Thiết kế hệ thống cầu chủ động xe con 7 chỗ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN CẦU CHỦ ĐỘNG XE CON 7 CHỖ

MỤC LỤC
MỤC LỤC.............................................................................................. 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN..................................................................3
1.1 KHÁI NIỆM CẦU Ô TÔ..................................................................................3
1.1.1 Định nghĩa........................................................................................3
1.1.2 Phân loại...........................................................................................4
1.2 CẦU CHỦ ĐỘNG..............................................................................................4
1.3 TRUYỀN LỰC CHÍNH....................................................................................5
1.4 VI SAI...............................................................................................................11
1.5 CÁC BÁN TRỤC.............................................................................................16

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ CẦU CHỦ ĐỘNG...................................24
2.1 TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN LỰC CHÍNH HYPOID....................................24
2.2 TÍNH TỐN VI SAI........................................................................................31
2.3 TÍNH TỐN BÁN TRỤC...............................................................................38

CHƯƠNG III CHĂM SÓC BẢO DƯỠNG KĨ THUẬT...................42
3.1 KIỂM TRA, ĐIỀU CHỈNH............................................................................42
3.2 MỘT SỐ YÊU CẦU KỸ THUẬT...................................................................46
3.3. THÁO BỘ VI SAI...........................................................................................47
3.4 LẮP BỘ VI SAI...............................................................................................49
3.5 CHÚ Ý KHI THÁO, LẮP BỘ VISAI.............................................................51
3.6 SỬA CHỮA CẦU XE......................................................................................54

KẾT LUẬN........................................................................................... 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................60

SVTH: NGUYỄN VĂN NGỌC

Trang 1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN CẦU CHỦ ĐỘNG XE CON 7 CHỖ

LỜI NĨI ĐẦU

Ngành cơng nghiệp ơ tơ trên thế giới ngày càng phát triển mạnh cả về quy mô
và công nghệ. Sự phát triển của công nghiệp ô tô dẫn đến sự hợp tác liên kết giữa
các hãng xe, các nước nhằm cắt giảm chi phí sản xuất. Cơng nghiệp ơ tơ bắt đầu
hình thành và phát triển ở nước ta từ năm 1964 và không ngừng phát triển trong
những năm gần đây. 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.
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.
Trong giai đoạn vừa qua, tỷ lệ nội địa hố ở các sản phẩm ơtơ VN chủ yếu tập trung
vào một số chi tiết, phụ tùng như 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.
Cầu chủ động hồn tồn có khả năng nội địa hố bằng cơng nghệ trong nước. Trước
tình hình trên em đã chọn đề tài: THIẾT KẾ TÍNH TỐN CẦU CHỦ ĐỘNG XE
CON 7 CHỖ. Do trình độ và thời gian có hạn nên Đồ án của em khó tránh khỏi
thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy và các bạn. Em xin

chân thành cảm ơn thầy giáo Lê Văn Nghĩa, cùng các thầy trong bộ mơn Ơ tơ trường ĐHBK Hà Nội đã tận tình hướng dẫn và cho em những ý kiến q báu để
chúng hồn thành đồ án tốt nghiệp.

Hà nội, ngày

tháng

năm 2015

Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Văn Ngọc

SVTH: NGUYỄN VĂN NGỌC

Trang 2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN CẦU CHỦ ĐỘNG XE CON 7 CHỖ

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1 KHÁI NIỆM CẦU Ô TÔ
1.1.1 Định nghĩa
Cầu ô tô được hiểu là cụm chi tiết nằm ngang thân xe, cùng với bánh xe đỡ toàn bộ
tải trọng của xe. Số lượng cầu cần thiết phụ thuộc vào trọng lượng toàn bộ của xe.
Cụm bánh xe được bố trí trên các đầu ngồi của cầu xe, truyền tải trọng của xe tác
dụng lên mặt đường. Bên trong bánh xe lắp cơ cấu phanh, đảm bảo nhận phanh trực
tiếp bánh xe. Hình dáng chung của cầu trên ơ tơ tải được trình bày trên Hình 1.1
a, Cầu chủ động

b, Cầu bị động

Hình 1.1: Hình dạng chung cầu ô tô tải

SVTH: NGUYỄN VĂN NGỌC

Trang 3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN CẦU CHỦ ĐỘNG XE CON 7 CHỖ

1.1.2 Phân loại
- Cầu chủ động là một cụm của hệ thống truyền lực (HTTL). Các bánh xe của
cầu chủ động nhận công suất từ động cơ truyền tới và tạo ra lực đẩy tại vết tiếp xúc
của mặt đường, nhờ đó ơ tơ có thể chuyển động. Trên ơ tơ có ít nhất 1 cầu chủ động
- Cầu bị động không thuộc về HTTL. Cùng với bánh xe, cầu bị động đảm
nhân chức năng đỡ một phần trọng lượng của ơ tơ và khơng có khả năng tạo lực
đẩy.
Phụ thuộc vào bố trí hệ thống dẫn hướng của ô tô cầu ô tô được phân thành :
cầu dẫn hướng và cầu không dẫn hướng.
Trên cầu dẫn hướng, bánh xe chuyển động quay trong mặt phẳng lăn, còn
quay quanh trụ đứng để thay đổi hướng chuyển động của ơ tơ.
Như vậy cầu ơ tơ có thể: cầu chủ động dẫn hướng, cầu chủ động không dẫn
hướng, cầu bị động dẫn hướng, cầu bị động không dẫn hướng
1.1.3 Cơng dụng của cầu ơ tơ
Cầu ơ tơ có cơng dụng chung là đỡ phần trọng lượng của ô tô phân bố lên nó
và nhận cac phản lực từ mặt đường tác dụng lên ô tô thông qua các bánh xe.

Ngồi cơng dụng trên, phụ thuộc vào chức năng các cầu ơ tơ cịn có cơng dụng
khác như:
- Cầu chủ động: Đảm nhận chức năng như hộp giảm tốc( giảm tốc độ quay từ
động cơ truyền đến ) và phân phối công suất đến các bánh xe chủ động.
- Cầu dẫn hướng kết hợp với hệ thống lái để thực hiện việc điều khiển chuyển
hướng chuyển động của ô tô.

1.2 CẦU CHỦ ĐỘNG
1.2.1 Cấu tạo chung của cầu chủ động :
Cấu tạo chung của cầu chủ động được trình bày trên hình 2 bao gồm: Bộ
truyền lực chính, bộ vi sai, các bán trục và vỏ cầu. Toàn bộ cầu chủ động có thể bố
trí trên thân xe với hệ thống treo độc lập hoặc qua hệ thống treo phụ thuộc.

SVTH: NGUYỄN VĂN NGỌC

Trang 4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN CẦU CHỦ ĐỘNG XE CON 7 CHỖ

Bộ truyền lực chính 1,2 nối với HTTL thơng qua trục chủ động 3 thương có tỉ
số truyền lớn và có ảnh hưởng nhiều tới khơng gian dưới gầm xe ( khoảng sáng gầm
xe). Bộ vi sai 4 được bố trí gọn trong lịng bánh răng bị động 2, các trục dẫn ra bánh
xe chủ động thông qua các bán trục 6. Toàn bộ cụm cầu chủ động được bao bọc
trong vỏ cầu 5.

Hình 1.2: Cấu tạo chung của cầu chủ động với bộ bánh răng côn

1.3 TRUYỀN LỰC CHÍNH
1.3.1 Cơng 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 mơ men.
1.3.2 u 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 ơtơ.
- Có kích thước nhỏ gọn để tăng khoảng sáng gầm xe.

SVTH: NGUYỄN VĂN NGỌC

Trang 5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN CẦU CHỦ ĐỘNG XE CON 7 CHỖ

- 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.
1.3.3 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.

Hình 1.3 : Các dạng truyền lực chính đơn.
a, Truyền lực chính bánh răng cơn 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 khơng tập trung với cặp bánh răng thứ hai được
bố trí tại các dẫn động tới các bánh xe chủ động.
SVTH: NGUYỄN VĂN NGỌC

Trang 6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN CẦU CHỦ ĐỘNG XE CON 7 CHỖ

- 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).
1.3.4 Cấu tạo truyền lực chính.
a. 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 (i0 < 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.
-

Truyền lực chính bánh răng cơn

Trong bộ truyền lực chính bánh răng cơn, bánh răng chủ động có số răng rất ít,
từ 5-9 răng được chế tạo liền trục, bánh răng bị động thường có kích thước lớn, phù
hợp với tỉ số truyền của truyền lực chính.
Bộ truyền bánh răng cơn sử dụng trong truyền lực chính có thể là:
+ Bánh răng côn răng thẳng, chỉ dùng trên xe oto chun dụng có tốc độ thấp
+ Bánh răng cơn xoắn
+Bánh răng hypoit, trên oto ngày nay thường dùng
Cặp bánh răng côn răng thẳng đơn giản trong chế tạo. Nhưng có hệ số trùng
khớp nhỏ, độ ồn cáo khi làm việc ở vận tốc lớn, kích thước cồng kềnh nên ít được
sử dụng trong ô tô
Cặp bánh răng côn xoắn kích thước nhỏ gọn hơn, hệ số trùng khớp cao hơn so
với bánh răng cơn răng thẳng. Tuy nhiên địi hỏi công nghệ chế tạo phức tạp hơn,
lực dọc trục lớn hơn.
Truyền lực dạng hypoid được sử dụng ngày càng rộng rãi trên các loại ơ tơ 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.
SVTH: NGUYỄN VĂN NGỌC

Trang 7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN CẦU CHỦ ĐỘNG XE CON 7 CHỖ

Hình 1.4: Truyền lực chính b.răng cơn xoắn và hypoit
Truyền lực chính bánh răng trụ được sử dụng trên các ơ tơ con có động cơ đặt
trước nằm ngang và cầu trước chủ động. Công nghệ chế tạo bánh răng trụ răng
nghiêng đơn giản, giá thành chế tạo thấp
Bánh răng chủ động 4 của truyền lực chính được chế tạo liền trục với trục thứ
cấp 3 của hộp số, bánh răng bị động 5-chế tạo rời thành vành răng và ghép với vỏ
hộp vi sai 7. Các ổ cơn hướng đỉnh nón ra ngồi cho phép có khả năng chịu tải lớn
và độ cứng vững cao.
Truyền lực chính với cặp bánh răng trụ răng nghiêng có hiệu suất truyền lực
cao hơn so với truyền bằng bánh răng cơn, dịng truyền mơ men xoắn được thể hiện
bằng nét đứt trên hình.
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 ơ tơ có tính năng việt dã cao).

SVTH: NGUYỄN VĂN NGỌC

Trang 8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN CẦU CHỦ ĐỘNG XE CON 7 CHỖ

Hình 1.5: Truyền lực chính bắng răng trụ

+Truyền lực chính kép
Các o tơ tải lớn thường dùng truyền lực chính kép, gồm một cặp bánh răng cơn
hoặc hai bộ truyền bánh răng trụ với hai dạng bố trí cơ bản
Bộ truyền bánh răng cơn và bộ truyền bánh rặng trụ được bố trí chung thành
một cụm đặt trong một vỏ, bộ visai đặt sau bộ truyền bánh răng trụ.
Với cách bố trí này bộ visai chịu tải lớn, cầu chủ động có kích thước lớn.
a. Bộ truyền lực chính kép bố trí trung tâm
Cấu tạo bộ truyền lực chính kép bố trí rung tâm trình bày ở hình dưới. Bộ
truyền cơn gồm: bánh răng quả dứa 11 và bánh răng vành chậu 10. Bộ truyền trụ
gồm hai bánh răng trụ 7 và 8.

SVTH: NGUYỄN VĂN NGỌC

Trang 9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN CẦU CHỦ ĐỘNG XE CON 7 CHỖ

Các bánh răng chủ động trong các cặp bộ truyền lực chính kép được chế tạo
liền trục, các bánh răng bị động được chế tạo rời thành vành răng và ghép với moay
ơ hay vỏ visai bằng bu lơng.

Hình 1.6: Bộ truyền lực chính kép bố trí trung tâm
b. Bộ truyền lực cạnh
-

Bộ truyền lực cạnh có thể là một cặp bánh răng trụ hoặc bộ truyền hành
tinh

-

Bộ truyền lực cạnh bánh răng trụ gồm : bánh răng chủ động 2, bánh răng bị
động 3 lắp trên trục bằng then hoa. Các trục bố trí các ổ cơn chịu tải nặng.

-

Bộ truyền này đơn giản, ít chi tiết, nhưng có tỉ số truyền nhỏ so với các bộ
truyền hành tinh cùng kích thước

SVTH: NGUYỄN VĂN NGỌC

Trang 10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN CẦU CHỦ ĐỘNG XE CON 7 CHỖ

Hình 1.7: Truyền lực cạnh với 1 cặp bánh răng
Chính vì những ưu điểm của bánh răng hypoid nên ta lựa chọn phương án thiết
kế là truyền lực chính đơn bánh răng hypoid

1.4 VI SAI
1.4.1 Cơng 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 ơtơ quay vịng hoặc ơtơ
chuyển động trên đường gồ ghề không bằng phẳng.
1.4.2 Yêu cầu của cụm vi sai
+ 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.
1.4.3 Phân loại vi sai:
- Theo kết cấu gồm có:
+ Vi sai với các bánh răng côn.

SVTH: NGUYỄN VĂN NGỌC

Trang 11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN CẦU CHỦ ĐỘNG XE CON 7 CHỖ

+ Vi sai với các bánh răng trụ.
+ Vi sai tăng ma sát.
- Theo đặc tính phân phối mơ 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.
1.4.4 Kết cấu một số dạng vi sai
* Vi sai côn
a, Cấu tạo

1: Bánh răng chủ động
2: Bánh răng bán trục
3: Vỏ vi sai 1
4: Bánh răng bị động
5: Vỏ vi sai 2

6: Bánh răng hành tinh

Hình 1.8 Vi sai cơn 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 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 trị như 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.
SVTH: NGUYỄN VĂN NGỌC

Trang 12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN CẦU CHỦ ĐỘNG XE CON 7 CHỖ

Nhược điểm:
+ Khả năng vượt lầy kém và tính cơ động khơng cao.
Ưu điểm:
+ Kết cấu đơn giản.
+Dễ chế tạo.
* 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

1. Bánh răng vành chậu
2. Vỏ vi sai
3. Bánh răng bán trục
4. Bánh răng hành tinh
5. Lò xo ép
6. Đĩa ma sát
7. Vỏ vi sai
8. Bánh răng côn chủ động
9. Đế lị xo
Hình 1.9 Vi sai tăng ma sát có
lực ma sát khơng đổi
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 lị
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 cơn
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).

SVTH: NGUYỄN VĂN NGỌC

Trang 13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN CẦU CHỦ ĐỘNG XE CON 7 CHỖ

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, dịng mơmen 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 mơmen hai bên chênh lệch nhau đúng bằng giá
trị Mms.
Khi khớp ma sát trượt lớn, dịng mơmen 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.
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 khơng cố định:

SVTH: NGUYỄN VĂN NGỌC

Trang 14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN CẦU CHỦ ĐỘNG XE CON 7 CHỖ

Hình 1.10 Vi sai tăng ma sát trong có lực ma sát khơng 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 được lắp thêm hai bộ ly hợp đĩa ma sát 4.
Trục chữ thập được thay thế bằng trục 5 cắt nhau theo góc vng 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 cơn 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

SVTH: NGUYỄN VĂN NGỌC

Trang 15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN CẦU CHỦ ĐỘNG XE CON 7 CHỖ

trục quay cùng tốc độ, như vậy bánh răng hành tinh khơng 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 cịn 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.
+ 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.

1.5 CÁC BÁN TRỤC
1.5.1 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 khơng được giảm tải hồn tồn bán trục còn được dùng
để tiếp nhận các lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe chủ động.
1.5.2 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.
SVTH: NGUYỄN VĂN NGỌC

Trang 16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN CẦU CHỦ ĐỘNG XE CON 7 CHỖ

+ 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.
1.5.3 Phân loại bán trục:
Bán trục liền:
Một cầu xe chủ động không dẫn hướng với hệ thống treo phụ thuộc có hai bán

trục: một bán trục nối đến bánh xe bên trái, một nối với bánh xe bên phải
Bán trục liền là một trục tròn đặc, được chế tạo từ thép hợp kim chất lượng
cao có khả năng chịu xoắn tốt.

Hình 1.11: Cấu tạo bán trục liền
+ Bán trục giảm tải hoàn tồn (hình 1.12): 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.

SVTH: NGUYỄN VĂN NGỌC

Trang 17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN CẦU CHỦ ĐỘNG XE CON 7 CHỖ

+Bán trục dạng này được gọi là bán trục giảm tải hồn tồn, nó khơng 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 1.12: Sơ đồ bán trục giảm tải hoàn toàn
+ Bán trục giảm tải 3/4 (hình 1.13): Loại bán trục này khác với bán trục giảm
tải hồn tồn 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.

1,4 Ổ bi
2. Vỏ cầu
3. Bán trục
5. Bánh xe

Hình 1.13 Sơ đồ bán trục giảm tải 3/ 4
+ Bán trục giảm tải 1/2 (hình 1.14): Đầu ngồi 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.
SVTH: NGUYỄN VĂN NGỌC

Trang 18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN CẦU CHỦ ĐỘNG XE CON 7 CHỖ

Kết cấu dạng này cũng có thể khơng có moay ơ mà tang trống đươc bắt trực
tiếp lên mặt bích ở đi của bán trục. Với cách bố trí như vậy, bán trục phải chịu
tồn bộ mơ 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.

Hình
1.14: Sơ đồ bán trục giảm tải 1/ 2
1,4 Ổ bi

3.Bán trục

2.Vỏ cầu

5.Bánh xe

Trên ô tô con cầu sau chủ động có bán trục 5 ghép với moay ơ 10, ổ lăn 4 đặt
giữa bán trục và dầm cầu, thuộc loại bán trục giảm tải ½.
Bán trục khơng có mặt bích ngồi và sử dụng then lien kết với moay ơ bánh
xe. Ê cu bánh xe 7 cố định vị trí của mối liên kết này

SVTH: NGUYỄN VĂN NGỌC

Trang 19


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN CẦU CHỦ ĐỘNG XE CON 7 CHỖ

Hình 1.15: Kết cấu bố trí bán trục liền
Kết cấu sử dụng hai khớp các đăng đồng tốc 3,6 bố trí hai đầu của thân trục
truyền 4. Đầu ngoài ghép then hoa với moay ơ 9 và khóa chặt bằng ecu 1. Các ổ bi
đặt giữa moay ơ 9 và giá đỡ của hệ thống treo 7, được bơi trơn bằng mỡ và có vỏ
bao kín chống bụi va chống nước. Bánh xe được quay trên các ổ lăn 2 và quay dẫn

hướng nhờ hệ thống treo. Độ dài của 2 bán trục dạng liền và ghép( bên trái và bên
phải) trên cùng một cầu thường khác nhau.

Hình 1.16: Bố trí bán trục ghép là các đăng đồng tốc

SVTH: NGUYỄN VĂN NGỌC

Trang 20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN CẦU CHỦ ĐỘNG XE CON 7 CHỖ

Ưu điểm: Vi sai với bán trục ghép là các khớp các đăng đồng tốc khơng có
dầm cầu nên bố trí gọn hơn trên xe, tăng khoảng sáng gầm xe.
Nhược điểm: Kết cấu và chế tạo phức tạp, yêu cầu độ chính xác cao trong lắp
ghép và bảo dưỡng.
Lựa chọn phương án thiết kế bán trục: Trong các loại bán trục trên em sẽ
chọn phương án thiết kế bán trục ghép là các khớp các đăng đồng tốc. Xu thế phát
triển của thiết kế hệ thống treo và cầu chủ động hiện tại là sử dụng treo độc lập và
điểu khiển lực kéo điện tử. Vì vậy mặc dù phương án trên yêu cầu chế tạo và cơ cấu
phức tạp hơn nhưng lại phù hợp với yêu cầu đề tài và phù hợp với dòng xe tham
khảo là Ford Everest . Bán trục ghép khơng có dầm cầu.
1.6 DẦM CẦU
1.6.1 Cơng dụng của dầm cầu:
• Đối với xe có hệ thống treo 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 lực từ mặt đường lên.
• Đối với xe có hệ thống treo là hệ thống treo độc lập thì khơng có dầm cầu:
Lúc này cụm truyền lực chính và bộ vi sai được bố trí trong vỏ cầu bắt trực tiếp với
thân xe. Tải trọng thẳng đứng trực tiếp qua hệ thống treo tác dụng lên thân xe.
• Dầm cầu ghép thường được chế tạo bằng phương pháp đúc, bố trí mặt ghép
để tháo lắp cụm truyền lực chính và vi sai. Tuy nhiên khả năng cứng vững phụ
thuộc vào kết cấu bu lông liên kết, do vậy hiên nay ít được sử dụng

SVTH: NGUYỄN VĂN NGỌC

Trang 21


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN CẦU CHỦ ĐỘNG XE CON 7 CHỖ

Hình1.17 : Dầm cầu ghép
Dầm cầu liền có cửa lớn để lắp cụm truyền lực chính. Tồn bộ chiều dài dầm
cầu là một khố nên có độ cứng vững cao. Hiện nay được sử dụng phổ biến trên ơ
tơ

Hình 1.18 : Dầm cầu liền
1.6.2 u 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.

SVTH: NGUYỄN VĂN NGỌC

Trang 22


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN CẦU CHỦ ĐỘNG XE CON 7 CHỖ

- 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.
1.6.3 Phân loại vỏ cầu.
- Vỏ cầu liền là loại vỏ cầu thường được sản xuất bằng phương pháp đúc sau
đó gia cơng các bề mặt lắp ghép.
- Vỏ cầu rời là loại được lắp ghép từ các tấm rời bằng phương pháp hàn.
Lựa chọn phương án: Vì theo các phương án lựa chọn ở trên ta đã chọn thiết
kế cầu chủ động với bán trục ghép trên hệ thống treo độc lập nên sẽ không có dầm
cầu
Kết luận phương án thiết kế : Vậy phương án thiết kế em lựa chọn là cầu
chủ động có truyền lực chính đơn bánh răng hypoid, bán trục ghép, khơng hình
thành dầm cầu.

SVTH: NGUYỄN VĂN NGỌC

Trang 23


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN CẦU CHỦ ĐỘNG XE CON 7 CHỖ

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ CẦU CHỦ ĐỘNG
2.1 TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN LỰC CHÍNH HYPOID
2.1.1 Tính tốn tỉ số truyền truyền lực chính
Chọn loại động cơ là động cơ Diesel với nemax= 4200( vịng/phút)
Ta có Nemax là cơng suất cực đại ứng với số vòng quay nN
Số vòng quay cực đại nemax có cơng suất Nv
Momen xoắn cực đại Memax ở số vịng quay nM
Ta có nemax=1,2nN
4200
= 3500 (vịng/phút)
1, 2

Vậy nN=

Ta có cơng thức (1) và (2) (theo tài liệu (7))
Ne= (1)([7]-3.7)
Và M e =

104.N e (kW )
(2)([7]-3.8)
1, 047.ne (v / min)

Ta có momen và cơng suất của động cơ phụ thuộc số vịng quay.
ne

700

1200

1800

2200

2700

3200

3500

4200

Ne

18.3

36.9

62,2

79.1

93.1

113.6

120.0

116.8

Me

249.7

293.7

330,0

327.6

318.6

302.1

296.8

288.3

Vậy ta có momen lớn nhất của động cơ là Memax=330.0(N.m)
itmax=

Gψ max .rb 26000.0, 288.0,35
= 9.3 ([7]-3.13)
=
Memax .ηt
330, 0.0,85

itmin=

ne max
4200
.rb = 0,377.
.0,35 = 3.70 ([7]-3.16)
vmax
150

Vì itl=ih.i0
Trong đó itl: Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực
ih: Tỉ số truyên của hộp số
io: Tỉ số truyền của truyền lực chính
SVTH: NGUYỄN VĂN NGỌC

Trang 24


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN CẦU CHỦ ĐỘNG XE CON 7 CHỖ

Trong trường hợp itlmin ứng với trường hợp xe đi với tay số thấp nhất coi hộp
số là hộp số truyền thẳng ứng với ih=1
Vậy ta có io=

itl min 3.70
=
= 3.70
ih
1

Kết luận: Vậy tỉ số của truyền lực chính là io= 3.7
2.1.2 Tính tốn chế độ tải trọng
Tính tốn chế độ tải trọng được lựa chọn từ hai chế độ đó là:
- Tính theo mơ men lớn nhất của động cơ:
M ttdc = M e max .ih1.ηt = 330.9,3.0,9 = 2762( Nm)

Trong đó:
ih1 tỉ số truyền hộp số ở số truyền 1: ih1=9.3
ηt hiệu suất của hệ thống truyền lực: ηt = 0.9

- Tính tốn theo khả năng bám, chế độ này dùng để kiểm tra bền và so sánh bền các
chi tiết theo khả năng bám:
M ttϕ = G2 .ϕmax .rbx .

1
1
= 16000.0,9.0,35.
= 542( Nm)
io
9,3

Trong đó:
G2=16000 (N) tải trọng phân bố ra cầu sau
ϕmax =0.9 hệ số bám cực đại

Chọn chế độ tính tốn theo momen lớn nhất từ động cơ
Mtt= M ttdc =2762 (Nm)
Kết luận: Chọn chế độ tính tốn theo momen lớn nhất là Mtt= M ttdc =2762 (Nm)
2.1.3 Tính chọn kích thước truyền lực chính
Yêu cầu cặp bánh răng truyền lực chính phải đảm bảo độ dẻo do đó ta chọn

vật liệu chế tạo bánh răng là thép hợp kim trung bình: 15HM (Có độ sâu thấm

SVTH: NGUYỄN VĂN NGỌC

Trang 25