Đề tài Phân tích động học Cơ cấu hành tinh kiểu Simpson trong hộp số tự động

Đề tài đã trình bày được những vấn đề cơ bản nhất về hộp số tự động từ tổng quát đến một hộp số cụ thể. Phần tổng quan về hộp số tự động đã trình bày được khái quát lịch sử phát triển rằng năm 1938, hộp số tự động đầu tiên ra đời khi hãng GM giới thiệu chiếc Oldsmobile được trang bị hộp số tự động. Việc điều khiển ôtô được đơn giản hóa bởi không còn bàn đạp ly hợp. Tuy nhiên do chế tạo phức tạp và khó bảo dưỡng sửa chữa nên nó ít được sử dụng. Đến những năm 70 Hộp số tự động thực sự hồi sinh khi hàng loạt hãng ô tô cho ra các loại xe mới với hộp số tự động đi kèm. Từ đó đến nay hộp số tự động đã phát triển không ngừng và dần thay thế cho hộp số thường. Dựa vào cơ sở lý thuyết để phân loại hộp số tự động theo tỷ số truyền, theo cách điều khiển, theo cấp số truyền và theo cách bố trí trên xe. Cùng với đó là trình bày các bộ phận chính và chức năng cơ bản của hộp số tự động, điều khiển hộp số tự động để cho chúng ta có một cái nhìn tổng quan về hộp số tự động. Ngoài ra trong bài còn nêu được cấu tạo, sơ đồ, nguyên lý làm việc của hộp số hành tinh. Điều này giúp chúng ta biết được các dạng cơ bản trong cấu tạo của hộp số hành tinh trên ôtô con, hiểu được nguyên lý vận hành của nó.

docx50 trang | Chia sẻ: tueminh09 | Ngày: 27/01/2022 | Lượt xem: 282 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Phân tích động học Cơ cấu hành tinh kiểu Simpson trong hộp số tự động, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
– có nghĩa là độ mở của bướm ga – được truyền chính xác đến hộp số bằng cáp này. Hộp số tự động tăng hay giảm tốc dựa vào tải của động cơ và lái xe có thể thay đổi điều đó bằng lượng nhấn bàn đạp ga 1.4.5, Bộ truyền động cuối cùng. Trong hộp số tự động có vi sai được đặt nằm ngang, hộp số và bộ truyền động cuối cùng được đặt chung trong cùng một vỏ. Bộ truyền động cuối cùng bao gồm một cặp bánh răng giảm tốc cuối cùng và các bánh răng vi sai. Chức năng của bộ truyền động cuối cùng cũng giống như trên xe có cầu sau chủ động, nhưng nó dùng các bánh răng xoắn làm các bánh răng giảm tốc cuối cùng 1.4.6, Dầu hộp số tự động. Dầu hộp số tự động( viết tắt là ATF) để phân biệt với các loại dầu khác. Chức năng của dầu hộp số tự động: Truyền mômen trong bộ biến mô. Điều khiển hệ thống điều khiển thủy lực, cũng như hoạt động của ly hợp và phanh trong phần hộp số. Bôi trơn các bánh răng hành tinh và các chi tiết chuyển động khác. Làm mát các chi tiết chuyển động. 1.4.7, Vỏ hộp số. Bộ vỏ hộp số bao gồm: Vỏ hộp số có chứa biến mô, vỏ hộp số có chứa truyền động bánh răng hộp số và phần lớn hệ thống điều khiển thủy lực; và đuôi hộp số có chứa trục thứ cấp( hộp số tự động có vi sai không có phần đuôi, và truyền động cuối cùng được đặt trong vỏ hộp số phía có vi sai). Một ống thông hơi được lắp ở phía trên hộp số để ngăn không cho áp suất trong vỏ tăng lên quá cao 1.5, Chức năng của hộp số tự động: Về cơ bản hộp số tự động có chức năng như hộp số thường, tuy nhiên hộp số tự động cho phép đơn giản hóa việc điều khiến hộp số, quá trình chuyển số êm dịu, không cần ngắt đường truyền công suất từ động cơ xuống khi sang số. Hộp số tự động tự chọn tỉ số truyền phù hợp với điều kiện chuyển động của ô tô, do đó tạo điều kiện sử dụng gần như tối ưu công suất động cơ.Vì vậy, hộp số tự động có những chức năng cơ bản sau: - Tạo ra các cấp tỉ số truyền phù hợp nhằm thay đổi moment xoắn từ động cơ đến các bánh xe chủ động phù hợp với moment cản luôn thay đổi và nhằm tận dụng tối đa công suất động cơ. - Giúp cho xe thay đổi chiều chuyển động. - Đảm bảo cho xe dừng tại chỗ mà không cần tắt máy hoặc tách ly hợp. Ngoài ra ECT còn có khả năng tự chẩn đoán. 1.6, Điều kiện làm việc của hộp số tự động  - Hộp số tự động làm việc trong điều kiện tỷ số truyền luôn thay đổi vì vậy trong  quá trình làm việc các chi tiết nhanh bị mài mòn. - Hộp số tự động nằm dưới gầm xe nên dễ bị bụi bẩn và có khả năng bị va đập gây hỏng hóc. 1.7, Ưu , nhược điểm của hộp số tự động a) Ưu điểm : - Thực hiện việc chyển số chính xác hơn. - Giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp và thường xuyên phải chuyển số. - 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 thạo các kĩ thuật lái xe khó khăn và phức tạp như vận hành ly hợp.  - Tránh cho động cơ và dòng dẫn động được tình trạng quá tải do nó nối chung bằng thủy lực qua biến mô tốt hơn so với nối bằng cơ khí . - Hộp số tự động dùng ly hợp thủy lực hoặc biến mô thủy lực việc tách nối công suất từ động cơ đến hộp số nhờ sự chuyển động của dòng thủy lực từ cánh bơm sang tua bin mà không qua một cơ cấu cơ khí nào nên không có sự ngắt quãng dòng công suất vì vậy đạt hiệu suất cao ( 98 % ). - Thời gian sang số và hành trình tăng tốc nhanh. - Không bị va đập khi sang số, không cần bộ đồng tốc . b) Nhược điểm - Kết cấu phức tạp hơn hộp số cơ khí . - Tốn nhiều nhiên liệu hơn hộp số cơ khí . - Biến mô nối động cơ với hệ thống truyền động bằng cách tác động dòng chất lỏng từ mặt này sang mặt khác trong hộp biến mô, khi vận hành có thể gây ra hiện tượng “ Trượt” hiệu suất sử dụng năng lượng bịgiảm,đặc biệt là ở tốc độ thấp.  2, Điều khiển hộp số tự động. 2.1, Điều khiển tự động quá trình sang số bằng thủy lực. - Sang số: được thực hiện dựa trên tốc độ xe và độ mở cánh bướm ga. Mỗi dải tốc độ và độ mở cánh bướm ga gây ra một chênh lệch áp suất làm thay đổi trạng thái của một van sang số tương ứng. Do giới hạn về đặc tính hoạt động của cơ cấu cơ khí và thủy lực, hoạt động của van sang số sẽ không thể hoạt động hoàn toàn theo ý muốn. Do đó, hộp số sẽ không linh hoạt, gây ra cảm giác không thoải mái khi vận hành. - Trả số: có 3 trường hợp: trả số khi đang thả trôi, trả số cưỡng bức, và trả số khi cần gạt chuyển sang số thấp hơn. + Khi thả trôi, bướm ga đóng hoàn toàn và tốc độ giảm dần. Lúc đó, áp lực dầu tỉ lệ với độ mở cánh bướm ga giảm xuống, tay số vẫn được duy trì cho đến khi áp lực dầu tỉ lệ với tốc độ nhỏ hơn áp lực do lò xo gây ra. + Khi đang ở tốc độ thấp mà người lái đột ngột tăng ga, áp lực dầu tỉ lệ với độ mở cánh bướm ga tăng vọt trong khi áp lực dầu tỉ lệ với tốc độ lại đang nhỏ. Quá trình trả số cưỡng bức xảy ra. Quá trình này có thể trả số 4->3, 3->2, 2->1 hay từ 4->1, 3->1 tùy thuộc vào thiết kế của hộp số, cách sang số đang được chọn, tốc độ xe, tốc độ đạp ga. Nếu tốc độ xe đủ lớn, quá trình trả số sẽ không xảy ra. Trả số cưỡng bức giúp xe tăng tốc nhanh. Yêu cầu về trả số cưỡng bức hoàn toàn tương tự như khi người lái sử dụng xe với hệ thống truyền động thường. + Trả số cũng có thể xảy ra khi người lái gạt cần chọn sang vị trí tay số thấp hơn. Van chọn chế độ hoạt động của hộp số sẽ thay đổi vị trí và làm trả số về. Trường hợp này không nên thực hiện trừ khi có sự cho phép của nhà sản xuất. 2.2, Điều khiển tự động quá trình sang số bằng điện tử. Hệ thống truyền động điều khiển tự động bằng điện tử vẫn dùng thủy lực để tác động đến các ly hợp và đai thắng. Tuy nhiên, các van điều chỉnh áp suất dầu tỉ lệ theo tốc độ (van tiết lưu theo tốc độ) và theo độ mở cánh bướm ga (van ga) để điều khiển các van sang số không còn được sử dụng, thay vào đó là TCU và các van solenoid để điều khiển các van sang số. Do được điều khiển bằng lệnh từ TCU, các van sang số có thể được điều khiển một cách tự do. Nhờ đó, thời điểm và cách sang số có thể được tối ưu; quá trình sang số đạt chất lượng cao hơn nhiều so với hệ thống điều khiển bằng thủy lực. Càng ngày, hệ thống truyền động điều khiển tự động bằng điện tử càng phát triển mạnh về phần điều khiển. Ban đầu, TCU chỉ điều khiển ly hợp của bộ biến mô bằng van solenoid để giảm tiêu hao nhiên liệu thay cho ly hợp ly tâm. Tiếp đến, TCU phát triển chức năng điều khiển quá trình sang số tự động bằng cách điều khiển các van solenoid để cung cấp dòng dầu đến các van điều khiển sang số. Các cảm biến thay vì phải có đường truyền tín hiệu riêng rẽ cho từng bộ điều khiển trên xe thì dần dần được thay bằng hệ thống mạng. TCU từ chỗ không giao tiếp với ECU đã yêu cầu ECU điều khiển giảm moment động cơ khi sang số, mà cao hơn là TCU trực tiếp điều khiển giảm momen động cơ mà không cần thông qua ECU. Từ cách điều khiển sang số dựa trên tính toán bằng công thức, TCU chuyển sang sử dụng các bảng tra với khả năng sang số linh hoạt hơn. Hiện đại hơn, TCU sử dụng các bộ điều khiển thích nghi để cập nhật lại các bảng tra, các hệ số của bộ điều khiển khiến cho hệ thống truyền động hoạt động ngày càng hiệu quả, đem lại cảm giác êm dịu cho người sử dụng. Bên cạnh đó, bộ điều chỉnh áp lực dầu từ chỗ ổn định áp lực dựa trên phản lực của lò xo đã được thay bằng bộ điều chỉnh có khả năng thay đổi áp lực bằng các van điện tuyến tính, và cao hơn nữa là điều chỉnh áp lực dầu bằng các van solenoid được điều khiển theo phương pháp điều rộng xung. Càng ngày, các phần tử chấp hành, các thiết bị phụ càng được giảm đi; khả năng điều khiển bởi chương trình ngày càng linh hoạt đem lại cảm giác thoải mái nhất cho người sử dụng. Điều khiển thời điểm đóng ly hợp của bộ biến mô: để truyền được công suất bánh côg tác và turbine luôn có độ trượt. Độ trượt này gây ra tổn thất công suất ở bộ biến mô. Để tăng hiệu suất của bộ biến mô, turbine và vỏ biến mô sẽ được ép chặt vào nhau càng thường xuyên càng tốt để truyền công suất trực tiếp từ động cơ. Tiêu hao nhiên liệu (tổn thất công suất) do bộ biến mô gây ra sẽ giảm nhưng đồng thời khả năng khuếch đại moment của biến mô cũng bị giảm theo. Vì vậy, việc điều khiển đóng ly hợp cần phải giải quyết ổn thoả mâu thuẫn trên. Thời điểm đóng ly hợp cũng được xác định như thời điểm sang số. Thông thường, ở mỗi tay số khác nhau sẽ có một đường đặc tính đóng ly hợp khác nhau. Để giảm dao động trong hệ thống truyền động khi đổi số, ly hợp được mở trong lúc sang số hay trả số, tạo cảm giác thoải mái cho người sử dụng. Sau khi đổi số, tùy theo điều kiện mà ly hợp được đóng lại để tiết kiệm nhiên liệu Khi chạy ở tay số 1, ly hợp luôn được mở. Thời gian ở tay số 1 thường rất ngắn, nếu đóng ly hợp sẽ làm cho ly hợp phải làm việc nhiều do việc đổi số liên tục, làm giảm cảm giác thoải mái cho người sử dụng. Hơn nữa, mở ly hợp ở tay số 1 sẽ tận dụng được khả năng khuếch đại moment của bộ biến mô, giúp xe tăng tốc nhanh hơn. Khi ga tăng nhanh nhưng tốc độ xe còn thấp, quá trình sang số cưỡng bức xảy ra, ly hợp được mở để tận dụng khả năng khuếch đại moment của bộ biến mô, giúp xe tăng tốc nhanh hơn. Hệ thống điều khiển đời mới kết hợp tín hiệu từ các cảm biến và giải thuật điều khiển thông minh để đóng/mở ly hợp đúng thời điểm, tạo cảm giác thoải mái nhất và tiết kiệm nhiên liệu tối đa. Ly hợp có thể được đóng khi động cơ đang ở tốc độ thấp và tải thấp mà vẫn thoả mãn cả hai yêu cầu này. Để tăng cảm giác thoải mái khi sử dụng xe, pittông điều khiển đóng ly hợp sẽ không còn là loại đóng/mở dứt khoát mà có hành trình có thể điều khiển được bằng cách điều chỉnh áp lực dầu. Áp lực dầu từ chỗ được bật/tắt dứt khoát bằng các van solenoid 2 trạng thái được chuyển sang điều chỉnh nhuyễn bằng bộ điều áp tuyến tính hay bằng van solenoid điều khiển áp lực dầu theo phương pháp điều rộng xung. Điều khiển thời điểm sang số: quá trình sang số thường được điều khiển bằng các bảng tra đã được ghi trong bộ nhớ,. Những bảng tra này với các dải điều khiển khác nhau có thể được thay đổi trong quá trình điều khiển. Giới hạn của điểm sang số được xác định bởi tốc độ lớn nhất và thấp nhất cho phép của động cơ đảm bảo cảm giác thoải mái và độ ồn của động cơ trong mỗi điều kiện hoạt động. Thời điểm sang số được dựa trên tín hiệu độ mở cánh bướm ga, tốc độ động cơ (xác định từ tốc độ trục thứ cấp của hộp số), vị trí chân ga. Để tránh sự chuyển số liên tục giữa 2 tay số, giữa giới hạn thời điểm sang số và thời điểm trả số có một khoảng trễ (khoảng không nhạy). Khoảng trễ này được xác định từ đặc tính của xe và phong cách sang số được chọn. Một bộ điều khiển sẽ có nhiều bảng tra điều khiển sang số tương ứng cho các phong cách sang số khác nhau. Bảng tra tương ứng với các điểm sang số sẽ làm cho hao phí nhiên liệu là thấp nhất. Bảng tra tương ứng với các điểm sang số sẽ tạo ra công suất lớn nhất. Người lái có thể lựa chọn bảng tra có đặc tính mong muốn bằng cách lựa chọn bằng các nút hay công tắc. Việc xác định các bảng tra phụ thuộc nhiều vào quan điểm thiết kế của nhà sản xuất. Hệ thống điều khiển hiện đại có khả năng tự nhận biết phong cách lái của người lái bằng cách quan sát cách đạp ga của họ và tự chọn phong cách sang số (bảng tra) thích hợp. Khi bướm ga mở nhanh mà tốc độ động cơ còn thấp, TCU trả số cưỡng bức để xe tăng tốc nhanh hơn. Khi xe gặp khúc cua hay phải tránh chướng ngại vật, có thể sẽ xảy ra trường hợp bướm ga đóng lại nhưng tốc độ xe vẫn tăng, quá trình sang số có thể diễn ra. Để tránh trường hợp này, TCU kiểm soát vị trí bướm ga và tốc độ xe nhằm tránh trường hợp sang số không mong muốn. Tương tự như trường hợp này, TCU sẽ không cho sang số khi xe đang xuống dốc, thậm chí TCU có thể trả số về. Điều khiển giảm moment động cơ khi sang số: để thực hiện chức năng này, TCU cần có giao tiếp với ECU điều khiển động cơ để điều khiển moment khi sang số nhằm hỗ trợ sự đồng bộ của hộp số và giảm hiện tượng giật mạnh khi sang số. Thông thường, momen của động cơ được giảm bằng cách thay đổi thời điểm đánh lửa (tác động nhanh). Thời điểm đánh lửa thích hợp phụ thuộc vào moment cần thiết và phong cách sang số. Khi sang số, công suất truyền từ động cơ đến các bánh xe không bị gián đoạn. Việc giảm moment động cơ dựa trên theo dõi sự giảm tốc độ động cơ. Thời điểm bắt đầu giảm moment phụ thuộc vào sai lệch tốc độ đã xác định trước. Thời điểm kết thúc giảm moment là khi bắt đầu có sự đồng tốc ở tay số mới. Ngoài ra, tổn hao công suất dưới dạng nhiệt khi đóng ly hợp trong bộ bánh răng hành tinh phụ thuộc vào moment động cơ và thời gian trượt của ly hợp theo công thức: Q = f.( Me.ts+ Qkin)Với: Q = tổn hao công suất do đóng ly hợp. Me = moomen động ts = thời gian trượt của ly hợp. Qkin = động năng của các phần tử quaytrong ly hợp Giảm mômen khi sang số làm giảm nhiệt phát ra khi đóng các ly hợp trong bộ bánh răng hành tinh. Do đó, thời gian trượt khi đóng ly hợp có thể tăng lên để làm tăng độ êm dịu khi sang số, nhưng nhiệt độ phát ra (tổn hao công suất) vẫn được giữ trong mức cho phép. Điều khiển giảm moment động cơ khi trả số cưỡng bức: khi trả số cưỡng bức, công suất truyền từ động cơ đến các bánh xe bị gián đoạn và chỉ truyền trở lại khi đã có sự đồng tốc. Tốc độ quay lớn của động cơ sẽ gây ra dao động khi truyền động. Dao động này được giảm bằng cách giảm mometn trước khi có sự đồng tốc ở tay số mới. Khi tốc độ trục sơ cấp của hộp số bắt đầu đạt tốc độ đồng bộ ở tay số mới, moment động cơ được giảm một lượng. Sau đó, moment sẽ được tăng trở lại dần dần. Thời điểm đánh lửa thay đổi để giảm moment khi sang số hay trả số được xác định riêng cho mỗi loại xe với mỗi loại động cơ và hộp số. Ở một số hệ thống hiện đại, TCU có thể can thiệp trực tiếp vào quá trình thay đổi thời điểm đánh lửa để không làm ảnh hưởng đến thông số hoạt động của ECU điều khiển động cơ. Ngoài ra, giảm moment động cơ còn có thể được kết hợp với thay đổi áp lực dầu để đạt được cảm giác thoải mái cao nhất khi chuyển số. Điều khiển áp lực dầu: những hệ thống mới không còn sử các van solenoid để điều khiển on/off áp lực dầu một cách đơn giản. Để nâng cao chất lượng sang số, nâng cao cảm giác êm dịu khi sang số, bên cạnh kỹ thuật giảm moment động cơ, áp lực dầu cung cấp cho các phần tử ma sát sẽ được điều chỉnh cho phù hợp với từng điểm làm việc. Các bộ điều chỉnh áp lực dầu tuyến tính có giải áp lực điều khiển rộng được sử dụng, mà cao hơn nữa là sử dụng van solenoid điều khiển bằng phương pháp điều rộng xung. Bộ điều khiển điện tử TCU có khả năng làm công việc này dễ dàng giúp cho truyền động tự động điều khiển bằng điện tử có ưu điểm vượt trội so với truyền động tự động điều khiển bằng thủy lực cổ điển. Giá trị áp lực dầu khi có và không có sang số có thể tính theo các phương pháp khác nhau hay được tra từ bảng tra. Cùng với yêu cầu về cảm giác thoải mái khi sang số, TCU sử dụng các tín hiệu từ moment động cơ, tốc độ trục sơ cấp của hộp số, moment turbine, vị trí cánh bướm gađể xác định áp lực dầu cần thiết Các tín hiệu này có thể được đưa đến TCU qua các hệ thống điều khiển khác trên xe bằng hệ thống mạng dữ liệu. Giá trị áp lực dầu cần thiết bao gồm các giá trị hiệu chỉnh cộng với một áp lực dầu cơ bản phụ thuộc vào kết cấu của hộp số. Pmod = Pconst+ kn.Pn+ktor.Ptor+ ks.Ps Với: Pmod= áp lực dầu cần thiết. Pconst= áp lực dầu cơ bản kn= hệ số hiệu chỉnh theo tốc độ trục sơ cấp của hộp số Pn= áp lực dầu phụ thuộc vào tốc độ trục sơ cấp của hộp số ktor= hệ số hiệu chỉnh theo momen động cơ Ptor= áp lực dầu phụ thuộc vào momen động cơ ks= hệ số hiệu chỉnh theo tốc độ xe Ps= áp lực dầu phụ thuộc vào tốc độ xe Các hệ số điệu chỉnh được tìm ra trong giai đoạn thiết kế hộp số và thử nghiệm với toà hệ thống trên xe. Một số hộp số sử dụng bảng tra để xác định áp lực dầu cần thiết. Với bảng tra, áp lực dầu có thể đạt được tối ưu cho các điểm làm việc do không phụ thuộc vào phương pháp tính. Hệ thống điều khiển đời mới dùng giải phương pháp điều khiển thích nghi để điều khiển áp lực dầu phù hợp khi đặc tính của các phần tử ma sát và chất lượng dầu thay đổi theo thời gian sử dụng, cũng như sự thay đổi moment động cơ theo tuổi thọ động cơ. Dựa trên sai lệch thời gian sang số lý thuyết và thực tế (dựa trên tốc độ trục sơ cấp), áp lực dầu sẽ được hiệu chỉnh bằng cách tăng thêm hay giảm đi một lượng. Tuy nhiên, sự thay đổi này nằm trong một giới hạn an toàn. Các giá trị áp lực dầu tìm sẽ được lưu trữ trong bộ nhớ để phục vụ cho lần sử dụng sau. Chẩn đoán lỗi: ưu điểm của hệ thống truyền động điều khiển bằng điện tử là có thể tự giám sát hoạt động của các cơ cấu trong hệ thống. Nhờ đó, những hư hỏng, trục trặc trong hệ thống dễ dàng được nhận biết và sửa chữa. ΙΙ, Ưu nhược điểm của hộp số hành tinh. Hộp số hành tinh có những ưu nhược điểm chính sau so với hộp số thường: 1, Ưu điểm của hộp số hành tinh. Làm việc không gây tiếng ồn, không cần bộ đồng tốc. Việc gài số được thực hiện nhờ ly hợp và phanh, nên tạo điều kiện thuận lợi cho việc tự động quá trình gài số. Kết cấu gọn gàng nhờ ăn khớp bên trong. Khi có cùng kích thước đường kính bánh răng, hộp số hành tinh sẽ có tỉ số truyền lớn hơn hộp số thường. Có thể sang số mà không cần ngắt công suất truyền từ động cơ xuống, do đó thời gian và hành trình gia tốc ngắn hơn. Có hiệu suất cao hơn hộp số thường. 2, Khuyết điểm của hộp số hành tinh. Kết cấu phức tạp, khó chế tạo, giá thành cao. Trên ô tô thường sử dụng hộp số hành tinh hai hoặc ba cấp 2 . Cấu tạo, sơ đồ, nguyên lý làm việc, của hộp số hành tinh, các cụm chi tiết trong hệ thống : 2.1.Cấu tạo: Hệ thống bánh răng hành tinh (hộp số hành tinh-HSHT) được đặt sau bộ biến momen thủy lực. Khác với các hộp số cơ khí đơn giản, HSHT có trục di động nhằm thực hiện các chuyển động theo các bộ truyền bánh răng. HSHT có thể điều khiển bằng cần số hoặc điều khiển tự động. Nhưng ngày nay HSHT điều khiển tự động được sử dụng rộng rãi trên xe con. Trên hộp số AT không co cần chuyển số mà chỉ có cần chọn số, cần chọn số nhằm xác định giới hạn khả năng tự động điều khiển của quá trình chuyển số trong một khoảng nhất định. Cấu tạo của hộp số hành tinh khá phức tạp, có ba dạng cơ bản được dùng trên oto con: Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson độc lập. Cơ cấu hành tinh kiểu sơ đồ Simpson. Cơ cấu hành tinh kiểu sơ đồ Ravigneaux. Kiểu Wilson là bộ truyền bánh răng ăn khớp trong và ngoài, ba trục. Bao gồm: một bánh răng mặt trời (răng ngoài), một bánh răng ngoại luân (răng trong) đặt trên một trục quay khác cùng tâm với trục của bánh răng mặt trời, các bánh răng hành tinh nằm giữa bánh răng mặt trời và ngoại luân. Trục của các bánh răng hành tinh được cố định trên “giá hành tinh” và cùng chuyển động quay quanh đường tâm trục của bánh răng mặt trời và ngoại luân. Như vậy có ba trục có cùng một tâm quay và ở dạng tục lồng, gọi là đường tâm của cơ cấu hành tinh. Số lượng bánh răng hành tinh tùy thuộc vào ý đồ thiết kế của nhà chế tạo, các bánh răng hành tinh có khả năng tự quay quanh trục của nó và quay quanh trục của cơ cấu hành tinh. Với bộ các bánh răng nối với nhau kiểu này thì các bánh răng hành tinh giống như các hành tinh quay xung quanh mặt trời, và do đó chúng được gọi là các bánh răng hành tinh.  Thông thường nhiều bánh răng hành tinh được phối hợp với nhau trong bộ truyền bánh răng hành tinh. 2.2.Nguyên lý vận hành: Bằng cách thay đổi vị trí đầu vào, đầu ra, phần và các phần tử cố định có thể giảm tốc, đảo chiều, nối trực tiếp và tăng tốc. Các nét chính của các hoạt động đó được diễn giải dưới đây.  Giảm tốc: Bánh răng ngoại luân chủ động (được truyền tự động cơ-Input) Bánh răng hành tinh quay quanh trục của nó và quay quanh bánh răng mặt trời (nhận lực từ bánh răng ngoại luân) Bánh răng mặt trời cố định. Giá hành tinh quay theo bánh răng hành tinh (nhận lực từ bánh răng hành tinh-Output). Bởi vậy momen được lấy ra từ trục của giá hành tinh. Khi bánh răng mặt trời bị cố định thì chỉ có bánh răng hành tinh quay và quay xung quanh bánh răng mặt trời. Do đó trục đầu ra chỉ giảm tốc độ so với trục đầu vào bằng chuyển động quay của bánh răng hành tinh. Độ dài của mũi tên chỉ tốc độ quay và chiều rộng của mũi tên chỉ mômen. Mũi tên càng dài thì tốc độ quay càng lớn và mũi tên càng rộng thì mô men càng lớn.  Số lùi: Bánh răng mặt trời chủ động (được truyền từ động cơ-Input). Bánh răng hành tinh quay quanh trục của nó (nhận lực từ bánh răng mặt trời)-giá hành tinh cố định. Bánh răng ngoại luân quay (nhận lực từ bánh răng hành tinh-Output). Bởi vậy momen ra được lấy từ trục của bánh răng ngoại luân. Khi cần dẫn được cố định ở vị trí và bánh răng mặt trời quay thì bánh răng bao quay trên trục và hướng quay được đảo chiều. Độ dài của mũi tên chỉ tốc độ quay và chiều rộng của mũi tên chỉ mômen. Mũi tên càng dài thì tốc độ quay càng lớn, và mũi tên càng rộng thì mômen càng lớn.  Kết nối trực tiếp: Bánh răng mặt trời và ngoại luân chủ động (được truyền lực từ động cơ-Input). Bánh răng hành tinh cố định (nhận lực từ bánh răng ngoại luân và bánh răng mặt trời). Giá hành tinh quay theo bánh răng hành tinh (nhận lực từ bánh răng hành tinh-Output). Bởi vậy momen ra được lấy từ trục của giá hành tinh. Do bánh răng bao và bánh răng mặt trời quay cùng nhau với cùng một tốc độ nên cần dẫn cũng quay với cùng tốc độ đó. Độ dài của mũi tên chỉ tốc độ quay và chiều rộng của mũi tên chỉ mômen. Mũi tên càng dài thì tốc độ quay càng lớn, và mũi tên càng rộng thì mômen càng lớn.  Gia tốc: Giá đỡ hành tinh chủ động (được truyền lực từ động cơ-Input). Bánh răng hành tinh xoay tròn quanh bánh răng mặt trời theo chiều quay của giá đỡ hành tinh (nhận lực từ giá đỡ hành tinh). Bánh răng ngoại luân quay theo bánh răng hành tinh (nhận lực từ bánh răng hành tinh-Output). Bởi vậy momen ra được lấy ra từ trục của bánh răng ngoại luân. Khi cần dẫn quay theo chiều kim đồng hồ thì bánh răng hành tinh chuyển động xung quanh bánh răng mặt trời theo chiều kim đồng hồ. Do đó bánh răng bao tăng tốc trên cơ sở số răng trên bánh răng bao và trên bánh răng mặt trời. Độ dài của mũi tên chỉ tốc độ quay và chiều rộng của mũi tên chỉ mômen. Mũi tên càng dài thì tốc độ quay càng lớn, và mũi tên càng rộng thì mômen càng lớn. Thực tế trong hộp số hành tinh mỗi cơ cấu hành tinh chỉ đảm nhận hai tỷ số truyền (nằm trong trạng thái làm việc, trừ số Mo), các hộp số hành tinh được tổ hợp hai hay nhiều cơ cấu hành tinh. Phần tử liên kết (bánh răng hành tinh) được gọi là phần tử khóa, các phần tử khá biểu thị mối liên kết giữa một hoặc nhiều một phần tử của cơ cấu hành tinh với nhau hoặc với vỏ hộp số hành tinh. Các phần tử khóa là: Ly hợp ma sát làm việc trong dầu. Phanh dải. Khớp một chiều. Tùy từng cấu trúc hộp số hành tinh mà các phần tử khóa là phần tử điều khiển hoặc phần tử đảm bảo an toàn cơ cấu. Các ưu điểm của hộp số sử dụng cơ cấu bánh răng hành tinh: Chuyển số liên tục không ảnh hưởng tới dòng lực từ động cơ. Giảm độ ồn tron g khi làm việc. Kích thước nhỏ gọn. Hiệu suất làm việc cao. Cho tỉ số truyền cao nhưng kích thước không lớn. Nhược điểm: Công nghệ chế tạo đòi hỏi có độ chính xác cao. Kết cấu phức tạp, nhiều cụm lồng trục, lồng phanh, ly hợp khóa. Lực ly tâm trên các bánh răng hành tinh lớn do tốc độ góc lớn. 3 . Các khả năng làm việc của hộp số hành tinh : 3.1. Bộ bánh răng hành tinh: Các bánh răng hành tinh: Hình 3.1. Bộ bánh răng hành tinh _Khuếch đại mômen phải phù hợp với hoạt động của xe. Các bánh răng là cần thiết để thực hiện điều đó. Để hoàn thành điều này, hộp số tự động sử dụng bộ bánh răng hành tinh. _Một bộ bánh răng hành tinh có thể sử dụng để giảm tốc, tăng tốc, và truyền động trực tiếp, bộ bánh răng hành tinh có thể sử dụng để đảo chiều quay. _Bộ bánh răng hành tinh mang tên như vậy là bởi vì nó giống với hệ thống mặt trời. Bánh răng ở giữa là bánh răng mặt trời. Xung quanh bánh răng mặt trời là các bánh răng hành tinh quay trên trục của nó. Các bánh răng hành tinh được giữ trên cần dẫn, nhưng có thể quay trên trục của nó. Bánh răng ngoài cùng là bánh răng bao. Tất cả bộ truyền bánh răng hành tinh sử dụng cách sắp xếp này. 3.2. Các khả năng làm việc chính của hộp số hành tinh a. Giảm tốc: Hình a. Giảm tốc _Nếu bánh răng bao được giữ và công suất được truyền đến bánh răng mặt trời, các bánh răng hành tinh được kéo quay và di chuyển xung quanh bánh răng bao. Điều này làm cần dẫn quay chậm hơn bánh răng mặt trời. Tốc độ đầu ra giảm và mô men tăng lên đáng kể. _Nếu giữ bánh răng mặt trời và dẫn động bánh răng bao, các bánh răng hành tinh sẽ di chuyển xung quanh bánh răng mặt trời. Đây là nguyên nhân làm cần dẫn dịch chuyển chậm hơn bánh răng bao. Mô men sẽ tăng lên, tuy nhiên, tốc độ giảm không đáng kể. b. Dẫn động trực tiếp: _Công suất đưa vào cả hai bánh răng mặt trời và bánh răng bao, công suất được đưa ra ở cần dẫn. _Do bánh răng bao và bánh răng mặt trời quay cùng với nhau với cùng một tốc độ nên cần dẫn cũng quay cùng tốc độ đó. Hình b. Dẫn động trực tiếp c. Tăng tốc: Hình c. Tăng tốc _Khi cần dẫn quay theo chiều kim đồng hồ các bánh răng hành tinh quay xung quanh bánh răng mặt trời trong khi chúng quay quanh trục của nó theo chiều kim đồng hồ. Làm cho các bánh răng bao tăng tốc tùy thuộc vào số răng của bánh răng bao và mặt trời. d. Đảo chiều: _Bằng cánh giữ cần dẫn và dẫn động bánh răng mặt trời, các bánh răng hành tinh bị kéo quay trên trục của nó. Điều này làm cho bánh răng bao quay theo chiều ngược lại ở một tốc độ thấp hơn. Hình d. Đảo chiều 3.3. Bộ truyền bánh răng hành tinh ba tốc độ (kiểu Simpson): Hình 3.3. Bộ bánh răng hành tinh 3 tốc độ _Bộ truyền bánh răng Simpson sử dụng trên hộp số ba tốc độ trong nhiều năm nay. _Bộtruyền bánh răng Simpson gồm có hai bộ bánh răng hành tinh. Bánh răng mặt trời của mỗi bộ truyền nối với nhau tạo thành một khối gọi là bánh răng mặt trời chung. 4. Đánh giá và so sánh về mặt động học của hộp số hành tinh kiểu Simpson và kiểu Ravigneaux: Tài liệu tham khảo: Truyền động công suất – Lê Lăng Vân 4.1. Quan hệ động học của các dãy hành tinh. Để xem xét khả năng động học giữa các phần tử của một dãy hành tinh có thể dùng hai phương pháp: giải tích hay đồ thị. Phương trình động học của dãy hành tinh được viết trên cơ sở xác lập mối quan hệ tốc độ góc tương đối khi dừng giá hành tinh G. Theo sơ đồ Hình 4-1a,btỷ số truyền viết được khi dừng giá hành tinh như sau: iMN0=nM - nGnN-nG =ωM - ωGωN - ωG = -K nM, nN, nG– số vòng quay của các bánh răng M, N và giá G; ωM, ωN, ωG– tốc độ góc của các bánh răng M, N và giá G; Hình 4-1. Mô tả cấu trúc và các quan hệ động học, động lực học của CCHT 2HK. Giản đồ tốc độ; b. Sơ đồ CCHT 2HK; c. Quan hệ động lực học. K được gọi là tỷ số truyền trong iMNH, hay đặc tính của dãy hành tinh. Dấu âm (-) trước K xác định chiều quay của bánh răng M và N khi dừng giá hành tinh là ngược chiều nhau. Giá trị K được xác định qua bán kính vòng lăn r hoặc số răng Z: K = ±rNrM = ±zNzM rM, rN– bán kính vòng lăn của các bánh răng M, N; zM, zN– tốc độ góc của các bánh răng M, N; Qua đó có thể rút ra phương trình động học của dãy hành tinh như trên là: ωM- KωN = (1 – K)ωG Với công thức tính ở trên có thể xác định tốc độ góc của M, N, G khi đã biết khâu nào là chủ động, khâu bị động và các liên kết trong các phần tử của dãy. Giá trị K của dãy bị hạn chế bởi kích thước của bánh răng hành tinh và của kích thước chung. Giá trị K thường nhận được từ 1,5 đến 4. Khi sử dụng phương pháp đồ thị, có thể dựng giản đồ tốc độ của dãy hành tinh trên giấy kẻ ly theo tỷ lệ xích nhất định (xem Hình 4-1c). Giả sử xây dựng giản đồ tốc độ khi M – chủ động, bánh răng N – bị phanh (VN = 0). Xác định tốc độ VN tại điểm ăn khớp giữa bánh răng M và bánh răng hành tinh qua số vòng quay nM từ công thức: VM = πnM30rM (m/s) nM– số vòng quay của bánh răng M, vg/ph. Đặt 0m rên trục đứng theo giá trị bán kính của bánh răng M, từ m đặt tốc độ VM, xác định điểm c, đoạn 0m, mc xác định theo tỷ lệ xích chọn. Khi VN = 0 ta có điểm n, nối nc. Tại d ta có thể xác định tốc độ của giá hành tinh G là VG. Đường nc biểu thị quan hệ tốc độ VM với tốc độ VG của giá hành tinh khi VN = 0. Việc xách định số vòng quay tương đối của bánh răng hành tinh (tức là sự tự quay của bánh răng trên ổ) có ý nghĩa lớn cho việc đánh giá và chọn ổ. Khi bánh răng M là chủ động, giá G là bị động thì: VM = VG + VHT Biến đổi công thức qua số vòng quay nG, nHT, nM và K có được: nHT = (nM-nG)2K-1 Tương tự ta có thể xác định các trường hợp khác của bộ truyền 2HK. Khi bánh răng N là chủ động, giá G là bị động: nHT = (nN-nG)2KK-1 Khi bánh răng M là chủ động, bánh răng N là bị động: nHT = (nM-nN)2KK2-1 Các công thức trên tạo điều kiện tính nHT khi biết thành phần nM, nN, nG và K. Các bộ truyền khác cũng có thể tiến hành theo các bước như trên. 4.2. Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson. a.Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson kiểu đơn giản. a.1. Sơ đồ cấu tạo. CCHT kiểu Wilson là bộ truyền hành tinh 1 dãy đơn giản, gồm các bánh răng ăn khớp hỗn hợp (trong và ngoài) và ba trục. Các chi tiết bao gồm: một bánh răng mặt trời có vành răng ngoài M đặt trên một trục quay, một bánh răng ngoại luân có vành răng trong N đặt trên một trục quay khác đồng tâm với trục quay của M, các bánh răng hành tinh nằm giữa M và N (với M ăn khớp ngoài, với N ăn khớp trong), trục của các bánh răng hành tinh nối cứng với nahu trên cần dẫn G và chuyển động quay xung quanh đường tâm của M, N, trục của cần dẫn N là trục thứ ba của CCHT. Cấu tạo và sơ đồ của CCHT kiểu Wilson như trên. Như vậy ba trục của cơ cấu cơ cùng đường tâm quay ở dạng trục lồng, được gọi là đường tâm trục của CCHT, các trục đều có thể quay tương đối với nhau. Số lượng bánh răng hành tinh có thể là 1, 2, 3, 4, tùy thuộc vào kết cấu cụ thể. Các bánh răng hành tinh vừa có khả năng quay xung quanh trục của nó vừa có khả năng quay xung quanh trục của CCHT. CCHT Wilson có 3 phần tử: M, N, G. Bánh răng hành tinh H được coi là khâu liên kết giữa M và N, theo phân tích động học của hộp số, chúng cần có một phần tử chủ động và một bị động. Do vậy, để nhận được một tỷ số truyền xác định, cơ cấu có thể có hai khả năng sau: Khóa một phần tử với vỏ hộp số. Khóa hai phần tử với nhau. Cả hai khả năng đều cho phép: nếu trục vào có tốc độ quay ổn định thì tốc độ góc của trục ra sẽ ổn định. Hình 4.2. Cấu tạo và sơ đồ CCHT kiểu Wilson. M – Bánh răng mặt trời; N – Bánh răng ngoại luân; H – Bánh răng hành tinh; G – Cần dẫn. a.2. Khả năng sử dụng. Khả năng sử dụng tỷ số truyền của CCHT với chức năng là hộp số trên ôtô phụ thuộc điều kiện kết cấu và giới hạn làm việc của động cơ. Trong hộp số ôtô, mặc dù đã sử dụng kết cấu trục lồng nhưng cũng không thể thường xuyên thay đổi trục chủ động và trục bị động. b. Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson tổ hợp. b.1. Tổ hợp bộ truyền cơ bản. Để đáp ứng số lượng tỷ số truyền cần thiết (từ ba đến năm số tiến), trên HSHT của ôtô thường dùng từ hai đến ba CCHT Wilson kể trên. Thường gặp hai dạng cơ bản là ghép nối song song và ghép nối nối tiếp. Trên Hình 4-3 là sơ đồ ghép nối tiếp của hai CCHT Wilson, còn số lượng số truyền được nhân lên gấp đôi. Trên Hình 4-4 là sơ đồ ghép nối song song, W – một cơ cấu Wilson. b.2. Tổ hợp các bộ truyền theo nhóm. Hộp số chính có thể chia ra: một hoặc nhiều nhóm tỷ số truyền. Hộp số một nhóm tỷ số truyền gồm CCHT kiểu Simpson, Ravigneaux hay tổ hợp từ các CCHT kiểu Wilson. Hộp số có hai hay nhiều nhóm tỷ số truyền gồm các CCHT đã được tổ hợp như trên cùng với CCHT đơn giản (Wilson). Các ôtô con hiện đại thường bố trí các loại động cơ có số vòng quay lớn (6000 – 10000 vg/ph) hộp số cần có nhiều số truyền và tỷ số truyền thay đổi trong giới hạn rộng, trong khi đó không gian chỉ cho phép trong giới hạn nhất định, vì vậy hộp số đã được cấu tạo thành hai phần (tạo nên hai nhóm số truyền) nhằm giảm bớt tỷ số truyền cho các bộ truyền, thu gọn kích thước chung. Hình 4-3. Sơ đồ ghép nối tiếp của hai CCHT Wilson. Hình 4-4. Sơ đồ ghép nối song song của hai CCHT Wilson. Trên ôtô con thường sử dụng loại hộp số có hai nhóm tỷ số truyền. Đối với loại này hộp số chính được chia ra: phần chính hộp số, phần phụ hộp sô. Phần phụ hộp số có thể đặt trước phần chính như Hình 4-5, hoặc đạt sau phần chính như Hình 4-6. Hộp số có hai nhóm số truyền ở phần phụ có hai số, phần chính có ba, bốn số. Tổ hợp các số truyền này có thể tạo nên số lượng tỷ số truyền bằng hai lần số truyền của phần chính hộp số, nhưng trong thực tế trên ôtô con chỉ sử dụng đến năm số tiền một số lùi, bởi vậy có một số số truyền không được tổ hợp. Hình 4-5. Hộp số hai nhóm số truyền có phần phụ đặt trước phần chính. Hình 4-6. Hộp số hai nhóm số truyền có phần phụ đặt sau phần chính. Tỷ số truyền trong phần phụ có thể có: số truyền thẳng, số truyền tăng, nhưng cũng có thể là số truyền thẳng, số truyền giảm. Trong trường hợp có số truyền giảm thì số D – số truyền giảm, số OD – số truyền thẳng. Tỷ số truyền chung trong hộp số được tính toán từ tỷ số truyền của các phần trong hộp số. Hộp số chính có nhiều nhóm tỷ số truyền không sử dụng trên ôtô con. 4.3. CCHT kiểu Simpson. a. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc. CCHT kiểu Simpson gồm hai CCHT Wilson. Các phần tử:M1, N1, H1, G1 thuộc dãy hành tinh thứ nhất, M2, N2, H2, G2 thuộc dãy hành tinh thứ hai. Chúng đã được ghép nối như sau: Hai bánh răng mặt trời M1 và M2 đặt trên cùng một trục quay (liên kết cứng). Giá hành tinh G2 liên kết cứng với bánh răng ngoại luân N1. Sơ đồ cấu tạo đươc trình bày trên Hình 4-7, và nguyên lý làm việc tóm tắt trong Bảng 4-1. Hình 4-7. Hộp số Simpson. Bảng 4-1. Nguyên lý làm việc CCHT tổ hợp Simpson. Số truyền Phần tử chủ động Phần tử bị động Phần tử khóa Phần tử chạy không Công thức tính i Khả năng chế tạo i ứn dụng trọng hộp số 1 N2 N1 G1 .. 1+rM2rN2+rM2rM1∙rN1rN2 1 < i <∞ Số truyền rất chậm 2 N2 N1 M1+M2 H1+G1 1+rM2rN2 1 < i <∞ Số truyền chậm 3 N2 N1 K1 nối với K2 H1, H2, M1,M2, G1 1 1 Số truyền thẳng R M1 N1 G1 G1 -rN1rM1 -∞<I<-1 Số lùi b.Cấu tạo của CCHT trên ôtô VOLKSWAGEN và AUDI. Sự hoạt động của tổ hợp gắn liền với việc bố trí các phần tử điều khển (ly hợp, phanh). Nhận dạng CCHT đặt trên ôtô VOLKSWAGEN và AUDI: bộ truyền có hai dãy hành tinh trước và sau. Trục chủ động 1 nằm trong cùng, thông qua giá đỡ 3 nối với bánh răng N2 bằng ly hợp ∅4 và bánh răng M2 bằng ly hợp ∅5. Trục bị động 2 lồng trong bánh răng mặt trời M1, M2 và nối với giá hành tinh G2, bánh răng N1. Bánh răng mặt trời M1, M2 liền nhau, có cùng kích thước và có thể bị khóa đứng yên với vỏ bằng phanh T13. Giá hành tinh G1 có thể bị khóa đứng yên bằng ly hợp ∅10 và khớp một chiều KM8 và ly hợp ∅10 bố trí nối song song giữa G1 và vỏ, vì vậy KM8 đảm bảo cho ∅10 không bị quá tải trong trường hợp G1 có xu hướng đổi chiều quay. Sử dụng hai đặc điểm nhận dạng của CCHT kiểu Simpson để phân tích trạng thái làm việc bộ truyền hành tinh trong hộp số VW và AUDI. Các số truyền được thực hiện bằng việc đóng mở các phần tử điều khiển, tóm tắt nguyên lý làm việc trong bảng 4-2. Vị trí trung gian (số M0): Trục chủ động 1 nối với bánh T của BMTL làm quay giá đỡ 3 của hai ly hợp khóa, ly hợp ∅4, ∅10 mở, mômen không truyền vào CCHT, trục bị động 2 đứng yên, ôtô không chuyển động. Cần chọn số ở vị trí “N” hoặc “P”. Bảng 4-2. Nguyên lý làm việc của các số truyền của VW và AUDI. Số truyền ∅4 ∅5 T3 ∅10 KM8 1 * * * 2 * * 3 * * R * * * *- Trạng thái khóa liên kết; ∅ - ly hợp ma sát; T – phanh dải; KM – khớp một chiều. Số truyền 1: Ly hợp ∅4, ∅10 đóng, N1 quay. Mômen truyền qua G2 và M1, M2 tới H1 và N1 rồi truyền qua trục bị động 2. Khi có cần chọn số có thể nằm ở vị trí “D” và “2”, còn KM8 ở trạng thái mở khớp một chiều. Khi cần chọn số ở vị trí “1” hoặc số lùi “R” khớp một chiều ở trạng thái đóng. Số truyền 2: Ly hợp ∅4 và phanh T13 đóng. Mômen truyền từ bánh T của BMTL tới trục 1, giá đỡ 3 của 2 ly hợp khóa, ∅4, N2 tới G2. Khi đó M2 đứng yên, trục bị động 2 nhận mômen truyền. Vị trí của cần số “D”,”2”. Số truyền 3: Ly hợp ∅4, ∅5 đón. Mômen truyền qua trục 1, giá đỡ 3 ∅5, ∅4 đóng tạo liên kết cứng giữa hai phần tử của CCHT dãy thứ hai và chúng làm việc như một khối bởi vậy M2và N2 quay cùng tốc độ. Dãy hành tinh thứ nhất không truyền mômen. Cần chọn số ở vị trí “D”. Số lùi R: Ly hợp ∅5, ∅10 đóng. Mômen truyền từ trục 1, giá đỡ ∅5 tới M2, M1. Do G1 đứng yên nên N1 đổi chiều quay. Trục 2 quay ngược chiều trục 1 tạo nên chuyển động lùi của ôtô. KM đảm bảo G1 không bị quay ngược chiều do ly hợp ∅10 có thể bị trượt. Cần chọn số ở vị trí “R”. c.Cấu tạo của CCHT trên ôtô TOYOTA CROWN. Cấu tạo của CCHT này gồm hai phần: Phần trước là một cơ cấu Wilson có hai tỷ số truyền được điều khiển bằng các ly hợp khóa B0, C0 khớp một chiều F0. Khớp F0 có tác dụng là cơ cấu an toàn cho C0, được phép song song trong mạch truyền lực của CCHT, liên kết giữa bánh răng mặt trời với giá hành tinh tạo nên số truyền thẳng được gọi là số D. Ly hợp khóa B0 khóa giữa bánh răng mặt trời với vỏ, bánh răng này được cố định tạo nên số truyền tăng gọi là OD. Các cơ cấu B0, C0 luân phiên làm việc, tức là khi một phần tử này đóng thì phần tử kia sẽ mở. Trục chủ động của cơ cấu là trục nối cứng với giá hành tinh, nó lồng trong trục bánh răng mặt trời. Trục nhận mômen truyền từ bánh tuabin T của máy bơm thủy lực. Trục bị động nối cứng với bánh răng ngoài N và truyền mômen tới CCHT Simpson phía sau qua hai ly hợp khóa C1, C2. Bộ truyền này có tên gọi là bộ tuyền OD, vì nó cho phép tạo nên khả năng tăng tốc cho hộp số. Tóm tắt nguyên lý làm việc trong Bảng 4-3 Bảng 4-3. Nguyên lý làm việc bộ truyền OD. Số truyền B0 C0 F0 D(i=1) * * OD(i<1) * Phần sau là CCHT Simpson bao gồm hai dãy hành tinh đã tổ hợp sẵn: dãy phía trước (F.P.C) và dãy phía sau (R.P.C). Hai dãy hành tinh được điều khiển qua các khớp ma sát: B1, B2, B3, C1, C2 và các khớp một chiều tự động điều khiển F1, F2. Khớp B2, B3 là ly hợp khóa. Khớp B3 liên kết theo mạch song song với F2 nhằm khóa giá hành tinh của dãy phía trước (F.P.C) với vỏ, chỉ làm việc đồng thời với F2 khi chịu tải lớn và có thể gây nên đảo chiều quay ở số truyền 1. Khớp B2 và F1 khóa bánh răng mặt trời với vỏ. Với cấu trúc này, khớp B2 chỉ có tác dụng theo một chiều quay nhất định nhằm tránh hiện tượng bánh răng mặt trời tự động đảo chiều làm việc. Hai khớp này làm việc đồng thời khi ở khi ở số truyền 2. Khớp B, là phanh giải có tác dụng khóa bánh răng mặt trời với vỏ. B3 làm việc đồng thời với khớp B2 và F1 ở số 2. Trong trường hợp này F1 là cơ cấu an toàn cho B3. Hình 4-8. Cấu tạo của CCHT trên ôtô TOYOTA CROWN. Khớp C1, C2 là khớp điều khiển hai dòng mômen truyền vào CCHT Simpson. Khớp ly hợp C1 nối mômen truyền từ bộ OD vào bánh răng ngoại luân của dãy phía sau (R.P.C) thuộc bộ truyền Simpson, trong tất cả số truyền cho xe chạy tiến. Khớp ly hợp C2 nối mômen truyền từ bộ OD vào bánh răng mặt trời thuộc bộ truyền Simpson, chỉ khi xe lùi và khi cần khóa CCHT Simpson tạo nên số truyền thẳng. Khi truyền thẳng C1, C2 đồng thời đóng, như vậy bánh răng mặt trời và bánh răng ngoại luân quay cùng tốc độ I = 1. Như vậy ở đây trạng thái trục chủ động có thay đổi: có lúc là trục của bánh răng mặt trời nếu C2 hay cả C1 và C2 cùng đóng, có lúc là trục của bánh răng ngoại luân dãy (R.P.C) nếu C1 đóng. Trục bị động là trục của bánh răng ngoại luân dãy (F.P.C) và giá hành tinh của dãy (R.P.C). Tóm tắt nguyên lý làm việc cho CCHT Simpson trên TOYOTA (Bảng 4-4) Bảng 4-4. Tóm tắt nguyên lý làm việc CCHT Simpson. Số truyền C1 C2 B1 B2 B3 F1 F2 1 * * * * 2 * * * * 3 * * * Lùi * * *-Tổ hợp hai thành phần HSHT thực hiện theo năm khả năng tiến và một lùi với các chế độ làm việc. + Khi đặt cần chọn số ở D: xe thực hiện các số truyền 1, 2, 3, OD. Với 1, 2, 3 bộ truyền OD nằm ở trạng thái OD (i=1). Với OD bộ truyền OD nằm ở trạng thái OD (i<1). + Khi đặt cần số ở 2: thực hiện các số 1, 2, 3, OD nằm ở trạng thái (i=1). + Khi đặt cần chọn số ở L: thực hiện các số truyền 1, 2, OD nằm ở trạng thái (i=1). Với trạng thái số 1 khớp ly hợp B3 hỗ trợ cho F2 nhằm giảm tải cho cơ cấu. Cấu trúc như vậy nâng cao khả năng an toàn làm việc cho CCHT. + Khi đặt cần chọn số ở số lùi, các trạng thái: bộ truyền OD ở D, bộ truyền Simpson có C2, B3 đóng. + Khi đặt cần chọn số ở số P và số N chỉ có khớp C0 đóng, còn lại ở trạng thái mở. Khi đặt cần chọn số ở P khóa trục bị động ở trạng thái khóa với vỏ, do vậy xe không bị tự trôi. Tổ hợp các trạng thái làm việc của HSHT gồm bộ truyền OD và bộ truyền Simpson trên ôtô trong Bảng 4-5. Bảng 4-5. Tổ hợp các trạng thái làm việc của CCHT TOYOTA CROWN. Vị trí cần Vị trí HSHT C0 C1 C2 B0 B1 B2 B3 F0 F1 F2 P P * R R * * * * N N * 1 * * * * D 2 * * * * * 3 * * * * * OD * * * * 1 * * * * 2 * * * * * * 3 * * 1 * * * * * 2* * * * * * * 4.4. CCHT kiểu Ravigneaux. a. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc. Cấu tạo của CCHT kiểu Ravigneaux gồm hai bánh răng mặt trời M1, M2 nối với hai trục khác nhau, hai nhóm bánh răng hành tinh H1, H2, ăn khớp với nhau và đặt trên một giá hành tinh G, một bánh răng ngoại luân N ăn khớp với H2, còn H1 ăn khớp với M2. Sơ đồ cấu tạo trình bày trên Hình 4-9 và tóm tắt nguyên lý làm việc trong Bảng 4-6. Hình 4-9. Sơ đồ cấu tạo của CCHT kiểu Ravigneaux. 1 - Bánh răng hành tinh H2; 2 - Bánh răng hành tinh H1; 3 - Giá hành tinh G; 4 - Bánh răng mặt trời M1; 5 - Bánh răng mặt trời M2; 6 - Bánh răng ngoại luân N. Bảng 4-6. Tóm tắt nguyên lý làm việc của CCHT kiểu Ravigneaux. Số truyền Phần tử chủ động Phần tử bị động Phần tử khóa Phần tử chạy không Công thức tính i Khả năng chế tạo i ứng dụng trong hộp số 1 M1 N G M2 rNrM1 1< i <∞ Số truyền rất chậm 2 M1 N M2 _ _ rKrM1+rKrM21+rKrM2 1<i<∞ Số truyền chậm 3 M1+M2 N M1, M2 _ _ 1 1 Số truyền thẳng 4 G N M2 _ 11+rM2rN i<1 Số truyền Tăng 5 M2 N G M1, H1 -rNrM2 -∞<i<-1 Số lùi Từ Bảng 4-6 nguyên lý làm việc nhận thấy trục chủ động có thể liên kết với M1, M2, trục bị động liên kết với N do vật kết cấu bố trí trên hộp số ôtô đảm bảo tính hợp lý cao. Khi M1 và M2 khóa cứng với nhau tạo nên số truyền thẳng (D). So với CCHT kiểu Simpson, CCHT kiểu Ravigneaux cho khoảng tỷ số truyền rộng rãi hơn, ít gặp khó khăn trong chế tạo, nhiều hãng đã áp dụng CCHT kiểu này trên ôtô con từ nhiều năm trước đây. Hình 4-10. Các trạng thái làm việc ở số 1, 2, 4, R của CCHT kiểu Ravigneaux. Trên Hình 4-10 mô tả các số truyền của CCHT kiểu Ravigneaux và không miêu tả ở số 3 truyền thẳng. b.Cấu tạo và nguyên lý làm việc của HSHT trên ôtô con OPEL. HSHT này có trục chủ động 1 nối với bánh T của BMTL, đồng thời trên nó đặt ly hợp khóa ∅11 và K2 (bố trí song song) liên hệ với M3, ly hợp khóa ∅12 liên hệ với bánh răng N6. Bánh răng N6 có thể nối với trục 1 hoặc khóa cứng trên vỏ nhờ ly hợp ∅13. Trục bị động 9 nối cứng với giá hành tinh G8 và có thể bị phanh bởi phanh T10. Bánh răng M3 ăn khớp với H4. Bánh răng H4 ăn khớp với H5, M7 ăn khớp với H5 và quay trơn trên trục 9. Sơ đồ thực hiện cấu trúc theo phương án A của CCHT kiểu Ravigneaux, nhưng sử dụng giá hành tinh G8 làm khâu bị động. Các trạng thái làm việc của CCHT theo số truyền trong hộp số như sau. Vị trí trung gian: các ly hợp khóa ∅11, ∅12, ∅13 và phanh T10 đều ở trạng thái mở. Trục chủ động 1 gắn với bánh tuabin của BMTL và dẫn động bánh rănghành tinh H4 và H5 và đẩy bánh răng N6 quay cùng chiều với M3. Do bánh răng M7 quay lồng không bởi vậy giá hành tinh G8 và trục bị động 9 đứng yên. Số truyền 1: ly hợp ∅11 đóng, phanh T10 đóng. Mômen truyền qua ∅11 tới M3, làm quay H4 và G8. M7 bị khóa đứng yên với vỏ hộp số nhờ phanh dải T10. H5 lăn trên M7 và mang giá hành tinh G8 quay cùng chiều với M3, N6 quay không tải. Số truyền 2: ly hợp ∅12 phanh dải T10 đều đóng, mômen truyền từ trục 1 qua ∅12 và K2 tới N6, H5 quay và lăn trên bề mặt M7 (T10 giữ bánh răng M7 đứng yên) mang theo G8 quay cùng chiều N6. H4 và M3 quay không tải. Số truyền 3: ly hợp ∅11, ∅12 đóng mômen truyền lực từ trục 1 qua ∅11 và K2 tới M3, đồng thời qua ∅12 đến N6. Do M1 và N6 có cùng tốc độ nên CCHT quay thành một khối thực hiện số truyền thẳng. Số lùi: ly hợp ∅11, ∅13 đóng N6 đứng yên với vỏ hộp số. Mômen truyền từ trục chủ động qua ∅11 đến M3. M3 làm quay H4, H5 mang theo giá hành tinh quay ngược chiều M3. M7 quay không tải. Trục bị động quay ngược chiều, xe thực hiện chuyển động lùi. Nếu cần chọn số ở vị trí “1” CCHT chỉ làm việc ở số truyền 1. Nếu cần chọn số ở vị trí “2” CCHT làm việc ở số truyền 1 và số truyền 2. Nếu cần chọn số ở vị trí “D” CCHT chỉ làm việc ở số truyền 1,2,3. Nếu cần chọn số ở vị trí “N” và “P” trục bị động đứng yên. Nếu cần chọn số ở vị trí “R” xe chuyển động lùi. Việc dùng G8 làm khâu bị động không cho giá trị tỷ số truyền lớn, nhưng có khả năng thu gọn kết cấu của HSHT. c.Cấu tạo, nguyên lý làm việc của HSHT trên ôtô con FORD. Trên xe có thêm một số truyền tăng, như vậy CCHT kiểu Ravigneaux có bốn số truyền tiến và một số lùi. HSTĐ bố trí cùng với HTTL AOD/AOD-E. Số 1: giá hành tinh G bị khóa đứng yên, mômen truyền từ bánh răng M1 sang bánh răng hành tinh ngắn H1 tới bánh răng dìa hành tinh H2 và truyền ra bánh răng ngoại luân N, tức là truyền sang trục ra của HSC. Tỷ số truyền đạt được xấp xỉ 2,5:1. Số 2: bánh răng M2 bị khóa đứng yên, mômen truyền từ bánh răng M1 sang bánh răng hành tinh ngắn H1 tới bánh răng hành tinh dài H2 và truyền ra bánh răng ngoại luân N, tức là truyền sang trục ra của HSC. Tỷ số truyền xấp xỉ 1,5:1. Số 3 truyền thẳng: bánh răng M2 bị khóa với bánh răng M1, tất cả thành một khối chuyên động. Tỷ số truyền xấp xỉ 1:1. Số 4 truyền tăng: bánh răng M1 bị khóa đứng yên, mômen truyền từ bánh răng hành tinh ngắn H1 lăn trên M1. Tỷ số truyền đạt được xấp xỉ 0,667:1. Bộ truyền kiểu Ravigneaux có bốn số truyền tiến và một số lùi như trên nằm gọn trong vỏ CCHT và đặt trong vỏ của HSTĐ thành một khối riêng. Các khối BMTL, khối CCHT, khối thủy lực, thủy lực điện từ nằm trong vỏ chung của HSTĐ. d.Hộp số hành tinh ba số tiền của RENAULT 1.6 TA. Hộp số này thuộc loại HSTĐ gồm: BMTL có hệ số biến đổi MT/MB là 2,3, CCHT kiểu Ravigneaux thực hiện phương án A. Phần hộp số cơ khí có: bánh răng ngoại luân N, hai bánh răng mặt trời M1, M2 liên kết với bánh răng ngoại luân bằng ba bộ bánh răng hành tinh kép S1, S2, bánh răng hành tinh dài S2 ăn khớp với M2 và ngoại luân N, bánh răng hành tinh ngắn S1 ăn khớp với M2 và bánh răng hành tinh dài S2. Phần cơ cấu điều khiển cơ khớp một chiều RL, các khóa ma sát B1, B2 và C1, C2. Các khóa là dạng ly hợp nhiều đĩa làm việc trong dầu. Cơ cấu điều khiển thuộc loại hệ thống thủy lực điện từ (EAT) dùng để điều khiển hoạt động của các khóa ma sát. Hệ thống điều khiển điện từ cho phép chọn bộ tối ưu chế độ hoạt động của động cơ và hoạt động của ôtô bằng cách tính toán từ cảm biến vị trí bướm ga và tốc độ chuyển động của ôtô. Cụm điều khiển trung tâm nhận các tín hiệu từ các cảm biến, tính toán đưa ra chế độ làm việc tối ưu cho các cơ cấu điều hành điền từ, mạch thủy lực, thực hiện đóng mở khóa ma sát để tăng hay giảm vị trí truyền trong CCHT. Trên cơ cấu điểu khiển còn có công tắc gia tốc nhanh đặt tại vị trí cuối cùng của bàn đạp cung cấp nhiên liệu (chân ga). Khi xe đang chuyển động ở các số cao (2 và 3), nếu nhấn mạnh chân ga (để đóng công tắc gia công nhanh), mạch điện cho phép điều khiển chuyển về số thấp hơn tức thời, nhằm tăng khả năng gia tốc của xe. Cơ cấu này tạo nên trạng thái thay đổi đột biến theo xu hướng tăng gia tốc xe (trạng thái KICK-DOWN). Công tắc này khi đóng ở chế độ làm việc “KICK-DOWN” và khóa này “KICK- DOWN” mất tác dụng, ôtô lại hoạt động theo chế độ tính toán của cụm điều khiển trung tâm. Nhờ cấu trúc như trên, khi xe cần vượt chướng ngại đột xuất, hoặc gia tốc nhanh, hộp số tự động thay đổi về truyền thấp hơn, để tạo nên lực kéo lớn. Chúng ta có thói quen gọi là “số vượt”. Trên nhiều HSTĐ loại EAT có bố trí cơ cấu này, nhằm tăng khả năng hoạt động linh hoạt của ôtô. 5 Kết luận và đánh giá: Đề tài đã trình bày được những vấn đề cơ bản nhất về hộp số tự động từ tổng quát đến một hộp số cụ thể. Phần tổng quan về hộp số tự động đã trình bày được khái quát lịch sử phát triển rằng năm 1938, hộp số tự động đầu tiên ra đời khi hãng GM giới thiệu chiếc Oldsmobile được trang bị hộp số tự động. Việc điều khiển ôtô được đơn giản hóa bởi không còn bàn đạp ly hợp. Tuy nhiên do chế tạo phức tạp và khó bảo dưỡng sửa chữa nên nó ít được sử dụng. Đến những năm 70 Hộp số tự động thực sự hồi sinh khi hàng loạt hãng ô tô cho ra các loại xe mới với hộp số tự động đi kèm. Từ đó đến nay hộp số tự động đã phát triển không ngừng và dần thay thế cho hộp số thường. Dựa vào cơ sở lý thuyết để phân loại hộp số tự động theo tỷ số truyền, theo cách điều khiển, theo cấp số truyền và theo cách bố trí trên xe. Cùng với đó là trình bày các bộ phận chính và chức năng cơ bản của hộp số tự động, điều khiển hộp số tự động để cho chúng ta có một cái nhìn tổng quan về hộp số tự động. Ngoài ra trong bài còn nêu được cấu tạo, sơ đồ, nguyên lý làm việc của hộp số hành tinh. Điều này giúp chúng ta biết được các dạng cơ bản trong cấu tạo của hộp số hành tinh trên ôtô con, hiểu được nguyên lý vận hành của nó. Trọng tâm của bài tập lớn là Phân tích động học cơ cấu hành tinh kiểu Simpson trong hộp số tự động bằng việc đánh giá và so sánh về mặt động học của hộp số hành tinh kiểu Simpson và kiểu Ravigneaux. Trong bài đã đề cập đến mối quan hệ động học của các dãy hành tinh, cùng với đó đưa ra so sánh về sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của cơ cấu hành tinh kiểu Simpson và kiểu Ravigneaux để từ đó chúng ta một phần đánh giá được mặt động học của chúng. Thêm vào đó, trong bài trình bày thêm về cấu tạo của cơ cấu hành tinh trên một số ôtô như VOLKSWAGEN và AUDI, ôtô TOYOTA CROWN, ôtô con OPEL và nguyên lý làm việc của hộp số hành tinh trên các ôtô đó. Trên đây là toàn bộ nội dung bài tập lớn môn TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT của nhóm 6. Trong thời gian được giao, các thành viên trong nhóm đã tích cực tìm hiểu và cố gắng hoàn thành nhiệm vụ nhưng cũng không thể tránh khỏi thiếu sót, mong nhận được sự góp ý của thầy, cô và các bạn. Tất cả thành viên của nhóm 6 xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Hữu Chí – người đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho chúng em hoàn thành bài tập này!!! HẾT!!!

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docxde_tai_phan_tich_dong_hoc_co_cau_hanh_tinh_kieu_simpson_tron.docx