Nghiên cứu sự suy giảm tình trạng kỹ thuật và hướng dẫn bảo dưỡng trong sử dụng Hộp số trên xe ô tô

BỘ QUỐC PHÒNG

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA ĐỘNG LỰC

=====o0o=====

Phê Chuẩn

Độ mật : ........

Ngày ... Tháng ... Năm 2010

Số:

CHñ NHIÖM KHOA

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên: Nguyễn Trung Thành

Lớp : Xe DS VB2

Ngành: Cơ khí

Chuyên ngành: Ô tô

Khóa: 12

1. Tên đề tài: Nghiên cứu sự suy giảm tình trạng kỹ thuật và hướng dẫn bảo
dưỡng trong sử dụng Hộp số trên xe ô tô.
2. Các số liệu ban đầu: Tìm hiểu theo yêu cầu của giáo viên.
3. Nội dung bản thuyết minh:
- Đặt vấn đề:
- Chương I: PHÂN TÍCH CẤU TẠO CỦA MỘT SỐ HỘP SỐ TRÊN Ô TÔ
- Chương II: NHỮNG SUY GIẢM TÌNH TRẠNG KỸ THUẬT VÀ
HƯỚNG DẪN BẢO DƯỠNG TRONG SỬ DỤNG HỘP SỐ.
- Chương III: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỘP SỐ XE ZIL 131
- Kết luận
4. Số lượng nội dung bản vẽ :
Đồ án gồm có 5 Bản vẽ A0
- Bản vẽ A0: Kết cấu mặt cắt dọc Hộp số A140E
- Bản vẽ A0: Kết cấu biến mô thủy lực Hộp số A140E
- Bản vẽ A0: Mặt cắt Hộp số xe Zil 131
- Bản vẽ A0: Sơ đồ nguyên lý của hộp số tự động

1


- Bản vẽ A0: Quy trình bảo dưỡng và khắc phục một số hư hỏng của hộp số
5. Giáo viên hướng dẫn
TS Vũ Quốc Bảo , đại Tá,GVC. Bộ môn ô tô quân sự, khoa Động Lực, Học viện
kỹ thuật Quân sự. Hướng dẫn toàn bộ
Ngày giao nhiệm vụ 18/1/2011

Ngày hoàn thành .../…/2011
Hà nội, ngày ... tháng... năm 2011.

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
( Ký, ghi rõ họ tên, học hàm, học vị )

Đại tá, TS. Nguyễn Văn Trà

Đại tá, TS. Vũ Quốc Bảo

Đã hoàn thành và nộp bài tập tốt nghiệp ngày....... tháng....... năm 2011.

Học viên thực hiện
( Ký và ghi rõ họ tên )

Nguyễn Trung Thành

2


MỤC LỤC
Nhiệm vụ đồ án
Mục lục
Lời nói đầu ............................................................................................................. 5

Vị trí gài số..............................................................................................22
Chương II............................................................................................79
Nội dung bảo dưỡng xe chạy...................................................................83
Chương III...........................................................................................89
Kết luận.............................................................................................................. 99

Tài liệu tham khảo.......................................................................................... 100

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay ,với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế con người đã sản
xuất ra khối lượng hàng hoá khổng lồ. Để đáp ứng được với nhu cầu vận chuyển
hàng hoá các phương tiện vận tải hàng hoá cũng từng bước phát triển và có
những thành tựu đáng nghi nhận. Ngoài những phương tiện như hàng không,
đường sắt , đường thuỷ thì vận chuyển bằng ôtô là biện pháp được con người sử
dụng nhiều nhất vì nó vừa cơ động lại vừa tiết kiệm, có thể hoạt động trên nhiều
địa hình. Có thể vận chuyển thẳng từ tay người giao tới tay người nhận mà không
cần phương tiện trung gian. Vì những ưu điểm vượt trội mà vận chuyển ôtô ngày
càng được đầu tư và phát triển mạnh mẽ.
Trong tất cả các tổng thành của ôtô thì hộp số là một trong những tổng
thành quan trọng.Theo quy luật, trong quá trình sử dụng của các chi tiết nói
chung và của hộp số nói riêng sẽ gặp những hư hỏng. Do đó bảo dưỡng, sửa chữa
nhằm hạn chế những hư hỏng không đáng có là rất cần thiết. Từ đó đảm bảo
được sự an toàn cho con người , phương tiện và hàng hoá.
Trong chương trình tốt nghiệp em được nhà trường giao cho đề tài:
“Nghiên cứu sự suy giảm tình trạng kỹ thuật và hướng dẫn bảo dưỡng trong
quá trình sử dụng hộp số trên ô tô”.

3


Trong quá trình làm đồ án được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo, tiến sĩ,
đại tá: Vũ Quốc Bảo em đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp này. Nhưng do trình độ
còn hạn chế nên trong đề tài không tránh khỏi những sai sót nên em rất mong
được sự góp ý của các thầy, cô để đề tài của em được hoàn thiện hơn.
Em xin trân trọng cảm ơn!
Hà nội, tháng 5 năm 2011.

Chương I
PHÂN TÍCH CẤU TẠO CỦA MỘT SỐ HỘP SỐ TRÊN Ô TÔ
I. Công dụng và phân loại hộp số
1.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại hộp số
1.1.1. Công dụng
Thay đổi momen xoắn truyền từ động cơ đến các bánh xe chủ động nhờ
đó có thể tăng hoặc giảm lực kéo ở các bánh xe chủ động để khắc phục lực quán
tính khi khởi động và sức cản chuyển động khi động cơ làm việc với công suất
ổn định.
Thay đổi chiều chuyển động của xe giúp xe có thể chuyển động tiến hoặc lùi
theo sự điều khiển của lái xe. Để cắt lâu động cơ với cơ cấu truyền lực khi cần thiết.
1.1.2. Yêu cầu
Có số tay số và tỷ số truyền cần thiết để đảm bảo tính năng động lực học
và tính kinh tế của ô tô.
Chuyển số dễ dàng, tiện lợi, nhanh chóng và êm dịu.
Có cơ cấu chống nhảy số và gài đồng thời hai số.

4


Tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực khi ô tô dừng hay chuyển động
theo quán tính.
1.1.3. Phân loại
- Hộp số cơ khí.
- Hộp số thủy lực.
1.1.4. Phân loại hộp số cơ khí
Việc phân loại hộp số dựa theo nhiều tiêu chí khác nhau.
* Theo kết cấu hộp số chia ra hai loại: Hộp số hành tinh và hộp số có trục
cố định.

Theo số lượng tay số: Hộp số 2 cấp, 3 cấp...
Trên các ô tô có hộp số cơ khí số tay số có thể nằm trong khoảng 3 ÷ 16, ô
tô con từ 3 ÷ 5, ô tô tải từ 4 ÷ 7, còn hộp số có từ 8 tay số trở lên sử dụng trên các
đầu kéo của xe có tải trọng lớn và vận chuyển đường dài.
* Theo cơ cấu điều khiển hộp số các loại sau:
- Hộp số điều khiển bằng tay.
- Hộp số điều khiển tự động.
- Hộp số điều khiển bán tự động.
Ngoài ra hộp số có thể phân loại theo các tiêu chí khác như: Số lượng trục,
sử dụng dầu bôi trơn, theo số bậc tự do,...
1.1.5. Phân loại hộp số tự động
a. Theo hệ thống sử dụng điều khiển
Theo hệ thống sử dụng điều khiển hộp số tự động có thể chia thành hai loại,
chúng khác nhau về hệ thống sử dụng để điều khiển chuyển số và thời điểm khóa
biến mô. Một loại là điều khiển bằng thủy lực hoàn toàn, nó chỉ sử dụng hệ thống
thủy lực để điều khiển và loại kia là loại điều khiển điện, dùng ngay các chế độ
được thiết lập trong ECU (Electronic Controlled Unit: bộ điều khiển điện tử) để
điều khiển chuyển số và khóa biến mô, loại này bao gồm cả chức năng chẩn đoán
và dự phòng, còn có tên gọi khác là ECT (Electronic Controlled Transmission:
hộp số điều khiển điện).
b. Theo vị trí đặt trên xe

5


Ngoài phân loại theo cách điều khiển thủy lực hay điều khiển điện hộp số tự
động còn được phân loại theo vị trí đặt trên xe. Loại dùng cho các xe động cơ đặt
trước - cầu trước chủ động và động cơ đặt trước - cầu sau chủ động (hình 1.1).
Các hộp số được sử dụng trên xe động cơ đặt trước - cầu trước chủ động thiết kế
gọn nhẹ hơn so với loại lắp trên xe động cơ đặt trước - cầu sau chủ động do

chúng được lắp đặt trong khoang động cơ nên bộ truyền động bánh răng cuối
cùng (vi sai) lắp ở ngay trong hộp số, còn gọi là “hộp số có vi sai”. Hộp số sử
dụng cho xe động cơ đặt trước - cầu sau chủ động có bộ truyền động bánh răng
cuối cùng (vi sai) lắp ở bên ngoài.
Cả hai loại động cơ đặt trước - cầu trước chủ động và động cơ đặt trước cầu sau chủ động đều được xây dựng và phát triển trên các dòng xe du lịch đầu
tiên khi yêu cầu tự động hóa cho xe ôtô phát triển, nhưng hiện nay hộp số tự
động còn được dùng cho cả xe tải và xe có hai cầu chủ động hay xe sử dụng ở địa
hình không có đường đi.
c. Theo cấp số tiến của xe
Ngoài cách phân loại trên còn có một số cách phân loại khác như theo cấp
số tiến của hộp số có được đa phần hộp số tự động có 4 cấp và một số nhà sản
xuất đang chuyển dần sang thế hệ hộp số mới 5 cấp, 6 cấp. Và hiện nay số cấp
mà hộp số tự động có được cao nhất là 7 cấp. Phân loại theo thiết kế cho dòng xe
lắp đặt chúng như ôtô du lịch, xe tải, xe siêu trọng.

6


Hình 1.1 Sơ đồ vị trí của hộp số tự động trên xe
a - Dẫn động cầu trước; b - Dẫn động cầu sau;
1 - Mặt trước; 2 - Cụm cầu và hộp số tự động; 3 - Trục dẫn động;
4 - Hộp số tự động; 5 - Trục các đăng; 6 - Truyền động cuối cùng của vi sai.
Một kiểu hộp số tự động khác hiện đang dần được ứng dụng rộng rãi là
hộp số tự động vô cấp CVT (Continuosly Variable Transmission: hộp số tự động
vô cấp). Loại hộp số này sử dụng dây đai bằng kim loại và một cặp pulley với độ
rộng có thể thay đổi để mang lại tỷ số truyền khác nhau, như loại hộp số MMT
(Multi-Matic Transmission) lắp trên mẫu Civic của Honda hay trên mẫu Lancer
Gala của Mitsubishi. Với loại hộp số này, tỷ số truyền được thay đổi tùy thuộc
vào vòng tua của động cơ cũng như tải trọng.
II. Phân tích cấu tạo và nguyên lý làm việc của hộp số cơ khí

2.1. Phân tích cấu tạo
Phân tích kết cấu của hộp số ba trục. Gồm vỏ hộp số, trục chủ động, trục bị
động, trục trung gian, trục bánh răng số lùi, các bánh răng và cơ cấu sang số.
* Vỏ hộp số.

7


Được đúc bằng gang có nắp ở phía trên và hông, lỗ để bắt trục. ở phía dưới
và hông có lỗ để xả dầu cũ và đổ dầu mới vào hộp số.

Hình 1.2 Sơ đồ hộp số 3 cấp

• Trôc s¬ cÊp

8
Hình 1.3 Trục sơ cấp hộp số


Trục chủ động được chế tạo bằng thép, đúc liền với bánh răng chủ động và
vành răng. Đầu trước trục chủ động lắp vào vòng bi ở đĩa bánh đà, đầu sau gối
lên thành trước hộp số nhờ ổ bi cầu. Đầu trục chủ động còn được phay rãnh then
hoa để ăn khớp với đĩa bị động của li hợp. Đuôi trục sơ cấp được chế tạo sao cho
đầu trục bị động lồng vào trong nhờ ổ bi kim.
* Trục thứ cấp
Trục thứ cấp được gối trên hai ổ bi: Đầu trục được gối trên ổ bi kim lồng
vào trong trục sơ cấp đầu còn lại được gối trên ổ bi cầu đặt trên vỏ hộp số.Trên
trục thứ cấp có nắp các bánh răng số và các ống nối trược của bộ đồng tốc. Tâm
trục bị động thẳng hàng với tâm trục chủ động.

9

Hình 1.4 Trục thứ cấp


-

* Trôc trung gian vµ trôc sè lïi

10
Hình 1.5 Trục trung gian và số lùi


Trục trung gian gồm các bánh răng có đường kinhskhacs nhau được chế tạo
liền với trục. Trục trung gian được gối lên hai ổ bi lắp vào các lỗ ở vỏ hộp số.
Trục bánh răng số lùi được lắp chặt vào lỗ ở thành vỏ hộp số, bánh răng số
lùi có thể quay và trượt trên trục.
* Bộ đồng tốc
Bộ đồng tốc giúp cho việc sang số được êm dịu và không có tiếng kêu.
Nguyên tắc hoạt động của bộ đồng tốc là làm tốc độ quay của các bánh răng phải
được cân bằng trước khi ăn khớp với nhau.
Bộ đồng tốc chia ra hai loại:
+ Bộ đồng tốc của một số hộp số cơ khí 4 cấp (Hình 1.6).
Bộ đồng tốc gồm moay ơ cùng với các răng trong được lắp vào chỗ rãnh
dọc trục bị động, khớp nối cùng các răng trong, hai vòng hãm hình côn, vành
răng ngoài và ba mảnh hãm do lò xo ép chặt vào khớp nối. Các bánh răng ăn
khớp của trục bị động đều có vành hình côn. Khi sang số, càng sang số sẽ di
chuyển vào rãnh vòng của khớp nối. Khi gài số, khớp nối sẽ di chuyển và nhờ có
các vòng hãm nên đẩy các vòng hãm cùng di chuyển.
Mặt hình côn của vòng hãm tựa vào gờ hình côn của bánh răng và nhờ lực

ma sát sinh ra giữa chúng mà tốc độ quay được cân bằng. Trong khi khớp nối
tiếp tục di chuyển thì các răng của nó sẽ ăn khớp một cách êm nhẹ với vành răng
của bánh răng sang số.

11


Hình 1.6 Bộ đồng tốc xe Gat 63
1. Bánh răng trục sơ cấp; 2. Nêm; 3. Cần gạt số; 4.Viên bi; 5. Lò xo; 6. Vỏ điều
khiển; 7. Moayơ; 8.Vòng đồng tốc; 9.Bánh răng thứ cấp; 10.Trục thứ cấp.
+ Bộ đồng tốc kiểu quán tính (trên hộp số của xe 5 cấp) (Hình 1.7).
Bộ đồng tốc gồm có khớp nối cùng với 2 vành răng lắp vào rãnh dọc trục bị
động, 2 vòng hãm hình côn mặt trong, ba chốt, ba mảnh hãm định vị cùng với lò
xo, ở khớp nối có 6 lỗ và ở các lỗ đó có rãnh lõm hình côn ở cạnh hông. Các
vòng hãm dùng chốt để lắp chặt vào ba trong 6 lỗ đó. ở phần giữa của chốt có 4
phay rãnh vát hình côn. Ba lỗ còn lại dùng để lắp mảnh hãm, ở giữa mảnh hãm
có rãnh hình côn để lắp các lò xo.

12


Hình 1.7 Bộ đồng tốc của xe Zin-130
Trong khi bộ đồng tốc di chuyển thì các vòng hãm cùng di chuyển theo cho
tới khi chạm vào mặt hình côn của bánh răng sang số. Do sự chênh lệch về tốc độ
quay của bộ đồng tốc và của bánh răng sang số, nên sinh ra sự sai lệch giữa vòng
hãm với các lỗ của đĩa và do đó các chốt tỳ vào các lỗ hình côn ở khớp nối bộ
đồng tốc, cản sự di chuyển tiếp của bộ đồng tốc. Khi số vòng quay của bánh răng
và vòng hãm cân bằng thì mặt hình côn của chốt và của các lỗ ở khớp nối sẽ
không tiếp tục cản trở sự di chuyển nữa, các mảnh hãm sẽ bật xuống ép lò xo lại,
khớp nối di chuyển, bảo đảm sang số được êm nhẹ.

* Cơ cấu sang số (Hình 1.8)
Cơ cấu sang số dùng để thực hình di động các bánh răng của hộp số khi gài
số hoặc nhả số.
Khi người lái tác dụng vào cần sang số làm cho thanh trược di chuyển, lúc
đó càng cua cũng di chuyển theo mang ống răng của bộ đồng tốc tới ăn khớp vào
các răng của bánh răng số để thực hiện việc truyền momen.

13


Hình 1.8. Cơ cấu sang số

* Cơ cấu định vị và khóa thanh trượt
Giữ cho các bánh răng, ống răng sau khi ăn khớp được cố định ở vị trí ăn
khớp để tránh hiện tượng nhảy số, không cho phép vào hai số một lúc.

14


Hình 1.9 Cơ cấu định vị và khóa thanh trượt
1,3,6. Lò xo và bi định vị.
2,4. Chốt bị hãm; 5,7. Thanh trượt.
Trên các thanh trượt được bố trí các rãnh lõm, ở cơ cấu định vị có ba rãnh
kề nhau trên các thanh trượt, rãnh ở giữa ứng với vị trí trung gian. Khi thực hiện
việc vào số ta di chuyển các thanh trượt, khi đó các viên bi định vị nén lò xo lại
và thanh trượt tiếp tục được di trượt, càng cua đưa các bánh răng vào vị trí ăn
khớp. Lúc đó do sự đàn hồi của lò xo sẽ làm cho viên bi định vị chèn vào rãnh
ứng với số tương ứng, nó giúp cho bánh răng định vị ở vị trí ăn khớp.
Cơ cấu khóa thanh trượt: Được dùng để khóa hai thanh trượt kề nhau tránh
hiện tượng vào hai số một lúc, khi cần chọn số tác động vào hai thanh trượt. Trên

thanh trượt được phay các rãnh lõm, chiều sâu của rãnh phụ thuộc vào kích thước
của bi khóa thanh trượt và các khoảng cách giữa các khóa thanh trượt. Trong
trường hợp ta kém một hoặc hai thanh trượt sẽ làm cho các viên bi của cơ cấu
khóa thanh trượt chèn vào rãnh lõm trên thanh trượt bên cạnh, bề mặt cao nhất
của các bi khóa thanh trượt được kéo bằng với bề mặt thanh trượt. Trong trường
hợp ta kéo cả hai thanh trượt, các viên bi khóa này sẽ chèn vào các mép rãnh của
thanh trượt không cho phép chuyển từng thanh trượt tương ứng vào số ở thời
điểm đó.

15


2.2. Nguyên lý làm việc

Hình 1.10 Sơ đồ nguyên lý hộp số 4 cấp số.
1. Trục sơ cấp; 2. Trục trung gian; 3. Trục số lùi; 4. Trục thứ cấp.
Số 0: Bánh răng số lùi R và các bộ đồng tốc ĐT 1, ĐT2 được giữ ở vị trí
trung gian. Mômen xoắn truyền từ trục sơ cấp → bánh răng a → bánh răng a' →
trục thứ cấp. Các bánh răng b, c, d quay lồng không lên trục, mômen xoắn không
được truyền đến các bánh xe chủ động, xe đứng yên.
Số 1: Đưa ống răng ngoài của bộ đồng tốc ĐT 1 sang phải ăn khớp với các
răng ngoài của bánh răng d, nối cứng bánh răng d với trục thứ cấp. Bộ đồng tốc
ĐT2 và bánh răng số lùi R ở vị trí trung gian. Mômen xoắn truyền từ trục sơ cấp
→ bánh răng a → bánh răng a' → trục trung gian → bánh răng d' → bánh răng d
→ bộ đồng tốc ĐT1 → trục thứ cấp → các bánh xe chủ động.
Số 2: Bộ đồng tốc ĐT2 và bánh răng số lùi R được giữ ở vị trí trung gian.
Thực hiện đưa ống răng ngoài của bộ đồng tốc ĐT 1 dịch chuyển sang trái ăn
khớp với các răng của bánh răng c để nối cứng bánh răng c với trục thứ
cấp.Mômen xoắn truyền từ trục thứ cấp → bánh răng a → bánh răng a' → trục

16


trung gian → bánh răng c'→ bánh răng c → bộ đồng tốc ĐT1 → trục thứ cấp →
các bánh xe chủ động.
Số 3: Bộ đồng tốc ĐT 1 và bánh răng số lùi R ở vị trí trung gian. Thực
hiện đưa ống răng ngoài của bộ đồng tốc ĐT 2 dịch chuyển sang phải để ăn
khớp với các răng của bánh răng b, nối cứng bánh răng b với trục thứ cấp.
Mômen xoắn truyền từ trục sơ cấp → bánh răng a → bánh răng a' → trục
trung gian → bánh răng b' → bánh răng b → bộ đồng tốc ĐT 2 → trục thứ cấp
→ các bánh xe chủ động.
Số 4: Bộ đồng tốc ĐT 1 và bánh răng số lùi R ở vị trí trung gian. Thực hiện
đưa ống răng ngoài của bộ đồng tốc ĐT 2 sang ăn khớp với các răng của bánh
răng a, nối cứng bánh răng a với trục thứ cấp. Momen xoắn truyền từ trục sơ cấp
→ bánh răng a → bộ đồng tốc ĐT2 → trục thứ cấp → các bánh xe chủ động.
Số lùi: Các bộ đồng tốc ĐT 1, ĐT2 ở vị trí trung gian. Thực hiện đưa bánh
răng số lùi R sang trái ăn khớp với bánh răng e và e'. Mômen xoắn truyền từ trục
sơ cấp → bánh răng a → bánh răng a' → trục trung gian → bánh răng e' → bánh
răng R → bánh răng e → trục thứ cấp → các bánh xe chủ động.
III. Kết cấu của hộp số xe ZIL 131
3.1 Kết cấu của hộp số
Hộp số xe ЗИЛ – 131 là loại hộp số cơ khí 3 trục dọc có 5 số tiến và 1
số lùi, có trục sơ cấp và trục thứ cấp đồng tâm, trong hộp số có sử dụng 2 đồng
tốc quán tính 5 và 17 để gài các số II-III, IV-V. Dẫn động điều khiển hộp
số bằng cơ khí. Với đặc điểm kết cấu như vậy đảm bảo kết cấu hộp số nhỏ gọn,
giảm khối lượng hộp số, đảm bảo thay đổi không liên tục giá trị tỷ số truyền và
mô men xoắn đến các bánh xe chủ động, cho ta tỷ số truyền lớn, dễ dàng bố trí số
truyền thẳng.
Tuy nhiên với phương án bố trí như vậy sẽ làm giảm hiệu suất truyền do
các số truyền tiến khác mômen được truyền qua 2 cặp bánh răng (trừ số truyền

thẳng). Đồng thời khi làm việc thì ổ thường xuyên chịu quá tải.

17


B-B

B

B

Hình 1.11: Hộp số xe ЗИЛ – 131.
1-Trục sơ cấp; 2-Ổ bi trục sơ cấp; 3- Nắp trục sơ cấp; 4-Đồng tốc số truyền IV
và V; 5-Cặp bánh răng số truyền V; 6-Cặp bánh răng số truyền III; 7- Càng gài
số truyền IV và V; 8-Càng gài số truyền II và III; 9-Lò so định vị; 10-Bi định vị;
11-Chốt của khoá hãm; 12- Bi của khoá hãm; 13-Đồng tốc; 14-Cặp bánh răng
số truyền II; 15-Càng gài số I và số lùi; 16-Bánh răng số truyền I; 17-Ổ bi phía
sau trục thứ cấp; 18- Ống thông hơi; 19-Ống nót chặn; 20-Nắp ổ; 21-Vòng phớt
cao su; 22-Bích truyền động các đăng; 23- Nắp ổ đỡ trục trung gian; 24-Ổ bi
trục trung gian; 25-Vỏ hộp số; 26-Trục thứ cấp; 27-Cặp bánh răng số truyền II;
28-Bánh răng số lùi trên trục trung gian; 29- Cặp bánh răng số truyền III; 30Ống lót của bánh răng số truyền IV; 31-Cặp bánh răng số truyền V; 32-Trục

18


trung gian; 33-Bánh răng thường tiếp trên trục trung gian; 34-Ổ lăn trụ trục
trung gian; 35-Nắp ổ trước trục trung gian; 36-Ổ đũa trục thứ cấp.
3.2. Trục
Trục sơ cấp được chế tạo liền 1 khối với bánh răng chủ động của cặp
bánh răng luôn ăn khớp và 1 vành răng ngoài để gài số truyền thẳng (i=1). Trục

sơ cấp với bánh răng liền trục được đặt trên 2 ổ bi: Ổ bi phía trước được đặt trên
hốc bánh đà, ổ bi 2 đặt ở vỏ hộp số và được định vị vòng ngoài theo chiều trục
nhờ tanh hãm bằng thép. Ổ bi này thường chọn có đường kính ngoài lớn hơn
bánh răng chủ động để đảm bảo tháo lắp trục sơ cấp được dễ dàng.
Trên trục trung gian lắp cố định nhiều bánh răng bằng mối ghép then
bán nguyệt để dẫn truyền mômen quay đến trục thứ cấp, giá trị của mô men
quay được thay đổi tuỳ theo cách gài các bánh răng lắp trượt và cùng quay
trên trục trung gian. Trục thứ cấp quay trên ổ bi cầu và ổ thanh lăn trụ. Ổ bi
cầu cũng được cố định chống dịch chuyển dọc trục nhờ tanh hãm bằng thép và
đai ốc hãm ở đầu trục.
Trục thứ cấp được quay trên 2 ổ bi: Ổ đũa đặt trong hốc bánh răng liền
trục của trục sơ cấp, ổ bi có vòng trong được định vị chiều trục bằng ống lót, bích
và đai ốc đầu trục thứ cấp.
Cổ trục thứ cấp và bạc thép có các mặt phẳng cắt dọc để tránh mắc kẹt
và bảo đảm bôi trơn tốt khi làm việc.
3.3. Bánh răng
Các bánh răng số II, III, IV, V đều là răng trụ nghiêng còn bánh số I
và bánh răng số lùi là răng trụ thẳng. Các số II, III, IV, V được gài nhờ 2 đồng
tốc quán tính và số I và số lùi được gài bằng các dịch chuyển bánh răng. Các
bánh răng lắp trên trục trung gian được cố định với trục nhờ then bán nguyệt, còn
các bánh răng số 1 được chế tạo liền trục.
Các bánh răng của số II, của số III và bánh răng của số IV quay trơn trên
trục thứ cấp qua các ống lót bằng thép (bạc thép), ống lót được chống xoay bằng
chốt trên trục. Các bánh răng số được cố định chống sự dịch chuyển dọc trục
thứ cấp bằng các vòng hãm và dạng vòng găng píttông.

19


Việc bố trí các bánh răng nghiêng ở các số cao và các cặp bánh răng này

là các cặp bánh răng thường tiếp sẽ đảm bảo được độ êm dịu trong quá trình
chuyển động, truyền được mômen lớn và hiệu suất truyền động cao. Tuy nhiên
thì nó lại gây ra lực chiều trục tác dụng lên các ổ đặt trên hộp số. Việc này được
giải quyết bằng cách bố trí các bánh răng có chiều nghiêng ngược nhau và đặt
các ổ bi cầu.
Khối bánh răng số lùi được quay trên 2 ổ thanh lăn trụ cách nhau bởi ống
lót. Một đầu được gối lên hốc trong thân vỏ hộp số còn một đầu thì được gối lên
vỏ và được định vị chống chuyển dịch dọc trục bởi miếng kim loại được bắt chặt
với vỏ nhờ bu lông.
3.4. Thân - vỏ
Hộp số ô tô ЗИЛ – 131 được lắp với vỏ ly hợp bằng 4 bu lông. Trên thân
hộp số thì người ta gia công 4 hốc để lắp các vòng bi. Hộp số được đúc theo biên
dạng để đảm bảo kích thước nhỏ, gọn. Hai bên sườn của nó thì có 2 cửa, mục
đích của nó là để thuận tiện cho quá trình kiểm tra và trong trường hợp nếu cần
thì có thể lắp thêm hộp trích công suất để dẫn động tời và các thiết bị phụ khác.
Ngoài ra thì trên thân hộp số người ta còn tiện các lỗ ren để bắt các cơ cấu
khác khi cần thiết, đồng thời cũng là để bố trí các nút tháo dầu và nút kiểm tra,
bù dầu. Trên vỏ hộp số thì người ta có bố trí hai nút để kiểm tra dầu và xả dầu.
3.5. Kết cấu các chi tiết khác
Khối bánh răng số lùi do thời gian làm việc ít và việc chế tạo là không khó
khăn nên người ta chế tạo liền 1 khối và lắp trên trục của nó. Còn khối các bánh
răng khác thì điều này là không thể nên người ta phải chế tạo rời. Do vậy khi nắp
các bánh răng này lên trục thì phải căn chỉnh sự ăn khớp giữa các bánh răng. Để
đơn giản trong công nghệ chế tạo thì các bánh răng hộp số được chọn theo cùng
một mođun.
Với hộp số xe ЗИЛ – 131 thì người ta làm kết cấu nắp hộp số với hộp số
là không tách rời, chúng được liên kết với nhau bởi các bulông. Với cách bố trí
như vậy sẽ thuận tiện cho việc dẫn động điều khiển, bôi trơn được tốt hơn, dễ

20

dàng bảo dưỡng chăm sóc. Tuy nhiên thì nó lại làm tăng chiều cao của hộp số,
làm cho sàn xe bị đội lên và nâng trọng tâm của xe.
Từ đặc điểm cấu tạo hộp số xe ЗИЛ – 131, thực hiện việc sơ đồ hóa
nguyên lý cấu tạo và hoạt động của nó ta có hình vẽ 1.12
a. Sơ đồ động

Hình 1.12 Sơ đồ động học
1- Trục sơ cấp; 2-Vỏ hộp số; 3- Nắp hộp số; 4,11- Đồng tốc gài số;
5,6,10- Càng gài số; 7- Trục thứ cấp; 8- Trục trung gian; 9- Trục số lùi; Z 5, Z’5 Cặp bánh răng thường tiếp; Z’4 ,Z4 , Z’3 , Z3 , Z’2 ,Z2, Z’1 , Z1 –theo thứ tự là cặp
bánh răng của các số truyền IV, III, II, I; Z L – Bánh răng số lùi trên trục trung
gian; Z”L , Z’L – Khối bánh răng số lùi.
b. Nguyên lý làm việc
Dòng lực truyền trong hộp số ứng với từng số truyền được cho trong bảng 1.1

21


Bảng1. 1: Sơ đồ dòng lực ở các số truyền.
Số
truyền
0
I

Vị trí gài số

Dòng lực truyền trong hộp số

5,6 và 10 ở vị trí trung gian

10 sang trái Z1 ăn khớp với Z’1

II

6 sang phải 11 ăn khớp với Z2

III

6 sang trái 11 ăn khớp với Z3

IV

5 sang phải 4 ăn khớp với Z4

V

5 sang trái 4 ăn khớp với Z5

Lùi

Z1 sang phải ăn khớp với Z’L

1→ Z5 → Z’5 →8
1→ Z5 → Z’5 → 8 →Z’1→ Z1→7
1→ Z5 → Z’5 → 8 →Z’2 →Z2
→11→7
1→ Z5 → Z’5 →8→ Z’3 → Z3
→11→7
1→ Z5 → Z’5 →8 →Z’4 → Z4
→4→7

1→ Z5 → 4 →7
1→ Z5 → Z’5 →8→ ZL → Z”L → Z1
→7

Việc truyền mô men xoắn qua hộp số cơ khí có cấp được thực hiện theo
nguyên tắc làm việc của truyền động bánh răng ăn khớp ngoài. Ở các số truyền
tiến, truyền động đều qua 2 cặp bánh răng ăn khớp nên trục sơ cấp và trục
thứ cấp có cùng chiều quay.
Ở số truyền I (hình 1.13 a), đẩy tay số làm cho bánh răng của số I của trục
bị động di chuyển về phía trước. Tỷ số truyền của tay số I là 7,44. Mômen xoắn
được truyền qua hai cặp bánh răng, một cặp bánh răng trụ răng nghiêng và một
cặp bánh răng trụ răng thẳng. Mômen được truyền ở tay số này là lớn nhất.
Ở số truyền II (hình 1.13 b) đẩy tay số làm cho bộ đồng tốc số II và số III
di chuyển về phía sau, các răng trong của bộ đồng tốc đi vào ăn khớp với vành
răng trên bánh răng số II và cố định bánh răng đó trên trục. Mômen xoắn đi vào
từ trục sơ cấp của hộp số được truyền qua hai cặp bánh răng trụ răng nghiêng và
đi ra trục thứ cấp của hộp số ra trục truyền và các cụm phía sau.
Ở số truyền III (hình 1.13 c), đẩy tay số làm cho bộ đồng tốc di chuyển về
phía trước. Các răng trong của bộ đồng tốc đi vào ăn khớp với vành răng của
bánh răng số III trục bị động. Mômen xoắn cũng được truyền qua hai cặp bánh
răng trụ răng nghiêng, qua trục trung gian và đi ra trục thứ cấp của hộp số.

22


Ở số truyền IV (hình 1.13 d), đẩy tay số làm cho bộ đồng tốc của số IV và
số V di chuyển về phía sau. Các răng của bộ đồng tốc ăn khớp với vành răng của
bánh răng số IV trục bị động. Mô men xoắn được truyền cũng qua hai cặp bánh
răng trụ nghiêng nhưng có tỷ số truyền nhỏ hơn.
Ở số truyền V (hình 1.13 e), đẩy tay số làm cho bộ đồng tốc của số IV và

số V di chuyển về phía trước. Các răng ngoài của bộ đồng tốc ăn khớp với những
răng trong của trục chủ động, trục chủ động và trục bị động nối tiếp nhau. Mô
men xoắn được truyền trực tiếp từ trục chủ động sang trục bị động mà không qua
trục trung gian. Ở số truyền này, do gài trực tiếp trục sơ cấp với trục thứ cấp nên
chúng quay thành 1 khối và các cặp bánh răng không phải chịu tải.
Ở số lùi (hình 1.13 g) phải qua 3 trục bánh răng ăn khớp nên trục thứ cấp
quay ngược chiều với trục sơ cấp.
Hình 1.13: Quá trình làm việc của hộp số chính xe ЗИЛ – 131.
a -Số I; b- Số II; c -Số III; d -Số IV; e -Số V; g - Số lùi.
3.6. Dẫn động điều khiển hộp số
Dẫn động điều khiển hộp số dùng để thực hiện việc chuyển số theo ý định
của người lái. Nó giúp cho việc chuyển số được dễ dàng, nhẹ nhàng và sự làm
việc ở từng tay số được tin cậy.
Dẫn động điều khiển hộp số trên xe ô tô ЗИЛ – 131 được thực hiện bằng
việc người lái tác động trực tiếp lên cần số đặt ngay trên lắp hộp số ở gần vị trí
người lái.
Khi người lái tác động vào cần số làm cho trục trượt di chuyển dọc trục
cùng với càng gài sẽ kéo moay ơ của khớp gài (hoặc đồng tốc) di trượt vào khớp
hoặc ra khớp với vành răng gài trên bánh răng. Lò xo và viên bi giữ cố định trục
trượt ở một vị trí nhất định khi viên bi rơi vào rãnh lõm trên trục trượt. Khoá hãm
có mối liên hệ với các trục trượt trên nắp hộp số đảm bảo chỉ di chuyển được một
trục trượt trong mỗi lần chuyển số.
Việc di động các bánh răng của hộp số khi gài số hoặc nhả số là nhờ cơ
cấu sang số. Cơ cấu sang số gồm cần số, ống trượt, càng sang số, lò xo định vị,

23


chốt hãm và khoá bảo hiểm số lùi. Cần số lắp ở nắp hộp số. Ở hộp số trên xe
ЗИЛ – 131 thì cần số được trí ở phía bên phải người lái.

Cần số trên nhỏ và to dần ở đầu dưới theo dạng hình cầu lắp qua lỗ ở nắp
hộp số. Để tránh xoay lung tung khi sang số nên ở cần số có chốt hãm. Ở nắp hộp
số có khoan các lỗ để lắp ống trượt, trên ống trượt lắp càng cua số và đầu gạt số.
Đầu dưới cần số cắm vào lỗ khuyết ở đầu gạt số. Càng sang số có thể di động
trong rãnh lõm của các bánh răng di động và bộ đồng tốc. Muốn sang số, ta đẩy
đầu cuối trên cần số vào vị trí nhất định, đầu cuối dưới cần số qua đầu gạt di
chuyển ống trượt cùng với càng sang số và bánh răng gài vào số cần thiết. Để giữ
các bánh răng của hộp số ở đúng vị trí gài số hay vị trí trung gian ở cần gài số có
lắp khoá hãm.

Hình 1.14: Các cơ cấu trên nắp hộp số.
Nhờ cơ cấu điều khiển (cần gài số) tác động lên các càng gài làm di trượt
đồng tốc hoặc bánh răng ăn khớp với nhau để được tỷ số truyền tương ứng với
từng tay số.
Dòng lực đi vào hộp số từ trục sơ cấp và đi ra từ trục thứ cấp.
3.6.1. Định vị và khóa hãm
Trong hộp số xe ЗИЛ – 131 cũng có kết cấu định vị và khoá hãm bố trí
trên nắp hộp số.

24


Khóa hãm không cho gài hai số cùng một lúc, kết cấu của nó gồm các
viên bi ở giữa trục trượt giữa và trục trượt ngoài và có chốt nằm xuyên qua trục
trượt giữa. Định vị có tác dụng bảo đảm gài số đúng vị trí để các bánh răng ăn
khớp hết chiều dài răng, tránh tự gài số hoặc tự nhả số. Hiện nay trên các ôtô
thường dùng định vị loại bi và lò xo.
Định vị được dùng cho từng trục trượt. Định vị được bố trí trong mặt
phẳng thẳng đứng vuông góc với trục trượt, gồm một viên bi và lò xo cho mỗi
trục trượt.

Khi gài số, dưới tác dụng lực từ người lái, trục trượt di chuyển dọc trục
của nó, viên bi bị đẩy lên và lò xo định vị nén lại. Khi đã gài xong một số truyền
thì đồng thời lỗ lõm trên trục trượt sẽ trùng với vị trí đặt viên bi và lò xo định vị
đẩy viên bi tỳ vào lỗ lõm, giữ trục ở nguyên vị trí đó trong suốt quá trình xe hoạt
động ở số truyền này. Thông thường ở mỗi trục trượt có ba lỗ lõm: Lỗ giữa ứng
với vị trí trung gian của các tay số, hai lỗ hai bên ứng với hai số truyền. Khoảng
cách từ tâm lỗ lõm giữa đến tâm lỗ lõm ở hai bên được chọn trước để khi gài số
truyền thì các bánh răng (hoặc vành răng) gài số sẽ ăn khớp hết chiều dài răng
(ăn khớp hoàn toàn).
Khoá hãm cũng được bố trí ở lắp hộp số, trong mặt phẳng đi qua tâm của
các trục trượt và vuông góc với mặt phẳng định vị.
Trên hộp số ôtô ЗИЛ – 131 sử dụng khoá hãm kiểu bi và chốt. Khi chưa
gài số (số 0- số trung gian) tâm của các viên bi khoá, chốt khóa hoặc con trượt và
các lỗ lõm ở các trục trượt sẽ nằm trên một đường thẳng. Khi đó khoá hãm sẽ
không khoá cứng ba trục trượt gài số truyền. Vì rằng tổng chiều dài của các con
trượt và chốt khóa hoặc tổng chiều dài tạo bởi đường kính các viên bi khóa và
chốt khóa luôn nhỏ hơn khe hở tạo bởi các lỗ lõm trên các trục trượt gài số khi
tâm các lỗ lõm này nằm trên một đường thẳng. Việc di chuyển một trong các ống
trượt không thể thực hiện được chừng nào một phần hòn bi hay đầu cuối của thân
khóa hãm chưa nằm gọn vào lỗ lõm của ống trượt bên cạnh và chưa được hãm
lại. Như vậy, khả năng dịch chuyển của một trong ba trục trượt để gài số là như
nhau. Nếu gài một số truyền thì một trong ba trục trượt gài số sẽ di chuyển dọc

25