp bố trí:

- Gồm 2 phương pháp: Trục truyền động các đăng dọc, trục truyền các đăng đặt ngang

a) Trục truyền động các đăng dọc (các đăng khác tốc)

Dùng để truyền mômen xoắn giữa hộp số và cầu chủ động Bỡnh thường trục truyền động các đăng gồm trục có 2 khớp nối ở hai đầu nhưng trong trường hợp khoảng cách từ hộp số tới cầu chủ động tương đối xa, trục các đăng có chiều dài lớn dễ gây chấn động nên người ta bố trí thêm trục các đăng trung gian

Trục các đăng trung gian lắp đặt đồng tâm với trục thứ cấp hộp số, một đầu nối với trục các đăng chính, đầu cũn lại nối với trục thứ cấp hộp số Khớp trượt then hoa bố trí trên trục trung gian gồm giá đỡ, vũng đỡ cao su và vũng bi

Trục các đăng là một ống thép nhẹ bằng thép cacbon gồm hai nửa có chiều dài khác nhau được lồng với nhau bằng rónh then hoa để tạo ra khớp trượt, nhờ vậy mà chiều dài dọc trục có thể thay đổi được trong khi truyền động, hai đầu trục có hàn với tai lắp khớp các đăng

Khớp các đăng để khử những biến đổi về góc phát sinh từ những thay đổi vị trí tương đối giữa bộ vi sai và hộp số, nhờ vậy việc truyền công suất từ hộp số đến bộ vi sai được êm dịu

 Khớp các đăng kiểu chữ thập (khớp các đăng khác tốc)

được gắn liền vào một bích nối hoặc một đoạn trục rỗng (khớp trượt)

Khớp các đăng gồm có hai tai lắp khớp nối chữ thập, trục chữ thập và các vũng bi đũa Trục chữ thập được lắp vào lỗ của tai, giữa các đầu trục và lỗ tai lắp vũng bi đũa, phía trong đặt vũng chắn dầu Để tránh cho nắp vũng bi khụng bị văng ra khi trục các đăng quay ở tốc độ cao, người ta dùng một phanh hóm hoặc một tấm chặn để giữ chặt nắp vũng bi

b.Trục truyền động các đăng đặt ngang

Dùng để truyền mô men xoắn từ cầu chủ động tới bánh xe trong trường hợp bánh xe chủ động làm nhiệm vụ dẫn hướng hay được treo độc lập Mômen xoắn truyền từ cầu chủ động ra các bánh xe với góc độ luôn thay đổi, nên bán trục được chia làm hai đoạn, giữa các đoạn đặt khớp các đăng Để đảm bảo tốc độ quay đều và truyền mômen xoắn dưới góc độ lớn nên thường sử dụng khớp các đăng đồng tốc

Vũng lăn trong lồng vào vũng lăn ngoài hỡnh bỏt, với sỏu viờn bi thộp được vũng cỏch bi giữ cỏch nhau

Cấu tạo của hệ thống này đơn giản và có khả năng truyền lực lớn Người ta sử dụng loại khớp nối này ở phớa bỏnh xe của bỏn trục

Nguyên lý làm việc của

khớp nối Rzeppa: mặt tựa của

cỏc viờn bi cú một dô cong

đặc biệt sao cho điểm giao

nhau (0) của các đường tâm

của các trục chủ động và bị

động luôn luôn nằm ở trên

đường nối tâm (P) của các

Người ta sử dụng loại khớp nối này ở phía bộ vi sai của bỏn trục

 Khớp nối có tốc độ không thay đổi có độ lệch kép

Cấu tạo của loại khớp nối này gần giống như loại khớp Rzeppa nhưng nó có thể trượt theo chiều trục Các bề mặt trong và ngoài của vòng cách bị lệch trục với nhau

 Khớp nối tốc độ không đổi kiểu rãnh chéo

Đây là loại khớp nối nhỏ và nhẹ, trong đó các rãnh đặt bi của vòng lăn ngoài và các rãnh của vòng lăn trong tạo thành các góc Có hai loại, một trượt dọc trục, và loại kia không trượt

 Sự làm việc của các đăng

Hình 2.35 Sơ đồ nguyên lý hoạt động khớp các đăng