Thiết kế hệ thống truyền lực ô tô tải

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC Ô TÔ TẢI
Nguyễn Ngọc Công Minh*
*Viện Kỹ thuật HUTECH, Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh
GVHD: TS. Nguyễn Phụ Thượng Lưu

TĨM TẮT
Bài báo thiết kế hệ thống truyền lực ô tô tải bao gồm: thiết kế khung sườn, thiết kế cabin, thiết kế hệ thống
truyền lực. Để nghiên cứu động lực học cấu trúc của khung sườn xe tải trong điều kiện va chạm (.) phân tích
phần tử hữu hạn được sử dụng trên phần mềm Hypermesh. Kết quả phân tích mơ phỏng theo tiêu chuẩn cho
thấy các đặc điểm va chạm của cấu trúc xe tải đã được cải thiện khi tăng tiết diện, độ dày, độ cứng.
Từ khóa: khung sườn, cabin, truyền lực, hypermesh, độ dày.
1. GIỚI THIỆU HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC
Hệ thống truyền lực xe tải là bộ phận rất quan trọng được thiết kế với tính chất an tồn được đặt lên hàng đầu
để giúp cho xe có thể hoạt dộng một cách tốt nhất, vì thế đề tài này thực hiện việc thiết kế và phân tích hệ
thống truyền lực xe tải với tính an tồn cao kèm theo giá thành thấp hơn và chủ động phát triển cơng nghệ
trong nước Việt Nam.
2. THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC, PHÂN TÍCH KẾT CẤU
Bản vẽ được thiết kế theo xe ISUZU FVR 165-300
2.1 Cầu chủ động:
Cầu chủ động của xe tải là cầu sau
Cấu tạo của cầu sau xe tải bao gồm 2 bộ phận cơ bản là: truyền lực cuối và truyền lực vi sai.
o Truyền lực cuối là bánh răng chủ động, ăn khớp với bánh răng bị động, có tác dụng giảm số vòng quay để

tăng thêm momen lực.
o Truyền lực vi sai có tác dụng tạo ra tốc độ quay khác nhau giữa 2 bánh xe khi đi vào lúc cua.

209


Hình 1.1 Bản vẽ 2D cầu chủ động của xe tải
2.2 Bánh xe

Kích thước bánh xe
Bán kính R = 550mm
Chiều cao H = 1100mm
Độ dày D = 250mm

Hình 1.2 Bản vẽ 2D bánh xe

3. PHÂN TÍCH KẾT CẤU CẦU XE TẢI
Cầu xe là bộ phận được thiết kế với hình cầu, nằm chính giữa trục kim loại, nối với hai bánh xe sau hoặc 2
bánh trước của xe ô tô. Trong đó chứa một hệ thống bánh răng được gọi là bộ “vi sai”, bộ vi sai này được nối
với động cơ qua ống hình trụ gọi là láp dọc và gọi là láp ngang khi nối với 2 bánh xe phía sau.
3.1 Cấu tạo cầu xe tải: Cầu xe có tổng cộng 4 bộ phận chính
• Trục các đăng: bộ phận này có tác dụng truyền lực cuối, chứa các bánh răng chủ động ăn khớp với bánh răng
bị động. Hai bánh răng này sẽ giúp giảm số vòng quay và tăng mô men lên.
210


• Vỏ bộ vi sai: phần vỏ của bộ vi sai được gắn lên phía bánh răng bị động.
• Bánh răng hành tinh: ngồi việc kết nối ra thì bánh răng hành tinh còn điều khiển tốc độ của các bánh răng
bán trục.
• Bộ phận bán trục trong/ngồi: có cơng dụng kết nối bánh răng bán trục với bánh xe.
3.2 Nguyên lý hoạt động của cầu xe
Cầu xe ô tô giữ vai trò là cơ cấu giảm tốc độ cuối cùng và tùy vào việc xe di chuyển theo cách nào thì cầu xe ơ
tơ sẽ có phương thức hoạt động tương ứng.
o Khi xe chạy thẳng:

Hình 1.3 Khi xe chạy thẳng
Khi xe ô tô chạy thẳng sẽ tạo ra một lực cản đều nhau, tác động lên cả bánh xe phía bên phải và bên trái. Theo
đó, 3 bộ phận thuộc cầu xe ô tô là bánh răng vi sai, bánh răng vành chậu và bánh răng bán trục sẽ cùng quay
như một khối liền, tiếp đó truyền lực dẫn động đến cả hai bánh xe. Cả 2 bánh xe bên phải và bên trái sẽ đều

quay cùng với một vận tốc.

211


o Khi xe chạy trên đường vịng:

Hình 1.4 Khi xe chạy đường vòng
Khi xe chạy trên đường vòng, mỗi bánh xe sẽ di chuyển trên một đường riêng do lực cản tác dụng lên bánh xe
bên trong nhiều hơn bánh xe phía bên ngồi. Chính vì vậy, bánh xe phía bên trong bị quay với tốc độ chậm hơn
so với bánh xe bên ngoài. Lúc này do vận tốc của bánh xe không đồng nhất nên cầu xe sẽ giúp xe giảm thiểu
tình trạng lật bánh khi vào cua hay không bị trượt trên mặt đường. Như vậy khi cầu xe hoạt động sẽ phân phối
các momen xoắn khác nhau tới bánh xe dẫn động bên phải và bên trái.
3.3 Ưu điểm, nhược điểm của hệ dẫn động ô tô cầu sau - động cơ đặt trước:
- Ưu điểm:
+ Nhờ sự phân bố trọng lượng cân bằng giữa trục trước và sau mà các dịng xe có hệ dẫn động cầu sau bám
đường tốt hơn so với cầu trước. Khả năng tăng tốc cũng cao hơn. Có thể nói hệ dẫn động cầu sau giúp khắc
phục các nhược điểm của xe dẫn động cầu trước.
+ Ngoài ra, do cơ chế quay bánh sau cung cấp lực đẩy tới bánh trước mà xe sử dụng dẫn động cầu sau đánh
lái dễ dàng và chính xác hơn.
+ Thu gọn khoang động cơ trước giúp mở rộng hốc bánh xe trước, nhờ đó dễ dàng đánh lái hơn.

212


- Nhược điểm:
+ Do phải đi qua trục các đăng, các mẫu xe sử dụng hệ dẫn động cầu sau - động cơ đặt trước có hao phí cơng
suất và năng lượng truyền.
+ Khoang nội thất sẽ không rộng rãi như ở hệ dẫn động cầu trước do phải chừa một khoảng chống cho trục
dẫn động.

+ Xe cầu sau sẽ có thêm nhiều chi tiết cấu thành hơn, dẫn tới chi phí sản xuất đắt đỏ hơn.
+ Khi tăng tốc đột ngột, ở những mẫu xe được trang bị động cơ công suất lớn sẽ gặp hiện tượng trượt hoặc
thân xe xoay ngang mất ổn định.
4. MÔ PHỎNG VA CHẠM VÀ CẢI TIẾN MƠ HÌNH
Dùng phần mềm Hypermesh để phân tích động thái của xe khi va chạm từ các hướng
5. KẾT LUẬN
Bài báo này thực hiện việc tính tốn, thiết kế khung sườn xe tải nhằm nâng cao độ an tồn khi va chạm. Sau
khi mơ phỏng thử nghiệm mơ hình đã cải tiến được độ an tồn khi va chạm theo yêu cầu đặt ra.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.

/>
2.

/>
3.

/>
4.

Video mơ phỏng va chạm trên youtube

5.

Giáo trình kết cấu ơ tô

213