Thiết kế hộp số ly hợp kép cho ô tô con (Link Cad: http://bit.ly/lyhopkep)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.51 MB, 91 trang )
Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hộp số li hợp kép cho ôtô con
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC
NHIỆM VỤ
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên :
Lớp: Ôtô..........................Khóa:
Ngành: Ô tô và xe chuyên dụng.
1. Đề tài thiết kế:
Thiết kế hộp số ly hợp kép cho ô tô con.
2. Các số liệu ban đầu:
Ô tô con 5 chỗ ngồi, có khối lượng khi đầy tải:1940 Kg, phân bố len cầu trước/sau
tương ứng là 1000/940 Kg, sử dụng động cơ xăng có M emax =180Nm.
Các số liệu khác tham khảo xe tương tự.
3. Nội dung các phần thiết kế và tính toán:
Phần 1: Giới thiệu hộp số ly hợp kép, chọn phương án thiết kế.
Phần 2: Thiết kế tính toán ly hợp.
Phần 3: Thiết kế tính toán hộp số.
Phần 4: Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết điển hình.
Phần 5: Kết luận.
4. Các bản vẽ và đồ thị (ghi rõ tên và kích thước các bản vẽ):
Bản vẽ bố trí chung (1 bản A0)
Bản vẽ các phương án thiết kế (1 bản A0)
Bản vẽ kết cấu hộp số ly hợp kép (1 bản A0)
Bản vẽ các chi tiết chính (1 bản A0)
Bản vẽ quy trình công nghệ gia côngchi tiết điển hình (1 bản A0)
5. Cán bộ hướng dẫn: Hồ Hữu Hải - Bộ môn Ôtô và Xe chuyên dụng, ĐHBK Hà
Nội
Nguyễn Minh Tuấn- Lớp ôtô K49
1
Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hộp số li hợp kép cho ôtô con
6. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: 23 tháng 2 năm 2009
7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30 tháng 5 năm 2009
Ngày 23 tháng 2 năm 2009
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
(ký và ghi rõ họ tên)
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ
(ký và ghi rõ họ tên)
Hồ Hữu Hải
Sinh viên đã hoàn thành và nộp toàn bộ thiết kế cho bộ môn
Ngày….tháng….năm 2009
(ký và ghi rõ họ tên)
Nguyễn Minh Tuấn- Lớp ôtô K49
2
Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hộp số li hợp kép cho ôtô con
MỤC LỤC
Lời nói đầu
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TRÊN Ô TÔ
1. Hộp số thường (MT).
2. Hộp số tự động (AT).
3. Hộp số vô cấp (CVT).
4. Hộp số ly hợp kép (DCT).
5. Lựa chọn phương án thiết kế.
5
6
6
8
11
13
20
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN LY HỢP.
26
1. Thiết kế tính toán ly hợp số 1.
26
1.1 Xác định momen ma sát của ly hợp.
26
1.2 Xác định kích thước cơ bản của ly hợp.
26
1.2.1 Xác định bán kính ma sát trung bình của đĩa ma sát.
26
1.2.2 Xác định áp suất tác dụng lên bề mặt ma sát.
27
1.3 Tính kiểm tra điều kiện làm việc của ly hợp.
28
1.3.1 Xác định công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ.
28
1.3.2 Xác định công trượt riêng.
29
1.3.3 Kiểm tra theo nhiệt độ các chi tiết.
29
1.4 Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp
29
1.4.1 Tính sức bền then của đĩa ma sát.
29
1.4.2 Tính bền then đĩa thép.
30
1.4.3 Tính bền moay ơ ly hợp số 1.
31
2. Thiết kế tính toán ly hợp số 2.
32
2.1 Xác định kích thước cơ bản của ly hợp.
32
2.1.1 Xác định bán kính ma sát trung bình của đĩa ma sát ly hợp số 2. 32
2.1.2 Xác định áp suất tác dụng lên bề mắt ma sát.
32
2.2 Tính kiểm tra điều kiện làm việc của ly hợp.
33
2.2.1 Xác định công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ.
33
2.2.2 Xác định công trượt riêng.
34
2.2.3 Kiểm tra theo nhiệt độ các chi tiết.
34
2.3 Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp.
34
2.3.1 Tính bền then của đĩa ma sát.
34
2.3.2 Tính bền then đĩa thép.
35
2.3.3 Tính bền moay ơ ly hợp số 2.
36
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ
1. Xác định tỉ số truyền.
2. Khoảng cách trục.
3. Chọn modun pháp tuyến của bánh răng.
4. Góc nghiêng β của răng.
5. Số răng.
6. Tính bền bánh răng.
6.1 Chế độ tải trọng.
6.2 Tính sức bền uốn.
Nguyễn Minh Tuấn- Lớp ôtô K49
38
38
39
39
39
39
49
49
51
3
Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hộp số li hợp kép cho ôtô con
6.3 Tính sức bền tiếp xúc.
7. Tính trục hộp số.
7.1 Chọn vật liệu.
7.2 Chọn sơ bộ đường kính và khoảng cách trục.
7.3 Tính bền trục.
8. Tính chọn ổ lăn.
CHƯƠNG 4: GIA CÔNG CHI TIẾT ĐĨA THÉP
1. Chức năng và điều kiện làm việc của đĩa thép.
1.1 Chức năng của đĩa thép.
1.2 Điều kiện làm việc.
1.3 Yêu cầu.
2. Tính công nghệ trong kết cấu của đĩa thép.
3. Xác định dạng sản xuất.
4. Chọn phương án chế tạo phôi.
5. Các nguyên công trong gia công đĩa thép.
Kết luận.
Tài liệu tham khảo.
53
54
54
54
56
74
80
80
80
80
80
81
81
82
82
91
92
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của nền kinh tế quốc dân, ôtô có vai trò vô cùng to lớn
trong công cuộc xây dựng đất nước. Nó là một trong những phương tiện được sử
dụng phổ biến nhất trong mọi ngành, mọi lĩnh vực khác nhau. Nước ta cùng với sự
đi lên của nền kinh tế quốc dân thì ôtô là phương tiện không thể thiếu, đáp ứng nhu
cầu đi lại của nhân dân.
Nguyễn Minh Tuấn- Lớp ôtô K49
4
Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hộp số li hợp kép cho ôtô con
Do sự phát triển của xã hội ngày càng cao nên sự đòi hỏi về tính tiện nghi, tiết
kiệm nhiên liệu và giá thành sản phẩm ngày càng khắt khe. Chính vị vậy mà hộp số
ly hợp kép DCT ngày càng được sử dụng rộng rãi do đã đáp ứng được những đòi
hỏi trên. DCT là loại hộp số bán tự động nên có tính tiện nghi rất cao. Người lái có
thể chuyển sang chế độ lái tự động hoàn toàn giúp cho xe chuyển số êm dịu, tiết
kiệm nhiên liệu, giảm tổn thất công suất động cơ hoặc cũng có thể sử dụng chế độ
chuyển số bằng tay. Do đó việc nghiên cứu, tìm hiểu về cấu tạo cũng như nguyên lý
hoạt động của động cơ ly hợp kép là rất cần thiết, đặc biệt là khi nền công nghiệp ô
tô của Việt Nam đang ngày càng phát triển và có thể sẽ nhập khẩu hoặc sản xuất
loại động cơ này.
Em vô cùng biết ơn thầy giáo Hồ Hữu Hải đã hết sức nhiệt tình và tâm huyết khi
giúp đỡ em hoàn thành tốt đồ án này. Đồng thời em bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc đến
các thầy giáo trong bộ môn ôtô và các bạn trong lớp đóng góp những ý kiến hết sức
quý báu để xây dựng tốt đồ án này.
Dù đã rất cẩn thận khi thực hiện đồ án này, nhưng với trình độ và kinh nghiệm
thực tế còn hạn chế nên chắc chắn rằng sẽ không tránh khỏi những thiếu sót và lầm
lẫn vì vậy em rất mong có sự đóng góp của các thầy cô giáo và cácbạn để đồ án của
em hoàn thiện hơn.
Sinh viên thực hiện.
Nguyễn Minh Tuấn
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TRÊN ÔTÔ
Các hộp số trên ôtô dùng để thay đổi tỷ số giữa động cơ và cầu chủ động. Nói
một cách khác khi không có hộp số, chiếc xe chỉ chạy được ở một tốc độ duy nhất
với một tốc độ cực đại nhất định. Ngoài ra khả năng tăng tốc từ khi xuất phát cùng
Nguyễn Minh Tuấn- Lớp ôtô K49
5
Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hộp số li hợp kép cho ôtô con
với khả năng leo dốc của xe cũng bị hạn chế nếu như nó không sử dụng hộp số. Vì
vậy hộp số sủ dụng một hệ thống bánh răng khác nhau từ thấp đến cao để biến
momen xoắn của động cơ phù hợp với điều kiện vận hành( khởi hành, tăng tốc, leo
dốc…). Các số có thể cài theo cách thông thường bằng tay hoặc tự động.
Một số loại hộp số đang được sử dụng hiện nay:
1. Hộp số thường (MT)
1.1 Phân loại hộp số thường được phân loại theo số trục của hộp số
-
Hộp số 2 trục.
-
Hộp số 3 trục.
1.2 Cấu tạo của hộp số thường (loại 3 trục)
Hình 1.1 Hộp số thường
Nguyễn Minh Tuấn- Lớp ôtô K49
6
Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hộp số li hợp kép cho ôtô con
V
3
z
IV
z'
z'
3
4
III
z'
1
z'
2
II
2
I
1
L
a
z
L1
z'
z
z
z
z
L2
1
2
z
3
4
a
z
'
L1
Hình 1.2 Sơ đồ hộp số thường loại 3 trục
Trục sơ cấp và trục thứ cấp được bố trí đồng trục với nhau, trục trung gian .
Các bánh răng Z1 , Z 2 , Z3 , Z 4 , Z L1 , Z L 2 , Z a , Z1′ , Z 2′ , Z 3′ , Z 4′ , Z L1′ , Z a′ bánh răng
Z a được chế tạo liền với trục sơ cấp. Các bánh răng trên trục thứ cấp Z1′ , Z 2′ , Z 3′ ,
Z 4′ được quay trơn trên trục. Còn các bánh răng Z1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z a′ trên trục trung
gian được cố định trên trục. Các ống gài liên kết then hoa với trục và có các vấu
răng ở 2 phía để ăn khớp với các bánh răng cần gài.
1.3 Nguyên lý hoạt động
-Vị trí tay số 1: Khi gạt cần 1 sang bên trái, lúc này, momen truyền từ trục sơ cấp
qua cặp bánh răng luôn ăn khớp z a-za’, trục trung gian, cặp bánh răng số 1 rồi đi ra
trục thứ cấp.
-Vị trí tay số 2: Gạt cần 2 sang bên phải, momen truyền từ trục sơ cấp qua cặp bánh
răng luôn ăn khớp, đến trục trung gian, và qua cặp bánh răng sô 2 rồi đến trục thứ
cấp.
-Vị trí tay số 3: Gạt cần 2 sang bên trái, momen từ trục sơ cấp truyền qua cặp bánh
răng luôn ăn khớp, đến trục trung gian, và qua cặp bánh răng số 3 rồi tới trục thứ
cấp.
Nguyễn Minh Tuấn- Lớp ôtô K49
7
Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hộp số li hợp kép cho ôtô con
-Vị trí tay số 4: Khi gạt cần 3 sang bên phải, momen được truyền từ trục sơ cấp, qua
cặp bánh răng luôn ăn khớp, tới trục trung gian, rồi qua cặp bánh răng số 4 ra trục
thứ cấp.
-Vị trí tay số 5: Khi gạt cần 3 sang bên trái, lúc này, trục sơ cấp và thứ cấp được nối
với nhau, momen được truyền thẳng từ trục sơ cấp sang trục thứ cấp.
-Vị trí tay số lùi: Gạt cần 1 sang bên phải, momen được truyền từ trục sơ cấp, qua
cặp bánh răng luôn ăn khớp, tới trục trung gian, qua 2 cặp bánh răng Z L1-ZL1’, ZL2Z1’, rồi tới trục thứ cấp
Ưu điểm:
-
Kết cấu đơn giản, giá thành thấp, bền.
-
Hiệu suất cao.
Nhược điểm:
-
Người lái phải phối hợp điều khiển hệ thống ly hợp, sang số nên giảm tính
êm dịu, người lái phải thao tác nhiều khi chuyển số.
2. Hộp số tự động (AT)
Hình 1.3 Hộp số tự động
Hiện nay có rất nhiều hộp số tự động, chúng được cấu tạo theo một vài cách khác
nhau nhưng các chức năng cơ bản và nguyên lý hoạt động của chúng là giống nhau.
- Hộp số cơ cấu hành tinh Wilson (nối tiếp, song song).
Nguyễn Minh Tuấn- Lớp ôtô K49
8
Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hộp số li hợp kép cho ôtô con
- Hộp số cơ cấu hành tinh Simpson.
- Hộp số cơ cấu hành tinh ravigneaux.
Hộp số tự động bao gồm các bộ phận chính sau:
- Bộ biến mô
- Hộp số hành tinh và cơ cấu chuyển số (ly hợp và phanh đai).
- Hệ thống điều khiển chuyển số (thường là hệ thống thủy lực hoặc hệ thống
thủy lực điện từ) để điều khiển các ly hợp và phanh đai.
Sơ đồ cấu tạo (cơ cấu hành tinh Wilson):
C0
B1
B2
C2
B3
C1
Z1
Trôc s¬ cÊp
Z2
Z3
Z6
F1
F2
Z5
Z4
Trôc thø cÊp
Hình 1.4 Sơ đồ cơ cấu hành tinh Wilson
Nguyên lý hoạt động chung của hộp số tự động là sử dụng các phanh để hạn
chế một bậc tự do của cơ cấu hành tinh.
Ưu điểm:
-
Làm giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp và
thường xuyên phải chuyển số.
Nguyễn Minh Tuấn- Lớp ôtô K49
9
Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hộp số li hợp kép cho ôtô con
-
Chuyển số một cách tự động và êm dịu tùy thuộc vào chế độ loạt động của
động cơ và sức cản của mặt đường.
-
Do có sử dụng biến mô nên thay đổi được momen do động cơ phát ra một
cách liên tục trong khoảng nhỏ.
-
Giảm độ ồn khi làm việc.
-
Kích thước nhỏ gọn.
-
Chuyển số liên tục không ảnh hưởng tới dòng lực từ động cơ.
Nhược điểm:
-
Kết cấu phức tạp.
-
Hiệu suất thấp.
-
Công nghệ chế tạo đòi hỏi có độ chính xác cao.
-
Khả năng tăng tốc kém hơn hộp số thường.
-
Việc sửa chữa hộp số tự động khá phức tạp và tốn kém.
Nguyễn Minh Tuấn- Lớp ôtô K49
10
Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hộp số li hợp kép cho ôtô con
3. Hộp số vô cấp (CVT)
1: puli đầu vào
2: puli đầu ra
3: đai
Hình 1.5 Hộp số CVT
Nguyễn Minh Tuấn- Lớp ôtô K49
11
Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hộp số li hợp kép cho ôtô con
Không giống như những hộp số tự động truyển thống, hộp số vô cấp CVT
không có các cặp bánh răng ăn khớp để tạo tỷ số truyền. Điều này có nghĩa là nó
không có sự ăn khớp giữa các bánh răng. Loại CVT thông thường nhất hoạt động
trên một hệ thống puli (ròng rọc) và dây đai truyền cho phép một sự thay đổi vô cấp
và liên tục giữa giới hạn thấp nhất và cao nhất mà không có sự tách biệt riêng rẽ các
vị trí số
Cấu tạo của hộp số vô cấp gồm:
-
Đai truyền bằng kim loại hay cao su có công suất cao.
-
Một hệ puli có đầu vào thay đổi gắn với trục quay động cơ.
-
Một hệ puli đầu ra dẫn đến bánh xe.
-
CVT cũng có bộ vi xử lí và các cảm biến để theo dõi và điều khiển.
Mỗi puli được tạo thành từ hai khối hình nón có góc nghiêng 20 độ và đặt đối
diện với nhau. Một dây đai chạy trong rãnh giữa hai khối hình nón này. Dây đai
hình chữ V có ưu điểm hơn nếu chúng được làm từ cao su vì có ma sát cao, hạn chế
trượt. Hai khối hình nón này có thể thay đổi khoảng cách giữa chúng. Khi hai khối
hình nón tách ra xa nhau, dây đai ngập sâu vào trong rãnh và bán kính của dây đai
quấn quanh puli sẽ giảm đi. Khi hai khối hình nón này ở gần nhau thì bán kính của
dây đai tăng lên. CVT có thể sử dụng áp suất thủy lực hoặc lò xo để tạo ra lực cần
thiết thay đổi khoảng cách giữa hai khối hình nón.
Hệ puli và dây đai có đường kính thay đổi này thường đi với nhau thành một cặp.
Một trong số đó là puli chủ động được nối với trục quay của động cơ. Puli chủ động
cũng được gọi là puli đầu vào bởi vì nó nhận năng lượng trực tiếp từ động cơ đưa
vào hộp số. Puli thứ hai gọi là puli bị động nối với puli chủ động hay còn gọi là puli
đầu ra và nó truyền momen đến trục truyền động dẫn đến bánh xe
Khi một puli tăng bán kính của nó và cái khác giảm bán kính để giữ cho dây đai
luôn bám chặt vào giữa hai khối hình nón, chúng sẽ tạo ra vô số các tỷ số truyền từ
mức thấp nhất cho đến cao nhất. Về mặt nguyên lý, hộp số CVT hoạt động với vô
số cấp độ có thể chạy ở bất cứ thời điểm nào, đối với bất cứ loại động cơ và tốc độ
xe nào của xe.
Nguyễn Minh Tuấn- Lớp ôtô K49
12
Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hộp số li hợp kép cho ôtô con
Điều đặc biệt là CVT vẫn có chế độ sang số bằng tay. Máy tính có thể ra lệnh cho
dây cua-roa chuyển lên vị trí khác một cách đột ngột, không theo kiểu tuần tự. Tuy
nhiên, các hãng vẫn khuyến cáo khả năng tiết kiệm xăng chỉ tốt ở kiểu tự động.
Ưu điểm:
-
Tạo cảm giác điều khiển mềm và êm hơn.
-
Nâng cao hiệu quả tiêu thụ nhiên liệu nên giảm khí thải, thân thiện với môi
trường.
-
Tăng tốc tốt hơn.
Nhược điểm:
-
Công nghệ chế tạo phức tạp, các chi tiết phải được tính toán và chế tạo
chính xác.
-
Do truyền động bằng dây đai nên làm hạn chế về công suất của xe (công
suất của động cơ không được lớn quá sẽ gây ra trượt).
-
Mòn dây đai.
-
Kích thước và trọng lượng lớn.
4. Hộp số ly hợp kép (DCT)
Người đã sáng tạo ra hệ thống ly hợp kép là một kỹ sư ôtô người Pháp tên là
Adolphe Kegresse được biết đến nhiều nhất trong vai trò người đã phát triển loại xe
half-track (với bánh lốp đằng trước và bánh xích phía sau), giúp chiếc xe có thể
vượt qua nhiều loại địa hình phức tạp. Năm 1939, Kegresse đã có những ý tưởng
đầu tiên về hệ thống hộp số trang bị ly hợp kép. Nhưng không may là tình hình tài
chính bất lợi đã ngăn cản kế hoạch phát triển xa hơn của dự án này.
Đến đầu những năm 80 khi hệ thống điều khiển điện tử phát triển, máy tính đã
tham gia vào quá trình chuyển số và DCT đã có điều kiện thuận lợi để phát triển xa
hơn và Porsche đã đặt những nền tảng đầu tiên của mình trong việc nghiên cứu và
phát triển hệ thống ly hợp kép. Năm 1982, những mẫu xe đua được trang bị hệ
thống ly hợp kép của Porsche đã giành được nhiều thành công trong các giải đua xe
thế giới.
Nguyễn Minh Tuấn- Lớp ôtô K49
13
Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hộp số li hợp kép cho ôtô con
Tuy nhiên hệ thống ly hợp kép chỉ được hạn chế lắp đặt trong các mẫu xe đua
và hệ thống này chỉ được thương mại hóa khi Volkswagen là hang tiên phong trong
việc sản xuất đại trà hộp số ly hợp kép. Hiện nay những chiếc xe trang bị công nghệ
DCT được bán chủ yếu ở thị trường Châu Âu với các hang sản xuất lớn như:
Volkswagen, Audi, Porsche…
4.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Sự khác biệt đầu tiên của hộp số DCT so với các loại hộp số khác đó là có sử
dụng bộ đôi ly hợp ma sát ướt. Hai ly hợp được lồng vào nhau, một ly hợp
nằm trong và một ly hợp nằm phía ngoài. Bộ đôi ly hợp ở đây thuộc loại ly
hợp ma sát ướt, nghĩa là các đĩa ma sát được ngâm trong dầu và sự tách, nối
của nó được điều khiển bằng cơ cấu chấp hành: thủy lực - điện từ. Hai ly hợp
này hoạt động hoàn toàn độc lập với nhau
1: Bánh răng xoắn ăn khớp với bộ vi sai; 2: bánh răng thuộc bộ vi sai; 3: trục sơ
cấp số1; 4: trục khuỷu động cơ; 5: trục sơ cấp số 2; 6: Ly hợp 2; 7: Ly hợp 1; 8:
bánh răng xoắn ăn khớp với bộ vi sai; 9: bánh răng ăn khớp với bộ đồng tốc; BR:
Cặp bánh răng số
Hình 1.6 Hộp số DCT
Nguyễn Minh Tuấn- Lớp ôtô K49
14
Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hộp số li hợp kép cho ôtô con
Sự khác biệt thứ hai của DCT đó chính là hệ thống trục sơ cấp gồm hai trục đồng
trục lồng nhau. Trục thứ nhất (màu đỏ): một đầu (bên trái) liên kết với ly hợp thứ
nhất (màu đỏ) bằng then hoa, trên thân trục bao gồm 3 bánh răng có kích thước
khác nhau ăn khớp với các bánh răng trên trục thứ cấp, tạo ra các cấp số: 1, 3, 5.
Trục còn lại (màu xanh) được chế tạo rỗng để bao bọc gọn hệ thống trục thứ nhất,
một đầu lắp với ly hợp thứ hai (màu xanh), trên thân trục gồm 2 bánh răng trên trục
thứ cấp thứ hai tạo ra 3 cấp số 2, 4, 6 và thêm một số lùi.
Nguyên lý hoạt động: giả sử ở thời điểm hiện tại, xe đang di chuyển ở số 1, lúc
này ly hợp 1 đóng (màu đỏ), ly hợp 2 (màu xanh) mở, khi đó dòng công suất được
truyền từ động cơ qua ly hợp 1, đến trục sơ cấp 1,qua cặp bánh răng số 1 và bộ
đồng tốc tới trục thứ cấp và tới bộ vi sai (xem hình vẽ). Xe tiếp tục gia tăng tốc độ,
máy tính sẽ tìm kiếm vị trí số kế tiếp, và bánh răng số 2 được chọn. Khi người điều
khiển chuyển số, ngay lập tức ly hợp 1 sẽ được ngắt, đồng thời ly hợp 2 đóng, và
dòng công suất sẽ vẫn tiếp tục truyền từ động cơ tới ly hợp số 2, đến trục sơ cấp 2,
qua cặp bánh răng số 2 đến bộ đồng tốc, truyền tới trục thứ cấp và dẫn động bộ vi
sai. Như vậy, thời gian chuyển từ số 1 lên 2 rất bé khoảng 200 miligiây, do vậy
dòng mô-men gần như không bị ngắt quãng. Cũng theo nguyên lý đó, khi người lái
giảm số chu trình sẽ diễn ra ngược lại. Toàn bộ quá trình chuyển số sẽ được máy
tính kiểm soát và ra lệnh cho cơ cấu chấp hành chọn bánh răng và đóng hoặc ngắt
từng ly hợp. Người lái có thể chọn chế độ tự động hoàn toàn hoặc chế độ điều khiển
số tay. Khi sử dụng chế độ số tay, người lái cũng không phải mất thêm thao tác
dùng chân trái để điều hành bàn đạp ly hợp.
Khối điều khiển: Dựa vào thông tin từ các cảm biến: cảm biến vị trí số, cảm biến
tốc độ xe, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến tốc độ động cơ… đưa về, máy tính sẽ
ra lệnh điều khiển thông qua cơ cấu chấp hành.
Cơ cấu chấp hành: Trong DCT van điều khiển điện từ đóng vai trò là cơ cấu chấp
hành, thực hiện việc đóng mở các đường dầu. Van điều khiển từ bao gồm lõi thép
từ, cuộn dây.
Nguyễn Minh Tuấn- Lớp ôtô K49
15
Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hộp số li hợp kép cho ôtô con
4.2 Phân loại hộp số DCT
4.2.1 Theo loại ly hợp được sử dụng
a. Hộp số sử dụng ly hợp ma sát khô
Hình 1.7 Hộp số DCT sử dụng ly hợp ma sát khô
Nguyễn Minh Tuấn- Lớp ôtô K49
16
Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hộp số li hợp kép cho ôtô con
b.
Hộp số sử dụng ly hợp ma sát ướt
+ Hai ly hợp lồng vào nhau (một ly hợp ở trong và một ly hợp ở ngoài)
Hình 1.8 Hộp số DCT sử dụng ly hợp ma sát ướt
+ Hai ly hợp đặt song song với nhau:
Hình 1.9 Hộp số DCT sử dụng ly hợp ma sát ướt
Nguyễn Minh Tuấn- Lớp ôtô K49
17
Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hộp số li hợp kép cho ôtô con
4.2.2 Theo số trục sơ cấp của hộp số
a. Hộp số sử dụng 2 trục thứ cấp
Hình 1.10 Hộp số DCT sử dụng 2 trục thứ cấp
b. Hộp số sử dụng 1 trục thứ cấp:
Hình 1.11 Hộp số DCT sử dụng 1 trục thứ cấp.
Nguyễn Minh Tuấn- Lớp ôtô K49
18
Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hộp số li hợp kép cho ôtô con
Ưu điểm:
-
Giúp cho người lái cảm thấy thuận tiện, thoải mái khi lái xe
-
Đường truyền công suất từ động cơ xuống hộp số gần như không bị ngắt
quãng khi chuyển số, do đó làm tăng tính tiết kiệm nhiên liệu.
-
Chuyển số nhẹ nhàng, êm dịu.
Nhược điểm:
-
Cấu tạo phức tạp.
Dự kiến thị phần các loại hộp số tại thị trường Châu Âu
Các loại hộp số
MT
AMT
AT
DCT
CVT
2005
76%
3%
18%
2%
1%
2007
71%
7%
17%
4%
2%
2009
65%
8%
16%
8%
2%
2011
60%
10%
16%
11%
3%
2013
59%
10%
16%
12%
3%
(Nguồn: www.autonews.com)
MT: Manual Transmission.
AMT: Automated Manual Transmission.
Nguyễn Minh Tuấn- Lớp ôtô K49
19
Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hộp số li hợp kép cho ôtô con
AT:
Automatic Transmission.
DCT: Dua Clutch Transmission.
CVT: Continuously Variable Transmission.
Dựa vào đồ thị và bảng số liệu ta thấy thị phần của hộp số MT và AT ngày càng
giảm. Trong khi đó thị phần của DCT ngày càng chiếm ưu thế, từ năm 2005 chỉ có
2% đến năm 2013 đã chiếm 12%.
5. Lựa chọn phương án thiết kế
5.1 Lựa chọn ly hợp
5.1.1 Phương án 1: ly hợp ma sát khô.
Hình 1.12 Hệ thống ly hợp kép ma sát khô
1: Trục sơ cấp 1
2: Đĩa ép ly hợp 1
3: Đĩa ma sát ly hợp 1
4: Bánh đà
5: Đĩa trung gian
6: Đĩa ma sát ly hợp 2
7: Đĩa ép ly hợp 2
8: Vỏ trong ly hợp
9: Ổ bi T ly hợp 2
10: Trục sơ cấp 2
11: Ổ bi T ly hợp 1
12: Lò xo đĩa ly hợp1
13: Lò xo đĩa ly hợp 2
14: điểm tựa.
Cấu tạo:
Nguyễn Minh Tuấn- Lớp ôtô K49
20
Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hộp số li hợp kép cho ôtô con
Phần chủ động: gồm các chi tiết bắt trực tiếp hoặc gián tiếp với bánh đà của
động cơ: bánh đà , đĩa trung gian , vỏ ly hợp , đĩa ép và lò xo đĩa ly hợp số 1, đĩa ép
và lò xo đĩa ly hợp số 2.
Phần bị động: gồm các chi tiết lắp trực tiếp hoặc gián tiếp với trục sơ cấp của
hộp số: đĩa bị động ly hợp số 1, đĩa bị động ly hợp số 2, 2 trục bị động ( 2 trục sơ
cấp của hộp số)
Nguyên lý hoạt động:
Khi xe đang hoạt động thì chỉ có 1 ly hợp ở trạng thái đóng, ly hợp còn lại ở
trạng thái mở.
Ly hợp số 1 đóng: ổ bi T của ly hợp số 1 sẽ được đẩy sang trái. Sau khi khắc
phục hết khe hở ∆ bi T sẽ tì vào lò xo đĩa, làm cho lò xo đĩa xoay quanh điểm tựa
kéo đĩa ép ly hợp 1 sang phải, ép chặt đĩa ma sát vào đĩa trung gian. Khi này
momen từ động cơ được truyền từ phần chủ động sang phần bị động của ly hợp
thông qua các bề mặt ma sát của đĩa ma sát với đĩa ép và đĩa trung gian(được lắp
với bánh đà). Tiếp đó momen được truyền vào xương đĩa bị động, qua bộ giảm chấn
đến moay ơ rồi truyền vảo trục sơ cấp số 1.
Ly hợp số 2 đóng: ổ bi T của ly hợp số 2 sẽ được đẩy sang trái. Sau khi khắc
phục hết khe hở ∆ bi T sẽ tì vào lò xo đĩa, làm cho lò xo đĩa xoay quanh điểm tựa
trên vỏ ly hợp, đẩy đĩa ép ly hợp 1 sang trái, ép chặt đĩa ma sát 2 vào đĩa trung gian.
Khi này momen từ động cơ được truyền từ phần chủ động sang phần bị động của ly
hợp thông qua các bề mặt ma sát của đĩa ma sát với đĩa ép và đĩa trung gian(được
lắp với bánh đà). Tiếp đó momen được truyền vào xương đĩa bị động, qua bộ giảm
chấn đến moay ơ rồi truyền vảo trục sơ cấp số 2.
Ưu điểm:
+ Giá thành thấp.
Nhược điểm:
+ Kích thước lớn.
+ Tản nhiệt khó khăn hơn ly hợp ma sát ướt.
5.1.2 Phương án 2: Ly hợp ma sát ướt.
Nguyễn Minh Tuấn- Lớp ôtô K49
21
Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hộp số li hợp kép cho ôtô con
Hình 1.13 Hệ thống ly hợp ma sát ướt
1: Moay ơ ly hợp 1
2: Moay ơ ly hợp 2
3: Đĩa thép ly hợp 2
4: Đĩa ma sát ly hợp 2
5: Đĩa thép ly hợp 1
6: Đĩa ma sát ly hợp 1
7: Vỏ ly hợp
8: Pittông ly hợp 1
9: Pittông ly hợp 2
10: Vỏ hộp số
11: Trục sơ cấp 2
12: Trục sơ cấp 1
Cấu tạo:
- Phần chủ động: gồm các chi tiết bắt trực tiếp hoặc gián tiếp vào bánh đà động cơ:
vỏ ly hợp, các đĩa thép liên kết then hoa với vỏ ly hợp.
- Phần bị động: gồm các chi tiết bắt trực tiếp hoặc gián tiếp với trục sơ cấp hộp số:
Moay ơ ly hợp 1, moay ơ ly hợp 2, các đĩa ma sát ly hợp 1, các đĩa ma sát ly hợp 2.
Nguyên lý hoạt động:
Nguyễn Minh Tuấn- Lớp ôtô K49
22
Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hộp số li hợp kép cho ôtô con
Khi xe đang chuyển động thì chỉ có 1 trong 2 ly hợp ớ trạng thái đóng, ly hợp
còn lại sẽ ở trạng thái mở.Việc đóng mở các ly hợp sẽ được thực hiện bởi cơ cấu
thủy lực điện từ. Khi đóng ly hợp, các van điện từ sẽ điều khiển mở các đường dầu
để đẩy các pittông, ép chặt các đĩa thép và đĩa ma sát lại với nhau. Khi đó momen
của động cơ được truyền từ phần chủ động samg phần bị động của ly hợp thông qua
các bề mặt ma sát của đĩa ma sát và đĩa thép. Tiếp đó momen được truyền đến moay
ơ rồi đến trục sơ cấp của hộp số. Khi mở các ly hợp, dưới tác dụng của lò xo hồi vị
và các van điện từ sẽ điều khiển đóng các đường cấp dầu và mở các đường xả, toàn
bộ hệ thống dẫn động sẽ trở về vị trí ban đầu.
Ưu điểm:
+ Làm việc êm dịu.
+ Các bề mặt ma sát được tản nhiệt tốt.
+ Kích thước nhỏ gọn.
Nhược điểm:
+ Giá thành cao.
5.2 Lựa chọn hộp số
Nguyễn Minh Tuấn- Lớp ôtô K49
23
Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hộp số li hợp kép cho ôtô con
5.2.1 Phương án 1: hộp số 2 trục thứ cấp.
1: Trục thứ cấp 1
2: Trục sơ cấp 1
3: Trục sơ cấp 2
4: Trục thứ cấp 2
Hình 1.14 Hộp số 2 trục thứ cấp
Ưu điểm:
+ Kích thước hộp số ngắn mà vẫn bố trí được nhiều cấp số do 1 bánh răng ở
trục sơ cấp có thể ăn khớp với 2 bánh răng ở 2 trục thứ cấp (có khoảng cách
khác nhau) để tạo ra 2 cấp số khác nhau.
Nhược điểm:
+ Kết cấu phức tạp.
5.2.2 Phương án 2: hộp số 1 trục thứ cấp.
Nguyễn Minh Tuấn- Lớp ôtô K49
24
Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hộp số li hợp kép cho ôtô con
1: Trục thứ cấp
2: Trục sơ cấp 1
3: Trục sơ cấp 2
Hình 1.15 Hộp số 1 trục thứ cấp
Ưu điểm:
+ Kết cấu đơn giản, gọn hơn.
Nhược điểm:
+ Khi có nhiều cấp số thì chiều dài hộp số lớn.
Nhận xét:
Qua phân tích, tìm hiều kết cấu, nguyên lý hoạt động, xem xét ưu điểm và nhược
điểm của từng phương án thiết kế, ta chọn phương án thiết kế ly hợp ma sát ướt và
hộp số 1 trục thứ cấp làm cơ sở để thiết kế tính toán hộp số ly hợp kép.
CHƯƠNG II
Nguyễn Minh Tuấn- Lớp ôtô K49
25
