Đồ án thiết kế hộp số tự động xe kia morning (Link Cad: http://bit.ly/hopsoxekia)

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, cùng với sự phát triển của nền kinh tế quốc dân, những chiếc ôtô cũng
ngày càng yêu cầu khắt khe hơn đối với việc nâng cao tính tiện nghi, giảm tối đa
thao tác điều khiển xe, tiết kiệm nhiên liệu, thân thiện với môi trường.
Hộp số hành tinh với sự tham gia của biến mô trong hệ thống truyền lực và khả
năng điều khiển chuyển số một cách tự động đã đáp ứng những yêu cầu về tính tiện
nghi trong các trang thiết bị trên ô tô, đem lại tính thẩm mỹ trong buồng lái, đồng
thời mang đến khả năng thân thiện với môi trường trong suốt quá trình hoạt động
của xe, mở ra hướng phát triển mới của ô tô trong tương lai là những chiếc xe thông
minh, thân thiện. Với đề tài “Thiết kế hộp số tự động lắp cho KIA MORNING”,
những nội dung mà đồ án sẽ thực hiện bao gồm:
Lựa chọn sơ đồ động học của hộp số hành tinh phù hợp để sử dụng thiết kế.
Phân phối tỉ số truyền và tính toán sức kéo.
Tính toán thiết kế các kích thước hình học cơ bản của hộp số hành tinh…
Xin chân thành cảm ơn thầy PHẠM HỮU NAM đã tận tình giúp đỡ em trong
suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp. Cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn Ô tô
và xe chuyên dụng cùng các bạn sinh viên đã giúp đỡ để hoàn thiện đồ án này.
Hà Nội, tháng 6 năm 2010
Sinh viên
Nguyễn Hữu Lượng
1
CHƯƠNG 1
ĐẶC ĐIỂM VÀ PHÂN LOẠI HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
I. ĐẶC ĐIỂM HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
1. Nhiệm vụ và yêu cầu đối với hộp số trên ôtô
1.1. Nhiệm vụ
Hộp số tự động có nhiệm vụ là truyền và biến đổi mômen từ động cơ tới bánh
xe chủ động sao cho phù hợp giữa chế độ làm việc của động cơ và mômen cản sinh
ra trong quá trình ôtô chuyển động , cắt dòng truyền mômen trong thời gian ngắn
hoặc dài, thực hiện đổi chiều chuyển động nhằm tạo nên chuyển động lùi cho ôtô,
tạo khả năng chuyển động mềm mại và tính năng việt dã cần thiết trên đường.

Hình 1.1 Hệ thống truyền lực
1.2. Yêu cầu của hộp số
Loại xe con bốn chỗ chủ yếu hoạt động trên những mặt đường có chất lượng
tương đối tốt như bê tông-nhựa đường hay bê tông-xi măng. Do đó, yêu cầu đối với
hộp số khi thiết kế cho xe là có dãy tỉ số truyền phù hợp, phân bố các khoảng thay
đổi tỉ số truyền tối ưu để tận dụng tối đa công suất động cơ. Hiệu suất truyền lực
của hộp số phải cao để tăng tính năng vận hành của xe. Số lượng các phần tử điều
khiển (PTĐK) thích hợp được bố trí phù hợp đối với dạng xe cầu trước hoặc sau
2
chủ động. Các chế độ làm việc của các phần tử điều khiển phải hợp lý giảm tổn
thất trong quá trình hoạt động ổn định của xe. Quá trình chuyển số nhanh chóng và
chính xác thông qua các cơ cấu điều khiển thủy lực và điện tử ,không gây ra rung
giật và tiếng ồn. Kích thước hộp số phải nhỏ gọn, khối lượng không quá lớn nhằm
tăng khoảng sáng gầm xe, nâng cao khả năng thông qua cho xe ở đường gồ ghề và
giảm bớt trọng lượng của xe. Ngoài ra kết cấu của hộp số thuận lợi nhất có thể cho
sửa chữa, bảo dưỡng, chẩn đoán sự cố trên xe…Hiện nay, trên xe ôtô sử dụng hai
loại hộp số chính là : hộp số cơ khí và hộp số tự động.
2. Phân tích ưu nhược điểm của hộp số tự động so với hộp số cơ khí
2.1. Sơ đồ hệ truyền lực của ôtô dùng hộp số cơ khí và ôtô dùng hộp số tự động
Hộp số sử dụng trên ôtô gồm có hai loại: hộp số cơ khí và hộp số tự động. Hệ
thống truyền lực trên xe được bố trí như sau
Hình 1.2 Hệ thống truyền lực của xe lắp hộp số cơ khí
Trên xe ôtô dùng hộp số cơ khí thì dòng momen truyền từ động cơ sang hộp số
thì phải đi qua ly hợp, ly hợp chỉ có khả năng truyền hết momen do động cơ sinh ra.
Trong đó trên xe lắp hộp số tự động, dòng truyền momen từ động cơ xuống hộp số
được thông qua biến mô thủy lực. Momen truyền từ động cơ sang hộp số được tăng
lên K lần ( K là hệ số biến mô).
3
Hình 1.3 Hệ thống truyền lực của xe lắp hộp số tự động

Quá trình sang số của hộp số cơ khí thì đồ thị lực kéo bị trễ một phần do thời gian
trễ gây ra bởi quá trình giảm ga chuyển số thể hiện bằng phần đen trên đồ thị. Còn
hộp số tự động thì quá trình sang số là tự động bằng cách điều khiển dòng thủy lực
đóng các van khác nhau nên thời gian trễ là không có nên nó tránh mất đi một phần
công suất khi sang số.
Hình 1.4 Đặc tính kéo
2.2. Phân tích đặc điểm động lực học của ôtô dùng hộp số tự động và ôtô dùng
hộp số thường
Tính lực kéo tiếp tuyến P
k
ở bánh xe chủ động theo vận tốc chuyển động của xe,
với xe sử dụng hộp số thường ta có công thức
4
P
k
=
k
b
M
r
=
e h o
M .i .i .
t
b
r
η

``
Hình 1.5 Đồ thị lực kéo của xe lắp hộp số thường

Trong đó
M
e
: momen trục ra của động cơ
i
h
,i
0
: Tỉ số truyền của hộp số chính và của truyền lực chính

t
η
: Hiệu suất của biến mô
r
b
: Bán kính làm việc trung bình của bánh xe
Với xe sử dụng hộp số tự động có lắp biến mô thì:
P
k
=
k
b
M
r
=
h o
M .i .i .
t t
b
r

η

Trong đó
M
t
: Momen bánh tua bin
Xuất phát từ phương trình cân bằng lực kéo của ôtô, quan hệ giữa lực kéo phát
ra tại các bánh xe chủ động P
k
và các lực cản chuyển động phụ thuộc vào vận tốc
chuyển động của ôtô P
k
= f(v) . Trục tung là các giá trị của lực và trục hoành là các
giá trị của vận tốc , đồ thị biểu diễn quan hệ các lực đó và vận tốc của ôtô chính là
đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô.
5
Nhận xét : Đồ thị hình 1.5 và hình 1.6 cho thấy sự khác biệt của đường đặc tính kéo
ở xe lắp hộp số thường và xe lắp hộp số tự động như sau: lực kéo P
k
ở bánh xe chủ
động của xe lắp hộp số tự động lớn hơn P
k
của xe lắp hộp số hộp số thường,với xe
lắp hộp số tự động thì lực cản tăng thì lực kéo tăng theo, đồ thị lực kéo của xe lắp
hộp số thường với mỗi tay số có vùng làm việc ổn định phía bên phải và vùng làm
việc không ổn định bên trái, xe lắp hộp số thường lực cản tăng thì lực kéo giảm.
Hình 1.6 Đồ thị đặc tính kéo của xe lắp hộp số tự động
2.3 Đặc điểm vận hành của xe dùng hộp số tự động và dùng hộp số cơ khí
Trong hộp số tự động, momen xoắn được chuyển đến các bánh xe chủ động một
cách êm dịu và gần như liên tục tương ứng với lực cản chuyển động và tốc độ

chuyển động của ôtô. Do quá trình chuyển số là tự động nên làm giảm các thao tác
của người lái, giảm sự mệt mỏi, trong khi ở hộp số thường người lái phải thường
xuyên phái cắt ly hợp và chuyển số, điều này làm tăng tính tiện nghi của xe. Hộp số
tự động dùng bộ biến mô thủy lực để nối và ngắt dòng công suất của hệ thống
truyền động nên tránh cho động cơ bị quá tải, tăng tuổi thọ cho các chi tiết so với
khi sử dụng hộp số thường. Có ưu điểm trong quá trình vận hành có thể dừng xe mà
không phải đóng ngắt ly hợp và về số 0. Có tốc độ truyền thẳng cũng như truyền
tăng.
6
3. Các bộ phận cơ bản của hộp số tự động
3.1. Biến mô thủy lực
Biến mô thủy lực được lắp ở đầu vào của chuỗi bánh răng truyền động hộp số và
được bắt bằng bulông vào trục sau của trục khuỷu thông qua tấm truyền động. Biến
mô làm tăng momen do động cơ tạo ra, truyền momen này đến hộp số, nó còn đóng
vai trò như 1 khớp nối thủy lực truyền momen đến hộp số, hấp thụ các dao động
xoắn của động cơ và hệ thống truyền lực. Biến mô có tác dụng như một bánh đà để
làm đều chuyển động quay của động cơ, ngoài ra nó còn có chức năng dẫn động
bơm dầu của hệ thống thủy lực. Cấu tạo biến mô : phần chủ động gọi là bánh
bơm(B) nối với trục khuỷu động cơ, phần bị động gọi là bánh tuabin (T) nối với
trục vào bộ truyền bánh răng hành tinh, phần phản ứng gọi là bánh dẫn hướng (D)
được lắp giữa bánh bơm và bánh tuabin.
3.1.1. Cánh bơm
Gắn liền với vỏ biến mô, các cánh bơm có biên dạng cong hướng kính. Vành dẫn
hướng được lắp trên cạnh trong của cánh quạt để dẫn hướng cho dòng chảy của dầu
được êm.
Hình 1.9 Biến mô

7
3.1.2. Roto tuabin
Gồm nhiều cánh quạt lắp trong roto tuabin, hướng cong của các cánh ngược

chiều với các cánh bơm, được lắp trên trục sơ cấp hộp số sao cho nó đối diện với
các cánh trên cánh bơm, và khe hở giữa chúng rất nhỏ.
3.1.3. Stato
Stato được đặt giữa cánh bơm và roto tuabin, trục stato lắp cố định vào vỏ hộp
số qua khớp một chiều, các cánh của stato nhận dòng dầu khi nó đi ra khỏi roto
tuabin và hướng cho nó đập vào mặt sau của cánh quạt trên cánh bơm làm cho cánh
bơm được cường hóa. Khớp một chiều cho phép stato quay cùng chiều với trục
khuỷu động cơ, nếu stato có xu hướng quay theo chiều ngược lại thì khớp 1 chiều sẻ
khóa stato lại không cho nó quay.
3.1.4. Các đặc tính cơ bản của biến mô, hiệu suất và momen
Việc khuyếch đại mômen do biến mô sẽ tăng theo tỷ lệ với dòng xoáy , điều đó
có nghĩa là nó lớn nhất khi roto tuabin không quay . Hoạt động của biến mô được
chia làm hai dải hoạt động: dải biến mô trong đó có sự khuyếch đại mômen, dải
khớp nối trong đó chỉ thuần tuý diễn ra việc truyền mômen và sự khuyếch đại
mômen không xảy ra.
8
Hình 1.10 Đồ thi đặc tính không thứ nguyên của biến mô
- Hệ số khuếch đại biến mô
K
bm
=
t
b
M
M
Trong đó : M
t
momen bánh tubin
M
b

momen bánh bơm
Hệ số khuyếch đại biến mô phụ thuộc vào điều kiện làm việc của biến mô, khi
lực cản chuyển động tăng lên, số vòng quay của trục tubin giảm xuống dẫn đến M
t
tăng lên do vậy K
bm
tăng lên, nó có giá trị lớn nhất khi roto tubin đứng yên tức là n
t
=0. Ngược lại, khi lực cản chuyển động giảm xuống, vận tốc ôtô tăng lên thì hệ số
khuyếch đại biến mô giảm xuống.
- Tỉ số truyền của biến mô
Tỉ số truyền của biến mô (i
bm
)

là tỉ số vòng quay của trục bánh tubin n
T
và số
vòng quay của trục bánh bơm n
b
i
bm
=
t
b
n
n
- Hiệu suất của biến mô
Hiệu suất của biến mô cho biết có bao nhiêu năng lượng được truyền một cách
hiệu quả từ cánh bơm tới cánh tubin

bm
η
=
b
T
N
N
=
bb
tt
nM
nM
.
.
= K
bm
. i
bm
Trong đó :
N
t
: Công suất phát ra trên trục bánh tubin của biến mô
N
b
: Công suất trên trục bánh bơm của biến mô
9
Giá trị hiệu suất biến mô thay đổi theo đường cong bậc hai parabol và đạt giá trị
lớn nhất tại
η
η

t
, khi K> 1, hiệu suất biến mô lớn hơn giá trị hiệu suất li hợp thủy
động đường
t
η
sau đó do mất mát năng lượng qua cánh stato hiệu suất biến mô giảm
nhanh. Theo lý thuyết về các máy có cánh quan hệ giữa momen truyền qua cánh và
thông số kích thước cánh có dạng
M
b
=
5
2
Dn
bb
γλ
và M
t
=
5
2
Dnt
t
γλ
Với
λ
trọng lượng riêng của chất lỏng ,
b
λ
,

t
λ
là hệ số momen xoắn, D là đường
kính lớn nhất của bánh. Từ đó ta có
K
bm
=
b
t
M
M
=
b
t
λ
λ
và
η
=
b
t
λ
λ
. i
bm
- Điểm ly hợp
Là đường phân chia giữa hai giai đoạn đó hiệu suất truyền động của bộ biến
mô cho thấy năng lượng truyền cho bánh bơm được truyền đến bánh tuabin với hiệu
quả ra sao. Năng lượng ở đây là công suất của bản thân động cơ tỉ lệ với tốc độ của
động cơ (vòng/phút) và mômen động cơ do mômen được truyền với tỉ số gần 1:1

trong khớp thuỷ lực nên hiệu suất truyền động trong dải khớp nối sẽ tăng tuyến tính
và tỉ lệ với tốc độ. Tuy nhiên hiệu suất truyền động của bộ biến mô không đạt được
100% và thường đạt được khoảng 95%. Sự tổn hao năng lượng là do nhiệt sinh ra
trong dầu và ma sát. Khi dầu tuần hoàn nó được bộ làm mát dầu làm mát.
- Điểm dừng va điểm li hợp
Điểm dừng chỉ tình trạng ở đó mà bánh tuabin không chuyển động. Sự chênh
lệch tốc độ quay giữa bánh bơm và bánh tuabin la lớn nhất. Tỉ số truyền mômen của
bộ biến mô là lớn nhất tại điểm dừng ( thường trong phạm vi từ 1,7 đến 2,5 ) hiệu
suất truyền động bằng 0.
Điểm ly hợp khi bánh tuabin bắt đầu quay và tỉ số truyền tốc độ tăng lên, sự
chệnh lệch tốc độ quay giữa bánh tua bin và bánh bơm bắt đầu giảm xuống. Tuy
10
nhiên, ở thời điểm này hiệu suất truyền động tăng. Hiệu suất truyền động đạt lớn
nhất ngay trước điểm li hợp. Khi tỷ số tốc độ đạt tới một trị số nào đó thì tỉ số
truyền mômen trở nên gần bằng 1:1. Nói cách khác, Stato bắt đầu quay ở điểm li
hợp và bộ biến mô sẽ hoạt động như một khớp nối thuỷ lực để ngăn không cho tỉ số
truyền mômen tụt xuống dưới 1.
3.2. Bộ bánh răng hành tinh
Bộ bánh răng hành tinh được đặt trong vỏ hộp số chế tạo bằng hợp kim nhôm.
Nó có trể thay đổi tốc độ đầu ra hoặc chiều quay của hộp số, sau đó truyền chuyển
động này đến bộ truyền động cuối cùng. Bộ bánh răng hành tinh bao gồm : các
bánh răng hành tinh, các li hợp và phanh. Bộ truyền bánh răng hành tinh trước và
bộ truyền bánh răng hành tinh sau được nối với các li hợp và phanh, là các bộ phận
nối và ngắt công suất. Những cụm bánh răng này chuyển đổi vị trí của phần sơ cấp
và các phần tử cố định để tạo ra các tỷ số truyền bánh răng khác nhau và vị trí số
trung gian.
HÌNH 1.11. bộ truyền bánh răng hành tinh
Cấu tạo của HSHT trên ôtô và các phương tiện giao thông khá phức tạp HSHT
được tổ hợp từ các cơ cấu hành tinh cơ bản hoặc các cơ cấu hành tinh tổng
hợp.Trên ôtô dùng ba loại cơ bản sau:CCHT kiểu Wilson độc lập, CCHT theo sơ đồ

Simson, Bộ truyền hành tinh Ravigneaux.
11
3.2.1. Bộ truyền hành tinh Wilson
Hình 1.12. Cơ cấu hành tinh Wilson
Được cấu tạo từ ba phần tử cơ bản có cùng trục quay gồm một bánh răng mặt
trời, một bánh răng bao và một cần dẫn. Các bánh răng hành tinh quay trơn trên cần
dẫn ăn khớp đồng thời với bánh răng mặt trời và bánh răng bao, đóng vai trò như
phần tử trung gian nối giữa ba phần tử cơ bản. Các phần tử của CCHT Wilson có 2
ràng buộc về hình học và 2 ràng buộc về động học :
C
r
c
ω
=
SS
r
ω
.
+
PP
r
ω
.
,
C
r
=
S
r
+

P
r
R
r
R
ω
=
CC
r
ω
.
+
PP
r
ω
.
,
R
r
=
C
r
+
P
r
Gọi Z =
R
S
r
r

là đặc tính của CCHT Wilson, ta rút ra được phương trình liên kết 3
phần tử cơ bản của cơ cấu:
(1 + Z)
C
ω
=
S
ω
+ Z·
R
ω
Từ phương trình liên kết, nhận thấy chỉ cần xác định được chuyển động của 2 phần
tử là xác định được chuyển động của cả cơ cấu. Bởi vậy, CCHT Wilson có 2 bậc tự
do.
12
3.2.2. Bộ truyền hành tinh Simpson
Các phần tử M
1
, N
1,
H
1
, G
1
(S
1
, R
1
, P
1

, C
1
) CCHT Simpson gồm hai CCHT cơ bản
Wilson. Các phần tử
1
M
,
1
N
,
1
H
,
1
G
(
1
S
,
1
R
,
1
P
,
1
C
) thuộc dãy hành tinh thứ nhất
2
M

,
2
N
,
2
H
,
2
G
(
2
S
,
2
R
,
2
P
,
2
C
) thuộc dãy hành tinh thứ hai. Rút ra được các
ràng buộc về động học và hình học của các phần tử trong CCHT Simpson:
1C
r
1C
ω
=
SS
r

ω
.
1
+
1
.1
PP
r
ω
,
1C
r
=
1S
r
+
1P
r
1R
r
1R
ω
=
11
.
CC
r
ω
+
11

.
PP
r
ω
,
1R
r
=
1C
r
+
1P
r
2C
r
1C
ω
=
SS
r
ω
.
2
+
22
.
PP
r
ω
,

2C
r
=
2S
r
+
2P
r
2R
r
2R
ω
=
12
.
CC
r
ω
+
22
.
PP
r
ω
,
2R
r
=
2C
r

+
2P
r
Từ đặc tính của 2 dãy hành tinh Wilson trong CCHT Simpson là
1
K
=
1
1
R
S
r
r
và
2
K
=
2
2
R
S
r
r
có thể rút ra được phương trình liên kết các phần tử cơ bản của bộ
13
truyền simson:
1 1 1 1
2 2 2 1
. (1 ).
. (1 )

S R C
S R R
K K
K K
ω ω ω
ω ω ω
+ = +


+ = +

Từ hệ phương trình liên kết trên, chỉ cần xác định được chuyển động của 2 phần tử
trong cả CCHT là có thể xác định được chuyển động của cả cơ cấu. Do đó CCHT
Wilson gồm 2 bậc tự do.
3.2.3. Bộ truyền hành tinh Ravigneaux
Cấu tạo của CCHT kiểu ravigneaux gồm 2 bánh răng mặt trời
1
M
(
1
S
),
2
M
(
2
S
)
nối với 2 trục khác nhau. Hai nhóm bánh răng hành tinh
1

H
(
1
P
),
2
H
(
2
P
) ăn khớp
với nhau và nằm trên một giá hành tinh G(C), một bánh răng bao N(R) ăn khớp với
2
H
còn
1
H
ăn khớp với
2
M
. Sơ đồ cấu tạo như hình vẽ.
CCHT Ravigneaux có 4 ràng buộc động học và 4 ràng buộc hình học:

CC
r
ω
.
1
=
11

.
SS
r
ω
+
11
.
PP
r
ω
,
1C
r
=
1S
r
+
1P
r

CC
r
ω
.
2
=
22
.
SS
r

ω
+
22
.
PP
r
ω
,
2C
r
=
2S
r
+
2P
r
(
2C
r
-
1C
r
)
C
ω
=
11
.
PP
r

ω
+
22
.
PP
r
ω
,
2C
r
-
1C
r
=
2P
r
+
1P
r

14

RR
r
ω
.
=
CC
r
ω

.
2
+
22
.
PP
r
ω
,
R
r
=
2C
r
+
2P
r
Từ các ràng buộc trên và đặc tính của dãy hành tinh cơ bản Wilson
1
K
=
1
R
S
r
r
và dãy
hành tinh bánh răng hành tinh kép
2
K

=
2
R
S
r
r
có được hệ phương trình liên kết các
phần tử cơ bản của CCHT Ravigneaux như sau:
1 1 1
2 2 2
. ( 1). 0
. ( 1) 0
S R C
S R C
K K
K K
ω ω ω
ω ω ω
+ − + =


− + − − =

Từ hệ phương trình liên kết trên, nhận thấy chỉ cần xác định được chuyển động của
2 phần tử trong đó là xác định được chuyển động của toàn bộ CCHT Ravigneaux.
Do đó, CCHT Ravigneaux có 2 bậc tự do.
Khi đã xác định được số bậc tự do của các CCHT, nhận thấy số bậc tự do của
CCHT nhỏ hơn so với số phần tử cơ bản của từng CCHT riêng biệt nên luôn luôn
có thể tạo ra được nhiều số truyền bằng cách thay đổi lần lượt các phần tử điều
khiển được trong CCHT đang xét, tức là thay đổi đầu ra, đầu vào của hộp số. Tuy

nhiên, khi thực hiện sẽ khiến kết cấu của hộp số phức tạp. Do đó, với những CCHT
đặt ở cuối hộp số thì đầu ra thường cố định, không thay đổi, trong khi đó, đầu vào
hộp số có thể thay đổi bằng các ly hợp khóa. Như vậy, khả năng tạo tỉ số truyền tối
đa của các CCHT đã giảm xuống. Để có được số lượng số truyền mong muốn cần
sử dụng nhiều CCHT khác nhau trong hộp số.
Hộp số chính dùng trên ô tô có thể chia ra: một hoặc nhiều nhóm tỉ số truyền. Hộp
số có một nhóm tỉ số truyền gồm các CCHT đơn lẻ kiểu Simpson, Ravigneaux hay
được tổ hợp từ các CCHT kiểu Wilson. Hộp số có hai hay nhiều nhóm tỉ số truyền
gồm các CCHT đã được tổ hợp như trên cùng với CCHT đơn giản. Các ô tô con
hiện đại thường bố trí các loại động cơ có số vòng quay lớn, hộp số cần có nhiều số
truyền và tỉ số truyền thay đổi trong giới hạn rộng, trong khi đó không gian chỉ cho
phép trong giới hạn nhất định, vì vậy hộp số đã được cấu tạo thành hai phần nhằm
giảm bớt tỉ số truyền cho các bộ truyền, thu gọn kích thước chung. Đối với loại hộp
15
s c cu to t nhiu phn, hp s c chia ra: phn chớnh hp s, phn ph
hp s. Phn ph hp s cú th t trc hoc t sau phn chớnh. to nờn nhiu
t s truyn cho hp s, gia cỏc phn ca hp s cn cú mi liờn h nht nh vi
nhau. S liờn h ny to ra kh nng t hp gia cỏc CCHT riờng bit vi nhau. Cú
hai cỏch t hp cỏc CCHT liờn tip l ni tip v song song. Vi dng ni tip, u
ra ca c cu ny cú th l u vo ca c cu tip theo, vỡ th t s truyn ca c t
hp l tớch cỏc t s truyn thnh phn. Vi dng song song, dũng truyn cụng sut
cú th c chia nh, do vy, hiu sut truyn s c tng lờn ng thi to iu
kin iu khin cỏc dũng cụng sut riờng bit.
3.3. H thng thy lc
B iu khin thy lc cú chc nng to ra ỏp sut thy lc, iu chnh ỏp sut
thy lc bng cỏc van iu ỏp s cp, van bm ga thớch hp ci cụng sut phỏt ra
ca ng c.H thng iu khin úng m cỏc ly hp v phanh thc hin chuyn
s.
Hỡnh 1.15. Cỏc chc nng iu khin ca h thng thy lc
Bơm dầu: Bơm dầu của hộp số tự động thờng đặt trên vách ngăn giữa biến mô

và hộp số hành tinh, đợc dẫn động bởi trục của bánh bơm.
16
Phanh kiểu nhiều đĩa ướt : Khi áp suất thuỷ lực tác động lên xi lanh pít tông
sẽ dịch chuyển và ép các đĩa thép và đĩa ma sát tiếp xúc với nhau. Do đó tạo nên
một lực ma sát lớn giữa mỗi đĩa thép và đĩa ma sát. Kết quả là cần dẫn hoặc bánh
răng mặt trời bị khoá vào vỏ hộp số. Khi dầu có áp suất được xả ra khỏi xi lanh thì
píttông bị lò xo phản hồi đẩy về vị trí ban đầu của nó và làm nhả phanh.
Hình 1.16. Cấu tạo phanh nhiều đĩa ướt
Ly hợp ma sát ướt: Các đĩa ma sát được lắp bằng then với moayơ của li hợp
truyền thẳng còn các đĩa thép được lắp bằng then với tang trống li hợp truyền thẳng.
Tang trống li hợp truyền thẳng ăn khớp với tang trống đầu vào của bánh răng mặt
trời và tang trống này lại được ăn khớp với các bánh răng mặt trời trước và sau. Kết
cấu được thiết kế sao cho ba cụm đĩa ma sát, đĩa thép và các tang trống quay cùng
với nhau.
17
Hỡnh 1.17. Cu to ly hp nhiu a t
Van iu khin: Van iu khin thờng sử dụng dạng van thuỷ lực con trợt. Các
van con trợt có dạng nhiều bậc để có thể đóng mở nhiều đờng dầu đa tới các phần tử
điều khiển.
Bộ chuyển
đổi số từ
động cơ tới
Từ bộ van
mở dầu
chuyển số
Bộ chuyển
đổi số từ
tốc độ ôtô
Tới ly hợp
khoá

Lò xo
Trục bộ van thuỷ lực
chuyển số
Trục bộ van thuỷ lực
chuyển số
Lò xo
Tới ly hợp
khoá
Bộ chuyển
đổi số từ
tốc độ ôtô
Từ bộ van
mở dầu
chuyển số
Bộ chuyển
đổi số từ
động cơ tới
Hỡnh 1.18. Van iu khin
Van in t: Van in t s dng iu khin s lm vic ca cỏc van
chuyn s. Cú 2 loi van in t : van in t iu khin chuyn s v van in t
tuyn tớnh iu khin tng gim ỏp sut du theo dũng in iu khin ECU.
Hỡnh 1.19. Cỏc loi van in t
18
Hình 1.20. Hệ thống thủy lực
3.4. Hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển nhận tín hiệu từ các cảm biến và có nhiệm vụ điều khiển
các trạng thái làm việc của hộp số hành tinh như : Điều khiển thời điểm chuyển số,
điều khiển khóa biến mô, điều khiển tối ưu áp suất cơ bản. HÖ thèng ®iÒu khiÓn cã
c¸c lo¹i c¶m biÕn : C¶m biÕn tèc ®é, c¶m biÕn vÞ trÝ bím ga, c¶m biÕn nhiÖt ®é,
nhiÖt ®é dÇu, ¸p suÊt dÇu .…

19
Hình 1.21. Nguyên lý hệ thống điều khiển điện tử ECT
3.2.6. Các cảm biến và công tắc
Các cảm biến đóng vai trò thu thập các dữ liệu khác nhau để xá định thời điểm
chuyển số và khóa biến mô thích hợp, và biến nó thành các tín hiệu điện rồi truyền
tới ECU. Các cảm biến sử dụng trong hộp số tự động bao gồm:
Cảm biến Chức năng
Công tắc chọn chế độ hoạt động Xác định thời điểm chuyển số và khóa
biến mô sẽ áp dụng trong chế độ bình
thường hoặc tải nặng
Công tắc khởi động trung gian Phát hiện vị trí số(‘L’,’2’, và ‘N’)
Cảm biến vị trí bướm ga Phát hiện góc mở của bướm ga
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Phát hiện nhiệt độ nước làm mát
Cảm biến tốc độ Phát hiện tốc độ xe
Công tắc đèn phanh Phát hiện mức độ đạp chân ga
20
Công tắc chính số truyền tăng Ngăn không cho chuyển lên số truyền
tăng nếu công tắc chính số truyền tăng
ngắt
ECU điều khiển chạy tự động Khi tốc độ xe giảm xuống dưới tốc độ
đặt trong hệ thống điều khiển chạy tự
động, nó phát ra một tín hiệu hủy số số
truyền tăng và hủy khóa biến mô
II. Phân loại hộp số tự động
Hộp số tự động chuyển số bao hàm các loại hộp số có khả năng tự thay đổi tỉ số
truyền trong hộp số của hệ thống truyền lực. Phân loại theo kết cấu hình thành bao
gồm các dạng thường dùng trên ôtô như sau :
- Hộp số cơ khí và bộ truyền thủy động vô cấp : Loại này sử dụng hộp số cơ
khí có bánh răng ăn khớp ngoài hay bánh răng ăn khớp trong, với bộ biến

mômen thủy lực. Kết cấu này được bố trí trên nhiều ôtô hiện nay.
- Hộp số cơ khí và bộ truyền động đai vô cấp : Loại này bố trí trên ôtô con có
thể tích làm việc của động cơ nhỏ hơn 1dm
3
và trên xe chuyên dụng có tốc
độ thấp.
CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
21
I. CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG, CHỌN PHƯƠNG ÁN
Sau đây em đưa ra một số dạng sơ đồ động học đã được tổ hợp của hộp số hành
tinh 4 số tiến, để tiến hành so sánh ưu nhược của các dạng sơ đồ đó nhằm lựa chọn
một sơ đồ tối ưu cho tính toán thiết kế.
1. Phưong án I
1.1. Sơ đồ động học
Hình 2.1
Hộp số hành tinh trên sơ đồ hình 2.1 gồm có bộ truyền hành tinh WILSON phía
trước và bộ truyền hành tinh SIMSON phía sau, cần dẫn của bộ truyền trước nối
cứng với bánh răng bao của bộ truyền hành tinh sau. Bánh răng bao của bộ truyền
trước được nối cứng với trục của bánh tuabin của biến mô. Cần dẫn của bộ truyền
hành tinh sau nối với bộ vi sai của cầu xe. Qúa trình chuyển các số được thực hiện
thông qua việc đóng mở các ly hợp C
1
, C
2
, C
3
và các phanh B
1
, B

2
, B
3
như thứ tự
trình bày trên hình 2.2.
Với sơ đồ hộp số này có các ưu điểm sau: hộp số này có thể tạo ra được nhiều
nhóm tỉ số truyền khác nhau do đầu vào của bộ truyền trước có thể thay đổi nhờ
việc đóng mở các ly hợp C
1
, C
2
. Có thể tạo được số truyền tăng(OD) và ở số truyền
tăng thì phanh B
1
cũng ít phải làm việc nên tránh gây trượt làm giảm mất mát công
suất do trượt, các phanh B
1
, B
2
, B
3
chỉ làm việc ở các tốc độ thấp. Tuy nhiên, trong
quá trình chuyển số thì số lượng các ly hợp và phanh tham gia làm việc là khác
22
nhau làm tổn hao công suất của bộ truyền, sơ đồ này sử dụng nhiều phần tử điều
khiển và bộ truyền hành tinh nên kết cấu phức tạp, khó bố trí hộp số.
1.2 Sơ đồ đi số
Vị trí số C0 C1 C2 B1 B2 B3
Số 1 x x
Số 2 x x

Số 3 x x x
Số truyền tăng x x x
Số lùi x x
Hình 2.2
2. Phương án II
2.1 Sơ đồ động học
Hộp số hành tinh trên sơ đồ hình 2.3 gồm có hai cơ cấu hành tinh Willson ghép
nối với nhau theo kiểu CR – CR ( cần dẫn của cơ cấu này nối với bánh răng bao của
cơ cấu kia). Đầu vào của bộ truyền hành tinh là trục ra của bánh tuabin của biến mô,
đầu ra của bộ truyền là cần dẫn của cơ cấu hành tinh ăn khớp với bộ vi sai. Các ly
hợp thủy lực gồm có C
1
, C
2
, C
3
, ly hợp khóa biến mô TCC, các cơ cấu phanh ký
hiệu B
1
, B
2
, B
3
, các khớp một chiều F
1
, F
2
, qúa trình chuyển các số như thứ tự trên
hình 2.4.
Với sơ đồ hộp số này có ưu điểm là: Hộp số chỉ sử dụng 2 cơ cấu hành tinh Winson

nên kết cấu đơn giãn, hộp số cũng có thể tạo ra được nhiều nhóm tỉ số truyền khác
nhau nhờ việc thay đổi trạng thái làm việc của các ly hợp và phanh, hộp số sử dụng
các khớp một chiều nên quá trình đóng các ly hợp không gây ra va đập tăng tuổi thọ
của hộp số.Tuy nhiên, hộp số sử dụng nhiều phần tử điều khiển nên kết cấu phức
tạp, khó bố trí, số lượng các phanh và ly hợp tham gia vào qua trình chuyển các số
thay đổi nhiều gây tổn hao công suất cho hộp số, các phanh B
1
, B
2
phải làm việc ở
các tốc độ cao nên gây trượt làm mất mát công suất.
23
Hình 2.3
2.2 Sơ đồ đi số
VỊ TRÍ SỐ C1 C2
C3
B1 B2 B3 F1 F2
LÙI XE x x
1 x x
2 x x x
3 x x x
OD x x x
Hình 2.4
3. Phương án III
3.1 Sơ đồ động học
24
Hình 2.5
Hộp số hành tinh trên sơ đồ hình 2.5 sử dụng 2 bộ truyền hành tinh loại simson
và bộ truyền hành tinh Wilson. Đầu vào của bộ truyền hành tinh là trục ra của bánh
tuabin của biến mô, đầu ra của bộ truyền là bánh răng bao của bộ truyền hành tinh

Wilson ăn khớp với bộ vi sai. Hai bộ truyền này được bố trí trên cùng một trục và
bánh răng mặt trời trước nối cứng với bánh răng mặt trời sau của bộ truyền hành
tinh Simson. Bộ truyền này tạo ra 3 số truyền thẳng và một số lùi. Bộ truyền hành
tinh Wilson làm bộ truyền hành tinh OD. Bộ truyền này tạo ra số truyền tăng. Qúa
trình chuyển các số được thực hiện thông qua việc đóng mở các ly hợp C
0
, C
1
, C
2
,
các phanh B
0
, B
1
, B
2
, và các khớp một chiều F
0
, F
1
, F
2
như thứ tự trên hình 2.6.
Với sơ đồ hộp số này có ưu điểm sau: Hộp số có thể tạo ra được nhiều nhóm tỉ
sô truyền khác nhau, tạo ra được số truyền tăng. Tuy nhiên, kết cấu hộp số rất phức
tạp do sử dụng nhiều phanh, ly hợp và các cơ cấu hành tinh, số lượng các phần tử
điều khiển tham gia vao quá trình chuyển các số thay đổi khác nhau gây tổn hao
công suất.
3.2 Sơ đồ đi số

25