Luận văn thạc sĩ nghiên cứu đạc tính động lực học quá trình chuyển số của ôtô có hộp số tự động AT

...

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
……………..

NGUYỄN LƯƠNG HUY

NGHIÊN CỨU ðẶC TÍNH ðỘNG LỰC HỌC Q TRÌNH
CHUYỂN SỐ CỦA Ơ TƠ CĨ HỘP SỐ TỰ ðỘNG (AT)

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và Thiết bị cơ giới hoá NLN
Mã số
: 60.52.14
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

HÀ NỘI, 2010

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........ ...........i


LỜI CAM ðOAN
Tơi xin cam đoan với hội đồng rằng những số liệu và kết quả nghiên
cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa sử dụng ñể bảo vệ
một học vị nào.
Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này
đã được thơng qua và các thơng tin trích dẫn trong luận văn này ñều ñược chỉ
rõ nguồn gốc trên cơ sở khoa học và thực tiễn.
Tác giả

NGUYỄN LƯƠNG HUY

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........ ...........i


LỜI CẢM ƠN
Trong q trình làm luận văn, tơi đã nhận ñược sự giúp ñỡ và ñộng viên
của các cơ quan, tập thể và nhiều cá nhân ... Tôi xin chân thành cảm ơn!
Nhân dịp này Tơi xin được bày tỏ lịng biết ơn về sự giúp đỡ tận tình của
mọi người trongg thời gian Tơi hồn thiện luận văn ñặc biệt là sự tận tình của
PGS. TS Nguyễn Ngọc Quế - ñã hướng dẫn và tạo mọi ñiều kiện thuận lợi để
Tơi học tập, nghiên cứu và thực hiện hồn thành đề tài luận văn của mình.
Tơi cũng xin ñược bày tỏ lòng biết ơn và xin chân thành cảm ơn tới các
thầy, cơ giáo trong bộ mơn Ơ tô- Máy kéo, các thày, cô giáo trong Khoa Cơ
ðiện và tồn thể các thầy cơ giáo Trường ðH Nơng Nghiệp Hà Nội đã tận
tình giảng dạy và tạo điều kiện giúp đỡ Tơi.
Nhân đây Tơi xin gửi lời cảm ơn trân thành tới ban lãnh ñạo, tập thể và các
giáo viên Trường CðCN Nam ðịnh nơi Tơi đang cơng tác đã giúp đỡ trong
thời gian Tơi đi học và làm luận văn.
Xin chân thành cảm ơn tất cả các ñồng nghiệp, các bạn và người thân về
sự giúp ñỡ tận tình đối với Tơi!
Tác giả đã hết sức cố gắng để hồn thành luận văn, tuy nhiên cũng khơng
tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của các
thầy cơ giáo và các bạn ñồng nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Tác giả

NGUYỄN LƯƠNG HUY

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........ ...........ii


MỤC LỤC

Lời cam ñoan………………………………………………………………….i
Lời cảm ơn…………………………………………………………………………………ii
Mục lục………………………………………………………………….…………………iii
Danh mục bảng……………………………………………………………...………………v
Danh mục hỡnh..vi

Mở đầu ........................................ Error! Bookmark not defined.
1.1.

Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................i

1.2.

Mục đích, yêu cầu của đề tài ............. Error! Bookmark not defined.

1.2.1. Mơc ®Ých........................................... Error! Bookmark not defined.
1.2.2. Nhiệm vụ ......................................... Error! Bookmark not defined.
1.3.

ý nghÜa khoa häc và thực tiễn của đề tài ...........Error! Bookmark not
defined.

Chơng 1 : tổng quan vấn đề nghiên cứu ..........................................................3
1.1.

Tổng quan về hệ thống truyền lực ..... Error! Bookmark not defined.

1.1.1. Hệ thống truyền lực cơ khí................................................................4
1.1.2

Hệ thống truyền lực thủy lực..............................................................6

1.2.

Kh¸i quát về hộp số tự động ............................................................ 15

1.2.1. Cỏc loi hộp số tự động.................................................................... 17
1.2.2. C¸c bé phËn chÝnh cđa hộp số tự động AT ....................................... 17
1.2.3 . Biến mô thuỷ lực .............................................................................. 17
1.1.4. Một số thông số và đặc tính của biến mô.......................................... 22
1.1.5. Cơ cấu ly hợp khoá biến mô ............................................................. 23
1.1.6 . Cấu tạo chung của bộ bánh răng hành tinh ....................................... 24
2.1.4. Hệ thống điều khiển hộp số tự động ................................................. 28
2.2 .

Nguyên tắc điều khiển thuỷ lực của hộp số tự động.......................... 31

2.3.1. Mạch thuỷ lùc ................................... Error! Bookmark not defined.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........ ...........iii


2.2.

Phương pháp xây dựng đường đặc tính đồng thời của bộ biến mơ –

động cơ ............................................................................................ 33

2.2.1. ðỈc tÝnh cđa bộ biến đổi mômen quay ( BBM)................................. 33
2.2.2. Xõy dng ủờng đặc tính ngoài của động cơ .....................................37
2.2.3. Xỏc ủnh hàm và vẽ đồ thị đặc tính ngồi của động cơ..................... 38
2.2.3. Xây dựng đồ thị khơng thứ ngun của bộ biến mơ ....................... 41
2.2.4.

Tính tốn và xác định hiệu suất của bộ biến mô (η bm ) ...............Error!
Bookmark not defined.

2.2.5. ðỒ THỊ ðẶC TÍNH RA CỦA HỆ THỐNG ðỘNG C- BIN Mễ
.......................................................... Error! Bookmark not defined.
Chơng 3 khảo sát động lực học quá trình sang số
........................................ Error! Bookmark not defined.
3.1. Khảo sát quá trình sang số của hộp số tự động trên xe ơ tơ TOYOTA
Crown ............................................... Error! Bookmark not defined.
3.1.1. Phương pháp khảo sát ....................... Error! Bookmark not defined.
3.1.2. Các thông số kỹ thuật của xe:........................................................... 55
3.1.3. Xây dựng mơ hình khảo sát.............................................................. 55
3.1.4. Mơ tả các khối con trong mơ hình tổng qt .................................... 56
3.1.5. Khảo sát mơ hình ............................................................................. 58
CHƯƠNG 4 : NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ...........................................65
4.1.

Mục đích và phương pháp thí nghiệm .............................................. 65

4.1.1. Mục ñích thí nghiệm ........................................................................ 65
4.1.2. Phương pháp thí nghiệm. ................................................................. 65
4.2.

Các phương án và kết quả thí nghiệm. ............................................. 71

4.2.1

Các phương án thí nghiệm ............................................................... 71

4.2.2. Kết quả thí nghiệm.............................................................................. 71
CHNG 5. Kết luận và đề nghị .......................................................77

Trng i hc Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........ ...........iv


5.1.

Kết luận chung....................................................................................77

5.2.

Đề nghị................................................................................................78

Trng i hc Nụng nghip H Ni – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........ ...........v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1-1.Bảng trạng thái làm việc của cơ cấu hành tinh Ravigneaun ........... 15
B¶ng 2a: KÕt qu¶ tÝnh toán công suất và chi phí nhiên liệu ........................... 40
Bảng 2b: Giá trị hệ số mô men và tỷ số truyền của bộ biến mô..................... 42
Bảng 2c : Kết quả tính toán hiệu suất biến mô .............................................. 45
Bảng 2d : Tổng hợp kết quả tính toán các trị số động lực của bộ biến mô

...................................................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 2e: Kết quả tính toạ độ các giao điểm của đờng cong hµm MB vµ ME
...................................................................... Error! Bookmark not defined.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........ ...........vi


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Hệ thống truyền lực của ơ tơ ............................................................3
H×nh 1 - a. HƯ thèng trun lùc thủy tĩnh........................................................6
Hình 1 b. Sự phối hợp của bơm và mô tơ thuỷ lực.........................................7
Hình 1 3a. Ly hợp thủy lùc ..........................................................................9
Hình 1- 4b Cấu tạo và sơ đồ của cơ cấu hành tinh Simpson ......................... 13
Hình 1 - 4c Cấu tạo và sơ ñồ của cơ cấu hành tinh kiu Ravigneaun............ 14
Hình 1-5.2 Sơ đồ hệ thống điều khiển thuỷ lực của hộp số tự động........Error!
Bookmark not defined.
Hình 1-5.4: Sơ đồ cấu tạo của bộ biến mô..................................................... 18
Hình 1-5.5: Sơ đồ cấu tạo của Cánh bơm ...................................................... 19
Hình 1-5.6: Sơ đồ cấu tạo của Rôto tuabin.................................................... 19
Hình 1-5.7: Sơ đồ cấu tạo của Stato và khớp một chiều................................. 20
Hình 1-5.8: Sơ đồ nguyờn lý khuyếch đại mômen biến mô........................... 21
Hình 1.5.10.Nguyên lý của ly hợp khoá biến mô .......................................... 23
Hình 1-5.11: Sơ đồ cu to phanh hóm ......................................................... 27
Hình 1-5.12: Sơ đồ cu to Ly hợp và khớp một chiều.................................. 27
Hình 1-5.13. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý của hệ thống điều khiển................. 29
Hình 1-5.14 Sơ đồ cấu tạo của liên kết điều khiển bằng tayError! Bookmark
not defined.
Hình 1-5.14 Sơ đồ cấu tạo van thy lc ........ Error! Bookmark not defined.
Hình 2 - 1. Đồ thị đặc tính ngoài của động cơ............................................... 41
Hình 2 3. Đồ thị đặc tính không thứ nguyên bộ biến mô của xe..........Error!

Bookmark not defined.
Hình 2 4 . Đồ thị đặc tính tải trọng của hệ thống động cơ - biến mô thủy lực.Error!
Bookmark not defined.
Hình 2 -5. Đồ thị đặc tính ra của hệ thống động cơ - bộ biến mô thđy lùc
................................................... Error! Bookmark not defined.

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........ ...........vii


Hình 3- 1.2 Khối động cơ trong mơ hình tổng qt...................................... 56
Hình 3 -2.3 … Khối điều khiển chuyển số trong mơ hình tổng qt ............. 57
Hình 3-1.4. Khối hộp số trong mơ hình tổng qt....................................... 57
Hình 3 -1.5 Khối thân xe và bánh xe trong mơ hình tổng qt..................... 57
Hình 3 1a . Đồ thị đặc tính tc ủ của xe trong quá trình chuyển số của hộp
số tù ®éng xe Toyota crown ( ở đường nhựa khơ) ..................... 58
Hình 3 1b. Đồ thị đặc tính tc ủ của ủng c trong quá trình chuyển số của
hộp số tù ®éng xe Toyota crown................................................ 58
Hình 3-1.5: Ngun lý kết cấu khi thực hiện sang số 1................................. 60
Hình 3- 2.6: Nguyên lý kết cấu khi thực hiện sang số 2................................ 61
Hình 3- 2.7: Nguyên lý kết cấu khi thực hiện sang số 3................................ 62
Hình 3- 2.8: Nguyên lý kết cấu khi thc hin sang s 4................................ 63
Hình 3 1c. Đồ thị đặc tính tc ủ của xe trong quá trình chun sè cđa hép
sè tù ®éng xe Toyota crown ( ủng cỏt si).......................... 63
Hình 3 1d. Đồ thị đặc tính tc ủ của ủng c trong quá trình chuyển sè cđa
hép sè tù ®éng xe Toyota crown................................................ 63
Hình 4.1. Sơ ñồ nguyên lý hoạt ñộng của Sensor − V1................................ 67
Hình 4.2. Sensor quang học E3F3................................................................. 68
Hình 4.3. Sơ đồ kết nối thiết bị thí nghiệm ................................................... 69
Hình 4. 4. Một số hình ảnh gá lắp kết nối thiết bị thí nghiệm....................... 70
Hình 4.5. Sơ đồ các mơ dun thu thập dữ liệu thí nghiệm .............................. 70

Hình 4.6. Sơ đồ các mơ dun xử lý dữ liệu..................................................... 70
Hình 4- 1a. Hiển thị kết quả đo các thơng số khi thực hiện chuyển số của hộp
số ñiều khiển tự ñộng AT.......................................................... 72
Hình 4- 1b. Hiển thị kết quả đo các thơng số khi thực hiện chuyển số của hộp
số ñiều khiển tự ñộng AT ( trên ñường cát sỏi ) ........................ 72
Hình 4- 1c. ðồ thị kết quả khảo sát lý thuyết vận tốc xe khi thực hiện chuyển
số của hộp số điều khiển tự động AT ........................................ 74
Hình 4 - 1c. ðồ thị kết quả khảo sát lý thuyết tốc ñộ ñộng cơ khi thực hiện
chuyển số của hộp số ñiều khiển tự ñộng AT ............................ 74
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........ ...........viii


Hình 4- 1d. Hiển thị kết quả đo các thơng số khi thực hiện chuyển số của hộp
số ñiều khiển tự động AT.......................................................... 74
Hình 4- 1e. ðồ thị kết quả vận tốc xe khi thực hiện chuyển số của hộp số cơ khí ... 75

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........ ...........ix


MỞ ðẦU
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Cơng nghệ ơ tơ máy kéo nói chung, việc cải tiến các hệ thống và cơ cấu của
chúng nới riêng, là một vấn ñề ñược nhiều người trong nước cũng như trên thế
giới ñặc biệt quan tâm.
Cùng với sự phát triển nhanh chúng của tin học cũng như các nghành khoa
học ứng dụng khác như ñiều khiển tự ñộng, hiện nay trong ngành Ơtơ đó có
những bước tiến vượt bậc trong tất cả các cơ cấu và hệ thống, trong đó hệ thống
truyền lực ( HTTL) cũng được cải tiến và có những ñổi mới nhất ñịnh . Hộp số
tự ñộng (AT) là một trong những cải tiến ñem lại nhiều thuận tiện trong sử dụng
cũng như thay đổi hàng loạt tính năng kỹ thuật và kinh tế của Ơ tơ. Việc nghiên

cứu và tìm hiểu rõ về kết cấu cũng như khảo sát động lực học của q trình
sang số ở xe Ơ tơ có hộp số tự động là việc làm cần thiết giúp cho cán bộ kỹ
thuật và người sử dụng xe hiểu rõ những ưu nhược ñiểm của truyền lực tự động
từ đó tiến hành khai thác và sử dụng đối với Ơ tơ với hộp số tự động ñạt hiệu
quả kinh tế kỹ thuật cao.
Với ý nghĩa ñó, ñược sự quan tâm giúp ñỡ tận tình của thầy hưỡng dẫn cùng các
thầy trong bộ mơn Ơ tơ – máy kéo Trường ðHNNI – Hà Nội, tôi lựa chọn ñề tài
: Nghiên cứu ñặc tính ñộng lực học quá trình chuyển số của ơ tơ có hộp số tự
động (AT).
1.2 Mục đích và nhiệm vụ của đề tài
1.2.1. Mục ñích
- Nghiên cứu ñặc tính ñộng lực học của quá trình chuyển số trong hộp số tự
động, để hiểu rõ những đặc điểm của q trình chuyển số cũng như q trình
khởi hành và tăng tốc của ơ tơ với hộp số tự ñộng nhằm khuyến cáo cho người
sử dụng ñạt hiệu quả kinh tế và an toàn khi lái xe có hộp số tự động.
1.2.2. Nhiệm vụ
- Tìm hiểu về hệ thống truyền lực của ô tô máy kéo.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........ ...........1


- Tìm hiểu những đặc trưng về kết cấu và ngun lý làm việc của hộp số tự
động
- Tính tốn xây dựng đường đặc tính làm việc đồng thời giữa ñộng cơ với bộ
biến mô, xác ñịnh các hàm và vẽ đồ thị mơ men, cơng suất trên trục tuốc bin
theo số vịng quay của Tuốc bin.
- Xây dựng mơ hình tính và khảo đặc động lực học của q trình chuyển số của
xe.
( Việc nghiên cứu đặc động lực học ñược tiến hành ñối với một loại xe cụ thể
ToYoTa Crown).
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiến của ñề tài

Vấn ñề nghiên cứu hộp số tự ñộng nói riêng mang lại giá trị thực tiễn và có
những thành cơng đối với cơng nghệ ơ tơ. ðối với luận văn này là sự cụ thể hóa
về phương pháp tính tốn và nghiên cứu đặc tính động lực học q trình chuyển
số của ơ tơ có hộp số tự động AT loại xe (ToYoTa crown). ðề tài làm cơ sở ñể
khai thác sử dụng ô tô với hộp số tự ñộng ñạt hiệu quả kinh tế và an toàn
chuyển ñộng.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........ ...........2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU
1.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC
Hệ thống truyền lực nói chung để thực hiện việc truyền mơ men và cơng
suất từ trục khuỷu ñộng cơ ñến bánh chủ ñộng của ơ tơ máy kéo, nó phải đảm
nhiệm các chức năng sau:
- Cắt nối truyền ñộng êm dịu, do ly hợp đảm nhiệm.

Hình 1-1 Hệ thống truyền lực của ơ tơ
- Thay ñổi tỷ số truyền theo yêu cầu về tốc ñộ và ñổi hướng chuyển
ñộng, do hộp số ñảm nhiệm.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........ ...........3


- Truyền và phân phối mơ men đến các bán trục bánh xe chủ ñộng ngay
cả khi xe ñổi hướng chuyển động, do truyền lực chính và vi sai đảm nhiệm.
- Làm tăng mơ men quay cho bánh chủ động (ñối với máy kéo), do
truyền lực cuối cùng ñảm nhiệm,
* Dựa vào nguyên tắc hoạt ñộng, hệ thống truyền lực ñược chia ra:
Truyền lực cơ khí; truyền lực thủy lực (thuỷ ñộng và thủy tĩnh); truyền

lực ñiện cơ; truyền lực phân cấp và truyền lực khơng phân cấp.
Trước khi đi xây dựng đường đặc tính động lực học của ơ tơ với hệ
thống truyền lực thủy lực (thủy động), hãy xét hệ thống truyền lực cơ khí; hệ
thống truyền lực thủy lực trên một số ơ tơ máy kéo điển hình.
1.1.1. Hệ thống truyền lực cơ khí
Những bộ phận chính trong truyền lực cơ khí bao gồm: ly hợp, hộp số,
truyền lực trung gian (các đăng), truyền lực chính, hộp vi sai, các bán trục.
a) Ly hợp ma sát
Bộ phận ly hợp nằm giữa động cơ và hộp số chính. Chức năng của ly hợp
trong hệ thống truyền lực của ơ tơ, máy kéo là:
- Có khả năng đóng, ngắt mạch truyền lực từ ñộng cơ tới bánh xe chủ
ñộng. ðảm bảo việc đóng, ngắt êm dịu nhằm giảm tải trọng động và thực
hiện q trình đóng, ngắt một cách nhanh chóng.
- Khi chịu tải q lớn ly hợp đóng vai trị như một cơ cấu an tồn nhằm
tránh q tải cho hệ thống truyền lực và ñộng cơ.
- Khi có hiện tượng cộng hưởng (rung động lớn) ly hợp có khả năng dập
tắt chấn động để nâng cao chất lượng truyền ñộng.
Ly hợp ma sát ñược dùng nhiều trên ô tô, máy kéo là loại ly hợp một ñĩa
hoặc hai đĩa ma sát và là loại thường xun đóng do lực ép của các lị xo, ép các
đĩa ép cùng khối ñĩa ma sát vào bề mặt của bánh ñà, ñể truyền mô men từ bánh
ñà (liên kết cứng với vỏ ly hợp, rănh trong vỏ ly hợp ăn khớp với vấu ñĩa ép
(chủ ñộng) sang ñĩa ma sát nối then hoa với trục sơ cấp hộp số (phần bị động).
Tuy nhiên q trình cắt, nối ly hợp vẫn còn hiện tượng gây ồn, nếu trượt kéo dài

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........ ...........4


sẽ phát sinh nhiệt và hao mịn nhanh... chính vì những nhược điểm cịn tồn tại,
nên đã có những giải pháp khắc phục.
b) Hộp số cơ khí

Trong hệ thống truyền lực của ô tô, máy kéo sử dụng hộp số ñể ñảm bảo
các chức năng: tạo nên sự thay ñổi mơ men và số vịng quay của động cơ ở
phạm vi rộng phù hợp với sự thay ñổi của ñịa hình làm việc, tạo nên chuyển
động lùi và có thể ngắt truyền động trong thời gian dài.
Hộp số cơ khí trong truyền động cơ khí của ơ tơ, máy kéo thường sử dụng
các bộ truyền ñộng bánh răng: răng thẳng hoặc răng nghiêng. ðối với máy kéo
do tính chất cơng việc thay ñổi phức tạp, thường làm việc ở tốc ñộ thấp phải bố
trí hộp số nhiều số truyền hơn ở ơtơ. Thường ở máy kéo bố trí loại hộp số có từ
9 số tiến trở lên và có 2 đến 3 số lùi. Trên ơ tơ thường bố trí hộp số có từ 3 đến
5 số tiến và 1 số lùi.
Xét về cấu tạo thì hầu hết cỏc hộp số cơ đều có điểm chung là có một cặp bánh
răng ln ln ăn khớp để truyền mơ men quay từ trục sơ cấp ñến trục trung gian.
Trên trục sơ cấp có bố trí bánh răng liền trục của cặp bánh răng ln ln ăn khớp
đó, và ở đầu có vành răng ñể gài số truyền thẳng (i = 1). Hộp số cơ có ưu điểm là kết
cấu đơn giản, hiệu suất truyền cao (ŋ= 0.9 ÷ 0.95), khối lượng nhỏ. Tuy nhiên hộp
số cơ học cũng có nhược điểm là gây ồn khi làm việc, khó sang số địi hỏi sự
khéo léo của người vận hành ñiều khiển khi sang số. Muốn gài số, người vận
hành phải ñiều khiển sao cho các bánh răng cần gài với nhau phải ñược quay
cùng một tốc ñộ, có như vậy ñể tránh các đầu răng khơng bị vấp vào nhau. ðể
tạo điều kiện cho việc sang số dễ dàng, trên hộp số ñược trang bị các bộ ñồng
tốc. Các bộ ñồng tốc thường có ba loại sau:
- Bộ đồng tốc khơng thay ñổi lực ma sát.
- Bộ ñồng tốc quán tính.
- Bộ đồng tốc qn tính tăng lực.
Khi có bộ đồng tốc này sẽ làm cho hộp số làm việc êm dịu hơn, tuy nhiên
trong sử dụng, khi vào số bằng lực tác dụng q lớn có thể dẫn đến hư hỏng
khố hãm và cháy mịn vành ma sát, khi đó q trình sang số sẽ khơng cịn êm
Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........ ...........5

dịu nữa. Mặt khác việc ứng dụng giải pháp này làm cho cấu tạo hộp số thêm
phức tạp ñây cũng là nhược ñiểm cần ñược khắc phục.
c) Truyền ñộng các ñăng
ðể truyền mô men từ hộp số tới cầu chủ ñộng, trên ô tô, máy kéo thường
dùng trục các ñăng. Truyền động các đăng để truyền mơ men quay giữa các trục
có các đường tâm khơng trùng nhau thường là cắt nhau với một gúc ω =150 ÷
200. Như vậy trục các đăng dùng để truyền mơ men từ các cụm cố ñịnh trên
khung (hộp số, hộp phân phối) tới các cụm di ñộng tương ñối với khung như
các cầu chủ ñộng, việc sử dụng loại trục truyền này là điều khơng mong muốn.
d) Truyền lực chính và vi sai
- Truyền lực chính được dùng để tăng tỷ số truyền từ trục các ñăng ñến cơ cấu
vi sai và các bán trục trên ô tô, máy kéo bánh lốp.
- Bộ vi sai ñặt giữa các bánh xe chủ ñộng trong hộp cầu ơ tơ, máy kéo có chức
năng là đảm bảo cho các bánh xe chủ ñộng quay với tốc ñộ khác nhau khi xe
quay vòng hoặc di chuyển trên ñường không bằng phẳng. Phân phối mô men ra
các cầu chủ ñộng theo một tỷ lệ nhất ñịnh phụ thuộc vào trọng lượng bám của
các cầu nhằm nâng cao khả năng bám của xe, đặc biệt là những xe có nhiều cầu
chủ ñộng.
1.1.2. Hệ thống truyền lực thủy lực
1.1.2.1. Truyền lực thủy tĩnh

Hình 1-2. Hệ thống Truyền lực thủy tĩnh

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........ ...........6


Trong hệ thống truyền lực thủy tĩnh, ñể truyền lực từ ñộng cơ tới các bánh xe
chủ ñộng, người ta sử dụng dạng truyền ñộng sử dụng chất lỏng chịu áp lực
nhất định. Q trình hoạt động của HTTL thủy tĩnh có thể được mơ tả như sau.
Khi hoạt động, cơ năng từ ñộng cơ ñược bơm biến thành thủy năng, sau đó

một mơ tơ lại biến thủy năng thành cơ năng trở lại cho các bánh xe truyền động.
Vì vậy truyền ñộng thủy tĩnh ñảm nhiệm cả chức năng của ly hợp lẫn hộp số.
Loại truyền lực thủy tĩnh là loại truyền lực thay đổi các số truyền vơ cấp. Khi
làm việc các chất lỏng ñược chứa ñầy trong hệ thống và làm việc theo chu trình
khép kín ( bơm- ống dẫn – ñộng cơ thủy lực). ðể nâng cao hiệu suất sử dụng
đảm bảo vai trị vừa là bơm vừa là ñộng cơ thủy lực, người ta sử dụng loại mơ
tơ có hai chế độ làm việc ( chế ñộ bơm thủy lực và chế ñộ ñộng cơ thủy lực).
Loại này là loại máy Pistong, hiện ñang ñược sử dụng rất rộng rãi trên ơ tơ, máy
kéo.

Hình 1-3. Sự phối hợp của bơm và mơ tơ thủy lực

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........ ...........7


Trong quá trình làm việc tùy theo kết cấu của bơm và động cơ thủy lực, có
thể có sự thay ñổi cố ñịnh hay biến ñổi và phối hợp với sự biến ñổi hay cố ñịnh
mà người ta chế tạo và phân loại như sau:
- Bơm chuyển ñổi cố ñịnh truyền ñộng cho mơ tơ chuyển ñổi cố ñịnh.
- Bơm chuyển ñổi biến ñổi truyền ñộng cho mơ tơ chuyển ñổi cố ñịnh.
- Bơm chuyển ñổi cố ñịnh truyền ñộng cho mơ tơ chuyển ñổi biến ñổi.
- Bơm chuyển ñổi biến ñổi truyền ñộng cho mơ tơ chuyển ñổi biến ñổi.
* Những ưu ñiểm của truyền ñộng thủy tĩnh:
- Là loại truyền động thay đổi vơ cấp với khoảng rất rộng.
- ðiều khiển dễ dàng, êm dịu không bị gối trục.
- Sang số khi ñang chạy, vậy thuận lợi khi xe chạy trên đường có địa hình
phức tạp.
- Cho mơ men lớn nên dễ khởi ñộng.
- Giảm ñược một số cụm, cơ cấu ( hộp số, ly hợp) nên kết cấu gọn, ñem lại
lực lớn.

- Giảm ñược tải trọng ñột biến, làm tăng tuổi thọ cho hệ thống, chăm sóc và
bảo dưỡng dễ dàng.
- Có thể dùng bơm để truyền ñộng cho bộ phận khác ( hệ thống nâng hạ và
những phần phía sau cua xe) nâng cao khả năng hoạt ñộng của xe.
Tuy nhiên khi sử dụng HTTL thủy lực cịn có những nhược điểm: do hệ
thống làm việc với áp suất cao ( 8 ÷ 35 MN/m2 ), ứng suất lớn nên địi hỏi vật
liệu chế tạo có độ bền cao, cơng nghệ chế tạo địi hỏi chính xác. Việc làm kín
khó khăn, hiệu suất làm việc thay ñổi phụ thuộc vào chất lượng và nhiệt ñộ
dầu, vì vậy hiệu suất chỉ đạt ŋ= 0.75 ÷ 0.85. Nhưng do hệ thống có nhiều ưu
điểm nên hệ thống này vẫn được dùng nhiều trên ơ tơ, máy kéo.
1.1.2.2. Truyền lực thủy lực
Như ta ñã biết ly hợp ma sát khơng cho phép trượt lâu dài khi làm việc, vì
vậy sự hao mịn, hư hỏng tăng nhanh.
Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........ ...........8


Nhưng ly hợp hoặc biến mô thủy lực cho phép làm việc trong ñiều kiện
trượt lâu dài giữa bánh chủ ñộng ( bánh bơm) và bánh bị ñộng ( bánh tua bin);
cho phép trục khuỷu ñộng cơ quay ở số vũng quay cao một cách ổn định khi ơ
tơ, máy kéo chuyển động với vận tốc thấp. Nhờ đó mà nó tăng tốc một cách
nhanh chóng ở ngay giá trị của mô men.
Trên ô tô – máy kéo hiện nay, cùng với việc sử dụng hộp số cơ khí người
ta ñó trang bị hầu hết là hệ thống truyền lực thủy cơ. Hệ thống truyền lực thủy
cơ thường là ba loại chủ yếu sau:
- Ly hợp thủy lực kết hợp với hộp số cơ khí.
- Biến mơ thủy lực.
- Biến mơ thủy lực kết hợp với hộp số cơ khí.
a. Ly hợp thủy lực
Trong các HTTL, ly hợp ma sát là loại hoạt động theo ngun tắc ma sát
khơ, ly hợp thủy lực được truyền mơ men bằng chất lỏng

Hình 1-4. Ly hợp thủy lực
1- Tuabin; 2- hướng dòng chảy; 3 dịng chảy trung bình; 4 bánh bơm;
5- vịng trong; 6—vịng ngồi; 7- trục ra; 8- vịng làm kớn

Ly hợp thủy lực có 4 là bánh bơm ( bánh chủ ñộng) ñược gắn với bánh ñà;
có một là tua bin( bánh bị ñộng) gắn với trục sơ cấp hộp số.bên trong của bánh
bơm và tuabin đều có các cánh dẫn dầu chỳng được ghép nối tạo thành một hộp
kín trong đó chứa đầy dầu, biểu thị trên hình 1-3

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........ ...........9


Khi làm việc, ñộng cơ quay làm cho bánh ñà cùng cánh bơm quay theo, lúc
này dầu chứa trong không gian các cánh bơm chịu lực ly tâm chuyển ñộng từ
phía tâm trục quay tới cửa thốt văng ra khỏi bánh bơm ñi vào tuabin, dầu tạo
ra lực xung tác dụng vào các cánh của tuabin làm cho tuabin quay theo hướng
cùng quay của bơm.
Thông thường cả hai bánh công tác của bơm và tuabin khi hoạt động có
sự trượt nhẹ, nên hai tốc ñộ nb và nt khác nhau nà thường nb < nt , vậy hiệu suất
truyền nhỏ hơn 1. khi xe hoạt ñộng ñộ trượt nhỏ hơn 2%.
So với ly hợp ma sat, ly hợp thủy lực có nhiều ưu điểm là : các chi tiết ít bị
mịn hỏng truyền lực êm, khơng ồn khơng giật khi thay ñổi tốc ñộ xe.
Nhược ñiểm của ly hợp thủy lực là hiệu suất truyền hơi thấp, nên bị tốn
nhiên liệu; nếu khơng có cơ cấu đặc biệt thì khơng thể dùng biện pháp đóng ly
hợp gài số, đẩy xe hoặc nhả phanh, cho xe lăn xuống dốc ñể khởi ñộng ñộng cơ
như trường hợp ly hợp ma sát. Do những nhược điểm kể trên, ngày nay trên ơ
tơ, máy kéo người ta dùng nhiều nhất là loại biến mô thủy lực. Thực tế cho
thấy, ở Mỹ thì xe du lịch lắp ly hợp thủy lực chiếm 9% khi đó xe buýt trong
thành phố lắp bộ biến mô thủy lực chiếm 100%.

b. Bộ biến mơ thủy lực
Hình 1-5. Bộ biến mơ thủy lực
I - trục dẫn động; II - trục bị dẫn.
1 - moay ơ cố ñịnh; 2 - khớp một
chiều; 3 - tuabin; 4 - bánh bơm;

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........ ...........10


Cũng như ly hợp thủy lực, trong hệ thống truyền lực của ô tô, máy kéo
người ta thay biến mô thủy lực vào vị trí của ly hợp ma sát và hộp số có cấp
nhằm thực hiện truyền lực vơ cấp.
Biến mơ thủy lực cũng có những bộ phận giống như ly hợp thủy lực
gồm: bánh bơm B, tuabin T, và thêm vào đó là bánh phản ứng D. Việc truyền
mô men xoắn cũng giống như ly hợp thủy lực ñược thực hiện bằng việc sử dụng
ñộng năng của chất lỏng tuần hồn trong các bánh cơng tác của biến mơ thủy
lực hay ly hợp thủy lực.
Theo sơ đồ cấu tạo trên hình ;
Bánh bơm ly tâm B được dẫn ñộng quay từ trục khuỷu ñộng cơ I; bánh
tuabin T nối với bánh xe chủ ñộng của xe qua hệ thống dẫn động cơ khí II và
bánh phản ứng D nối với moay ơ cố ñịnh 1 nhờ khớp một chiều 2.

Hình1- 6. Sự làm việc của bộ biến mơ thủy lực
Tất cả ba bánh công tác của bộ biến mơ thủy lực tạo thành luồng kín , gọi
là vịng tuần hồn; trên vịng tuần hồn này có sự chuyển ñộng liên tục của
dòng chất lỏng từ bánh bơm qua bánh tua bin, qua bánh tuabin qua bánh phản
ứng và từ bánh phản ứng ngược trở lại bánh bơm đó quay.
Dịng chất lỏng chảy từ bánh bơm đập vào các cánh của bánh tuabin, do
đó bánh tuabin quay quanh trục của nó làm trục II quay.
Do có mơ men xoắn MD của bánh xe phản ứng mà có sự biến ñổi mô men

xoắn từ trục bánh bơm tới trục bánh tuabin.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........ ...........11


Mơ men xoắn hình thành là do các cánh của bộ phận phản ứng cố ñịnh
làm thay ñổi hướng của dòng chất lỏng chảy từ bánh tuabin quay trở lại bánh
bơm. Nếu bánh phản ứng có khả năng quay tự do trong dịng chất lỏng thì
việc biến đổi mơ men sẽ xảy ra và biến mô men sẽ không xảy ra và biến mô
men thủy lực trở thành ly hợp thủy lực khi đó cịn gây cản trở cho việc truyền
ñộng, dẫn ñến hiệu suất của bộ truyền giảm. Hệ thống truyền động thủy lực có
nhiều ưu điểm, nhưng hiệu suất thấp so với các xe có truyền động cơ khí. ðể
khắc phục nhược điểm đó, trong bộ biến mơ người ta lắp thêm ly hợp ma sát
ñể nâng cao hiệu suất của nó mà vẫn đảm bảo sự làm việc êm dịu khi thay ñổi
tải hay thay ñổi ñiều kiện làm việc của xe. Sự bố trí đó dược tính tốn hợp lý,
để khi xe hoạt động đạt đến một tỷ số truyền ( ibm) thích hợp, thì lúc ñó ly hợp
ma sát làm việc, nối cứng giữa bánh bơm ( bánh chủ ñộng) và bánh tuabin (
bánh bị ñộng) thành một khối, tạo thành sự truyền ñộng thẳng. Bởi thế khơng
cịn xảy ra hiện tượng trượt trong truyền ñộng thủy lực.
Mặt khác hệ thống truyền lực dùng bộ biến mơ thủy lực đó làm thay đổi
mơ men được cải thiện hơn so với ly hợp thủy lực.Nhưng hệ số biến mơ cịn
rất bé, để cải thiện hơn người ta ghép thêm vào hộp số thông thường hoặc cơ
cấu hành tinh. Như vậy nó đảm bảo việc mở rộng mơ men truyền, đáp ứng
được khả năng làm việc của các loại ô tô, máy kéo khác nhau.
1.1.2.3. Hộp số cơ học
ðối với các ô tô sử dụng hộp số tự ñộng thường sử dụng các loại hộp số
cơ học kiểu hành tinh để thực hiện q trình chuyển số. Trên xe ô tô dạng 3
dạng cơ bản : Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson; Cơ cấu hành tinh kiểuSimpson;
Cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaux;

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........ ...........12

a. Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson

Hình 1-7. Cấu tạo và sơ ñồ của cơ cấu hành tinh Wilson
M-Bánh răng mặt trời; N-Vành răng trong; H-Bánh răng hành tinh;
G - Giá hành tinh.
Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson là bộ truyền bánh răng ăn khớp trong và
ngồi, có ba trục các chi tiết bao gồm: Một bánh răng mặt trời ngồi M đặt
trên một trục quay, một vành răng trong N ñặt trên một trục quay khác cùng
ñường tâm với trục của M, bánh răng hành tinh H nằm giữa M,N và ñồng thời
ăn khớp với M,N, trục của bánh răng H nối cứng với nhau trên giá hành G và
chuyển ñộng quay xung quanh ñường tâm trục của M,N trục của G là trục thứ
ba của CCHT. Như vậy ba trục có cùng đường tâm quay và ở dạng trục lồng,
ñược gọi là ñường tâm của CCHT cỏc trục ñều có thể quay tương ñối với
nhau. Số lượng bánh răng hành tinh có thể là 2, 3, 4 tuỳ thuộc vào cấu trúc của
chúng. Các bánh răng hành tinh vẫn quay xung quanh trục của nó vừa quay
xung quanh trục của hành tinh.
b. Cơ cấu hành tinh kiểu Simpson

Hình 1- 8. Cấu tạo và sơ ñồ của cơ cấu hành tinh Simpson
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........ ...........13


Cơ cấu hành tinh theo kiểu Simpson. Gồm hai cơ cấu hành tinh Wilson
Tổ hợp với nhau. Các phần tử M1,N1,H1,G1 thuộc dãy hành tinh thứ nhất còn
M2,N2,H2,G2 thuộc dãy hành tinh thứ hai. Hai dãy hành tinh này ñược ghép
nối với nhau như sau: Hai bánh răng mặt trời M1 và M2 ñặt trên cùng một trục
quay, chúng ñược nối cứng với trục quay này. Giá hành tinh G2 liên kết cứng
với vành răng trong N1.

c. Cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaux.
Cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaux thường ñược chia làm hai phương án bố
trí để nhận được các số truyền kác nhau.
Cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaux gồm hai bánh răng mặt trời M1 và M2
nối hai trục khác nhau, hai nhóm bánh răng hành tinh H1, H2 ăn khớp với nhau
và chung trên trên một giá hành tinh G, một vành răng trong N ăn khớp với H2,
còn H1 ăn khớp với M2 .
+ Phương án 1: Cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaux có ba số tiến một số lùi (R)
+ Phương án 2: Cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaux có bốn số tiến một số lùi
Nguyên lý làm việc: theo phương án 2 được tóm tắt

Hình 1 - 9. Sơ ñồ cấu tạo của cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaun

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........ ...........14


Bảng 1-1.Bảng trạng thái làm việc của cơ cấu hành tinh Ravigneaun
Số truyền

Phần tử
chủ động

Phần tử bị
động

Phần tử
khóa

Cơng thức tính
i

Khả năng
chế tạo

Ứng dụng
trong hộp số

G

Phần tử
chạy
không
M2

1

M1

N

rN
rM 1

1< i <8

Số truyền rất
chậm

2

M1

N

M2

-

rK
r
+ K
rM 1 rM 2
r
1+ K
rM 2

1< i< 8

Số truyền
chậm

3

M1+M2

N

M1,M2

-

1

1

4

G

N

M2

-

i<1

R

M2

N

G

M1,M2

1
r
1+ M 2

rN
r
− N
rM 2

Số truyền
thẳng
Số truyền tăng

- 8 < i <-1

Số lùi

Hệ thống truyền lực trên ô tô - máy kéo ñược dùng nhiều nhất là truyền lực thủy
cơ kết hợp, đó là truyền lực biến mơ thủy lực kết hợp với hộp số cơ khí, Hộp số tự
động (AT) sử dụng trên xe Toyota Crown là hộp số thủy cơ, (phần hộp số cơ học
là hộp số hành tinh.( kiểu Ravigneaux).
1.2. KHÁI QUÁT VỀ HỘP SỐ TỰ ðỘNG
Ở phần hộp số thường, chúng ta đã biết được cơng dụng của hộp số là ñể
thay ñổi lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ ñộng cho phù hợp với lực cản tổng
cộng của đường.

Hình 1-a. ðặc tính kéo của ơtơ có hộp số thường

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........ ...........15