kết cấu tính toán Oto bản gốc (chính)

1.Phân tích nhiệm vụ yêu cầu của hộp số
1.1.Định nghĩa :
Hộp số là một cơ cấu làm thay đổi tốc độ và chiều quay của trục bị động trong
khi tốc độ cũng như chiều quay của trục chủ động không đổi.
1.2. Nhiệm vụ của hộp số:
-Hộp số dùng để thay đổi tỉ số truyền nhằm thay đổ mômen xoắn ở các bánh xe
chủ động của ôtô,đồng thời thay đổi tốc độ của xe sao cho phù hợp với sức cản
bên ngoài.
-Thay đổi chiều chuyển động của ôtô ( tiến và lùi ).
-Tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong khoảng thời gian tùy ý ( hộp số
có số không ) mà không cần tắt máy và mở li hợp.
-Dẫn động lực ra ngoài cho các bộ phận công tác của xe chuyên dùng (có phần
trích công suất cho tời kéo,xe tự đổ ....0).
-Cắt truyền động lâu dài giữa động cơ và hệ thống truyền lực khi khởi
động,chạy không tải.
1.3.Yêu cầu của hộp số:
-Có dãy tỉ số truyền hợp lý đảm bảo cho tính động lực và tính kinh tế khi xe làm
việc.
-Có khả năng đưa công suất ra ngoài để dẫn động các thiết bị phụ trợ khác của
xe.
-Có vị trí trung gian để cắt truyền động lâu dài giữa động cơ và hệ thống truyền
lực.
-Không sinh ra lực va đập lên hệ thống truyền lực, làm việc không có tuyến ồn.
-Cấu tạo đơn giản,chắc chắn,điều khiển dễ dàng,dễ bảo dưỡng và sửa chữa,giá
thành hạ.
-Làm việc an toàn và có hiệu suất truyền động cao.
1
2.Phân tích cấu tạo nguyên lý làm việc của bộ biến mô và hộp số
hành tinh.
2.1.Bộ biến mô:
Bộ biến mô thủy lực trong hộp số tự động nhằm thực hiện các chức năng sau:

- Tăng mômen do động cơ tạo ra;
- Đóng vai trò như một ly hợp thuỷ lực để truyền (hay không truyền) mômen từ
động cơ đến hộp số.
- Hấp thụ các dao động xoắn của động cơ và hệ thống truyền lực;
- Có tác dụng như một bánh đà để làm đồng đều chuyển động quay của động cơ;
- Dẫn động bơm dầu của hệ thống điều khiển thuỷ lực.
2.2. Cấu tạo của bộ biến mô :
Bộ biến mô gồm bánh bơm, bánh tuabin, khớp một chiều, stato và vỏ biến mô
chứa tất cả các bộ phận đó. Bộ biến mô được điền đầy ATF do bơm dầu cung
cấp. Động cơ quay và bánh bơm quay, và dầu bị đẩy ra từ bánh bơm thành một
dòng mạnh làm quay bánh tua bin.
Hình 1.Sơ đồ cấu tạo biến mô
2
Khi tốc độ của bánh bơm tăng thì lực li tâm làm cho dầu bắt đầu chảy từ tâm
bánh bơm ra phía ngoài. Khi tốc độ bánh bơm tăng lên nữa thì dầu sẽ bị ép văng
ra khỏi bánh bơm. Dầu va vào cánh của bánh tua bin làm cho bánh tua bin bắt
đầu quay cùng chiều với bánh bơm. Dầu chảy vào trong dọc theo các cánh của
bánh tua bin. Khi nó chui được vào bên trong bánh tua bin thì mặt cong trong
của cánh sẽ đổi hướng dầu ngược lại về phía bánh bơm, và chu kỳ lại bắt đầu từ
đầu. Việc truyền mô men được thực hiện nhờ sự tuần hoàn dầu qua bánh bơm và
bánh tua bin.
Việc khuyếch đại mômen do bộ biến mô thực hiện bằng cách dẫn dầu khi nó vẫn
còn năng lượng sau khi đã đi qua bánh tua bin trở về bánh bơm qua cánh của
Stato. Nói cách khác, bánh bơm được quay do mô men từ động cơ mà mô men
này lại được bổ sung dầu quay về từ bánh tua bin. Có thể nói rằng bánh bơm
khuyếch đại mô men ban đầu để dẫn động bánh tua bin.
Ở Bánh tua bin là rôto cánh quạt,được lắp với trục chủ động của hộp số.Bánh
tua bin là phần bị động trong bộ biến mô thủy lực,khi làm việc bình thường trục
tua bin quay chậm hơn bánh bơm.Cánh của bánh tua bin có chiều xoắn hướng
kính ngược chiều với chiều cánh của bánh bơm.

Hình 2.Sơ đồ cấu tạo của biến mô thủy lực
3
Stato bao gồm các cánh hướng dẫn đặt giữa cánh bơm và bánh tuốc bin để biến
mô thủy lực làm việc có hiệu suất cao hơn.Stato được đặt lên li hợp một chiều
dùng kiểu con lăn chỉ cho phép stato quay theo chiều của biến mô thủy lực.
Bánh bơm được bố trí nằm trong vỏ bộ biến mô và nối với trục khuỷu qua đĩa
dẫn động. Nhiều cánh hình cong được lắp bên trong bánh bơm. Một vòng dẫn
hướng được lắp trên mép trong của các cánh để đường dẫn dòng dầu được êm.
Hình 3.Bánh bơm thủy lực
Rất nhiều cánh được lắp lên bánh tuabin giống như trường hợp bánh bơm.
Hướng cong của các cánh này ngược chiều với hướng cong của cánh của bánh
bơm. Bánh tua bin được lắp trên trục sơ cấp của hộp số sao cho các cánh bên
trong nó nằm đối diện với các cánh của bánh bơm với một khe hở rất nhỏ ở
giữa.
Stato nằm giữa bánh bơm và bánh tua bin. Qua khớp một chiều nó được lắp trên
trục stato và trục này được cố định trên vỏ hộp số. Dòng dầu trở về từ bánh tua
bin vào bánh bơm theo hướng cản sự quay của bánh bơm. Do đó, stato đổi chiều
của dòng dầu sao cho nó tác động lên phía sau của các cánh trên bánh bơm và
bổ sung thêm lực đẩy cho bánh bơm do đó làm tăng mômen. Khớp một chiều
cho phép Stato quay theo chiều quay của trục khuỷu động cơ. Tuy nhiên nếu
Stato định bắt đầu quay theo chiều ngược lại thì khớp một chiều sẽ khoá stato để
ngăn không cho nó quay.
*.Bánh đà liền với vỏ biến mô.
4
Hình 4.Bánh đà và vỏ biến mô
5
Hình 5.Bánh đà
2.3.Nguyên lý hoạt động của bộ biến mô:
Khi động cơ làm việc,bánh bơm luôn quay cùng trục khuỷu .Chất lỏng nằm
giữa các cánh quạt của bánh bơm chuyển động từ tâm đến rìa ngoài đĩa bơm với

vận tốc lớn dần.Như vậy bánh bơm đã chuyển cơ năng của trục khuỷu thành
động năng của chất lỏng.Dòng chất lỏng đập vào cánh của tua bin ,làm cho tua
bin quay và truyền mômen xoắn cho trục chủ động của hộp số.Ở bánh tua bin
động năng của chất lỏng lại chuyển thành cơ năng của bánh tua bin.
-Các cánh hướng dẫn cả stato có độ cong nhất định là thay đổi hướng và tốc độ
của dòng chảy chất lỏng khi ra khỏi bánh bơm,do đó lực ép lên các cánh bánh
tua bín sẽ lớn hơn và mômen quay của bánh tua bin sẽ lớn hơn.Nhưng mômen
của bánh tua bin lớn hơn bao nhiêu lần thì vận tốc của nó giảm đi bấy nhiêu
lần.Điều này rất cần thiết cho sự tăng tốc.
-Để stato làm được nhiệm vụ dẫn hướng dòng chảy,stato phải đứng yên mặc dù
dòng chảy cũng tác động vào các cánh hướng dẫn.Stato lắp với vỏ cố định qua
ly hợp một chiều.
-Khi bắt đầu khởi hành hoặc tăng tốc,lực cản truyền đến bánh tua bin tăng lên
trong lúc bánh tua bin quay chậm,do đó chênh lệch về tốc độ giữa bánh bơm và
bánh tua bin lớn,dòng chảy từ bánh tua bin có xu hướng làm cho stato quay
ngược lại.Nhưng ly hợp một chiều ở trạng thái khóa nên stato đứng yên và nó
dẫn hướng dòng chảy để mômen của bánh tua bin tăng lên,xe dễ dàng tăng tốc
độ.Khi mômen cản cân bằng với mômen của bánh tua bin,vận tốc quay của bánh
tua bin ổn định ( giả thiết mômen của đĩa bơm không đổi).
-Nếu hộp số hành tinh có tỷ số truyền phù hợp,mômen cản bằng với mômen của
bánh bơm,xe sẽ chạy với tốc độ đều.Nhưng tốc độ của tua bin luôn nhỏ hơn tốc
độ của bánh bơm.Đó là hiện tượng trượt ở biến mô thủy lực.Hiện tượng này gây
mất mát công suất của động cơ và đốt nóng dầu của hộp số.Bởi vậy hầu hết các
biến mô thủy lực đều có một li hợp khóa biến mô thủy lực (li hợp chuyển đổi
mômen) để khóa biến mô ngăn cản hiện tượng trượt.
6
Hình 6.Sự truyền mô men
Khi tốc độ của bánh bơm tăng thì lực li tâm làm cho dầu bắt đầu chảy từ tâm
bánh bơm ra phía ngoài. Khi tốc độ bánh bơm tăng lên nữa thì dầu sẽ bị ép văng
ra khỏi bánh bơm. Dầu va vào cánh của bánh tua bin làm cho bánh tua bin bắt

đầu quay cùng chiều với bánh bơm. Dầu chảy vào trong dọc theo các cánh của
bánh tua bin. Khi nó chui được vào bên trong bánh tua bin thì mặt cong trong
của cánh sẽ đổi hướng dầu ngược lại về phía bánh bơm, và chu kỳ lại bắt đầu từ
đầu. Việc truyền mô men được thực hiện nhờ sự tuần hoàn dầu qua bánh bơm và
bánh tua bin.Bộ biến mô vừa truyền vừa khuyếch đại mô men từ động cơ vào
hộp số (Bộ truyền bánh răng hành tinh) bằng việc sử dụng dầu hộp số tự động
(ATF) như một môi chất.
2.4.Đặc tính của biến mô:
*.Tỉ số truyền mômen và hiệu suất truyền
7
Hình 7.Đặc tính của bộ biến mô
Độ khuyếch đại mômen do bộ biến mô sẽ tăng theo tỉ lệ với dòng xoáy. Có
nghĩa là mômen sẽ trở thành cực đại khi bánh tua bin dừng. Hoạt động của bộ
biến mô được chia thành 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 8.Sơ đồ khuyếch đại mômen
Điểm li hợp là đường phân chia giữa hai phạm vi đó. Hiệu suất truyền động của
bộ biến mô cho thấy năng lượng truyền cho bánh bơm được truyền tới bánh tua
bin với hiệu quả ra sao.
Năng lượng ở đây là công suất của bản thân động cơ, tỉ lệ với tốc độ 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 tỉ số tốc độ. Tuy nhiên, hiệu suất truyền động của bộ biến mô không đạt
được 100% và thường đạt khoảng 95%. Sự tổn hao năng lượng là do nhiệt sinh
ra trong dầu và do ma sát. Khi dầu tuần hoàn nó được bộ làm mát dầu làm mát.
- Điểm dừng và điểm li hợp
9

Hình 9.Sơ đồ đường đặc tính của điểm dừng và điểm li hợp
2.4.1. Điểm dừng
Điểm dừng chỉ tình trạng mà ở đó bánh tua bin không chuyển động. Sự chênh
lệch về tốc độ quay giữa bánh bơm và bánh tua bin là lớn nhất.
Tỉ số truyền mô men 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.
2.4.2. Điểm li hợp
Khi bánh tua bin 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 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.
Chức năng khớp một chiều của Stato
10
-Hướng của dầu đi vào stato từ bánh tuabin phụ thuộc vào sự chênh lệch tốc độ
quay giữa bánh bơm và bánh tuabin.
Hình 10.Sơ đồ biểu diễn tốc độ quay của stato
-Khi chênh lệch lớn về tốc độ quay
Thì dầu tác động lên mặt trước của cánh stato làm cho stato quay theo chiều
ngược lại với chiều quay của bánh bơm. Tuy nhiên, bánh bơm không thể quay
theo chiều ngược lại vì stato bị khớp một chiều khoá lại. Do đó hướng của dòng
dầu được đổi.
-Khi chênh lệch nhỏ về tốc độ quay
Một lượng dầu từ cánh tuabin chảy vào măt sau của cánh rô to. Khi chênh lệch
về tốc độ ở mức nhỏ nhất thì phần lớn dầu từ cánh tuabin ra sẽ tiếp xúc với mặt
sau của cánh stato.
11
Trong trường hợp đó các cánh stato sẽ cản trở dòng dầu. Khớp một chiều làm

cho stato quay trơn cùng chiều với bánh bơm, và dầu sẽ trở về cánh bơm một
cách thuận dòng.
2.4.3.Cơ cấu khóa biến mô
Cơ cấu khóa biến mô truyền công suất từ động cơ tới hộp số một cách trực tiếp
và cơ học.Do bộ biến mô sử dụng dòng thủy lực để gián tiếp truyền công suất
nên có sự tổn hao công suất.Vì vậy khóa biến mô được lắp trong bộ biến mô để
nối trực tiếp động cơ với hộp số để giảm tổn hao công suất.
2.4.3.1. Động cơ chạy không tải, xe dừng
Khi động cơ chạy không tải thì mômen do động cơ sinh ra là nhỏ nhất. Nếu gài
phanh (phanh tay và/hoặc phanh chân) thì tải trên bánh tuabin rất lớn vì nó
không thể quay được.
Tuy nhiên, do xe bị dừng nên tỷ số truyền tốc độ của bánh tuabin so với cánh
bơm bằng không trong khi tỷ số truyền mô men ở trị số lớn nhất. Do đó, bánh
tua bin luôn sẵn sàng để quay với một mômen lớn hơn mô men do động cơ sinh
ra.
12