Tài liệu Thiết kế, tính toán phần cơ khí hộp số tự động cho ôtô 12 chỗ

LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC Ô TÔ VÀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG......................................................................................................................... 1 1.1. Nhiệm vụ của hệ thống truyền lực trên ôtô......................................................1 1.2. Hộp số thường và hộp số tự động.....................................................................2 1.3. Giới thiệu chung về hộp số tự động trên ô tô...................................................2 1.4. Ưu nhược điểm của hộp số hành tinh...............................................................2 1.5. Phân loại hộp số tự động..................................................................................4 1.6. Yêu cầu chung khi thiết kế hộp số cho xe 12 chỗ.............................................4 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ..............................................................................6 2.1. Các bộ truyền hành tinh cơ bản........................................................................6 2.2. Các phương án thiết kế bộ truyền hành tinh.....................................................11 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC.......................................................21 3.1. Các thông số của xe được chọn........................................................................21 3.2. Đồ thị đặc tính tốc độ ngoài của động cơ.........................................................23 3.3. Tính chọn biến mô...........................................................................................25 3.4. Xác định tỉ số truyền của hệ thống truyền lực..................................................33 3.5. Đồ thị đặc tính kéo...........................................................................................36 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỘP SỐ HÀNH TINH........................40 4.1. Thành lập phương trình động học của hộp số...................................................40 4.2. Tính toán tỉ số truyền cho từng số truyền riêng biệt.........................................42 4.3. Tính toán tỉ số răng giữa các cặp bánh răng trong các bộ truyền cơ sở............50 4.4. Tính toán kích thước của các bánh răng trong các bộ truyền............................51 4.5. Tính toán lại đặc tính kéo.................................................................................62 4.6. Tính bền cho các chi tiết trong hộp số..............................................................64 4.7. Tính chọn các phần tử điều khiển.....................................................................71 4.8. Tóm tắt về hệ thống điều khiển thủy lực điện từ..............................................73 1 CHƯƠNG 5: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT BÁNH RĂNG .................................................................................................................................... 78 5.1. Điều kiện làm việc và yêu cầu đối với bánh răng hành tinh.............................78 5.2. Tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết bánh răng hành tinh........................78 5.3. Chọn phương pháp chế tạo phôi.......................................................................79 5.4. Các nguyên công trong gia công bánh răng......................................................79 KẾT LUẬN................................................................................................................. 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................89 2 Chương 1 : TỔNG QUAN HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC Ô TÔ VÀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG 1.1. Nhiệm vụ của hệ thống truyền lực trên ôtô: Hệ thống truyền lực của ôtô là tập hợp tất cả các cơ cấu nối từ động cơ tới bánh xe chủ động, bao gồm các cơ cấu : truyền, cắt, đổi chiều quay, biến đổi giá trị mômen.  Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống truyền lực.  Truyền, biến đổi mômen quay và số vòng quay 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. Trong sự phát triển của ngành công nghiệp ôtô thế giới, các hệ thống trên ôtô đã không ngừng được hoàn thiện. Hệ thống truyền lực cũng không nằm ngoài quy luật đó. Mục đích của sự biến đổi hoàn thiện là nhằm : Giảm tiêu hao nhiên liệu, tăng công suất, giảm độ ồn, tăng tốc độ lớn nhất của động cơ, sử dụng tốt nhất công suất động cơ sinh ra và tạo sự thuận lợi, đơn giản cho người lái. Một phần của hệ thống truyền lực trên ô tô hiện nay là hộp số, dùng để thay đổi tỉ số truyền của hệ thống truyền lực nhằm tạo lực kéo tại các bánh xe chủ động phù hợp với điều kiện chuyển động. Hộp số ngày nay gồm 3 dạng cơ bản là hộp số thường, hộp số tự động, hộp số vô cấp. Xu thế của công nghiệp ôtô hiện nay là tạo ra những hộp số ô tô có khả năng chuyển số một cách tự động hoặc tỉ số truyền biến đổi vô cấp. Tuy nhiên, hộp số vô cấp có độ bền và hiệu suất thấp nên còn ít phổ biến. Do đó, đề tài lựa chọn hộp số tự động để thiết kế cho xe yêu cầu. 3 1.2. Hộp số thường và hộp số tự động. Đối với xe ôtô có hộp số thường, cần sang số được sử dụng để chuyển số nhằm thay đổi lực kéo tại bánh xe cho phù hợp với điều kiện chuyển động. Khi lái xe lên dốc hay khi động cơ không có đủ lực để leo dốc tại số đang chạy, hộp số được chuyển về số thấp. Vì các lý do trên, nên điều cần thiết đối với các lái xe là phải thường xuyên nhận biết tải và tốc độ động cơ để chuyển số một cách phù hợp. Điều đó sẽ gây nên sự mất mát công suất động cơ một cách không cần thiết, ngoài ra nó còn gây nên sự khó khăn khi điều khiển và sự tập trung quá mức đối với người lái. Ở hộp số tự động, những nhận biết như vậy của lái xe là không cần thiết, lái xe không cần phải chuyển số mà việc chuyển lên hay xuống đến số thích hợp nhất được thực hiện một cách tự động tại thời điểm thích hợp nhất theo tải động cơ và tốc độ xe. 1.3. Giới thiệu chung về hộp số tự động trên ô tô. Cụm hộp số tự động trên ô tô hiện nay bao gồm biến mômen và hộp số hành tinh, là một cụm có chung một vỏ được lắp liền sau động cơ. Trong hệ thống truyền lực, chức năng của cụm hộp số tự động có hệ thống điều khiển điện từ thủy lực phức tạp làm việc cùng với máy tính điện tử cỡ nhỏ, thực hiện tự động đóng ngắt thay đổi các số truyền bên trong hộp số chính. Biến mômen dùng trên ô tô thông thường có khả năng biến đổi mômen trong khoảng từ 1,6 đến 2,5 lần mômen của động cơ. Do đó, biến mômen không thể đáp ứng các điều kiện chuyển động của ô tô nên thường sử dụng biến mômen cùng với một hộp số cơ khí vô cấp hoặc có cấp. 1.4. Ưu nhược điểm của hộp số hành tinh.  Ưu điểm: Nhờ kết cấu của bộ truyền hành tinh mà hộp số hành tinh khi được tự động hóa quá trình chuyển số có được rất nhiều ưu điểm. 4 Quá trình chuyển số được thực hiện tự động nên giảm được thao tác điều khiển ly hợp và hộp số, giảm cường độ lao động cho người lái tạo điều kiện cho người lái xử lý các tình huống khác trên đường. Điều này làm cho tính tiện nghi trong sử dụng của ô tô tăng rõ rệt. Mômen xoắn được truyền đến các bánh xe chủ động êm dịu và liên tục, tương ứng với tải của động cơ và tốc độ chuyển động ô tô, giảm được tải trọng động tác dụng lên các chi tiết của hệ thống truyền lực và hoàn thiện được khả năng động lực học. Khi sử dụng biến mô thủy lực, hay bộ truyền đai có thể hạn chế được tải trọng động, nâng cao tuổi thọ và độ bền cho động cơ và hệ thống truyền lực. Chuyển số liên tục mà không cắt dòng lực từ động cơ. Thời hạn phục vụ dài hơn, lực truyền đồng thời qua một số cặp bánh răng ăn khớp, ứng suất trên răng nhỏ. Ăn khớp trong nên đường kính vòng tròn ăn khớp lớn. Có khả năng tự triệt tiêu lực hướng trục. Giảm độ ồn khi làm việc. Hiệu suất làm việc cao vì các dòng năng lượng có thể là song song Cho tỉ số truyền phù hợp nhưng kích thước không lớn.  Nhược điểm: Bên cạnh đó hộp số tự động cũng không tránh khỏi những nhược điểm: Sự thay đổi tốc độ còn kèm theo sự trượt của các phần tử truyền lực, dẫn tới sự tổn hao một phần nhỏ công suất động cơ. Khả năng chuyển động của ô tô không hoàn toàn phụ thuộc vào thao tác người lái mà còn phụ thuộc vào tình trạng mặt đường, đôi khi có thể xảy ra tình huống khó làm chủ chuyển động của ô tô trên đường. Công nghệ chế tạo đòi hỏi độ chính xác cao do các trục được sử dụng nhiều là trục lồng, nhiều bánh răng cùng ăn khớp với 1 bánh răng, các cơ cấu điều khiển đòi hỏi sự chính xác cao độ. Kết cấu phức tạp, nhiều cụm lồng, trục lồng, phanh, ly hợp khóa. 5 Lực ly tâm trên các bánh răng hành tinh là lớn do tốc độ góc lớn. Nếu sử dụng nhiều ly hợp và phanh thì có thể nâng cao tổn hao công suất khi chuyển số, hiệu suất sẽ giảm xuống. Tuy nhiên, với công nghệ chế tạo máy hiện nay thì những nhược điểm của hộp số hành tinh sẽ dần dần được khắc phục khi chọn tối ưu sơ đồ hoạt động. 1.5.Phân loại hộp số tự động. 1.5.1.Theo cách bố trí có. Loại hộp số sử dụng trên ôtô FF : Động cơ đặt trước, cầu trước chủ động. Loại hộp số sử dụng trên ôtô FR : Động cơ đặt trước, cầu sau chủ động. Các hộp số sử dụng trên ôtô FF được thiết kế gọn nhẹ hơn so với loại sử dụng trên ôtô FR do chúng được lắp đặt cùng một khoang với động cơ. Các hộp số sử dụng cho ôtô FR có bộ truyền động bánh răng cuối cùng với vi sai lắp bên ngoài. Còn các hộp số sử dụng trên ôtô FF có bộ truyền bánh răng cuối cùng với vi sai lắp ở bên trong, vì vậy loại hộp số tự động sử dụng trên ôtô FF còn gọi là hộp số có vi sai. 1.5.2.Theo bộ truyền bánh răng. Hộp số tự động sử dụng bộ truyền hành tinh. Hộp số tự động sử dụng các cặp bánh răng luôn ăn khớp với nhiều trục. 1.5.3.Theo cách điều khiển. Hộp số tự động thường. Hộp số tự động điện tử ( gọi là EAT ). 1.6. Yêu cầu chung khi thiết kế hộp số cho xe 12 chỗ. Vì xe 12 chỗ là loại xe minibus nên tải trọng thay đổi trong một khoảng rộng, hoạt động ở nhiều địa hình khác nhau. Loại xe này chủ yếu hoạt động trên những mặt đường có chất lượng tương đối tốt như bê tông, nhựa đường. Kích cỡ xe nhỏ nên thích hợp cho các công ty sử dụng làm xe đưa đón nhân viên hoặc với một số hãng lữ hành 6 cũng thích hợp để đưa những đoàn khách nhỏ đi tham quan. Do đó yêu cầu đối với hộp số khi thiết kế cho xe: Chuyển số nhanh chóng êm dịu và chính xác, không gây giật hoặc gây ồn. Dải tỉ số truyền hợp lý nhằm tận dụng hết công suất động cơ và nâng cao khả năng tăng tốc cho xe. Tiết kiệm nhiên liệu một cách tối đa có thể. Kết cấu thuận lợi nhất có thể cho sửa chữa, bảo dưỡng, chẩn đoán sự cố trên xe. Độ bền cao, tính tin cậy lớn. Kích thước 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. Điều khiển dễ dàng. Giá thành hợp lý. Hiệu suất cao. Ngoài những yêu cầu trên hộp số được thiết kế cho xe trong đồ án này là hộp số tự động nên có những yêu cầu riêng sau: Có số lượng số truyền phù hợp để tận dụng tối đa công suất động cơ. Số lượng các phần tử điều khiển (PTĐK) thích hợp được bố trí phù hợp đối với dạng xe cầu trước hoặc sau 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. Có khả năng lựa chọn các chế độ sang số phù hợp với sở thích của người lái và hành khách. Trong tất cả các yêu cầu trên thì đối với một xe minibus để chở hành khách, độ êm dịu trong hoạt động là vấn đề quan trọng hàng đầu. 7 Chương 2 : PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ Để đáp ứng những yêu cầu trên, sử dụng hộp số tự động có 5 số tiến để làm phương án tính toán cho hộp số tự động của xe minibus 12 chỗ là phù hợp. Tuy nhiên, các cơ cấu hành tinh (CCHT) đơn lẻ chỉ có khả năng tạo ra một số lượng số truyền nhất định có thể sử dụng được cho hộp số ô tô, không thể tạo ra được đến 5 số tiến. Vì lí do đó cần tiến hành tổ hợp các. CCHT đơn lẻ để tạo ra được hộp số hành tinh với số lượng số truyền mong muốn. Để xác lập một tỉ số truyền cho hộp số hành tinh hay một CCHT thành phần cần phải xác định được quy luật chuyển động của các phần tử trong đó tức là xác định được số bậc tự do của hộp số hoặc CCHT thành phần. Dựa trên cơ sở xác định quy luật chuyển động của các phần tử trong các CCHT thành phần cần thiết phải sử dụng các PTĐK trong hộp số dưới dạng các ly hợp khóa và phanh dải. Số lượng các PTĐK cần có tham gia vào một tỉ số truyền tạo bởi một CCHT phụ thuộc vào số phần tử của CCHT cần biết trước vận tốc để xác định được chuyển động của cả cơ cấu. Hiện nay, các CCHT được sử dụng để xây dựng nên hộp số hành tinh chủ yếu gồm 3 dạng cơ cấu cơ bản là Wilson, Simpson, Ravigneaux. 2.1. Các bộ truyền hành tinh cơ bản. 2.1.1. Bộ truyền hành tinh Wilson. Được cấu tạo từ ba phần tử cơ bản có cùng trục quay gồm một bánh răng mặt trời, một bánh răng bao và một cần dẫn. Các bánh răng hành tinh quay trơn trên cần dẫn ăn khớp đồng thời với bánh răng mặt trời và bánh răng bao, đóng vai trò như phần tử trung gian nối giữa ba phần tử cơ bản. 8 Bánh răng bao (R) Bánh răng hành tinh (P) Bánh răng mặt trời (S) Cần dẫn (C) Hình 2.1: Cơ cấu hành tinh Wilson. Các phần tử của CCHT Wilson có 2 ràng buộc về hình học và 2 ràng buộc về động học: rCωC = rSωS+ rPωP , rC = rS + rP rRωR = rCωC+ rPωP , rR = rC + rP Gọi Z = rR/rS là đặc tính của CCHT Wilson, ta rút ra được phương trình liên kết 3 phần tử cơ bản của cơ cấu: (1 + Z).ωC = ωS + Z.ωR Từ phương trình liên kết, nhận thấy chỉ cần xác định được chuyển động của 2 phần tử là xác định được chuyển động của cả cơ cấu. Bởi vậy, CCHT Wilson có 2 bậc tự do. 2.1.2. Bộ truyền hành tinh Simpson. CCHT Simpson gồm hai CCHT cơ bản Wilson. Các phần tử M1, N1, H1, G1 (S1, R1, P1, C1) thuộc dãy hành tinh thứ nhất; M2, N2, H2, G2 (S2, R2, P2, C2) thuộc dãy hành tinh thứ hai. Chúng được ghép nối với nhau như hình vẽ: Rút ra được các ràng buộc về động học và hình học của các phần tử trong CCHT Simpson: 9 Hình 2.2: Cơ cấu hành tinh Simpson. rC1ωC1 = rSωS+ rP1ωP1 , rC1 = rS1 + rP1 rR1ωR1 = rC1ωC1+ rP1ωP1 , rR1 = rC1 + rP1 rC2ωR1 = rS2ωS + rP2ωP2 , rC2 = rS2 + rP2 rR2ωR2 = rC2ωR1+ rP2ωP2 , rR2 = rC2 + rP2 Từ đặc tính của 2 dãy hành tinh Wilson trong CCHT Simpson là Z1= r R1/rS1 và Z2 = rR2/rS2 có thể rút ra được phương trình liên kết các phần tử cơ bản của bộ truyền Simpson:   S  Z1 . R1 (Z1  1).C1    S  Z 2 . R2 (Z 2  1). R1 Từ hệ phương trình liên kết trên, chỉ cần xác định được chuyển động của 2 phần tử trong cả CCHT là có thể xác định được chuyển động của cả cơ cấu. Do đó, CCHT Wilson gồm 2 bậc tự do. 10 2.1.3.Bộ truyền hành tinh Ravigneaux Cấu tạo của CCHT kiểu ravigneaux gồm 2 bánh răng mặt trời M 1 (S1), M2 (S2) nối với 2 trục khác nhau. Hai nhóm bánh răng hành tinh H 1 (P1), H2 (P2) ăn khớp với nhau và nằm trên một giá hành tinh G (C), một bánh răng bao N (R) ăn khớp với H 2 còn H1 ăn khớp với M2. Sơ đồ cấu tạo như hình vẽ. Hình 2.3: Cơ cấu hành tinh Ravigneaux. CCHT Ravigneaux có 4 ràng buộc động học và 4 ràng buộc hình học: rC1ωC = rS1ωS1 + rP1ωP1 , rC1 = rS1 + rP1 rC2ωC = rS2ωS2 + rP2ωP2 , rC2 = rS2 + rP2 (rC2 – rC1)ωC = rP1ωP1 + rP2ωP2 , rC2 – rC1= rP2 + rP1 rRωR = rC2ωC + rP2ωP2 , rR = rC2 + rP2 Từ các ràng buộc trên và đặc tính của dãy hành tinh cơ bản Wilson Z 1 = rR/rS1 và dãy hành tinh bánh răng hành tinh kép Z 2 = rR/rS2, có được hệ phương trình liên kết các phần tử cơ bản của CCHT Ravigneaux như sau: 11   S1  Z1. R  (Z1  1).C 0    S 2  Z 2 . R  (Z 2  1).C 0 Từ hệ phương trình liên kết trên, nhận thấy chỉ cần xác định được chuyển động của 2 phần tử trong đó là xác định được chuyển động của toàn bộ CCHT Ravigneaux. Do đó, CCHT Ravigneaux có 2 bậc tự do. Khi đã xác định được số bậc tự do của các CCHT, nhận thấy số bậc tự do của CCHT nhỏ hơn so với số phần tử cơ bản của từng CCHT riêng biệt nên luôn luôn có thể tạo ra được nhiều số truyền bằng cách thay đổi lần lượt các phần tử điều khiển được trong CCHT đang xét, tức là thay đổi đầu ra, đầu vào của hộp số. Tuy nhiên, khi thực hiện sẽ khiến kết cấu của hộp số phức tạp. Do đó, với những CCHT đặt ở cuối hộp số thì đầu ra thường cố định, không thay đổi, trong khi đó, đầu vào hộp số có thể thay đổi bằng các ly hợp khóa. Như vậy, khả năng tạo tỉ số truyền tối đa của các CCHT đã giảm xuống. Để có được số lượng số truyền mong muốn cần sử dụng nhiều CCHT khác nhau trong hộp số. Hộp số chính dùng trên ô tô có thể chia ra: một hoặc nhiều nhóm tỉ số truyền. Hộp số có một nhóm tỉ số truyền gồm các CCHT đơn lẻ kiểu Simpson, Ravigneaux hay được tổ hợp từ các CCHT kiểu Wilson. Hộp số có hai hay nhiều nhóm tỉ số truyền gồm các CCHT đã được tổ hợp như trên cùng với CCHT đơn giản. Các ô tô con hiện đại thường bố trí các loại động cơ có số vòng quay lớn, hộp số cần có nhiều số truyền và tỉ 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 nhằm giảm bớt tỉ số truyền cho các bộ truyền, thu gọn kích thước chung. Đối với loại hộp số được cấu tạo từ nhiều phần, hộp số được chia ra: phần chính hộp số, phần phụ hộp số. Phần phụ hộp số có thể đặt trước hoặc đặt sau phần chính. Để tạo nên nhiều tỉ số truyền cho hộp số, giữa các phần của hộp số cần có mối liên hệ nhất định với nhau. Sự liên hệ này tạo ra khả năng tổ hợp giữa các CCHT riêng 12 biệt với nhau. Có hai cách tổ hợp các CCHT liên tiếp là nối tiếp và song song. Với dạng nối tiếp, đầu ra của cơ cấu này có thể là đầu vào của cơ cấu tiếp theo, vì thế tỉ số truyền của cả tổ hợp là tích các tỉ số truyền thành phần. Với dạng song song, dòng truyền công suất có thể được chia nhỏ, do vậy, hiệu suất truyền sẽ được tăng lên đồng thời tạo điều kiện để điều khiển các dòng công suất riêng biệt. Một hộp số được tổ hợp từ CCHT Wilson và CCHT Simpson hoặc Ravigneaux sẽ có 4 bậc tự do. Sau khi liên kết các phần tử trong đó theo ý đồ có sẵn thì số bậc tự do này giảm xuống, đồng thời số PTĐK tham gia trong một số truyền cũng giảm xuống, tạo điều kiện để có thể giảm tối đa số lượng các PTĐK. Dựa trên những hiểu biết trên, đề tài đưa ra một số dạng sơ đồ động học đã được tổ hợp của hộp số hành tinh 5 số tiến dưới đây để tiến hành so sánh ưu nhược của các dạng sơ đồ đó nhằm lựa chọn một sơ đồ tối ưu cho tính toán thiết kế. 2.2. Các phương án thiết kế bộ truyền hành tinh. 2.2.1. Phương án 1. Hộp số hành tinh cơ cấu hành tinh Simpson. Cấu tạo của cơ cấu hành tinh này là cơ cấu hành tinh Wilson có 2 bộ bánh răng hành tinh. Để thay đổi tỷ số truyền của hộp số ta có bố trí thêm các ly hợp, phanh và các khớp một chiều. 13 Hình 2.4: Sơ đồ động học cơ cấu hành tinh Simpson. Chức năng hoạt động của các phanh và ly hợp trên sơ đồ như sau : Bộ phận Chức năng Ly hợp số tiến (C1) Nối trục sơ cấp và bánh răng bao bộ truyền trước. Ly hợp số truyền thẳng (C2) Nối trục sơ cấp và bánh răng mặt trời phía trước và phía sau. Khoá bánh răng mặt trời trước và sau ngăn không cho chúng quay cả ngược và thuận chiều kim đồng hồ. Khoá bánh răng mặt trời trước và sau ngăn không cho chúng quay ngược chiều kim đồng hồ khi F1 hoạt động. Khoá cần dẫn bộ truyền hành tinh sau ngăn không cho chúng quay cả ngược và thuận chiều kim đồng hồ. Khi B2 hoạt động, nó khoá bánh răng mặt trời phía trước và sau găn không cho chúng quay ngược chiều kim đồng hồ. Phanh dải số (B1) Phanh số (B2) Phanh số lùi và số (B3) Khớp một chiều (F1) Khớp một chiều (F2) Khoá cần dẫn bộ truyền hành tinh sau ngăn không cho nó quay ngược chiều kim đồng hồ  Nguyên lý hoạt động : 14 Bảng 2.1: Sơ đồ điều khiển ở từng tay số. Tay Số Cơ cấu điều khiển C0 C1 1 X 2 X 3 X Lùi X C2 B1 B2 B3 F1 F2 X X X X X a) Dãy “2” số 2. Khi xe đang chạy ở số 2 với cần chọn số ở vị trí “2”, khi đó ly hợp C 1 đóng, phanh B2 đóng và F1 cũng tham gia hoạt động. Dòng công suất được truyền như sau : Dòng công suất khi hộp số đang được dẫn động bởi các bánh xe chủ động với cần chọn số ở vị trí “2” như ở vị trí “D”. Tuy nhiên khi hộp số được dẫn động bởi các bánh xe chủ động thì xảy ra hiện tượng phanh bằng động cơ : Chuyển động từ trục thứ cấp hộp số tới cần Cd1 nên các bánh răng hành tinh quay xung quanh các bánh răng mặt trời Z3, Z4 theo chiều dương. Các bánh răng hành tinh khi đó quay theo chiều dương, trong khi bánh răng mặt trời có thể quay theo 2 chiều. Nhưng do bánh răng mặt trời bị khoá bởi phanh B1 và B2, F1 nên các bánh răng hành tinh trước quay theo chiều dương. Lực quay đó được truyền đến trục sơ cấp hộp số tạo nên phanh bằng động cơ. b) Dãy “L” số 1 (Phanh bằng động cơ) Số 1 ở dãy “L” được hoạt động khi người điều khiển gạt cần chọn số về vị trí “L” xe sẽ chuyển xuống số 1. Khi đó ly hợp C1 đóng, phanh B3 đóng và F2 hoạt động. Dòng công suất được truyền như sau : Dòng truyền công suất đang bị dẫn động bởi các bánh xe chủ động được truyền tới trục thứ cấp của hộp số. Từ trục thứ cấp của hộp số được truyền đến bánh răng bao Z6 của bộ truyền hành tinh sau làm cho các bánh răng hành tinh cố gắng quay theo chiều dương xung quanh bánh răng mặt trời trước và sau Z3, Z4. Tuy nhiên cần dẫn Cd2 15 được giữ lại không cho quay bởi phanh số B 1 và phanh số lùi B3, các bánh răng hành tinh sau Z5 quay theo chiều dương trong khi các bánh răng mặt trời trước và sau Z 3, Z4 quay theo chiều âm. Kết quả là các bánh răng hành tinh trước quay theo chiều dương xung quanh bánh răng mặt trời trước và sau Z 3, Z4, trong khi cũng quay xung quanh trục của nó theo chiều dương. Do vậy truyền chuyển động quay theo chiều dương đến các bánh răng bao trước Z1 qua C1 đến trục sơ cấp của hộp số. 2.2.2. Phương án 2. Hộp số hành tinh tổ hợp của Wilson và Simpson. Hình 2.5: Sơ đồ động học tổ hợp Wilson và Simpson. Chức năng hoạt động của các phanh và ly hợp trên sơ đồ như sau : Bộ phận Ly hợp số truyền tăng (C0) Ly hợp số tiến C1 Ly hợp số lùi C2 Chức năng Nối cần dẫn OD với bánh răng mặt trời. Nối trục sơ cấp với bánh răng bao trước . Nối trục sơ cấp với bánh răng mặt trời trước và sau. 16 Phanh bộ truyền tăng (B0) Khoá bánh răng mặt trời OD ngăn không cho nó quay theo cả 2 chiều thuận và ngược chiều kim đồng hồ. Khớp một chiều (F0) Khoá cần dẫn bộ truyền hành tinh OD ngăn không cho nó quay theo ngược chiều kim đồng hồ. Khớp một chiều F1 Khi B2 đang hoạt động nó khoá bánh răng mặt trời và ngăn không cho nó quay ngược chiều kim đồng hồ. Khớp một chiều F2 Khoá cần dẫn bộ truyền hành tinh sau ngăn không cho nó quay theo ngược chiều kim đồng hồ. Khoá bánh răng mặt trời trước và sau ngăn không cho nó quay theo cả 2 chiều thuận và ngược chiều kim đồng hồ. Khoá bánh răng mặt trời trước và sau ngăn không cho nó quay ngược chiều kim đồng hồ khi F1 hoạt động. Khóa cứng cần dẫn bộ truyền hành tinh sau. Phanh dải số 1 (B1) Phanh số 2 (B2) Phanh số 3 (B3)  Cấu tạo gồm 2 phần : Phần trước là bộ truyền tăng với cơ cấu hành tinh Wilson có 2 tỷ số truyền được điều khiển bằng ly hợp khoá C0, phanh B0, được ghép song song trong mạch truyền lực của cơ cấu hành tinh. Phần sau là cơ cấu hành tinh simpson gồm dãy hành tinh phía trước và dãy hành tinh phía sau. Hai dãy này được điều khiển qua các ly hợp khoá C 1, C2, phanh B1, B 2, B3 và các khớp một chiều F1,F2.  Nguyên lý hoạt động : Bảng 2.2: Sơ đồ điều khiển ở từng tay số. Cơ cấu điều khiển Tay Số C0 C1 1 X X 2 X X 3 X X X X X 4 Lùi X C2 B0 B1 B2 B3 F0 F1 X X X X X X X X X 17 F2 X X a) Số “2”. Khi xe giảm tốc với cần chọn số ở vị trí số “2” khi đó ly hợp C 0, C1, các phanh B1, B2 đóng, khớp một chiều F0, F1 khoá. Trục thứ cấp quay theo chiều dương, cần dẫn Cd 2(+), bánh răng Z3 bị khoá bởi phanh B2 và khớp một chiều F1, bánh răng Z4 quay theo chiều dương, các bánh răng Z 0, Z1và cần dẫn Cd1 quay cùng một khối theo chiều dương dẫn đến bánh tuabin quay theo chiều dương và kết quả là phanh bằng động cơ được thực hiện. b) Số 1 số “L”. Khi xe giảm tốc với cần chọn số ở vị trí số “1” khi đó ly hợp C 0, C1, các phanh B3 đóng, khớp một chiều F0, F2 khoá. Dòng công suất được truyền từ trục thứ cấp đến trục sơ cấp, lúc này xảy ra hiện tượng phanh bằng động cơ. Đường truyền dòng công suất được chia làm 2 nhánh : Nhánh 1 : Trục thứ cấp quay theo chiều dương, bánh răng Z 8 (+), cần dẫn Cd2 quay theo chiều dương, bánh răng Z7 quay theo chiều (+) quanh trục của nó bắt chặt trên cần dẫn, bánh răng Z6 quay theo chiều âm và bánh răng Z3 cũng quay theo chiều âm. Bánh răng Z4 quay theo chiều âm, bánh răng Z5 quay theo chiều dương. Nhánh 2 : Giả thiết bánh răng Z3 được giữ không quay. Trục thứ cấp quay theo chiều dương, cần dẫn Cd 2 quay theo chiều dương, bánh răng Z4 quay theo chiều (+), bánh răng Z5 quay theo chiều dương. Kết hợp cả 2 nhánh cho ta bánh răng Z5 quay theo chiều dương. Ly hợp C1 dóng nên bánh răng Z2 quay theo chiều dương. Ly hợp Co đóng nên các bánh răng Z2, Z1, Z0 và cần dẫn Cd1 quay cùng một khối theo chiều dương, dòng công suất được truyền đến trục sơ cấp kết quả là phanh bằng động cơ xảy ra. 2.2.3. Phương án 3. Hộp số hành tinh tổ hợp của Wilson và Simpson. 18 Tổ hợp Wilson – Simpson tạo ra được hộp số tự động 5 số tiến. Tổ hợp có 6 cơ cấu điều khiển bao gồm các ly hợp C1 đến C4 và phanh B1, B2. Dựa vào việc điều khiển đóng mở ly hợp và các phanh thông qua hệ thống thủy lực mà hộp số cho ra những tốc độ khác nhau. Hình 2.6: Sơ đồ động học tổ hợp Wilson – Simpson. Bảng 2.3: Sơ đồ điều khiển từng tay số. Tay số I II III IV V Lùi C1 C2 Cơ cấu điều khiển C3 C4 X X X X X B1 B2 X X X X X X X  Nhận xét: Từ sơ đồ động học trên, nhận thấy bộ truyền Wilson (1) phía trước đóng vai trò tạo cơ hội để bộ truyền Simpson (2) phía sau có nhiều đầu vào khác nhau. Do bánh 19 răng mặt trời của bộ truyền Wilson bị khóa cứng và bánh răng bao được nối với bánh tua bin của động cơ nên số bậc tự do của bộ truyền Wilson không còn, hộp số lúc này còn lại 2 bậc tự do của bộ truyền Simpson. Với đầu ra luôn xác định sẵn, số phần tử tự do còn lại của hộp số là 3 phần tử, với 2 bậc tự do và 3 phần tử chưa biết chuyển động, thông qua các cơ cấu điều khiển, đầu vào cho bộ truyền Simpson được thay đổi, qua đó tạo được rất nhiều số truyền khác nhau. Tuy vậy, không thể sử dụng hết số lượng số truyền có thể tạo ra được mà cần chọn lọc dựa theo tỉ số truyền có thể dùng được trên ô tô và phụ thuộc vào độ phức tạp kết cấu khi tạo ra số truyền đó. Do đó, chỉ có 5 số truyền có thể sử dụng được trong sơ đồ này. 2.2.4. Hộp số hành tinh tổ hợp của Wilson và Ravigneaux. Tổ hợp Wilson – Ravigneaux. Với bánh răng mặt trời bị khóa cứng và bánh răng bao trở thành đầu vào của hộp số, số bậc tự do của bộ truyền Wilson (1) đã được xác định hết. Do đó, bậc tự do của cả hộp số lúc này là số bậc tự do của bộ truyền Ravigenaux (2) phía sau. Qua các cơ cấu điều khiển, bộ truyền Wilson tạo ra nhiều đầu vào khác nhau cho bộ truyền Ravigneaux và lập nên những tỉ số truyền khác nhau cho hộp số. Tương tự như sơ đồ trên, cũng chỉ có 5 số truyền có thể được sử dụng trong sơ đồ này nhằm giảm bớt sự phức tạp về kết cấu 20