Đang tải... (xem toàn văn)
Hộp số tự động được sử dụng rất phổ biến ở khu vực Bắc Mỹ, có đến 90% các dòng xe mới sử dụng số tự động. Vì thế công nghệ này được tập trung phát triển nhằm tăng khả năng cạnh tranh trên thị trường.Các tin liên quanNguyên lý hoạt động của hộp số sànMặc dù hộp số tự động thống trị thị trường, nhưng chúng không phải đồng bộ thống nhất mà trong nội bộ chúng cũng chia thành nhiều loại. Trong đó có một loại hộp số khác biệt so với bất kỳ chủng loại nào khác, từ việc sử dụng các bánh răng hành tinh truyền thống đến tỷ số truyền hay các mô hình ly hợp kép. Nó có tên là CVT, được viết tắt của cụm từ “truyền tải biến thiên liên tục”.CVT là một xu hướng khá mới mẻ trên thị trường. Chúng hứa hẹn một khả năng tiết kiệm nhiên liệu tuyệt vời và cảm giác lái xe mượt mà hơn. Nhưng chúng thực sự làm việc như thế nào? Tại sao chúng có thể thay đổi tỷ số truyền mà không sử dụng các bánh răng truyền thống? Liệu có phép màu nào trong loại hộp số mới này hay đơn giản nó là sản phẩm của công nghệ cao?Cận cảnh công nghệĐáng ngạc nhiên là nếu bạn tìm trên mạng sẽ thấy có rất nhiều thiết kế của hộp số CVT, nhưng có nhiều thiết kế trong số đó là không thực tế để áp dụng cho ôtô. Theo ý kiến của chuyên gia lập kế hoạch và chiến lược tiên tiến của Mitsubishi tại Bắc Mỹ cho biết về cơ bản thì hộp số CVT là một hệ thống, gồm nhiều kích cỡ khác nhau, nó giúp gắn kết các thiết bị theo một phương ngang.Hộp số tự động thông thường sử dụng một bộ bánh răng để cung cấp một tỷ số truyền (hoặc tốc độ) nhất định. Việc truyền tải và sử dụng các bánh răng sẽ đưa đến các tỷ số truyền thích hợp nhất trong từng trường hợp cụ thể. Ví dụ bánh răng bé nhất dùng để cho quá trình khởi động, bánh răng cỡ trung để dùng khi tăng tốc hoặc vượt chướng ngại và bánh răng lớn nhất để giúp tiết kiệm nhiên liệu khi xe đang đi tốc độ cao.
LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, cùng với sự phát triển của nền kinh tế quốc dân, những chiếc ôtô cũng ngày càng yêu cầu khắt khe hơn đối với việc nâng cao tính tiện nghi, giảm tối đa thao tác điều khiển xe, tiết kiệm nhiên liệu, thân thiện với môi trường. Hộp số hành tinh với sự tham gia của biến mô trong hệ thống truyền lực và khả năng điều khiển chuyển số một cách tự động đã đáp ứng những yêu cầu về tính tiện nghi trong các trang thiết bị trên ô tô, đem lại tính thẩm mỹ trong buồng lái, đồng thời mang đến khả năng thân thiện với môi trường trong suốt quá trình hoạt động của xe, mở ra hướng phát triển mới của ô tô trong tương lai là những chiếc xe thông minh, thân thiện. Với đề tài “Thiết kế hộp số tự động lắp cho KIA MORNING”, những nội dung mà đồ án sẽ thực hiện bao gồm: Lựa chọn sơ đồ động học của hộp số hành tinh phù hợp để sử dụng thiết kế. Phân phối tỉ số truyền và tính toán sức kéo. Tính toán thiết kế các kích thước hình học cơ bản của hộp số hành tinh… Xin chân thành cảm ơn thầy PHẠM HỮU NAM đã tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp. Cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn Ô tô và xe chuyên dụng cùng các bạn sinh viên đã giúp đỡ để hoàn thiện đồ án này. Hà Nội, tháng 6 năm 2010 Sinh viên Nguyễn Hữu Lượng 1 CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM VÀ PHÂN LOẠI HỘP SỐ TỰ ĐỘNG I. ĐẶC ĐIỂM HỘP SỐ TỰ ĐỘNG 1. Nhiệm vụ và yêu cầu đối với hộp số trên ôtô 1.1. Nhiệm vụ Hộp số tự động có nhiệm vụ là truyền và biến đổi mômen 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 đường. Hình 1.1 Hệ thống truyền lực 1.2. Yêu cầu của hộp số Loại xe con bốn chỗ chủ yếu hoạt động trên những mặt đường có chất lượng tương đối tốt như bê tông-nhựa đường hay bê tông-xi măng. Do đó, yêu cầu đối với hộp số khi thiết kế cho xe là có dãy tỉ số truyền phù hợp, phân bố các khoảng thay đổi tỉ số truyền tối ưu để tận dụng tối đa công suất động cơ. Hiệu suất truyền lực của hộp số phải cao để tăng tính năng vận hành của xe. Số lượng các phần tử điều khiển (PTĐK) thích hợp được bố trí phù hợp đối với dạng xe cầu trước hoặc sau 2 chủ động. Các chế độ làm việc của các phần tử điều khiển phải hợp lý giảm tổn thất trong quá trình hoạt động ổn định của xe. Quá trình chuyển số nhanh chóng và chính xác thông qua các cơ cấu điều khiển thủy lực và điện tử ,không gây ra rung giật và tiếng ồn. Kích thước hộp số phải nhỏ gọn, khối lượng không quá lớn nhằm tăng khoảng sáng gầm xe, nâng cao khả năng thông qua cho xe ở đường gồ ghề và giảm bớt trọng lượng của xe. Ngoài ra kết cấu của hộp số thuận lợi nhất có thể cho sửa chữa, bảo dưỡng, chẩn đoán sự cố trên xe…Hiện nay, trên xe ôtô sử dụng hai loại hộp số chính là : hộp số cơ khí và hộp số tự động. 2. Phân tích ưu nhược điểm của hộp số tự động so với hộp số cơ khí 2.1. Sơ đồ hệ truyền lực của ôtô dùng hộp số cơ khí và ôtô dùng hộp số tự động Hộp số sử dụng trên ôtô gồm có hai loại: hộp số cơ khí và hộp số tự động. Hệ thống truyền lực trên xe được bố trí như sau Hình 1.2 Hệ thống truyền lực của xe lắp hộp số cơ khí Trên xe ôtô dùng hộp số cơ khí thì dòng momen truyền từ động cơ sang hộp số thì phải đi qua ly hợp, ly hợp chỉ có khả năng truyền hết momen do động cơ sinh ra. Trong đó trên xe lắp hộp số tự động, dòng truyền momen từ động cơ xuống hộp số được thông qua biến mô thủy lực. Momen truyền từ động cơ sang hộp số được tăng lên K lần ( K là hệ số biến mô). 3 Hình 1.3 Hệ thống truyền lực của xe lắp hộp số tự động Quá trình sang số của hộp số cơ khí thì đồ thị lực kéo bị trễ một phần do thời gian trễ gây ra bởi quá trình giảm ga chuyển số thể hiện bằng phần đen trên đồ thị. Còn hộp số tự động thì quá trình sang số là tự động bằng cách điều khiển dòng thủy lực đóng các van khác nhau nên thời gian trễ là không có nên nó tránh mất đi một phần công suất khi sang số. Hình 1.4 Đặc tính kéo 2.2. Phân tích đặc điểm động lực học của ôtô dùng hộp số tự động và ôtô dùng hộp số thường Tính lực kéo tiếp tuyến P k ở bánh xe chủ động theo vận tốc chuyển động của xe, với xe sử dụng hộp số thường ta có công thức 4 P k = k b M r = e h o M .i .i . t b r η `` Hình 1.5 Đồ thị lực kéo của xe lắp hộp số thường Trong đó M e : momen trục ra của động cơ i h ,i 0 : Tỉ số truyền của hộp số chính và của truyền lực chính t η : Hiệu suất của biến mô r b : Bán kính làm việc trung bình của bánh xe Với xe sử dụng hộp số tự động có lắp biến mô thì: P k = k b M r = h o M .i .i . t t b r η Trong đó M t : Momen bánh tua bin Xuất phát từ phương trình cân bằng lực kéo của ôtô, quan hệ giữa lực kéo phát ra tại các bánh xe chủ động P k và các lực cản chuyển động phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ôtô P k = f(v) . Trục tung là các giá trị của lực và trục hoành là các giá trị của vận tốc , đồ thị biểu diễn quan hệ các lực đó và vận tốc của ôtô chính là đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô. 5 Nhận xét : Đồ thị hình 1.5 và hình 1.6 cho thấy sự khác biệt của đường đặc tính kéo ở xe lắp hộp số thường và xe lắp hộp số tự động như sau: lực kéo P k ở bánh xe chủ động của xe lắp hộp số tự động lớn hơn P k của xe lắp hộp số hộp số thường,với xe lắp hộp số tự động thì lực cản tăng thì lực kéo tăng theo, đồ thị lực kéo của xe lắp hộp số thường với mỗi tay số có vùng làm việc ổn định phía bên phải và vùng làm việc không ổn định bên trái, xe lắp hộp số thường lực cản tăng thì lực kéo giảm. Hình 1.6 Đồ thị đặc tính kéo của xe lắp hộp số tự động 2.3 Đặc điểm vận hành của xe dùng hộp số tự động và dùng hộp số cơ khí Trong hộp số tự động, momen xoắn được chuyển đến các bánh xe chủ động một cách êm dịu và gần như liên tục tương ứng với lực cản chuyển động và tốc độ chuyển động của ôtô. Do quá trình chuyển số là tự động nên làm giảm các thao tác của người lái, giảm sự mệt mỏi, trong khi ở hộp số thường người lái phải thường xuyên phái cắt ly hợp và chuyển số, điều này làm tăng tính tiện nghi của xe. Hộp số tự động dùng bộ biến mô thủy lực để nối và ngắt dòng công suất của hệ thống truyền động nên tránh cho động cơ bị quá tải, tăng tuổi thọ cho các chi tiết so với khi sử dụng hộp số thường. Có ưu điểm trong quá trình vận hành có thể dừng xe mà không phải đóng ngắt ly hợp và về số 0. Có tốc độ truyền thẳng cũng như truyền tăng. 6 3. Các bộ phận cơ bản của hộp số tự động 3.1. Biến mô thủy lực Biến mô thủy lực được lắp ở đầu vào của chuỗi bánh răng truyền động hộp số và được bắt bằng bulông vào trục sau của trục khuỷu thông qua tấm truyền động. Biến mô làm tăng momen do động cơ tạo ra, truyền momen này đến hộp số, nó còn đóng vai trò như 1 khớp nối thủy lực truyền momen đến hộp số, hấp thụ các dao động xoắn của động cơ và hệ thống truyền lực. Biến mô có tác dụng như một bánh đà để làm đều chuyển động quay của động cơ, ngoài ra nó còn có chức năng dẫn động bơm dầu của hệ thống thủy lực. Cấu tạo biến mô : phần chủ động gọi là bánh bơm(B) nối với trục khuỷu động cơ, phần bị động gọi là bánh tuabin (T) nối với trục vào bộ truyền bánh răng hành tinh, phần phản ứng gọi là bánh dẫn hướng (D) được lắp giữa bánh bơm và bánh tuabin. 3.1.1. Cánh bơm Gắn liền với vỏ biến mô, các cánh bơm có biên dạng cong hướng kính. Vành dẫn hướng được lắp trên cạnh trong của cánh quạt để dẫn hướng cho dòng chảy của dầu được êm. Hình 1.9 Biến mô 7 3.1.2. Roto tuabin Gồm nhiều cánh quạt lắp trong roto tuabin, hướng cong của các cánh ngược chiều với các cánh bơm, được lắp trên trục sơ cấp hộp số sao cho nó đối diện với các cánh trên cánh bơm, và khe hở giữa chúng rất nhỏ. 3.1.3. Stato Stato được đặt giữa cánh bơm và roto tuabin, trục stato lắp cố định vào vỏ hộp số qua khớp một chiều, các cánh của stato nhận dòng dầu khi nó đi ra khỏi roto tuabin và hướng cho nó đập vào mặt sau của cánh quạt trên cánh bơm làm cho cánh bơm được cường hóa. Khớp một chiều cho phép stato quay cùng chiều với trục khuỷu động cơ, nếu stato có xu hướng quay theo chiều ngược lại thì khớp 1 chiều sẻ khóa stato lại không cho nó quay. 3.1.4. Các đặc tính cơ bản của biến mô, hiệu suất và momen Việc khuyếch đại mômen do biến mô sẽ tăng theo tỷ lệ với dòng xoáy , điều đó có nghĩa là nó lớn nhất khi roto tuabin không quay . Hoạt động của biến mô được chia làm hai dải hoạt động: dải biến mô trong đó có sự khuyếch đại mômen, dải khớp nối trong đó chỉ thuần tuý diễn ra việc truyền mômen và sự khuyếch đại mômen không xảy ra. 8 Hình 1.10 Đồ thi đặc tính không thứ nguyên của biến mô - Hệ số khuếch đại biến mô K bm = t b M M Trong đó : M t momen bánh tubin M b momen bánh bơm Hệ số khuyếch đại biến mô phụ thuộc vào điều kiện làm việc của biến mô, khi lực cản chuyển động tăng lên, số vòng quay của trục tubin giảm xuống dẫn đến M t tăng lên do vậy K bm tăng lên, nó có giá trị lớn nhất khi roto tubin đứng yên tức là n t =0. Ngược lại, khi lực cản chuyển động giảm xuống, vận tốc ôtô tăng lên thì hệ số khuyếch đại biến mô giảm xuống. - Tỉ số truyền của biến mô Tỉ số truyền của biến mô (i bm ) là tỉ số vòng quay của trục bánh tubin n T và số vòng quay của trục bánh bơm n b i bm = t b n n - Hiệu suất của biến mô Hiệu suất của biến mô cho biết có bao nhiêu năng lượng được truyền một cách hiệu quả từ cánh bơm tới cánh tubin bm η = b T N N = bb tt nM nM . . = K bm . i bm Trong đó : N t : Công suất phát ra trên trục bánh tubin của biến mô N b : Công suất trên trục bánh bơm của biến mô 9 Giá trị hiệu suất biến mô thay đổi theo đường cong bậc hai parabol và đạt giá trị lớn nhất tại η η t , khi K> 1, hiệu suất biến mô lớn hơn giá trị hiệu suất li hợp thủy động đường t η sau đó do mất mát năng lượng qua cánh stato hiệu suất biến mô giảm nhanh. Theo lý thuyết về các máy có cánh quan hệ giữa momen truyền qua cánh và thông số kích thước cánh có dạng M b = 5 2 Dn bb γλ và M t = 5 2 Dnt t γλ Với λ trọng lượng riêng của chất lỏng , b λ , t λ là hệ số momen xoắn, D là đường kính lớn nhất của bánh. Từ đó ta có K bm = b t M M = b t λ λ và η = b t λ λ . i bm - Điểm ly hợp Là đường phân chia giữa hai giai đoạn đó hiệu suất truyền động của bộ biến mô cho thấy năng lượng truyền cho bánh bơm được truyền đến bánh tuabin với hiệu quả ra sao. Năng lượng ở đây là công suất của bản thân động cơ tỉ lệ với tốc độ của động cơ (vòng/phút) và mômen động cơ do mômen được truyền với tỉ số gần 1:1 trong khớp thuỷ lực nên hiệu suất truyền động trong dải khớp nối sẽ tăng tuyến tính và tỉ lệ với tốc độ. Tuy nhiên hiệu suất truyền động của bộ biến mô không đạt được 100% và thường đạt được khoảng 95%. Sự tổn hao năng lượng là do nhiệt sinh ra trong dầu và ma sát. Khi dầu tuần hoàn nó được bộ làm mát dầu làm mát. - Điểm dừng va điểm li hợp Điểm dừng chỉ tình trạng ở đó mà bánh tuabin không chuyển động. Sự chênh lệch tốc độ quay giữa bánh bơm và bánh tuabin la lớn nhất. Tỉ số truyền mômen của bộ biến mô là lớn nhất tại điểm dừng ( thường trong phạm vi từ 1,7 đến 2,5 ) hiệu suất truyền động bằng 0. Điểm ly hợp khi bánh tuabin bắt đầu quay và tỉ số truyền tốc độ tăng lên, sự chệnh lệch tốc độ quay giữa bánh tua bin và bánh bơm bắt đầu giảm xuống. Tuy 10 [...]... Hỡnh 1.15 Cỏc chc nng iu khin ca h thng thy lc Bơm dầu: Bơm dầu của hộp số tự động thờng đặt trên vách ngăn giữa biến mô và hộp số hành tinh, đợc dẫn động bởi trục của bánh bơm 16 Phanh kiu nhiu a t : Khi ỏp sut thu lc tỏc ng lờn xi lanh pớt tụng s dch chuyn v ộp cỏc a thộp v a ma sỏt tip xỳc vi nhau Do ú to nờn mt lc ma sỏt ln gia mi a thộp v a ma sỏt Kt qu l cn dn hoc bỏnh rng mt tri b khoỏ vo v hp s... có thể đóng mở nhiều đờng dầu đa tới các phần tử điều khiển Bộ chuyển đổi số từ động cơ tới Từ bộ van mở dầu chuyển số Lò xo Trục bộ van thuỷ lực chuyển số Bộ chuyển đổi số từ động cơ tới Từ bộ van mở dầu Tới ly hợp chuyển số khoá Bộ chuyển đổi số từ tốc độ ôtô Lò xo Trục bộ van thuỷ lực chuyển số Tới ly hợp khoá Bộ chuyển đổi số từ tốc độ ôtô Hỡnh 1.18 Van iu khin Van in t: Van in t s dng iu khin... K1.C 2 S 2 = il = K1 C 2 33 6 Bng thng kờ cỏc t s truyn tng tay s III TNH TON CHN BIN Mễ THY LC S truyn T s truyn I K2 + 1 II 1+ K2 K1 + 1 III 1 IV K1 1 + K1 Lựi K1 1 c im ca xe Xe thit k hp s t ng l xe ụ tụ 4 ch õy l loi xe yờu cu kht khe v tớnh n nh, n nh, s ờm du, kh nng tng tc nhanh Bin mụ phi truyn ht c cụng sut ln nht v mụmen ln nht ca ng c Vựng iu chnh rng vi hiu sut cao, ngha l phi cú h... Cm bin v trớ bm ga Phỏt hin gúc m ca bm ga Cm bin nhit nc lm mỏt Phỏt hin nhit nc lm mỏt Cm bin tc Phỏt hin tc xe Cụng tc ốn phanh Phỏt hin mc p chõn ga 20 Cụng tc chớnh s truyn tng Ngn khụng cho chuyn lờn s truyn tng nu cụng tc chớnh s truyn tng ngt ECU iu khin chy t ng Khi tc xe gim xung di tc t trong h thng iu khin chy t ng, nú phỏt ra mt tớn hiu hy s s truyn tng v hy khúa bin mụ II Phõn... S 1 B1 B2 x S 2 x x S 3 x S truyn tng B3 x x x x x S lựi x x x Hỡnh 2.2 2 Phng ỏn II 2.1 S ng hc Hp s hnh tinh trờn s hỡnh 2.3 gm cú hai c cu hnh tinh Willson ghộp ni vi nhau theo kiu CR CR ( cn dn ca c cu ny ni vi bỏnh rng bao ca c cu kia) u vo ca b truyn hnh tinh l trc ra ca bỏnh tuabin ca bin mụ, u ra ca b truyn l cn dn ca c cu hnh tinh n khp vi b vi sai Cỏc ly hp thy lc gm cú C1, C2, C3, ly... nhiu a t Ly hp ma sỏt t: Cỏc a ma sỏt c lp bng then vi moay ca li hp truyn thng cũn cỏc a thộp c lp bng then vi tang trng li hp truyn thng Tang trng li hp truyn thng n khp vi tang trng u vo ca bỏnh rng mt tri v tang trng ny li c n khp vi cỏc bỏnh rng mt tri trc v sau Kt cu c thit k sao cho ba cm a ma sỏt, a thộp v cỏc tang trng quay cựng vi nhau 17 Hỡnh 1.17 Cu to ly hp nhiu a t Van iu khin: Van iu... SIMSON phớa sau, cn dn ca b truyn trc ni cng vi bỏnh rng bao ca b truyn hnh tinh sau Bỏnh rng bao ca b truyn trc c ni cng vi trc ca bỏnh tuabin ca bin mụ Cn dn ca b truyn hnh tinh sau ni vi b vi sai ca cu xe Qỳa trỡnh chuyn cỏc s c thc hin thụng qua vic úng m cỏc ly hp C1, C2, C3 v cỏc phanh B1, B2, B3 nh th t trỡnh by trờn hỡnh 2.2 Vi s hp s ny cú cỏc u im sau: hp s ny cú th to ra c nhiu nhúm t s truyn... gm cỏc CCHT ó c t hp nh trờn cựng vi CCHT n gin Cỏc ụ tụ con hin i thng b trớ cỏc loi ng c cú s vũng quay ln, hp s cn cú nhiu s truyn v t s truyn thay i trong gii hn rng, trong khi ú khụng gian ch cho phộp trong gii hn nht nh, vỡ vy hp s ó c cu to thnh hai phn nhm gim bt t s truyn cho cỏc b truyn, thu gn kớch thc chung i vi loi hp 15 s c cu to t nhiu phn, hp s c chia ra: phn chớnh hp s, phn ph hp s Phn... phanh v ly hp tham gia vo qua trỡnh chuyn cỏc s thay i nhiu gõy tn hao cụng sut cho hp s, cỏc phanh B 1, B2 phi lm vic cỏc tc cao nờn gõy trt lm mt mỏt cụng sut 23 Hỡnh 2.3 2.2 S i s V TR S C1 C2 LI XE C3 B1 B2 x 1 x OD F2 x x 3 F1 x 2 B3 x x x x x x Hỡnh 2.4 3 Phng ỏn III 3.1 S ng hc 24 x x Hỡnh 2.5 Hp s hnh tinh trờn s hỡnh 2.5 s dng 2 b truyn hnh tinh loi simson v b truyn hnh tinh Wilson u vo... s ni vi b truyn bỏnh rng trung gian n khp vi b vi sai Vi s hp s ny cú u im l: Hp s cú th to ra c nhiu nhúm t s truyn khỏc nhau, kt cu hp s n gin hn cỏc phng ỏn trc ú do ch s dng 2 cm hnh tinh Winson ghộp theo kiu CR- CR, s lng cỏc ly hp v phanh ớt nờn gim tn hao cụng sut, trong quỏ trỡnh chuyn cỏc tay s thỡ s lng cỏc phn t iu khin khhụng thay i ( dựng 2 phn t iu khin), hp s cú th to c s truyn tng(OD) . ở bánh xe chủ động của xe lắp hộp số tự động lớn hơn P k của xe lắp hộp số hộp số thường,với xe lắp hộp số tự động thì lực cản tăng thì lực kéo tăng theo, đồ thị lực kéo của xe lắp hộp số. chẩn đoán sự cố trên xe Hiện nay, trên xe ôtô sử dụng hai loại hộp số chính là : hộp số cơ khí và hộp số tự động. 2. Phân tích ưu nhược điểm của hộp số tự động so với hộp số cơ khí 2.1. Sơ đồ hệ. LOẠI HỘP SỐ TỰ ĐỘNG I. ĐẶC ĐIỂM HỘP SỐ TỰ ĐỘNG 1. Nhiệm vụ và yêu cầu đối với hộp số trên ôtô 1.1. Nhiệm vụ Hộp số tự động có nhiệm vụ là truyền và biến đổi mômen từ động cơ tới bánh xe chủ động