thiết kế , tính toán cầu sau chủ động ( kèm bản vẽ )

MỤC LỤC

TRANG

Chƣơng 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

Chƣơng 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

Chƣơng 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 phƣơng pháp thiết kế trong CATIA

59

3.3 Sử dụng CATIA để thiết kế các chi tiết

65

trong cụm cầu chủ động
Chƣơng IV Tính bền một số chi tiết cụm cầu sau bằng phƣơng 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 phƣơng 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


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

112

5.2 Chăm sóc bảo dƣỡng kỹ thuật

118

Chƣơng 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


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 nhƣ: 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 ngƣời.
Ở nƣớc ta hiện nay, thị trƣờng 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
tƣ trực tiếp nƣớc 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
lƣợng rất nhỏ. Sản lƣợng của các doanh nghiệp trong nƣớc và doanh nghiệp
có vốn đầu tƣ trực tiếp nƣớc ngoài chỉ chiếm hơn 20%, còn lại gần 80% là
nhập các xe đã qua sử dụng của các nƣớc nhƣ: 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 đƣợc phần nào nhu cầu về xe tải trong khi nền công
nghiệp ô tô của nƣớc ta chƣa đáp ứng đƣợc.
Hiện nay, VN đã gia nhập WTO. Vấn đề đặt ra là khi hàng rào thuế quan
bị phá bỏ, các sản phẩm trong nƣớc phải có đủ khả năng cạnh tranh với các
sản phẩm của nƣớc ngoài. Mặt khác vấn đề nội địa hoá đã và đang đƣợc chính
phủ hết sức quan tâm. Để có đƣợc khả năng cạnh tranh và tăng tỷ lệ nội địa
hoá của các sẩn phẩm ở trong nƣớc, 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 nhƣ khung vỏ, săm lốp, nhựa, cao
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

3


động. Cầu chủ động hoàn toàn có khả năng nội địa hoá bằng công nghệ trong
nƣớc. Theo bản quy hoạch đã đƣợc chính phủ phê phê duyệt đến năm 2010,
tỷ lệ sản suất trong nƣớc 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 lƣợng
của ngành.
Thực hiện nhiệm vụ khoa học công nghệ năm 2008 của Bộ Công
Thƣơng 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 đƣợc
nghiên cứu thiết kế và chế tạo thử nghiệm trong nƣớc. Đơn vị chủ trì đề tài:
Công ty cổ phần cơ khí Cổ Loa – Bộ Công Thƣơng. Trƣớc tình hình thực tế
nhóm sinh viên chúng em đƣợc 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.
Kết quả của đề tài là xây dựng đƣợc bộ thiết kế cụm cầu chủ động trên
máy tính, các chi tiết ở trạng thái vật thể không gian 3D và bản vẽ thƣờng 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

4


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 đƣợc 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 - trƣờng ĐHBK Hà Nội đã tận tình hƣớng 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


CHƢƠNG 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 trƣớc

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.Bình ác qui

12.Cầu trƣớc

6


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 hƣớng 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 lƣợng kéo và tính
kinh tế nhiên liệu của ôtô.
- Có kích thƣớc 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 lƣợng cầu phải nhỏ để giảm trọng lƣợng phần không đƣợc treo.
1.2.3 Phân loại truyền lực chính :
- Theo số lƣợng 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

a

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 đƣợc phân thanh hai loại:
+ Truyền lực trung tâm với cả hai cặp bánh răng đƣợc 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
đƣợc 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 đƣợc điều khiển bởi ngƣời
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
dƣỡng sửa chữa, giá thành thấp nên đƣợc 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 (i0 < 7) và khả năng chịu tải không lớn
sẽ phải tăng mô đun răng, điều này dẫn đến tăng kích thƣớc bánh răng và
giảm khoảng sáng gầm xe.
Truyền lực dạng hypoid đƣợc sử dụng ngày càng rộng rãi trên các loại
ô tô do có những ƣu điểm nổi trội: khả năng chịu tải lớn, làm việc êm dịu và

8


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 đƣợc sử dụng trên các ô tô con có động
cơ đặt trƣớc nằm ngang và cầu trƣớc 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 đƣợc sử
dụng tƣơng 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 trƣờng hợp ôtô quay vòng hoặc ôtô chuyển
động trên đƣờng 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 lƣợng bám tối đa ở các bánh xe.
+ Kích thƣớc 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.
- Theo đặc tính phân phối mô men xoắn gồm có:
+ Vi sai đối xứng loại mô men xoắn đƣợc phân phối đều ra hai bán
trục.

9


+ 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 đƣợc 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 đƣợc lắp trên bánh răng bị
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 trƣờng hợp hệ số bám của hai bên bánh xe
nhƣ nhau thì chốt chữ thập và bánh răng hành tinh đóng vai trò nsshƣ một
khóa gài khi đó chỉ có bánh răng bán trục quay làm bán trục quay. Trƣờng

10


hợp hệ số bám trên hai bánh xe khác nhau khi này bánh răng hành tinh quay
tƣơng 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 vƣợt 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 đƣợc 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


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 nhƣ nhau thì cả hai nửa trục quay với tốc
độ nhƣ nhau. Lúc này chốt 5 không dịch chuyển tƣơng đối, đối với bề mặt
cam 6 và 7. Trong trƣờng 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 hƣớng
chiều trục . Khi đó xảy ra sự trƣợt ở bề mặt làm việc của cam đối với bề mặt

12


làm việc của vành cam. Trên mặt cam của nửa trục quay chậm tốc độ trƣợt
của cam hƣớng theo chiều quay của bộ phận chủ động, còn ở trên mặt cam
của nửa trục quay nhanh hƣớng về chiều ngƣợc lại. Để hiểu rõ vấn đề này ta
xét lực tác dụng trên vi sai cam trong hai trƣờng hợp khi sức cản ở hai bên

bánh xe chủ động là nhƣ 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 nhƣ 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 nhƣ 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 hƣớng tăng tốc độ góc thì giữa các chi tiết của vi sai bắt đầu có
sự chuyển dịch tƣơng đối và ở các mặt đầu của cam 5 xuất hiện những lực ma
sát hƣớng lên các vành cam quay nhanh và quay chậm về những hƣớng khác
nhau . Ở vành cam quay chậm lực ma sát ngƣợc với vận tốc trƣợt, sẽ hợp với
lực chủ động và tăng mômen cho bánh xe quay chậm. Ở vành cam quay
nhanh lực ma sát ngƣợc với vận tốc trƣợt nhƣng lại giảm mômen cho bánh xe
quay nhanh.
* Ưu điểm :

+ Khả năng vƣợt trơn lầy tốt hơn vi sai côn đối xứng. Vì vậy tính năng
cơ động cao hơn.
+ Đảm bảo cho ôtô không có trƣợt quay một trong số các bánh xe chủ
động trong tất cả các trƣờng hợp mà cả hai bánh xe đều tựa lên mặt đƣờng.
* 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.
+ Loại vi sai đặt theo hƣớng 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

13


cho đủ khả năng chịu đƣợc 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 lƣợng
và kích thƣớc 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

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 đƣợc 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

14


các đĩa thép trƣợt 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 đƣợc gọi là các
đệm chặn lực dọc trục )
b. Nguyên lý làm việc :
Khi chuyển động thẳng trên đƣờng bằng phẳng, quãng đƣờng lăn của
hai bánh xe bằng nhau, nếu lực cản trên hai bánh xe nhƣ nhau, sẽ làm cho các
bánh răng bán trục quay cùng tốc độ, nhƣ 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 trƣợt nhẹ ) truyền qua khớp ma sát .
Khi đi trên đƣờng vòng, quãng đƣờng 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 trƣợt 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 đƣờng 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 nhƣ các vi sai khác mà
sẽ tỉ lệ với mômen truyền lên các bánh xe .

Vi sai tăng ma sát đƣợc ứng dụng rộng rãi .

15


* Nhược điểm :
Phải dùng loại dầu cầu đặc biệt, không dùng loại dầu thông thƣờng dễ
gây sự cố kĩ thuật, phải sử dụng hai bên lốp có kích cỡ, hoa văn, áp suất nhƣ
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

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 đƣợc lắp thêm hai bộ ly hợp đĩa ma sát 4.

16


Trục chữ thập đƣợc 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 tƣơng đƣơng A và B ở các đầu trục. Ly hợp ma sát gồm các đĩa thép
trƣợt 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 đƣợc gọi là các đệm chặn lực
dọc trục ).
b, Nguyên lý làm việc:
Khi chuyển động thẳng trên đƣờng bằng phẳng, quãng đƣờng lăn của
hai bánh xe bằng nhau, nếu lực cản trên hai bánh xe nhƣ nhau, sẽ làm cho các
bánh răng bán trục quay cùng tốc độ, nhƣ vậy bánh răng hành tinh không
quay trên trục của nó, mà chỉ quay quanh trục của bán trục .
Khi đi trên đƣờng vòng, quãng đƣờng 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 đƣờng 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 nhƣ các vi sai khác
mà sẽ tỉ lệ với mômen truyền lên các bánh xe.
+ Vi sai tăng ma sát đƣợc ứng dụng rộng rãi .
* Nhược điểm:
Phải dùng loại dầu cầu đặc biệt, không dùng loại dầu thông thƣờng dễ

gây sự cố kĩ thuật, phải sử dụng hai bên lốp có kích cỡ, hoa văn, áp suất nhƣ
nhau.

17


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 đƣợc giảm tải hoàn toàn bán trục còn
đƣợc dùng để tiếp nhận các lực từ mặt đƣờng 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 đƣợc mô men xoắn lớn trong khoảng thời gian lâu dài.
Bán trục phải thẳng, không đƣợc lệch nhất là đối với các xe có khả năng cơ
động.
+ Đối với bán trục của cầu dẫn hƣớng chủ động phải đảm bảo tính đồng
tâm cho các đoạn trục của bán trục.
+ Chính xác hình dáng hình học, kích thƣớc.
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 đƣợc chế tạo chính xác về mặt hình học, và phải có
các góc lƣợn hợp lý để tránh ứng suất tập trung.
1.4.3 Phân loại bán trục:
+ Bán trục giảm tải hoàn toàn (hình 1.6): bánh xe có moay ơ đƣợc lắp
trên 2 ổ bi, cả hai ổ này đều lắp trên vỏ cầu. Do hai ổ bi đƣợc bố trí cách nhau
một đoạn, nên các mô men uốn của các lực tƣơng tác giứa bánh xe và mặt
đƣờng ( Z,Y, X) đều đƣợc tiếp nhận bởi vỏ cầu.Bán trục dạng này đƣợc gọi lầ
bán trục giảm tải hoàn toàn, nó không chịu uốn mà chỉ chịu duy nhất là mô
men xoắn. Loại này đƣợc sử dụng trên các loại ô tô tải.

18


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 thƣờng
ít đƣợc sử dụng.

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 đƣợc đỡ bởi 1 ổ
bi nằm trong vỏ cầ chủ động. Trong trƣờng hợp này, moay ơ đƣợc trực tiếp
bắt lên bán trục. Kết cấu dạng này cũng có thể không có moay ơ mà tang

19


trống đƣơc bắt trực tiếp lên mặt bích ở đuôi của bán trục. Với cách bố trí nhƣ
vậy, bán trục phải chịu toàn bộ mô men uốn của các lực tƣơng tác giữa bánh
xe với mặt đƣờng. Bán trục dạng này đƣợc 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.
Đối với xe có khả năng cơ động hệ thống treo thƣờng là hệ thống treo phụ
thuộc. Cầu xe là phần khối lƣợng không đƣợc treo. Trong thiết kế cầu xe
thƣờng ta phải cố gắng để phần khối lƣợng không đƣợc treo này là nhỏ đến
mức có thể. Tuy nhiên vỏ cầu phải đáp ứng đƣợc các yêu cầu chủ yếu sau:
- Đỡ toàn bộ trọng lƣợng phần đƣợc 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
đƣờng lên.

20


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 đƣợc trọng lƣợng của xe, tránh gẫy uốn ảnh
hƣởng đến các kết cấu bên trong.
- Vỏ cầu phải đảm bảo kín để bảo vệ các kết cấu bên trong.
- Có kích thƣớc và khối lƣợng 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 thƣờng đƣợc sản xuất bằng phƣơng pháp đúc
sau đó gia công các bề mặt lắp ghép.
- Vỏ cầu rời là loại đƣợc lắp ghép từ các tấm rời bằng phƣơng pháp hàn.
1.6 Cơ cấu phanh
1.6.1 Cơ cấu phanh guốc

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

21


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 trƣờng 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 đƣợc
điều khiển bằng một xi lanh độc lập đặt đối xứng với nhau qua tâm của cơ cấu
phanh, các guốc phanh có thể đƣợc bố trí nhƣ hình trên nhƣng không có tâm
quay cố định mà đầu dƣới của chúng đƣợc nối với nhau bởi một thanh liên
động. Khe hở giữa các guốc phanh đƣợc điều chỉnh thƣờng xuyên trong quá
trình sử dụng. Các cơ cấu điều chỉnh sử dụng hiện nay rất phong phú, trong
đó có các phƣơng pháp điều chỉnh tự động.
* Ƣu điểm:
- Mô men phanh lớn do diện tích tiếp xúc giữa má phanh và trống
phanh lớn
- Giá thành rẻ
- Cơ cấu phanh đƣợc 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
* Nhƣợc điểm
- Cơ cấu phanh guốc thoát nhiệt kém trong quá trình làm việc
- Trọng lƣợng 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

22


* 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 đƣờng trục thẳng đứng.
Cấu tạo chung của cơ cấu phanh loại này bao gồm một mâm phanh
đƣợc bắt cố định trên dầm cầu. Trên mâm phanh có lắp hai chốt cố định để
lắp ráp đầu dƣới 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 dƣới. Đầu
trên của hai guốc phanh đƣợc 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 đƣợc
điều chỉnh bằng trục cam ép hoặc bằng hai cam lệch tâm.
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.

23


Đƣợc 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 đƣợc lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng có bạc
lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dƣới 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 đƣợc 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 thƣờng có dẫn động bằng thuỷ lực và đƣợc bố trí ở
cầu trƣớc 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
nhả. Nhƣ 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

24


hƣởng piston kia. Kết cấu phanh dễ gây nên giá tri mômen phanh thay đổi,

ảnh hƣởng xấu đến chất lƣợng chuyển động của xe khi phanh.
- Cơ cấu phanh tự cƣờng hoá
Cơ cấu phanh guốc tự cƣờng hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì
guốc phanh thứ nhất sẽ tăng cƣờng lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai.

Hình 1.12 Cơ cấu phanh tự cƣờng hóa
Có hai loại cơ cấu phanh tự cƣờng hóa: cơ cấu phanh tự cƣờng hóa tác
dụng đơn, cơ cấu phanh tự cƣờng hóa tác dụng kép.
- Cơ cấu phanh tự cƣờng hoá tác dụng đơn
Cơ cấu phanh tự cƣờng hóa tác dụng đơn có hai đầu của hai guốc
phanh đƣợc liên kết với nhau qua hai mặt tựa di trƣợt của một cơ cấu điều
chỉnh di động. Hai đầu còn lại của hai guốc phanh thì một đƣợc tựa vào mặt
tựa di trƣợt trên vỏ xi lanh bánh xe còn một thì tựa vào mặt tựa di trƣợt của
piston xi lanh bánh xe. Cơ cấu điều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở giữa má
phanh và trống phanh của cả hai guốc phanh. Cơ cấu phanh loại này thƣờng
đƣợc bố trí ở các bánh xe trƣớc của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình.
- Cơ cấu phanh tự cƣờng hóa tác dụng kép
Cơ cấu phanh tự cƣờng hóa tác dụng kép có hai đầu của hai guốc phanh
đƣợc tựa trên hai mặt tựa di trƣợt của hai pittông trong một xi lanh bánh xe.

25