969 7chuong 2 3xbfo 20130111024450

CHƯƠNG 2
ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỘP SỐ MATIZ
2. 1

Khái quát chung về hộp số

2.1.1 Công dụng hộp số
- Hộp số dùng để thay đổi tỷ số truyền của hệ thống truyền lực
trong q trình chuyển động của ơtơ nhằm thay đổi lực kéo ở các bánh
xe chủ động và thay đổi vận tốc chuyển động của ôtô trong khoảng rộng
tuỳ ý theo sức cản bên ngoài.
- Thực hiện chuyển động lùi của ôtô:
- Tách động cơ đang làm việc ra khỏi hệ thống truyền lực trong
khoảng thời gian tuỳ ý (Khi nạp bình điện, cho động cơ chạy khơng tải
để tăng nhiệt độ nước làm mát trước khi khởi hành, để bôi trơn động cơ
tốt hơn, để quay trục thử cơng suất, để bơm lốp hoặc khí nén cho việc
bảo dưỡng)
- Sự cần thiết phải thay đổi tỷ số truyền của hệ thống truyền lực là
do sức cản chuyển động xe phụ thuộc vào điều kiện đường xá và vận tốc
xe thay đổi trong khoảng rất rộng ( 25-30 lần ), mà mô men xoắn của
động cơ chỉ thay đổi trong giới hạn 1525% khi bướm ga mở hồn tồn.
Mơ men xoắn của động cơ có thể thay đổi trong khoảng rộng hơn bằng
cách tăng giảm lượng nhiên liệu, khi động cơ sẽ làm việc ở chế độ không
đủ tải và do đó tiêu hao nhiên liệu sẽ tăng lên . Để giảm mức tiêu hao
nhiên liệu thì nên cho động cơ làm việc ở chế độ gần chế độ đủ tải, còn
lực kéo cần thiết cho sự chuyển động có được bằng cách thay đổi tỷ số
truyền của hệ thống truyền lực. Việc sử dụng hộp số trong hệ thống
truyền lực cho phép kết hợp sự làm việc của động cơ ở các chế độ kinh

11

tế với khả năng của xe vượt được các cản chuyển động lớn và sự thay
đổi vận tốc trong khoảng rộng.
2.1.2 Phân loại.
a) Theo đặc tính truyền mơ men
- Hộp số vơ cấp
- Hộp số có cấp
- Hộp số kết hợp vơ cấp với có cấp.
Hộp số vơ cấp đảm bảo có đựơc mọi giá trị của tỷ số truyền trong
một khoảng nào đó. Bằng cách thay đổi vơ cấp mô men xoắn truyền đến
các bánh xe chủ động mà đảm bảo khả năng làm việc của động cơ ở chế
độ kinh tế nhất trong một khoảng vận tốc rộng, cho phép tận dụng công
suất lớn của động cơ cho chuyển động. Khi sử dụng hộp số vo cấp lự kéo
tại các bánh xe chủ động thay đổi liên tục từ từ, khơng cần phải cắt dịng
cơng suất dẫn đến các bánh xe khi chuyển số nên nó nâng cao dược chất
lượng động lực học và tăng được tính năng thơng qua của ơtơ. Tuy nhiên
hộp số vơ cấp có nhược điểm là kết cấu phức tạp, hiệu suất truyền động
thấp.
Hộp số có cấp đảm bảo thay đổi liên tục giá trị số truyền và mô men
xoắn đến các bánh xe chủ động. nhờ cơ cấu điều khiển mà người lái tác
động làm thay đổi tỷ số truyền và mô men xoắn cho phù hợp với lực cản
bên ngoài. Hộp số có cấp là bộ biến mơ men xoắn và nó được sử dụng
rộng rãi nhất trên các ơtơ qn sự vì kết cấu đơn giản , rễ chế tạo, giá
thành hạ.
b)Theo đặc điển môi trường truyền mô men

12


- Hộp số cơ khí: Truyền mơ men xoắn bằng các bộ truyền cơ khí,

phổ biến nhất là bộ truyền bánh răng.
- Hộp số loại thuỷ lực: Truyền mô men xoắn nhờ năng lượng dịng
chất lỏng. Loại này có thể là thuỷ động hoặc thuỷ tĩnh. Hộp số loại thuỷ
lực có kết cấu phức tạp , giá thành chế tạo cao, hiệu suất truyền thấp.
Ngoài những nhược điểm trên bộ truyền lực thuỷ tĩnh cịn có trọng lượng
lớn và kém độ tin cậy khi làm việc
- Hộp số loại điện: Truyền mô men xoắn từ động cơ đốt trong đến
các bánh xe chủ động nhờ dòng điện . Loại này cũng ít được sử dụng do
có trọng lượng lớn và có hiệu suất thấp.
- Hộp số loại liên hợp thường là hộp số thuỷ cơ- kết hợp giữa bộ
biến mo men thuỷ lực với hộp số hành tinh tạo thành truyền động thuỷ
cơ và có thể tự động chuyển số
c) Theo phương pháp dẫn động điều khiển hộp số .
d) Phân loại theo hộp số cơ khí có cấp
 Theo số lượng trục chia ra hộp số đồng trục, hai trục hoặc ba trục.
Hộp số đồng trục: Các trục lồng vào nhau kết hợp với khớp ma sát
gài số.
Hộp số hai trục: Trục sơ cấp (trục vào) và trục thứ cấp (trục ra) bố
trí khơng đồng tâm nhau
Hộp số ba trục: Trục sơ cấp và trục thứ cấp đặt đồng tâm nhau và
thêm trục trung gian
 Theo đặc điểm bố trí trục có hộp số trục ngang, hộp số trục dọc
Hộp số trục ngang: Các đường tâm trục vng góc với trục đối
xướng dọc của ôtô

13


Hộp số trục dọc: Các đường tâm trục nằm trong mặt phẳng song
song với trục đối xứng dọc của ôtô

 Theo đặc tính động học của trục bao gồm hộp số có trục cố định
hoặc di động.
Hộp số số trục cố định là đường tâm các trục cố định. Đây là hộp số
cơ khí đơn giản.
Hộp số có trục di động- hộp số hành tinh
 Theo số lượng số truyền có hốp số truyền có hộp số 3 hoặc 4 hoặc
5 cấp.
2.1.3. Yêu cầu đối với hộp số
- Bảo đảm cho xe có chất lượng kéo và chất lượng kinh tế tối ưu
trong những điều kiện sử dụng cho trước.
- Điều khiển thuận tiện và nhẹ nhàng.
- Làm việc êm và khơng ồn
- Có hiệu suất truyền lực cao.
- Phải có các tỷ số truyền đảm bảo tính năng động lực.
- Không sinh ra các lực va đập trên các hệ thống truyền lực.
- Phải có tay số trung gian để ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền
lực lâu dài
- Thay đổi tốc độ và thực hiện chuyển lùi của ô tô.
- Kết cấu đơn giản, điều kiện dễ dàng, bảo quản và sửa chữa thuận
tiện.
2. 2

Phân tích kết cấu hộp số xe Matiz

2.2.1. Đặc điểm cấu tạo

14


Trong hình 2.1 là hộp số hai trục 5 cấp, có cả số lùi và truyền lực

cuối cùng có bộ vi sai. Vì hộp số có 5 cấp nên trên trục sơ cấp và thứ cấp
có 5 cặp bánh răng ln ăn khớp với nhau. Trong đó bánh răng chủ động
số 1, số 2 cố định trên trục sơ cấp. Bánh răng chủ động số 3, số 4, số 5
quay trơn trên trục sơ cấp. Bánh răng bị động số 1, số 2 quay trơn trên
trục thứ cấp. Bánh răng bị động số 3, số 4, số 5 cố định trên trục thứ cấp
(thường bánh răng quay trơn được bố trí cạnh đồng tốc gài số). Vì có 5
số nên hốp số có 3 ống gài đồng tốc. Ngồi ra để đảo chiều quay của trục
thứ cấp khi lùi xe hộp số cịn có thêm 1 bánh răng số lùi có thể di trượt
trên trục số lùi để ăn khớp với một bánh răng chủ động số lùi trên trục sơ
cấp và vành răng trên ống gài của bộ đồng tốc số 1 và số 2 ở vị trí trung
gian.

Hình 2.1. Hộp số hai trục 5 cấp xe Matiz
1-Trục sơ cấp ;2-Trục thứ cấp ;3-Đồng tốc 1và 2; 4-Đồng tốc số
5 ; 5-Đồng tốc số 3 và 4; 6-Bánh răng số 1; 7-Bánh răng số 2 ; 8-Bánh
răng 3 ; 9-Bánh răng số 4 ;10- Bánh răng số 5

15


Vì hộp số hai trục trên xe Matiz bố trí liền với cầu trước chủ động
nên ngoài các bộ phận nêu trên thì cặp bánh răng truyền lực cuối cùng và
bộ vi sai cũng được bố trí ln trong cụm hộp số.
2.2.2. Nguyên lý hoạt động của hộp số hai trục trên xe Matiz.
Nguyên lý làm việc của hộp số khi gài các số truyền khác nhau
được thể hiện ở các hình vẽ 2.2 đến 2.7 sau:

Hình 2.2. Dịng truyền mơmen khi gài số 1

Hình 2.3. Dịng truyền mơmen khi gài số 2

16


Hình 2.4. Dịng truyền mơmen khi gài số 3

Hình 2.5. Dịng truyền mơmen khi gài số 4

17


Hình 2.6. Dịng truyền mơmen khi gài số 5

Hình 2.7 Dịng truyền mơmen khi gài số lùi
2.2.3. Cơ cấu đồng tốc
Để gài số người ta có thể sử dụng ống gài, bánh răng di trượt hoặc
đồng tốc. Trong các cơ cấu trên thì cơ cấu đồng tốc cho phép gài số êm

18


dịu tránh va đập nên nó được sử dụng nhiều trong các hộp số của ôtô,
đặc biệt trong các ôtô hiện đại.
Cơ cấu đồng tốc có nguyên lý làm việc giống nhau nhưng kết cấu
có thể khác nhau nên nó cũng được chia thành các loại đồng tốc khác
nhau. Như ở trên xe Matiz thì bộ đồng tốc là loại vành răng khoá.

Cấu tạo chi tiết của bộ đồng tốc được chỉ ra trên hình

Hình 2.8. Cấu tạo chi tiết của bộ đồng tốc

Mỗi bánh răng số tiến trên trục sơ cấp luôn ăn khớp với bánh răng
trên trục thứ cấp. Vì các bánh răng này quay tự do trên trục của chúng
nên chúng luôn quay khi động cơ hoạt động và ly hợp được đóng. Các
moayơ đồng tốc được lắp với trục của chúng bởi then hoa. ống trượt
được lắp vào từng moayơ cũng bởi then hoa dọc theo mặt ngoài của

19


moayơ và có khả năng di trượt theo phương dọc trục. Moayơ đồng tốc có
ba rãnh song song với trục và có một khố hãm, có một phần lồi lên
khớp với tâm của mỗi khe. Các khố hãm ln được ép vào ống trượt
bằng lò xo hãm. Khi cần gài số ở vị trí trung gian phần lồi của từng khố
hãm nằm bên trong rãnh của ống trượt. Vịng đồng tốc đặt giữa moayơ
đồng tốc và phần côn của từng bánh răng số và nó bị ép vào một trong
các mặt cơn này khi gài số. Vịng đồng tốc cịn có ba rãnh để khớp với
các khố hãm.
Ngun lý làm việc của bộ đồng tốc kiểu vành răng khoá.
Khi tay số ở vị trí trung gian, mỗi bánh răng số được ắn khớp tương
ứng với bánh răng bị động và quay tự do quanh trục. Moayơ đồng tốc
lắp với vành trượt bằng các then hoa và phía trong lắp với trục cũng
bằng then hoa. Vành đồng tốc ở trạng thái tự do trong chế độ này.
Nguyên lý làm việc của đồng tốc có thể chia thành ba giai đoạn như
sau:
- Giai đoạn 1 (bắt đầu của sự đồng tốc): giai đoạn này được thể hiện
qua hình 10

20

Hình 2.9. Bắt đầu đồng tốc
Khi cần gài số di chuyển, càng gạt ăn khớp với rãnh trên ống trượt
đẩy ống trượt theo hướng được chỉ ra bởi mũi tên A trên hình vẽ. Vì
vành trượt và khố hãm được ăn khớp qua vấu lồi ở giữa của khoá hãm
nên khi ống trượt di chuyển đẩy khoá hãm cùng chuyển động theo. Khố
hãm tì vào vành đồng tốc ép vào phần côn của bánh răng để bắt đầu
đồng tốc. Do sự khác nhau về tốc độ giữa ống trượt và bánh răng và do
ma sát giữa vành đồng tốc và phần côn của bánh răng nên vành đồng tốc
chuyển động theo chiều quay của bánh răng (chiều mũi tên trên hình vẽ).
Độ dịch chuyển này bằng với sự chênh lệch về độ rộng khe và độ rộng
của khoá hãm. Do vậy các then bên trong ống trượt và các vấu hãm trên
vành đồng tốc chưa đúng vị trí ăn khớp với nhau
- Giai đoạn 2 (quá trình đồng tốc): giai đoạn này được thể hiện qua
hình 11
Khi cần số tiếp tục di chuyển, lực tác dụng lên ống trượt vượt qua
lực của lị xo khố hãm và ống trượt vượt qua phần vấu lồi của khoá hãm
tuy nhiên lúc này do chưa đồng tốc nên các then của ống trượt và vấu
hãm trên vành đồng tốc đang tì vào nhau.

21


Hình 2.10 Giai đoạn đồng tốc
Vì vậy lực tác dụng lên ống trượt sẽ ấn vành đồng tốc ép vào phần
côn của bánh răng mạnh hơn. Điều này làm cho tốc độ của bánh răng số
trở nên đồng tốc với tốc độ của ống trượt.
- Giai đoạn 3 (hoàn toàn đồng tốc): giai đoạn này được thể hiện trên
hình 12.

Hình 2.11. Giai đoạn hoàn toàn đồng tốc

Khi tốc độ của ống trượt và bánh răng số đã bằng nhau, vành đồng
tốc bắt đầu quay tự do theo chiều quay. Kết quả là then hoa phía trong
ống trượt ăn khớp với vấu hãm trên vành đồng tốc để đi vào ăn khớp với
then hoa trên bánh răng số.
2. 3

Cơ cấu dẫn động hộp số

2.3.1. Các chi tiết dẫn động hộp số
- Cấu tạo của cơ cấu chuyển số trên xe Matiz là loại cơ cấu chuyển
số gián tiếp. Loại cơ cấu này thường được áp dụng ở trên những xe ôtô

22


du lịch có động cơ, hộp số đặt ngang xe, cầu trước chủ động hoặc hộp số
đặt dọc nhưng đều ở xa vị trí người lái.
Vì hộp số đặt xa vị trí người lái nên từ cần chuyển số bố trí cạnh
người lái (trên sàn xe hoặc trên trụ lái) đến nắp hộp số cần có các dẫn
động trung gian. Dẫn động trung gian này có thể bằng các thanh điều
khiển cơ khí hoặc bằng dây cáp. Nguyên tắc chung khi gài số là cần phải
tạo ra hai chuyển động: một chuyển động chọn trục trượt và một chuyển
động đẩy trục trượt thực hiện gài số. Vì vậy dẫn động trung gian từ sau
cần chuyển số đến nắp hộp số thường có hai đường truyền động.

Hình 2.12. Cơ cấu chuyển số gián tiếp
- Nguyên lý làm việc của cơ cấu chuyển số được thể hiện trên hình
thao tác đầu tiên trên cần số sẽ tạo ra chuyển động để di chuyển trục cần
chuyển và chọn số. Thao tác tiếp theo của cần số là quay trục cần chuyển
và chọn số để đẩy trục trượt mang nạng gài thực hiện việc gài số.

2.3.2. Cơ cấu định vị và khoá hãm tránh gài hai số đồng thời

23


Để trục trượt mang nạng gài có thể duy trì được các bánh răng của
hộp số ở trạng thái trung gian (số 0) hoặc ở các vị trí gài số thì trong hệ
thống điều khiển của hộp số phải có cơ cấu định vị. Ngoài ra để chống
gài hai số đồng thời, tránh gây hư hỏng cho hộp số thì trong hệ thống
điều khiển hộp số cịn có thêm cơ cấu khoá hãm chống gài hai số đồng
thời.
Với cùng một mục đích như nhau nhưng về kết cấu chúng ta có thể
gặp nhiều dạng khác nhau.
2.3.3. Cơ cấu chống gài nhầm số lùi
Khi xe đang chuyển động tiến dù ở bất kỳ tay số nào nếu lúc đó
thao tác chuyển số nhầm vào vị trí số lùi thì sẽ gây cưỡng bức, va đập
trong các bánh răng của hộp số thậm chí có thể gây gẫy vỡ bánh răng và
các chi tiết khác của hộp số. Vì vậy việc bảo hiểm đối với thao tác khi
gài số lùi là hết sức cần thiết.

24