Giáo trình Hệ thống truyền lực

Chia sẻ: Hoang Nguyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:67

Thêm vào BST

Báo xấu

1.118
lượt xem 350
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hệ thống truyền lực của ô tô có tác dụng truyền chuyển động hay lực hoặc mô men xoắn từ động cơ đến các bánh xe chủ động. Trị số của lực hay mô men xoắn này có thể thay đổi, tùy theo điều kiện làm việc của ôtô.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Hệ thống truyền lực

…………..o0o………….. Giáo trình Hệ thống truyền lực
1 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN XE DU LỊCH 1.1 Công dụng của hệ thống truyền lực Hệ thống truyền lực của ô tô có tác dụng truyền chuyển động hay lực hoặc mô men xoắn từ động cơ đến các bánh xe chủ động. Trị số của lực hay mô men xoắn này có thể thay đổi, tùy theo điều kiện làm việc của ôtô.  Sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực trên xe. Hệ thống truyền lực có thể tập hợp nhiều cụm có chức năng khác nhau, thông thường bao gồm: - Li hợp, hộp số chính, cầu chủ động, trục các đăng, bánh xe. - Li hợp, hộp số chính, hộp phân phối, cầu chủ động, trục các đăng, khớp nối, bánh xe…. Số lượng cụm có thể khác nhau tùy thuộc vào tính năng kỹ thuật của ô tô (hình 1.1 ). Giới thiệu các sơ đồ thường gặp: Sơ đồ a : Động cơ, li hợp, hộp số đặt hàng dọc phía trước đầu xe, cầu chủ động đặt sau xe, trục các đăng nối giữa hộp số và cầu chủ động. Chiều dài từ hộp số đến cầu sau khá lớn nên giữa trục phải đặt ổ treo. Sơ đồ b: Động cơ, li hợp, hộp số chính, cầu xe nằm dọc và ở trước xe tạo nên cầu trước chủ động. Toàn bộ cụm truyền lực làm liền khối lớn, gọn. Nhờ cấu trúc này trọng tâm nằm lệch về phía đầu xe, kết hợp với cấu tạo vỏ xe tạo khả năng ổn định cao khi có l c ngang tác dụng, đồng thời giảm độ nhạy cảm với gió bên. ự Không gian đầu xe rất chật hẹp. Sơ đồ c: Động cơ, li hợp, hộp số nằm ngang đặt trước xe, cầu trước chủ động, toàn cụm truyền lực thành một khối. Trọng lượng khối động lực nằm lệch hẳn về phía trước đầu xe giảm đáng kể độ nhạy cảm của ô tô với lực bên, nhằm nâng cao
2 khả năng ổn định với tốc độ cao. Trong cầu chủ động bộ truyền bánh răng trụ thay thế cho bộ truyền bánh răng côn. Sơ đồ d: Động cơ, li hợp, hộp số, cầu chủ động làm thành một khối gọn ở phía sau xe, cầu sau chủ động. Sơ đồ e: Động cơ, li hợp, hộp số, cầu chủ động đặt trước, động cơ đặt ngược lại so với sơ đồ d. Sơ đồ g: Động cơ, li hợp đặt trước xe, hộp số chính, cầu chủ động đặt sau xe và tạo nên một khối lớn. Trong trường hợp này thì có các đăng truyền mô men từ động cơ, li hợp tới hộp số. Trọng lượng san đều cho cả hai cầu. Sơ đồ h: Động cơ, li hợp, hộp số chính, hộp phân phối đặt dọc phía đầu xe, cầu trước và cầu sau chủ động. Sơ đồ này thường gặp ở ô tô có khả năng việt giả cao, ô tô chạy đường xấu . Sơ đồ i: Động cơ, hộp số, li hợp, cầu trước tạo thành một khối nằm phía đầu xe đáp ứng nhu cầu tăng trọng lượng lên cầu trước. Cầu sau chủ động nối với hộp số chính thông qua khớp ma sát, không có hộp phân phối, kết cấu đơn giản, có tính năng việt giả tốt, nhất là khi hoạt động trên đường trơn.
3 Hình 1.1 Sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực.
4 1.2 Một số bộ phận chính của hệ thống truyền lực trên ôtô 1.2.1 Li hợp. Li hợp có tác dụng nối êm và tách thanh truyền động từ trục khuỷu động cơ với trục của hộp số. Khi li hợp nối trục khuỷu động cơ với trục hộp số êm sẽ đảm bảo cho các bánh răng truyền động không va đập vào nhau, các bộ phận đang ở vị trí đứng yên sẽ chuyển động từ từ, làm cho bánh xe chủ động của ô tô chuyển động nhẹ nhàng. Li hợp có tách nhanh thì gài số mới được nhanh, dễ dàng, không sinh ra hiện tượng va đập giữa các bánh răng. Ngoài ra li hợp cần có tác dụng bảo vệ khi xe làm việc quá tải, nghĩa là li hợp tự động cắt sự truyền dẫn khi mô men xoắn ở bánh xe chủ động quá trị số quy định.  Li hợp có các loại: Li hợp ma sát. o Ở li hợp ma sát sự truyền mô men xoắn từ phần chủ động đến phần bị động nhờ vào ma sát tiếp xúc giữa các bề mặt làm việc của phần bị động và phần chủ động của li hợp. Để tăng cường lực ma sát tiếp xúc này người ta dùng cơ cấu ép bằng lò xo, tay đòn hoặc hỗn hợp (lò xo, tay đòn) (hình 1.2).  Li hợp ma sát loại màng. Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý li hợp dạng lò xo ép
5  Yêu cầu của li hợp ma sát. Truyền được mô men xoắn lớn nhất của động cơ mà không bị trượt trong bất kỳ trường hợp nào. Muốn vậy thì mô men ma sát sinh ra trong li hợp phải lớn hơn mô men xoắn của động cơ. M1 =  Memax Trong đó : M1: Mô men ma sát sinh ra trong li hợp [N.m]. Memax: Mô men xoắn lớn nhất của động cơ [N.m].  : Hệ số dự trữ của li hợp. Khi nối li hợp phải êm dịu để không gây ra va đập giữa các chi tiết trong hệ thống truyền lực. Khi cắt li hợp phải dứt khoát để dễ gài số . Mô men quán tính của phần bị động li hợp phải nhỏ. Li hợp phải làm nhiệm vụ của bộ phận an toàn, do đó hệ số  phải nằm trong giới hạn nhất định. Nếu  quá nhỏ thì khi ma sát làm việc sẽ bị trượt. Nếu  quá lớn thì khi ma sát làm việc sẽ không tự động cắt. Li hợp thủy lực. o Ở li hợp thủy lực sự truyền mô men xoắn từ phần chủ động đến phần bị động được thực hiện nhờ năng lượng của dòng chất lỏng do bơm đặt trên trục khuỷu động cơ cung cấp.
6 2 1 4 Wt Wb 3 Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lí của li hợp thủy lực. 1.Bánh mô; 2. bánh tua bin; 3. trục dẫn; 4 trục li hợp. Bánh bơm 1 lắp trên trục dẫn 3 nối liền với trục khuỷu động cơ, bánh tua bin 2 lắp trên trục bị dẫn 4. Hai trục dẫn và bị dẫn tách rời nhau, công suất được truyền từ trục dẫn sang trục bị dẫn nhờ sự trao đổi năng lượng giữa hệ thống cánh dẫn với chất lỏng làm việc. 1.2.2 Biến mô thủy lực. Biến mô thủy lực có cấu tạo tương tự như li lợp thủy lực nhưng biến mô thủy lực có thêm bộ cánh D (stato) nối với vỏ hộp số thông qua khớp một chiều, một chiều cho quay, một chiều không cho quay.
7  Mô hình của biến mô thủy lực. Hình 1.4 Mô tả cấu tạo của biến mô thủy lực. Khi động cơ làm việc thì trục khuỷu động cơ truyền công suất tới cánh bơm thông qua các đinh ốc bắt chặt giữa tấm thép nối với mặt bích của động cơ với cánh bơm. Công suất này được truyền tới bánh tua bin và truyền tới hộp số. Trong bộ biến mô có thêm stato có tác dụng tăng mô men xoắn từ bánh bơm sang bánh tua bin Biến mô thủy lực lắp ngay ở đầu vào của hộp số, và thay thế bánh đà bình thường. Bộ biến mô có chức năng: o Tăng mô men do động cơ tạo ra. Đóng vai trò li hợp thủy lực, truyền mô men từ động cơ đến hộp số. Hấp thụ các dao động xoắn của động cơ và hệ thống truyền lực. Thay thế chức năng của bánh đà.
8 Cấu tạo: o Hình 1.5. Sơ đồ nguyên lý biến mô thủy lực. a) Cấu tạo bộ biến mô; b) Nguyên lí cấu tạo. Cấu tạo của biến mô thủy lực bao gồm: Bánh bơm B lắp trên trục dẫn hay trục khuỷu động cơ. Bánh tua bin T lắp trên trục bị dẫn (thường nối trục vào hay trục sơ cấp của hộp số có cấp, loại cơ cấu hành tinh). Còn có bánh dãn hướng D nối với vỏ qua khớp một chiều (một chiều cho quay, một chiều không cho quay). Tất cả các bánh (B, T, D) đều có các cánh dẫn và đặt trong vỏ có chứa chất lỏng, tạo thành buồng làm việc của biến mô thủy lực.  Ảnh hưởng của biến mô thủy lực đến chất lượng kéo của ôtô Biến mô thủy lực làm nhiệm vụ thay đổi vô cấp tự động tỷ số truyền của hệ thống truyền lực theo trị số của các lực cản chuyển động bên ngoài, khi động cơ làm việc ở một chế độ ổn định và cho phép tiến hành tăng tốc ô tô một cách êm dịu, không ngắt dòng công suất truyền tới các bánh xe chủ động. Dựa vào lý thuyết về máy thủy lực thì người ta đã chứng minh được rằng. Khi biến mô thủy lực làm việc ở chế độ ổn định thì tổng số mô men xoắn tác dụng lên các bánh công tác của nó bằng không.
9 M3 + M4 +M5 = 0 M4 +M5 = - M3 (I) Ở đây: M3: là mô men xoắn của bánh tua bin. M4 : là mô men xoắn của bánh đà. M5 : là mô men xoắn của bánh phản ứng. Dấu (-) đặt trước mô men xoắn của bánh tua bin chứng tỏ rằng bánh tua bin là bánh bị động. Từ phương trình (I) ta nhận xét rằng : Do có mô men xoắn M5 của bánh phản ứng mà có sự biến đổi mô men xoắn từ trục bánh bơm tới trục bánh tua bin. Sự hình thành M5 là do các cánh c a bộ phản ứng cố định làm thay đổi ủ hướng của dòng chất lỏng chảy từ bánh tua bin quay trở lại bánh bơm. Nếu bộ phận bánh phản ứng có khả năng quay tự do trong dòng chất lỏng thì việc biến đổi mô men xoắn sẽ không xảy ra và biến mô thủy lực trở thành li hợp thủy lực. 1.3 Hộp số  Công dụng. Các hộp số nói chung dùng để thay đổi tốc độ giữa động cơ và cầu chủ động. Nói một cách khác nếu không có hộp số, chiếc xe chỉ chạy được ở một tốc độ duy nhất với một tốc độ cực đại nhất định. Ngoài ra khả năng tăng tốc từ khi xuất phát cùng với khả năng leo dốc cũng bị hạn chế nếu như xe không sử dụng hộp số. Vì vậy hộp số sử dụng một hệ thống bánh răng khác nhau từ thấp đến cao để biến đổi mô men xoắn của động cơ phù hợp với điều kiện vận hành. Hộp số cũng có tác dụng dùng để thay đổi lực kéo của ô tô, khi xe chuyển động tiến hoặc lùi và cắt truyền động từ động cơ, qua li hợp đến bánh xe chủ động, khi cần dừng xe trong một thời gian nhất định. Dẫn động lực học ra ngoài làm việc khác.
10  Hộp số có các loại: Hộp số có cấp: o Hộp số có cấp hay hộp số phân chia thành nhiều cấp độ khác nhau với hộp số này việc thay đổi tỷ số truyền không thực hiện được liên tục, mà cách nhau từng cặp một, nhờ các cặp bánh răng ăn khớp có đường kính khác nhau. Ở ô tô con hộp số thường có 3 đến 5 cấp, ô tô tải và ô tô chở khách thường không vượt quá 6 cấp. Việc hộp số càng nhiều cấp thì cấu tạo lại càng phức tạp, người điều khiển khó khăn trong việc chọn số, giá thành lại cao.  Sơ đồ của hộp số 4 cấp Hình 1.6. Sơ đồ nguyên lý của hộp số 4 cấp. 1. bánh răng, 2. trục chủ động, 3. cơ cấu đồng tốc, 4. trục bị động.
11  Hộp số DCT có 6 số truyền. Hình 1.7 Cấu tạo của hộp số DCT có 6 số truyền. 1,2. Cặp bánh răng của cơ cấu đảo chiều quay; 3. Ổ đỡ; 4.Mô men quay; 5. Ống nối giữa li hợp và cặp bánh răng truyền; 6. Li hợp điện từ; 7. li hợp đĩa kép; 8,9 cặp bánh răng của trục bị động, BR số truyền của hộp số. Hộp số vô cấp o Hộp số vô cấp hay hộp số không phân chia thành cấp tốc độ khác nhau hoặc hộp số liên tục. Ở hộp số này, cho phép thay đổi tỷ số truyền một cách liên tục, trong một khoảng xác định, làm cho ô tô làm việc với những chỉ tiêu cao nhất. Trong mọi điều kiện làm việc khác nhau, việc thay đổi tỷ số truyền ở hộp số vô cấp có thể thực hiện tự động tùy theo lực cản khi ô tô chuyển động trên đường hoặc do người lái điều khiển.
12  Hộp số vô cấp kiểu truyền động đai Hình1.8. Hộp số vô cấp truyền động đai.  Yêu cầu của hộp số. Có tỷ số truyền phù hợp để nâng cao tính chất động lực học của ô tô và tính kinh tế của ô tô. Hiệu suất truyền lực phải cao. Khi làm việc không có tiếng ồn. Sang số nhẹ nhàng không gây lực va đập ở các bánh răng. Kết cấu gọn gàng, chắc chắn để dễ kiểm tra, dễ bảo dưỡng. Giảm thao tác, giảm mệt mỏi cho người lái.
13 Chuyển số tự động thay cho người lái điều khiển và êm dịu, thích hợp với mặt đường. Tránh cho động cơ và hệ thống truyền lực không bị quá tải. 1.4 Cơ cấu vi sai. Vi sai có tác dụng làm cho các bánh xe chủ động quay cùng tốc độ khi xe chuyển động thẳng và khác tốc độ khi xe quay vòng, cũng làm cho lốp xe đỡ mòn. Vi sai trên xe du lịch dùng hộp số CVT thì chế tạo thành một khối liền. Nhận trực tiếp năng lượng ở puli bị động và truyền tới các bánh xe chủ động không thông qua các bán trục.Vi sai trên xe du lịch thường dùng là loại bánh răng côn.  Nguyên lý cấu tạo. Hình 1.9. Nguyên lý cấu tạo vi sai. Cơ cấu vi sai bánh răng côn là một cơ cấu hành tinh gồm có: Bánh răng mặt rời 3 (bánh răng bán trục) lắp cố định với bán trục nửa trục 1 bằng một then hoa. Bánh răng 5 cũng tương tự như bánh răng 3 nhưng lắp cố định với bán trục bằng then hoa. Hai bánh răng 10 gọi là bánh răng hành tinh luôn luôn ăn khớp với các bánh răng bán trục 3 và 5 có thể quay quanh tâm như trục 4 và 11. Hộp vi sai 2 có gắn bánh răng 6 ăn khớp với bánh răng 7 của bộ truyền. Bánh răng 7 là bánh răng xoắn được chế tạo liền trên trục bị động của hộp số vô cấp CVT. Hai trục 1 và trục
14 9 có thể quay cùng tốc độ nếu ô tô chuyển động thẳng và khác tốc độ nếu xe chuyển động quay vòng.
15 Chương 2 CÁC GIẢI PHÁP TRUYỀN ĐỘNG VÔ CẤP TRÊN XE DU LỊCH 2.1 Một số dạng truyền động vô cấp. Truyền động vô cấp có nhiều loại: truyền động bắng đai, truyền động ma sát, truyền động thuỷ tĩnh, truyền động hỗn hợp,… Ta xét một số loại truyền động vô cấp như sau:  Truyền động ma sát: Hình 2.1 Truyền động vô cấp bằng ma sát côn. 1.Bánh chủ động, 2. Bánh côn có thể quay quanh trục 4 , 3. Bánh bị động, 4 trục này có thể dịch chuyển theo phương s để thay đổi tỷ số truyền, W1 .vận tốc góc trục chủ động, W2 ,vận tốc góc trục bị động.
16 Hình 2.2 truyền động vô cấp bằng ma sát côn 1. Bánh chủ động, 2.bánh bị động, 3 bánh côn có thể quay trên trục 4, 4 trục này dịch chuyển theo phương s và thay đổi tỷ số truyền, w1 vận tốc góc trục chủ động, w2. vận tốc góc trục bị động Truyền động vô cấp ma sát và một số dạng truyền động vô cấp khác thì hiệu suất, không đáp ứng được các chỉ tiêu của ngành ô tô bên cạnh đó lại có các nhược điểm lớn nên truyền động vô cấp CVT loại truyền động đai được ứng dụng vào lĩnh vực của ngành ô tô. Hộp số vô cấp CVT có tỷ số truyền biến thiên liên tục từ giá trị lớn nhất đến giá trị nhỏ nhất. Do có tỷ số truyền như thế nên CVT có nhiều ưu điểm hơn so với hộp số thường 2.2 Những ưu điểm của hộp số CVT Nâng cao vận tốc trung bình của xe.  Ta xét đặc tính động lực học của hai loại ô tô có đặc tính động lực học là như nhau (D1 = D2 = D). Ô tô thứ nhất với hộp số có 3 số truyền, ô tô thứ 2 có 4 số truyền và chúng đều có tỷ số truyền thứ nhất (số I) và số cuối cùng là như nhau.
17 Hình : 2.3 Đồ thị nhân tố động lực học Qua hai đồ thị ta thấy rằng: Nếu hai ô tô cùng chuyển động trên cùng một loại đường có hệ số cản tổng cộng là như nhau là  2, thì vận tốc của ô tô có 4 số truyền là v”2max sẽ lớn hơn vận tốc của ô tô có 3 số truyền là v’2max.. Còn nếu cả hai ô tô cùng chuyển động trên cùng một loại đường có hệ số cản tổng cộng là  1 >  2 thì ta cũng nhận được vận tốc lớn nhất của ô tô hộp số có 3 số là v’1max nhỏ hơn vận tốc của ô tô hộp số có 4 số là v’’2max. Như vậy, tăng số lượng số truyền trong hộp số sẽ dẫn đến việc tăng vận tốc trung bình của ô tô. Từ hai đồ thị Trên có chênh lệch về vận tốc trung bình của ô tô. Trong khi đó thì hộp số CVT lại có tỷ số truyền biến thiên liên tục nên vận tốc trung bình sẽ tăng hơn hộp số thường. Nâng cao tính chất động lực học.  Nhân tố động lực học của ô tô là tỷ số giửa lực kéo tiếp tuyến pk trừ cho lực cản của không khí pwvà chia cho toàn bộ trọng lượng của toàn bộ ô tô. Ký hiệu bằng chữ “D”
18 M .i .  . 2 1 P  P = et t D= . G rb G Trong đó: M e : mô men của động cơ. it : tỷ số truyền của hộp số. rb : bán kính bánh xe.  : nhân tố cản không khí.  : vận tốc của ô tô. G: Trọng lượng toàn bộ của xe. Khi ô tô chuyển động ở số thấp (tỷ số truyền của hộp số lớn) thì nhân tố động lực học sẽ lớn hơn so với khi ô tô chuyển động ở số cao (tỷ số truyền của hộp số nhỏ hơn) vì lực kéo tiếp tuyến ở số thấp sẽ lớn hơn và lực cản không khí sẽ nhỏ hơn so với ở số cao. Ta có mối quan hệ giữa nhân tố động lực học D với điều kiện chuyển động của ô tô i Ta có: D=  .j g Nhân tố động lực học D của ô tô thể hiện khả năng ô tô thắng lực cản tổng cộng và khả năng tăng tốc. Khi ô tô chuyển động đều (ổn định), nghĩa là gia tốc của nó j = 0 thì giá trị của nhân tố động lực học bằng hệ số cản tổng cộng của mặt đường, nghĩa là: D =  . Tương tự khi ô tô chuyển động đều j = 0 và trên đường bằng i = 0 thì nhân tố động lực học bằng hệ số cản lăn, nghĩa là D = f . Gía trị này có được khi ô tô chuyển động ở số truyền của hộp số cao nhất và động cơ làm việc ở chế độ toàn tải , tại đó ta nhận được vận tốc lớn nhất của ô tô. Việc nâng cao tính chất động lực học của hộp số CVT có nghĩa là hộp só này có tỷ số truyền thay đổi phù hợp với việc thay đổi nhân tố động lực học.
19 Nâng cao mức độ sử dụng công suất.  Nhằm nâng cao chất lượng sử dụng ô tô và giảm tiêu hao nhiên liệu thì ta cần chú ý đến việc sử dụng công suất động cơ trong từng điều kiện chuyển động khác nhau, thì người ta đưa ra khái niệm “mức độ sử dụng công suất động cơ”. Ký hiệu : YN N  N Biểu thức YN = N Ta có nhận xét chất lượng mặt đường càng tốt thì hệ số cản tổng cộng  của mặt đường càng giảm và vận tốc của ô tô càng nhỏ thì công suất động cơ được sử dụng càng nhỏ khi tỷ số truyền của hộp số càng lớn, do đó làm cho hệ số sử dụng công suất động cơ càng YN càng nhỏ. Hình2.4: Đồ thị cân bằng công suất của xe. Tổng công suất của mặt đường và công suất của không khí là N1, công suất phát ra tại các bánh xe chủ động là N’KIII ở số truyền thẳng và N’KII ở số hai. Mức độ sử dụng công suất ở số truyền thẳng là: N1 YNIII = ' N KIII N1 Và ở số hai là: YNII = ' N KII Nhưng N’KII > N’KIII, do đó YNII < YNIII