chuong 5 hệ THỐNG TRUYỀN lực TRÊN ô tô

Tải trọng dùng để tính toán các cụm trong hệ thống truyền lực : Mômen xoắn truyền từ động cơ xuống hệ thống truyền lực :... Hình 5.8 : Sơ đồ động học hộp số hai trục 3 số tiến 1 số lùiB

giá

độngtrọng

tảitrị

giá

kđ 

5.1.2 Những trường hợp sinh ra tải trọng động trong

hệ thống truyền lực :

5.1.1.1 Đóng ly hợp đột ngột :

5.1.2.2 Không mở ly hợp khi phanh :

5.1.2.3 Phanh đột ngột khi xe đang chạy bằng phanh tay :

5.1.3 Tải trọng dùng để tính toán các cụm trong hệ thống truyền lực :

Mômen xoắn truyền từ động cơ xuống hệ thống

truyền lực :

Mômen tính theo điều kiện bám ngược lên chi tiết :

.r

x.Z



5.2.1.3 Yêu cầu :

5.2.2 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của ly hợp

ma sát :

5.2.2.1 Sơ đồ cấu tạo :

Hình 5.3 : Cấu tạo ly hợp ma sát có lò xo ép trung tâm

5.2.2.2 Nguyên lý làm việc của ly hợp ma sát : 5.2.3 Ảnh hưởng của ly hợp đến sự gài số :

Mômen quán tính chuyển động quay :

g 2

2 1

r g G

J 

Hình 5.4 :Sơ đồ để xét ảnh hưởng của ly hợp đến sự gài số

Nếu có tính đến trọng khối chuyển động quay của bánh xe thì cần thay vào công thức (5.18) G = G.(1+δ2) :

(5.19)

a

J M

2 bx

bx

r

J G

g '  



Xét gài số ly hợp vẫn đóng : ω m = ω b

Phương trình xung lượng của mômen cho chuyển

động quay của trục A trong thời gian gài hai bánh

2 1

2 l

m 3

r

r J

J t

1 b

2 1

2 l

m 3

3

r

r r

r

r

r J J

t.

r.

P

Khi bánh răng 4 ăn khớp bánh răng 3 tỉ số truyền của hộp số ih là :

2 h

r

r r

3

4 3

4 a 2

1 b

2 1

2 l

m 3

4 3

3

r

r r

r r

r

r

r J

J r

r t.

m h

b l

m 4

m h

b l

m a

b l

m a

Ji

JJ

.Ji

.J

m

a a h

b l

m a

4 4

Ji

JJ

.Ji

.J

JJ

t

r.P

 m l  2h a

h a b

h l

m

a 4

4

J i.

J J

i.

i.

J J

J t.

r

Xét sự gài số có mở ly hợp

Phương trình (5.25) sẽ có dạng :

(5.26)

Tỷ số xung lượng P4’.t và P4.t được tính :

(5.27)

a h

2 l

h a b

h l

a 4

4

J i.

J

i.

i.

J.

J t.

h

2 l

m

a h

2 m

l l

l m

a h

2 l

a h

2 l m

l

h a b

h l m

a

a h

2 l m

a h

2 l

h a b

h l a 4

4

J

J1J

iJ

J

Ji

J

J1J

JJ

Ji

J

Ji

JJ

J

ii

JJ

J

Ji

J

JJ

iJ

ii

J

J.t

P

.t

P

ωω

ωω

Vì Jm lớn hơn J1 rất nhiều nên ta có :

(5.28)

5.3.2 Tác dụng của ly hợp khi phanh :

Hình 5.5 : Sơ đồ hệ thống truyền lực để xét tác dụng của ly

hợp khi phanh

l

a

2 h

m

a

2 h 4

4

J

Ji

J

Ji

tP

tP

Mômen Mj truyền từ động cơ qua hộp số :

m

o h

bx

dt

d dt

dt

dv r

1 r

v dt

d dt

d

1 l

.i

i J

M

l

h

0 n

j 

max l

h

0 n max

dv r

.i

i J

dt

dv g

bx

2 bx

2 0

2 h

m

r G

g J

r

η i

i G J 1

Lực phanh cực đại đối với xe có bố trí cơ cấu phanh ở tất cả các bánh xe sẽ bằng tích số giữa trọng lượng xe G với hệ số bám φ :

M

l

0

h n max

j

M, S

0

98 75 50 25 0,25 0,5 0,75 1

45 0 3

5.2.5.1.2 Nguyên lý làm việc :

5.2.5.2 Đường đặt tính của ly hợp thủy động :

Hình 5.7 : Đường đặt tính ngoài của ly hợp với n b = const

1

S     

M S



5.3 HỘP SỐ VÀ HỘP PHÂN PHỐI :

5.3.1 Hộp số vô cấp :

5.3.1.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại :

5.3.1.1.1 Công dụng : 5.3.1.1.2 Yêu cầu : 5.3.1.1.3 Phân Loại :

5.3.1.2 Sơ đồ động học và nguyên lý làm việc của hộp số :

5.3.1.2.1 Hộp số hai trục :

Lùi

Hình 5.8 : Sơ đồ động học hộp số hai trục 3 số tiến 1 số lùi

Bánh răng lắp cố định trên trục răng ngồi

Bánh răng lắp với trục bằng then hoa

và trượt trên trục Bánh răng quay trơn trên trục

Thanh trượt

Trục trung gian

Trục thứ cấp

Truc trung gian tay số lùi

Trục sơ cấp 1

II III

5.3.1.3 Xác định tỷ số truyền của hộp số :

5.3.1.3.1 Xác địng tỷ số truyền ở số một của hộp số :

Từ phương trình cân bằng lực kéo, ta có :

Pkmax ≥ ψmax.G + Wv2 (5.38)

Khi chuyển động ở số 1 bỏ qua lực cản không khí

ta có :

Pkmax ≥ ψmax.G (5.39)

.G

ψ r

η i i i

M

max b

pc o

h1 emax



G.ψ

i

pc o emax

b

max 1

hl emax

G

m r

η i

.i i M

η i

.i M

emax

b

i 1

5.3.1.3.2 Xác định tỷ số truyền của các

số trung gian trong hộp số :

Hình 5.10 : Đồ thị sang số của ô tô có hộp số 3 cấp bố trí

v ’’

1 =v ’

2

v ’ 1

Giả sử khi chuyển số không bị mất mát công suất ta có :

' ' e b

,, 1

' e b

' n

i i 60i

1 n ( h

'' e h3

' e h2

'' e 2

h

' e 1

h

'' e

i

ni

n

; ;

i

ni

n

;i

ni



i

i

ii

i

' e

'' e hn

1) - h(n h3

h2 h2

q

ii

; ;

q

ii;

2

h1 h3

q

ii

h1

i

q  

Vậy tỷ số truyền của các tay số trung gian :

Phân phối tỷ số truyền theo cấp số điều hòa :

Hình 5.11 : Đồ thị sang số của ô tô khi tỷ số truyền bố trí

theo cấp số điều hòa

1

3 2 n

v ’’

1 =v ’ 2

en n ’’

e

N e

Chọn hệ thống tỷ số truyền sao cho khoản tốc độ giữa các

số truyền là như nhau, ta có :

' ' e b

'' 2 pc

h1 0

' ' e b

;

i

i 60i

' ' e b

'' n pc

1) h(n 0

' ' e b

'' 1 n

i i 60i

n

r π

2 v

;

i

i 60i

n

r π

1-

i

1

i

1-i

1i

1-i

1

1) - h(n hn

h2 h3

h1 h2









Tỷ số truyền của các số trung gian trong hộp số khi biết

tỷ số truyền ở số 1 là ih1 và hằng số điều hòa là a :

h1

i i

a i

1 - i

h2

ii

ai

1-i

1) - h(n

ii

ai

1-i

1 -

1

a i

1 -

i

1

1) - (n

h 1)

h(n hn

-





h11).a.i(n

1

i1

1 -

i a





h1

h1 h2 (n -2) i

1).i-

(ni





h1

h1 h3

i 2 3) - (n

1).i -

(n i





h1

h1 1)

h(n

-2)i-(n1

1).i-

(ni





(n i

Hình 5.12 :Cấu tạo của bộ đồng tốc

Bánh răng 4 luôn luôn ăn khớp với bánh răng của trục trung gian, ta có :

(5.57)

Trong giai đoạn chưa đồng tốc mặt côn của ống lồng 7 trượt trên mặt côn của bánh răng 4 nên có lực ma sát

.N , trong đó :

(5.58)

Lực ma sát sẽ cân bằng với lực vòng P tác dụng tương

hỗ giữa chi tiết 7 và 2 theo điều kiện sau :

t

m 4

r.

N r.

P     

Lực Q chính la lực hãm cổ vuông B của chốt 2 trong hốc

A của ống lồng 7, qua đó Q phải thỏa :

P Q

1 1

1

tg sin r

r.

Q

Q

r.

tg

1



5.3.2.2 Biến mômen thủy lực :

5.3.2.2.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc :

Hình 5.14 : Các bộ phận chính của biến mômen thủy lực

5.3.2.2.2 Các đường đặt tính của biến mômen thủy lực :

Hình 5.15 : Đường đặt tính ngoài của biến mômen thủy lực

có đĩa phản xạ cố định (khi n b = const)

Hình 5.16 : Đường đặt tính ngoài của biến mômen thủy lực có

5.3.2.3 Hộp số hành tinh :

5.3.2.3.1 Các sơ đồ động học của hộp số hành tinh :

Hình 5.19 : Các bộ phận chính của hộp số hành tinh

5.3.2.3.2 Tính toán động học và động lực học:

Hình 5.20 : Sơ đồ bánh răng hành tinh đơn giản

Từ điều kiện cân bằng của bánh răng hành tinh (S), ta có : (5.62)

Tổng mômen trên cả 3 phần tử có trục đi ra ngoài (đó là C,U,K) phải bằng 0 :

MC + MK – MU = 0 (5.63)

Thay giá trị vào (5.20) và (5.21), ta có :

(5.64)

E k

C C

K

K C

C

r

r M

r

M r

M

K K

C C

C

K K

C

M

M1

M

.M

M1

MM

C C

C

r

r1M

.r

r1

Hình 5.21 : Quan hệ các lực và mômen trong bộ bánh răng

hành tinh đơn giản

Tỷ số truyền :

(5.65)

Đầu vào chọn là trục của bánh răng trung tâm và đầu ra là trục cần dẫn, ta có :

R R

V

n

n M

C

M

M n

i  

Đầu vào là trục cần dẫn và đầu ra là trục bánh răng bao :

U

M

M n

n

i  

K

C U

K

r

r 1

1 M

Hình 5.22 : Các vận tốc tiếp tuyến của các phần tử

VK

VU

VC

Hình 5.23 : Sơ đồ kết nối 2 bộ bánh răng hành tinh đơn

giản thông qua trục

Hình 5.24 : Sơ đồ kết nối hai bộ bánh răng hành tinh đơn

giản thông qua 2 trục

Theo công thức cơ học :

vC = rC ωC ; vK = rK ωK

Tỷ số truyền toàn bộ được tính :

i = i1 I2Theo hình 5.24 tỉ số truyền toàn bộ sẽ là :

 C K   K K C C 

2

1 v

v

2

2 C 1

r

r 1

i

5.3.2.4 Hệ thống điều khiển hộp số tự động :

5.3.2.4.1 Hệ thống điều khiển bằng thủy lực :

5.3.2.4.2 Hệ thống điều khiển bằng điện tử ECT

(Electronically Controlled Transmission) :

Hình 5.32 : Sơ đồ động học các loại vi sai

5.3.3.2 Sơ đồ động học của các loại hộp phân phối :

Cầu sau

Cầu giữaCầu trước

a)

Hình 5.34 : Sơ đồ động học của hộp phân phối

Cầu sauCầu giữa

Cầu trước

Cầu trước

Cầu trước

Cầu giữa

Hình 5.35 : Sơ đồ động học của hộp phân phối có lắp

thêm bộ vi sai giữa các cầu

Hình 5.36 : Cơ cấu các đăng đơn

Hình 5.37 : Sự thay đổi hiệu số góc quay giữa φ 1 và φ 2

  

150

Để biết vận tốc ω2 thay đổi thế nào ta đạo hàm biểu thức

Từ (5.66) chúng ta có thể thay thế cos2φ2 bằng biểu thức

có φ1 và α Bình phương và biến đổi lượng giác ta có :

(5.69)

dt

d

; dt

d

cos cos

2

cos

2 2

2

cos tg

cos cos

Kết hợp biểu thức (5.69) và (5.68), ta có :

(5.70)

Giá trị lớn nhất của tỷ số đặc trưng cho sự quay

không đều của hai trục ứng với giá trị mẫu số φ1 = 00, 1800,

2 1

2

cos

cos sin

1 2

2 1

2 1

2

1

coscos

sin

coscos

.cos

5.4.2.2 Cơ cấu các đăng kép :

Hình 5.39 : Cơ cấu các đăng kép

Giả sử khi bắt đầu chuyển động, ở khớp K1 nạn chủ động nằm trong mặt phẳng thẳng đứng, áp dụng (5.66), ta có :tgφ1 = tgφ3.cosα1 (5.74)

tg 2

1

cos

cos tg

5.4.2.3 Khớp các đăng kép đồng tốc :

Hình 5.41 : Khớp các đăng kép đồng tốc

5.4.2.4 Khớp các đăng đồng tốc loại bi :

5.4.2.4.1 Động học khớp các đăng đồng tốc loại bi :

AB

Hình 5.42 : Sơ đồ động học khớp các đăng loại bi

y

b

sin y

sin

x sin

2 2

2 b sin b.cosz

1 1

2 2

2 a sin a cos z

Hình 5.43 : Khớp các đăng đồng tốc loại bi Weiss

5.4.2.4.3 Khớp các đăng đồng tốc loại

bi Rzepp :

Hình 5.44 : Khớp các đăng đồng tốc loại bi Rzepp

0 A

B

Hình 5.45 : Sơ đồ khảo sát động học

B D

R C

5.5 CẦU CHỦ ĐỘNG :

5.5.1 Sơ đồ động học của bộ truyền lực trong cầu chủ động :

5.5.1.1 Cầu chủ động không dẫn hướng :

Hình 5.47 : Sơ đồ động học cầu chủ động không dẫn hướng

1

6

5

3

5.5.2 Hệ thống truyền lực chính :

5.5.2.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại :

5.5.2.1.1 Công dụng : 5.5.2.1.2 Yêu cầu :

v i

30i

n π.r

i 

5.5.2.3 Ảnh hưởng của tỷ số truyền i 0 đến đặc tính động lực học của ô tô :

(5.88)

(5.89)

G

Wv r

η i M G

P

P D

2 b

t e k

b

e

i i 60.i

.r n

2π

v 

Hình 5.49 : Đồ thị cân bằng công suất ô tô với các tỷ số

N f + N

i ’ 0

i 0

i ” 0

N e.

i ”’

0

Hình 5.50 : Sơ đồ động học các loại vi sai

' " n" M"

3 3

1

5

2 2

4 4

Z n

Z n

n '

2

o 



Lúc đó số vòng quay nửa trục bên phải tăng lên :







Khi xe quay vòng bên phải công suất mất mát do ma sát

M

"

".

M '

'.

o

M M

M

M '

5.5.4.2 Sơ đồ cấu tạo các loại bán trục :

Z1

Z1

Y1 R'1

R1a)

O

Hình 5.54 : Sơ đồ các loại nửa trục và các lực tác dụng