Tài liệu Tiểu luận môn khung gầm ô tô doc

Và một trong những ứng dụng quan trọng nhất của loại động cơ này là lắp đặt trên ôtô một phương tiện không thể thiếu ngày nay Ô tô là loại phương tiện thông dụng nhất hiện nay, có vai tr

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

LỜI NÓI ĐẦU

Chúng ta biết rằng hầu như trong tất cả các ngành kinh tế của tất cả các quốc

gia trên thế giới đều có sự góp mặt của “động cơ đốt trong” nó là nguồn vận chuyển chủ yếu ,là phương tiện đi lại ,… Tất cả mọi người mọi việc trong xã hội đều có liên quan tới tới nó Có thể nói rằng “động cơ đốt trong “là loại động cơ thống trị bởi vì các tính ưu việt của nó mà các động cơ khác không có được như kích thước nhỏ gọn, có công suất lớn, tiện dụng, điều khiển đơn giản dễ dàng, tuổi thọ, độ tin cậy cao Và một trong những ứng dụng quan trọng nhất của loại động

cơ này là lắp đặt trên ôtô một phương tiện không thể thiếu ngày nay

Ô tô là loại phương tiện thông dụng nhất hiện nay, có vai trò to lớn trong nền kinh tế quốc dân của mỗi quốc gia, là phương tiện chuyên chở hàng hóa, con người, phương tiện cá nhân, trong quân sự,….Nhưng chỉ với mỗi động cơ thì không thể tạo lên một chiếc ô tô được, mà muốn có một chiếc ô tô hoàn chỉnh có thể đi lại, vận chuyển người và hàng hóa cũng như phục vụ các yêu cầu của con người thì ngoài động cơ ra còn rất nhiều những bộ phận, hệ thống khác nữa như hệ thống treo, hệ thống truyền lực, ly hợp, hộp số, hệ thống lái ,hệ thống phanh… Qua môn học “Khung gầm ô tô“ do thầy giảng dạy và hướng dẫn nhóm chúng

em làm bài viết này để tìm hiểu sâu hơn về “bộ vi sai “là một trong các hệ thống quan trọng trên một chiếc ô tô hoàn chỉnh

Nhóm chúng em đã cố gắng hết sức để hoàn thành bài viết thật tốt nhưng do thời gian hạn hẹp nên còn nhiều thiếu sót mong được thầy thông cảm và góp ý cho chúng em

LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

I GIỚI THIỆU VỀ BỘ VI SAI VÀ SỰ CẦN THIẾT CỦA BỘ VI SAI

Chúng ta đã biết động cơ làm việc như thế nào và cũng đã tìm hiểu nguyên

lý làm việc của hộp số Tuy nhiên để đưa nguồn động lực của động cơ xuống các bánh xe cần phải thông qua một hệ thống cuối cùng, đó là bộ vi sai Bộ vi sai thường được lắp đặt cùng với truyền lực cuối, hay còn gọi là cầu xe

Khi các bánh xe quay với các tốc độ khác nhau, đặc biệt là khi quay vòng Mỗi bánh xe sẽ đi được những quãng đường khác nhau khi chiếc xe vào cua, các bánh xe phía trong đi được quãng đường ngắn hơn các bánh xe phía ngoài Điều

đó có nghĩa là các bánh xe bên trong sẽ quay với tốc độ thấp hơn các bánh xe ngoài

Đối với các bánh xe bị động, ví dụ như các bánh trước của chiếc xe dẫn động bánh sau, không có gì liên kết chuyển động giữa chúng nên hoạt động độc lập với nhau Thế nhưng, hai bánh sau lại có sự liên kết để cùng nhận được nguồn động lực từ một động cơ và một hộp số duy nhất Nếu không có bộ vi sai, hai bánh sau sẽ bị khoá lại với nhau, bị bắt buộc phải quay với cùng một tốc độ như nhau Điều này sẽ làm cho việc quay vòng của xe rất khó khăn Để chiếc xe vào cua được, chắc chắn một bánh xe sẽ bị trượt quay Với công nghệ chế tạo lốp xe và đường bê tông như hiện nay, lực tác động sẽ làm trượt quay một bánh xe Lực này

sẽ được truyền từ bánh xe bên này sang bên kia qua trục bánh xe, làm tăng lực xoắn tác dụng lên trục bánh xe

Bộ vi sai là gì?

Bộ vi sai là một thiết bị dùng để chia

mô men xoắn của động cơ thành hai đường,

cho phép hai bên bánh xe quay với hai tốc

này đều cần một bộ vi sai và đương nhiên giữa bánh trước và bánh sau cũng cần vì khi vào cua, quãng đường mà bánh trước và sau đi được cũng khác nhau

II CÔNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI BỘ VI SAI

1 CÔNG DỤNG

Bộ vi sai trên xe có ba nhiệm vụ chính sau:

Truyền mô men của động cơ tới các bánh xe

Đóng vai trò là cơ cấu giảm tốc cuối cùng trước khi mô men xoắn truyền tới các bánh xe

Truyền mô men tới bánh xe trong khi cho phép chúng quay với tốc độ khác nhau

Sơ đồ khi xe quay vòng

2 PHÂN LOẠI

Vi sai được phân loại dựa vào: công dụng, mức dộ tự động, kết cấu và giá trị

 Vi sai không đối xứng

b) Theo mức độ tự động chia ra:

 Vi sai hãm cưỡng bức

 Vi sai hãm tự động

c) theo kết cấu vi sai chia ra:

 Vi sai với các bánh răng lớn

 Vi sai với các bánh răng trụ

BỘ VI SAI HẠN CHẾ TRƯỢT

Bộ vi sai có ba chức năng chính đó là chức năng giảm tốc, chức năng vi sai và chức năng chuyển hướng của lực dẫn động đối với xe FR Chức năng vi sai sẽ làm việc khi lực cản tác dụng lên một trong hai bánh dẫn động khác nhau Một số cơ cấu hạn chế trượt phổ biến của bộ vi sai trong ô tô

Dưới tác dụng của bộ vi sai, một bánh xe sau quay trơn trong vũng bùn, xe không thể di chuyển được

Giả sử một trong hai bánh xe này nằm trong vũng bùn thì xe không thể chuyển động do tác dụng của bộ vi sai Câu hỏi đặt ra là phải làm sao hạn chế được tác dụng của bộ vi sai trong trường hợp xe đi qua các vũng bùn trơn? Các nhà chế tạo xe hơi đã đưa vào bộ vi sai một cơ cấu hạn chế tác dụng của bộ vi sai, gọi là bộ vi sai hạn chế trượt (LSD)

LSD là một cơ cấu có tác dụng hạn chế tác dụng của bộ vi sai khi một trong hai bánh xe dẫn động bắt đầu có hiện tượng trượt để tạo ra một lực dẫn động phù hợp

ở bánh xe kia làm cho xe chạy êm Có một số loại LSD như sau:

số ít LSD khớp nối thuỷ lực còn được dùng trong bộ vi sai của các xe FF và FR

b LSD cảm biến mômen kiểu bánh răng xoắn:

Bộ hạn chế trượt này hoạt động chủ yếu nhờ lực ma sát được tạo ra giữa các đỉnh răng của các bánh răng hành tinh và vách trong của hộp vi sai, và ma sát được tạo ra giữa mặt đầu của bánh răng bán trục và vòng đệm chặn

Nguyên tắc làm việc của bộ hạn chế trượt này là làm cho phản lực Ft (được hợp thành từ hai lực gồm phản lực ăn khớp của bánh răng hành tinh và bánh răng bán trục, và phản lực ăn khớp của bản thân các bánh răng hành tinh) có thể đẩy bánh răng hành tinh theo chiều quay của hộp vi sai và tỷ lệ với mômen đầu vào

Do phản lực Ft, lực ma sát được tạo ra giữa đỉnh răng của bánh răng hành tinh và vách trong của hộp vi sai sẽ tác động theo hướng làm bánh răng hành tinh ngừng quay và như vậy tác dụng của bộ vi sai đã được hạn chế

c Loại LSD cảm nhận mômen quay:

Lực hạn chế vi sai được tạo ra từ ma sát cạnh răng giữa các bánh răng bán trục và các trục vít, và ma sát giữa vỏ hộp vi sai, các vòng đệm chặn và các bánh răng bán trục

Trong loại LSD cảm nhận mômen quay này, lực hạn chế vi sai thay đổi mạnh và nhanh theo mômen quay tác động vào nó Do đó, nếu nhả bàn đạp ga trong khi xe đang quay vòng, bộ vi sai sẽ làm việc êm dịu như một bộ vi sai bình thường Tuy nhiên, trong trường hợp có mômen lớn hơn tác động, thì lực hạn chế

vi sai lớn hơn sẽ được tạo ra

d Loại có nhiều đĩa:

Lò xo nén hình ống được lắp giữa các bánh răng bán trục trái và phải để giữ các vòng đệm chặn luôn ép vào các tấm ly hợp qua các vòng cách và các bánh răng bán trục Do đó, ma sát được tạo ra giữa các tấm ly hợp và vòng đệm chặn sẽ hạn chế bộ vi sai Đối với loại vi sai này cần phải dùng loại dầu LSD đặc biệt và tham khảo thêm trong hướng dẫn bảo dưỡng đi kèm

Điều chỉnh các cụm bánh răng.

Trong bộ vi sai sử dụng nhiều bánh răng côn xoắn,các ổ bi côn,do vậy khi lắp bộ vi sai, chúng ta phải tiến hành một số điều chỉnh ban đầu như sau:

- Điều chỉnh tải trọng ban đầu của vòng bi bán trục : thường dùng ổ lăn

côn trong vòng bi bán trục, nên cần phải điều chỉnh tải trọng ban đầu của các vòng

bi bán trục này bằng cách điều chỉnh đai ốc lắp phía ngoài mỗi vòng bi bán trục

- Điều chỉnh tải trọng ban đầu của bánh răng quả dứa: Người ta thường điều

chỉnh tải trọng ban đầu của các vòng bi bánh răng quả dứa bằng cách thay đổi khoảng cách các vòng lăn trong của ổ đỡ trước và sau, trong khi cố định các vòng lăn ngoài vào hộp vi sai Cũng có thể thực hiện việc này bằng cách thay đổi tổng

độ dày của các vòng đệm được sử dụng, hoặc đặt áp lực vào vòng cách co giãn (bằng cách vặn chặt đai ốc) để làm thay đổi chiều dài của nó

- Điều chỉnh khe hở ăn khớp bánh răng vành chậu: Điều chỉnh khe hở ăn khớp là

điều chỉnh khe hở của bề mặt tiếp xúc giữa bánh răng quả dứa và bánh răng vành chậu Khi khe hở ăn khớp lớn, điều chỉnh hộp vi sai về phía bánh răng quả dứa, còn khi he hở ăn khớp nhỏ, điều chỉnh theo hướng ra xa bánh răng quả dứa Sử dụng đai ốc điều chỉnh để thực hiện việc điều chỉnh này

- Điều chỉnh vết tiếp xúc của bánh răng vành chậu: Điều chỉnh vết tiếp xúc răng

của bánh răng vành chậu bằng cách sử dụng vòng đệm điều chỉnh để dịch chuyển

độ lệch giữa bánh răng quả dứa và bánh răng vành chậu (mầu da cam trên thanh

răng biểu thị vết tiếp xúc chuẩn)

Bộ vi sai có nhiệm vụ là tiếp tục tăng mômen từ hộp số và phân phối các lực dẫn động đến các bán trục bên trái và bên phải Ngoài ra vi sai còn tạo ra sự chênh lệch tốc độ quay giữa các bánh xe bên trái và bên phải và giúp cho xe chuyển động êm hơn khi đi vào đường vòng

Một bộ vi sai thường gồm 2 phần cơ bản là truyền lực cuối cùng và truyền lực vi sai Truyền lực cuối cùng có nhiệm vụ giảm số vòng quay từ hộp số ngang hoặc hộp số dọc, từ đó tăng mômen quay Truyền lực vi sai có tác dụng khi xe đi vào đường vòng nó tạo ra sự chênh lệch về tốc độ quay giữa các bánh phía trong

và phía ngoài, do vậy tránh được hiện tượng trượt của các lốp khi xe quay vòng, giảm độ mòn cho lốp xe và giúp xe quay vòng tốt hơn, ổn định hơn Sau đây ta sẽ tìm hiểu cấu tạo của các bộ vi sai trong xe FF và FR

Bộ vi sai trong xe FF

Trong xe FF, động cơ được đặt ngang và bộ vi sai được gắn liền với vỏ hộp truyền lực Các nhà chế tạo lắp cụm vi sai ở giữa vỏ hộp truyền lực và vỏ hộp số ngang Chính điều này giúp cho kết cấu của hệ thống gọn nhẹ hơn và giảm chi phí chế tạo

Bánh răng lớn trong bộ vi sai thường là loại bánh răng xoắn, nó tựa trên hai vòng bi bán trục và gắn trên vỏ của hộp số ngang, nhận mômen xoắn trực tiếp từ trục thứ cấp của hộp số ngang Bánh

răng lớn có các trục cố định để gắn bánh

răng vi sai Các bán trục ăn khớp với các

bánh răng bán trục bằng then Thông

thường trong bộ vi sai có hai bánh răng

vi sai (hay bánh răng hành tinh) để dẫn

động cho các bánh răng bán trục, nhưng

ở các bộ vi sai dùng cho các động cơ có

công suất lớn, có khi dùng đến 4 bánh

răng vi sai để dẫn động Các bánh răng vi

sai có thể tham gia cùng lúc hai chuyển động: chuyển động quay cùng với bánh

răng lớn khi xe đi thẳng và chuyển động quay quanh trục của nó khi xe đi vào đường vòng

Bánh răng quả dứa được nhận mômen xoắn từ trục các đăng thông qua một

bích nối Bánh răng quả dứa này được lắp trong vỏ hộp vi sai và lăn trên 2 ổ bi côn có tác dụng hạn chế lực dọc trục phát sinh khi bánh răng quả dứa làm việc Người ta lắp bánh răng vành chậu liền với vỏ hộp vi sai vào giá đỡ vi sai qua hai vòng bi bán trục Các bánh răng quả dứa và bánh răng vành chậu là các bánh răng côn xoắn có đường tâm trục lệch nhau vì vậy người ta phải sử dụng loại dầu bánh răng hypoit đặc biệt để bôi trơn cho chúng Các bánh răng bán trục được lắp vào các bán trục sau bằng rãnh then

III CẤU TẠO CỦA BỘ VI SAI

Lọai vi sai có ma sát trong nhỏ Trong các lọai vi sai hiện nay phần lớn dùng loại này Sự khác nhau của vi sai đối xứng lắp trên xe này hay xe khác ở số bánh răng vi sai, ở kết cấu vỏ vi sai và các bánh răng bán trục

Trên oto du lịch thường dùng lọai vi sai đối xứng với hai bánh răng hành tinh và vỏ vi sai liền, không tháo rời để đảm bảo vững tốt Trên oto tải thường

có bốn bánh răng hành tinh và vỏ vi sai tháo rời được

Vỏ vi sai giữ vòng răng, bộ bánh răng hành tinh và đầu trong cùng của bán trục Chúng được cố định và quay trong bán trục Vỏ vi sai được chế tạo bằng gang rèn, gang hợp kim hoặc thép 45

Ổ bi vỏ vi sai được lắp giữa phần ngoài cùng vỏ vi sai và vỏ cầu

Mặt bích trên vỏ vi sai để gắn bánh răng bị động của truyền lực chính Hai nửa vỏ vi sai gắn chặt bánh răng bị động bằng bulông hay đinh tán

Bộ bánh răng hành tinh hay bộ bánh răng vi sai gồm có hai bánh răng côn bán trục và hai bánh răng hành tinh (bánh răng quay trơn của bộ vi sai trong vi sai hai bánh răng hành tinh Bộ bánh răng hành tinh được lắp trong vỏ vi sai Chúng là những bánh răng côn nhỏ

Một trục nhỏ xuyên qua hai bánh răng hành tinh (hoặc trục chữ thập xuyên qua bốn bánh răng hành tinh) và vỏ vi sai

Hai bánh răng bán trục ăn khớp với đầu trong bán trục bằng then hoa

2 Hoạt động của bộ vi sai :

Bộ vi sai dùng truyền công suất từ trục truyền động (trục cacdang) đến bán trục Bộ vi sai cung cấp đầy đủ moment xoắn tới cả hai trục, ngay cả khi chúng quay với tốc độ khác nhau (Ví dụ: khi xe quay vòng)

Nếu có cơ cấu hãm cứng giữa mỗi bán trục và vỏ vi sai, bất cứ lức nào người lái xe đánh vô lăng quay vòng, lốp xe sẽ bị trượt, phát tiếng kêu và bị mài mòn

Bộ vi sai mục đích chủ yếu là để ngăn ngừa vấn đề này

2.1 Khi xe chạy thẳng :

Khi xe di chuyển trên đường thẳng Cả hai bánh xe sau quay cùng tốc độ

Vỏ vi sai và trục hành tinh quay làm quay các

bánh răng hành tinh Các răng trên bánh răng

hành tinh truyền moment xoắn đến các bánh răng

bán trục và bán trục Các lực cân bằng làm bộ vi

sai gần như bị khóa hãm

Trong trường hợp truyền động này tất cả các chi tiết

của bộ vi sai cùng quay với nhau như một khối thống nhất Khi xe chạy thẳng 2.2 Khi xe quay vòng:

Khi xe qua một khúc quanh, vỏ vi sai quay mang theo trục và các bánh răng hành tinh Lúc này bánh xe ngoài quay nhanh hơn bánh xe trong, do bánh xe ngoài di chuyển xa hơn bánh xe trong nên bánh răng bán trục ngoài nhanh hơn bánh răng bán trục trong Các bánh răng hành tinh không những kéo hai bánh răng bán trục mà còn vừa kéo vừa đi trên bánh răng bán trục phía trong nhằm điều chỉnh cho bánh răng này quay chậm hơn bánh răng bán trục ngoài Bánh răng hành tinh vẫn quay theo vỏ vi sai để kéo hai bánh răng bán trục, nhưng lúc này nó bắt đầu tự xoay trên trục của nó

Động tác tự xoay trên trục của bánh răng hành tinh cộng với vận tốc đang quay tới của trục hành tinh làm bánh răng bán trục bên ngoài tăng tốc và bắt đầu quay nhanh hơn trục bánh răng hành tinh

trong

Sự hoạt động của bánh răng ban trục như trên

cho phép mỗi bán trục được thay đổi tốc độ

trong khi xe vẫn truyền moment xoắn Với các đặc tính truyền động này, bộ vi sai tự động điều chỉnh ở bất cứ sự thay đổi nào của vận tốc giữa hai bánh xe chủ động

Khộng cĩ bộ vi sai (hay hãm cứng cầu xe), cĩ thể gây gãy bán trục hay mịn vỏ xe, nguyên nhân do tốc độ quay khác nhau của các bành xe chủ động sau khi xe quay vịng

2.3 Cơ cấu hãm vi sai cưỡng bức :

Khi một bánh xe chủ động bị sa lầy và sinh ra hiện tượng trượt làm xe khơng vượt được vùng lầy Khắc phục hiện tượng trên, trên các oto cĩ tính thơng vượt cao, người ta lắp cơ cấu khĩa vi sai cưỡng bức nhằm loại bỏ khả năng hoạt động

bộ vi sai

Cơ cấu khĩa hãm vi sai cưỡng bức buộc hai bánh xe chủ động của một cầu phải quay cùng tốc độ Vì thể khả năng tận dụng hồn tồn trọng lượng bám của cầu chủ động

Dẫn động khĩa vi sai cĩ thể bằng cơ khí, bằng điện – cơ khí, bằng thủy lục hay cơ khí – thủy lực

Tùy thuộc vào cơ cấu đẫn động sẽ đẩy khớp trong cầu làm dịch chuyển ống

Vòng răng

Bánh răng vi sai

Cần điều khiển

(cần gạt)

Vỏ vi sai

Bán trục