Giáo trình ô tô - P2

Tài liệu tham khảo Giáo trình ô tô 1 ( lý thuyết ô tô ) khoa cơ khí động lực bộ môn khung gầm. Giáo trình bao gồm các vấn đề về khảo sát động học chuyển động thẳng, quay vòng và phanh ô tô, khảo s

CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA CẦU CHỦ ĐỘNG

Cầu chủ động gồm các bộ phận quan trọng nhất là : bộ truyền lực chính , bộ vi sai, hai nửa bán trục và moay ơ của bánh xe chủ động

4.2.1 Truyền lực chính

1 Nhiệm vụ

− Truyền mômen xoắn của động cơ tới bộ vi sai với góc truyền 90O để chuyển động quay của trục khuỷu thành chuyển động tịnh tiến của xe

− Tăng tỷ số truyền để tăng mômen xoắn và lực kéo ở bánh xe chủ động

2 Phân loại truyền lực chính

* Dựa theo số cặp bánh răng ăn khớp, truyền lực chính được phân làm hai loại:

− Truyền lực chính đơn: có một cặp bánh răng

− Truyền loại chính kép: có hai cặp bánh răng

* Dựa theo kết cấu cặp bánh răng côn, truyền lực chính có ba loại:

− Dùng cặp bánh răng côn răng thẳng

− Dùng cặp bánh răng côn răng xoắn

− Dùng cặp bánh răng côn răng hypoid

Ngoài ra truyền lực chính của xe có động cơ đặt ngang không phải dùng cặp bánh răng côn Truyền lực chính chỉ có cặp bánh răng trụ răng xiên, bởi trục khuỷu đặt song song với trục bánh xe chủ động

3 Cấu tạo và hoạt động của bộ truyền lực chính

Có hai loại truyền lực chính: truyền lực chính đơn và truyền lực chính kép

a Truyền lực chính đơn

* Cấu tạo: ( hình 4.22)

Truyền lực chính đơn chỉ có một cặp bánh răng ăn khớp

Đối với xe có động cơ đặt dọc truyền lực chính đơn có cặp bánh răng hình côn (1),(2) để truyền mômen xoắn theo chiều vuông góc Cặp bánh răng hình côn có 3 loại: bánh răng côn răng thẳng, răng xoắn và răng Hypoit

Bánh răng côn răng thẳng khó đảm bảo tỷ số truyền, làm việc không êm, ngày nay không dùng nữa

Đối với loại bánh răng côn xoắn, các đường tâm của hai bánh răng cùng nằm trên một mặt phẳng, loại Hypoit thì giữa hai trục có độ lệch tâm e ( hình 4.21) Nhờ độ lệch tâm e mà có thể nâng hoặc hạ chiều cao trọng tâm

xe, giảm góc nghiêng trục các đăng và tăng tính êm dịu của cặp truyền lực bánh răng, nhưng loại này làm tăng trượt dọc của bánh răng truyền lực chính làm chóng mòn răng mềm và phải bôi trơn bằng dầu chuyên dùng ( dầu hypoit )

Hình 4.21 Các cặp truyền lực chính đơn

Cặp bánh răng côn bao gồm bánh răng quả dứa và bánh răng vành chậu

Bánh răng chủ động được chế tạo liền trục và thường được gọi là bánh răng quả dứa.Trục bánh răng quả dứa lắp vào vỏ cầu bằng hai vòng bi côn, phía ngoài có phay rãnh then hoa để lắp với mặt bích truyền động từ trục các đăng, ngoài cùng tiện ren để lắp êcu hãm Trên trục có bố trí ống phân cách

2 vòng bi, phớt chắn dầu và các đệm điều chỉnh Đệm điều chỉnh vị trí bánh răng qủa dứa đặt sát ngay quả dứa, phía trước vòng bi trong đỡ trục Các đệm còn lại lắp cùng ống phân cách để điều chỉnh độ dơ dọc của trục chủ động

Bánh răng bị động là bánh răng côn lớn, thường gọi là bánh răng vành chậu và luôn ăn khớp với bánh răng chủ động Vỏ hộp vi sai được lắp chặt vào bánh răng vành chậu bằng đinh tán hay bulông Vỏ hộp vi sai quay trơn trên hai vòng bi côn đặt trong ổ đỡ của vỏ cầu

− Hoạt động: Khi trục các đăng truyền mômen xoắn tới bánh răng quả dứa, nó tiếp tục truyền cho bánh răng vành chậu và hộp bi sai để truyền ra 2 bán trục và các bánh xe chủ động

Đối với xe có động cơ đặt ngang phía trước và dẫn động trực tiếp hai bánh xe trước, hệ thống truyền động không có trục truyền động các đăng dọc, hộp số và hộp vi sai được đặt chung trong một vỏ, thường gọi là Transaxle Truyền lực chính là cặp bánh răng hình trụ Bánh răng chủ động lắp chặt ở một đầu trục thứ cấp hộp số Bánh răng bị động luôn ăn khớp với bánh răng chủ động, trên bánh răng bị động lắp với vỏ vi sai Qua cặp bánh răng truyền lực chính, mômen quay từ trục thứ cấp hộp số truyền cho bộ vi sai để truyền động cho hai bánh xe trước.( hình 4.23)

Truyền lực chính loại đơn thường dùng cho các xe du lịch và xe tải cỡ nhỏ yêu cầu tỉ số truyền thấp từ 2 ÷ 4

Hình 4.22 Truyền lực chính đơn trong cầu chủ động

1 Bánh răng vành chậu; 2 Bánh răng quả dứa; 3 Bánh răng bộ vi sai;

4 Bán trục; 6, Trục bánh răng quả dứa;,7 Các vòng bi côn;

8 Vỏ cầu

b Truyền lực chính kép

Đối với các xe tải có công suất lớn, để có đủ mômen xoắn và lực kéo cho hai bánh xe chủ động, đồng thời đảm bảo độ bền cơ học của các bánh răng, truyền lực chính thường có hai cặp bánh răng Ngoài cặp bánh răng côn, truyền lực chính còn có thêm bánh răng trụ răng nghiêng Tỷ số truyền của truyền lực chính kép khoảng 4 ÷ 12

Cấu tạo: (hình 4.24)

Bánh răng quả dứa (2) chế tạo liền với trục chủ động Trục và bánh răng quả dứa đặt trong một vỏ riêng (7) lắp với vỏ cầu bằng bulông, ở giữa

có đệm điều chỉnh Kết cấu lắp ghép trục bánh răng với vỏ tương tự như ở

bộ truyền lực chính đơn Bánh răng vành chậu (1) lắp chặt với trục trung gian bằng đinh tán và luôn ăn khớp với bánh răng quả dứa (2) Trục trung gian chế tạo liền với bánh răng trụ trung gian nhỏ (3)

Hình 4.23 Truyền lực chính trong Transaxle.

Hình 4.24 Truyền lực chính kép trong cầu chủ động

1 Bánh răng vành chậu; 2 Bánh răng quả dứa; 3 Bánh răng trụ trung gian nhỏ;

4 Bánh răng trung gian lớn; 5, 9 vòng bi; 6 trục bánh răng quả dứa;

7 Vỏ lắp bánh răng quả dứa và trục trung gian; 8 Bán tục; 10 Vỏ cầu.

Trục trung gian quay trơn trên vòng bi côn đặt trên vỏ cầu, phía ngoài

có nắp và đệm điều chỉnh Bánh răng trung gian lớn lắp với vỏ vi sai bằng các bulông

− Hoạt động: Khi bánh răng quả dứa nhận truyền động từ trục các đăng, mômen quay được truyền tới bánh răng vành chậu, bánh răng trung gian nhỏ, bánh răng trung gian lớn và vỏ bộ vi sai

4 Hư hỏng, kiểm tra, sửa chữa:

a Hư hỏng:

− Các vòng bị mòn, tróc rỗ, vỡ do ma sát, thiếu bôi trơn

− Trục quả dứa bị mòn ở chỗ lắp vòng bi, rãnh then hoa mòn, hỏng ren đầu trục Nguyên nhân do ma sát, thiếu dầu bôi trơn hoặc điều chỉnh khe hở bánh răng không tốt, tháo lắp không đúng kỹ thuật

− Phớt cao su biến cứng, rách, mòn do lão hoá và ma sát

− Các đệm điều chỉnh mòn, nứt, gẫy, đinh tán bị dơ lỏng

b Kiểm tra:

* Kiểm tra sơ bộ:

+ Quan sát xem gioăng đệm có hỏng, bị chảy dầu không

+ Dùng Clê cân lực quay trục quả dứa để đo độ bó giữa bánh răng quả dứa và bánh răng vành chậu khi bánh răng quả dứa bắt đầu quay Yêu cầu độ

bó phải đúng quy định với từng loại xe

Ví dụ: Xe Toyota Hiace, Nissan là 10 ÷ 16 KG.cm

* Kiểm tra khi tháo rời:

− Quan sát kiểm tra đệm làm kín bị rách, biến cứng, bánh răng, vòng bi

bị tróc rỗ, đầu trục quả dứa bị chờn ren

− Kiểm tra độ mòn các cổ trục bằng panme

− Kiểm tra độ mòn của bánh răng, độ mòn của rãnh then hoa bằng các dưỡng chuyên dùng

− Đo khe hở giữa bánh răng vành chậu và bánh răng quả dứa bằng kẹp chì, hoặc dùng đồng hồ so ( hình 4.24) như sau:

+ Gá đồng hồ như hình vẽ Đầu đo của đồng hồ tỳ vuông góc vào bề mặt làm việc của một răng bánh răng vành chậu

+ Một tay giữ chặt bánh răng quả dứa, tay kia xoay bánh răng vành chậu theo hai chiều cho tới khi cảm giác nặng tay ( bánh răng quả dứa có xu hướng bị xoay đi), trị số dao động kim đồng hồ so cho ta khe hở ăn khớp giữa hai bánh răng Khe hở cho phép tuỳ thuộc vào các loại xe, ví dụ:

Xe Toyota Hiace và Nissan Bcurbid/90 là: 0,13 ÷ 0,18 mm

Xe Din 130 là: 0,15 ÷ 0,20 mm

Hình 4.24 Đo khe hở cặp bánh Hình 4.25 Kiểm tra độ đảo bánh răng ăn khớp răng vành chậu

Sửa chữa:

− Thay thế các chi tiết: phớt cao su, đệm làm kín, đệm thép điều chỉnh,

bị hỏng, vòng bi bị mòn hỏng vỡ

− Cổ trục mòn ít thì mạ Crôm và gia công lại kích thước ban đầu Nếu ren bị hỏng thì gia công lại ren mới

− Các bánh răng: Nếu mòn ít khe hở ăn khớp vẫn đảm bảo, có vết tróc

rỗ nhỏ và sứt mẻ không quá 3 mm chiều cao và 5 mm chiều dài ở một vài răng cách quãng xa thì cho phép hàn đắp và sửa lại

Nếu khe hở ăn khớp vượt quá tiêu chuẩn cho phép, sứt mẻ, tróc rỗ lớn thì thay mới đồng bộ

− Phần then hoa trục quả dứa mòn mà bánh răng quả dứa còn tốt thì hàn đắp và phay lại theo kích thước ban đầu

− Đinh tán nối bộ vi sai với bánh răng vành chậu bị dơ lỏng thì tán lại bằng phương pháp tán nóng Sau khi tán xong phải kiểm tra độ đảo của bánh

răng vành chậu bằng đồng hồ so ( hình 4.25) Độ đảo tối đa cho phép: + Xe Din 130 < 0,1 mmômen

+ Xe Toyota Haice, Nissan < 0,07 mm

4.2.2 Bộ vi sai

1 Nhiệm vụ

− Phân phối mômen quay ra các bán trục

− Cho phép bán trục quay với tốc độ khác nhau khi xe quay vòng hay chuyển đông trên đường không bằng phẳng

1 Phân loại

* Theo công dụng của bộ vi sai có hai loại:

− Vi sai đối xứng: phân phối mômen giữa các bán trục; được đặt trong cầu chủ động và còn gọi là vi sai giữa các bánh xe

− Vi sai không đối xứng: dùng phân phối mômen ra các cầu chủ động, được đặt trong hộp phân phối và còn gọi là bộ vi sai trung tâm

* Theo cấu tạo của bộ visai có ba loại:

− Vi sai dùng bánh răng côn

− Vi sai dùng bánh răng trụ

− Vi sai tăng ma sát

− Vi sai cam

Trên ôtô thường dùng bộ vi sai với bánh răng côn

2 Cấu tạo ( hình 4.24)

− Vỏ bộ vi sai lắp chặt với bánh răng vành chậu hay bánh răng trung gian lớn Trục chữ thập đặt cố định trong vỏ vi sai, đầu trục chữ thập lắp tự

do bốn bánh răng hành tinh Trục chữ thập và các bánh răng hành tinh luôn

quay cùng với vỏ vi sai Các bánh răng hành tinh luôn ăn khớp với hai bánh răng bán trục Phía trong bánh răng bán trục có rãnh then hoa để lắp với bán trục Giữa bánh răng bán trục và vỏ hộp vi sai có tấm đệm một mặt trơn một mặt có hốc chứa dầu bôi trơn ( Ở một số xe công suất nhỏ, hộp vi sai chỉ có hai bánh răng hành tinh lắp tự do trên một trục thẳng )

− Bộ vi sai được quay trên 2 vòng bi côn đặt trong hốc của vỏ cầu, phía ngoài vòng bi có các căn đệm và đai ốc hãm hoặc có đai ốc điều chỉnh để chỉnh độ dơ dọc và điều chỉnh vị trí của bộ vi sai

Hình 4.24 Cấu tạo bộ vi sai bánh răng

2 Nguyên lý làm việc ( hình 4.25)

Mômen quay của động cơ đưa đến truyền lực chính, bánh răng bị động quay và vỏ bộ vi sai quay Vỏ bộ vi sai kéo trục chữ thập và các bánh răng hành tinh quay theo Vì các bánh răng hành tinh luôn ăn khớp với bánh răng bán trục nên kéo các bánh răng bán trục cùng quay với vỏ bộ vi sai, qua bán trục mômen xoắn đưa tới các bánh xe chủ động

Khi xe chạy trên đường thẳng và phẳng, hai bánh xe chủ động chịu một lực cản bằng nhau Lực tác động lên các bánh răng hành tinh cân bằng từ hai phía nên bánh răng hành tinh không quay trên trục của nó, kéo hai bánh răng bán trục quay cùng tốc độ với vỏ bộ vi sai.Tốc độ hai bánh xe bằng nhau

Khi xe chạy trên đường vòng, các bánh răng hành tinh vẫn kéo hai bánh răng bán trục quay cùng với vỏ bộ vi sai Trong trường hợp này, lực cản lăn của bánh xe trong lớn hơn nên lực tác động lên các bánh răng hành tinh không

Hình 4.25 Nguyên lý làm việc của bộ vi sai

cân bằng nhau, chúng tự quay xung quanh trục và làm các bánh răng bán trục quay với tốc độ khác nhau:

Bánh răng ngoài quay với tốc độ : nt = no - nht x Z ht / Zbt.

nn = no + nht x Zht / Zbt

nn + nt = 2 no

Trong đó:

- nt , nn, no, nht là tốc độ của bánh xe trong, bánh xe ngoài, vỏ

vi sai và bánh răng hành tinh

− Zht, Zbt Số răng của bánh răng hành tinh và bánh răng mặt trời

Do đó tốc độ bánh xe trong giảm đi bao nhiêu thì tốc độ bánh xe ngoài tăng lên bấy nhiêu và tổng số vòng quay của bai bên bánh xe là không đổi và bằng hai lần số vòng quay của vỏ vi sai Với đặc tính truyền động này, bộ vi sai luôn tự động điều chỉnh tốc độ của hai bánh xe chủ động khác nhau để khi quay vòng hay chuyển động trên đường không bằng phẳng, hai bánh xe không bị lết trượt

Tóm lại khi xe chạy trên đường thẳng, các chi tiết của bộ vi sai cùng quay với vỏ như một khối thống nhất Còn khi xe quay vòng, các bánh răng vừa quay cùng với vỏ vi sai, vừa quay quanh trục của mình Các bánh răng chuyển động tương đối với vỏ vi sai làm các bán trục quay với tốc độ khác nhau

3 Hư hỏng, kiểm tra, sửa chữa bộ vi sai

a Hư hỏng:

− Các bánh răng bị mòn hỏng, dạng mòn hỏng giống như các bánh răng ở bộ truyền lực chính.Riêng các bánh răng bán trục còn bị hỏng phần then hoa Nguyên nhân chủ yếu là do ma sát và các bánh răng bị va đập nhất

là trong khi xe bị phanh đột ngột hoặc thay đổi tốc độ đột ngột

− Các đệm lưng của các bánh răng bị mòn do ma sát

− Trục chữ thập bị mòn do ma sát

Các hư hỏng dẫn đến tiếng kêu, ồn và ảnh hưởng đến sự hoạt động của xe

b Kiểm tra:

− Kiểm tra bánh răng, rãnh then hoa bằng dưỡng

− Trục chữ thập và đệm lưng dùng panme để kiểm tra đo kích thước và

so sánh với kích thước tiêu chuẩn

c Sửa chữa:

− Bánh răng và rãnh then hoa sửa chữa tương tự như các bánh răng khác

− Trục chữ thập mòn thì mạ Crôm sau đó gia công lại

− Lỗ bánh răng hành tinh bị mòn rộng thì doa rộng, ép bạc và doa lỗ bạc cho phù hợp với cổ trục chữ thập

− Nếu đệm lưng mòn thì đo khe hở giữa bánh răng hành tinh và bánh răng bán trục sau đó chọn bề dày đệm cho phù hợp Đo khe hở của cặp bánh răng này bằng đồng hồ so Cách gá đồng hồ và kiểm tra tương tự như kiểm tra khe hở cặp bánh răng truyền lực chính Chú ý khi xoay bánh răng bán trục để kiểm tra cần ép chặt 1 bánh răng hành vào vỏ hộp vi sai

Khe hở ăn khớp: Xe Toyota Hiace là: 0,05 ÷ 0,2 mm

Xe din 13 là : 0,08 ÷ 0,25 mm

Nếu lớn hơn hay nhỏ hơn ta chọn chiều dầy đệm lưng cho phù hợp Độ dầy đệm có các loại: 0,8 mm, 0,9 mm, 1.0 mm, 1,2 mm, 1,3 mm

Yêu cầu kỹ thuật sau khi sửa chữa:

− Khe hở lắp ghép then hoa: 0,25 ÷ 0,40 mm

− Khe hở dọc trục và khe hở ăn khớp phải đảm bảo tiêu chuẩn

− Dùng tay quay bán trục thì cụm vi sai phải hoạt động nhẹ nhàng

4.2.3 C ơ cấu khoá vi sai

Nhiệm vụ

Khi xe bị sa lầy, bộ vi sai sẽ hoạt động tương tự như xe chuyển động trên đường vòng Bánh xe trên đất khô sẽ đứng yên, còn bánh xe trong sình lầy quay trượt với tốc độ gấp đôi vỏ bộ vi sai Xe không tiến được để thoát

sa lầy

Cải tiến tình trạng này bằng cách dùng cơ cấu khóa vi sai hay dùng bộ

vi sai giới hạn trượt hoặc không trượt

Cơ cấu này dùng cho loại xe có tính năng việt dã cao, hoạt động trên các loại đường lầy lội

2 Cấu tạo: (hình 4.25)

Cơ cấu khoá vi sai gồm có bộ phận điều khiển và khớp gài vi sai Khớp gài vi sai có vành răng trong lắp di trượt bằng then hoa với vành răng cố định trên vỏ vi sai và vành răng ngoài tương ứng trên bán trục

Hình 4.25 Cơ cấu khóa vi sai

a.Cấu tạo bộ vi sai có cơ cấu khoá cứng vi sai

b.Sơ đồ cấu tạo bộ vi sai có cơ cấu khóa cứng vi sai

3 Hoạt động: Khi xe bị sa lầy, di trượt khớp gài vi sai để vành răng

trong ăn khớp với vành răng ngoài trên bán trục làm bán trục được nối cứng với vỏ bộ vi sai, khoá cho bộ vi sai không hoạt động Mômen động cơ tập trung cho bánh xe trên nền đất cứng và xe dễ dàng vượt qua sa lầy

Sau khi xe vượt sa lầy, phải ngắt cơ cấu khoá vi sai để bộ vi sai hoạt động bình thường

Cơ cấu khoá vi sai được điều khiển bằng tay hoặc điều khiển điện từ - khí nén

4.2.4 Bán trục

1 Nhiệm vụ

Truyền mômen xoắn từ hộp vi sai tới bánh xe chủ động

2 Phân loại

Căn cứ vào mức độ chịu tải, bán trục được chia ra hai loại sau:

− Trục thoát tải một nửa

− Bán trục thoát tải hoàn toàn

3 Cấu tạo ( hình 4.26)

Bán trục là một trục bằng thép, đầu trong có rãnh then hoa để lắp với bánh răng bán trục, đầu ngoài có mặt bích để truyền động cho bánh xe chủ động

Tuỳ theo cách lắp ghép moay ơ và bán trục với dầm cầu mà theo mức

độ thoát tải của bán trục khác nhau

a Bán trục thoát tải một nửa ( hình 4.26 a)

Loại bán trục này được dùng phổ biến cho xe du lịch và xe vận tải nhỏ

Vỏ bộ vi sai lắp với vỏ cầu qua vòng bi côn Đầu trong của bán trục lắp vào bánh răng bán trục của bộ vi sai nhưng không phải đỡ trọng lượng bộ vi sai Đầu ngoài bán trục tựa lên vòng bi đặt trong vỏ cầu và liên kết với bánh xe Bán trục chịu toàn bộ trọng lượng của xe, lực chiều trục T lúc bánh xe bị trượt ngang, gây ra mômen uốn trong mặt phẳng thẳng đứng Lực kéo F ( vuông góc với mặt phẳng hình vẽ) tác dụng lên lốp xe do mômen M truyền tới bánh xe cũng gây uốn bán trục trong mặt phẳng nằm ngang Khi phanh