Chuong 3 hộp số

Nhược điểm cơ bản của kêt cấu truyền thống 3 trục cùng trong 1 m/f:- Trục bị động có một đầu gối lên bánh răng trục chủ động => - Kích thước hướng kính bị hạn chế, => ảnh hưởng đến việc

Chương3: HỘP SỐ

A-HỘP SỐ CHÍNH

3.1-Công dụng, phân loại, yêu cầu

3.1.1-Công dụng

- Thay đổi Mx truyền từ đ/cơ đến b/xe chủ động trong phạm vi rộng

- Cắt động cơ ra khỏi HTTL trong thời gian dài;

- Cho xe chạy lùi

3.1.2-Yêu cầu

Yêu cầu chung:

– Làm việc có độ tin cậy cao;

– Đơn giản trong bảo dưỡng;

– Kích thước và kết cấu nhỏ gọn;

– Giá thành hạ

Với chức năng là hộp số ô tô: *

• Đảm bảo chất lượng động lực học và chỉ tiêu kinh tế cao (pp?):

+ Xác định đúng khoảng tỷ số truyền;

+ Xác định số lượng các số truyền;

+ Chọn tỷ số truyền ở các tay số

• Cần có cao (đặc biệt ở các số truyền thường xuyên sử dụng)

Sơ đồ động học là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh

hưởng đến của HS vì sơ đồ đ/học phụ thuộc vào:

- Số cặp b/răng ăn khớp khi truyền lực,

- Số vòng quay khi truyền Mx,

- Hiệu quả của hệ thống bôi trơn,

- Độ chính xác chế tạo b/răng, các chi tiết vỏ HS, ổ đỡ…

Trong thực tế mong muốn hiệu suất cao ở các số truyền thường xuyên

• Điều khiển thuận tiện, nhẹ nhàng (pp?):

- Chọn kiểu dẫn động thích hợp;

- Chọn p/án bố trí HS có đ/khiển từ xa hoặc đ/khiển trực tiếp;

- Chọn số lượng tay số thích hợp cho các bộ truyền

• Làm việc không gây ồn, không xẩy ra hiện tượng va đập răng:

- Dùng b/răng nghiêng thường xuyên ăn khớp;

- Chọn dạng răng;

- Chọn kiểu HS t/dụ: loại 2 trục tốt hơn 3 trục;

- Dùng đồng tốc thay cho bánh răng di trượt,

Vì sao?

- Không gây va đập, không ồn và không phụ thuộc trình độ lái xe;

- Tăng độ bền lâu, tránh va đập răng, quá trình sang số nhẹ nhàng)

• Có thể trich công suất động cơ *

3.1.3 -Phân loại hộp số

+ Theo phương pháp thay đổi tỷ số truyền:

- Hộp số vô cấp;

- Hộp số có cấp (thường gặp trên ô tô);

- Hộp số hỗn hợp (phối hợp cả 2 kiều trên)

• Theo phương pháp điều khiển:

- Hộp số tự động điều khiển;

- Hộp số bán tự động điều khiển;

- Hộp số điều khiển cưỡng bức

- Hộp số điều khiển trực tiếp và điều khiển gián tiếp

Trên các ô tô hiện nay:hộp số kiều cơ khí có cấp, điều khiển trực tiếp Trên một số xe du lịch có sử dụng loại hộp số hỗn hợp (thuỷ -cơ, ) điều khiển trực tiếp *

1

1 3

' 3

Z

' 1

Thí dụ

Hộp số cơ khí 2 trục

Đặc điểm:

3.2.2-Cơ cấu hành tinh: • Một số bánh răng có trục di động

quanh tâm đường trục của cơ cấu;

tỷ số truyền xác định.

• Nếu nối giữa hai trục bất kỳ: cơ cấu bị khóa Tất cả các trục quay thành một khối.

Ưu:

• Có tỷ số truyền lớn khi số răng của các bánh răng không lớn;

• Mômen xoắn trên các trục:

– t.s.t của cơ cấu hành tinh khi giá vs đứng yên, mang dấu âm

• Mối liên hệ vận tốc góc giữa các trục theo quy luật:

 1 ) 

: : 1 :

:

3 2

Thí dụ

Thảo luận trên lớp

3.2.3- Hộp số phụ

• Hộp số phụ (bộ chia và hộp

giảm tốc) được lắp với hộp số

chính, thường có 2 cấp tỷ số

truyền, sử dụng trên các ô tô

vận tải cỡ lớn, xe đầu kéo

• Đặc điểm kết cấu

• Số lượng các số truyền:

+ Ở bộ chia (a)

+ Ở hộp giảm tốc (b)

3.2- Phân tích đặc điểm kết cấu HS

3.2.1 Hộp số cơ khí có cấp

Trên ô tô thường sử dụng hộp số cơ khí, loại có cấp tỷ số truyền (thường là 3, 4 hoặc 5 số tiến, hoặc 8,10,12);

có 2 hoặc 3 trục)

Ưu điểm hộp số cơ khí có cấp:

- Hiệu suất cao,

- Khối lượng, kích thước nhỏ,

- Làm việc tin cậy,

- Bảo dưỡng đơn giản,

- Giá thành chế tạo hạ *

a) Hộp số cơ khí 3 trục cố định.

Ưu điểm:

- Đơn giản về kết cấu (so với HS hành tinh)

- Có số truyền thẳng => tl cao;

- Với cùng kích thước “a”: loại 3 trục có ih lớn hơn ở loại 2 trục;

- Với cùng itl, thì “ a” nhỏ hơn.

+ Kết cấu nhỏ gọn;

+ Tăng khoảng sáng gầm xe

t.e.: HS cơ khí 3 trục cố định dễ đạt itl lớn trong khi “a” nhỏ nhờ bố trí 2 cặp b/răng liên tiếp ăn khớp với nhau

Nhược:

- tl thấp ở các số truyền trung gian;

- Có tới 2 cặp b/răng nghiêng ăn khớp =>

Ví dụ: Hộp số cơ khí 3 trục cố định loại 5 số.

Sơ đồ động học hộp số cơ khí 3 cấp tỷ số truyền

1-trục chủ động;2-đồng tốc;

3,4-nạng gài;

5-trục bị động;6-truc trung gian;

Z3,Z3-cặp bánh răng thường tiếp;

Zo-bánh răng số lùi

Cả 3 trục cùng nằm trong 1

Nhược điểm cơ bản của kêt cấu truyền thống ( 3 trục cùng trong 1 m/f):

- Trục bị động có một đầu gối lên bánh răng trục chủ động =>

- Kích thước hướng kính bị hạn chế, => ảnh hưởng đến việc bố trí ổ

và độ bền của ổ, của trục, độ cứng vững của trục khi chịu tải

(b/răng số 1 và số lùi được bố trí ở gần ổ đỡ để chống gây võng và xoay trục).

Xu hướng hiện nay, tìm các giải pháp để:

- Tăng tl

- Tăng tuổi thọ của HS,

- Điều khiển nhẹ nhàng (đặc biệt với các xe vận tải có quá nhiều số

truyền).? *

trượt để gài số lùi

=>ưu, nhược điểm:

Ưu điểm:

- tl cao ở các số truyền trung gian; 1.dây cáp chọn trục trượt

- đơn giản kết cấu;

- có thể sử dụng TL chính b/răng trụ bố trí trên cùng một vỏ với HS,điều đó rất có lợi khi bố trí cầu trước chủ động (loại 4x2)

Xu hướng dùng cầu trước chủ động ngày càng được áp dụng do:

+ có điều kiện cải thiện độ cứng vững trục, giảm uốn trục;

*) Hộp số cơ khí 2 trục bị động (loại có cấp)

• Mục đích:

- Để tăng số lượng số truyền,

- Để giảm kích thước theo chiều trục.

Hộp số cơ khí 2 trục bị động

Hộp số cơ khí 2 trục bị động (dẫn động điều khiển)

1.Dây cáp chọn trục trượt 2 Dây cáp chọn trục trượt

Sơ đồ chuyển động của các khâu

Khi chọn trục trượt (a) Khi chọn số (b).

**) Hộp số cơ khí 2 trục bị động (loại với ly hợp đôi)

**) Hộp số cơ khí 2 trục bị động (sơ đồ động học)

**) Hộp số cơ khí 2 trục bị động (so sánh)

c) Hộp số cơ khí có nhiều cấp tỷ số truyền

Ap dụng với ô tô tải chạy trên đường dài, có sức cản mặt đường thay đổi không lớn

Phương án đặt bộ chia + HS chính (ví dụ: xe KAMAZ):

- Tăng được tl truyền vì luôn chỉ có 2 cặp b/răng ăn khớp;

- Dễ tạo các mẫu xe mới;

Phương án đặt sau (với ip>1) có các đặc điểm sau:

- Dùng khi cần tăng lực kéo (lớn) Pk tại b/xe chủ động

Nhờ vậy Mx ở các b/răng HS chính giảm =>

tăng độ bền cho bánh răng, trục, ổ…=>(tăng độ tin cậy);

kích thước nhỏ gọn;

- Có khoảng động học lớn (so với loại có bộ chia lắp phía trước, dk<10)

- Phải gài số tuần tự (khác với loại có bộ chia đặt trước: không cần gài số theo tuần tự) => điều khiển không thuận tiện (ví dụ: trên xe МАЗ, Volvo

“R61”)

Các phương án bố trí hộp số có nhiều cấp tỷ số truyền

a loại 10 cấp có

bộ chia đặt trước;

b 8 cấp có HSP

đặt sau

c 9 cấp có HS hành tinh đặt

sau

d 8 cấp;

e 16 cấp có bộ chia đặt trước

Loại 10 cấp có bộ chia đặt trước

Loại 8 cấp có HSP đặt sau

Loại 16 cấp có bộ chia đặt trước và HSP đặt sau

Hộp số 8 tỷ số truyền xe Volvo R61 có HSP đặt sau

Ví dụ: hộp số 10 cấp tỷ số truyền hãng Fuller “RT-910”

3.2.2- Hộp số cơ khí kiểu hành tinh (có một số trục di động)

Vì vậy khi Vtheo của các tâm trục b/răng hành tính lớn sẽ làm phát sinh

Plitâm lớn tác động lên gối tựa các b/răng hành tinh;

Nếu trong HS hành tinh có dùng các b/răng ăn khớp trong thì việc chế tạo cần phải có máy chuyên dùng

HS hành tinh có hàng loạt các ưu điểm:

- Dòng lực truyền từ đ/cơ đến HS hành tinh hầu như truyền song

song Mỗi dòng truyền qua một b/răng Mà trong HS hành tinh

thường có từ 3-4 b/răng hành tinh (thậm chí có khi đến 12 b/răng)

do đó cùng một lúc có nhiều răng cùng ăn khớp, > ăn khớp êm,

chi tiết được tăng bền, tăng khả năng chống ăn mò;

- Các b/răng ở trạng thái luôn ăn khớp do đó có thể sử dụng b/răng

nghiêng, b/răng xoắn Việc sang số thực hiện bằng các khớp masat

hoặc phanh Do vậy không phải dùng đồng tốc, thậm chí cả LH nữa;

- Quá trình đổi số không ồn và thời gian đổi số rất ngắn Điều đó đặc

biệt có ý nghĩa với xe quân sự Nó không chỉ hoạt động trên đường

tốt mà cả tại các vùng đường xấu và không đường;

- HS hành tinh sử dụng phương pháp đổi số bằng các khớp masat

nên dễ thực hiện quá trình đổi số tự động Điều đó rất cần khi HS

(kiểu b/răng) làm việc với biến áp thủy lực Nó thường ở dạng HS

phụ của bộ truyền thủy – cơ

Nếu không thực hiện quá trình đổi số tự động thì HS thủy – cơ sẽ

kém hiệu quả

- HS hành tinh còn có nhiều ưu điểm khác, nhất là có thể tạo i h lớn

Theo đặc tính cơ bản của HS

hành tinh đơn giản, ta có:

, 01

12

1 1

i

i





Do đó, tỷ số truyền giữa các trục giá hành tinh và trục 1 (khi 2 = 0

có nghĩa, khi giá hành tinh bị phanh) sẽ là:

Nếu i 12 1 thì i 01sẽ rât lớn

HS hành tinh đồng truc

Do tải trọng hướng kính tác dụng đốixứng nên các trục chính hầu nhưđược giảm tải

Vì vậy nó có thể lắp trên các ổ trượt(bạc hoặc đôi khi hầu như không có giá

đỡ).

Do đó giảm được kích thước HS

- Cơ cấu gài số (cơ cấu đổi số) lắp trong hộp số.

- Cần điều khiển (hoặc các nút bấm-với HS tự động) đặt trong buồng lái;

- Hệ thống các thanh kéo, cần kéo nối giữa cần điều khiển và cơ cấu gài, đổi số

• Cơ cấu gài số (cơ cấu đổi số) gồm:

con trượt, trục trượt, nạng mở, định vị, khóa số, đồng tốc.

Định vị : để xác định vị trí dịch chuyển chính xác của trục trượt trong

nắp hộp số Cũng chính là xác định vị trí của càng gài  vị trí vành

Để tránh gài nhầm số lùi khi xe đang chạy tiến => kết cấu chốt lò xo:

muốn gài số lùi người lái cần tác động vào cần gạt một lực lớn hơn để thắng sức cản lò xo đó

Ngoài ra, cơ cấu điều khiển còn có thể có các cụm thủy lực, khí nén, điện tử để giúp quá trình điều khiển được thuận tiện, nhẹ nhàng

• Cơ cấu điều khiển trực tiếp bằng cần gạt, có 2 cách bố trí:

- Cần gạt đặt trực tiếp trên nắp HS và có một khớp cầu;

Đầu phía dưới cần gạt nối với các thanh trượt

Các nạng gài được bắt chặt trên các thanh trượt

Các nạng gài dùng để di trượt vỏ bộ đồng tốc hoặc bánh răng _

(trường hợp b/răng số 1 và số lùi)

Đây là phương pháp đơn giản nhất, nhưng chỉ thực hiện được khi HS bố trí gần người lái.

• Điều khiển từ xa (cần gạt không đặt trực tiếp trên nắp hộp số)

Dùng p/p này khi bố trí HS xa người lái hoặc khi sử dụng ca-bin lật Phương pháp này cần có hệ thống cần gạt riêng Ngoài định vị và khóa số ở cơ cấu gài còn cần định vị ở các cần gạt trung gian

Ví dụ: cơ cấu gài số.

Ví dụ: cơ cấu điều khiển từ xa.

• Nhược điểm: tồn tại khe hở lớn ở các khâu, khớp =>

+ Kết cấu phức tạp

+ Tăng khả năng bị rung động các chi tiết dẫn động (độ cứng vữngkém).

Để khắc phục nhược điểm trên, thường dùng khớp bản lề, có lò xo đặt tại nơi

có khe hở lớn nhất.

• Trong một số trường hợp, để giảm thới gian đổi số: đưa thêm vào dẫn

động các cơ cấu phụ

• Khi đó, quá trình gài số được chia thành 2 giai đoạn với 2 thao tác: chuẩn bị

đổi số và thao tác gài số.

- Thao tác thứ nhất: ở giai đoạn chuẩn bị người ta làm các thao tác như chọn sẵn các số cần phải gài.

- Thao tác thứ 2: thực hành gài số Lúc này người lái chỉ cần làm thêm một động tác phụ đơn giản nào đó (và cần tốn rất ít thời gian thí dụ: đạp hoặc nhả LH)

là đã thực hiện xong thao tác gài số ( trên KAMAZ)

- Dẫn động điều khiển có thể là tự động, dùng trong bộ truyền thủy động, vừa điều khiển nhẹ nhàng (điều khiển bấm nút) vừa tăng hiệu quả kinh tế (thí

dụ trên ô tô волга, чайка…)

• Trường hợp này, lái xe không cần tốn năng lượng để gài số mà chỉ cần tạo tín hiệu điều khiển (bấm nút điều khiển; dùng bàn đạp ga…).

Ví dụ: dẫn động điều khiển hộp số xe KAMAZ (cơ cấu điều khiển ở hộp số có

nhiều số truyền)

3.3.2-Yêu cầu với dẫn động hộp số

- Thao tác đơn giản và điều khiển nhẹ nhàng

- Đổi số nhanh (tốn ít thời gian đổi số)

- Tin cậy trong sử dụng và số lượng vị trí cần đ/chỉnh là ít nhất

Riêng đối với hệ thống điều khiển tự động, ngoài những y/cầu trên còn cần:

- Đảm bảo chất lượng động lực học và chỉ tiêu kính tế cao;

- Không có hiện tượng tuần hoàn khi đổi sô (tự đổi số từ thấp lên cao và

ngươc lại).

Để đảm bảo không xẩy ra hiện tượng tuần hoàn đổi số, yêu cầu hệ thống điều khiển cần đảm bảo sự cân bằng lực kéo trên bánh xe chủ động trước và sau lúc gài số trong khi vị trí bàn đạp ga vẫn

không đổi (hộp số thủy cơ sẽ giải quyết y/c này)

3.3.3- Đồng tốc và ống gài.

• Các bánh răng lắp trên trục bị động hộp số thường có 2 dạng:

- Loại quay trơn trên trục, dùng ở các số truyền cao ( thường từ số 2 trở lên), luôn luôn ăn khớp với các bánh răng trên trục trung gian, kiểu bánh răng trụ răng nghiêng;

- Loại di trượt trên phần then hoa trục bị động, răng trụ răng thẳng,

thường ở số I và số lùi

Để truyền chuyển động từ trục trung gian (hoặc trực tiếp từ trục chủ

động) cho trục bị động khi gài số, trong hộp số phải có đồng tốc

hoặc ống gài.

a) Ống gài số là một vành răng trong răng thẳng, ăn khớp then hoa

với trục bị động và có thể dịch chuyển dọc trục để ăn khớp với một bánh răng quay trơn trên trục đó

Khi vào khớp, chuyển động sẽ được truyền từ bánh răng trục trung gian => bánh răng thường tiếp quay trơn trên trục bị động, => qua ống gài => trục bị động.

• Ống gài có kết cấu đơn giản

Trong nhiều trường hợp nó được làm ngay trong bánh răng số I và

số lùi (ở trục bị động) Tuy nhiên,

+ do không được đồng tốc giữa phần chủ động – bị động khi gài số nên thường gây tiếng ồn do va đập các đầu răng,

+ khó gài số và dễ làm mài mòn và gây gẫy vỡ răng

b) Đồng tốc

Mục đích: đảm bảo quá trình đổi số được nhẹ nhàng, không gây ồn.Đồng tốc thường dùng cho các số truyền thường xuyên hoạt động (từ số 2 trở lên)

Số I và số lùi không sử dụng đồng tốc

Ví dụ: khảo sát đồng tốc kiểu quán tính:

Kết cấu đồng tốc • Bộ đồng tốc gồm ống gài

(vành răng gài) 3, có thể dịch chuyển trên ống răng 8

• Ong răng 8 bắt chặt trên trục thứ cấp

• Ba con trượt 6 đặt trên ô/r 8 được giữ trong vành răng gài 3 nhờ 2 phanh hãm 7

• Hai đầu vành gài có các vành khoá 5 bằng đồng, có vành răng ngoài và mặt côn phía trong

• Độ côn của các vành đồng này cũng bằng độ côn trên phần mặt đầu của b/ răng trục chủ động 1 và bánh răng 6 của số truyền IV

• Khi gài số (thí dụ, gài số truyền

thẳng) nạng mở 4 dịch chuyển ống

gài 3 về phía trục chủ động

• Cùng dịch chuyển với ống gài là

các con trượt 6 (có 2 phanh hãm 7)

Các con trượt 6 tác động vào

vành khoá 2 để cho nó tiếp xúc

với mặt côn bánh răng trục chủ

động 1

• Do có lực ma sát phát sinh trên 2

mặt côn nên vành khoá 2 bị xoay

tương đối theo chiều quay trục

chủ động, tạo ra khe hở giữa con

trượt và rãnh trong vành răng 2

• Tại thời điểm này vành răng 2

Mặt đầu vành răng khoá 5 (2)

xẻ 3 rãnh rộng hơn bề ngang con trượt để con trượt có thể

• Tại mặt vát răng phát sinh phản lực N với

thành phần tiếp tuyến T:(N=T+Q)

• Lực tiếp tuyến T tạo nên mômen chống lại

sự quay tương đối của vành khoá 2 để dễ

vào khớp

• Mô men ma sát MT của mặt vát trên trục 1

luôn bằng mô men các lực tiếp tuyến quán

tính khối lượng quay trục chủ động cùng

các chi tiết gắn trên nó (đĩa bị động ly hợp,

trục trung gian hộp số…) MT=Mqt

Mô men này phát sinh do sự thay đổi tốc

độ chuyển động (khi phanh hoặc tăng tốc) khi

các bề mặt côn bị ép sát vào nhau

ống gài 3 (cũng chính

là với trục bị động) thì chưa thể vào số được

Nhờ có ma sát mà khi vận tốc góc của trục 1 và 7 như nhau thì chỉ cần một lực nhỏ (để xoay vành 2 tương đối so với trục 1) để vào khớp.

Lúc này con trượt 6 bị ép xuống, còn các lò xo 9 và 10 bị bóp lại

- Các lỗ trong đĩa di trượt 2 (để chốt 1 xuyên

qua) cũng có bề mặt khóa, được làm

• Khi các số ở vị trí trung gian (vị trí không gài số), chốt 7 tì vào đĩa 2 ở phần mặt côn để giữ cho đĩa 2 ở vị trí trung gian.

• Khi đó chốt 1 nằm ở vị trí giữa trong lỗ và có thể dịch chuyển tự do trong đó

• Khi gài số, đĩa 2 được dịch chuyển sang trái (hoặc sang phải) để cho các mặt côn của vành côn 3 và bánh răng 8 (9) tiếp xúc với nhau Khi chúng đã tiếp xúc, do tác dụng của mô men ma sát , khớp 2 bị xoay một góc và mặt côn của đĩa 2 tỳ vào mặt côn trên chốt 1

• Độ côn được tính toán sao cho khi còn tác dụng của mô men ma sát, (tức là khi vành côn 3 và bánh răng 8 chưa đồng tốc) thì khớp 2 không thể tiếp tục dịch chuyển theo rãnh then hoa được

Khi lực quán tính bị triệt tiêu, và do đó, cũng không còn tồn tại mô men

ma sát nữa , lúc đó khớp 2 có thể dịch chuyển theo hướng trục và nhờ vậy khớp 2 gài vào bánh răng 8 được êm, không gây tiếng ồn

Số truyền đã được gài

Các viên bi bô phận định vị sẽ bị ấn sâu xuống (nhờ các rãnh vát ổ đầu chốt)

• Quá trình gài số của khớp 2 với bánh răng 9 cũng xảy ra tương tự