TIỂU LUẬN TÍNH TOÁN THIẾT kế ôtô đề tài tìm hiểu vi sai

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH BÀI TIỂU LUẬN TÊN HỌC PHẦN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ƠTƠ Kỳ thi học kỳ năm học 2022 -2023 Giảng viên hướng dẫn: Lê Thanh Tuấn SVTH: Đỗ Vĩnh Đạt Mã SV:2082500171 Lớp: 20DOTC4 SVTH: Nguyễn Anh Pha Mã SV:2082500354 Lớp: 20DOTC4 Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô Khoa/Viện: Viện kỹ thuật Tp.HCM, ngày 01 tháng 10 năm 2022 VIỆN KỸ THUẬT HUTECH PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI BÀI TIỂU LUẬN HỌC PHẦN LÝ THUYẾT Ơ TƠ Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên giao đề tài (sĩ số nhóm 03): Đỗ Vĩnh Đạt MSSV: 2082500171 Lớp: 20DOTC4 Nguyễn Anh Pha MSSV: 2082500354 Lớp: 20DOTC4 Tên đề tài: Tìm hiểu vi sai Nội dung nhiệm vụ: - Tìm hiểu công dụng, cấu tạo, nguyên lý làm việc vi sai - Tìm hiểu loại vi sai khác - Biết ưu nhược điểm vi sai - Ý nghĩa vi sai việc chống tượng batile Kết tối thiểu phải có: 1) Bản báo cáo file word theo yêu cầu; Ngày giao đề tài: 01/10/2022 Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) Ngày nộp báo cáo: 07/10/2022 TP HCM, ngày 07 tháng 10 năm 2022 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC Chương 1: Giới thiệu đề tài I Đặt vấn đề II Mục tiêu đề tài III Phương pháp nghiên cứu Chương 2: Cơ sở lý thuyết I.Định nghĩa vi sai 1.1 Công dụng vi sai 1.2 Phân loại vi sai 1.3 Cấu tạo vi sai 1.4 Nguyên lý làm việc vi sai II Vi sai cam III.Vi sai trục vít 3.1 Cấu tạo vi sai hạn chế trơn trượt Torsen 3.2 Nguyên lý hoạt động bộ vi sai hạn chế trơn trượt Torsen: .8 IV Vi sai giới hạn trượt 4.1 Bộ vi sai hạn chế trượt sử dụng nối khớp thuỷ lực 4.2 Bộ vi sai hạn chế trượt cảm ứng mô-men xoắn – kiểu ma sát lệch trục 4.3 Bộ vi sai hạn chế trơn trượt loại nhiều dĩa 10 V Ưu nhược điểm vi sai 11 VI Ý nghĩa vi sai việc chống tượng batile .11 Chương 3: Kết luận .13 Tài liệu tham khảo 14 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1: Vi sai động ô tô Hình 2: Toyota Land Cruiser .3 Hình 3: Cấu tạo vi sai Hình 4: Nguyên lý làm việc vi sai .5 Hình 1: Cấu tạo vi sai cam Hình 1: Cấu tạo vi sai trục vít Hình 2: Cấu tạo vi sai hạn chế trơn trượt Torsen Hình 1: Cấu tạo vi sai nối khớp thủy lực .9 Hình 2: Vi sai cảm ứng trượt cảm ứng mô men xoắn .10 Hình 3: Vi sai loại nhiều dĩa 10 Hình 1: Cụm vi sai .12 LỜI CẢM ƠN 🙚🕮🙘 Đầu tiên, nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường Đại học Cơng nghệ Tp.HCM đưa mơn học Tính tốn thiết kế ơtơ vào trương trình giảng dạy Đặc biệt, nhóm em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên môn – Thầy Lê Thanh Tuấn dạy dỗ, truyền đạt kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập vừa qua Trong thời gian tham gia lớp học Tính tốn thiết kế ơtơ thầy,chúng em có thêm cho nhiều kiến thức bổ ích, tinh thần học tập hiệu quả, nghiêm túc Đây chắn kiến thức quý báu, hành trang để chúng em vững bước sau Bộ mơn Tính tốn thiết kế ôtô môn học thú vị, vô bổ ích có tính thực tế cao Đảm bảo cung cấp đủ kiến thức, gắn liền với nhu cầu thực tiễn với sinh viên theo đuổi ngành Công nghệ kỹ thuật ơtơ Tuy nhiên, vốn kiến thức cịn nhiều hạn chế khả tiếp thu thực tế cịn nhiều bỡ ngỡ Mặc dù nhóm em cố gắng chắn tiểu luận khó tránh khỏi thiếu sót nhiều chỗ cịn chưa xác, kính mong thầy xem xét góp ý để tiểu luận em hồn thiện hơn.  Em xin chân thành cảm ơn!” TIỂU LUẬN TÍNH TỐN THIẾT KẾ ƠTƠ HỌC KÌ 1A 2022-2023, lớp 20DOTC4 Chương 1: Giới thiệu đề tài I Đặt vấn đề Tính tốn thiết kế ơtơ mơn học chun nghành tơ Nghiên cứu tính tốn thiết kế tơ khảo sát q trình hoạt động tơ để tính tốn thiết kế tối ưu cải tiến hệ thống xe Trên sở này, khỏa sát dánh giá đặc tính sử dụng tơ, thơng qua dố để phát chi tiết cần thiết kế để tối ưu Chính việc để tơ di chuyển đường cần phải trải qua nhiều bước tính tốn để tối ưu hóa cơng suất hoạt động tơ Qua bước đầu thiết kế tơ phải thơng qua tính tốn tính toán lựa chọn “Vi sai” II Mục tiêu đề tài Thơng qua kiến thứ, kinh nghiệm, trải nghiệm từ bổ sung thêm kiến thức thiếu để hỗ trợ cho q trình học tập nghiên cứu Ngồi giúp cho sinh viên làm quen với việc sử dụng tài liệu nghiên cứu III Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyêt từ tài liệu ô tơ thực nghiệm từ đưa kết luận trình bày tiểu luận mơn học Chương 2: Cơ sở lý thuyết I.Định nghĩa vi sai Bộ vi sai (tên tiếng anh Differential) thiết bị sử dụng để chia momen xoắn động thành hai đường, cho phép hai bánh xe quay với tốc độ khác Hình 1: Vi sai động ô tô Mô hình vi sai Cụ thể, vi sai nhận mơ-men xoắn bên ngồi từ trục truyền động phân phối lực tới bánh xe Kết bánh xe quay với vectơ vận tốc tức thời khác Bộ vi sai thường lắp với ổ đĩa cuối (còn gọi trục) 1.1 Công dụng vi sai Truyền momen động tới bánh xe Hệ thống giảm tốc độ cuối trước lúc momen xoắn truyền tới bánh xe Thay đổi tốc độ bánh xe (trái, phải) lúc xe vào cua Bộ vi sai điều khiển bánh xe di chuyển với tốc độ khác nhau, tạo thăng cho xe Đặc trưng lúc vào cua, bánh xe phía ngồi di chuyển qng đường dài bánh xe phía nên cần véc tơ vận tốc tức thời to để dễ vào cua Nếu ko mang vi sai, bánh xe di chuyển tốc độ Lúc đó, xe dễ gặp tình trạng trượt quay bánh xe 1.2 Phân loại vi sai Hiện mang loại vi sai bản: vi sai mở vi sai khóa Bộ vi sai mở (Open Differential): Ưu điểm mang độ bền giá thành thấp Nhược điểm ko phân bổ mô males xoắn cho bánh xe, bánh độ bám lại nhận nhiều mô males xoắn Vì vậy, xe dễ gặp phải tình trạng trượt bánh lúc chạy đường trơn, trời mưa Bộ vi sai khóa (Lock Differential): Ưu điểm mang khả khóa trục bánh xe lúc cấp thiết để tăng sức mạnh cho bánh xe Tuy nhiên, nhược điểm phải mở khóa vi sai lúc vào cua, thường sử dụng dịng xe off-road Ví dụ như: Toyota Land Cruiser, Land Rover Discovery 4, Jeep Wrangler, Vary Rover, Mercedes-Benz G-Class Hình 2: Toyota Land Cruiser Bộ vi sai khóa thường sử dụng xe off-road Để khắc phục nhược điểm loại vi sai trên, mang vi sai hạn chế trượt phối hợp phanh Cơ chế: hệ thống điều khiển điện tử chủ động phanh bánh độ bám để tận dụng mơ-men xoắn truyền sang bánh cịn lại Nhờ đó, tăng độ bám đường bánh xe, giúp xe di chuyển an tồn hạn chế tình trạng trượt bánh Ưu điểm sử dụng vi sai mở, phối hợp điều khiển điện tử nên gọn nhẹ, phải sửa chữa, bảo dưỡng 1.3 Cấu tạo vi sai Hình 3: Cấu tạo vi sai Trục – đăng (truyền lực cuối): bánh chủ động ăn khớp với bánh thụ động giúp giảm số vòng quay để tăng mô males xoắn Truyền lực vi sai: tạo tốc độ quay chênh lệch bánh xe lúc xe vào cua Vỏ vi sai gắn bánh thụ động Bánh hành tinh: kết nối với bánh bán trục để điều khiển tốc độ Bán trục trong/ngoài: kết nối bánh bán trục với bánh xe Bánh nằm cuối trục truyền động mang chức quay bánh Giúp truyền lực cho tổ hợp bánh vi sai, bánh quay phối hợp đảm bảo bánh xe mang véc tơ vận tốc tức thời riêng 1.4 Nguyên lý làm việc vi sai Lúc xe chạy thẳng Lúc ta chạy xe đường thẳng, bánh xe hành tinh quay quanh trục vi sai Lúc đó, hai bán trục trong/ngồi quay tốc độ góc, véc tơ vận tốc tức thời nên khoảng thời kì, hai bánh xe mang quãng đường di chuyển giống Cả bánh xe bên phải bánh xe bên trái nhận lực cản Do đó, bánh vành chậu, bánh vi sai bánh bán trục quay thành khối lự để truyền lực dẫn động tới hai bánh xe Hình 4: Nguyên lý làm việc vi sai Lúc xe vào cua Lúc xe vào cua, bánh xe quay chậm bánh bên Những bánh hành tinh vừa di chuyển quay quanh trục vỏ vi sai vừa tự quay quanh trục Nhờ đó, hai bán trục quay khác véc tơ vận tốc tức thời góc, hai bánh xe mang thể di chuyển quãng đường khác mà ko gặp phải tượng trượt Nói cách khác, nhờ vi sai giúp bán trục mang cấu quay độc lập với tốc độ khác mà xe vào cua, đường vòng dễ dàng êm du Tới người mua hiểu vi sai lại quan yếu tới ô tô phải ko? II Vi sai cam Vai trò vi sai cam tăng ma sát vi sai, giúp xe có hội vượt qua bùn bị kẹt Nguyên lý vành cam cam nối với nửa trục Khi hai nửa trục chuyển động tương có nghĩa hai nửa cam chuyển động tương Giữa cam có viên bi hình trụ nên chuyển động tương đối tạo ma sát vi sai Hình 1: Cấu tạo vi sai cam III.Vi sai trục vít Nguyên lý vi sai Torsen dựa tính chất tự khố trục vít bánh vít truyền trục vít Mức độ tự khố phụ thuộc vào góc nghiêng cắt trục vít bánh vít Sự tự khố khơng xảy trục vít dẫn động bánh vít Hình 1: Cấu tạo vi sai trục vít Nguyên lý vi sai Torsen dựa tính chất tự khố trục vít bánh vít truyền trục vít Vi sai Torsen (Torsen = Torque sensing = cảm nhận momen xoắn) phân phối tuỳ theo lực kéo momen cung cấp từ hộp số nhiều cấp 3.1 Cấu tạo vi sai hạn chế trơn trượt Torsen Vi sai Torsen bao gồm hai truyền trục vít (trục vít bánh vít) Các bánh trụ kết nối hai truyền trục vít với khớp Mỗi trục vít kết nối chặt khơng quay với bán trục Hình 2: Cấu tạo vi sai hạn chế trơn trượt Torsen 3.2 Nguyên lý hoạt động bộ vi sai hạn chế trơn trượt Torsen: Đường truyền lực vi sai Torsen: Momen dẫn động từ bánh côn qua bánh vành khăn truyền tới trục vít hai bán trục nhờ vỏ vi sai bánh vít Độ bám mặt đường tốt nhau: Khi chạy đường thẳng bánh xe chủ động quay tốc độ quay, bánh vít khơng quay với bánh trụ phía bên cạnh, tác dụng chêm dẫn động Momen xoắn phân phối đồng tới hai bán trục Độ bám mặt đường khác nhau, vòng cua: Việc cân tốc độ quay thực hiên qua bánh trụ quay bánh vít, tượng tự khố xảy Ví dụ, bánh xe chủ động trái quay nhanh trục vít trái dẫn dẫn động bánh vít trái Bánh trụ phía trái truyền chuyển động quay tới bánh trụ bánh vít phía phải tự khoá tương ứng với trị số khoá xảy bánh vít trục vít Bánh xe với độ bám đường tốt tốc độ quay thấp hơn, bánh xe phải, nhận nhiều momen IV Vi sai giới hạn trượt Bộ vi sai giới hạn trượt viết tắt LSD (limited slip diffirential ) cấu hạn chế trượt cho vi sai bánh xe bắt đầu trượt quay, nhằm tạo lực hãm bán trục giúp phân bố lực truyền phù hợp đến bánh xe dẫn động tăng hiệu bám hai bánh xe giúp xe vượt qua địa hình xấu trì độ ổn định xe 4.1 Bộ vi sai hạn chế trượt sử dụng nối khớp thuỷ lực Vi sai chống trượt sử dụng lực cản từ độ nhớt dầu để hạn chế trượt vi sai Mô men xoắn truyền qua ma sát (lá bố) nối với nửa trục ma sát nối với vỏ vi sai Do lực ly tâm truyền quay, dầu "trượt" vào, ép ma sát với tạo thành khối Và bánh xe trượt quay chậm cân lực kéo bánh xe bánh dẫn động Hình 1: Cấu tạo vi sai nối khớp thủy lực 4.2 Bộ vi sai hạn chế trượt cảm ứng mô-men xoắn – kiểu ma sát lệch trục Bộ vi sai hạn chế trượt cảm biến mô-men xoắn kiểu ma sát lệch trục (Type B Torsen) là loại cải tiến cấu hạn chế trượt Torsen trên, có cấu tạo bao gồm: bánh bán trục, vỏ hộp vi sai bánh hành tinh đặc biệt với độ dài trụ xoắn hai đầu khác nhau.  Hình 2: Vi sai cảm ứng trượt cảm ứng mô men xoắn   Việc hãm trượt quay bánh xe thực nhờ độ lệch bánh hành tinh hai đầu Có hai lực ma sát tạo vi sai hạn chế trượt:  Lực ma sát đỉnh đầu dài bánh hành tinh với vỏ hộp vi sai, Lực ma sát mặt đầu bánh bán trục (có vịng đệm) đỉnh đầu ngắn bánh hành tinh Cơ chế giúp hãm bánh bán trục vỏ hộp vi sai giúp cân momen quay giúp xe vượt qua đường trơn trượt 4.3 Bộ vi sai hạn chế trơn trượt loại nhiều dĩa Hình 3: Vi sai loại nhiều dĩa - Bộ vi sai hạn chế trượt loại nhiều đĩa có cấu tạo gồm nhiều lị xo nén hình trụ lắp hai bánh bán trục để giữ vòng đệm chặn ép vào 10 đĩa ma sát Qua làm hãm vịng thép đệm vào đĩa ma sát nối với bánh bán trục.  - Khi quay bánh xe tăng lực ép lị xo lên đĩa ma sát lớn Do ma sát tạo đĩa ma sát vòng đệm chặn hạn chế trượt cho vi sai giúp xe vượt qua địa hình xấu cách tốt V Ưu nhược điểm vi sai Ưu điểm Nhược điểm Giúp xe di chuyển cân ổn định Gây tiếng ồn vào cua Tăng độ bám đường Khiến lốp xe bị mài mịn Hạn chế tình trạng bị trượt qua vũng lầy Nếu đặt cầu trước khiến xe khó điều khiển di chuyển mượt mà VI Ý nghĩa vi sai việc chống tượng batile Vi sai chống trượt tạo cho xe có tính động khả lầy cao Một vi sai đơn giản tạo chênh lệch tốc độ bánh bên bên giúp cho việc đổi hướng dễ dàng Thật khơng may, khả lại làm giảm khả thoát lầy Khi rơi vào tình trạng bánh cầu chủ động đặt mặt đường trơn bùn, cát… bánh lại đặt tốt Lúc đó, tồn cơng suất truyền tới bánh xe bùn làm quay trơn, bánh xe lại nằm yên Kết xe khơng di chuyển 11 Hình 1: Cụm vi sai Để khắc phục tượng này, nhà sản xuất sử dụng vi sai chống trượt Về mặt cấu tạo, giống vi sai đơn giản có bổ sung thêm ly hợp Khi có chênh lệch tốc độ hai bánh, ly hợp đóng Vi sai bị khóa phần tồn phần Bánh bùn quay chậm lại, bánh xe khô truyền công suất quay Nhờ tận dụng lực bám bánh này, xe khỏi tình trạng batile dễ dàng 12 Chương 3: Kết luận Qua việc nghiên cứu tìm hiểu loại vi sai tơ chúng em rút nghĩa q trình tìm hiểu tính tốn loại vi sai phù hợp với loại, dòng xe khác để phù hợp cho việc di chuyển thuận lợi cho người điều khiển Việc nghiện cứu dựa mặt lý thuyết Vì cần tiếp tục nghiên cứu mở rộng phương án nghiên cứu Tiếp tục nghiên cứu nhiều để việc sử dụng ô tô vận hành đảm bảo tốt 13 Tài liệu tham khảo Tài liệu lý thuyết ô tô trường ĐH công nghệ TP.HCM Lý thuyết ô tô Nguyễn Văn Nhanh HUTECH 2016 14 ... 20DOTC4 Tên đề tài: Tìm hiểu vi sai Nội dung nhiệm vụ: - Tìm hiểu cơng dụng, cấu tạo, nguyên lý làm vi? ??c vi sai - Tìm hiểu loại vi sai khác - Biết ưu nhược điểm vi sai - Ý nghĩa vi sai vi? ??c chống... I.Định nghĩa vi sai 1.1 Công dụng vi sai 1.2 Phân loại vi sai 1.3 Cấu tạo vi sai 1.4 Nguyên lý làm vi? ??c vi sai II Vi sai cam ... 20DOTC4 Chương 1: Giới thiệu đề tài I Đặt vấn đề Tính tốn thiết kế ơtơ mơn học chun nghành tơ Nghiên cứu tính tốn thiết kế tơ khảo sát q trình hoạt động tơ để tính tốn thiết kế tối ưu cải tiến hệ thống