CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ 1.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại của hộp số ô tô 1.1 Công dụng - Thay đổi tỷ số truyền của hệ thống truyền lực để tạo được lực kéo tại các bánh xe chủ động phù hợp với điều kiện chuyển động. - Tạo chuyển động lùi cho ô tô. - Có thể ngắt dòng truyền lực trong thời gian dài. Trên một số ô tô, chức năng thay đổi mômen truyền có thể được đảm nhận nhờ một số cụm khác (hộp phân phối, cụm cầu xe) nhằm tăng khả năng biến đổi mô men đáp ứng mở rộng điều kiện làm việc của ô tô.2 Yêu cầu Cấu tạo của ô tô cần đáp ứng một số yêu cầu cơ bản sau: - Có số tay số và dải tỷ số truyền thích hợp để đảm bảo được tính năng động lực học và tính kinh tế nhiên liệu của xe.
- Phải có hiệu suất truyền lực cao. - Việc chuyển số phải được thực hiện dễ dàng, tiện lợi (lực tác động và hành trình cần gạt không quá lớn), nhanh chóng và không gây tiếng ồn. - Có cơ cấu định vị chống nhảy số và cơ cấu chống gài đồng thời hai số. - Có vị trí trung gian để có thể ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian dài.
- Có cơ cấu báo hiệu khi gài số lùi. - Kết cấu nhỏ, gọn, dễ điều khiển, bảo dưỡng và sửa chữa.- Có khả năng bố trí cụm trích công suất để dẫn động các thiết bị phụ khác.3 Phân loại Tùy theo những yếu tố căn cứ để phân loại, hộp số được phân loại như sau: 1.1 Theo trạng thái của trục hộp số trong quá trình làm việc - Hộp số có tất cả các trục cố định - Hộp số có trục di động (hộp số hành tinh): Hộp số hành tinh và biến mô men là một cụm có chung vỏ làm thành cụm hộp số tự động được lắp liền sau động cơ. Cụm hộp số tự động có hệ thống điều khiển điện từ thủy lực làm việc theo chương trình lập sẵn, thực hiện tự động đóng ngắt thay đổi các tỷ số truyền bên trong hộp số chính. Cấu tạo của hộp số hành tinh dùng trên ô tô và các phương tiện giao thông khá phức tạp.
Hộp số hành tinh được tổ hợp từ các cơ cấu hành tinh cơ bản hoặc từ các cơ cấu hành tinh tổ hợp.2 Theo số trục của hộp số (không kể trục số lùi) Trên ô tô con thường sử dụng hộp số chính ba trục hoặc hai trục. -Hộp số ba trục có trục chủ động (trục sơ cấp) và trục bị động (trục thứ cấp) được thiết kế đồng trục. Phần lớn các số truyền đều thông qua hai cặp bánh răng ăn khớp, nếu nối trực tiếp trục chủ động và trục bị động có thể tạo ra số truyền thẳng. Cấu trúc này thường gặp trên ô tô có cầu sau chủ động.
-Hộp số hai trục : tất cả các số truyền truyền qua một cặp bánh răng ăn khớp. Trong một số trường hợp số truyền cao nhất có thể truyền qua nhiều cặp bánh răng. Cấu trúc này thường gặp trên ô tô có động cơ đặt trước, cầu trước chủ động.3 Theo số tỷ số truyền chung của hộp số chính Theo số lượng số tiến là 4,5… 1.4 Theo đặc điểm thay đổi tỷ số truyền - Hộp số vô cấp được dùng để tạo thành HTTL vô cấp, trong đó hộp số có tỷ số truyền biến đổi liên tục, trong khoảng tỷ số truyền (R) định sẵn, từ thấp đến cao và ngược lại. Trên ô tô bộ truyền vô cấp thường gặp: biến mô men thủy lực, bộ truyền đai đặt biệt,.
Nếu mô men động cơ làm việc ở giá trị nhất định, sự biến đổi mô men sau hộp số vô cấp là đường liên tục, do vậy các bộ truyền này còn được gọi là bộ truyền liên tục trong khoảng tỷ số truyền R cho trước. Ví dụ: trên biến mô men thủy lực, khoảng R có thể đạt tới 2,7, trên bộ truyền đai đặc biệt có thể R = 4,5. - Hộp số có cấp, tạo thành HTTL có cấp, được dùng phổ biến trên ô tô. Tỷ số truyền trong hộp số thay đổi với các giá trị cố định khác nhau, do vậy còn được gọi là bộ truyền gián đoạn.
Mức độ gián đoạn phụ thuộc vào số lượng tỷ số truyền bên trong hộp số. Ở đây bộ truyền vô cấp có dạng bao các điểm ngoài của hộp số có cấp, do vậy cho phép thay đổi mô men và tốc độ đều đặn hơn, tận dụng tốt công suất của động cơ.Trong HTTL có thể tập hợp bởi các bộ truyển vô cấp với hộp số có cấp. Theo phương pháp điều khiển chuyển số của hộp số Điều khiển bằng tay, điều khiển tự động, và điều khiển bán tự động. Trong thời gian gần đây đã xuất hiện các hộp số cho phép làm việc theo phương pháp điều khiển bằng tay và điều khiển tự động tùy chọn bằng các nút chọn trên bảng điều khiển (hộp số có hai li hợp trên một số ô tô con).
Với tính chất đa dạng của hộp số, trong tài liệu sẽ trình bày với hai dạng hộp số thường gặp trên ô tô: hộp số đơn giản có cấp và hộp số tự động chuyển số.2 Đặc điểm cấu tạo của hộp số cơ khí có cấp Hộp số cơ khí trên ô tô tải hiện nay thường có 2 loại hộp số: hộp số 2 trục, và hộp số 3 trục.1 Hộp số ba trục Hộp số 3 trục có các bộ phận chính sau đây: Bánh răng, trục sơ cấp, trục thứ cấp, trục số lùi Cơ cấu điều khiển gồm có: cơ cấu định vị trục trượt, khóa hãm, bộ đồng tốc, tay số. Hộp số này có ưu điểm sau: Khi cùng kích thước bên ngoài như nhau hộp số này cho tỉ số truyền lớn. Đặc điểm rất quan trọng là hiện nay động cơ cao tốc được dùng nhiều trên ô tô. Như thế nghĩa là nếu cần đảm bảo một tỉ số truyền như nhau thì loại hộp số này có kích thước bé, trọng lượng cũng bé hơn, do đó giảm được trọng lượng toàn bộ ôtô.1: Hộp số 3 trục Trục sơ cấp và trục thứ cấp đặt đồng tâm cho nên tạo ra được tỉ số truyền thẳng nghĩa là gài cứng trục sơ cấp và trục thứ cấp lại với nhau.
Trong trường hợp này hiệu suất sẽ rất cao, coi như bằng 1, bởi vì truyền động không qua một cặp bánh răng nào cả. Đối với ô tô rất quan trọng bởi thời gian làm việc ở số truyền thẳng chiếm tỉ lệ 50%-80% .Trên các đoạn đường bằng phẳng có thể gài số truyền thẳng, do đó thời gian sử dụng các tay số trung gian sẽ ít đi, cho nên bánh răng và ổ bi ở các tay số này có kích thước. Nhược điểm: Hộp số có số truyền thẳng có khuyết điểm là ổ bi đằng trước (theo chiều chuyển động của ôtô) của trục thứ cấp được đặt vào lỗ đằng sau của trục sơ cấp. Do điều kiện kết cấu của hộp số (kích thước trục sơ cấp, ổ bi này không thể làm to được, cho nên khi làm việc có lực tác dụng thì ổ bi này sẽ ở tình trạng căng thẳng.
Trong hộp số các bánh răng có nhiệm vụ truyền động giữa các trục. Để truyền động được các bánh răng trên các trục phải ăn khớp với nhau.2: Đường truyền công suất Bánh răng trong hộp số được lắp cố định trên trục bằng then bán nguyệt, then bằng (hoặc liền khối với trục), bánh răng lắp lồng không trên trục nhờ bạc lót. - Bánh răng: trong hộp số 3 trục thường sử dụng bánh răng di trượt để gài số, lên trong quá trình gài số quá trình va đập cũng thường dẫn đến mòn, vỡ răng. - Khi dùng phương pháp di trượt để gài số thì buộc phải dùng bánh răng thẳng để lắp trên các then hoa, cho lên như vậy sẽ dẫn đến chất lượng của ăn khớp bánh răng không bằng bánh răng nghiêng.
Nếu muốn dùng bánh răng nghiêng thì các then hoa phải được chế tạo trên công nghệ xoắn rất phức tạp.3 Hộp số 3 trục 5 cấp Nguyên lý hoạt động: -Vị trí tay số 1: Khi gạt cần 1 sang bên trái, lúc này, momen truyền từ trục sơ cấp qua cặp bánh răng luôn ăn khớp z¬a-za’, trục trung gian, cặp bánh răng số 1 rồi đi ra trục thứ cấp. -Vị trí tay số 2: Gạt cần 2 sang bên phải, momen truyền từ trục sơ cấp qua cặp bánh răng luôn ăn khớp, đến trục trung gian, và qua cặp bánh răng sô 2 rồi đến trục thứ cấp. -Vị trí tay số 3: Gạt cần 2 sang bên trái, momen từ trục sơ cấp truyền qua cặp bánh răng luôn ăn khớp, đến trục trung gian, và qua cặp bánh răng số 3 rồi tới trục thứ cấp. -Vị trí tay số 4: Khi gạt cần 3 sang bên phải, momen được truyền từ trục sơ cấp, qua cặp bánh răng luôn ăn khớp, tới trục trung gian, rồi qua cặp bánh răng số 4 ra trục thứ cấp.
-Vị trí tay số 5: Khi gạt cần 3 sang bên trái, lúc này, trục sơ cấp và thứ cấp được nối với nhau, momen được truyền thẳng từ trục sơ cấp sang trục thứ cấp. -Vị trí tay số lùi: Gạt cần 1 sang bên phải, momen được truyền từ trục sơ cấp, qua cặp bánh răng luôn ăn khớp, tới trục trung gian, qua 2 cặp bánh răng ZL1-ZL1’, ZL2-Z1’, rồi tới trục thứ cấp Số Vị trí gài Dòng truyền Giá trị 1 G3, G2≡0; G1=1. I, ZaxZ’a, II, Z’1xZ1, III Za' Z1 ih1 . I, ZaxZ’a, II, Z’2xZ2, III Za' Z2 ih2 .
I, ZaxZ’a, II, X’3xZ3, III Za' Z3 ih3 . I, ZaxZ’a, II, Z’4xZ4, III Za' Z4 ih4 . I, III ih5 1 Lùi G3, G2≡0; G1=L I, ZL xZL1xZL2, II Z' Z Z ihLa.4: Bảng dòng truyền mô men của hộp số 3 trục 5 cấp 1. Hộp số 2 trục Hay còn gọi là loại trục cố định không đồng tâm, loại hộp số này không có số truyền thẳng.
Ở tất cả các số truyền chỉ có một cặp bánh răng ăn khớp. Hộp số này có ưu điểm là: - Có hiệu suất cao, bởi vì ở tất cả các số truyền làm việc sự ăn khớp chỉ qua một cặp bánh răng. - Có thể tăng nhiều độ cứng vững và độ bền của các chi tiết, bởi vì trong hộp số này không có cụm nào bị nào bị hạn chế bởi điều kiện kích thước. - Kết cấu đơn giản tiện lợi khi sử dụng.
Khuyết điểm của hộ số này là có kích thước lớn, vì tỷ số truyền của hộp số chỉ do một cặp bánh răng ăn khớp nên trọng lượng sẽ lớn. Về mặt cấu tạo và nguyên lý làm việc của các cơ cấu điều khiển tương tự hộp số 3 trục.