Thiết Kế Cụm Cầu Chủ Động (Link Cad: http://bit.ly/cauchudong)

Đồ án tốt nghiệp
Bình_Ô tô K49

Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài

MỤC LỤC

TRANG

Chương I Tổng Quan
1.1 Giới thiệu chung về hệ thống truyền lực

6

1.2 Truyền lực chính

6

1.3 Vi Sai

8

1.4 Các bán trục

12

1.5 Vỏ cầu

15

1.6 Cơ cấu phanh

15

1.7 Các thông số kĩ thuật của xe tham khảo

22

Chương II Xác Định Các Thông Số Của Cụm Cầu Sau
2.1 Tính toán bộ truyền lực chính HyPoid

25

2.2 Tính toán vi sai

34

2.3 Tính toán bán trục và dầm cầu

41

2.4 Tính toán cơ cấu phanh

45

Chương III Ứng Dụng Phần Mềm CATIA Thiết Kế Các Chi Tiết Trong
Cụm Cầu Chủ Động
3.1 Tổng quan về trợ giúp của máy tính trong thiết kế

54

3.2 Giới thiệu phương pháp thiết kế trong CATIA

59

3.3 Sử dụng CATIA để thiết kế các chi tiết

65

trong cụm cầu chủ động
Chương IV Tính bền một số chi tiết cụm cầu sau bằng phương pháp
Phần tử hữu hạn(PTHH) sử dụng phần mềm ANSYS
WORKBENCH và CATIA trong tính bền kết cấu
4.1 Một số khái niệm của phương pháp PTHH

97

4.2 Tổng quan về phần mềm ANSYS WORKBENCH

99

4.3 Tính ứng suất uốn bánh răng quả dứa

106

4.4 Tính bền dầm cầu

110

1

Đồ án tốt nghiệp
Bình_Ô tô K49

Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài

Chương V Qui Trình tháo lắp Và Chăm Sóc Bảo Dưỡng Kĩ Thuật cụm
cầu sau
5.1 Lắp Ráp Cụm Cầu Sau

112

5.2 Chăm sóc bảo dưỡng kỹ thuật

118

Chương VI Qui Trình công nghệ gia công các chi tiết chính trong cụm
cầu sau
6.1 Qui trình gia công bánh răng quả dứa

123

6.2 Qui trình gia công bánh răng vành chậu

124

6.3 Qui trình gia công bánh răng hành tinh

125

6.4 Qui trình gia công bánh răng bán trục

125

6.5 Qui trình gia công bán trục

126

Kết Luận

128

Tài Liệu Tham Khảo

129

2


Đồ án tốt nghiệp
Bình_Ô tô K49

Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, ngành công nghiệp ô tô trên thế giới đã phát triển ở một trình
độ rất cao. Nó ứng dụng thành tựu của rất nhiều nghành khoa học kỹ thuật
khác nhau như: Vật liệu, điện tử, công nghệ thông tin... nhằm phục vụ một
cách tốt nhất cho nhu cầu đời sống ngày càng cao của con người.
Ở nước ta hiện nay, thị trường ô tô đang sôi động với nhiều doanh

nghiệp tham gia sản xuất lắp ráp ô tô. Trong số các doanh nghiệp có vốn đầu
tư trực tiếp nước ngoài, đa số các doanh nghiệp tham gia sản xuất lắp ráp xe
du lịch, còn các doanh nghiệp tham gia vào sản xuất lắp ráp xe tải chiếm số
lượng rất nhỏ. Sản lượng của các doanh nghiệp trong nước và doanh nghiệp
có vốn đầu tư trực tiếp nước ngoài chỉ chiếm hơn 20%, còn lại gần 80% là
nhập các xe đã qua sử dụng của các nước như: Hàn Quốc, Nhật Bản, Đức,
Nga, Trung Quốc ... Nhiều doanh nghiệp đã nhập sắtxi về và thiết kế chế tạo
thành xe ô tô dùng trong các lĩnh vực khác nhau đặc biệt là chở hàng hoá.
Điều đó đã đáp ứng được phần nào nhu cầu về xe tải trong khi nền công
nghiệp ô tô của nước ta chưa đáp ứng được.
Hiện nay, VN đã gia nhập WTO. Vấn đề đặt ra là khi hàng rào thuế quan
bị phá bỏ, các sản phẩm trong nước phải có đủ khả năng cạnh tranh với các
sản phẩm của nước ngoài. Mặt khác vấn đề nội địa hoá đã và đang được chính
phủ hết sức quan tâm. Để có được khả năng cạnh tranh và tăng tỷ lệ nội địa
hoá của các sẩn phẩm ở trong nước, việc áp dụng các kĩ thuật, khoa học công
nghệ tiên tiến chính là một trong những biện phát hiệu quả và nhanh chóng
nhất.
Trong giai đoạn vừa qua, tỷ lệ nội địa hoá ở các sản phẩm ôtô VN chủ
yếu tập trung vào một số chi tiết, phụ tùng như khung vỏ, săm lốp, nhựa, cao

3


Đồ án tốt nghiệp
Bình_Ô tô K49

Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài

su… một phần đã và đang thực hiện là động cơ hộp số chủ yếu là trong hệ
thống truyền lực, chi tiết cơ khí. Cụm Cầu chủ động là một trong các cụm chi

tiết chính của hệ thống truyền lực, đảm bảo truyền động đến các bánh xe chủ
động. Cầu chủ động hoàn toàn có khả năng nội địa hoá bằng công nghệ trong
nước. Theo bản quy hoạch đã được chính phủ phê phê duyệt đến năm 2010,
tỷ lệ sản suất trong nước đối với hầu hết các chủng loại sản phảm ô tô phải đạt
trên 50%, phấn đấu xuất khẩu ô tô và phụ tùng đạt 5 – 10 % tổng sản lượng
của ngành.
Thực hiện nhiệm vụ khoa học công nghệ năm 2008 của Bộ Công
Thương đề tài nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ: “Nghiên cứu
thiết kế và công nghệ chế tạo cụm cầu sau của xe tải 3 tấn nâng cao năng
lực nội địa hóa phụ tùng ô tô”, cụm cầu sau ô tô tải thông dụng đã được
nghiên cứu thiết kế và chế tạo thử nghiệm trong nước. Đơn vị chủ trì đề tài:
Công ty cổ phần cơ khí Cổ Loa – Bộ Công Thương. Trước tình hình thực tế
nhóm sinh viên chúng em được giao nhiệm vụ thực hiện để tài:“Ứng dụng
phần mềm tính toán - thiết kế 3D – CATIA và phần mềm ANSYS
WORKBENCH vào tính toán thiết kế cụm cầu sau chủ động xe tải 3 tấn”
Đề tài được thực hiện gồm những nội dung chính:
1. Tổng quan cụm cầu sau.
2. Tính toán các thông số cơ bản của cụm cầu sau.
3. Ứng dụng phần mềm CATIA để thiết kế các chi tiết trong cụm cầu sau.
4. Ứng dụng phần mềm ANSYS WORKBENCH và CATIA vào tính bền các
chi tiết cơ bản cụm cầu sau.
5. Mô phỏng qui trình tháo lắp cụm cầu sau.
6. Mô phỏng động học.
7. Xây dựng qui trình gia công các chi tiết cơ bản của cụm cầu sau.

4


Đồ án tốt nghiệp
Bình_Ô tô K49

Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài

Kết quả của đề tài là xây dựng được bộ thiết kế cụm cầu chủ động trên
máy tính, các chi tiết ở trạng thái vật thể không gian 3D và bản vẽ thường 2D.
Việc áp dụng các phần mềm hiện đại cho phép thiết kế, kiểm tra, lắp ráp các
chi tiết thành cụm một cách hết sức trực quan và phù hợp với công nghệ gia
công trên các máy công cụ NC, CNC. Ngoài ra sản phẩm cũng có thể ứng
dụng trong việc giảng dạy về kết cấu, hoặc sử dụng tháo lắp kết cấu một cách
hết sức trực quan sinh động trong công tác giảng dạy chuyên ngành.
Do trình độ và thời gian có hạn nên Đồ án của nhóm chúng em khó tránh
khỏi thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy và các
bạn. Em xin trân thành cảm ơn thầy giáo NGUYỄN TRỌNG HOAN, cùng
các thầy trong bộ môn Ô tô - trường ĐHBK Hà Nội đã tận tình hướng dẫn và
cho chúng em những ý kiến quí báu để chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp.

Hà nội, Ngày 23 tháng 5 năm 2009
Nhóm sinh viên thực hiện:
Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài Bình

5


Đồ án tốt nghiệp
Bình_Ô tô K49

Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu chung hệ thống truyền lực

Hệ thống truyền lực của ôtô là hệ thống 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 truyền. Vậy kết cấu của hệ thống truyền lực là:
Ly hợp → Hộp số → Hộp phân phối→ Các đăng → Các cầu chủ động →
bán trục → Bánh xe.
Sơ đồ bố trí chung hệ thống truyền lực:

Hình 1.1:Hệ thống truyền lực.
1.Cơ cấu lái

7.Bình khí nén

2.Động cơ

8.Thùng nhiên liệu

3.Hộp số

9. Các đăng dẫn động cầu trước

4.Trục các đăng dẫn động cầu sau

10.Các đăng nối hộp số hộp phân phối

5.Cầu sau

11.Hộp phân phối

6

Đồ án tốt nghiệp
Bình_Ô tô K49

Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài

6.Bình ác qui

12.Cầu trước

1.2 Truyền lực chính.
1.2.1 Công dụng:
Truyền lực chính dùng để tăng mô men và truyền mô men quay từ trục
các đăng đến các bánh xe chủ động của ôtô theo một tỷ số truyền nhất định,
đồng thời có thể chuyển hướng truyền mô men.
1.2.2 Yêu cầu chung của truyền lực chính:
- Phải có tỷ số truyền cần thiết để phù hợp với chất lượng kéo và tính
kinh tế nhiên liệu của ôtô.
- Có kích thước nhỏ gọn để tăng khoảng sáng gầm xe.
- Có hiệu suất truyền động cao.
- Đảm bảo độ cứng vững tốt, làm việc không ồn, tuổi thọ cao.
- Trọng lượng cầu phải nhỏ để giảm trọng lượng phần không được treo.
1.2.3 Phân loại truyền lực chính :
- Theo số lượng bánh răng truyền lực chính có hai dạng:
+ Loại đơn gồm một cặp bánh răng ăn khớp.
+ Loại kép gồm hai cặp bánh răng ăn khớp.
- Truyền lực đơn lại có thể phân loại theo dạng bánh răng:
+ Loại bánh răng côn răng thẳng.
+ Loại bánh răng côn răng xoắn.
+ Loại bánh răng hypoit.

+ Loại trục vít bánh vít.

7


Đồ án tốt nghiệp
Bình_Ô tô K49

a

Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài

b

c

d

Hình 1.2: Các dạng truyền lực chính đơn.
a, Truyền lực chính bánh răng côn

b, Truyền lực chính Hypoid

c, Truyền lực chính bánh răng trụ

d, Truyền lực chính trục vít bánh vít

- Truyền lực kép có thể được phân thanh hai loại:
+ Truyền lực trung tâm với cả hai cặp bánh răng được bố trí trong cùng
một cụm nằm giữa hai bánh xe chủ động.

+ Truyền lực chính kép bố trí không tập trung với cặp bánh răng thứ hai
được bố trí tại các dẫn động tới các bánh xe chủ động.
- Theo số cấp số có thể phân truyền lực chính thành:
+ Truyền lực chính một cấp (chỉ có một tỉ số truyền duy nhất)
+ Truyền lực chính hai cấp (có hai cấp số được điều khiển bởi người
lái).
1.2.4 Cấu tạo truyền lực chính:
Truyền lực chính đơn có kết cấu gọn, nhẹ đơn giản dễ sản xuất và bảo
dưỡng sửa chữa, giá thành thấp nên được sử dụng phổ biến trong các hệ thống
truyền lực ô tô. Tuy nhiên do chỉ có một cặp bánh răng, nên tỉ số truyền của
truyền lực chính dạng này bị giới hạn (i 0 < 7) và khả năng chịu tải không lớn
sẽ phải tăng mô đun răng, điều này dẫn đến tăng kích thước bánh răng và
giảm khoảng sáng gầm xe.

8


Đồ án tốt nghiệp
Bình_Ô tô K49

Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài

Truyền lực dạng hypoid được sử dụng ngày càng rộng rãi trên các loại
ô tô do có những ưu điểm nổi trội: khả năng chịu tải lớn, làm việc êm dịu và
không ồn. Đặc điểm nhận dạng của truyền lực chính loại này là trục của các
bánh răng không cắt nhau mà đặt lệch nhau một đoạn e.
Truyền lực chính bánh răng trụ được sử dụng trên các ô tô con có động
cơ đặt trước nằm ngang và cầu trước chủ động.
Truyền lực chính dạng trục vít bánh vít cho phép có tỷ số truyền lớn
hơn 7 với kết cấu nhỏ gọn. Tuy nhiên truyền lực trục vít có hiệu suất và khả

năng chịu tải thấp hơn truyền động bánh răng côn và truyền động Hypoid,
hơn nữa giá thành sản xuất của dạng truyền động này lại cao hơn nên được sử
dụng tương đối hạn chế (sử dụng trên một số loại ô tô có tính năng việt dã
cao).
1.3 Vi sai.
1.3.1 Công dụng:
Bộ vi sai có nhiệm vụ làm cho các bánh xe chủ động có thể quay với
các vận tốc khác nhau trong các trường hợp ôtô quay vòng hoặc ôtô chuyển
động trên đường gồ ghề không bằng phẳng.
1.3.2 Yêu cầu của cụm visai:
+ Phân phối mô men xoắn giữa các bánh xe hay giữa các trục theo tỷ lệ
đảm bảo sử dụng trọng lượng bám tối đa ở các bánh xe.
+ Kích thước vi sai phải nhỏ gọn để dễ bố trí.
+ Có hiệu suất truyền động cao.
1.3.3 Phân loại vi sai:
- Theo kết cấu gồm có:
+ Vi sai với các bánh răng côn.
+ Vi sai với các bánh răng trụ.
+ Vi sai tăng ma sát.

9


Đồ án tốt nghiệp
Bình_Ô tô K49

Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài

- Theo đặc tính phân phối mô men xoắn gồm có:
+ Vi sai đối xứng loại mô men xoắn được phân phối đều ra hai bán

trục.
+ Vi sai không đối xứng mô men xoắn phân phối không đều ra hai bán
trục.
1.3.4 Kết cấu một số dạng vi sai
* Vi sai côn
a, Cấu tạo

1. Bánh răng chủ động

4. Bánh răng bị động

2. Bánh răng bán trục

5. Vỏ vi sai 2

3. Vỏ vi sai 1

6. Bánh răng hành tinh
Hình 1.3 Vi sai côn đối xứng

b, Nguyên lý hoạt động
Khi mô men được truyền từ động cơ đến bánh răng chủ động 1, qua
bánh răng bị động 4, đến vỏ vi sai 3,5 do vỏ vi sai được lắp trên bánh răng bị

10


Đồ án tốt nghiệp
Bình_Ô tô K49

Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài

động nên vỏ vi sai quay, trên vỏ vi sai lắp chốt chữ thập có gắn các bánh răng
hành tinh nên chốt quay. Trong trường hợp hệ số bám của hai bên bánh xe
như nhau thì chốt chữ thập và bánh răng hành tinh đóng vai trò nsshư một
khóa gài khi đó chỉ có bánh răng bán trục quay làm bán trục quay. Trường
hợp hệ số bám trên hai bánh xe khác nhau khi này bánh răng hành tinh quay
tương đối với trục chữ thập và ăn khớp với bánh răng bán trục làm cho hai
bán trục quay với vận tốc khác nhau.
Nhược điểm:
+Khả năng vượt lầy kém và tính cơ động không cao.
Ưu điểm
+ Kết cấu đơn giản.
+Dễ chế tạo.
* Vi sai cam
a, Cấu tạo
Bánh răng côn bị động 2 gắn chặt với vỏ vi sai 3, ở một nửa vỏ vi sai 3
có chế tạo liền các vách ngăn 4, các cam 5 được lắp vào vành ngăn đó và lại
tựa lên vành cam ngoài 6 và vành cam trong 7. Trên vành cam 6 và 7 có sẻ
các rãnh then hoa để nối với hai nửa trục truyền ra hai bên bánh xe .

11


Đồ án tốt nghiệp
Bình_Ô tô K49

Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài

Hình 1.4Vi Sai Cam

1 : Bánh răng côn chủ động

4 : Vành ngăn

2 : Bánh răng côn bị động

5 : Cam

3 : Vỏ vi sai

6 ,7 : Vành cam

b. Nguyên lý hoạt động :
Khi mômen truyền từ động cơ qua bánh răng côn chủ động 1 đến bánh
răng côn bị động 2 qua vỏ vi sai 3 và qua vành ngăn 4 truyền cho cam 5, các
đầu cam 5 tỳ lên các vành cam 6 và 7 để truyền ra hai bên nửa trục qua then
hoa. Nếu sức cản hai bên bánh xe là như nhau thì cả hai nửa trục quay với tốc
độ như nhau. Lúc này chốt 5 không dịch chuyển tương đối, đối với bề mặt
cam 6 và 7. Trong trường hợp sức cản ở trên các bánh chủ động là khác nhau
sẽ có một bên bánh xe quay nhanh và một bên bánh xe quay chậm, cam 5 sẽ
cùng quay với bộ phận chủ động 3 đồng thời dịch chuyển theo chiều hướng
chiều trục . Khi đó xảy ra sự trượt ở bề mặt làm việc của cam đối với bề mặt
12


Đồ án tốt nghiệp
Bình_Ô tô K49

Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài

làm việc của vành cam. Trên mặt cam của nửa trục quay chậm tốc độ trượt
của cam hướng theo chiều quay của bộ phận chủ động, còn ở trên mặt cam
của nửa trục quay nhanh hướng về chiều ngược lại. Để hiểu rõ vấn đề này ta
xét lực tác dụng trên vi sai cam trong hai trường hợp khi sức cản ở hai bên
bánh xe chủ động là như nhau và khi sức cản ở hai bên bánh xe chủ động
khác nhau.
Khi sức cản ở hai bên bánh xe chủ động là như nhau thì vành cam đặt 4
tác dụng lên cam 5 lực P ép lên vành cam trong và ngoài những lực pháp
tuyến với dạng cam. Khi hai bên bánh xe chủ động có sức cản như nhau thì
tốc độ góc của vành 4 và hai vành cam bằng nhau .
Khi hai bánh chủ động có sức cản khác nhau, nếu một trong số các
bánh xe có xu hướng tăng tốc độ góc thì giữa các chi tiết của vi sai bắt đầu có
sự chuyển dịch tương đối và ở các mặt đầu của cam 5 xuất hiện những lực ma
sát hướng lên các vành cam quay nhanh và quay chậm về những hướng khác
nhau . Ở vành cam quay chậm lực ma sát ngược với vận tốc trượt, sẽ hợp với
lực chủ động và tăng mômen cho bánh xe quay chậm. Ở vành cam quay
nhanh lực ma sát ngược với vận tốc trượt nhưng lại giảm mômen cho bánh xe
quay nhanh.
* Ưu điểm :

+ Khả năng vượt trơn lầy tốt hơn vi sai côn đối xứng. Vì vậy tính năng
cơ động cao hơn.
+ Đảm bảo cho ôtô không có trượt quay một trong số các bánh xe chủ
động trong tất cả các trường hợp mà cả hai bánh xe đều tựa lên mặt đường.
* Nhược điểm :
+Vi sai cam một dãy vì số mặt lồi lõm trên vành cam 6 và 7 khác nhau
sẽ sinh ra mômen động khi vi sai làm việc chóng mòn.

13

Đồ án tốt nghiệp
Bình_Ô tô K49

Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài

+ Loại vi sai đặt theo hướng trục: lực chiều trục lớn tác dụng lên vỏ vi
sai, nên các bulông lắp trên vỏ phải chịu những lực này và ổ bi phải chọn sao
cho đủ khả năng chịu được lực chiều trục này cho nên kết cấu ổ tăng và phải
tăng độ bền, độ cứng vững cho toàn bộ cơ cấu do đó sẽ làm tăng trọng lượng
và kích thước chung của cơ cấu lên.
+ Mms lớn khi quay vòng do vậy làm tăng sức cản nên mất mát công
suất.
* Vi sai tăng ma sát trong cho vi sai đối xứng :
A. Vi sai tăng ma sát trong có lực ma sát cố định :
a, Cấu tạo

Hình 1.5 Vi sai tăng ma sát có lực ma sát cố định
1. Bánh răng vành chậu

5. Lò xo ép

2. Vỏ vi sai.

6. Đĩa ma sát

3. Bánh răng bán trục

8. Bánh răng côn chủ động

4. Bánh răng hành tinh

9. Đế lò xo

14


Đồ án tốt nghiệp
Bình_Ô tô K49

Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài

Bộ truyền động loại này gồm có : bộ truyền lực chính (bộ bánh răng
vành chậu 1 - côn xoắn 8); bộ vi sai gồm 4 bánh răng hành tinh 4, hai bánh
răng côn bán trục 3 đều được lắp thêm hai bộ ly hợp đĩa ma sát .
Trục chữ thập có lỗ rộng bên trong có lò xo để ép hai bánh răng côn
bán trục cùng với hai bộ ly hợp vào hai nửa khung vi sai . Ly hợp ma sát gồm
các đĩa thép trượt trên đuôi có then hoa của bánh răng côn bán trục và các đĩa
ma sát có tai nằm trong khung vi sai ( các đĩa ma sát này còn được gọi là các
đệm chặn lực dọc trục )
b. Nguyên lý làm việc :
Khi chuyển động thẳng trên đường bằng phẳng, quãng đường lăn của
hai bánh xe bằng nhau, nếu lực cản trên hai bánh xe như nhau, sẽ làm cho các
bánh răng bán trục quay cùng tốc độ, như vậy bánh răng hành tinh không
quay trên trục của nó, mà chỉ quay quanh trục của bán trục .
Khi chuyển động thẳng, dòng mômen truyền chủ yếu qua cụm vi sai,
một phần nhỏ ( có thể bị trượt nhẹ ) truyền qua khớp ma sát .
Khi đi trên đường vòng, quãng đường lăn của các bánh xe khác nhau,
hoặc lực cản của các bánh xe khác nhau, thì mômen hai bên chênh lệch nhau
đúng bằng giá trị Mms .

Khi khớp ma sát trượt lớn, dòng mômen truyền một phần qua vi sai,
một phần qua khớp ma sát .
Ta có quan hệ động lực học :

Mt = Mp + Mms

Mt , Mp : mômen trên bán trục quay chậm, bán trục quay nhanh.
* Ưu điểm :

Khi đi trên đường có chênh lệch hệ số bám lớn, khả năng động lực học
tốt hơn các loại vi sai khác .
Trị số mômen hãm sẽ không phải là một hằng số như các vi sai khác mà
sẽ tỉ lệ với mômen truyền lên các bánh xe .

15


Đồ án tốt nghiệp
Bình_Ô tô K49

Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài

Vi sai tăng ma sát được ứng dụng rộng rãi .

* Nhược điểm :
Phải dùng loại dầu cầu đặc biệt, không dùng loại dầu thông thường dễ
gây sự cố kĩ thuật, phải sử dụng hai bên lốp có kích cỡ, hoa văn, áp suất như
nhau .
Mms lớn khi quay vòng do vậy làm tăng sức cản nên mất mát công suất.
B.Vi sai tăng ma sát trong có lực ma sát không cố định :

Hình 1.5 Vi sai tăng ma sát trong có lực ma sát không cố định
1. Bánh răng côn chủ động

5. Trục

2. Bánh răng vành chậu

6. Bánh răng bán trục

16


Đồ án tốt nghiệp
Bình_Ô tô K49

Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài

3. Vỏ vi sai

7. Bánh răng hành tinh

4. Đĩa ma sát
a, Cấu tạo
Bộ truyền động loại này gồm có : bộ truyền lực chính ( bộ bánh răng
vành chậu 2 - côn xoắn 1) bộ vi sai gồm 4 bánh răng hành tinh 7, hai bánh
răng côn bán trục 6 đều được lắp thêm hai bộ ly hợp đĩa ma sát 4.
Trục chữ thập được thay thế bằng trục 5 cắt nhau theo góc vuông hai
trục 5 có khả năng dịch chuyển với nhau theo cả chiều trục lẫn chiều góc
nghiêng tương đương A và B ở các đầu trục. Ly hợp ma sát gồm các đĩa thép

trượt trên đuôi có then hoa của bánh răng côn bán trục và các đĩa ma sát có tai
nằm trong khung vi sai ( các đĩa ma sát này còn được gọi là các đệm chặn lực
dọc trục ).
b, Nguyên lý làm việc:
Khi chuyển động thẳng trên đường bằng phẳng, quãng đường lăn của
hai bánh xe bằng nhau, nếu lực cản trên hai bánh xe như nhau, sẽ làm cho các
bánh răng bán trục quay cùng tốc độ, như vậy bánh răng hành tinh không
quay trên trục của nó, mà chỉ quay quanh trục của bán trục .
Khi đi trên đường vòng, quãng đường lăn của các bánh xe khác nhau ,
hoặc lực cản của các bánh xe khác nhau lúc đó các bánh răng hành tinh ngoài
quay cùng vỏ vi sai còn quay trên trục của nó. Khi bánh răng hành tinh quay
các mặt nghiêng trên trục 5 sẽ bị dịch chuyển đi thế nào để lực trên ly hợp ma
sát 4 truyền đến vỏ vi sai tăng lên đối với nửa trục quay chậm và giảm đi đối
với nửa trục quay nhanh.
* Ưu điểm:

+ Khi đi trên đường có chênh lệch hệ số bám lớn, khả năng động lực
học tốt hơn các loại vi sai khác.

17


Đồ án tốt nghiệp
Bình_Ô tô K49

Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài

+ Trị số mômen hãm sẽ không phải là một hằng số như các vi sai khác
mà sẽ tỉ lệ với mômen truyền lên các bánh xe.
+ Vi sai tăng ma sát được ứng dụng rộng rãi .

* Nhược điểm:
Phải dùng loại dầu cầu đặc biệt, không dùng loại dầu thông thường dễ
gây sự cố kĩ thuật, phải sử dụng hai bên lốp có kích cỡ, hoa văn, áp suất như
nhau.
1.4 Các bán trục.
1.4.1 Công dụng:
Các bán trục dùng để truyền mô men xoắn từ bộ vi sai đến các bánh xe
chủ động. Trên các loại bán trục không được giảm tải hoàn toàn bán trục còn
được dùng để tiếp nhận các lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe chủ động.
1.4.2 Yêu cầu đối với các bán trục:
a) Yêu cầu chung của bán trục:
+ Phải chịu được mô men xoắn lớn trong khoảng thời gian lâu dài.
Bán trục phải thẳng, không được lệch nhất là đối với các xe có khả năng cơ
động.
+ Đối với bán trục của cầu dẫn hướng chủ động phải đảm bảo tính đồng
tâm cho các đoạn trục của bán trục.
+ Chính xác hình dáng hình học, kích thước.
b) Yêu cầu riêng của bán trục sử dụng trên xe có khả năng cơ động.
Các bán trục sử dụng cho các xe loại này phải chịu mô men xoắn lớn,
vì vậy các bán trục phải được chế tạo chính xác về mặt hình học, và phải có
các góc lượn hợp lý để tránh ứng suất tập trung.
1.4.3 Phân loại bán trục:

18


Đồ án tốt nghiệp
Bình_Ô tô K49

Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài

+ Bán trục giảm tải hoàn toàn (hình 1.6): bánh xe có moay ơ được lắp
trên 2 ổ bi, cả hai ổ này đều lắp trên vỏ cầu. Do hai ổ bi được bố trí cách nhau
một đoạn, nên các mô men uốn của các lực tương tác giứa bánh xe và mặt
đường ( Z,Y, X) đều được tiếp nhận bởi vỏ cầu.Bán trục dạng này được gọi lầ
bán trục giảm tải hoàn toàn, nó không chịu uốn mà chỉ chịu duy nhất là mô
men xoắn. Loại này được sử dụng trên các loại ô tô tải.

1, 4 Ổ bi

2. Vỏ cầu

3 Bán trục

5. Bánh xe

Hình 1.6: Sơ đồ bán trục giảm tải hoàn toàn
+ Bán trục giảm tải 3/4 (hình 1.7): Loại bán trục này khác với bán trục giảm
tải hoàn toàn ở chỗ moay ơ chỉ có một ổ bi. Bởi vậy bán trục sẽ phải chịu một
phần mô men uốn từ các lực tác dụng lên bánh xe. Dạng bán trục này thường
ít được sử dụng.

19


Đồ án tốt nghiệp
Bình_Ô tô K49

Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài

1,4 Ổ bi

2. Vỏ cầu

3. Bán trục

5. Bánh xe

Hình 1.7: Sơ đồ bán trục giảm tải 3/ 4
+ Bán trục giảm tải 1/2 (hình 1.8): Đầu ngoài của bán trục được đỡ bởi 1 ổ
bi nằm trong vỏ cầ chủ động. Trong trường hợp này, moay ơ được trực tiếp
bắt lên bán trục. Kết cấu dạng này cũng có thể không có moay ơ mà tang
trống đươc bắt trực tiếp lên mặt bích ở đuôi của bán trục. Với cách bố trí như
vậy, bán trục phải chịu toàn bộ mô men uốn của các lực tương tác giữa bánh
xe với mặt đường. Bán trục dạng này được sử dụng hầu hết trên các loại ô tô
con do kết cấu đơn giản.

1,4 Ổ bi

2. Vỏ cầu

3. Bán trục

5. Bánh xe

Hình 1.8: Sơ đồ bán trục giảm tải 1/ 2
1.5 Vỏ cầu.
1.5.1 Công dụng của vỏ cầu.

20

Đồ án tốt nghiệp
Bình_Ô tô K49

Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài

Đối với xe có khả năng cơ động hệ thống treo thường là hệ thống treo phụ
thuộc. Cầu xe là phần khối lượng không được treo. Trong thiết kế cầu xe
thường ta phải cố gắng để phần khối lượng không được treo này là nhỏ đến
mức có thể. Tuy nhiên vỏ cầu phải đáp ứng được các yêu cầu chủ yếu sau:
- Đỡ toàn bộ trọng lượng phần được treo tác dụng lên cầu.
- Bao kín và bảo vệ cho bộ truyền lực chính, vi sai và các bán trục để nó
có thể hoạt động tốt trong thời gian dài.
- Tiếp nhận và truyền các lực từ trên khung xe xuống và các lực từ mặt
đường lên.
1.5.2 Yêu cầu đối với vỏ cầu.
Vỏ cầu phải đảm bảo những yêu cầu cơ bản sau đây:
- Vỏ cầu phải đủ cứng để chịu được trọng lượng của xe, tránh gẫy uốn ảnh
hưởng đến các kết cấu bên trong.
- Vỏ cầu phải đảm bảo kín để bảo vệ các kết cấu bên trong.
- Có kích thước và khối lượng nhỏ để giảm tải trọng xe và tăng khoảng
sáng gầm xe.
1.5.3 Phân loại vỏ cầu.
- Vỏ cầu liền là loại vỏ cầu thường được sản xuất bằng phương pháp đúc
sau đó gia công các bề mặt lắp ghép.
- Vỏ cầu rời là loại được lắp ghép từ các tấm rời bằng phương pháp hàn.
1.6 Cơ cấu phanh
1.6.1 Cơ cấu phanh guốc

21


Đồ án tốt nghiệp
Bình_Ô tô K49

Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài

Hình 1.9 Cơ cấu phanh guốc
1- Guốc phanh

5 - Xi lanh lực

2- Má phanh

6 - Cam

3- Tang trống

7 - Đòn dẫn động cam

4- Chốt phanh

8 - Bầu phanh

Cơ cấu phanh guốc gồm có trống phanh 3 quay cùng với các bánh xe,
các guốc phanh 1 lắp với phần không quay là mâm phanh, trên guốc có lắp
các má phanh 2, một đầu của guốc phanh quay quanh chốt tựa 4, đầu còn lại
tỳ vào piston của xilanh công tác 5 nếu là dẫn động thuỷ lực, hoặc là cam ép 6
nếu là dẫn động khí nén. Trong trường hợp dẫn động thuỷ lực áp suất chất

lỏng trong xilanh tác dụng lên các piston và đẩy các guốc phanh ép vào tang
trống thực hiện quá trình phanh. Đối với dẫn động khí nén, áp suất khí tạo nên
lực trên ty đẩy và thông qua đòn dẫn động 7 làm quay cam 6 đẩy các guốc
phanh ép vào tang trống.
Trên thực tế, cấu tạo của cơ cấu phanh có thể khác nhau ở cách bố trí các
guốc phanh, chẳng hạn đối với dẫn động thuỷ lực các guốc phanh có thể được
điều khiển bằng một xi lanh độc lập đặt đối xứng với nhau qua tâm của cơ cấu
phanh, các guốc phanh có thể được bố trí như hình trên nhưng không có tâm
quay cố định mà đầu dưới của chúng được nối với nhau bởi một thanh liên
động. Khe hở giữa các guốc phanh được điều chỉnh thường xuyên trong quá

22


Đồ án tốt nghiệp
Bình_Ô tô K49

Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài

trình sử dụng. Các cơ cấu điều chỉnh sử dụng hiện nay rất phong phú, trong
đó có các phương pháp điều chỉnh tự động.
* Ưu điểm:
- Mô men phanh lớn do diện tích tiếp xúc giữa má phanh và trống
phanh lớn
- Giá thành rẻ
- Cơ cấu phanh được che kín trong quá trình làm việc
- Phanh guốc không nguy hiểm khi phanh gấp do áp suất phanh không
lớn
- Má phanh lâu mòn hơn so với phanh đĩa
* Nhược điểm

- Cơ cấu phanh guốc thoát nhiệt kém trong quá trình làm việc
- Trọng lượng lớn
- Khe hở giữa má phanh với trống phanh lớn
- Không có khả năng tự làm sạch
- Áp suất phân bố không đều trên bề mặt ma sát
* Sơ đồ các dạng cơ cấu phanh tang trống
- Cơ cấu phanh đối xứng qua trục nghĩa là hai guốc phanh bố trí đối
xứng qua đường trục thẳng đứng.
Cấu tạo chung của cơ cấu phanh loại này bao gồm một mâm phanh
được bắt cố định trên dầm cầu. Trên mâm phanh có lắp hai chốt cố định để
lắp ráp đầu dưới của hai guốc phanh. Hai chốt cố định này có thể có bố trí bạc
lệch tâm để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh phía dưới. Đầu
trên của hai guốc phanh được lò xo guốc phanh kéo vào ép sát với cam ép
hoặc với piston xilanh. Khe hở phía trên của má phanh và trống phanh được
điều chỉnh bằng trục cam ép hoặc bằng hai cam lệch tâm.

23


Đồ án tốt nghiệp
Bình_Ô tô K49

Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài

Trên hai guốc phanh có tán các tấm ma sát. Các tấm này có thể dài liên
tục hoặc phân thành một số đoạn.
- Cơ cấu phanh đối xứng qua tâm

Hình 1.10 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm
1. ống nối; 2. vít xả khí; 3. xi lanh bánh xe; 4. má phanh;

5. phớt làm kín; 6. pittông; 7. lò xo guốc phanh; 8. tấm chặn;
9. chốt guốc phanh; 10. mâm phanh.
Được thể hiện trên mâm phanh cũng bố trí guốc phanh, hai xilanh bánh
xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúng đối xứng nhau qua tâm.
Mỗi guốc phanh được lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng có bạc
lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dưới của má phanh và trống phanh. Một
phía của guốc phanh luôn tì vào piston của xi lanh bánh xe nhờ lò xo guốc
phanh. Khe hở phía trên giữa má phanh và trống phanh được điều chỉnh bởi
cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở lắp trong piston của xilanh bánh xe. Cơ cấu
phanh đối xứng qua tâm thường có dẫn động bằng thuỷ lực và được bố trí ở
cầu trước của ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ. Bố trí sao cho khi ôtô chuyển động
tiến thì cả hai guốc phanh đều là guốc xiết còn khi lùi lại trở thành hai guốc

24


Đồ án tốt nghiệp
Bình_Ô tô K49

Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài

nhả. Như vậy hiệu quả phanh khi tiến thì lớn còn khi lùi thì nhỏ tuy nhiên thời
gian lùi ôtô rất ít và tốc độ rất chậm nên không cần lực phanh hay mômen
phanh lớn.
- Cơ cấu phanh loại bơi

Hình 1.11 Cơ cấu phanh kiểu bơi
Hai guốc phanh không tựa trên một chốt quay cố định mà cả hai đều
tựa trên hai xilanh công tác chung, loại này có lực phanh lớn, vì lực ép từ dầu
có áp suất đẩy cả hai đầu ép sát vào tang trống. Tuy nhiên do sử dụng hai xi

lanh công tác và piston có khả năng tự dịch chuyển nên piston này có thể ảnh
hưởng piston kia. Kết cấu phanh dễ gây nên giá tri mômen phanh thay đổi,
ảnh hưởng xấu đến chất lượng chuyển động của xe khi phanh.
- Cơ cấu phanh tự cường hoá
Cơ cấu phanh guốc tự cường hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì
guốc phanh thứ nhất sẽ tăng cường lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai.

25
Hình 1.12 Cơ cấu phanh tự cường hóa