TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ SƠ BỘ KHUNG XE VẬN TẢI NHỎ ( 1 – 2 TẤN) PHỤC VỤ VẬN TẢI Ở NÔNG THÔN

2.3.1.4 Dẫn động các bánh xe dẫn hướng Dẫn động lái trên ô tô bao gồm các chức năng: nhận chuyển động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng và đảm bảo quan hệ quay của bánh xe dẫn hướ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ & CÔNG NGHỆ

—oo—

NGUYỄN ĐỨC NHÃ HUỲNH QUANG VŨ

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ SƠ BỘ KHUNG XE VẬN

TẢI NHỎ ( 1 – 2 TẤN) PHỤC VỤ VẬN TẢI

Ở NÔNG THÔN

TP Hồ Chí Minh Tháng 08 năm 2007

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ & CÔNG NGHỆ

Chuyên Ngành: Cơ Khí Nông Lâm

Giáo Viên Hướng Dẫn: Sinh Viên Thực Hiện:

Nguyễn Duy Hướng Huỳnh Quang Vũ

Tp Hồ Chí Minh Tháng 08 năm 2007

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING

NONG LAM UNIVERSITY

FACULTY OF ENGINEERING & TECHNOLOGY

—oo—

CALCULATING, DESIGNING SMALL VAN CHASSIS

( 1 – 2 TONS) FOR SERVICING TRANSPORTATION IN THE COUNTRYSIDE

Speciality: Agricultural Engineering

Tran Quy Manh Nguyen Duc Nha

Ho Chi Minh city August 2007

CẢM TẠ

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Mạnh Quý và thầy Nguyễn Duy Hướng

đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, truyền đạt những kiến thức, các phương pháp, kinh nghiêm để hoàn thành tốt luận văn này

Cảm ơn quý thầy cô trong khoa cơ khí đã truyền đạt những kiến thức cơ bản quý báu trong suốt khóa học, góp phần cho việc hệ thống hóa kiến thức khi làm luận văn này và là hành trang quý giá cho chúng em bước vào đời

Cảm ơn công ty Vikyno đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho chúng em tiến hành làm luận văn này

Cảm ơn người thân, gia đình và tất cả bạn bè đã gắn bó giúp đỡ và động viên chúng tôi hoàn thành luận văn

TÓM TẮT

Được sự đồng ý của ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí – Công Nghệ trường Đại Học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh Chúng em đã thực hiện đề tài: “KHẢO SÁT, THIẾT KẾ SƠ BỘ KHUNG XE VẬN TẢI NHỎ ( 1 – 2 TẤN) PHỤC VỤ VẬN

Qua việc tra cứu tài liệu, sách báo phục vụ trực tiếp cho đề tài Chúng em đã thực hiện đề tài với những nội dung chính sau:

™ Khảo sát về nhu cầu sử dụng, vận chuyển bằng vận tải nhỏ ở nông thôn một số tỉnh miền Đông Nam Bộ như Đồng Nai, Bình Dương …

™ Điều tra các loại phương tiện vận tải hiện có dùng ở nông thôn các tỉnh miền Đông Nam Bộ

™ Nghiên cứu về ô tô vận tải nhỏ và máy kéo có khung hiệu Shangdong Shifeng (TQ) hiện có Trên cơ sở đó sử dụng các cụm, chi tiết của máy kéo này để tính toán lắp đặt lên khung thiết kế

SUMMARY

By the approval of the Mechanic Of Techology Nong Lam University

Chairman Department, we determine to do this subject: “Investigating, Preliminiary Designing The Mini Truck Chassis (1- 2 Tons) For The Countryside

Transportation”

After researching documents, newpapers and magazines for the topic, we decide to do these following projects:

- Investigating the country people’s need of, mini tranportation in the

countryside in some southest provinces such as Dong Nai, Binh Duong

- Investigating the tranportation vehicles nows ares used in the countryside in some southest provinces

- So research about mini truck and machine that have label chassis and now exist According to this, we use the parts, details of this machine to calculate and set it

on the designing chassis

MỤC LỤC

CẢM TẠ i

TÓM TẮT ii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH CÁC HÌNH vii

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 2 TRA CỨU TÀI LIỆU SÁCH BÁO PHỤC VỤ ĐỀ TÀI

2.1.Khái niệm chung về khung 3

2.2.Cấu tạo cơ bản về khung 4

2.3 Các bộ phận liên kết với khung 5

2.3.1 Hệ thống lái 5

2.3.1.1 Nhiệm vụ 5

2.3.1.2 Cấu tạo chung hệ thống lái trên ô tô tải 5

2.3.1.3 Phân loại hệ thống lái 5

2.3.1.4 Dẫn động các bánh xe dẫn hướng 6

2.3.2 Hệ thống treo 6

2.3.2.1 Đặc điểm chung của ô tô tải 6

2.3.2.2 Hệ thống treo phụ thuộc loại đơn cho một cầu 6

2.3.3 Hệ thống di động 7

2.3.3.1 Công dụng 7

2.3.3.2 Phân loại 7

2.3.3.3 Cấu tạo bánh xe 8

2.3.4.Cầu dẫn hướng ( cầu trước) 9

2.3.4.1 Nhiệm vụ 9

2.3.4.2 Phân loại cầu dẫn hướng 9

2.3.4.3 Cấu tạo 9

2.3.5 Cầu chủ động 11

2.3.5.1 Bộ truyền lực chính 11

2.3.5.2 Cơ cấu vi sai 12

2.3.5.3 Bán trục 13

2.4 Tính ổn định của ô tô 15

2.4.1 Tính ổn định dọc 15

2.4.1.1 Trường hợp xe chuyển động lên hoặc xuống dốc, có gia tốc và kéo rơ móoc 16

2.4.1.2 Tính chất chuyển động dọc của ô tô chuyển động với tốc độ cao 19

2.4.2 Tính chất ổn định ngang 20

2.4.2.1 Tính chất ổn định ngang của ô tô khi chuyển động thẳng trên mặt đường nghiêng ngang, có gia tốc và không kéo rơmóoc 20

2.4.2.2 Tính chất ổn định ngang của ô tô khi chuyển động quay vòng trên đường nghiêng ngang 21

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN 25

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Khảo sát nhu cầu sử dụng vận chuyển bằng vận tải nhỏ ở nông thôn một số tỉnh miền Đông Nam Bộ như: Bình Dương, Đồng Nai, Tây Ninh 29

4.1.1 Đánh giá chung về nhu cầu sử dụng 29

4.1.2 Quá trình khảo sát thực tế 30

4.1.2.1 Khảo sát thực tế ở Bình Dương 30

4.1.2.2 Khảo sát thực tế ở Đồng Nai 32

4.2 Điều tra các loại phương tiện vận tải hiện có dùng ở nông thôn các tỉnh vùng Đông Nam Bộ 33

4.2.1 Vận chuyển thô sơ 33

4.2.2 Vận chuyển bằng xe cải tiến 34

4.2.3 Vận chuyển bằng các loại xe vận tải lớn, hiện đại 35

4.3 Tính toán thiết kế khung xe 36

4.3.1 Tính cơ động của ô tô 36

4.3.1.1 Cơ động hình dáng 36

4.3.1.2 Khoảng sáng gầm xe 37

4.3.1.3 Góc thoát cho phép 37

4.3.1.4 Bán kính thông qua dọc 37

4.3.1.5 Bán kính thông qua ngang 39

4.3.2 Yêu cầu khả năng khi thiết kế 39

4.3.2.1 Khả năng khắc phục chướng ngại 39

4.3.2.2 Tính ổn định tĩnh 41

4.3.3 Yêu cầu tính toán 43

4.3.3.1 Các thông số xác định trước 43

4.3.3.2 Thông số chọn 43

4.3.4 Thông số tính toán 43

4.3.4.1 Trọng lượng toàn bộ của ô tô 43

4.3.4.2 Khung xe 44

4.3.4.3 Nhíp xe 50

4.3.4.4 Lốp xe 51

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Khung có dầm dạng chữ X 3

Hình 2.2: Khung có hai dầm dọc ở 2 bên 3

Hình 2.3: Khung có dầm dọc ở giữa, kiểu xương cá 3

Hình 2.4: Khung hay bệ của ô tô tải 4

Hình 2.5: Cấu tạo chung của hệ thống lái trên ô tô 5

Hình 2.6: Sơ đồ cấu tạo hệ thống treo phụ thuộc loại đơn 6

Hình 2.7: Cấu tạo bánh xe của ô tô tải thông dụng 8

Hình 2.8: Vành bánh xe ô tô 8

Hình 2.9: Cầu dẫn hướng bị động 9

Hình 2.10: Cầu dẫn hướng chủ động 10

Hình 2.11: Bộ truyền lực chính loại đơn, dạng bánh răng côn xoắn 11

Hình 2.12: Bộ truyền lực chính loại đơn, dạng bánh răng hypôit 12

Hình 2.13: Bộ truyền lực chính loại kép có hai cặp bánh răng 12

Hinh 2.14: Cơ cấu vi sai 13

Hình 2.15: Bán trục hay nửa trục 14

Hình 2.16: Bán trục giảm tải một nửa 14

Hình 2.17: Bán trục giảm tải hoàn toàn 15

Hình 2.18: Lực mômen tác dụng lên ô tô khi chuyển động lên dốc 16

Hình 2.19: Sơ đồ chuyển động của xe khi lên đốc 18

Hình 2.20: ô tô chuyển động với tốc độ cao 19

Hình 2.21: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô trong quá trình chuyển động trên mặt đường nằm nghiêng ngang 20

Hình 2.22: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi quay vòng trên mặt đường nghiêng ngang 21

Hình 3.1: Sơ đồ cấu tạo và lắp ghép của hộp số 26

Hình 3.2: Sơ đồ cấu tạo và lắp ghép của hệ thống lái 27

Hình 3.4: Sơ đồ cấu tạo và lắp ghép của bán trục vi sai 28

Hình 4.1:Vùng nguyên liệu (cây cao su) ở Bình Dương 30

Hình 4.2:Vùng nguyên liệu (cây mì) 31

Hình 4.3: Nhà máy sản xuất gạch 31

Hình 4.4: Máy cày kéo rơ moóc 32

Hình 4.5:Vùng nguyên liệu (cây cao su) ở Đồng Nai 32

Hình 4.6: Xe lôi 33

Hình 4.7: Xe cải tiến 34

Hình 4.8: Xe đang vận chuyển gỗ 34

Hình 4.9: Xe tải nặng vận chuyển trên đường 35

Hình 4.10: Bán kính thông qua ngang ry và khoảng sáng gầm xe h 38

Hình 4.11: Các thông số của cơ động hình dáng dọc ô tô 38

Hình 4.12: Góc bẻ gãy đoàn xe theo mặt phẳng dọc 39

Hình 4.13: Các dạng điển hình của chướng ngại trên đướng xấu 40

Hình 4.14: Sơ đồ lực và mômen tác dụng khi ô tô vượt chướng ngại có chiều cao 41

Hình 4.15: Khảo sát ổn định ngang của ô tô 42

Hình 4.16: Phân bố tải trọng lên khung 44

Hình 4.17: Phân bố lực lên khung 44

Hình 4.18: Phản lực tác dụng lên khung 45

Hình 4.19: Phản lực tác dụng lên khung theo phương thẳng đứng 45

Hình 4.20: Phân bố lực tác dụng lên một dầm 46

Hình 4.21: Biểu đồ mặt cắt 1-1 47

Hình 4.22: Biểu đồ mặt cắt 2-2 47

Hình 4.23: Biểu đồ mặt cắt 3-3 48

Hình 4.24: Biểu đồ mômen 48

Hình 4.25: Mặt cắt của dầm 49

Hình 4.26: Lực tác dụng lên nhíp sau 50

Hình 4.27: Lực tác dụng lên nhíp trước 50

Hình 4.28: Lực tác dụng lên bánh xe 51

Hiên nay quá trình đô thị hóa diễn ra nhanh chóng, làm cho một lực lượng lớn lao động ở nông thôn ra thành thị kiếm việc làm nên thiếu hụt một lượng lao động trong nông nghiệp do đó cần có phương tiện để bù lại sự thiếu hụt đó Mặt khác một vấn đề nóng của nước ta hiện nay là vấn đề tai nạn giao thông xảy ra ngày càng nghiêm trọng, trong số đó cũng do việc sử dụng chưa đúng công dụng của một số loại

xe cũng như sử dụng những loại xe đã quá cũ mà hầu hết các loại phương tiện dùng trong nông nghiệp đang dùng chủ yếu được cải tiến từ nhiều loại xe khác nhau nên không bảo đảm an toàn cho người sử dụng với lại cũng không đủ điều kiện tham gia giao thông

ở nước ta thuế nhập khẩu đối với mặt hàng xe ô tô còn cao có thể lên đến 100% nên nâng giá thành của xe nhập khẩu lên cao mà kinh tế của của bà con nông dân ở nước ta cỏn thấp, việc sản xuất chế tạo được trong nước qua việc tận dụng việc các linh kiện có thuế nhập khẩu thấp mà đặc biệt đối với linh kiện của các máy dùng

trong nông nghiệp thấp và có thể bằng 0% nên giá thành có thể phù hợp hơn với kinh

tế của bà con hiện nay

Trên cơ sở đó, được sự phân công của khoa Cơ Khí – Công Nghệ chúng em thực hiện đề tài: “Tính toán, thiết kế khung xe vận tải nhỏ ( 1- 2 tấn ) phục vụ vận tải ở nông thôn” Qua đó giải quyết được một phần của khâu vận chuyển trong nông nghiệp giúp quá trình vận chuyển đơn giản hơn, rút ngắn thời gian vận chuyển và đạt được năng suất cao hơn Trong qúa trình thực hiện do kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm thực hiện chưa có nên không thể tránh khỏi những sai sót Rất mong sự góp ý của quý thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn

Chương 2

TRA CỨU TÀI LIỆU SÁCH BÁO PHỤC VỤ

TRỰC TIẾP ĐỀ TÀI

2.1.Khái niệm chung về khung

Khung hay bệ hoặc giá xe để đỡ hay lắp đặt tất cả các cơ cấu và bộ phận của xe

Khung có nhiều loại: loại có hai dầm dọc ở bên, khung có hai dầm dọc ở giữa,

kiểu xương cá hoặc khung có dầm dạng chữ X

Hình 2.1 :Khung có dầm dạng chữ X Hình 2.2: Khung có hai dầm dọc ở 2 bên

Hình 2.3 :Khung có dầm dọc ở giữa, kiểu xương cá

Về tổng thể các loại khung đều có những đặc điểm chung:

- Dầm dọc và dầm ngang làm bằng thép dập và dùng đinh tán nối với nhau, ít

khi hàn

- Tiết diện, hình dáng và khoảng cách của dầm ngang phụ thuộc vào vị trí, khối lượng, hình dáng của các cụm máy (động cơ, hộp số…) lắp đặt

- Tiết diện ngang của dầm dọc thường là hình ống, hình hộp, hình chữ U ( hay dùng nhất )

Trên dầm dọc có nhiều lỗ khoan để nối với vỏ xe hoặc với các cụm máy khác bằng bu lông hay đinh tán Cũng có thể có những lỗ rộng lớn giúp khung xe phân bố

ứng suất đều

2.2.Cấu tạo cơ bản về khung

Hình 2.4: Khung hay bệ của ô tô tải

Khung xe, đặc biệt là của xe tải (hình 2.4) gồm có: hai dầm dọc 1 bằng thép chữ U

cố định với nhau bằng các dầm ngang (2), giữa dầm dọc thường có tiết diện ngang lớn nhất, ra hai đầu nhỏ dần Phần dưới khung xe có móc (3) hoặc kìm lò xo giảm xung để kéo rơ móoc khung xe cũng có hai móc (4) và (6), làm móc cho xe khác kéo khi bị hư hỏng dọc đường hoặc kéo khỏi chổ bị lầy Ngoài ra, đầu khung xe còn có thanh (dầm) bảo hiểm (5)

2.3 Các bộ phận liên kết với khung

2.3.1 Hệ thống lái

2.3.1.1 Nhiệm vụ:

- Là hệ thống điều khiển chuyển động của ô tô, làm thay đổi hoặc giữ nguyên hướng chuyển động theo ý muốn của người lái

- Được hoàn thiện dần theo hướng:

+ Nâng cao khả năng điều khiển chính xác trong chuyển hướng ô tô + Có độ rơ vành lái nhỏ, có trợ lực hiệu quả, tin cậy

2.3.1.2 Cấu tạo chung hệ thống lái trên ô tô tải

Hình 2.5: Cấu tạo chung của hệ thống lái trên ô tô

2.3.1.3 Phân loại hệ thống lái

- Theo đặc điểm truyền lực:

+ Hệ thống lái cơ khí

+ Hệ thống lái cơ khí có trợ lực băng thủy lực

- Theo kết cấu của cơ cấu lái: tùy thuộc vào kết cấu của bộ truyền dùng trong cơ cấu lái cơ bản thường dùng:

+ Cơ cấu lái theo kiểu trục vít êcu bi, thanh răng cung răng

+ Cơ cấu kiểu trục vít lõm, con lăn

+ Cơ cấu kiểu trục vít - chốt

- Theo kết cấu của hệ thống đòn dẫn động lái:

+ Dẩn động lái một cầu + Dẩn động lái nhiều cầu

- Theo vị trí bố trí vành lái:

+ Bố trí vành lái bên trái (theo luật đi đường bên phải),

+ Bố trí vành lái bên phải ( theo luật đi đường bên trái)

2.3.1.4 Dẫn động các bánh xe dẫn hướng

Dẫn động lái trên ô tô bao gồm các chức năng: nhận chuyển động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng và đảm bảo quan hệ quay của bánh xe dẫn hướng trong và ngoài sao cho không xảy ra hiện tượng trượt bên ở tất cả các bánh xe (hạn chế khả năng gây mài mòn lốp nhanh), đồng thời tạo liên kết truyền lực giữa các bánh xe dẫn hướng

2.3.2 Hệ thống treo

2.3.2.1 Đặc điểm chung của ô tô tải

- Tải trọng lớn, khoảng cách giữa hai tải trọng (không tải và đầy tải) rộng hơn

- Vận tốc sử dụng trung bình thấp

Do đó, kết cấu của hệ thống treo sử dụng đa số là loại phụ thuộc có dầm cầu cứng

2.3.2.2 Hệ thống treo phụ thuộc loại đơn cho một cầu

Giống như hệ thống treo phụ thuộc của ô tô con, ở đây sử dụng bộ phận đàn hồi

là nhíp lá

Hình 2.6: Sơ đồ cấu tạo hệ thống treo phụ thuộc loại đơn

Nhíp lá bao gồm nhiều lá ghép lại với nhau có khả năng đàn hồi theo phương thẳng đứng Cuối hành trình nén vấu tỳ chạm vào khung xe hạn chế dịch chuyển cầu

xe so với khung Như vậy tải trọng thẳng đứng truyền từ khung xe qua nhíp, dầm cầu tới bánh xe và tác dụng lên nền đường và ngược lại

Tải trọng theo phương dọc truyền từ khung xe qua giá đỡ nhíp trước, phần nửa trên của bộ nhíp lá, dầm cầu tới bánh xe Bộ nhíp lá dày và cứng, do vậy đảm bảo khả năng truyền lực dọc tốt hơn loại nhíp lá mỏng Khi cầu xe dịch chuyển theo phương tải trọng, tâm cầu C sẽ chuyển động theo quỹ đạo tròn tâm O1 bán kính O1C Như vậy vị trí tâm cầu được xác định bằng phần chiều dài phần nhíp liên kết cầu với điểm quay cố định O1 Điểm quay O2 là điểm quay động cho phép bộ nhíp thay đổ kích thước chiều dài khi biến dạng

2.3.3 Hệ thống di động

2.3.3.1 Công dụng

Hệ thống di động đặc trưng cơ bản là bánh xe, tác dụng lên mặt đuờng để biến chuyển động quay tròn của bánh xe chủ động thành chuyển động tịnh tiến của xe Ngoài ra, hệ thống di động còn có tác dụng đỡ toàn bộ trọng lượng, kể cả hàng hóa…

và thay đổi hướng chuyển động của xe

2.3.3.2 Phân loại

- Theo áp suất hơi của lốp

+Loại áp suất thấp + Loại áp suất cao

- Theo hình dạng của lốp

+ Loại thường hay thông dụng

+ Loại đặc biệt hay chuyên dùng

- Theo cấu tạo của lốp

+ Loại có săm + Loại không săm

2.3.3.3 Cấu tạo bánh xe

Bánh xe ô tô gồm có: vành bánh, đĩa, vòng nẹp ( vòng chặn hay vòng bên), vòng hãm, lốp

Trên một số ô tô cỡ lớn dùng loại bánh xe không đĩa Mặt trong của vành bánh

có dạng hình côn, lắp trực tiếp vào mặt tì của moayơ Trên ô tô con đời mới, vành bánh xe được liên kết với đĩa qua các thanh nối dạng nan hoa

xe Loại này dùng trên ô tô du lịch hay các xe con Loại vành phẳng tháo rời thường dùng trên xe tải Loại này có thể tháo rời một bên sườn vành hoặc tháo vành hãm để tháo và lắp lốp xe

2.3.4 Cầu dẫn hướng ( cầu trước)

2.3.4.1 Nhiệm vụ

- Dùng để đỡ phần trọng lượng được treo ở phía trước của ô tô, xe tải

- Dùng thay đổi hướng chuyển động của ô tô, xe tải theo ý muốn của người lái

- Đối với cầu dẫn hướng là chủ động, ngoài những nhiệm vụ trên còn truyền mômen đến bánh xe chủ động ở phía trước

2.3.4.2 Phân loại cầu dẫn hướng

Theo cấu tạo có hai loại:

cam quay nhờ trụ đứng, trên cam quay lắp cụm bánh xe Mặt trên của rầm cầu

có mặt bích để lắp nhíp.Tiết diện ngang của rầm cầu thường có dạng chữ I

- Cầu dẫn hướng chủ động

Đặc điểm của cầu dẫn hướng chủ động của ô tô vừa làm nhiệm vụ dẫn hướng, vừa làm nhiệm vụ cầu chủ động Về cấu tạo hoàn toàn giống cầu chủ động nhưng có khác là phần truyền mômen quay ra bánh xe bằng căc đăng đồng tốc và còn khác cầu chủ động sau ở bánh xe dẫn hướng

Phần dẫn hướng gồm có chốt dẫn hướng (12) được liên kết với rầm cầu (5) Trong rầm cầu có chứa bán trục (4), bán trục này liên kết với trục (8) bằng khớp căc đăng đồng tốc (6) Đầu ngoài trục (8) có then hoa để lắp với phần then của nắp (9), nắp này được bắt chặt với moayơ (7) và vành bánh xe (14) Moayơ (7) quay quanh cam (11) bằng (2) ổ bi côn (10) và cam (11) liên hệ với hệ thống lái, đồng thời được quay quanh chốt (12) bằng ổ bi côn

7.Moay ơ 8.Trục 9.Nắp

10 Ổ bi 11.Cam quay 12.Chốt chuyển hướng 13.Ổ bi

14.Vành bánh xe

Khi lực truyền từ hộp số phụ đến cặp bánh răng truyền lực chính (1), qua vỏ vi sai đến bán trục (4), qua khớp các đăng đồng tốc (6) đến trục (8) làm bánh xe dẫn hướng (14) quay

Khi quay vòng lực từ hệ thống lái qua cơ cấu dẫn động đến cam quay (11) cam moayơ (7) và bánh xe (14) quay đi một góc để đổi phương chuyển động của xe

Hình 2.11: Bộ truyền lực chính loại đơn, dạng bánh răng côn xoắn

1 Bánh răng chủ động 2 Bánh răng bị động

Hình 2.12: Bộ truyền lực chính loại đơn, dạng bánh răng hypôit

1 Bánh răng chủ động 2 Bánh răng bị động

™ Loại kép

Bộ truyền lực chính loại kép có hai cặp bánh răng ăn khớp (hình 2.13): cặp bánh răng (1, 2) dạng côn xoắn và cặp bánh răng (3, 4) dạng trụ răng thẳng hoặc răng nghiêng

Hình 2.13: Bộ truyền lực chính loại kép có hai cặp bánh răng

1, 2 Cặp bánh răng côn xoắn hoặc hypôit

3, 4 Cặp bánh răng trụ răng thẳng hoặc răng nghiêng

5 Cơ cấu vi sai

2.3.5.2 Cơ cấu vi sai

Cơ cấu vi sai hay hộp vi sai có tác dụng làm cho hai bánh xe chủ động quay cùng tốc độ, khi ô tô chuyển động thẳng và quay khác tốc độ, khi ô tô chuyển động quay vòng, bảo đảm lái xe dễ dàng, giảm tiêu hao công suất động cơ và làm cho lốp đỡ mòn…Trên ô tô thường sử dụng cơ cấu vi sai bánh răng côn

Cơ cấu vi sai bánh răng côn là một cơ cấu hành tinh (hình 2.14) gồm có: bánh răng (3), còn gọi là bánh răng mặt trời hoặc bánh răng bán trục, lắp cố định với bán

trục (1) bằng rãnh then hoa, bánh răng (5) cũng lắp cố định với bán trục (9) bằng rãnh then hoa Hai bánh răng (10), còn gọi là bánh răng hành tinh luôn luôn ăn khớp với các bánh răng bánh trục (3) và (5), có thể tự quay xung quanh đường tâm của nó nhờ trục (4) và (11) Vỏ hay hộp vi sai (2) có gắn bánh răng (6) ăn khớp với bánh răng (7) của

bộ truyền lực chính

Hinh 2.14: Cơ cấu vi sai

4, 11 Trục của bánh răng hành tinh (10) 8 Trục của bánh răng

6, 7 Cặp bánh răng của bộ truyền lực chính 4, 10 Bánh răng hành tinh

để lắp cố định với bánh xe chủ động bằng bulông Bán trục này thường dùng trên ô tô

có hệ thống treo phụ thuộc và không có truyền động cuối cùng Tùy theo tính năng của

ô tô hay cách lắp đặt ổ bi, bán trục được chia làm hai loại: loại giảm tải một nửa và loại giảm tải hoàn toàn

2 1

Hình 2.15 Bán trục hay nửa trục

1 Bán trục 2 Rãnh then hoa

3 Mặt bích

™ Loại giảm tải một nửa

Loại này được dùng cho ô tô du lịch và vận tải nhẹ Đầu trong của bán trục lắp với bánh răng bán trục bằng rãnh then hoa và tì vào giá đỡ trục của bánh răng hành tinh (vỏ của cơ cấu vi sai), quay trong ổ lăn (3) Đầu ngoài của bán trục quay trên hai ổ lăn (2) và lắp cố định với moayơ (1) của bánh xe chủ động

Khi ô tô chuyển động, loại bán trục giảm tải một nửa, chịu xoắn và uốn, do mômen xoắn truyền đến bánh xe chủ động (M), lực kéo tiếp tuyến (F) và lực trượt ngang (T) của bánh xe chủ động

Hình 2.16: Bán trục giảm tải một nửa

1 Moayơ 2, 3 Ổ lăn 4 Bán trục 5 Ống bạc (trượt) của bán trục

™ Loại giảm tải hoàn toàn

Loại này được dùng cho ô tô vận tải trung bình và lớn Đầu trong của bán trục cũng lắp với cơ cấu vi sai bằng rãnh then hoa, còn đầu ngoài bán trục lắp cố định với moayơ (1) của bánh xe chủ động bằng bulông, tựa lên cầu xe nhờ hai ổ lăn (2)

Hình 2.17 Bán trục giảm tải hoàn toàn

1 Moayơ 2, 3 Ổ lăn 4 Bán trục 5 Ống bạc (trượt) của bán trục

2.4 Tính ổn định của ô tô

Tính chất ổn định của ô tô là khả năng bảo đảm cho xe không bị lật đổ hoặc bị trượt trong khi chuyển động hay làm việc ở trên đường dốc, mặt đường nghiêng theo hướng ngang hoặc khi quay vòng hay chạy với tốc độ cao

Tính ổn định của ô tô càng cao, thì độ an toàn trong sử dụng ở những địa bàn phức tạp càng lớn, càng có khả năng nâng cao tốc độ chuyển động trung bình của xe,

do đó năng suất làm việc được nâng cao và tính hiệu quả kinh tế cao

2.4.1 Tính ổn định dọc

Sự mất ổn định của ô tô có thể xảy ra khi chúng chuyển động lên dốc, hoặc xuống dốc, gia tốc hoặc phanh cũng như khi chuyển động với tốc độ cao dưới tác dụng của các lực dọc hoặc mômen

Trong trường hợp tổng quát khi xe chuyển động lên dốc, không ổn định, có kể tới

cản không khí và kéo rơ móoc, thì lực và mômen tác dụng lên xe được biểu thị trên (hình 2.18)

Hình 2.18: Lực mômen tác dụng lên ô tô khi chuyển động lên dốc

Các lực và mômen tác dụng lên xe gồm có trọng lượng toàn bộ của xe G,

mômen của các lực quán tính Mj của các chi tiết quay trong động cơ, hệ thống truyền lực, các bánh xe chủ động đã được quy dẫn về trục bánh xe chủ động, các lực Pk, Pf,

Pw, Pj, Pm và các mômen Mk, Mf ( Mf xuất hiện do chúng ta rời các phản lực thẳng góc

Z1, Z2 về giao điểm giữa đường thẳng đứng qua tâm trục các bánh xe với mặt đường

2.4.1.1 Trường hợp xe chuyển động lên hoặc xuống dốc, có gia tốc và kéo rơ móoc

- Khi xe bị lật đổ: khi tăng góc dốc tới giá trị giới hạn thì bánh xe trước sẽ bị nhấc lên khỏi mặt đường, nghĩa là Z1= 0 và xe bị lật đổ Ta có thể xác định các mối quan hệ

để tìm góc dốc giới hạn của đường mà xe bị lật đổ khi chuyển động lên dốc (Z1= 0) và (Z2 = 0)

Từ điều kiện cân bằng mômen của tất cả các ngoại lực đối với điểm O2 ( giao điểm của đường với mặt phẳng thẳng đứng đi qua tâm trục bánh xe sau ) và xem như hg= hw

Như vậy, khi xe lên dốc, bị lật đổ, thì Z1= 0, ta có góc dốc giới hạn như sau:

d

g

b tg

h

- Khi xe bị trượt: để bảo đảm cho xe chuyển động hay làm việc, khi thiết kế

hoặc cải tiến, ta cần tính toán sao cho các bánh xe chủ động bị trượt quay trước khi có khả năng gây ra lật đổ hay nói một cách khác là góc dốc giới hạn lật đổ bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa các bánh xe chủ động với mặt đường

Giả sử rằng chỉ có cầu sau là chủ động và chuyển động lên dốc với tốc độ ổn

định (Pj = 0), không kéo rơ moóc (Pm = 0), các lực cản của không khí và lực cản lăn có giá trị nhỏ nên bỏ qua (P w≈ 0 hay Mf = 0) Trong trường hợp này, các bánh xe chủ

động sẽ phát ra lực kéo tiếp tuyến lớn nhất ( Pkmax ) và theo điều kiện xe chuyển động được, thì lưc kéo tiếp tuyến này bị giới hạn bởi điều kiện bám, nghĩa là:

a tg

ϕ

ϕα

ϕ

=

Trong đó ϕ: hệ số bám của bánh xe chủ động với mặt đường

Như vậy, để đảm bảo cho xe bị trượt quay trước khi bị lật đổ, ta phải có điều

kiện sau đây:

Qua biểu thức (2.6) hay (2.7) ta thấy rằng: góc dốc giới hạn của đường để xe mất ổn định do bị lật đổ hoặc bị trượt khi chuyển động trên dốc chỉ phụ thuộc vào tọa độ trọng tâm của xe và chất lượng bám của các bánh xe chủ động với mặt đường

Hình 2.19 : Sơ đồ chuyển động của xe khi lên đốc

Đối với trường hợp xe chuyển động lên dốc có kéo rơmoóc thì sự mất ổn định của xe có thể bị lật đổ qua điểm tiếp xúc của các bánh xe sau với mặt đường của xe kéo hoặc cũng có thể bị trượt dọc của xe Trường hợp này (hình 2.19) với giả thuyết lực cản lăn

( Pf ), lực cản không khí (Pw) và lực cản quán tính (Pj) ta bỏ qua, còn đối với lực cản tiếp tuyến, ta thừa nhận có giá trị lớn nhất (Pkmax) theo điều kiện bám, nghĩa là:

Kết hợp hai phương trình (2.10) và (2.11), ta nhận được biểu thức xác định góc dốc giới hạn của xe kéo rơmmóc chuyển động lên dốc mà các bánh xe của xe kéo không bị trượt (trong đó đã bỏ qua thành phần lực cản lăn của rơmoóc P fm = f G. m.cosα):

( g ) m( m )

G a tg

ϕ

ϕα

=

2.4.1.2 Tính chất chuyển động dọc của ô tô chuyển động với tốc độ cao

Khi xe, đặc biệt là ô tô con chuyển động với tốc độ cao trên mặt đường nằm ngang (α= 0) thì lực cản của không khí có ảnh hưởng quyết định đến việc mất ổn định của xe, trong trường hợp này (hình 2.20), sự mất ổn định của xe do lực cản không khí gây ra và xe bị lật đổ qua mặt phẳng ngang ở điểm O2

Hình 2.20 : ô tô chuyển động với tốc độ cao

Từ điều kiện cân bằng của hệ thống đối với mặt phẳng ngang ở điểm O2, ta có:

Z L G b M= − −P h

Trong dó: Mf – mômen cản lăn, trị số này nhỏ, ta có thể bỏ qua

Pw – lực cản của không khí, như ta đã biết rằng K.F.V2Khi xe bắt đầu lật đổ qua điểm O2, tức là Z1= 0, do đó ta tìm được quan hệ:

K F h

Như vậy, tốc độ giới hạn nguy hiểm Vm của xe chủ yếu phụ thuộc vào tọa độ trọng tâm của xe (b, hg) và nhân tố cản của không khí (K.F)

Để khắc phục một phần sự bất ổn định của xe do lực cản không khi gây nên, khi thiết kế hoặc cải tiến các loại xe xó tốc độ lớn, người ta cố gắn làm sao cho phần trước của xe có hình dạng đặt biệt hay dạng khí động học (hinh 2.20) với mục đích sử dụng lực cản của không khí, để tạo ra một tải trọng phụ tác dụng lên trục trước của xe, như thành phần '

2.4.2.1 Tính chất ổn định ngang của ô tô khi chuyển động thẳng trên mặt đường nghiêng ngang, có gia tốc và không kéo rơmóoc

ô tô trong quá trình chuyển động

trên mặt đường nằm nghiêng ngang

Từ điều kiện cân bằng mômen đối

với điểm A và bỏ qua mômen quán tính

Mjn có trị số nhỏ, với giả thiết là vết của bánh xe trước và sau trùng nhau, trọng tâm của xe nằm trong mặt phẳng đối xứng dọc, ta có:

c tg

h

- Khi xe bị trượt: khi chất lượng bám của bánh xe với mặt đường kém, xe cũng

có thể bị trượt ngang, khi chuyển động trên đường nghiêng ngang Góc giới hạn khi xe

bị trượt ngang (βϕ) được xác định qua phương trình hình chiếu của các lực lên mặt phẳng song song với mặt đường: G.sinβϕ = y1+y2=ϕy.(Z1+Z2) =ϕy cosG βϕ

Z1 và Z2 – các phản lực thẳng của mặt đường đường tác dụng lên bánh

xe bên trái và bên phải

Như vậy, để xe bị trượt ngang trước khi bị lật đổ, khi xe chuyển động trên đường nghiêng ngang là: