Chương 1.TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ Ô TÔ 1. Công dụng và yêu cầu của hộp số ô tô 1. Công dụng Hộp số là bộ phận dùng để thay đổi mômen và số vòng quay của động cơ truyền đến các bánh xe chủ động đủ để thắng sức cản chuyển động của ôtô thay đổi khá nhiều trong quá trình làm việc. Ngoài ra, hộp số còn dùng để: - Thay đổi chiều quay của trục bị động so với trục chủ động để xe có thể chạy lùi.
- Ngắt truyền động lâu dài giữa động cơ và các bánh xe chủ động khi cần thiết như: khi cho xe đứng yên trong thời gian dài mà không cần phải tắt máy, khi khởi động, cho xe chạy xuống dốc, chạy theo quán tính,… 1. Yêu cầu Để đảm bảo các công dụng trên, ngoài các yêu cầu chung về sức bền và kết cấu gọn nhẹ thì hộp số phải thõa mãn các yêu cầu đặc trưng sau: - Hộp số phải có đủ tỷ số truyền cần thiết nhằm đảm bảo tốt tính chất động lực và tính kinh tế nhiên liệu khi làm việc. - Khi gài số không sinh ra các lực va đập lên các răng nói riêng và hệ thống truyền lực nói chung. Muốn vậy, hộp số ôtô phải có các bộ đồng tốc để gài số hoặc ống để gài số.
- Hộp số phải có vị trí trung gian để ngắt truyền động của động cơ khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian lâu dài. Phải có cơ cấu chống gài hai số cùng lúc để đảm bảo an toàn cho hộp số không bị gãy vỡ răng. - Phải có số lùi để cho phép xe chuyển động lùi. Đồng thời phải có cơ cấu an toàn chống gài số lùi một cách ngẫu nhiên.
- Điều khiển nhẹ nhàng, làm việc êm dịu, tin cậy và hiệu suất cao. SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS. Phan Minh Đức -2- Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch 1. Phân loại hộp số ô tô Với các yêu cầu nêu trên, tùy theo tính chất truyền mômen cũng như sơ đồ động học, hiện nay hộp số cơ khí ôtô có thể phân loại như sau: - Dựa vào tính chất truyền mômen, có thể phân hộp số ôtô ra làm hai kiểu: + Kiểu hộp số vô cấp là kiểu hộp số có mômen truyền qua hộp số biến đổi liên tục và do đó tỷ số truyền động học cũng thay đổi liên tục.
Hộp số này dùng trên ôtô chủ yếu là kiểu truyền động bằng thủy lực. + Kiểu hộp số có cấp là kiểu hộp số gồm một số cấp hữu hạn (thường từ 3 đến 20 cấp). Ứng với mỗi cấp có giá trị mômen và do đó tốc độ truyền qua hộp số không đổi. - Dựa trên số trục chứa các cặp bánh răng truyền số, có thể chia hộp số ôtô ra làm hai loại sau: + Hộp số hai trục: Là loại hộp số có trục sơ cấp gắn với bánh răng chủ động của số truyền, trục thứ cấp chứa bánh răng bị động.
+ Hộp số ba trục: Là hộp số có trục sơ cấp gắn bánh răng chủ động của số truyền, trục trung gian chứa bánh răng trung gian và trục thứ cấp chứa bánh răng bị động. Điều đặc biệt là trục sơ cấp và trục thứ cấp (trục thứ ba) bố trí đồng tâm. - Dựa theo số cấp của hộp số, có thể phân chia ra làm hai loại: + Hộp số thường có số cấp nhỏ hơn hoặc bằng 6. + Hộp số nhiều cấp có số cấp lớn hơn 6 (thường từ 8 đến 20 cấp).
Một số loại hộp số thường dùng 1. Hộp số hai trục Gồm một trục sơ cấp gắn với bánh răng chủ động và trục thứ cấp gắn với bánh răng bị động của các cấp số truyền tương ứng. Loại hộp số hai trục không thể tạo được số cấp truyền thẳng như hộp số ba trục nên hiệu suất tất cả các cấp số truyền của hộp số luôn nhỏ hơn một. SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS.
Phan Minh Đức -3- Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch Với hộp số hai trục thì đầu ra có thể đi theo hai chiều nên nó phù hợp với hệ thống truyền lực có cầu chủ động bố trí cùng phía với động cơ như trên một số xe ô tô du lịch. Điều này thuận lợi cho việc thiết kế truyền lực chính của cầu chủ động với kiểu bánh răng trụ và nếu thiết kế kiểu này thì không cần sử dụng truyền động cắc- đăng để nối truyền động từ hộp số đến cầu chủ động như các sơ đồ bố trí cổ điển trên ô tô sử dụng hộp số ba trục đồng tâm. Hộp số hai trục cũng được sử dụng phổ biến của hệ thống truyền lực máy kéo và các loại máy chuyên dụng khác.1- Sơ đồ hộp số hai trục I- Trục sơ cấp; II- Trục thứ cấp; 1, 2, 3, 4, 5, L- Vị trí gài cấp số 1, số 2, số 3, số 4, số 5, số lùi của hộp số. - Ưu điểm: + Hiệu suất cao vì mỗi số chỉ qua 1 cặp bánh răng ăn khớp.
+ Kết cấu đơn giản. + Dễ bố trí và đơn giản được kết cấu, hệ thống truyền lực khi xe đặt động cơ gần cầu chủ động. SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS. Phan Minh Đức -4- Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch - Nhược Điểm: + Kích thước chiều ngang lớn hơn hộp số ba trục đồng tâm khi có cùng tỷ số truyền (ở hộp số đồng tâm, mỗi tỷ số truyền thì ít nhất qua hai cặp bánh răng nên kích thước gọn hơn nhưng hiệu suất thấp hơn trừ số truyền thẳng).
+ Kích thước hộp số lớn sẽ kéo theo trọng lượng lớn, nhất là khi xe có tỷ số truyền lớn. + Không có số truyền thẳng, vì thế các bánh răng, ổ trục không được giảm tải ở số truyền cao - làm tăng mài mòn và tiếng ồn. + Giá trị tỉ số truyền tay số thấp nhất bị hạn chế. Hộp số ba trục (hộp số đồng tâm) Kết cấu hộp số ba trục thường có ít nhất 3 trục truyền động, có trục sơ cấp và trục thứ cấp lắp đồng trục, ngoài ra còn có thêm trục trung gian.
Trục trung gian có thể có một, hai hoặc ba trục bố trí xung quanh trục sơ cấp và thứ cấp nhằm tăng độ cứng vững cho trục thứ cấp, duy trì sự ăn khớp tốt nhất cho các cặp bánh răng lắp trên trục. - Ưu điểm: + Có số truyền thẳng, bằng cách nối trực tiếp trục sơ cấp và trục thứ cấp. Khi làm việc ở số truyền thẳng, các bánh răng, ổ trục và trục trung gian hầu như được giảm tải hoàn hoàn toàn nên giảm được mài mòn, tiếng ồn và mất mát công suất nên đạt được hiệu suất cao nhất. Điều này có ý nghĩa rất lớn đối với hộp số ôtô vì phần lớn thời gian làm việc của hộp số là số truyền thẳng (chiếm tỷ lệ đến 50% ÷ 80%).
Vì vậy hộp số kiểu này được sử dụng nhiều trên các loại xe ôtô (từ xe du lịch cho đến xe khách và xe tải). + Ở các số truyền khác, mômen truyền qua hai cặp bánh răng, do đó có thể tạo được tỷ số truyền lớn với kích thước khá nhỏ gọn. Nhờ đó giảm được trọng lượng toàn bộ của ôtô. SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS.
Phan Minh Đức -5- Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch - Nhược điểm: Trục thứ cấp phải bố trí gối lên trục sơ cấp thông qua ổ bi đặt bên trong phần rỗng của đầu trục ra trục sơ cấp, nên ổ bi này có thể không được chọn theo tiêu chuẩn tính toán ổ bi mà phải tính toán thiết kế riêng. Điều này có thể làm cho ổ bi này dễ bị tình trạng quá tải. Tuy vậy, cách bố trí này hộp số có khả năng truyền thẳng nên ổ bi này làm việc cũng không nhiều nên ít ảnh hưởng đến tuổi thọ của ổ bi.2- Sơ đồ hộp số ba trục I- Trục sơ cấp; II- Trục trung gian; III- Trục thứ cấp. Hộp số nhiều cấp Hộp số nhiều cấp được tạo thành bằng cách ghép thêm vào phía trước hay phía sau hộp số cơ sở (hộp số chính loại 3 trục) một hộp giảm tốc gọi là hộp số phụ.
Hộp số phụ thường có một số truyền thẳng và một số truyền giảm hoặc tăng. Hộp số phụ đặt phía trước hộp số chính Nó chỉ có một cặp bánh răng để tạo số thấp, còn số cao là số truyền thẳng nối trực tiếp trục vào của hộp số phụ với trục sơ cấp của hộp số chính. Tỷ số truyền số SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS. Phan Minh Đức -6- Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch thấp của hộp số phụ này không lớn, có tác dụng chủ yếu là chia nhỏ dãy tỷ số truyền của hộp số chính nên còn gọi là hộp số chia.3- Sơ đồ hộp số nhiều cấp với hộp số phụ kiểu hành tinh bố trí phía trước 1p, 2p- Vị trí gài cấp số 1, số 2 của hộp số phụ; 1, 2, 3, 4, 5, L- Vị trí gài cấp số 1, số 2, số 3, số 4, số 5, số lùi của hộp số; Zap- Cặp bánh răng dẫn động trục trung gian từ hộp số phụ; Zac- Cặp bánh răng dẫn động trục trung gian từ hộp số chính; Ip- Trục sơ cấp hộp số phụ; I- Trục sơ cấp hộp số chính (thứ cấp hộp số phụ); II- Trục trung gian; III- Trục thứ cấp hộp số chính.
- Ưu điểm: + Kết cấu đơn giản, đảm bảo tính thống nhất hoá cao cho hộp số chính. + Hiệu suất tương tự như hộp số chính khi gài số thấp ở hộp số phụ. - Nhược điểm: SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS. Phan Minh Đức -7- Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch + Yêu cầu khoảng cách trục hộp số lớn hơn, do mômen trên trục ra của hộp số chính lớn.
Hộp số phụ đặt phía sau hộp số chính Thường là loại có trục cố định với hai cặp bánh răng hành tinh. Có một số truyền thẳng và một số truyền giảm với tỷ số truyền khá lớn (khoảng số truyền lớn hơn của hộp số chính) nên gọi là hộp giảm tốc.4- Sơ đồ hộp số nhiều cấp với hộp số phụ kiểu hành tinh bố trí phía sau I- Trục sơ cấp hộp số chính; II- Trục trung gian; III- Trục thứ cấp hộp số chính (trục sơ cấp của hộp số phụ); IIIp- Trục thứ cấp của hộp số phụ. - Ưu điểm: + Giảm khoảng cách trục và tải trọng tác dụng lên các chi tiết của hộp số chính. - Nhược điểm: + Giảm tính thống nhất hoá của hộp số chính.
+ Hiệu suất giảm khi gài số truyền thấp. SVTH: Ung Khả Ý _ Lớp:18C4A_GVHD: TS. Phan Minh Đức -8- Đồ án thiết kế hộp số xe du lịch 1.