Chuong 5 cầu xe

– Cầu chủ động thường là một khối liên kết bởi các cụm: truyền lực chính, vi sai, bán trục và dầm cầu.. – Với cầu trước chủ động dẫn hướng các xe du lịch loại treo độc lập, các bán trục

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:

– 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 *

– 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

Cầu chủ động

trong sơ đồ HTTL

– 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 *

5.2-TRUYỀN LỰC CHÍNH

5.2.1- Công dụng

Để biến đổi và truyền M x 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);

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 *

5.3- Cấu tạo, nguyên lý làm

việc của truyền lực chính

5.3.1-Cấu tạo.

5.3.2 Nguyên lý làm việc

Cấu tạo

Thí dụ

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

- 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 *

Truyền lưc chính trung tâm

a-Truyền lưc chính trung tâm kiểu đơn

- 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 (i o  7);

- Khả năng chịu tải của bánh răng bị hạn chế

cần truyền Mx lớn => kích thước bộ truyền bị  =>  khoảng

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 *

- 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

- Phương pháp điều chỉnh 2 ổ bi côn trục chủ động:

Thay đổi hoặc thêm bớt đệm nằm giữa 2 ổ bi;

Kết cấu truyền lực chính và vi sai cam

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

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):

vì (1 ) > (2 ):

+ 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

, bộ truyền hypoit có kích thước nhỏ hơn

- 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 *

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

b-Truyền lực chính kép kiểu trung tâm

+ 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

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)

*

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 *

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).

Sơ đồ động học:

căn cứ vào kết cấu truyền lực cạnh, có thể có:

- Loại 1 cặp bánh răng trụ ăn khớp ngoài (xe

Mercedes-416,

330; ЛуАЗ -969;

- Loại 1 cặp bánh răng trụ ăn khớp trong (xe УАЗ-

469);

- Loại có bộ truyền hành tinh

d-Truyền lực chính có 2 cấp tỷ số truyền

Loại này ít được sử dụng vì có kết cấu phức tạp

5.3.2- ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU MỘT SỐ BỘ TRUYỀN.

a- Kiểu 1 cấp,

có 1 cặp bánh răng côn xoắn

- Cách bố trí ổ

bi để tăng

độ cứng vững;

- Tăng cứng vững bánh bị động;

- Cách bôi trơn ổ bi ;

- Vị trí đệm điều chỉnh

Truyền lực chính kép bố trí trung tâm, các trục không nằm trong 2 mặt phẳng với 900

Đặc điểmkết cấu.

Truyền lực chính kép bố trí trung tâm, cầu giữa nối tiếp = 900

Có vi sai giữa 2 cầu,

điều khiển bằng khí nén

a_mặt cắt dọc

Cầu giữa nối tiếp

Cầu giữa chủ động ô tô ZIL-133G

+ Phụ thuộc vào vị trí bố trí trong HTTL:

- Vi sai giữa các bánh xe (thường gặp);

- Vi sai giữa các cầu (trên một số xe như KAMAZ, HINO…);

- Vi sai giữa các truyền lực cạnh (ít gặp)

+ Theo dạng ma sát trong hoặc theo hệ số khoá vi sai:

- Vi sai ma sát trong thấp (hệ số khoá vi sai K=0,05 0,2);

- Vi sai ma sát trong cao (K= 0,25 0,8) và khi khoá hoàn toàn K =1

+ Căn cứ vào kết cấu của vi sai:

- Vi sai kiểu bánh răng;

- Vi sai cam (trên một số ô tô có TNTQ cao)

+ Phụ thuộc vào kiểu bánh răng, vi sai lại được chia ra:

- Vi sai bánh răng trụ (như ở truyền lực cạnh xe MAZ);

- Vi sai bánh răng côn (loại thường gặp)

+ Căn cứ vào đặc tính phân phối mô men xoắn giữa các trục đầu ra:

- Vi sai kiểu đối xứng (phân phối Mx đều ra các trục);

- Vi sai không đối xứng (Mx được phân ra các trục theo 1 tỷ lệ nhất định, như trong hộp số phân phối xe URAL375D, Mx được phân ra các trục theo tỷ lệ 1:2)

c-Yêu cầu

- Phân phối Mx ra các cầu hoặc ra các trục bánh xe theo một tỷ lệ nhất định

Để tăng TNTQ, việc phân phối Mx ra các cầu cần tỷ lệ với Pzi;

Có 1 = 2 khi xe đi trên đường bằng và 1  2 khi xe đi trên đường

375.4.2-Cấu tạo, nguyên lý làm việc

a- Cấu tạo

a- Nguyên lý làm việc

5.4.2- Động học và động lực học

cơ cấu vi sai

Tại sao cần có bộ vi sai?

- Khi xe quay vòng, mỗi bánh xe lăn theo một quỹ đạo riêng, được đặc trưng Rbx:

+ Ở các b/x chủ động: có Mx truyền

từ truyền lực chính đến Nếu các trục bị nối cứng với nhau, các b/x

sẽ bị trượt lết trên đường,

=> cần có bộ vi sai để tr  ng .

a Động học cơ cấu vi sai. Vi sai là cơ cấu hành tinh 2 bậc tự do,

3 khâu:

- Phần chủ động: giá vi sai 1, trên đó gắn bánh răng côn bị động truyền lực chính;

- Phần bị động: các bánh răng bán trục 4 và 5;

- Các bán trục 3 và 6 ăn khớp then hoa với b/r 4 và 5, nối tới các bánh

4

6

5 7

Tỷ số truyền trong của cơ cấu:

Nếu là vi sai đối xứng, =>

2 12

Z

Z i

nhanh gấp đôi => bánh răng

hành tinh sẽ lăn trên trục đứng

yên

- Khi giá vi sai đứng yên (0 = 0),

ng = - tr

b Động lực học cơ cấu vi sai

Giả thiết b.tr 2 quay nhanh; b.tr 1- chậm,

Giữa b/r bán trục – b/r hành tinh có chuyển động tương đối,

 phát sinh lực ma sát Pms;

 tạo Mms ở phần tiếp xúc giữa 2 bánh răng

Nếu ta gọi:

M1 - mô men kéo bên bánh xe quay chậm;

M2 - mô men kéo bên bánh xe quay nhanh;

Mms- mô men ma sát trong của cơ cấu vi sai

M

k M

Nhận xét:

• Với cầu xe có kết cấu vi sai là kiểu ma sát trong thấp K=0,10,15,

TNTQ của xe sẽ rất kém do tổng lực bám ở 2 bên bánh xe nhỏ (M1= M2 = Mmin ).

Tuy nhiên, có lợi khi quay vòng

• Với cầu xe có bộ vi sai ma sát trong cao (k = 0,65) sẽ có lợi khi đi

trên đường trơn vì lực kéo bên bánh xe quay chậm sẽ lớn hơn so

với bên quay nhanh,

=> mô men tổng cộng ở 2 bên bánh xe sẽ được tăng lên:

45Đặc điểm kết cấu vi sai kiểu bánh răng côn đối xứng, ma sát trong thấp

5.4.3- Vi sai cam

Giá vi sai 6 làm liền với vành răng

5 và tạo thành hộp, chứa vành

cam trong 2 vành cam ngoài 1;

• Trong các lỗ hướng kính của

giá vi sai có lắp hai dãy con

trượt 4 Mỗi dẫy có 12 con

trượt được bố trí so le nhau

Các con trượt có thể dịch

chuyển tự do trong lỗ theo

phương hướng kính

• Vành cam ngoài làm thành một

dãy các vấu cam, ăn khớp

then hoa với bán trục phải 3,

và bao lấy 2 dãy con trượt 4

• Vành cam trong 1 ăn khớp

• Mặt đầu các con trượt luôn tỳ vào bề mặt các vành cam trong

và ngoài

• Để các con trượt không bị quay tròn, một phía của nó được làm vát và các lỗ trong giá vi sai có bề mặt định vị phù hợp với dạng con trượt *

47

Kết cấu vi sai cam

49Kết cấu vi sai cam

Nguyên lý làm việc:

• Khi vận tốc của hai vành cam bằng nhau (  1 = 2),

các con trượt không trượt tương đối so với 2 vành cam (6= 1 = 2);Khi quay, giá vi sai sẽ ép các con trượt tỳ vào bề mặt các vấu cam

ngoài và cam trong =>

Mx sẽ truyền từ gía vi sai cho 2 bán trục, đến các bánh xe chủ động

• Khi vận tốc hai vành cam khác nhau ( 2 > 1), các con trượt

vừa quay cùng với giá vi sai

vừa trượt từ vành cam quay chậm 1 đến vành cam quay nhanh 2

(con trượt sẽ quay theo chiều kim đồng hồ)

Khi đó, bề mặt làm việc của các con trướt sẽ trượt tương đối so với

bề mặt các vành cam

• Khi các vành cam trượt trên con trượt sẽ xuất hiện Pms

(ở vành quay nhanh (2) do vượt trước con trượt nên Pms có chiều ngược với chiều

ở vành cam quay chậm (

Pms này sẽ làm tăng lực tiếp tuyến tác dụng lên vành cam quay chậm

và làm giảm lực tiếp tuyến trên vành cam quay nhanh

 Mx đã được phân bố lại giữa hai bên bán trục 3 và 7:

Mx bên quay chậm  lên 3  5 lần so với bên quay nhanh

Do sự trượt nên bề mặt các chi tiết bị mài mòn lớn

,

P P

Pch   m s

cos

,

P P

Pnh   m s

Nguyên lý làm việc

- Các đăng đồng tốc cho cầu chủ động dẫn hướng

Các bán trục luôn phải chịu Mx , còn có thể chịu Mu

Bánh xe chủ động chịu tác dụng của các lực:

• Pz do tải trọng của ô tô GK tạo ra;

• PK (hoặc lực phanh PP);

• Phản lực ngang Py phát sinh khi quay vòng hoặc do trượt bên; v.v

 Pi đều có thể gây ra Mu đối với bán trục *

Tuỳ thuộc vào cách lắp đặt trong dầm cầu: bán trục giảm hoàn toàn hoặc

một phần Mu

- Bán trục giảm tải ½ :

Đầu ngoài bán trục gối trực tiếp lên ổ bi trong dầm cầu;

Nó chịu Mu của tất cả các phản lực đã nêu trên

Phạm vi sử dụng: cầu sau các ô tô du lịch, một số xe tải nhẹ *

Mô men uốn:

• Bán trục giảm tải ¾

Vòng bi đầu ngoài bán trục gối lên moay ơ bánh xe và dầm cầu

Dầm cầu sẽ chịu 1 phần Mu từ các phản lực mặt đường

Bán trục giảm tải hoàn toàn.

Moay ơ bánh xe đặt trên dầm

cầu thông qua 2 ổ bi côn;

Bán trục gắn trực tiếp vào bánh

xe và chỉ chịu mô men xoắn;

Dầm cầu chịu Mu của tất cả các

phản lực đã nêu trên;

Sử dụng phổ biến trên các xe

vận tải hạng vừa và hạng

nặng

Với cầu chủ động- dẫn hướng.

Sử dụng các đăng đồng tốc:

Bán trục phía ngoài truyền trực

tiếp Mu cho bánh xe;

Moay ơ bánh xe nối với dầm cầu thông qua 2 ổ bi kim và chốt đứng

Dầm cầu sẽ chịu Mu của các phản lực từ đường thông qua chốt đứng

Trường hợp trên ứng với kiểu dầm cầu liền, treo phụ thuộc (a);

Với treo độc lập, thường sử dụng

2 các đăng đồng tốc (б);

hoặc hai các đăng kép và một các đăng đồng tốc (в)