GÓC KỸ THUẬT - Nhiệm vụ, cấu tạo và nguyên lý của hộp số cơ khí


A. Nhiêm vụ, yêu cầu.

1) Nhiệm vụ:

- Thay đổi mômen quay từ động cơ đến bánh xe chủ động để tăng giảm lực kéo khi cần thiết để thắng lực cản mặt đường.
- Thay đổi tốc độ của ôtô và thực hiện chuyển động lùi của ôtô.
- Cho phép ôtô dừng tại chỗ mà không cần tắt máy.

2) Yêu cầu:

Hộp số phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Tỷ số truyền cần thiết để có tốc độ chuyển động thích hợp, lực kéo cần thiết trên các bánh xe chủ động và đảm bảo tính kinh tế của ôtô.
- Phải có hiệu suất truyền lực cao, làm việc ổn định, sang số nhẹ nhàng, không sinh ra lực va đập ở các bánh răng.
- Phải có kết cấu gọn bền chắc, dễ điều khiển, dễ bảo dưỡng hoặc kiểm tra và sửa chữa khi có hư hỏng.

B. Cấu tạo và nguyên lý làm việc.

1) Cấu tạo:

Hộp cơ khí có cấp gồm các bộ phận sau:

- Vỏ ly hợp được lắp với động cơ.
- Vỏ hộp số.
- Trục thứ cấp có các bánh răng thứ cấp.
- Bộ đồng tốc.
- Trục sơ cấp.
- Trục trung gian và các bánh răng trung gian.
- Cần gài số.


"Click vào để xem ảnh gốc với chất lượng tốt hơn"
Hình 1: Cấu tạo hợp số cơ khí

a) Vỏ hộp số:  

Vỏ hộp số bao phủ bên ngoài hộp số, thường làm bằng gang hoặc hợp kim nhôm. Có nhiệm vụ đỡ các chi tiết bên trong như ổ đỡ và các trục, ngoài ra còn chứa dầu bôi trơn để bôi trơn các chi tiết bên trong.



Hình 2: Vỏ hộp số

b) Các trục của hộp số:


Hình 3: Các trục của hộp số

Trục sơ cấp: Trên trục sơ cấp có một bánh răng liền trục và răng nhỏ ăn khớp với ống trượt của bộ đồng tốc. Phần trước có rãnh then hoa ráp vào moayơ đĩa ly hợp. Truyền chuyển động quay từ đĩa ma sát của ly hợp đến trục trung gian. Trục sơ cấp hay còn được gọi là trục ly hợp dùng để truyền chuyển động quay từ đĩa ly hợp tới bánh răng của trục trung gian.


Hình 4: Trục sơ cấp

Trục trung gian: Có nhiệm vụ giữ cho các bánh răng trung gian luôn ăn khớp với bánh răng trên trục sơ cấp và trục thứ cấp. Các bánh răng của trục trung gian thường được chế tạo thành một khối hoặc chế tạo rời, lắp với trục bằng then. Trục trung gian luôn quay cùng chiều với trục sơ cấp của hộp số.


Hình 5: Trục trung gian

Trục thứ cấp:  Trục thứ cấp có nhiệm vụ đỡ các bánh răng và đồng tốc, các bánh răng quay tự do chỉ có bộ đồng tốc bị khóa vào trục, dẫn động trục truyền chính và làm quay bánh xe.


Hình 6: Trục thứ cấp

Trục số lùi: Trục số lùi là một trục ngắn, được lắp bên dưới và bên cạnh trục trung gian. Trên trục số lùi gồm có một hoặc hai bánh răng, quay trơn với trục và có thể di chuyển trên trục để gài số lùi.


Hình 7: Trục số lùi

c) Bánh răng:  

Việc sử dụng các loại bánh răng để đáp ứng về nhu cấu tốc độ và moment xoắn. Trong hộp số ta thường sử dụng hai loại bánh răng: Bánh răng trụ răng thẳng và bánh răng trụ răng nghiêng. Bánh răng thẳng dùng trong bánh răng gài số lùi, vì nó ít làm việc và dùng cho việc cài số. Các bánh răng còn lại đều dùng bánh răng trụ răng nghiêng.

Bánh răng của hộp số được làm từ thép chất lượng cao, chúng được tôi cẩn thận để tạo độ nhẵn, bề mặt các răng cứng, nhưng bên trong rất dẻo. Chúng được gia công nhiệt bề mặt. Các răng, các vùng nguy hiểm được gia công trên máy chính xác.

"Click vào để xem ảnh gốc với chất lượng tốt hơn"
Hình 8: Bánh răng

d)  Bộ đồng tốc:  

Hai bánh răng đang quay, muốn gài vào nhau được êm dịu, không va đập, hư hỏng thì phải làm cho chúng quay cùng tốc độ (đồng tốc) trước khi gài vào khớp. Hộp số ôtô hiện đại được trang bị cơ cấu đồng tốc các bánh răng trước khi gài răng, gọi là bộ đồng tốc.

Nhiệm vụ này được thực hiện bởi một cơ cấu gọi là bộ đồng tốc được làm cùng với khớp gài số trên hộp số của ô tô. Hầu hết các ô tô hiện đại đều được trang bị hộp số kiểu đồng tốc. Được gọi là đồng tốc vì khi chuyển số hai bánh răng làm việc tiến lại gần nhau để làm đồng bộ tốc độ quay của chúng nhờ ma sát.

Bộ đồng tốc dùng ở những tay số cao: số 2, 3, 4, 5 (có tỷ số truyền nhỏ) và những tay số có tốc độ góc của các cặp bánh răng chênh lệch nhau lớn.

Cấu tạo của bộ đồng tốc có nhiều loại nhưng cơ bản gồm: moayơ (ruột đồng tốc) lắp then hoa với trục thứ cấp, vòng ngoài ăn khớp răng trong của ống trượt (vỏ đồng tốc).


Hình 9: Cấu tạo bộ đồng tốc

Trên ống trượt có rãnh lắp càng gài số và ống trượt di chuyển theo chiều dọc để gài số. Moayơ có ba rãnh rộng lắp ba miếng khoá, trên các miếng khoá có gờ được lò xo đẩy ra tiếp xúc với ống trượt, giữ ống trượt ở vị trí trung gian.
Hai vòng đồng tốc (vòng ma sát) làm bằng thau, bên trong vòng đồng tốc có mặt côn tiếp xúc với mặt côn trên bánh răng, bên ngoài có răng ăn khớp với răng trong của ống trượt, trên vòng đồng tốc có ba rãnh, ăn khớp với ba miếng khoá.

e)  Cơ cấu dẫn động điều khiển gài số:

Có hai kiểu gài (sang) số: Điều khiển trực tiếp và điều khiển gián tiếp.

Điều khiển trực tiếp:

Loại này cần gài số lắp trực tiếp với hộp số. Thường được sử dụng trên xe có cầu sau chủ động vì có ưu điểm: Chuyển số nhanh, chuyển số êm và dễ sử lý.


Hình 10: Cơ cấu gài số kiểu trực tiếp

Điều khiển gián tiếp:

Loại này hộp số tách rời khỏi cần số. Cần số được lắp riêng thường được lắp trên sàn xe hoặc trên trục tay lái. Cần số được nối với cơ cấu gài số trên hộp số bằng các khớp quay và thanh nối. Loại này có ưu điểm rung động và có tiếng ồn từ động cơ lên cần gài số được ngăn chặn.


"Click vào để xem ảnh gốc với chất lượng tốt hơn"
Hình 11: Cơ cấu gài số kiểu gián tiếp

f)  Cơ cấu định vị và khoá số:

Cơ cấu định vị thanh trượt(khoá riêng): Cơ cấu này giúp cho thanh trượt ở một vi trí nhất định khi ở vị trí trung gian hoặc gài bất kỳ một số nào đó. Trên thanh trượt có rãnh ứng với các số dùng chung thanh trượt và một rãnh số không, trên vỏ hộp số có lỗ, lắp lò xo và viên bi khoá.

Khi ta muốn gài bất cứ số nào trên thanh trượt như từ rãnh B sang rãnh C ta tác dụng vào tay số, làm thanh trượt di chuyển sang phải, lò xo bị nén, viên bi đi lên và trượt trên thanh trượt, dưới tác dụng của lò xo đẩy viên bi lọt xuống rãnh C. Nếu không có cơ cấu này hoặc cơ cấu này bị hư hỏng như: viên bi bị mòn hoặc lò xo bị gãy, sẽ gây ra hiện tượng tự trả về vị trí trung gian.


Hình 12: Cơ cấu định vị thanh trượt

Cơ cấu khoá thanh trượt (khoá chung): Cơ cấu này giữ một thanh trượt cố định khi kéo thanh trượt khác để gài số, nhờ vậy ta không thể vào hai số cùng một lúc. Kết cấu thanh trượt có rãnh tương ứng với các số và một rãnh ở số không, khi lắp thanh trượt các rãnh của hai thanh trượt hướng vào nhau. Trên vỏ hộp số có lỗ, lắp các viên bi khoá.


Hình 13: Cơ cấu khoá thanh trượt

Trên hình 13 thanh trượt I đang ở vị trí chuẩn bị gài số, nếu muốn gài số trên thanh trượt II ta phải đưa thanh trượt I về vị trí số không, sau đó đưa thanh trượt II về số cần gài.

g)  Các thông số cơ bản của hộp số:

Tỷ số truyền của các bánh răng: Tuỳ theo số truyền, có thể truyền qua một hay nhiều cặp bánh răng. Tỷ số truyền của các cặp bánh răng được tính như sau:

Tỷ số truyền qua một cặp bánh răng:

 Muốn xác định tỉ số truyền từ trục sơ cấp ra trục thứ cấp ta xác định bằng cách:

- Nếu là bánh răng ăn khớp ngoài: i12 = - n1/n2  = - Z2/Z1 --> chiều bánh răng số 1 và số 2 ngược nhau.
- Nếu bánh răng ăn khớp trong: i12 = n1/n2  = Z2/Z1 --> chiều bánh răng số 1 và số 2 cùng nhau.

Tỷ số truyền qua nhiều cặp bánh răng:
             

Hình 14: Cụm bánh truyền động trong hộp số

Muốn xác định tỉ số truyền từ trục sơ cấp ra trục thứ cấp ta xác định bằng cách:


- Nếu tỷ số truyền i1k >1: Truyền động giảm tốc và tăng mômen.
- Nếu tỷ số truyền i1k <1: Truyền động tăng tốc và giảm mômen.

2. Nguyên lý làm việc của hộp số cơ khí:

Hộp số 5 cấp số:

"Click vào để xem ảnh gốc với chất lượng tốt hơn"

Hình 15: Sơ đồ hộp số 5 cấp số

I - Trục sơ cấp (trục vào).
II – Trục thứ cấp (trục ra).
III – Trục trung gian.
IV – Trục số lùi.
A – Vòng đồng tốc gài số 4 và số 5.
B – Vòng đồng tốc gài số 2 và số 3.

Hộp số thuộc loại cơ khí có 5 cấp số, gồm 5 số tiến và 1 số lùi. Có hoạt động như sau:

Số 1: 

Ta gạt cần điều khiển sau cho bánh răng số 1 ăn khớp với bánh răng số 10. Lúc này môment xoắn từ động cơ truyền qua trục sơ cấp số (I), đến bánh răng số 5, qua bánh răng số 6 đến trục trung gian số (III), đến bánh răng số 10, đến bánh răng 1 qua trục thứ cấp số (II) và truyền ra hệ thống truyền lực phía sau.

Số 2: 

Ta gạt cần điều khiển sau cho vòng đồng tốc B ăn khớp với bánh răng số 2. Lúc này môment xoắn từ động cơ truyền qua trục sơ cấp số (I), đến bánh răng số 5, bánh răng số 6 đến trục trung gian số (III), truyền đến bánh răng số 9, đến bánh răng số 2, qua vòng đồng tốc B, đến trục thứ cấp số (II) và truyền ra hệ thống truyền lực phía sau.

Số 3:

Ta gạt cần điều khiển sau cho vòng đồng tốc B ăn khớp với bánh răng số 3. Lúc này môment xoắn từ động cơ truyền qua trục sơ cấp số (I), đến bánh răng số 1, qua bánh răng số 6 đến trục trục trung gian số (III), qua bánh răng 8, truyền qua bánh răng 3, qua vòng đồng tốc B, đến truc thứ cấp số (II) và truyền ra hệ thống truyền lực phía sau.

Số 4:

Ta gạt cần điều khiển sau cho vòng đồng tốc A ăn khớp với bánh răng số 4. Lúc này môment xoắn từ động cơ truyền qua trục sơ cấp số (I), đến bánh răng số 5, qua bánh răng số 6 đến trục trung gian số (III), qua bánh răng số 7, đến bánh răng số 4, qua vòng đồng tốc A, đến trục thứ cấp số (II) và truyền ra hệ thống truyền lực phía sau.

Số 5:

Ta gạt cần điều khiển sau cho vòng đồng tốc A ăn khớp với bánh răng số 5. Lúc này môment từ động cơ truyền qua trục sơ cấp số (I) đến bánh răng số 5, qua vòng đồng tốc A truyền đến trục thứ cấp số (II) và truyền ra hệ thống truyền lực phía sau.

Số lùi: 

Ta gạt cần điều khiển sau cho bánh răng số 11 ăn khớp với bánh răng số 10. Lúc này môment  xoắn từ động cơ truyền qua truc sơ cấp số (I), qua bánh răng số 6 đến trục trung gian số (III), đến bánh răng số 10, qua bánh răng số 11, đến trục số lùi, đến bánh răng số 12, đến bánh răng số 1, qua trục thứ cấp số (II) và truyền ra hệ thống truyền lực phía sau.


VIDEO THAM KHẢO:









Chúc các bạn thành công!
M_tả

No comments: