CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỘP SỐ 1. Sự ra đời của hộp số sàn Được ví như trái tim của hệ thống truyền lực, hộp số biến đổi mô-men, tốc độ làm việc của động cơ sao cho phù hợp với điều kiện làm việc của bánh xe trên đường. Kể từ khi phát minh nổi tiếng của George Selden về bộ truyền động cầu trước kết hợp với động cơ 3 xi-lanh đặt nằm ngang trở thành thiết kế trên xe hơi, có rất ít ý tưởng mới phù hợp. Giới thiệu vào năm 1894, bản phác thảo đầu tiên của hộp số cận đại do hai kỹ sư người Pháp, Louis-Rene Panhard và Emile Levassor đưa ra đã không mang về cho hai ông vinh quang mà ngược lại phải nhận những chỉ trích.
Buổi thuyết trình không thành công, chiếc xe mô hình bị chết máy, nội dung bị cắt bớt chỉ còn trình bày trên bảng đen. Một tờ báo viết "kẻ bịp bợm đã dùng nhiều trò mánh khóe để lừa gạt công chúng hâm hộ cùng với chiếc xe mới”. Có lẽ các nhà phát minh nên bỏ qua buổi nói chuyện công nghệ và sử dụng mô tả vừa đủ. Những gì họ đã làm thật thô thiển.
Chiếc xe do George Selden thiết kế vào năm 1877. Thời ấy, kết cấu truyền động khá đơn giản bằng bộ truyền đai hoặc bộ truyền bánh răng côn. Xe chỉ có thể chạy với tốc độ đa 32 km/h. Khi gặp vật cản trên đường, tài xế phải dừng lại gài số thấp.
Lanchester, một trong những người tiên phong trong lĩnh vực ôtô ở Anh, mô tả về chiếc xe của ông gồm hai cấp truyền đai, một cho tốc độ thấp, cần mô- men lớn và một ở tốc độ cao, mô-men nhỏ. Một năm sau cuộc hộp báo tai tiếng, Panhard and Levassor nổi danh trở lại không những chỉ với riêng hộp số mà còn toàn bộ hệ thống truyền lực. Lần này, họ đã có chiếc xe đầu tiên sẵn sàng chạy khi đạp ga. Bên cạnh đó họ cũng đã có rất nhiều thay đổi về ý tưởng.
Thực tế, nó là một mẫu đã đáp ứng được hầu hết các yêu cầu của xe được xây dựng vào những năm 90 và cả những năm sau đó. Không giống như mẫu xe hiện thời, thiết kế mới có động cơ đặt dọc phía trước, truyền công suất ra cầu sau thông qua ly hợp và hộp số trượt 3 cấp và cầu chuyển động bằng xích. Nó gần giống như hệ thống truyền lực trên các xe hiện đại, nhưng chưa có vi sai và bán trục chủ động. Tuy nhiên, vào năm 1898, điều này đã trở thành hiện thực khi nhà triệu phú Louis Renault kết nối công suất thành công từ động cơ đặt dọc, qua hộp số tới cầu sau “sống” bằng trục kim loại.
Cầu sau “sống” hay còn gọi là vi sai cầu sau, cái mà Renault đã làm phù hợp với ý tưởng phát triển của một người Mỹ có tên C. Vì đã khắc phục vấn đề mòn lốp, nên phát minh này được hầu hết các nhà sản xuất ôtô áp dụng. Vi sai bao gồm một cụm bánh răng răng khớp làm nhiệm vụ phân chia công suất cho hai bánh của cầu sau. Nó cho phép bánh phía ngoài quay nhanh hơn bánh trong khi xe quay vòng.
Năm 1904, hộp số sàn sang số trượt của Panhard-Levassor đã được hiện thực hóa bởi hầu hết các nhà sản xuất ôtô. Dù tồn tại dưới dạng này hay dạng khác thì chúng vẫn còn được sử dụng cho đến thời gian gần đây. Hiển nhiên, đã có những cải tiến, thay đổi quan trọng nhất là hệ thống đồng bộ hóa cho phép quá trình ăn khớp giữa cách bánh răng diễn ra một cách trôi chảy, không phát sinh va đập. Hộp số trang bị bộ đồng tốc được Cadillac sử dụng lần đầu tiên vào năm 1928.
Sau khi được Porsche phát triển, phát minh này đã trở nên phổ biến cho đến tận ngày nay. Khoảng thời gian kể từ khi hộp số sàn xuất hiện cho đến thời điểm phát minh ra bộ đồng tốc, có một sự cố gắng khác cũng nhằm đơn giản quá trình sang số. Đó chính là hộp số có cấu tạo từ bộ truyền bánh răng hành tinh, xuất hiện lần đầu tiên trên mẫu Ford Model T 1908. Bộ truyền bánh răng hành tinh bao gồm một bánh răng trung tâm hay còn được gọi là bánh răng mặt trời, một số bánh răng hành tinh ăn khớp xung quanh.
Ngày nay, bộ truyền hành tinh được sử dụng trên hộp số tự động nhiều hơn trên số sàn. Một vài loại số sàn phức tạp sử dụng bánh răng hành tinh đã được đưa ra, Wilson Preselector là một trong những hộp số như thế. Nó từng được sử dụng vào những năm 30. Hệ thống sử dụng 4 bộ truyền bánh răng hành tinh riêng rẽ, cho phép lái xe chọn trước một tỷ số truyền bằng cách di chuyển cần điều khiển nhỏ cạnh trục lái.
Mục đích của hộp số Để cho xe chuyển động, nó phải vượt qua một số lực cản. Có ba loại lực cản chính cản trở sự chuyển động của xe: Lực cản lăn, nó sẽ nhỏ khi tình trạng mặt đường tốt và sẽ lớn khi mặt đường gồ ghề. Lực cản gió: lực này sẽ nhỏ khi tốc độ xe nhỏ và lớn khi tốc độ xe cao. Nó không tăng tuyến tính với tốc độ nhưng nó sẽ tăng gấp hai lần so với lượng công suất xe tăng.
Lực cản gió của xe phụ thuộc vào hình dáng bên ngoài của xe, được biểu thị bằng giá trị Cw. Giá trị này được đo theo rãnh gió đi qua bề mặt xe bởi một dụng cụ đo sức gió đặt lên xe mà nó xác định được tốc độ gió. Lực cản nghiêng trên đường dốc, đường càng dốc thì lực cản càng lớn. Khả năng leo dốc lớn nhất có thể bị giới hạn trong trường hợp kéo xe.
Tất cả các loại lực cản trên đòi hỏi phải có một hệ thống truyền lực hoạt động nhằm đáp ứng với điều kiện khí động học của xe. Mỗi động cơ đều có một dải công xuất và mô men xoắn nhất định được xem như là tốc độ cho phép của động cơ đó, một hệ thống để điều chỉnh mô men và tốc độ cần thiết được trang bị trên xe được gọi là hộp số. Hộp số thay đổi tốc độ động cơ và mômen xoắn đến một giá trị cần thiết để điều khiển xe. Để thắng được lực quán tính của xe từ lúc đứng yên cho đến khi chuyển động thì mômen xoắn phải lớn khi tốc độ bánh xe thấp.
Hộp số sẽ thay đổi tương đối từ tốc độ cao / mô men xoắn thấp sang tốc độ thấp / mô men xoắn cao. Trong khi xe chuyển động và đang tăng tốc thì cần ít mô men xoắn hơn thì ở tốc độ cao thì phải cần mômen xoắn cao hơn, do đó hộp số phải có nhiều bánh răng với tỉ số truyền khác nhau nhằm phù hợp với sự thay đổi này. Công dụng, yêu cầu, phân loại 3.1Công dụng - Nhiệm vụ - Hộp số dùng để thay đổi tỉ số truyền nhằm thay đổi mômen xoắn ở các bánh xe chủ động của ôtô, đồng thời thay đổi tốc độ chạy xe phù hợp với sức cản bên ngoài. - Thay đổi chiều chuyển động của ôtô (tiến và lùi).
- Tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong khoảng thời gian tuỳ ý mà không cần tắt máy và mở li hợp. - Dẫn động lực học ra ngoài cho các bộ phận công tác của xe chuyên dùng 3.2Yêu cầu Có đủ tỉ số truyền một cách hợp lý để nâng cao tính kinh tế , và tính động lực học của ôtô. Hiệu suất truyền lực cao, khi làm việc không gây tiếng ồn, thay đổi số nhẹ nhàng không sinh lực va đập ở các bánh răng. Kết cấu gọn gàng, chắc chắn, dễ điều khiển bảo dưỡng và sửa chữa, giá thành hạ.3Phân loại hộp số 3.1 Phân loại theo phương pháp thay đổi tỉ số truyền Loại hộp số có cấp Ngày nay trên ôtô dùng nhiều nhất là hộp số có cấp (loại này thay đổi tỉ số truyền bằng cách thay đổi sự ăn khớp giữa các cặp bánh răng), vì cấu tạo đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu suất truyền lực cao, giá thành rẻ.
Trong loại hộp số có cấp người ta chia: Theo tính chất trục truyền - Loại có trục tâm cố định việc thay đổi số bằng các con trượt thường có loại hai trục tâm dọc hoặc ngang, loại ba trục tâm dọc. - Loại có trục tâm di động(hộp số hành tinh). Theo cấp số ta có:hộp số 3 cấp, 4 cấp, 5 cấp … Nếu hộp số càng nhiều cấp tốc độ càng cho phép sử dụng hợp lý công suất của động cơ, trong điều kiện lực cản khác nhau do đó tăng được tính kinh tế của ôtô nhưng thời gian thay đổi số dài, kết cấu phức tạp. Loại hộp số vô cấp Hộp số vô cấp có ưu điểm là:có thể thay đổi tỉ số truyền liên tục trong một giố hạn nào đó, thay đổi tự động, liên tục phụ thuộc vào sức cản chuyển động của ôtô, nó rút ngắn được quãng đường tăng tốc, tăng lớn nhất tốc độ trung bình của ôtô.
- Hộp số vô cấp kiểu cơ học (ít sử dụng). - Hộp số vô cấp kiểu va đập (ít dùng). - Hộp số vô cấp kiểu ma sát (bánh ma sát hình côn). - Hộp số vô cấp dùng điện (dùng động cơ đốt trong kéo máy phát điện, cung cấp điện cho động cơ điện đặt ở bánh xe chủ động (hoặc có nguồn điện từ ắc quy).
Ta thay đổi dòng điện kích thích của động cơ điện sẽ thay đổi tốc độ và mômen xoắn của động cơ điện và của bánh xe chủ động. - Hộp số vô cấp thuỷ lực: truyền mômen xoắn nhờ năng lượng dòng chất lỏng có thể là thuỷ động hoặc thuỷ tĩnh. Hộp số vô cấp thuỷ lực có kết cấu phức tạp giá thành cao, hiệu suất truyền lực thấp, thay đổi mômen xoắn trong giới hạn hẹp. Thông thường người ta kết hợp với hộp số có cấp có trục tâm di động(kiểu hành tinh) với biến mômen thuỷ lực.2 Phân loại theo cơ cấu điều khiển - Loại điều khiển cưỡng bức(thường ở hộp số có cấp).
- Loại điều khiển bán tự động (thường ở hộp số kết hợp CHƯƠNG 2: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 2.1 Cấu tạo - Hộp cơ khí có cấp gồm các bộ phận sau: - Vỏ ly hợp được lắp với động cơ.1 Các trục của hộp số: Trục sơ cấp: Trên trục sơ cấp có một bánh răng liền trục và răng nhỏ ăn khớp với ống trượt của bộ đồng tốc. Phần trước có rãnh then hoa ráp vào moayơ đĩa ly hợp. Truyền chuyển động quay từ đĩa ma sát của ly hợp đến trục trung gian.