đồ án thiết kế hộp số

Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án Tốt nghiệp

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 nớc. Nó là một trong những phơng tiện đợc sủ
dụng phổ biến nhất trong mọi ngành, mọi lĩnh vực khác nhau. Nớc ta cùng với sự
đi lên của nền kinh tế quốc dân thì ôtô là phơng tiện không thể thiếu, đáp ứng
nhu cầu đi lại của nhân dân.
Do mức sống của con ngời ngày càng cao nên sự đòi hỏi về phơng tiện và
tiện nghi ngày càng khắt khe. Hiện nay ôtô đợc trang bị hộp số tự động đã phát
triển một cách rất mạnh mẽ. Đặc điểm của loại xe đợc trang bị hộp số tự động là
giúp ngời lái giảm bớt lao động, xe chuyển số êm dịu, tiết kiệm nhiên liệu và
giảm tổn thất công suất động cơ sinh ra. Do đó việc lắp đặt hộp số tự động thay
thế hộp số cơ khí loại thờng trên loai xe này là một điều hết sức cần thiết, nó có
ý nghĩa to lớn về tính năng, tính kinh tế và sự tiện nghi .
Em vô cùng biết ơn thầy giáo Đinh Ngọc Ân 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 bè 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, nhng 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 bạn bè để có
thể hoàn thiện hơn. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn đến tất cả mọi ngời
đã giúp em hoàn thành tốt đồ án này.
Sinh viên thực hiện.
Tiến
Đào Quang Tiến.

SV : Đào Quang Tiến

K45

-1-

Lớp Ôtô -


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án Tốt nghiệp

Đồ án tốt nghiệp
Chơng I : Tổng Quan Về Hệ Thống Truyền Lực .
Hệ thống truyền lực của ôtô là tập hợp tất cả các cơ cấu nối từ động cơ tới
bánh xe chủ động, bao gồm các cơ cấu truyền, cắt, đổi chiều quay, biến đổi giá
trị mômen.
I Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống truyền lực.
- Truyền, biến đổi mômen quay và số vòng quay 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 đờng.
Trong sự phát triển của ngành công nghiệp ôtô thế giới, các hệ thống trên ôtô
đã không ngừng đợc hoàn thiện. Hệ thống truyền lực cũng không nằm ngoài quy
luật đó. Mục đích của sự biến đổi hoàn thiện là nhằm : Giảm tiêu hao nhiên liệu,
tăng công suất, giảm độ ồn, tăng tốc độ lớn nhất của động cơ, sử dụng tốt nhất
công suất động cơ sinh ra và tạo sự thuận lợi, đơn giản cho ngời lái.
II Phân loại.

Hệ thống truyền lực trên ôtô đợc phân loại theo các đặc điểm sau:
2.1- Phân loại theo hình thức truyền năng lợng :
- Hệ thống truyền lực cơ khí bao gồm các truyền ma sát, các hộp biến tốc,
hộp phân phối, truyền động các đăng. Loại này đợc dùng phổ biến.
- Hệ thống truyền lực cơ khí thuỷ lực bao gồm các bộ truyền cơ khí, bộ
truyền thuỷ lực .
- Hệ thống truyền lực điện từ bao gồm nguồn điện, các động cơ điện, rơle
điện từ, dây dẫn .
- Hệ thống truyền lực thuỷ lực bao gồm bơm thuỷ lực, các động cơ thuỷ
lực, van điều khiển, ống dẫn .
- Hệ thống truyền lực liên hợp bao gồm một số bộ phận cơ khí, một số bộ
phận thuỷ lực, một số bộ phận điện từ .

SV : Đào Quang Tiến

K45

-2-

Lớp Ôtô -


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án Tốt nghiệp

2.2- Phân chia theo đặc điểm biến đổi các số truyền.
Phân chia theo đặc điểm biến đổi các số truyền :
- Truyền lực có cấp : là truyền lực có các tỷ số truyền cố định, việc thay
đổi số truyền theo dạng bậc thang.

- Truyền lực vô cấp : là truyền lực có tỷ số truyền biến đổi liên tục tuỳ
thuộc vào chế độ làm việc của động cơ và mômen cản từ mặt đờng.
2.3 Phân chia theo phơng pháp điều khiển thay đổi tốc độ.
- Điều khiển bằng cần số .
- Điều khiển bán tự động .
- Điều khiển tự động.
Phân biệt giữa điều khiển bán tự động và điều khiển tự động thông qua số lợng
cơ cấu điều khiển trong buồng lái .
Hiện nay chúng ta thờng gặp :
- Hệ thống truyền lực cơ khí có cấp điều khiển bằng cần số ( manual
transmissions ).
- Hệ thống truyền lực cơ khí thuỷ lực điều khiển tự động (Automatic
Transmissions ).

SV : Đào Quang Tiến

K45

-3-

Lớp Ôtô -


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án Tốt nghiệp

Khái quát về hộp số tự động
I Hộp số tự động là gì ?.
Đối với xe ôtô có hộp số thờng, cần sang số đợc sử dụng để chuyển số khi

đạp chân ga nhằm mục đích tăng tốc độ xe. Khi lái xe lên dốc hay khi động cơ
không có đủ lực để leo dốc tại số đang chạy, hộp số đợc chuyển về số thấp.
Vì các lý do trên, nên điều cần thiết đối với các lái xe là phải thờng xuyên
nhận biết tải và tốc độ động cơ để chuyển số một cách phù hợp. Điều đó sẽ gây
nên sự mất mát công suất động cơ một cách không cần thiết, ngoài ra nó còn gây
nên sự khó khăn khi điều khiển và sự tập trung quá mức đối với ngời lái.
ở hộp số tự động, những nhận biết nh vậy của lái xe là không cần thiết, lái xe
không cần phải chuyển số mà việc chuyển lên hay xuống đến số thích hợp nhất
đợc thực hiện một cách tự động tại thời điểm thích hợp nhất theo tải động cơ và
tốc độ xe.
II Các u điểm của hộp số tự động.
So với hộp số thờng, hộp số tự động có các u điểm sau:
- Nó làm giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly
hợp và thờng xuyên phải chuyển số .
- Nó chuyển số một cách tự động và êm dịu tại các tốc độ thích hợp với
chế độ lái xe do vậy giảm bớt cho lái xe sự cần thiết phải thành thành
thạo các kỹ thuật lái xe khó khăn và phức tạp nh vận hành ly hợp .
- Nó tránh cho động cơ và dòng dẫn động khỏi bị quá tải, do nó nối
chúng bằng thuỷ lực ( qua biến mô ) tốt hơn so với nối bằng cơ khí.
III Phân loại hộp số tự động .
Thông thờng hộp số tự động có thể chia làm hai loại :
- Loại hộp số sử dụng trên ôtô FF : Động cơ đặt trớc, cầu trớc chủ động .
- Loại hộp số sử dụng trên ôtô FR : Động cơ đặt trớc, cầu sau chủ động.
Các hộp số sử dụng trên ôtô FF đợc thiết kế gọn nhẹ hơn so với loại sử dụng
trên ôtô FR do chúng đợc lắp đặt cùng một khoang với động cơ .
Các hộp số sử dụng cho ôtô FR có bộ truyền động bánh răng cuối cùng với vi
sai lắp bên ngoài. Còn các hộp số sử dụng trên ôtô FF có bộ truyền bánh răng
cuối cùng với vi sai lắp ở bên trong, vì vậy loại hộp số tự động sử dụng trên ôtô
FF còn gọi là hộp số có vi sai .

IV Các bộ phận chính trong hộp số tự động & chức năng cơ bản của
chúng.
SV : Đào Quang Tiến

K45

-4-

Lớp Ôtô -


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án Tốt nghiệp

Hiện nay có rất nhiều loại hộp số tự động khác nhau, chúng đợc cấu tạo theo
một vài cách khác nhau nhng các chức năng cơ bản và nguyên lý hoạt động của
chúng là giống nhau.
Hộp số tự động bao gồm một vài bộ phận chính. Chúng thực hiện phần lớn
các chức năng của hộp số tự động, các bộ phận này phải vận hành chính xác
cũng nh phải kết hợp chặt chẽ với nhau. Để hiểu biết đầy đủ hoạt động của hộp
số tự động, điều quan trọng là phải nắm đợc các nguyên lý cơ bản của các bộ
phận chính.
Hộp số tự động bao gồm các bộ phận chính sau :
- Bộ biến mô.
- Bộ bánh răng hành tinh .
- Bộ điều khiển thuỷ lực hoặc điện.
- Bộ truyền động bánh răng cuối cùng ( Đối với loại hộp số tự động sử
dụng trên ôtô FF).
- Các thanh điều khiển.

- Dầu hộp số tự động.
IV.1 Bộ biến mô thuỷ lực.
Biến mô thuỷ lực đợc lắp ở đầu vào của chuỗi bánh răng truyền động hộp số
và đợc bắt bằng bulông vào trục sau cuả trục khuỷu thông qua tấm truyền động.
Bộ biến mô đợc đổ đầy bằng dầu hộp số tự động, nó làm tăng mômen do
động cơ tạo ra và truyền mômen này đến hộp số hoặc đóng vai trò nh một khớp
nối thuỷ lực truyền mômen đến hộp số.
Trên xe có lắp hộp số tự động, bộ biến mô cũng có tác dụng nh bánh đà của
động cơ. Do không cần có một bánh đà nặng nh vậy trên xe có hộp số thờng, nên
xe có hộp số tự động sử dụng tấm truyền động có vành bên ngoài dạng vành răng
dùng cho việc khởi động động cơ bằng bằng mô tơ khởi động. Khi tấm dẫn động
quay với tốc độ cao cùng với biến mô thuỷ lực, trọng lợng của nó sẽ tạo nên sự
cân bằng tốt nhằm ngăn chặn sự rung động khi quay với tốc độ cao.
Các chức năng của bộ biến mô:
- Tăng mômen do động cơ tạo ra.
- Đóng vai trò nh một ly hợp thuỷ lực để truyền hay không truyền
mômen động cơ đến hộp số.
- Hấp thụ các dao động xoắn của động cơ và hệ thống truyền lực.
- Có tác dụng nh một bánh đà để làm đều chuyển động quay của động
cơ.
- Dẫn động bơm dầu của hệ thống điều khiển thuỷ lực.
IV.2 Bộ bánh răng hành tinh.

SV : Đào Quang Tiến

K45

-5-

Lớp Ôtô -

Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án Tốt nghiệp

Bộ bánh răng hành tinh đợc 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 để thay đổi tốc độ
đầu, ly hợp và phanh hãm dẫn động bằng áp suất thuỷ lực để điều khiển hoạt
động của bộ bánh răng hành tinh, các trục để truyền công suất động cơ và để bôi
trơn các vòng bi giúp cho tuyền động quay đợc êm dịu.
Chức năng của bộ bánh răng hành tinh nh sau:
- Cung cấp một vài tỷ số truyền bánh răng để thay đổi mômen và tốc độ
của bánh xe chủ động phù hợp với sức cản của đờng và nhu cầu sử
dụng tốc độ của ôtô.
- Đảo chiều quay của trục ra để thực hiên lùi xe.
- Tạo vị trí trung gian cho phép xe dừng lâu dài khi động cơ vẫn hoạt
động.
IV.3 Hệ thống điều khiển thuỷ lực.
Hệ thống điều khiển thuỷ lực bao gồm các te dầu có tác dụng nh một bình
chứa dầu, bơm dầu để tạo ra áp suất thuỷ lực, các loại với các chức năng khác
nhau, các khoang và ống dẫn dầu để đa dầu hộp số đến các ly hợp, phanh và các
bộ phận khác của hệ thống điều khiển thuỷ lực. Phần lớn các van của hệ thống
thuỷ lực đợc đặt vào trong bộ thân van nằm bên dới các bánh răng hành tinh.
Chức năng của hệ thống điều khiển thuỷ lực nh sau :
- Cung cấp dầu thuỷ lực đến bộ biến mô.
- Điều chỉnh áp suất thuỷ lực do bơm dầu tạo ra .
- Chuyển hoá tải trọng động cơ và tốc độ xe thành tín hiệu thuỷ lực.

- Cung cấp áp suất thuỷ lực đến các ly hợp và phanh để điều khiển hoạt
động của bánh răng hành tinh.
- Bôi trơn các chi tiết chuển động quay bằng dầu.
- Làm mát biến mô và hộp số bằng dầu.
IV.4 Bộ truyền động cuối cùng.
Trong hộp số tự động có vi sai đợc đặt nằm ngang, hộp số và bộ truyền động
cuối cùng đợc đặt chung trong cùng một vỏ. Bộ truyền động cuối cùng bao gồm
một cặp bánh răng giảm tốc cuối cùng ( bánh răng chủ động và bị động ) và các
bánh răng vi sai.
Chức năng của bộ truyền động cuối cùng cũng giống nh trên xe có cầu cầu
sau chủ động, nhng nó dùng các bánh răng côn xoắn làm các bánh răng giảm tốc
cuối cùng. Do vậy, trong bộ truyền động cuối cùng của hộp số tự động có vi sai,
dầu hộp số tự động đợc sử dụng thay cho dầu bánh răng hypoit.
IV.5 Dầu hộp số tự động ( ATF ).
SV : Đào Quang Tiến

K45

-6-

Lớp Ôtô -


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án Tốt nghiệp

Dầu khoáng có gốc dầu mỏ cấp cao đặc biệt đợc trộn lẫn với một vài phụ gia
đặc biệt dụng để bôi trơn hộp số tự động.
Loại dầu này đợc gọi là dầu hộp số tự động ( viết tắt là ATF ) để phân biệt

với các loại dầu khác.
Loại dầu ATF nhất định phải luôn đợc dùng cho hộp số tự động. Sử dụng dầu
ATF không đúng tiêu chuẩn hay sử dụng dầu ATF thích hợp nhng hoà trộn chất
phụ gia không đúng tiêu chuẩn sẽ làm giảm phẩm cấp của dầu hộp số tự động.
Để đảm bảo đúng chức năng của hộp số tự động, mức dầu cũng rất quan
trọng.
Chức năng của dầu ATF :
- Truyền mômen trong bộ biến mô.
- Điều khiển hệ thống điều khiển thuỷ lực, cũng nh hoạt động của ly hợp
và phanh.
- Bôi trơn các bánh răng hành tinh và các chi tiết chuyển động khác.
- Làm mát các chi tiết chuyển động.

Chơng 2
Các số liệu cho trớc và số liệu xe tham khảo
-7SV : Đào Quang Tiến
Lớp Ôtô K45


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án Tốt nghiệp

Các thông số kỹ thuật của xe kia pregio

Thông số

Số liệu

Đơn vị

Số chỗ ngồi ( cả ngời lái )

12

Ngời

Vị trí động cơ

Trớc

Tự trọng

1765

Kg

Trọng lợng toàn bộ

2545

Kg

Dài tổng

4820

mm

Rộng tổng

1810

mm

Cao tổng

1970

mm

Tốc độ tối đa Vmax

140

Km/h

Góc vợt dốc lớn nhất

20.9

Độ

Bán kính vòng quay min

5.3

m

SV : Đào Quang Tiến

K45

-8-

Lớp Ôtô -


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án Tốt nghiệp

Động cơ Diezel

JT

Công suất động cơ

90/4000

Kw/4000

19,5/2200

Kg.m/rpm

Thùng nhiên liệu

65

lít

Dung tích động cơ

2957

cc

Mômen xoắn

Số xy lanh ( máy thẳng )

4

Hệ số cản lăn f

0.018

Cỡ lốp

P215/70R14

Vết bánh trớc

1540

mm

Vết bánh sau

1520

mm

Tổng quan về hộp số cơ khí thờng trên xe
prêgiô 12 chỗ.
SV : Đào Quang Tiến

K45

-9-

Lớp Ôtô -


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án Tốt nghiệp

Hộp số trên xe PRÊGIÔ 12 chỗ là loại hộp số cơ khí thờng :
Đây là loại hộp số có 3 trục. Trục sơ cấp và trục thứ cấp đợc bố trí đồng trục
với nhau.Hộp số có 5 cấp và một số lùi, trong đó tay số 4 là tay số truyền thẳng,
tay số 5 là số truyền tăng. Theo sách giới thiệu về xe PRÊGIÔ ta tra đợc các tỷ
số truyền của các tay số nh sau:
Tay số 1

:

Tỷ số truyền

:

4.011

Tay số 2

:

Tỷ số truyền

:

2.272

Tay số 3

:

Tỷ số truyền

:

1.425

Tay số 4

:

Tỷ số truyền

:

1.000

Tay số 5

:

Tỷ số truyền

:

0.831

Tay số lùi :

Tỷ số truyền

:

3.958 .

Từ các số liệu tổng quan về xe tham khảo và tỷ số truyền của hộp số trên ta
xây dựng đợc các đồ thị biểu thị nhân tố động lực học và lực kéo của hộp số cơ
khí thờng trên xe tham khảo nh sau :

Đồ thị biểu thị nhân tố động lực học

SV : Đào Quang Tiến

K45

- 10 -

Lớp Ôtô -


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án Tốt nghiệp

Đồ thị biểu thị lực kéo của hộp số.
Từ các đồ thị trên mà ta xây dựng đợc, ta căn cứ vào đó để làm số liệu tham
khảo để tính toán biến mô thuỷ lực cũng nh bộ truyền hành tinh trong hộp số tự
động mà ta cần thiết kế.

SV : Đào Quang Tiến

K45

- 11 -

Lớp Ôtô -


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án Tốt nghiệp

I. xác định vmax của xe với công suất có ích.

Ta có :
Nv = N f + N + N t

(2.1)

Trong đó :
Nv : Công suất cản không khí.
Nf : Công suất tiêu hao cho việc khắc phục lực cản lăn.
N : Công suất cản không khí.
Nt : Công suất tiêu hao cho hệ thống truyền lực.
Khai triển công thức ( 2.1 ) ta có :
Nv = (

G. f .v max
K .F .v 3 man 1
+
).
270
3500
t

( 2.2 )

Trong đó :
G : Tổng trọng lợng của xe khi đầy tải.
K : là hệ số cản của không khí : K = 0,029 ( KG.s2/m4 ).
F : Diện tích cản chính diện của ôtô.
F đợc xác định bởi công thức gần đúng : F = B.H
B : chiều rộng cơ sở của xe : B = 1810 mm
H : chiều cao cơ sở của xe : H = 1970 mm

=>

F =1810.1970 = 3,57 (m )

t : Hiệu suất của hệ thống truyền lực, đợc lấy khi ôtô chạy ở vận tốc vmax,
biến mô đợc nối cứng. Theo thực nghiệm ta có : t = 0,93 (với xe du lịch).
f : Hệ số cản lăn của mặt đờng f = 0,02
Nv : Công suất cực đại của động cơ

Nv = 118.46 ( mã lực )

Thay tất cả các số liệu vào công thức (2.2) ta có :
(

2545.0,02.v max
270

+

1
0,029.3,57.v 3 max
).
= 118.46
0,93
3500

Từ đó ta có vận tốc lớn nhất của ôtô là : vmax = 139 (km/h).

SV : Đào Quang Tiến

K45

- 12 -

Lớp Ôtô -


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án Tốt nghiệp

II- xây dựng đờng đặc tính tốc độ ngoài của động cơ.
Đờng đặc tính tốc độ ngoài của động cơ là đờng biểu thị mối quan hệ giữa
công suất động cơ Ne, mômen động cơ Me theo số vòng quay trục khuỷu ne .
Đẻ xác định đợc đờng đặc tính ngoài của đọng cơ ta dựa vào công thức thực
nghiệm của Lây Đecman :
Ne = Nemax. [a.(

ne
ne
ne
) + b.( )2 - c.( )3] (2.3)
nN
nN
nN

Với động cơ diesel và là xe du lịch ta có : = nx/nN = 1.1
Nemax=90 mã lực
a = 0,7 b = 1,5 c = 1,2
nN=4000 (vg/ph)

Chia khoảng số vòng quay của động cơ từ ne=400 (vg/ph) đến
nemax.=4400(vg/ph) bởi khoảng chia 400 (vg/ph) . Thay tất cả các số liệu vào
công thức (2.3) ta có đờng Ne .
Mặt khác ta lại có công thức :

Me = 716.2.

Ne
(2.4)
ne

Thay Ne ở trên vào ta có đờng biểu diễn Me.

SV : Đào Quang Tiến

K45

- 13 -

Lớp Ôtô -


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án Tốt nghiệp

Thiết lập đờng đặc tính mômen
Thay các số liệu vào công thức (2.3) và (2.4) ta có bảng sau:
=ne/nN
ne

Ne
Me
=ne/nN
ne
Ne
Me

0.1
400
9.924
17.768

0.2
800
22.547
20.186

0.3
1200
37.018
22.094

0.4
1600
52.484
23.493

0.5
2000
68.092

24.384

0.7
0.8
2800
3200
96.324 107.242
24.638 24.002

0.9
3600
114.892
22.857

1.0
4000
118.421
21.203

1.1
4400
116.976
19.041

0.6
2400
82.989
24.765

Chơng 3

SV : Đào Quang Tiến

K45

- 14 -

Lớp Ôtô -


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án Tốt nghiệp

tính toán và chọn biến mô thuỷ lực
Trong hệ thống trên xe có hộp số tự động ngời ta thay ta thay biến mô thuỷ lực
vào vị trí của ly hợp ma sát nhằm thực hiện truyền lực vô cấp .
Biến mô thuỷ lực trong hộp số tự động nhằm thực hiện các chức năng :
- Tăng mômen do động cơ tạo ra.
- Đóng vai trò nh 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 nh một bánh đà để làm đồng đều chuyển động quay của
động cơ.
- Dẫn động bơm dầu của hệ thống điều khiển thuỷ lực.
3.1- cấu tạo của biến mô thuỷ lực hỗn hợp có một bánh

phản ứng.

Biến mô thuỷ lực gồm có 3 bộ phận cơ bản :
3.1.1- Cánh bơm - B.

Cánh bơm gắn liền với vỏ biến mô, nó có rất nhiều cánh biên dạng cong đợc
bố trí theo hớng kính ở bên trong. Vành dẫn hớng đợc bố trí trên cạnh trong của
cánh bơm để dẫn hớng cho dòng chảy của dầu. Vỏ của biến mô đợc nối với trục
khuỷu động cơ qua tấm dẫn động.
3.1.2- Rôto tuabin- T .
Cũng nh cánh bơm, rôto tuabin có rất nhiều cánh dẫn đợc bố trí bên trong. Hớng cong của các cánh dẫn này ngợc chiều với cánh dẫn trên cánh bơm. Rôto
tuabin đợc lắp trên trục sơ cấp hộp số.
3.1.3- Stato và khớp một chiều (Bánh phản ứng - P).
Stato đợc đặt giữa cánh bơm và rôto tuabin. Nó đợc lắp trên trục stato, và trục
này đợc lắp cố định vào vỏ hộp số qua khớp một chiều. Các cánh dẫn của stato
nhận dòng dầu khi nó đi ra khỏi rôto tuabin và hớng nó đập vào mặt sau của
cánh dẫn trên cánh bơm làm cho cánh bơm đợc cờng hoá.
Khớp một chiều cho phép stato quay cùng chiều với trục khuỷu động cơ. Tuy
nhiên nếu stato có xu hớng quay theo chiều ngợc lại, khớp một chiều sẽ khoá
stato lại không cho nó quay. Do vậy stato quay hay bị khoá phụ thuộc vào hớng
của dòng dầu đập vào cánh dẫn của nó.
3.2- Nguyên lý làm việc của biến mô thuỷ lực.

SV : Đào Quang Tiến

K45

- 15 -

Lớp Ôtô -


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án Tốt nghiệp

Ba bộ phận của biến mô tạo nên vòng khép kín để chất lỏng chảy qua. Khi
cánh bơm đợc dẫn động quay từ trục khuỷu động cơ, dầu trong cánh bơm sẽ
quay cùng với cánh bơm. Khi tốc độ của cánh bơm tăng lên, lực ly tâm làm cho
dầu bắt đầu văng ra và chảy từ trong ra ngoài dọc theo các bề mặt của cánh dẫn.
Khi tốc độ của cánh bơm của cánh bơm tăng lên nữa, dầu sẽ đẩy ra khỏi cánh
bơm và đập vào các cánh dẫn của rôto tuabin làm cho rôto tuabin bắt đầu quay
cùng một hớng với cánh bơm. Do góc nghiêng của cánh dẫn stato đợc bố trí sao
cho dòng dầu ra khỏi cánh dẫn stato sẽ có hớng trùng với hớng quay của cánh
cánh bơm. Vì vậy cánh bơm không những chỉ đợc truyền mômen từ động cơ mà
nó còn đợc bổ sung một lợng mômen của chất lỏng từ stato tác dụng vào, và một
chu kì mới lại tiếp tục. Điều đó có nghĩa là cánh bơm đã đợc cờng hoá và sẽ
khuếch đại mômen đầu vào để truyền đén rôto tuabin.
Chức năng của khớp một chiều:
Khi tốc độ quay của cánh bơm và rôto tuabin có sự chênh lệnh tơng đối lớn
(tốc độ của cánh bơm lớn hơn tốc độ của rôto tuabin ) thì dòng dầu sau khi ra
khỏi rôto tuabin vào cánh dẫn của stato sẽ tác dụng lên stato một mômen có xu
hớng làm stato quay theo hớng ngợc với cánh bơm. Để tạo ra hớng dòng dầu sau
khi ra khỏi cánh dẫn của stato tác dụng lên cánh dẫn của cánh bơm theo đúng
chiều quay của cánh bơm thì khi này stato phải đợc cố định tức là khớp một
chiều khoá.
Khi tốc độ quay của rôto tuabin đạt gần đến tốc độ của cánh bơm, lúc này
tốc độ quay của dòng dầu sau khi ra khỏi rôto tuabin tác dụng lên cánh dẫn của
stato có xu hớng làm stato quay theo hớng cùng chiều cánh bơm, vì vậy nếu
stato vẫn ở trạng thái cố định thì không những không có tác dụng cờng hoá cho
cánh bơm mà còn gây cản trở sự chuyển động của dòng chất lỏng gây tổn thất
tăng. Vì vậy ở chế độ này stato đợc giải phóng để quay cùng với rôto tuabin và
cánh bơm (khớp một chiều mở). Lúc này biến mô làm việc nh một ly hợp thuỷ
lực thông thờng.
Bỏ qua ma sát giữa các cơ cấu ta có phơng trình cân bằng mômen của hệ

quay:
MB + MT + MP = 0 (3.1)
Trong đó :
MB : Mômen trên bánh bơm.
MT : Mômen trên rôto tuabin.
MP : Mômen trên bánh phản ứng.
Công thức (3.1) còn đợc viết dới dạng :
MB + M P = - MT
(3.2)
Công thức trên cho thấy khả năng biến đổi mômen của biến mô có đợc là nhờ
bánh phản ứng. Bánh phản ứng này đợc đặt trên khớp một chiều sao cho ở các tỷ
số truyền i nhỏ ( tải lớn ) thì nó bị khoá cứng, còn khi tỷ số truyền đạt đợc một
SV : Đào Quang Tiến

K45

- 16 -

Lớp Ôtô -


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án Tốt nghiệp

giá trị nào đó thì nó bắt đầu quay cùng vói bánh tuabin. Khi bánh tuabin đứng
yên thì nó chịu một mômen M3 và tạo nên hiệu ứng mômen. Còn khi bánh phản
ứng quay (M3=0) thì biến mô làm việc nh một ly hợp thuỷ lực:
MB = - MT
3.3 phân loại biến mô thuỷ lực.

Biến mô thuỷ lực đợc phân loại dựa theo vào :
3.3.1 Dựa vào số bánh tuabin trong một buồng làm việc.
- Biến mô một cấp : Có một cánh bơm, một bánh tuabin, một hoặc hai bánh
phản ứng.
- Biến mô thuỷ lực hai cấp : Có một cánh bơm, hai bánh tuabin, một hoặc
hai bánh phản ứng.
- Biến mô nhiều cấp : Có ngiều bánh tuabin trong buồng làm việc.
3.3.2 Dựa vào dạng bánh tuabin.
- Biến mô thuỷ lực có bánh tuabin ly tâm.
- Biến mô thuỷ lực có bánh tuabin hớng trục.
- Biến mô thuỷ lực có bánh tuabin hớng tâm.
3.3.3 Dựa vào chiều quay của bánh tuabin so với bánh bơm.
- Biến mô thuận : Chiều quay của bánh tuabin trùng với chiều quay của bánh
tuabin. Loại này mômen thay đổi cả về trị số và dấu.
- Biến mô nghịch : Chiều quay của bánh tuabin ngợc với chiều quay của
bánh bơm. Loại này chỉ có mômen thay đổi về giá trị mà không thay đổi về dấu.
3.3.4 Biến mô có chế độ truyền thẳng.
Mục đích :
Khi số vòng quay của trục tuabin và số vòng quay của trục bánh bơm bằng
nhau ( nT = nB) làm cho dầu không có khả năng truyền năng lợng dẫn đến hiệu
suất của biến mô giảm xuống bằng không. Để khắc phục hiện tợng thì trên biến
mô có bố trí thêm một ly hợp ma sát làm việc trong dầu.

Cấu tạo :
SV : Đào Quang Tiến

K45

- 17 -

Lớp Ôtô -


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án Tốt nghiệp

Ly hợp ma sát

T

B
P

Trục vào

Trục ra

Phần chủ động của ly hợp là vỏ biến mô, gắn liền với bánh bơm, trên bề
mặt trong của vỏ biến mô có một mặt phẳng dạng vành khăn tạo lên mặt phẳng
tựa của ly hợp .
Phần bị động gắn với trục của bánh tuabin, trên bề mặt của đĩa bị động có
gắn bề mặt ma sát bằng bề mặt ma sát.
Khi khớp khoá biến mô hoạt động, nó sẽ quay cùng với cánh bơm và rôto
tuabin. Việc ăn và nhả khớp của khớp khoá biến mô đợc quyết định bởi sự thay
đổi của hớng chảy dòng dầu thuỷ lực trong bộ biến mô.
Nhả khớp : Khi xe chạy ở tốc độ thấp, dầu có áp suất chảy đến phía trớc
của khớp khoá. Do áp suất dầu ở phía trớc và phía sau của khớp khoá bằng nhau,
nên khớp khoá nhả ra.

Ăn khớp : khi xe chạy ở tốc độ trung bình và cao ( thông thờng là trên 60
km/h), dầu có áp suất chảy đến phần sau của khớp khoá cứng. Do vậy, pittông
khoá bị ép vào vỏ biến mô. Kết quả là khớp khoá biến mô và vỏ trớc của biến
mô quay cùng với nhau ( có nghĩa là khớp khoá biến mô đợc ăn khớp ).
Do yêu cầu phải làm việc êm dịu nên ta còn bố trí thêm các lò xo giảm chấn,
chúng đợc bố trí theo chu vi của đĩa để tạo nên khả năng giảm chấn.
3.4- các thông số cơ bản của biến mô thuỷ lực.
3.4.1 Hệ số của biến mô thuỷ lực .
Kbm =

MT
MB

Trong đó :
SV : Đào Quang Tiến

K45

- 18 -

Lớp Ôtô -


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án Tốt nghiệp

MT : Mômen xoắn trên trục tuabin.
MB : Mômen xoắn trên trục bánh bơm.
Hệ số biến mô thuỷ lực phụ thuộc vào điều kiện lam việc của ôtô khi. Khi

lực cản chuyển động tăng lên, vận tốc ôtô giảm xuống do đó số vòng quay của
trục tuabin giảm xuống dẫn đến MT tăng lên do vậy Kbmtăng lên.Hệ số biến mô
Kbm có giá trị lớn nhất khi bánh tuabin bị hãm lại hoàn toàn nghĩa là n T=o. Ngợc
lại khi lực cản giảm đi, vận tốc của ôtô tăng lên thì hệ số biến mô giảm xuống.
Vậy tính chất tự động làm việc thay đổi mômen xoắn của biến mô thuỷ lực là do
tác động của dòng chất lỏng lên các cánh tuabin bị thay đổi khi số vòng quay
thay đổi.
3.4.2 Tỷ số truyền của biến mô.
Tỷ số truyền của biến mô (ibm) là tỷ số giữa số vòng quay của trục bánh
tuabin nT và số vòng quay của trục bơm nB.
ibm =

nT
nB

3.4.3- Hiệu suất của biến mô.
N

M .n

T
T
T
bm = N = M .n = Kbm.ibm
B
B
B

Trong đó :
NT : Công suất phát ra trên trục bánh tua bin của biến mô.

NB : Công suất trên trục bánh bơm của biến mô.
3.4.4 Hệ số độ nhạy.
Độ nhạy của biến mô thuỷ lực đợc đặc trng bởi hệ số :
=

1
1'

Trong đó :
1' : Hệ số biến đổi mômen tại số vòng quay của bánh tuabin K = 1.
1 : Hệ số biến đổi mômen tại số vòng quay của bánh tuabin nT = 0.
3.5 Lựa chọn biến mô thiết kế.

Đặc điểm của xe:
Xe thiết kế hộp số tự động là xe du lịch 12 chỗ. Đây là loại xe yêu cầu khắt
khe về tính ổn định, độ ổn định, sự êm dịu, khả năng tăng tốc nhanh
Điều kiện làm việc:
- Tải trọng của xe luôn luôn thay đổi, không ổn định .
SV : Đào Quang Tiến

K45

- 19 -

Lớp Ôtô -


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án Tốt nghiệp

- Trong quá trình hoạt động với điều kiện đờng xá Việt Nam, động lực
học của xe phải thờng xuyên thay đổi do địa hình phức tạp, tăng tốc,
phanh nhiều lần
Vì vậy mà yêu cầu xe phải có tính năng động lực học tốt, khởi hành, tăng tốc
một cách nhanh chóng, êm dịu, phát huy đợc công suất tối đa và đảm bảo sức
tiêu hao nhiên liệu là nhỏ nhất.
Yêu cầu và căn cứ để lựa chọn biến mô thuỷ lực:
- Biến mô phải truyền hết đợc công suất lớn nhất và mômen lớn nhất của
động cơ.
- Vùng điều chỉnh rộng với hiệu suất cao, nghĩa là phải có hệ số biến mô
càng lớn càng tốt, tỷ số truyền ứng với thời điểm khi biến mô thuỷ lực
chuyển sang chế độ ly hợp lớn.
Qua những phân tích ở trên ta chọn biến mô thuỷ lực hỗn hợp là loại nhạy,
một cấp và có chế độ truyền thẳng. Nh vậy mới đảm bảo đợc những yêu cầu của
xe thiết kế.
3.6 tính toán và chọn biến mô thuỷ lực.

Chọn kích thớc thiết kế của biến mô thuỷ lực đợc tiến hành trên cơ sở dùng
phơng pháp tơng tự . Theo phơng pháp này, với chế độ dừng lại tơng ứng khi
phanh bánh tuabin biểu diễn các điểm làm việc đồng thời của biến mô thuỷ lực
và động cơ ( MB =Me và nB = ne ) thì đờng kính thiết kế của biến mô bằng :
Da =

5

M1
. .nb2

(2.1)

Trong đó :
M1 : Mômen trên trục vào của biến mô (bánh B), trong trờng hợp này ta
lấy M1 =Memax=24,765 (KG.m) là mômen lớn nhất của động cơ phát ra.
: Hệ số mômen của biến mô = 3,19.10-6 (ph2/vg2).
: Trong lợng riêng của dầu biến mô trong buồng công tác, với dầu
trong ở đây ta dùng dầu Dixon II có = 850 (KG/m3) .
nb : Số vòng quay tại điểm mà mômen lớn nhất nb = 2400 (vg/ph)
Thay tất cả vào công thức (2.1) ta có :
Da = 5

24,765
= 275 (mm)
3,19.10 6.850.2400 2

Nhận xét :
Căn cứ vào chủng loại xe mà ta thiết kế hộp số tự động, công suất,
mômen của động cơ đặt trên xe, đờng kính ngoài Da và tham khảo một số loại
biến mô ta chọn đợc loại biến mô loại nhạy có đờng đặc tính không thứ nguyên
nh đồ thị dới đây :

SV : Đào Quang Tiến

K45

- 20 -

Lớp Ôtô -

Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án Tốt nghiệp

3.7 các thông số của biến mô thuỷ lực đợc chọn.

-

Độ nhạy của biến mô thủy lực :
=

-

1 3.19
=
=2.24
1'
1.4

Đờng kính của biến mô thuỷ lực :
Da = 275 (mm)
Giới hạn công suất mômen truyền đợc:
N = 20 ữ 160 (mã lực)
Hiệu suất của biến mô :
max = 0,91
Trọng lợng riêng của dầu trong biến mô :
= 850 (Kg/m3)
Hệ số biến đổi mômen lớn nhất:
Kmax = 2.7

3.8 xây dựng đờng đặc tính trên trục vào của biến mô.

Đờng đặc tính trên trục vào của biến mô là đờng biểu diễn mối quan hệ giữa
mômen trên trục chủ động của bánh bơm M1 theo số vòng quay của nó:
M1 = f(n1, )
Ta có công thức biểu diễn mối quan hệ đó:
M1 = 1. .n 12 .D 2a (2.2)
SV : Đào Quang Tiến

K45

- 21 -

Lớp Ôtô -


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án Tốt nghiệp

Đối với biến mô hỗn hợp loại nhạy do hệ số mômen thay đổi, để xác định
đợc M1 thì phải xác định đợc các giá trị 1. Từ đồ thị đặc tính không thứ nguyên
của biến mô ứng với mỗi giá trị của tỉ số truyền i bm ta sẽ xác định đợc hệ số biến
đổi mômen 1. Với những giá trị của 1 này ta tính đợc trị số mômen ứng với
những giá trị khác nhau của số vòng quay của trục biến mô (n1 = ne).
Thay các giá trị vào công thức (2.2) ta có :
Tại i = 0
có 1-0 = 3,19.10-6
=> M1-0 = 1-0. . n 12 .D 2a
Tại i = 0,2

có 1-0.2 = 3,19.10-6
=> M1-0.2 = 1-0.2. . n 12 .D 2a
Tại i = 0,4
có 1-0.4 = 3,19.10-6
=> M1-0.4 = 1-0.4. . n 12 .D 2a (2.4)
Tại i = 0,6
có 1-0.6 = 3,19.10-6
=> M1-0.6 = 1-0.6. . n 12 .D 2a
Tại i = 0,75
có 1-0.75 = 3,19.10-6
=> M1-0.75 = 1-0.75. . n 12 .D 2a
Tại i = 0,91
có 1-0.91 = 3,19.10-6
=> M1-0.91 = 1-0.91. . n 12 .D 2a
Chia dải tốc độ số vòng quay n1 từ 0 ữ 4400 vg/ph thành các khoảng cách
nhau 400 vg/ph. Thay các giá trị trên vào công thức (2.4) ta đợc các giá trị trong
bảng :
n1
M1-0
M1-0,2
M1-0,4
M1-0,6
M1-0,75
M1-0,91
n1
M1-0
M1-0,2
M1-0,4
M1-0,6
M1-0,75

M1-0,91

400
0.5155
0.4224
0.4282
0.3603
0.291
0.2262

800
2.062
1.81
1.713
1.441
1.163
0.9049

2800
25.258
22.17
20.982
17.657
14.252
11.085

SV : Đào Quang Tiến

K45

3200
32.989
28.956
27.405
23.062
18.651
14.478

1200
4.639
4.072
3.854
3.243
2.618
2.036

1600
8.247
7.239
6.851
5.765
4.654
3.62

3600
41.752
36.648
34.685
29.187
23.559

18.324

- 22 -

2000
12.887
11.311
10.705
9048
7.271
5.656
4000
51.546
45.244
42.821
36.034
29.086
22.622

2400
18.557
16.288
15.415
12.972
10.471
8.144
4400
62.371
54.746
51.813

43.601
35.194
27.323

Lớp Ôtô -


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án Tốt nghiệp

Nhận xét :
Từ đồ thị ta thấy ứng với từng giá trị của 1 theo tỷ số truyền ibm ta xác
định tập hợp đờng M1. Khi vẽ đồ thị đặc tính trên trục vào của biến mô M1 và đồ
thị đặc tính ngoài động cơ Me cùng một tỷ lệ thì các giao điểm của đơng M1và
Me là các giao điểm A(n 1* ,M 1* ). Diểm A là điểm làm việc đồng bộ của động cơ
và biến mô thuỷ lực, điểm A là một tập hợp điểm tuỳ theo chế độ tải trọng trong
khoảng tỷ số truyền của biến mô thuỷ lực ibm=0 ữ 0.91.
Tại tỷ số truyền ibm= 0
=> A1( 2750 , 24.731 ).
Tại tỷ số truyền ibm= 0,2
=> A2( 2930 , 24.25 ).
Tại tỷ số truyền ibm= 0,4
=> A3( 2900 , 24.093 ).
Tại tỷ số truyền ibm= 0,6
=> A4( 3260 , 23.911 ).
Tại tỷ số truyền ibm= 0,75 => A5( 3530 , 23.62 ).
Tại tỷ số truyền ibm= 0,91 => A6( 3900 , 21.72 ).
Tuy nhiên với biến mô thuỷ lực đặt trên ôtô thì vùng làm việc thờng xuyên
của biến mô là vùng có hiệu suất là vùng có hiệu suất từ = 80% cho đến max.

Qua đồ thị M1 trên ta thấy tập hợp các điểm Ai là điểm làm việc đồng bộ của
động cơ và biến mô thuỷ lực. Các điểm làm việc đồng bộ giữa động cơ và biến
mô của biến mô ta đã chọn phần nào đó đã thoả mãn các yếu tố : Công suất,
mômen, tính kinh tế nhiên liệu. Nhng do đặc điểm của xe ta thiết kế nên trong
đồ án này điểm làm việc đồng bộ tại trị số = 80% đến = 91% thì điểm A tong
ứng với điểm thiên về mômen khi đó sẽ tận dụng đợc lực kéo.
SV : Đào Quang Tiến

K45

- 23 -

Lớp Ôtô -


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án Tốt nghiệp

3.9 xây dựng đờng đặc tính trên trục ra của biến mô.

Đặc tính trên trục ra của động cơ và biến mô chính là đặc tính ngoài của
động cơ mới mà ta sẽ dùng đặc tính này để xây dựng đặc tính kéo của ôtô.
Từ những giao điểm A=i ta xác định đợc trị số M 1* và số vòng quay n 1* của
trục chủ động của biến mô tơng ứng với các tỷ số truyền i đã chọn.
Theo đờng đặc tính không thứ nguyên của biến mô, với những giá trị i đã
xác định ta sẽ tìm đợc các giá trị của M 1* ,n 1* và . Với những thông số này ta sẽ
xác định đợc các đại lợng n2, M2, N2 tơng ứng theo các công thức sau đây :
n2 =i . n1
(2.5)

*
M2 =M 1 .Kbm
(2.6)
*
*
N1 = M 1 .n 1
(2.7)
N2 = N1.
(2.8)
Từ những số liệu trên ta lập đợc bảng các giá trị và đồ thị đặc tính trên trục
ra của động và biến mô có nghĩa là biểu thị mối quan hệ sau :
M2 , N2 = f(n2)

SV : Đào Quang Tiến

K45

- 24 -

Lớp Ôtô -


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án Tốt nghiệp

n*1 (v/p)

2750

2930

2900

3260

3530

3900

M*1(KG.m)

24.731

24.25

24.093

23.911

23.62

21.72

n2 (v/p)

0

586

1160

1956

2647.5

3549

M2(KG.m)

66.774

60.625

46.981

35.867

29.525

21.72

N1(mã lực)

89.346

93.343

91.789

102.404

109.536

111.282

N2(mã lực)

0

42.004

65.17

90.115

97.487

111.282

Đồ
thị
thị
đặc
tính
quy
dẫn
trên
trục
ra

của
biến
mô.
Kết

luân :

Trên cơ sở biến mô thuỷ lực đã chọn ta xây dựng đợc đờng đặc tính trên
trục ra của biến mô. Đây là những số liệu cơ bản cho việc tính toán các phần còn
lại sau này. Ta có thể coi sự kết hợp của biến mô thuỷ lực và động cơ nh là một
động cơ mới, các số liệu tính toán cho phần tiếp theo dựa trên các số liệu của
động cơ mới để tính toán. Trong trờng hợp ở tay số truyền tăng tức là khi biến
mô thuỷ lực đã đợc nối cứng thì công suất, mômen lấy theo giá trị của động cơ
cũ đặt trên xe.

Chơng 4
SV : Đào Quang Tiến

K45

- 25 -

Lớp Ôtô -