Chương I: Phương án thiết kế -Hộp số loại liên hợp.Theo phương pháp dẫn đôngk điều khiển hộp số: -Điều khiển bằng tay -Điều khiển tự động -Điều khiển bán tự động d.Phân loại theo hộp số cơ khí có cấp -Theo số lượng trục chia ra hộp số đồng trục, hai trục, ba trục. -Theo đặc điểm bố trí trục: trục ngang, trục dọc -Theo đặc tính động học của trục bao gồm hộp số có trục cố định hoặc di động.4 Chọn kiểu hộp số 1.1 Chọn phương án điều khiển Ta chọn hộp số tự động điều khiển tự động, 3 cấp với 2 hệ bánh răng hành tinh. Được điều khiển bằng hệ thống điều khiển tự động, dựa trên việc thay đổi tỉ số truyền trên các bánh răng hành tinh trong hệ bánh răng Hộp số tự động có cấp hiện nay có rất nhiều loại như hộp số tự động 3 cấp, 4 cấp,6 cấp,… Hộp số tự động có cấu tạo gồm biến mô thủy lực (BMM) và hộp số hành tinh (HSHT) có cấu trúc chung một cụm và được lắp liền sau động cơ. Hộp số tự động thay thế chức năng làm việc của ly hợp ma sát khô và hộp số động cơ khí có cấp.
Hộp số tự động có hệ thống diều khiển điện tử, thủy lực phức tạp làm việc cùng với máy tính điện tử thực hiện đóng ngắt thay đổi tỉ số truyền. - Hộp số tự động có cấp có ưu điểm là: + Tỷ số truyền lớn khi có cùng kích thước + Tải trọng lên trục, ổ bi nhỏ do có sự cân bằng lực ăn khớp giữa các bánh răng + Thay đổi số truyền không cần ngắt mômen động cơ. Được thực hiện nhờ việc đóng mở các phanh, ly hợp tạo điều kiện cho tự động gài số. Giảm thời gian gia tốc + Làm việc êm dịu không cần bộ đồng tốc - Nhược điểm: + Kết cấu phức tạp, khó chế tạo + Giá thành cao SVTH: Nguyễn Minh Trúng –2– Chương I: Phương án thiết kế 1.2 Chọn phương án bánh răng Ta chọn bánh răng trụ răng nghiêng cho bánh răng hộp số tự động 3 cấp -Ưu điểm: làm giảm khá nhiều tiếng ồn khi hợp số làm việc.
Ăn khớp cùng một lúc nhiều răng cho nên tăng độ cứng vững và độ bền mỏi của các bánh răng so với bánh răng trụ răng thẳng. -Nhược điểm: sinh lực dọc trục lên ổ bi và chế tạo phức tạp hơn bánh răng trụ răng thẳng.3 Biến mô thủy lực (BMM) Biến mô thủy lực hay còn gọi là biến mô-men thủy lực, là khớp nối chất lỏng truyền công suất quay từ động cơ chính sang tải dẫn động quay. Vị trí của biến mô thủy lực được đặt ở giữa động cơ và hộp số, đồng thời thiết bị này có vai trò như một ly hợp trong hộp số sàn. Biến mô thủy lực có các chức năng chính là: truyền năng lượng từ động cơ đến trục đầu vào hộp số; tách động cơ và hộp số khi xe dừng lại; dẫn động bơm dầu của hộp số và làm tăng mô-men xoắn khi nhận được động cơ đồng thời truyền nó tới hệ thống truyền động.
BMM được cấu thành từ ba bộ phận chính sau: Phần chủ động gọi là bánh bơm (B), phần bị động gọi là bánh tua bin (T), phần phản ứng gọi là bánh dẫn hướng, trong biến mô có ly hợp ma sát và bộ phận giảm sốc. Phần chủ động (B) được nối với trục khuỷu của động cơ, phần bị động (T) được nối với trục hộp số hành tinh, phần dẫn hướng (D) được cố định trong vỏ hộp số nhờ khớp một chiều. Bánh (B), bánh (T), bánh (P) có dạng hình xuyến và làm việc theo tính chất xoáy của dầu thủy lực. Khi phần (B) quay, dầu sẽ chuyển động sang phần (T), làm (T) quay.
Phần (P) có tác dụng dẫn hướng tạo điều kiện tăng mô men. Cấu tạo trong của bánh (B), bánh (T), bánh (P) đều có cánh, các cánh này được sắp xếp sao cho ở trạng thái làm việc chất lỏng chuyển động (từ trong ra ngoài và quay trở lại trong tuần hoàn kín) theo hình xuyến xoắn ốc tạo lên bởi các cánh. Các cánh của (B), (T), (P) đều cấu tạo theo quy luật: Tạo lên không gian dòng chảy chất lỏng ở gần tâm lớn, càng ra ngoài càng thu nhỏ, tạo điều kiện nâng cao tốc độ dòng chảy khi chất lỏng đi ra xa tâm với động năng lớn. SVTH: Nguyễn Minh Trúng –3– Chương I: Phương án thiết kế Chất lỏng có áp suất dòng vai trò truyền năng lượng giữa (B) và (T).
Khi (B) quay cùng với động cơ làm cho dầu chuyển động, dưới tác dụng của lực ly tâm dầu chạy ra phía ngoài và tăng tốc độ. Ở tại mép biên ngoài, dầu đạt tốc độ cao nhất và hướng theo các cánh trong bánh B đập vào cánh tua bin, tại bánh (T) dầu truyền năng lượng và giảm dần tốc độ theo các cánh của bánh (T) chạy vào phí trong. Khi dầu tới mép trong của bánh (T), bị rơi vào cánh của bánh (P) và theo các cánh dẫn chuyển sang bánh (B), cứ như vậy chất lỏng chuyển động tuần hoàn theo hướng xoắn ốc. Quá trình dầu di chuyển trong bánh (B) là quá trình tích năng, quá trình dầu di chuyển trong bánh (T) là quá trình truyền năng lượng, còn ở bánh (D) là quá trình đổi hướng chuyển động.
Đa số thời gian mômen của bánh (T) lớn hơn mômen của bánh (B), bánh (P) bị khóa bởi khớp một chiều, làm điểm tựa tựa cứng cho chất dòng lỏng và tạo điều kiện tăng phản lực của dòng chảy. Khả năng tăng mô men lớn nhất có thể đạt 2,5-2,8 lần ứng với khi xe khởi hành. Nếu mômen của (B) và (T) bằng nhau lúc này bánh (P) quay tự do, vai trò của bánh (P) chỉ là hướng dòng chất lỏng, giảm tổn thất thủy lực trong BMM. MT Tỷ số truyền tiến về 1.
Khi nT = nB mômen hai trục bằng nhau , biến mô làm việc MB như ly hợp thuỷ lực. Dầu đưa vào luôn có áp suất cao và ngay cả ở trạng thái không làm việc dầu vẫn còn giữ lại áp suất cao hơn áp suất khí quyển để tránh lọt khí vào biến mô. Khi nT = nB , dầu không còn khả năng truyền năng lượng. Hiệu suất của biến mô tụt xuống bằng không.
Để khắc phục hiện tượng này trên BMM có bố trí một ly hợp ma sát làm việc trong dầu. Ly hợp ma sát này đặt giữa (B) và (T), và đóng lại tự động tại thời điểm nT ≈ nB , mômen truyền qua ly hợp ma sát. Khi khóa hãm làm việc tính chất biến đổi vô cấp của HTTL không còn nữa. Hệ thống làm việc như kết cấu thông thường của ly hợp ma sát với hộp số có cấp.
SVTH: Nguyễn Minh Trúng –4– Chương I: Phương án thiết kế Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo biến mômen - Đối với hộp số khi vào số 1 ta có 𝐾𝐵𝑀 = 2. Khi xe cần mômen lớn để chuyển động hoặc leo dốc, biến mô có tỉ số truyền lớn nhất là 2.2 Đường đặc tính biến mô với cấp số 1 - Đối với hộp số khi vào số 2 ta có 𝐾𝐵𝑀 = 1,5. Xe chuyển số từ số 1 đến 2, để đồng bộ 𝐾𝐵𝑀 nằm ở vị trí trung gian với 𝐾𝐵𝑀 = 1,5. Lúc này xe cần mômen nhỏ nên tỉ số truyền của biến mô giảm.
SVTH: Nguyễn Minh Trúng –5– Chương I: Phương án thiết kế Hình 1.3 Đường đặc tính biến mô với cấp số 2 - Đối với hộp số khi vào số 3 ta có 𝐾𝐵𝑀 = 1. Lúc này biến mô khóa lại như ly hợp ma sát, tạo tỉ số truyền 1:1, tốc độ trục đẩu vào và đầu ra biến mô như nhau.4 Đường đặc tính biến mô với cấp số 3 1.5 Chọn sơ đồ động học 1.1 Sơ đồ động học: Hình 1.5 Sơ đồ động học của hộp số SVTH: Nguyễn Minh Trúng –6– Chương I: Phương án thiết kế 1.2 Nguyên lí hoạt động Hộp số tự động 3 cấp gồm có 5 chế độ: + Số P (dùng để dừng xe hoặc đỗ xe): Trục thứ cấp được khóa lại nhờ cơ cấu khóa đỗ P. + Số N: Ly hợp tiến và phanh đều mở. Làm cho khung dẫn, bánh răng hành tinh, bánh răng bao quay tự do.
Do đó không có mô men truyền từ biến mô đến trục sơ. + Số D (số tiến): Khi vào số D, lúc này ly hợp tiến Ca đóng lại. Mô men truyền từ trục sơ cấp đến bánh răng mặt trời 1 với tỉ số truyền của biến mô cho ra tỉ số truyền lớn nhất, sau đó truyền đến bộ truyền lực cuối và bộ vi sai. Số 1: Ly hợp Ca và phanh B1 đóng lại (càng dẫn), mômen truyền từ trục sơ cấp đến bánh răng mặt trời 1, qua bánh răng hành tinh 1 và 2 đến bánh răng bao.
Lúc này bánh răng bao quay cùng chiều với bánh răng mặt trời và trục sơ cấp, tỉ số truyền lớn nhất. Số 2: Ly hợp Ca và phanh B2 đóng lại (bánh răng mặt trời 2), mômen truyền từ trục sơ cấp đến bánh răng mặt trời 1, qua bánh răng hành tinh 1 và 2 đến bánh răng bao. Lúc này bánh răng bao quay cùng chiều với bánh răng mặt trời và trục sơ cấp. Số 3: Cả hai ly hợp Ca và Cb đều đóng, lúc này trục sơ cấp và thứ cấp quay cùng tốc độ tạo ra số truyền thẳng.
+ Số R (số lùi): Khi vào số R, lúc này ly hợp tiến Ca mở, ly hợp lùi Cb và phanh B1 khóa lại, mômen truyền từ biến mô vào trục sơ cấp và qua bánh răng mặt trời 2. Bánh răng mặt trời 2 truyền mômen qua bánh răng hành tinh h1 đến bánh răng bao và đến trục thứ cấp. Chiều của trục thứ cấp sẽ ngược chiều trục sơ cấp. Sau đó truyền đến bộ truyền lực cuối và vi sai.
+ Số S (số tay): tăng số hoặc giảm số theo tốc độ phù hợp. SVTH: Nguyễn Minh Trúng –7– Chương II: Tính toán, thiết kế hộp số tự động 3 cấp trên ô tô 4 chỗ ngồi dẫn động cầu trước CHƯƠNG II TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG 3 CẤP TRÊN Ô TÔ 4 CHỖ DẪN ĐỘNG CẦU TRƯỚC 2.1 Thông số cho trước của ô tô -Trọng lượng toàn tải: 1379 Kg -Sử dụng lốp: 185/55R15 -Chiều dài cơ sở: 2759 mm -Chiều rộng cơ sở: 1540 mm -Động cơ xăng 4 xi lanh: + Nemax = 98 Hp / 6200 (v/ph) + Memax =124 N.2 Tính toán, thiết kế bánh răng hộp số ô tô 2.1 Xác định tỷ số truyền hộp số ô tô Tỷ số truyền các tay số: ∗ ψmax .ηtl Trong đó: Ga : Trọng lượng ô tô Ga = (993 + 386). 9,81 ≈ 13528 N ψmax :Hệ số cản chuyển động lớn nhất của mặt đường ψmax = (0,35 − 0,5) đối với xe ô tô du lịch.