Chuong 5 cầu xe

CHƯƠNG V

CẦU CHỦ ĐỘNG

5.1-KHÁI NIỆM (1)
5.2-TRUYỀN LỰC CHÍNH (6)
5.3-.CấU TạO, NGUYÊN LÝ LÀM VIệC CủA TRUYềN LựC
CHÍNH
5.4 -PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU TRUYỀN LỰC CHÍNH (8)
5.5- VI SAI (27)
5.6- BÁN TRỤC, DẦM CẦU (41)

1


5.1-KHÁI NIỆM
Cầu xe nhận chức năng là những trục, trên đó lắp các bánh xe lăn.
Phụ thuộc vào sơ đồ HTTL, cầu xe có thể là:
- Cầu chủ động;
- Cầu bị động;
- Cầu dẫn hướng;
- Cầu chủ động dẫn hướng.
– Thông thường trên ô tô bố trí 2 hoặc 3 cầu. Một số ô tô có 4 cầu
hoặc nhiều hơn (xe quân sự , xe vận tải siêu nặng).
– Nếu là ô tô 2 cầu (4x2), thông thường cầu chủ động lắp ở phía
sau, cầu trước là cầu bị động dẫn hướng.
– Nếu là ô tô 2 cầu (4x4) và cầu trước làm thêm nhiệm vụ dẫn
hướng thì có tên: cầu chủ động dẫn hướng.
*

2

– Với ô tô 3 cầu, cầu chủ động có thể là:
+ 2 cầu giữa và sau (6x4), cầu trước sẽ là cầu bị động dẫn hướng;
+ Nếu cả 3 cầu đều là chủ động (6x6), cầu trước sẽ là cầu chủ
động dẫn hướng.
– HTTL có kết cấu đơn giản nhất là loại 4x2 với cầu sau là cầu
chủ động, cầu trước_bị động dẫn hướng.
– Cầu chủ động thường là một khối liên kết bởi các cụm: truyền
lực chính, vi sai, bán trục và dầm cầu.
– Truyền lực chính, vi sai, bán trục được bố trí trong dầm cầu. Có
nhiệm vụ  Mx truyền từ đ/cơ đến các b/x chủ động tương ứng
với điều kiện bám.
– Khi truyền Mx cho bánh xe, cụm vỏ cầu nhận mô men phản lực
từ đường tác dụng lên.
Mô men này có xu hướng làm quay vỏ cầu ngược với chiều
quay của b/x.
Bộ phận hướng (hoặc cả hệ thống treo) có nhiệm vụ khắc phục hiện
tượng này.
*
3


Cầu chủ động
trong sơ đồ HTTL

4


– Cầu chủ động dẫn hướng:

+ Truyền Mx,
+ Dẫn hướng chuyển động => kết cấu phức tạp hơn.
– Với cầu chủ động dẫn hướng xe vận tải, các bán trục nối tới mỗi
bánh xe gồm 2 đoan và liên kết thông qua một khớp các đăng
đồng tốc.
– Với cầu trước chủ động dẫn hướng các xe du lịch (loại treo độc
lập), các bán trục nối giữa bánh xe và vi sai thường là bộ các
đăng kép.
– Với xe có tính năng thông qua cao, để tăng lực kéo cho các
bánh xe, dẫn động đến các bánh xe chủ động và chủ động dẫn
hướng đôi khi bố trí thêm bộ truyền, có tên truyền lực cạnh.
– Những cụm chi tiết chính cầu chủ động trước và sau ở mỗi ô
tô thường có kết cấu như nhau.
*

5


5.2-TRUYỀN LỰC CHÍNH
5.2.1- Công dụng
Để biến đổi và truyền Mx nhằm:
• Thay đổi về hướng và trị số Mx truyền đến các bánh xe chủ động;
• Phù hợp đặc tính tốc độ đ/cơ với đặc tính kéo của xe theo các số
truyền;
• Giảm Mx cho các cụm trong HTTL đứng trước nó => sẽ làm giảm kích
thước và trọng lượng các cụm này.
5.2.2- Phân loại
+ Căn cứ vào số lượng và vị trí bố trí truyền lực chính, có thể có:
- Truyền lực chính kiều trung tâm (GAZ-66, ZIL –131,…);
- Truyền lực chính kiểu phân chia (gồm io trung tâm và ic)

+ Truyền lực chính trung tâm còn được chia ra:
- Căn cứ vào số cấp tỷ số truyền: loại 1 cấp, 2 cấp;
- Căn cứ vào số cặp b/r ăn khớp: loại 1 cặp (đơn), loại 2 cặp (kép);
Riêng io kép còn chia ra: bộ truyền nối tiếp và không nối tiếp.
*
6


5.2.3-Yêu cầu
Truyền lực chính, vi sai, bán trục có các yêu cầu sau:
1) Đảm bảo có tỷ số truyền cần thiết tương ứng với đặc tính kéo và
đặc tính kính tế nhiên liệu tối ưu (chọn io ?);
2) Có kích thước nhỏ gọn để đảm bảo bố trí chung là đơn giản và có
khoảng sáng gầm xe là lớn nhất (chọn kết cấu ?);
3) Có khối lượng phần không treo là nhỏ nhất;
4) Làm việc không ồn (kiểu bộ truyền?, chất lượng ăn khớp răng);
5) Đảm bảo độ cứng và độ bền cần thiết cho dầm cầu.
6) Tương ứng về mặt động học với phần tử hướng của treo và nếu là
cầu chủ động dẫn hướng –tương ứng với dẫn động lái;
7) Thuận tiện trong sửa chữa;
8) Có tính công nghệ và hiệu suất truyền cao.
*

7


5.3- Cấu tạo, nguyên lý làm
việc của truyền lực chính
5.3.1-Cấu tạo.

5.3.2 Nguyên lý làm việc.

8


Cấu tạo

9


Thí dụ

10


5.3 -PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU TRUYỀN LỰC CHÍNH
5.3.1- Sơ đồ động học của truyền lực chính.
+ Sơđồ động học: yếu tố chính quyết định đến kết cấu cầu chủ
động.
+ Lựa chọn đúng SĐĐH là 1 giai đoạn quan trọng trong quá trình thiết
kế cầu chủ động vì:
- Nó xác định về mặt số lượng, cách bố trí , mức độ chịu tải của các
chi tiết quan trọng (bánh răng, trục, ổ đỡ);
- Xác định được quy trình công nghệ chế tạo các chi tiết.
+ Phân tích SĐĐH dựa trên cơ sở:
- Số lượng các cặp bánh răng;
- Cách bố trí các cặp bánh răng;
- Kiểu (dạng) ăn khớp.
*

11


Truyền lưc chính trung tâm
a-Truyền lưc chính trung tâm kiểu đơn.
1-trục và bánh răng chủ động truyền lực chính;
2-bánh răng côn bị động;
3-cụm vi sai;
4-bánh xe chủ động
Ưu điểm:
- Có kết cấu gọn;
- Kích thước và trọng lượng nhỏ; giá thành không cao;
- Đơn giản trong chế tạo và sử dụng.
Nhược điểm:
- Tỷ số truyền bị hạn chế (io  7);
- Khả năng chịu tải của bánh răng bị hạn chế

(khi cần truyền Mx lớn => kích thước bộ truyền bị  =>  khoảng
sáng gầm xe).
12


Các sơ đồ động học của bộ truyền.

Sơ đồ 1:
- Sử dụng trên ô tô du lịch và xe tải nhẹ.
- Cặp bánh răng côn xoắn.
- Tâm trục bánh răng chủ động và bị động cắt nhau tại 1 điểm.
- Có nhiều răng đồng thời cùng ăn khớp => chống ồn tốt;
- Có độ bền cao và chống mài mòn tốt;

- Không đòi hỏi chế độ bôi trơn đặc biệt.

*
13


-

-

-

Hướng nghiêng của răng
bánh chủ động thường chọn
ngược với hướng quay của
trục chủ động
=> lực dọc trục tác dụng trên
các răng bánh chủ động có
hướng từ đỉnh bánh răng ra
phía đáy,
=> chống được hiện tượng
kẹt răng trong trường hợp có
chuyển vị (theo chiều trục).
- Số răng tối thiểu Z1 5 để
chống hiện tượng cắt chân
răng => i0 nhỏ.
- Bánh chủ động làm liền trục;
- Trục công-son, lắp trên 2 ổ
bi côn.
14

Để  độ cứng vững trục chủ động :
+ Bố trí ổ bi côn nhằm tăng khoảng cách B;
+ Bố trí thêm ổ bi thứ 3 (siêu tĩnh);
Để  độ cứng vững trục bị động:
+ Bố trí ổ bi côn sao cho giảm khoảng cách trục thực tế cho b/r
+ Làm chốt tỳ chống vào lưng b/r.
- Phương pháp điều chỉnh 2 ổ bi côn trục chủ động:
Thay đổi hoặc thêm bớt đệm nằm giữa 2 ổ bi;

15


Kết cấu truyền lực chính và vi sai cam

16


Phương pháp bố trí ổ bi

với 2 ổ bi trục bị động:
+ Siết chặt các ốc điều chỉnh phía đầu mỗi ổ bi;
+ Ở 1 số loại (cũ) không điều chỉnh được. Vị trí của nó được xác
định nhờ sự chế tạo chính xác vỏ cầu và giá vi sai.
- Điều chỉnh ăn khớp: dịch dọc cả khối bánh răng trục chủ động.
Nhược điểm của bộ truyền bánh răng côn răng cong:
- Khi làm việc, trên cung răng xuất hiện lực dọc trục rất lớn ảnh
hưởng đến kết cấu chung của truyền lực.
- Ăn khớp của cặp bánh răng côn rất nhạy cảm với việc lắp ghép

không chính xác.
Nếu chất lứợng lắp ghép không tốt =>
làm việc ồn, bộ truyền bị quá nóng và bị mài mòn lớn.
-

17


Sơ đồ 2: Bộ truyền hypoit.
Đặc điểm:
- Đường tâm 2 bánh răng lệch nhau “e”;
- Dạng răng hypoit, sử dụng phổ biến trên ô tô du lịch, tải vừa và nhỏ.
- Góc nghiêng răng (1) bánh chủ động và bị động (2) thường khác
nhau: (1) > (2) =>
=> môđun mặt đầu răng cũng khác nhau,
=> so sánh với cặp bánh răng côn răng cong (sơ đồ 1):
cos 
cos 
,
Z
2
vì (1) > (2):
2
2

 .

i

0

Z 1cos

i

1

0

cos 

1

+ Khi cùng đường kính b/r bị động, cùng i0 thì b/r chủ động hypoit có
đường kính vành răng khởi thủy lớn hơn => kích thước răng lớn
hơn => độ bền;
+ Khi cùng số răng, bộ truyền hypoit có i0 lớn hơn, và ngược lại, khi
cùng i0 , bộ truyền hypoit có kích thước nhỏ hơn.
Ưu điểm (sơ đồ 2 so với sơ đồ 1):
18


- Do có vận tốc trượt dọc răng nên chạy rà tốt;
- Khởi hành êm, làm việc không ồn;
- Độ bền cao;
- Có thể tăng khoảng sáng gầm xe;
- Hoặc giảm góc lệch trục các đăng.
Nhược điểm:
- Do có vận tốc trượt dọc răng lớn nên hiệu suất thấp;
- Cần dầu bôi trơn đặc biệt (dầu hypoit) để chống mài mòn răng.

Sơ đồ 3:
- Sử dụng bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng, không phải là bộ
truyền b/r côn nên
+ Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo;
+ Không cần điều chỉnh ăn khớp răng.
- Sử dụng trên ô tô du lịch: đ/c đặt nằm ngang, cầu trước chủ động.
Sơ đồ 4: Bộ truyền bánh vít – trục vít.
Ít được sử dụng vì khả năng chịu tải kém;  thấp.
*
19


Truyền lực chính trung tâm (bố trí ở tâm).

-

Sơ đồ a. Kiểu đơn; sử dụng bộ truyền bánh răng côn xoắn;
Sơ đồ b. Kiểu đơn; sử dụng bộ truyền hypoit.
Sơ đồ c. Truyền lực chính kép; kiểu đường tâm trục các bánh răng
cùng nằm trong 1 mặt phẳng.

20


b-Truyền lực chính kép kiểu trung tâm
II
I

II

III

III

1

I

a)

b)

+ Đặc điểm:
Gồm một cặp bánh răng côn, 1 cặp bánh răng trụ đặt chung
trong một vỏ cầu => io lớn: sử dụng cho các ô tô cỡ lớn.
Sơ đồ a- Không có trục nối tiếp;
Sơ đồ b- Có trục nối tiếp.
- Nhược điểm:
+ Giá thành cao;
+ Kích thước, khối lượng lớn;
+ Kết cấu phức tạp.
*
21


Cách bố trí bánh răng:

•
•
•

•

Cặp I_bánh răng côn xoắn; Cặp II: bánh răng trụ (a);
Cặp I: bánh răng côn xoắn; Cặp II: các bánh răng hành tinh;
Cặp I_Các bánh răng hành tinh; Cặp II: bánh răng côn xoắn (b);
Cặp I_Các bánh răng trụ; Cặp II: bánh răng côn xoắn (c).
*

22


Có thể có 2 cách bố trí:
- Loại đồng phẳng (sơ đồ a):
+ Các trục đều nằm trong một mặt phẳng nằm ngang;
+ Không có trục thông qua dẫn động cho các cầu nối tiếp sau với nó.
Do khoảng cách nối 2 mặt bích nối trục các đăng ngắn lại => tăng góc
nghiêng trục các đăng;
Giảm được chiều cao xếp dỡ tải;
Điều kiện bôi trơn trục bánh răng chủ động, bánh răng trung gian tốt.
- Kiểu chữ “ Г ” (sơ đồ b):
+ Các trục đặt trong 2 mặt phẳng vuông góc với nhau ;
+ Hoặc có thể tạo thành góc  90o.
Ưu điểm:
+ Giảm được góc nghiêng trục các đăng;
+ Thuận tiện khi truyền mô men xoắn cho cầu sau ở ô tô 6x4 , 6x6.
Nhược điểm:
+ Khó bôi trơn cho các ổ bi , bánh răng,
+ Việc điều chỉnh, sửa chữa khó khăn.
*

23


24


C-Truyền lực chính phân chia

Truyền lực chính phân chia thuộc loại truyền lực chính kép
không bố trí trong cùng một cụm vỏ cầu mà đặt ở 2 vị trí
cách xa nhau:
- Một cặp bánh răng côn đặt ở trung tâm (răng côn răng cong
hoặc hypôit);
- Một cặp đặt ở bánh xe chủ động, thường có tên: truyền
lực cạnh (có thể là cặp bánh răng trụ răng thẳng ,
răng trụ răng nghiêng hoặc cụm bánh răng hành tinh).

25