Untitled BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ÐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ÐIỂM NGHIÊN CỨU VÀ THI CÔNG BỘ TRỢ HUẤN CỤ HỆ THỐNG TRUYỀN ÐỘNG 4WD[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ÐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ÐIỂM NGHIÊN CỨU VÀ THI CÔNG BỘ TRỢ HUẤN CỤ HỆ THỐNG TRUYỀN ÐỘNG 4WD PHỤC VỤ GIẢNG DẠY Mã số: T2013-62 Chủ nhiệm đề tài: ThS Dương Tuấn Tùng S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƢỜNG NGHIÊN CỨU VÀ THI CÔNG BỘ TRỢ HUẤN CỤ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG 4WD PHỤC VỤ GIẢNG DẠY Mã số: T2013-62 Chủ nhiệm đề tài: ThS Dƣơng Tuấn Tùng TP HCM, 11/2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƢỜNG NGHIÊN CỨU VÀ THI CÔNG BỘ TRỢ HUẤN CỤ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG 4WD PHỤC VỤ GIẢNG DẠY Mã số: T2013-62 Chủ nhiệm đề tài: DƢƠNG TUẤN TÙNG Thành viên đề tài: TP HCM, 11/2013 Nghiên cứu thi công trợ huấn cụ hệ thống truyền động 4WD phục vụ giảng dạy PHẦN I: DẪN NHẬP 1.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc Hiện xe tơ đại có nhiều mẫu xe thiết kế chuyên để địa hình phức tạp trơn trượt với hệ số bám Một xe phải kể đến xe hang có thương hiệu tiếng giới Toyota Landcruiser, Ford Escape, Hyundai Santafe, Isuzu Dmax… Những dòng xe trang bị hệ thống truyền động 4WD với phương pháp điều khiển khác Ở nước ta có cơng trình nghiên cứu nhằm điều khiển tối ưu hoạt động hệ thống truyền động 4WD với kết cấu khác Hiện nay, có kiểu hệ thống 4WD 4WD gián đoạn 4WD thường xuyên 1.2 Tính cấp thiết đề tài Với phát triển ngành công nghiệp đại, khoa học ngày cải tiến để phù hợp với nhu cầu thời đại, ngành công nghiệp ô tơ khơng ngừng phát triển, tìm tịi cơng nghệ để áp dụng ô tô phù hợp xu ngày ô tô nhỏ gọn, mang tính thời trang đáp ứng nhu cầu tính vận hành địa hình phẳng hay phức tạp Khơng nằm ngồi mục tiêu đó, hãng TOYOTA HYUNDAI trang bị cho dòng xe Land Cruiser Santafe với hệ thống dẫn động 4WD 1.3 Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu sở lý thuyết hệ thống 4WD kiểu cấu hạn chế vi sai - Nghiên cứu thiết kế mơ hình mơ tả ngun lý ho ạt động hệ thống 4WD với khóa vi sai khí 1.4 Cách tiếp cận - Triển khai nguyên lý chung làm mô hình phục vụ cơng tác giảng dạy hệ thống truyền lực 4WD với kiểu khóa vi sai khí 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu - Tham khảo tài liệu - Dựa vào tài liệu phương pháp nghiên cứu khoa học, phương pháp giảng dạy, tài liệu chun nghành ơtơ để có hướng nghiên cứu thích hợp - Phương pháp tham khảo ý kiến Mã số: T2013-62 Nghiên cứu thi công trợ huấn cụ hệ thống truyền động 4WD phục vụ giảng dạy 1.6 Nội dung nghiên cứu Vì thời gian kinh phí hạn hẹp nên đề tài dừng lại việc thực mơ hình với chế độ khóa vi sai khí Mã số: T2013-62 Nghiên cứu thi công trợ huấn cụ hệ thống truyền động 4WD phục vụ giảng dạy PHẦN II: NỘI DUNG CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG HỆ THỐNG 4WD 2.1 Giới thiệu chung Dẫn động 4WD trở nên phổ biến với số lượng xe đường xe thể thao ngày tăng lên Dẫn động 4WD có ích cho việc lái xe đường ướt, trơn trượt… Phần giới thiệu cấu tạo hoạt động hệ thống dẫn động 4WD khác 4WD gián đoạn 4WD thường xuyên 2.2 Thế 4WD: Nhìn chung xe 4WD chia thành xe chạy đường xấu xe chạy đường tốt tùy theo mục đích sử dụng chúng Những xe chạy đường xấu với gầm thân thiết kế cứng, có khoảng sáng gầm xe lớn phù hợp hoạt động địa hình đồi núi, sơng suối Ngược lại, xe 4WD chạy đường tốt dùng để chạy đường tốt dùng để chạy đường bình thường mặt dù gầm thân xe thiết kế cứng vững hình dáng bên ngồi giống hệt xe du lịch bình thường Sự khác 4WD gián đoạn 4WD thƣờng xuyên: Bên cạnh mục đích sử dụng khác nhau, có hai kiểu cấu 4WD Đó 4WD gián đoạn mà thường dùng chế độ 2WD (hai bánh chủ động) người lái chuyển sang 4WD c ần, loại thứ hai 4WD thường xuyên mà hoạt động chế độ 4WD Sự khác chúng loại 2WD có vi sai cho cầu trước cho cầu sau, 4WD thường xuyên có thêm vi sai cầu trước cầu sau (vi sai giữa) Mã số: T2013-62 Nghiên cứu thi công trợ huấn cụ hệ thống truyền động 4WD phục vụ giảng dạy 4WD GIÁN ĐOẠN Hình 1.1: Các kiểu 4WD Ƣu điểm 4WD: Mối liên hệ xe đường lúc Xe phải có khả chuyển động nhiều loại đường, không đường xóc, hay đường tuyết mà cịn đường có đặt điểm bề mặt thay đổi thay đổi thời tiết Cách lái xe tốt đường xấu bánh chủ động.Về mặt này, xe 4WD có ưu điểm bật so với xe FF, FR hay MR 2WD Tính thơng qua tuyệt vời đường tuyết: Ở xe 4WD, bánh chủ động, lực kéo truyền đến mặt đường gấp đơi xe 2WD, có tính thơng qua cao đường có hệ số ma sát µ thấp Tính thơng qua tuyệt vời đường xóc: Cần cơng suất lớn chạy đường cát, bùn hay đường xóc Do bánh chủ động chế độ 4WD nên bánh trước sau giúp đỡ lẫn tính thơng qua cao loại đường Tính leo dốc tuyệt vời: Do lực kéo xấp xỉ gấp đôi xe 2WD nên xe 4WD leo dốc mà xe 2WD khơng thể leo Tính ổn định quay vịng tuyệt hảo: Do bốn lốp xe truyền lực thay hai lốp, tải trọng lên lốp giảm xuống lực quay vịng lốp sử dụng hiệu hơn, nên tính ổn định quay vịng tốt Mã số: T2013-62 Nghiên cứu thi công trợ huấn cụ hệ thống truyền động 4WD phục vụ giảng dạy Tính khởi hành tăng tốc tuyệt hảo: Độ bám đường lốp xe 4WD gần gấp đôi xe 2WD nên xe có cơng suất lớn, lốp khơng bị trượt xe khởi hành hay tăng tốc Điều tăng tính khởi hành tăng tốc Tính ổn định chuyển động thẳng tuyệt hảo: Trong xe 4WD, độ bám dư lốp xe tăng lên, thay đổi bên ngồi khơng ảnh hưởng đến xe Do có tính ổn định chuyển động thẳng Nhƣợc điểm 4WD: Mặc dù có ưu điểm bậc xe, 4WD có nhượt điểm sau: Cấu tạo phức tạp: Cần hộp số phụ, hay trường hợp xe FF chuyển thành xe 4WD, cần thêm trục đăng vi sai sau để phân phối công suất đến bánh trước sau làm kết cấu thêm phức tạp Đồng thời làm cho việc bảo dưỡng sữa chữa khó khăn phức tạp Trọng lượng tăng: Tăng số lượng chi tiết hộp số phụ, trục đăng vi sai sau làm tăng trọng lượng xe làm giảm tính kinh tế nhiên liệu Giá thành tăng: Cấu tạo phức tạp số lượng chi tiết tăng làm tăng giá thành xe.Và chi phí cho việc bảo dưỡng tăng thêm Tăng tiếng ồn rung động: Tăng số lượng chi tiết quay (hộp số phụ, trục đăng …) làm tăng nguồn phát tiếng ồn rung động (Tuy nhiên, có biện pháp hữu hiệu để ngăn khơng cho trở thành hư hỏng điều kiện bình thường) Những nhược điểm trở thành nhược điểm chúng nhỏ so với ưu điểm.Vì vậy, 4WD hệ thống có đủ khả thỏa mãn hoàn toàn nhu cầu khách hàng từ tính ưu việt nói hình dáng bắt mắt từ nhìn bên ngồi với dũng mãnh tin cậy 2.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 2.3.1 Cấu tạo Các phận chính: Mã số: T2013-62 Nghiên cứu thi công trợ huấn cụ hệ thống truyền động 4WD phục vụ giảng dạy Các phận hệ thống 4WD hộp số phụ, trục đăng, vi sai trước sau, hệ thống lực chọn dẫn động Một số loại sử dụng cấu khóa mayơ trước ăn khớp với bánh chủ động trước Trục đăng vi sai tương tự chúng sử dụng xe hai bánh chủ động Kết cấu 4WD: Có hai hệ thống 4WD xe Trong xe với động đặt theo kiểu truyền thống, Các phận bánh sau chủ động tương tự lắp đặt hai bánh trước chủ động Một hộp số phụ lắp trục hộp số trục đăng Hộp số phụ trực tiếp đưa công suất đến bánh trước cần.Cả hai trục đăng gắn đến hộp số phụ Trục đăng sau đưa công suất đến vi sai sau giống hệ thống dẫn động hai bánh trước Trục đăng trước đưa công suất đến vi sai trước Thiết kế loại thông dụng thiết kế hai bánh trước chủ động Trong dẫn động hai bánh trước, hai bánh trước dẫn động giống kiểu xe dẫn động hai bánh sau Hộp số phụ lắp hộp số đặt ngang, hay phần Trên số thiết kế, hai bán trục có vi sai riêng rẽ Các kết cấu khác vi sai trước phần hộp số đặt ngang Các bánh trước dẫn động liên tục Trong hệ thống bốn bánh chủ động, công suất truyền qua trục đăng sau đến vi sai sau Hai thiết kế hình Mã số: T2013-62 Nghiên cứu thi công trợ huấn cụ hệ thống truyền động 4WD phục vụ giảng dạy Hình 1.2: Hai kiểu thiết kế 4WD 2.3.2 Nguyên lý hoạt động: 4WD gián đoạn: Hình II.2: Hộp số phụ 4WD gián đoạn Hình 1.3: Cấu tạo chung 4WD gián đoạn Mã số: T2013-62 Nghiên cứu thi công trợ huấn cụ hệ thống truyền động 4WD phục vụ giảng dạy Bố trí vi sai giữa, vi sai trước, bánh dẫn động hộp số phụ, bánh bị động hộp số phụ giống với kiểu khóa khí vi sai giữa, có khớp thủy lực gắn hộp số phụ để hạn chế tác dụng vi sai Hoạt động: Khi xe khởi hành, đạp phanh hay leo xuống dốc, trọng tâm xe thay đổi tải trọng tải trọng tác dụng lên bánh trước sau thay đổi Nó sinh chênh lệch lực cản quay (tương ứng với mặt đường) bánh trước sau Phần lực lớn truyền vi sai đến bánh trước hay sau mà có lực cản quay nhỏ Vì điều kiện này, lực khơng truyền cách có hiệu đến mặt đường Khớp thủy lực triệt tiêu tác dụng vi sai điều kiện tăng phần lực truyền đến bánh khác (khơng bị trượt) Vì vậy, lực truyền đến mặt đường hiệu Khi xe bắt đầu chuyển động, trọng tâm xe dịch chuyển phía sau tải trọng tác dụng lên cầu sau tăng Vì vậy, tải trọng tác dụng lên cầu trước giảm Do bánh trước có xu hướng quay nhanh bánh sau vi sai bánh bên trái vi sai quay nhanh bánh bên phải Tuy nhiên, bánh bên trái quay nhanh lực cản sinh khớp thủy lực tăng Nó ngăn cản quay bánh bên trái làm tăng tốc độ quay bánh bên phải Vì lực truyền đến bánh trước giảm có thêm lực đến bánh sau Mã số: T2013-62 15 Nghiên cứu thi công trợ huấn cụ hệ thống truyền động 4WD phục vụ giảng dạy Hình 1.10: Hoạt động vi sai với khớp thủy lực Vi sai với ly hợp nhiều đĩa thủy lực: Áp suất dầu tác dụng lên ly hợp thủy lực nhiều đĩa thủy lực điều khiển để hạn chế tác hoạt động vi sai Vì tạo lực hạn chế vi sai tốt cho trạng thái hoạt động Mã số: T2013-62 16 Nghiên cứu thi công trợ huấn cụ hệ thống truyền động 4WD phục vụ giảng dạy Cấu tạo: Hình 1.11: Hoạt động vi sai với khớp thủy lực Bánh vành chậu vi sai gắn vào vỏ lắp bánh vành chậu bu lơng Nó ăn khớp với bánh dẫn động bánh vành chậu trục thứ cấp hộp số Hộp vi sai đặt vỏ lắp bánh dẫn động hộp số phụ qua hai ổ bi kim nên quay tự Bánh bên phải vi sai ăn khớp với vỏ lắp bánh dẫn động hộp số phụ nhờ then hoa truyền lực đến vi sai sau qua hộp số phụ trục đăng Bánh bên trái vi sai ăn khớp then hoa với hộp vi sai trước Hộp vi sai trước đặt vỏ lắp bánh vành chậu quay bên Hộp vi sai trước kiểu hai mảnh ghép lại với bu lông Mã số: T2013-62 17 Nghiên cứu thi công trợ huấn cụ hệ thống truyền động 4WD phục vụ giảng dạy Có then hoa đầu bên phải hộp bên phải vi sai trước, hộp phải ăn khớp với bánh bên trái vi sai Cụm bánh vi sai trước bao gồm hai bánh vi sai, trục hai bánh bán trục Bán trục trái lắp vào bánh bán trục trái vi sai trước Trục trung gian lắp vào bánh bán trục phải vi sai trước để dẫn động bán trục phải – trước Hoạt động: Hệ thống điều khiển vi sai điều khiển hạn chế hoạt động vi sai lực ma sát sinh đĩa ma sát đĩa ép bị ép vào piston Đĩa ma sát có then hoa chu vi ăn khớp với phần then hoa chu vi vỏ vi sai trước, đĩa ép có then hoa chu vi ăn khớp với phần then hoa phía vỏ lắp bánh vành chậu bên phải Kết lực ma sát phù hợp với điều kiện chuyển động tạo đĩa ma sát đĩa ép ly hợp Lực ma sát điều khiển hoạt động vi sai Hình 1.12: Hoạt động khớp thủy lực Mã số: T2013-62 18 Nghiên cứu thi công trợ huấn cụ hệ thống truyền động 4WD phục vụ giảng dạy CHƢƠNG II : THIẾT KẾ THI CƠNG MƠ HÌNH 4WD 2.1 Sơ đồ chuyên lý chung Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống 4WD Mã số: T2013-62 19 Nghiên cứu thi công trợ huấn cụ hệ thống truyền động 4WD phục vụ giảng dạy Mơ hình hệ thống truyền động 4WD Thực hiện: Dƣơng Tuấn Tùng Mã số đề tài: T2013-62 Hình 2.2: Mơ hình hệ thống truyền động 4WD với khóa vi sai khí Mơ hình “hệ thống dẫn động 4WD với khóa vi sai khí” mơ tả cách ô tô dẫn động 4WD thông thường với nguồn dẫn động motor DC 12V Trong đó, vi sai gia công tay để làm cầu trước, cầu sau vi sai trung tâm Motor dẫn động truyền moment thông qua dây đai đến vi sai trung tâm Mã số: T2013-62 20 Nghiên cứu thi công trợ huấn cụ hệ thống truyền động 4WD phục vụ giảng dạy 2.2 Cấu tạo hoạt động mơ hình Cấu tạo : Cấu tạo chung - Động DC 12V - Đai dẫn động - Vi sai trung tâm - Cơ cấu khóa vi sai - Vi sai cầu trước - Vi sai cầu sau - Bộ phận tạo lực cản Hình 2.3: Cấu tạo chung mơ hình hệ thống truyền động 4WD Mã số: T2013-62 21 Nghiên cứu thi công trợ huấn cụ hệ thống truyền động 4WD phục vụ giảng dạy Cấu tạo khóa vi sai trung tâm Hình 2.4: Vị trí khơng khóa Hình 2.5: Vị trí khơng khóa Cơ cấu phận tạo lực cản Mã số: T2013-62 22 Nghiên cứu thi công trợ huấn cụ hệ thống truyền động 4WD phục vụ giảng dạy Hình 2.6:Bộ phận tạo lực cản Dùng để tạo lực cản cho bánh xe vặn vít theo chiều kim đồng hồ , ma sát nâng lên tỳ vào bánh xe làm bánh xe ngừng chuyển động quay Ngun lý hoạt động - Chế độ khơng khóa: ống trượt vị trí hình , rãnh ống trượt không khớp với bánh bao , vi sai khơng bị khóa Bộ vi sai cho phép trục trước sau quay khác tốc độ truyền dịng cơng suất Điều cho phép sử dụng liên tục chế độ 4WD Hình 2.7: Chế độ khơng khóa Mã số: T2013-62 23 Nghiên cứu thi công trợ huấn cụ hệ thống truyền động 4WD phục vụ giảng dạy - Chế độ khóa vi sai (trường hợp thường gặp xe bị mắc lầy, hay hoạt động nơi có địa hình gồ ghề, không phẳng) : Lúc , ống trượt trượt phía bánh bao ăn khớp với bánh bao Lúc trục đăng cầu sau nối cứng với bánh vành bao làm cho bánh hành tinh quay theo, kéo theo quay trục đăng cầu trước Hình 2.8: Chế độ khóa Đối với loại xe sử dụng cấu khóa vi sai khí , khơng nên khóa vi sai chạy đường phẳng , có lực ma sát lớn dễ gây hỏng hệ thống truyền động Một số hình ảnh mơ hình 4WD Bộ phận tạo lực cản Mã số: T2013-62 24 Nghiên cứu thi công trợ huấn cụ hệ thống truyền động 4WD phục vụ giảng dạy Cầu trước Cầu sau Mã số: T2013-62 25 Nghiên cứu thi công trợ huấn cụ hệ thống truyền động 4WD phục vụ giảng dạy Vi sai trung tâm Mã số: T2013-62 26 Nghiên cứu thi công trợ huấn cụ hệ thống truyền động 4WD phục vụ giảng dạy PHẦN III: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Đề tài thực thành công với mơ hình hệ thống truyền lực 4WD với cấu hạn chế vi sai khí với ý nghĩa sau: Giúp người học hiểu rõ cấu tạo , nguyên lý hoạt động hệ thống 4WD, loại cấu khóa vi sai thường dùng số xe đời … Thiết kế thi cơng mơ hình 4WD với cấu khóa vi sai khí Tuy nhiên, thời gian kinh phí hạn hẹp nên đề tài dừng lại cấu khóa vi sai khí Tuy nhiên , sở đó, giúp sinh viên hiểu cách hệ thống 4WD với khóa vi sai thơng thường , thơng qua để tìm hiểu sâu loại cấu khóa vi sai dòng xe đai ngày ĐỀ NGHỊ Tìm hiểu nghiên cứu chuyên sâu kỹ thuật công nghệ, ứng dụng thực tiễn hệ thống 4WD xe ô tô Mơ hình thực việc khóa vi sai khí, hướng phát triển thêm thay khóa khí cấu điện từ, hay thủy lực … Mã số: T2013-62 27 Nghiên cứu thi công trợ huấn cụ hệ thống truyền động 4WD phục vụ giảng dạy TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu đào tạo Toyota Tài liệu Land Cruiser 2008 Tài liệu Hyundai 4WD Santa Fe WGT Các website: http://www.oto-hui.com http://tailieu.vn http://otofun.net Mã số: T2013-62 28 S K L 0