ĐẶC ĐIỂM VỀ KẾT CẤU, CẤU TẠO CỦA HỘP SỐ SÀN ÔTÔ

Vị trí chức năng của hộp số sàn ô tô

Hộp số nằn trong hệ thống truyền lực của ôtô nó đóng một vai trò rất quan trong trong quá trình làm của ôtô. Nhờ cố hộp số ta có thể biến đổi được tỷ số truyền i  và mô men xoắn từ động cơ xuống bánh xe chủ động  nhằm tăng khả năng kéo của động cơ thích hợp với mọi điều kiện làm việc của ôtô. Để đảm bảo tính kinh tế , người ta chọn động cơ cho ôtô theo điều kiện chuyển động trên đường bằng phẳng ,có mặt đường cứng có hệ số cản f= 0,015 . Như vậy, khi xe chuyển động trên các loại đường xấu ( f > 0,015) thì phải có hộp số để tăng lực kéo ở bánh xe chủ động.

Ngoài ra hộp số còn dùng để thực hiện các nhiệm vụ sau :

• Thay đổi chiều chuyển động của ôtô (Tiến và lùi).
• Cho xe dừng tại chỗ mà không cần tắt máy hoặc cắt bộ ly hợp.
• Dẫn động lực ra ngoài cho bộ phận công tác đối với các xe dùng các bộ phận chuyên dùng ( xe có tời kéo , xe có thing tự đổ, xe xi téc, xe ôtô cần trục ..)

Kết cấu chung của hộp số các loại ôtô máy kéo đều tương tự nhau . Ở đây ta chỉ mô tả cấu tạo cụ thể của hộp số ôtô ZIL . 130 . Căn cứ vào cấu tạo cụ thể của loại hộp số này ta có một số nhận xét về kết cấu của nó bao gồm các bộ phận sau như sau :

• Hộp số có năm cấp , số năm là số truyền thẳng .
• Hộp số này có hai bộ đồng tốc đặt ở số truyền năm và bốn , ba và hai.
• Hệ thống điều khiển sử dụng tay gạt trực tiếp .
• Trục thứ cấp lắp đồng tâm với trục sơ cấp , trên trục thứ cấp có lắp hệ thống phanh tay.
• Các bánh răng của hộp số là bánh răng răng thẳng và răng nghiêng .
• Các bánh răng này rời hoặc liền thành một khối , nó quay trơn trên trục hoặc liên kết với trục thông qua mối liên kết then hoa .
• Vỏ hộp số bao gồm hai phần : Nắp trên và thân dưới liên kết bằng bu lông

Đặc điểm kết cấu của của hộp số sàn ô tô

Sơ đồ lắp ghép hộp số Zil 130 như hình vẽ sau :

bản vẽ cấu tạo hộp số ô tô

Cấu tạo của hộp số sàn ô tô

1.Trục chủ động;

2.Bánh răng trục chủ động;

3.Bu lông;

4.Bộ đồng tốc số 4 – 5;

5.Bánh răng bị động gài số 4;

6.Bánh răng bị động gài số 3;

7.Càng cua bộ đồng tốc số 4 – 5;

8.Càng cua bộ đồng tốc số 3 – 4;

9.Lò so ;

10. Bi hãm;

11. Càng cua bộ đồng tốc số 2 – 3;

12. Bánh răng bị động gài số 2;

13. Càng cua gài số 1;

14. Bánh răng bị động gài số 1;

15. Ổ lăn trục bị động;

16. Nắp trục bị động;

17. Đai ốc trục bị động;

18. Mặt bích phanh dừng;

19. Nắp trục trung gian;

20. Đai ốc trục trung gian;

21. Ổ bi trục trung gian;

22. Vỏ hộp số;

23. Trục bị động;

24. Bánh răng trục trung gian số 2;

25. Bánh răng trục trung gian số lùi;

26. Bánh răng trục trung gian số 3;

27. Bánh răng trục trung gian số 4;

28. Trục trung gian;

29. Bánh răng trung gian luôn ăn khớp ;

30. Ổ bi đũa;

31. Vỏ ly hợp;

32. ổ bi đũa trục bị động;

33. Nắp trục bị động ;

34. Ống dẫn dầu.

Đặc điểm kết cấu của các bánh răng

– Do hộp số có kích thước nhỏ cho nên các bánh răng cũng có kích thước nhỏ.

– Biên dạng răng chủ yếu là biên dạng thân khai .

– Sử dụng cả bánh răng trụ răng thẳng và bánh răng trụ răng nghiêng , bánh răng trụ răng thẳng bố trí ở các số thấp còn bánh răng trụ răng nghiêng được bố trí ở các số cao . Cặp bánh răng luôn được ăn khớp để tránh tiếng ồn .

– Các bánh răng chế tạo riêng rẽ và liên kết với trục bởi mối liên kết then .

Đặc điểm kết cấu của trục và các ổ bi

– Trục sơ cấp của hộp số ôtô thường chế tạo liền với bánh răng . Gối đỡ trước của trục đặt lên bánh đà và gối đỡ này không nhận lực chiều trục. Trục được định vị để khỏi dịch chuyển theo chiều trục bằng gối đỡ đằng sau nằm trong vỏ hộp số.

– Gối đỡ sau của trục sơ cấp hộp số ôtô thường là loại ổ bi hướng kính . Ổ bi này định vị ở vỏ hộp số nhờ vòng hãm hở miệng.

– Trục thứ cấp và trục trung gian của hộp số là loại trục được quay các ổ bi nằm trong vỏ hộp số còn các bánh răng được nối ghép cứng với trục nhờ các mối liên kết then. Riêng trục số lùi của hộp số lại được chế tạo liền (bắt chặt) với vỏ hộp số còn bánh răng được quay trơn trên trục nhờ các thanh lăn.

– Đầu trước trục thứ cấp ôtô tựa lên trục sơ cấp  , còn đầu sau tựa lên vỏ hộp số qua ổ lăn có bộ phận cố định để nhận lực chiều trục . Ơ gối đỡ trước thường dùng ổ thanh lăn hình trụ với các thanh đặc . Gối đỡ sau dùng ổ bi hướng kính một dãy . Các ổ bi này được cố định trong vỏ hộp số nhờ vòng hãm xẻ rãnh đặt ở rãnh của vòng ngoài .

– Ở trục thứ cấp thường có then hoa . Các khối bánh răng dịch chuyển được chuyển động theo chiều trục trên then hoa . Còn ở  phần sau của trục thứ cấp được lắp với hệ thống phanh tay.

Cơ cấu điều khiển của hộp số

+. Đòn điều khiển. Đòn điều khiển có nhiệm vụ dịch chuyển các bánh răng tương ứng hoặc các ống gài số (hoặc bộ đồng tốc) ở trong hộp số khi gài và nhả số  Đòn điều khiển được đặt trực tiếp trên nắp hộp số. Đòn điều khiển lắp vào nắp hộp số từ dưới lên , đòn được ép vào mặt tựa hình bằng lò xo lò xo này tựa một đầu vào gờ lồi ra của nắp hộp số và ép đòn từ dưới lên.

+. Định vị và khoá hãm.Định vị dùng để gài các số cho đúng các vị trí sao cho bánh răng ăn khớp được hết chiều dài  và để tránh các hiện tượng gài hoặc nhả ngẫu nhiên các bánh răng. Khoá hãm có nhiệm vụ  tránh cùng một lúc gài hai số liền để khỏi sinh gãy , vỡ các bánh răng. Định vị và khoá hãm kết cấu thành hai bộ phận riêng rẽ . Định vị dùng loại bi với lò xo , khoá hãm dùng loại thanh. Trên ôtô còn có cơ cấu an toàn để tránh gài số lùi một cách ngẫu nhiên . Muốn gài số lùi phải thắng  lực của lò xo ép .

Bộ đồng tốc.        

Ơ hộp số ôtô hiện nay thương hay dùng bộ đồng tốc quán tính để nối ghép trục với bánh răng quay trơn (gài số) mà không sinh va đập . Bộ đồng tốc có nhiệm vụ không để gài số khi chưa đồng đều tốc độ góc của bánh răng và trục được nối ghép với nhau. Khi thiết kế bộ đồng tốc phải làm thế nào để tăng hệ số ma sát . Muốn thế trên bề mặt hình côn có khía các rãnh dọc hoặc các rãnh xoắn ốc với mục đích cắt màng dầu tạo giữa hai bề mặt hình côn.

Vỏ hộp số.

Vỏ hộp số có nhiệm để chứa trục , bánh răng , ổ , cố định vị trí tương quan giữa chúng và đồng thời làm bầu chứa dầu để bôi trơn các chi tiết của hộp số. Để giữ áp suất trong hộp số bằng áp suất khí trời , trên nắp hộp số có nắp hoặc rãnh thông hơi. Ơ ôtô vỏ hộp số có nắp trước và nắp sau để giữ các ổ , ngoài ra chúng còn làm nhiệm vụ thêm là giữ không cho dầu bôi trơn chạy ra ngoài , vì thế trên các nắp này có các rãnh cuốn dầu hoặc có vòng chắn dầu. Các nắp bên của hộp số dùng để đậy các cửa bên . Các cửa bên dùng để lắp cơ cấu thu công suất khi cần thiết .

Nguyên lý làm việc của hộp số sàn

– Đi số 1 :  Các bộ đồng tốc sô(4),(11) nằm ở vị trí giữa, gạt bánh răng số(14)  về phía trước cho dến khi nó ăn khớp với bánh răng ở trục trung gian.

– Đi số 2 : Để bộ đồng tốc sô(4)và bánh răng(14) nằm ở vị trí giữa, gạt bộ đồng tốc số(11) về phía sau cho dến khi nó ăn khớp với vành răng số(12).

– Đi số 3 : Để bộ đồng tốc sô(4)và bánh răng(14) nằm ở vị trí giữa, gạt bộ đồng tốc số(11) về phía trước cho dến khi nó ăn khớp với vành răng số(6).

– Đi số 4 : Để bộ đồng tốc sô(11)và bánh răng(14) nằm ở vị trí giữa, gạt bộ đồng tốc số(4) về phía sau cho dến khi nó ăn khớp với vành răng số(5).

– Đi số 5 :(Tay số truyền thẳng) Để bộ đồng tốc sô(11)và bánh răng(14) nằm ở vị trí giữa, gạt bộ đồng tốc số(4) về phía trước cho dến khi nó ăn khớp với vành răng số(2).

– Đi số lùi : Để bộ đồng tốc sô(4),(11) nằm ở vị trí giữa, gạt gạt bánh răng số(14) về phía sau cho dến khi nó ăn khớp với vành răng số lùi.

Điều kiện làm việc của hộp số sàn ô tô

Hộp số làm việc trong điều kiện tải trọng cơ hết sức nặng nề , có số vòng quay lớn chịu tải trọng theo chu kỳ , chịu tải trọng va đập , chịu mài mòn.

Các thông số và yêu cầu kỹ thuật của hộp số

Các bề mặt lắp ghép là các bề mặt của vòng bi với thân hộp ,bề mặt của trục với ổ lăn các bề mặt răng của các bánh răng bề mặt của lỗ bánh răng với trục ảnh hưởng tới chức năng và điều kiện làm việc , tuổi bền làm việc của chi tiết , tổng thành.

Những yêu cầu kỹ thuật của chi tiết hộp số sàn ô tô

+ Về kích thước : Cần đảm bảo đường kính trục, khoảng cách trục,  chiều dầy bánh răng , bề rộng then , đường kính ổ lăn , kích thước các cần gài , kích thước mặt bích.

+ Độ bóng bề mặt  : Đối với các  bánh răng gia công đạt Ñ5¸Ñ6, đối với trục

bề măt lắp ghép với các bánh răng và ổ lăn đạt Ñ7 ¸Ñ10.

+ Độ cứng : Đối với bề mặt  bánh răng  sau nhiệt luyện đạt 55 ¸ 60HR_c , đối với các trục.

+ Chế độ nhiệt luyện : Tôi và ram

+ Tính bảo dưỡng sửa chữa : phải thuận tiện trong quá trình bảo dưỡng và sửa chữa.

Bánh răng của hộp số sàn ô tô

Các bánh răng ôtô máy kéo làm việc trong điều kiện khá nặng nhọc , chúng truyền lực lớn ở tốc độ vòng lớn . Yêu cầu hộp số lại phải có kích thước nhỏ cho nên các bánh răng phải có kích thước bé do đó chúng làm việc càng căng thẳng .

Yêu cầu đối với bánh răng hộp số 

• Đảm bảo truyền mô men quay đều đặn.
• Làm việc không ồn.
• Ăn khớp đúng mặc dù có sự sai lệch một ít về khoảng cách các đường tâm bánh răng ăn khớp.
• Đủ độ bền làm việc.

Ở ô tô  máy kéo dạng răng được dùng chủ yếu là dạng răng thân khai . Răng có dạng thân khai đảm bảo các yêu cầu nêu trên đối với bánh răng của hộp số . Chính phương pháp tạo đường thân khai đã xét đến độ êm dịu khi ăn khớp và kéo theo đó là sự truyền mô men quay một cách êm dịu . Muốn cho các bánh răng ăn khớp đều đặn không gây nên gia tốc cần phải đảm bảo hệ số trùng khớp yêu cầu.

Để đảm bảo những yêu cầu về độ bền , độ chống mòn ,độ êm dịu làm việc cao cũng như làm giảm kích thước hộp số thì ở nghành chế tạo ôtô máy kéo người ta không dùng hình dạng răng như đã quy ước mà người ta phải điều chỉnh lại bánh răng theo các phương pháp sau : điều chỉnh chiều cao , điều chỉnh góc , điều chỉnh hình dạng bên và điều chỉnh tiếp tuyến.

Trục của hộp số sàn ô tô

Kích thước và nguyên liệu chế tạo trục có ảnh hưởng lớn đến khả năng làm việc lâu dài của bánh răng và ổ bi. Sơ đồ động học của hộp số ảnh hưởng đến kích và tải trọng lên trục . Một trong những yêu cầu cơ bản đối với trục là độ cứng.

Trục càng cứng vững sẽ làm tăng độ bền các bánh răng và giảm tiếng ồn khi các bánh răng làm việc vì lúc đó bánh răng không bị vênh.

Ngoài đảm bảo độ cứng vững ra trục còn phải đảm bảo độ bền , độ chính xác của các kích thước hướng trục cũng như các kích thước hướng kính.

Ổ trục của hộp số sàn ô tô

Do ổ được chọn theo hệ số khả năng làm việc  , cho nên ổ phải được đảm bảo độ bền và kích thước .Trong một số trường hợp có khi để đảm bảo vấn đề lắp ghép mà ổ phải lớn để có thể luồn trục qua lỗ đặt ổ của vỏ hộp số.

Ổ được đặt trực tiếp lên lỗ ở thành vỏ hộp số. Vòng trong ổ bi đặt lên trục theo kiểu lắp ghép có độ dôi loại trung gian cấp 4  theo hệ thống lỗ và được hãm bằng êcu  . Vòng ngoài đặt lên thành vỏ theo lắp ghép trung gian cấp 1 hoặc cấp 2  theo hệ thống trục. Lắp ghép ổ lên trục và vỏ hộp số theo chính xác cấp 2.

Cơ cấu điều khiển của hộp số sàn ô tô

Yêu cầu đối với cơ cấu điều khiển hộp số là phải đảm bảo sự thuận tiện cho các thao tác của người sử dụng , đảm bảo sự chính xác ,an toàn trong khi vận hành.

Vỏ hộp số sàn

Vỏ hộp số phải đảm bảo yêu cầu trọng lượng bé đồng thời phải yêu cầu độ cứng vững tốt để đảm bảo cho trục và ổ bi không bị vênh đi do các lực tác dụng sinh ra khi ôtô máy kéo làm việc.

Hình dạng và kích thước của vỏ hộp số phụ thuộc bởi sơ đồ động học của hộp số , bởi cách bố trí các trục và cách bố trí các bánh răng.

Để bôi trơn hộp số  ở vỏ phải có lỗ đổ dầu mới , bộ phận kiểm tra mức dần và nút để tháo dầu cũ. Lỗ tháo dầu phải bố trí ở vị trí thấp nhất của vỏ và đáy vỏ phải có độ nghiêng cho dầu chảy xuống được lỗ tháo dầu . Để giữ áp suất trong hộp số bằng áp suất khí trời trên nắp hộp số phải có nắp hoặc rãnh thông hơi.

Những yêu cầu kỹ thuật của tổng thành của hộp số sàn ô tô

+ Phải có tỉ số truyền phù hợp để nâng cao tính năng động lực học và tính kinh tế của ôtô.

+ Hiệu suất truyền lực cao, khi làm việc không gây ra tiếng ồn, sang số nhẹ nhàng không sinh ra lực va đập .

+ Kết cấu nhỏ gọn, dễ điều khiển, dễ bảo dưỡng và kiểm tra khi có hư hỏng.