Hệ thống truyền lực là hệ thống có nhiệm vụ truyền momen xoắn từ động cơ tới các bánh xe chủ động của xe, giúp tạo lực đẩy để xe có thể di chuyển.. Hệ thống truyền lực hoàn chỉnh của một
Trang 1TIỂU LUẬN KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN ÔTÔ NGÀNH: KỸ THUẬT ÔTÔ
GVHD: ThS Nguyễn Tuấn Anh Đề: 01
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Viết Ban 1851052074 Nguyễn Văn Tiến 1851051806 Nguyễn Văn Khanh 1851052102 Đoàn Trường Sơn 1851051866 Nguyễn Văn Đức 1851052353
Hà Nội, ngày 8 tháng 1 năm 2022
KHOA CƠ KHÍ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
Trang 2Mục Lục
Mục Lục ii
DANH MỤC HÌNH ẢNH iii
LỜI MỞ ĐẦU iv
Câu 1 1
Câu 2 14
Câu 3 16
Câu 4 18
Tài liệu tham khảo 21
Trang 3DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.Sơ đồ hệ thống truyền lực xe tải 4x2 dẫn động cầu sau động cơ đặt trước 2
Hình 2 Sơ đồ hệ thống truyền lực 4x2 dẫn động cầu sau động cơ đặt sau 2
Hình 3 Hệ thống truyền lực 4x2 cầu sau chủ động 3
Hình 4 Sơ đồ hệ thống truyền lực 4x2 dẫn động cầu trước động cơ đặt dọc 5
Hình 5 Sơ đồ hệ thống truyền lực 4x2 dẫn động cầu trước động cơ đặt ngang 5
Hình 6 Hệ thống truyền lực 4x2 dẫn động cầu trước 6
Hình 7 Sơ đồ hệ thống truyền lực 4x4 2 cầu chủ động 8
Hình 8 Sơ đồ hệ thống truyền lực 4x4 2 cầu chủ động 8
Hình 9 Hệ dẫn động 4x4 10
Hình 10 14
Hình 11 15
Trang 4LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế thế giới, nền kinh
tế việt nam cũng từng bước phát triển trên con đường công nghiệp hoá hiện đại hoá Bên cạnh
đó kỹ thuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ Trong đó phải nói đến nghành động lực nói chung và sản xuất ôtô nói riêng, chúng ta đã liên doanh với khá nhiều hãng ôtô nổi tiếng trên thế giới như Nissan, Honda, Toyota cùng sản xuất và lắp ráp ôtô Để góp phần nâng cao trình độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật của ta phải tự nghiên cứu, thiết kế tính toán đó là yêu cầu cấp thiết Có như vậy ngành sản xuất ôtô của ta mới có thương hiệu riêng cho mình trên thị trường quốc tế
Sau khi học xong môn học “Kết cấu và tính toán ôtô”, chúng em được tổ bộ môn giao làm nhiệm vụ “Tiểu luận môn học” cho nhóm em thực hiện Trong quá trình tính toán để hoàn thành tiểu luận môn học chuyên ngành này, bước đầu chúng em đã gặp không ít khó khăn bỡ ngỡ nhưng cùng với sự nỗ lực của bản thân Tuy nhiên do là lần đầu tiên chúng em vận dụng
lý thuyết đã học, vào tính toán và thiết kế ôtô cụ thể theo thông số cho trước, nên gặp rất nhiều khó khăn và không tránh khỏi những sai sót Vì vậy chúng em rất mong sự quan tâm, sự giúp
đỡ chỉ bảo của các thầy để bản thân chúng em ngày càng được hoàn thiện hơn nữa về kiến thức chuyên môn và khả năng tự nghiên cứu của mình
Qua tiểu luận môn học này bản thân chúng em đã có ý thức hơn cho nghề nghiệp của mình,
đã dần hình thành cho mình phương pháp học tập và nghiên cứu mới
Em xin cảm ơn thầy ThS Nguyễn Tuấn Anh đã giúp đỡ rất nhiều cho chúng em trong suốt quá trình hoàn thành tiểu luận
Em xin chân thành cảm ơn!
Trang 5Câu 1: Vẽ sơ đồ hệ thống truyền lực 4x4 và 4x2 Phân tích đặc điểm của chúng
Hệ thống truyền lực là hệ thống có nhiệm vụ truyền momen xoắn từ động cơ tới các bánh xe chủ động của xe, giúp tạo lực đẩy để xe có thể di chuyển Hệ thống truyền lực hoàn chỉnh của một chiếc xe gồm có: ly hợp, hộp số, trục cardan, cầu chủ động (vi sai và bán trục)
* Công dụng chung của hệ thống truyền lực:
- Truyền và biến đổi momen xoắn từ động cơ đến bánh xe chủ động sao cho phù hợp giữa chế
độ làm việc của động cơ và momen cản sinh ra trong quá trình ôtô chuyển động
- Cắt dòng công suất trong thời gian ngắn hoặc dài
- Thực hiện đổi chiều chuyển động giúp ôtô chuyển động lùi
- Tạo khả năng chuyển động êm dịu và thay đổi tốc độ cần thiết trên đường
1 Ly hợp
Ly hợp dùng để truyền hay không truyền công suất từ động cơ đến hệ thống truyền lực Cắt truyền động từ động cơ đến hệ thống truyền lực nhanh và dứt khoát trong những trường hợp cần thiết như khi chuyển số một cách êm dịu Nó cũng cho phép động cơ hoạt động khi xe dừng và không cần chuyển hộp số về số trung gian
Trang 6a Hệ thống truyền lực 4x2
Đặc điểm của hệ thống truyền lực 4x2 được chia làm 2 loại: FWD và RWD
* RWD (Rear Wheel Drive)
1 Động cơ; 2 Ly hợp; 3 Hộp số; 4 Bán trục;
5 Cầu xe; 6 Bánh xe chủ động; 7 Trục truyền; 8 Gối đỡ trung gian
Hình 1.Sơ đồ hệ thống truyền lực xe tải 4x2 dẫn động cầu sau động cơ đặt trước
số, trục cardan quay theo trục song song với mặt phẳng đối xứng dọc của ô tô Hộp số của ô
tô lớn sử dụng nhiều cấp số truyền (5, 6 hoặc nhiều hơn) phân nhỏ khoang động lực của tay
Trang 7số phù hợp với điều kiện sử dụng của ô tô tải Trục truyền nối liền với hộp số với cầu xe có chiều dài lớn thân trục truyền 7 được đặt trên một ổ đỡ trung gian 8 giúp nâng cao độ bền vững kết cấu.
Hệ thống truyền lực “Hình 1”, sử dụng trên ôtô con, ôtô tải, ôtô buýt Tuy vậy, ngày nay cấu trúc HTTL đã có những cải tiến: chức năng các cụm cơ sở ít thay đổi, nhưng phương pháp bố trí đã được tối ưu theo hướng nâng cao khả năng đáp ứng chức năng vận tải, đảm bảo tối ưu động học, động lực học và ổn định của ô tô
Sơ đồ trên “Hình 2” bố trí động cơ đặt dọc nằm phía sau xe, cầu sau chủ động Cả hai sơ đồ
bố trí các cụm có trọng lượng lớn: động cơ 1, hộp số 3, cầu chủ động 5, nằm về phía sau (nơi
bố trí bánh xe chủ động 6), cho phép nâng cao trọng lượng | đặt trên cầu chủ động Các sơ đồ này thích hợp với các dạng ô tô cẩn tốc độ cao, ô tô thể thao, nhờ việc tăng trọng lượng bám, tăng lực kéo trên bánh xe chủ động để có khả năng tăng tốc lớn Ngoài cấu trúc trên, các sơ
đồ HTTL động cơ bố trí phía sau còn có ở dạng động cơ bố trí nằm ngang
Hệ thống dẫn động cầu sau có cấu tạo phức tạp và tốn kém hơn, động cơ có thể đặt ở phía trước, giữa hoặc sau xe Khác với hệ dẫn động cầu trước, những mẫu xe dẫn động cầu sau có động cơ đặt trước sẽ có thêm một trục truyền lực đến cầu sau thông qua một bộ vi sai Động
cơ thường đặt dọc theo xe do đó khả năng sắp xếp xy-lanh không bị hạn chế, và những xe có dung tích lớn, động cơ V8 – V12 sẽ áp dụng hệ thống dẫn động này Tại Việt Nam, những dòng xe cao cấp như Mercedes, Audi, BMW thường được dẫn động cầu sau
Hình 3 Hệ thống truyền lực 4x2 cầu sau chủ động
- Ưu điểm
+ Hệ thống dẫn động này giúp giải tóa áp lực lên hai bánh trước, đồng thời hai bánh sau có
Trang 8nhiệm vụ đẩy xe tiến về phía trước, nhờ đó mà sức tải của xe được cải thiện
+ Hai bánh sau bám đường tốt hơn nhờ đó khả năng tăng tốc cũng được cải thiện
+ Phân bổ trọng lượng trên xe được tối ưu, phía sau chịu thêm một phần trọng lượng của hệ thống dẫn động nên trọng lượng trước sau cân bằng hơn
+ Khoang động cơ không còn hệ thống dẫn động, do đó hốc bánh xe cũng được gia tăng kích thước, nhờ đó góc quay bánh xe trước được mở rộng hơn, bán kính quay vòng vì thế được giảm xuống hơn so với dẫn động cầu trước
+ Khả năng vận hành linh hoạt hơn do khối lượng không đè nặng lên hai bánh trước như dẫn động cầu trước
+ Phân bổ trọng lượng tốt hơn cũng cải thiện khả năng làm việc của hệ thống phanh, lực phanh phân bổ đều hơn trên cả hai trục
- Nhược điểm
+ Khi tăng tốc, đặc biệt lúc đạp thốc ga ở những xe có công suất lớn hoặc mô-men xoắn cao
ở vòng tua thấp, hai bánh sau sẽ có hiện tượng trượt hoặc thân xe xoay ngang Nên ở những
xe hiệu năng cao, hệ thống chống trượt bắt buộc phải được trang bị
+ Trong những địa hình trơn trượt, lầy lội hoặc đường tuyết, hai bánh sau sẽ bị mất lợi thế về lực kéo, do phải chịu thêm một khối lượng lớn từ khoang hành khách
+ Một phần dung tích khoang nội thất bị mất đi, do phải chừa khoảng chống cho trục dẫn động Một số mẫu xe có động cơ đặt sau không gặp tình trạng này như Porsche 911 hay Volkswagen Beetle
+ Trọng lượng của xe lớn hơn so với dẫn động cầu trước Khối lượng tăng thêm đến từ trục dẫn động, từ những chi tiết gia cố thân xe do phải chừa không gian cho trục dẫn động Trục sau hay bán trục sau cũng thường dài hơn so với trục trước vì thế nếu so sánh một mẫu xe cùng chủng loại và cùng kích thước thì xe dẫn động cầu sau luôn nặng hơn so với xe dẫn động cầu trước
+ Cũng chính vì nhiều chi tiết cấu thành hơn, do đó chi phí dành cho một mẫu xe dẫn động cầu sau luôn cao hơn, và ảnh hưởng rất nhiều tới giá bán của một chiếc xe dẫn động cầu sau + Công suất bị hao hụt nhiều hơn so với dẫn động cầu trước do phải dẫn qua trục dẫn động Tuy nhiên, điều này không ảnh hưởng với cấu hình động cơ đặt giữa hay phía sau xe
Trang 9* FWD (Front Wheel Drive)
1 Động cơ; 2 Ly hợp; 3 Hộp số
4 Trục truyền; 5 Cầu xe; 6 Bánh xe chủ động
Hình 4 Sơ đồ hệ thống truyền lực 4x2 dẫn động cầu trước động cơ đặt dọc
Hình 5 Sơ đồ hệ thống truyền lực 4x2 dẫn động cầu trước động cơ đặt ngang
- Hệ thống dẫn động cầu trước
Sơ đồ “Hình 4” bố trí động cơ nằm dọc, cầu trước chủ động Cụm động cơ 1, ly hợp 2, hộp
số 3, cầu xe 5 được ghép liền không có cardan nối giữa hộp số và cầu chủ động, cầu xe sử dụng bộ truyện bánh răng côn đảo phương quay để tạo nên momen chủ động phù hợp với chiều chuyển động yêu cầu của bánh xe 6
Phần lớn cầu chủ động của ôtô con thông dụng sử dụng dẫn động bánh xe bằng trục truyền 4 với khớp cardan đồng tốc Việc bố trí khớp cardan đồng tốc cho phép bánh xe cầu trước có thể thực hiện vai trò của bánh xe chủ động và đảm nhận vai trò của bánh xe dẫn hướng Các cầu này được gọi tên là cầu chủ động dẫn hướng
Trang 10Hệ thống dẫn động cầu trước đúng như tên gọi, giúp truyền lực kéo tới hai bánh trước Những mẫu xe có động cơ đặt nằm ngang so với trục dẫn động thường tích hợp hệ thống dẫn động này Ngoài ra động cơ cũng thường đặt phía trục trước và có thể đặt ở phía sau tuy nhiên rất hiếm gặp Hệ thống này khá phổ biến trên những mẫu xe phổ thông, xe cỡ nhỏ và xe giá rẻ như: Toyota Corolla Altis, Honda Civic, Kia Morning, Hyundai Grand i10, Toyota Camry, Mazda 6…
Hình 6 Hệ thống truyền lực 4x2 dẫn động cầu trước
Sơ đồ “Hình 5” bố trí động cơ nằm ngang, cầu trước chủ động, Cụm động cơ, ly hợp, hộp số, cầu xe được ghép liền, cầu xe sử dụng bộ truyền bánh răng trụ phù hợp với việc truyền momen chủ động từ động cơ tới bánh xe chủ động
Hai sơ đồ bố trí động cơ, cầu chủ động nằm ở phía đầu xe có không gian bố trí cụm động cơ hết sức chặt chẽ Trọng tâm của ô tô dịch về đầu xe giúp cho ô tô có khả năng tăng tốc và ổn định chuyển động ở tốc độ cao trên đường bằng Ngày nay hai sơ đồ này được sử dụng phổ biến trên ô tô con thông dụng
Trang 11+ Ngoài ra khi cần tăng tốc, khối lượng chuyên chở nặng phía trục sau có xu hướng kéo ngược lại khiến hai bánh trước bị trượt dẫn đến tiêu hao công suất, tăng tốc kém hơn những hệ thống dẫn động khác
+ Do động cơ đặt nằm ngang, nên hạn chế khi muốn tăng dung tích của động cơ, không phù hợp với những động cơ 6 xy lanh thẳng hàng hay động cơ V8 trở lên Đây là một lý do mà những mẫu xe hạng sang hay xe thể thao hiếm khi dẫn động cầu trước
+ Động cơ đặt nằm ngang cùng hệ thống dẫn động tích hợp cũng hạn chế độ mở góc bánh xe,
vì thế bán kính quay vòng cũng bị hẹp hơn
+ Hai bánh trước thường sẽ mòn nhanh hơn do vừa dẫn động và vừa dẫn hướng
+ Trong một số tính huống phanh khẩn cấp, trọng lượng dồn phần lớn về phía trước vì thế chỉ
có hai bánh trước góp phần lớn lực phanh trong khi phía sau tác động rất ít Đó là lý do tại sao hầu hết xe giá rẻ đều chỉ trang bị phanh tang trống dành cho phía sau
Trang 12* Đặc điểm của hệ thống truyền lực 4x4 2 cầu chủ động
Sơ đồ “Hình 7” bố trí thêm hộp phân phối 7 trên đường truyền momen động cơ tới cầu sau chủ động Bên trong hộp phân phối bố trí các bộ truyện phân chia momen ra các câu chủ động + Một trục chủ động nhận momen từ động cơ 1 qua ly hợp 2, hộp số 3, cardan 8 tới hộp phân phối
Trang 13+ Một trục bị động truyền momen ra cầu sau qua cardan 8, cầu chủ động 5, các bán trục 4 tới bánh xe chủ động 6 của cầu sau
+ Một trục bị động truyền momen ra cầu trước qua cardan 8, cầu chủ động trước 5, các bán trục 4 tới bánh xe chủ động 6 của cầu trước
Cấu tạo bên trong hộp phân phối rất đa dạng, có thể với các cấu trúc:
+Các cặp bánh răng liên kết cứng hoặc thông qua các khớp gài
+Có bộ vi sai (như cấu trúc trong cầu chủ động) và các cấp truyền nhằm giảm tỷ số truyền, hay tăng momen ra các cầu khi cần thiết, hoặc là khớp ma sát có giá trị momen ma sát giới hạn
Sơ đồ “Hình 8” thường gặp trên các ôtô con có khả năng cơ động cao thuộc cấu trúc cơ bản Khi bố trí theo sơ đồ này cho phép khi ôtô hoạt động trên đường tốt có thể tách cầu trước 6
ra khỏi HTTL, giúp cho xe hoạt động linh hoạt như ôtô con một cầu chủ động Khi ôtô di chuyển trên nền đường xấu cần tận dụng lực kéo cả trên cầu trước, cả hai cầu thực hiện nhiệm
vụ truyền momen xoắn Một số ôtô con cơ động cao bố trí thêm cấp số truyền trong hộp phân phối, cùng thực hiện nhiệm vụ tăng momen xoắn khi hoạt động trên nền đường xấu và tốc độ chuyển động của ôtô thấp
Sơ đồ “Hình 8” có cấu trúc cơ sở của HTTL ô tô con cầu trước chủ động (Hình 4) HTTL có một trục 8 nối thẳng ra cầu sau dạng cardan, không sử dụng hộp phân phối Trên trục 8 bố trí một khớp ma sát 9 để truyền momen ra cầu sau Cấu tạo khớp ma sát như một ly hợp khóa
Sự phân bố momen ra các cầu được thực hiện thông qua các bánh răng liên kết ở trong hộp
số 3
Khi tốc độ quay giữa các bánh xe trên cầu chủ động (trước và sau) như nhau, momen truyền qua khớp 9 làm việc như một khớp nối không trượt Khi tốc độ giữa hai cầu có sự sai lệch, khớp ma sát xuất hiện sự trượt tương đối, tương thích với sự chênh lệch tốc độ quay và xuất hiện momen ma sát trong khớp Nếu sự chênh lệch tốc độ quay quá lớn, khớp sẽ bị trượt hoàn toàn, momen truyền ra cầu sau bị giới hạn bằng đúng giá trị momen ma sát của khớp Do vậy khớp này có tên gọi: khớp ma sát giới hạn
- Hệ thống dẫn động bốn bánh xe bán thời gian thông qua hộp số phụ hoặc tùy chọn chuyển đổi giữa một cầu hoặc hai cầu Các mẫu xe được trang bị hệ thống dẫn động bốn bánh 4WD được thiết kế với:
Trang 14+ Gầm cao hơn (điểu chỉnh được độ cao thông qua hệ thống treo)
+ Góc thoát trước/sau cao nhằm để đi đường đồi núi
+ Hệ thống treo cứng vững hơn và được trang bị lốp chuyên dụng
+ Lực kéo cực mạnh với bộ khóa vi sai
+ Hỗ trợ khởi hành ngang dốc và ngắt kết nối hoạt động của thanh giằng
Hình 9 Hệ dẫn động 4x4
- Ưu điểm
+ Lực quay vòng của lốp xe rất ổn định vì 4 bánh xe đều được truyền lực
+ Có sức tải tốt nhờ 4 bánh xe vừa làm nhiệm vụ kéo và đẩy xe chuyển động
+ Lực bám của lốp xe cao và không bị ảnh hưởng bởi các thay đổi bên ngoài nên xe di chuyển rất ổn định trên đường thẳng, đồng thời tăng hiệu suất khởi hành và tăng tốc của xe
+ Nhờ lực bám tốt mà xe dẫn động 4WD có thể leo dốc tốt và đặc biệt khả năng chạy trên đường có tuyết/gồ ghề tốt hơn nhiều lần so với xe dẫn động 2 bánh
+ Tài xế chủ động sử dụng chế độ 4WD khi di chuyển trên đường xấu và quay về chế độ 2WD với mặt đường phẳng nên giúp tiết kiệm nhiên liệu
- Nhược điểm
+ Kích thước khá lớn nên tốn diện tích và khiến trọng tâm xe nâng cao lên, gây ảnh hưởng đến khả năng cân bằng xe, đặc biệt khi vào cua ở tốc độ cao Theo đó, khi vào cua, vận tốc quay của 2 cầu trước sau là giống nhau nên 2 bánh trước dễ bị trượt Chính vì thế, các chuyên gia khuyên các bác tài không nên gài chế độ 2 cầu nhanh khi đi đường dài bởi sẽ khó kiểm soát tay lái, lốp dễ bị hao mòn, ảnh hưởng xấu đến hệ thống phân phối lực kéo của xe Để khắc phục hạn chế này, nhiều hãng đã trang bị thêm chế độ gài cầu không khóa vi sai để xe
di chuyển an toàn hơn
+ Thách thức kỹ năng lái xe của tài xế khi thao tác gài cầu phù hợp với điều kiện địa hình
