Báo cáo tx2 Đề tài nghiên cứu Đặc tính làm việc của bộ vi sai xe toyota fortuner 2017

Khi các bánh xe quay với các tổ khác nhau, đặc biệt là khi quay vòng, mối bánh xe sẽ đi được những quẫng đường khác nhau khi chiếc xe vào cua : các bánh xe phía chồng đi được quãng đường

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI TRƯỜNG CƠ KHÍ - Ô TÔ

-BÁO CÁO TX2

Đề tài : Nghiên cứu đặc tính làm việc của bộ vi sai

xe Toyota Fortuner 2017

Học phần: Chuyên đề hệ thống truyền lực

Giảng viên hướng dẫn : Lê Duy Long

Nhóm 12- Thành viên : Vũ Ngọc Tam – 2022603073

Đỗ Duy Thái - 2021604742

Vũ Bá Thái - 2021605080 Nguyễn Đình Thắng - 2021608252 Ngô Tất Thành – 2021603289

Mục lục

Lời nói đầu 3

Chương I: Tổng quan về bộ vi sai 4

1.1 Lịch sử phát triển của bộ vi sai 4

1.2 Nhiệm vụ, phân loại của bộ vi sai 6

Chương II Đặc điểm kết cấu, nguyên lý làm việc bộ vi sai xe Toyota fortuner 2017 7

2.1 Bộ visai là gì 7

2.2 Lý do tồn tại bộ vi sai 7

2.3 Nhiệm vụ chính của bộ visai trên ô tô 8

2.4 Cấu tạo của bộ vi sai Toyota fortuner 2017 8

2.5 Nguyên lý làm việc của bộ vi sai 13

2.6 Nguyên lý hoạt động của bộ vi sai 15

2.7 Ưu điểm và nhược điểm của bộ vi sai 16

2.8 So sánh với 1 số đối thủ khác 17

Lời nói đầu

Với lịch sử hơn 100 năm kể từ khi những chiếc ô tô đầu tiên được ra đời do Karl Benz chế tạo vào những năm cuối thế kỷ XIX Cho đến nay nền công nghiệp ô tô đã dạt được những bước tiến vượt bậc với những sáng chế mới, công nghệ mới Từ những chiếc

ô tô thô sơ đến những chiếc xe ô tô hiện đại ngày nay có thể thấy ô tô là ngành tập trung thành tựu nổi bật nhất của thời đại lúc bấy giờ

Trước một phương tiện vận hành hiện đại như vậy, nhiều người sẽ thắc mắc về cấu tạo, vài trò hay nguyên lý của các bộ phận bên trong lẫn bên ngoài ô tô Vì vậy, việc tìm hiểu về các chi tiết cấu thành một chiếc ô tô là không cần bàn cãi.

Chính vì vậy nhóm chúng em sẽ thực hiện một bài tiểu luận nhỏ về bộ vi sai trên xe

ô tô toyota fortuner 2017 được thực hiện dựa trên những kiến thức có từ việc tham khảo trên thư viện trường, từ internet và nhiều nguồn tài liệu và các giáo trình liên quan khác Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Lê Duy Long đã tạo cơ hội cho chúng em được học hỏi và tích lũy thêm nhiều kỹ năng, kinh nghiệm Do trình độ chuyên môn còn hạn chế, kinh nghiệm thực tế chưa có nhiều nên bài làm sẽ còn nhiều thiếu sót Mong thầy thông cảm và giúp nhóm chúng em một vài lời nhận xét để bài làm thêm hoàn hảo Trân trọng !

Hà Nội, ngày tháng năm 2024

Nhóm thực hiện

Chương I: Tổng quan về bộ vi sai

1.1 Lịch sử phát triển của bộ vi sai

Các cột mốc quan trọng trong việc thiết kế hoặc sử dụng vi sai bao gồm:

- 100 BCE–70 BCE: Cơ chế Antikythera đã có niên đại vào thời kỳ này Nó được phát hiện vào năm 1902 trên một con tàu đắm bởi thợ lặn bọt biển, và nghiên cứu hiện đại cho thấy rằng nó đã sử dụng một bánh răng vi sai để xác định góc giữa các vị trí hoàng đạo của Mặt trời và Mặt trăng, và do đó là pha của Mặt trăng.

- c 250 CN: Kỹ sư Trung Quốc Ma Jun tạo ra cỗ xe chỉ hướng nam đầu tiên được ghi chép đầy đủ, tiền thân của la bàn Cơ chế hoạt động của nó vẫn chưa rõ ràng, mặc dù một số kỹ sư thế kỷ 20 đã đưa ra lập luận rằng nó sử dụng bộ vi sai.

-Năm 1810: Rudolph Ackermann của Đức phát minh ra hệ thống lái bốn bánh cho toa xe, mà một số nhà văn sau này nhầm tưởng là một bộ vi sai.

- Năm 1827: Bộ vi sai ô tô hiện đại được cấp bằng sáng chế bởi thợ đồng hồ

Onésiphore Pecqueur (1792–1852) của Conservatoire National des Arts et Métiers ở Pháp

để sử dụng trên toa xe hơi nước

- Năm 1874: Aveling và Porter ở Rochester, Kent liệt kê một đầu máy cần cẩu trong danh mục của họ được trang bị bộ vi sai được cấp bằng sáng chế ở trục sau.

- Năm 1876: James Starley ở Coventry phát minh ra bộ vi sai truyền động bằng xích

để sử dụng trên xe đạp; phát minh sau này được sử dụng trên ô tô bởi Karl Benz.

- Năm 1897: Khi đang chế tạo chiếc ô tô hơi nước ở Úc của mình, David Shearer đã lần đầu tiên sử dụng bộ vi sai trên ô tô.

- Khóa vi sai sử dụng lần đầu tiên trên xe tải năm 1903 với mục đích tăng lực bám cho bánh xe khi đi trên đường trơn trượt, nhưng chúng vẫn không được sử dụng cho mãi đến năm 1956 khi mà Studebaker sản xuất thiết bị này cho xe dân dụng.

- Năm 1958: Vernon Gleasman được cấp bằng sáng chế cho vi sai hạn chế trượt Torsen

- Kể từ thời điểm nhà phát minh vĩ đại Nicolaus Otto làm ra động cơ đốt trong đầu tiên vào năm 1876 hay vị kỹ sư thiên tài người đức Karl Benz chế tạo ra chiếc xe hơi đầu tiên vào năm 1886 thì ngành ô tô thế giới đã có nhiều bước tiến vượt bật trong việc

nghiên cứu, cải tiến, chế tạo Một trong các bộ phận vẫn được các kỹ sư đầu tư nghiên cứu và phát triển đến ngày nay đó là cơ cấu vi sai trên xe ô tô Trải qua gần 140 năm phát triển, cơ cấu vi sai đi từ đơn giản đến nhiều chủng loại phức tạp như hiện nay tùy từng điều kiện sử dụng.

Chúng ta đã biết động cơ làm việc như thế nào và cũng đã tìm hiều 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 tổ khác nhau, đặc biệt là khi quay vòng, mối bánh xe sẽ đi được những quẫng đường khác nhau khi chiếc xe vào cua : các bánh xe phía chồng đi được quãng đường ngắn hơn các bến xe phía ngoài Điều đó có nghĩa là các bánh xe bên trong sẽ quay với tốc độ thấp hơn các bánh xe bên ngoài Đối với các bánh xe bị động, ví dụ như cắt bánh trước của chiếc xe dẫn động bánh sau, không có gì liên kết chuyển động giừa chúng nên hoạt động độc lập với nhau

Hinh 1Bộ vi sai đầu tiên được phát minh vào năm 1827 bởi Joseph Bramah

1.2 Nhiệm vụ, phân loại của bộ vi sai

a Nhiệm vụ

Bộ vi sai đảm bảo cho các bánh xe quay với tốc độ khác nhau khi xe quay vòng hay chuyển động trên đường không bằng phẳng hoặc có sự sai lệch về kích thước của lốp, đồng thời phân phối lại moment xoắn cho hai bán trục.

b Phân loại

- Theo công dụng: vi sai giữa các bánh xe, vi sai giữa các cầu, vi sai giữa truyền lực cạnh.

- Theo kết cấu: vi sai bánh răng nón, vi sai bánh răng trụ, vi sai cam, vi sai trục vít,

vi sai ma sát thủy lực, vi sai có tỷ số truyền thay đổi.

- Theo đặc tính phân phối moment xoắn: vi sai đối xứng (moment xoắn phân phối đều trên các trục), vi sai không đối xứng (moment xoắn phân phối không đều trên các trục).

- Hiện nay 2 loại vi sai được sử dụng nhiều nhất trên ô tô là: vi sai bánh răng côn và

vi sai bánh vít

+ Vi sai bánh răng côn được đặt chung với bộ truyền lực chính trong cùng một hộp

vỏ + Vi sai bánh vít (Vi sai Torsen) được lắp đặt, ví dụ trên các ô tô có tất cả các bánh xe chủ động, như hộp phân phối giữa các cầu chủ động và có chức năng tự khóa.

Chương II Đặc điểm kết cấu, nguyên lý làm việc bộ vi sai xe Toyota

fortuner 2017

2.1 Bộ visai là gì

Bộ vi sai là 1 trong những thiết bị dùng để chia mô men xoắn của động cơ thành hai đường cà cho phép hai bên bánh xe quay với hai tốc độ khác nhau Đồng thời là hệ thống đưa nguồn động lực của động cơ xuống các bánh xe Bộ vi sai thường được lắp đặt ở vị trí cùng với truyền lực cuối cùng hay còn gọi là cầu xe Chủ xe có thể tìm thấy bộ visai ở tất cả các xe hơi và xe tải hiện đại, nhất là các xe

4 bánh chủ động hoàn toàn

2.2 Lý do tồn tại bộ vi sai.

Hình 1 Sơ đồ vận tốc 2 bánh khi vào cua.

Các bánh xe chỉ giữ 1 tốc độ nếu xe vận hành trên 1 đường thằng, còn khi vào vua các bánh xe lại có tốc độ khác nhau Thông thường, tốc độ bánh xe phía ngoài góc cua sẽ lớn hơn bánh xe phía trong Bởi bánh xe phía ngoài phải di chuyển 1 đoạn đường dài hơn so với bánh xe phía trong cùng một khoảng thời gian

nhất định Nếu không có bộ vi sai khi vào cua sẽ xả ra hiện tượng hai bánh hai bên

bị khóa lại với nhau và buộc phải quay cùng tốc độ như nhau Do đó khiến việc quay vòng của xe rất khó khăn và xảy ra hiện tượng trượt quay, gây nguy hiểm cho người lái

2.3 Nhiệm vụ chính của bộ visai trên ô tô.

- Thay đổi tốc độ của các bánh xe khi vào đường cua

- Truyền mô men từ động cơ tới bánh xe

- Có nhiệm vụ giảm tốc độ cuối cung trước khi mô men xoắn truyền tới các bánh xe

2.4 Cấu tạo của bộ vi sai Toyota fortuner 2017

- Bộ vi sai xe toyota fortuner 2017 có sự đặc biệt của bộ khóa vi sai cầu sau: + Bộ vi sai cầu sau toyota fortuner 2017 là bộ phận quan trọng trên ô tô bởi khi lưu thông trên đường sẽ có lúc phải có lúc những khúc cua hay là di chuyển vào những đoạn đường cong Do đó, bán kính vòng quay của mổi bánh xe đều được thay đổi và quay với tốc độ khác nhau

+ Bộ vi sai là một trong những thiết bị được dùng để chia mô men xoắn của động cơ làm hai đường, cho phép hai bên bánh xe được quay với tốc độ khác nhau

Do đó, người dùng có thể tìm thấy bộ visai ở bất kỳ loại xe hơi và xe tải hiện đại nào và đặt biệt ở các xe bốn bánh đều được chủ động hoàn toàn Hơn nữa, mỗi cầu chủ động của các xe này đều cần một bộ visai và giữa bánh trước và bánh sau cũng cần bởi khi vào cua thì quãng đường mà bánh trước và sau đi được cũng đã khác nhau

.Cấu tạo vi sai ô tô +) Vi sai ô tô gồm 2 phần cơ bản, truyền lực cuối và truyền lực vi sai

- Truyền lực cuối, bánh răng chủ động 1, bánh răng bị động 2

- Truyền lực vi sai

- Vỏ bộ vi sai 3,4

- Bánh răng vi sai 6

- Bánh răng bán trục 5

- Bán trục 8, 9

Bộ vi sai (differential) trên một chiếc xe Toyota Fortuner 2017 có thiết kế cơ bản như các bộ vi sai trên các xe hơi khác Bộ vi sai được sử dụng để điều chỉnh sự quay của bánh xe sau và cho phép chúng quay ở các tốc độ khác nhau trong khi xe

di chuyển

Dưới đây là cấu tạo cụ thể của từng bộ phận trong bộ vi sai của xe Toyota Fortuner 2017 :

Cấu tạo của bộ vi sai xe Toyota Fortuner 2017

1 Bánh răng vành chậu (Ring Gear): Bánh răng vành chậu là một phần quan trọng của bộ vi sai Torsen Nó là một bánh răng lớn và thường được gắn vào trục truyền động của xe

2 Vỏ: Việc bảo vệ các bộ phận này khỏi bụi bẩn và cung cấp bôi trơn để giữ cho các bộ phận làm việc mượt mà là quan trọng Hệ thống vỏ giúp bảo dưỡng và kéo dài tuổi thọ của bộ vi sai

3 Trục vít: Trục chính là thành phần truyền động chính trong bộ vi sai Torsen

Nó nối bánh răng vành chậu và bánh răng vít và truyền động lực xoay từ một bánh đến bánh khác

4 Bánh răng đồng bộ: Bánh răng biến đổi là một phần quan trọng của cơ cấu Torsen Chúng nằm giữa bánh răng vành chậu và bánh răng pinion Khi một bánh

xe bắt đầu trượt, bánh răng biến đổi sẽ truyền lực sang bánh xe còn lại

5 Bánh răng vít: Bánh răng vít là một bánh răng nhỏ kết nối với bánh răng vành chậu Nó nhận sự chuyển động từ động cơ và truyền nó đến bánh răng vành chậu

6 Trục: Đây là phần cơ khí quan trọng trong bộ vi sai Torsen, giúp điều chỉnh việc phân phối lực xoay giữa hai bánh xe Khi một bánh bắt đầu trượt, bộ phân phối lực xoay reagir dưới tác động của lực xoay tạo ra một khoảng cách vòng quanh bánh răng vành chậu, làm cho bánh răng biến đổi di chuyển và truyền lực sang bánh xe còn lại

Tất cả các bộ phận này hoạt động cùng nhau để giúp xe Toyota Fortuner 2017 vận hành một cách an toàn và hiệu quả trên nhiều loại địa hình và trong các tình huống khác nhau

2.5 Nguyên lý làm việc của bộ vi sai

+ Khi chuyển động thẳng trên đường bằng phẳng, quãng đường lăn của hai bánh xe bằng nhau, nếu lực cản trên hai bánh xe như nhau, sẽ làm cho các bánh răng bán trục quay cùng tốc độ, như vậy bánh răng hành tinh không quay quanh trục của nó, mà chỉ cùng quay quanh trục của bán trục Mômen truyền xuống từ vỏ

vi sai cân bằng với mômen cản lăn tại vết tiếp xúc của bánh xe, tức là : nt = np = n0

và mt = mp = 0,5m0 Nt , np , n0 – tốc độ quay của bánh xe trái, phải, vỏ vi sai, vg/ ph; Mt , mp , m0 – mômen trên bánh xe trái, phải, vỏ vi sai Có thể hiểu các bánh răng đóng vai trò là chêm truyền lực

+ Khi đi trên đường vòng, quãng đường lăn của các bánh xe khác nhau, các bánh răng bán trục quay với các tốc độ góc khác nhau, hoặc lực cản cảu các bánh

xe khác nhau dẫn tới tốc độ góc các bánh răng bán trục cũng khác nhau Như vậy bánh răng hành tinh vừa quay quanh trục của nó với tốc độ góc ht và quay quanh đường tâm trục của bánh răng bán trục vớitốc độ Vht Mômen chuyền xuống từ vỏ

vi sai cân bằng với mômen cản đặt tại tâm trục của bánh răng vi sai mt + mp Trên bánh răng vi sai : Do sự không cân bằng của các lực ăn khớp tạo nên mômen quay bánhrăng vi sai xung quanh trục của nó với gía trị bằng mt – mp, mômen còn lại bằng giá trị mp tác dụng cho cả các bánh răng bán trục hai bên Như vậy : Mt = mp Nếu np = 2n0 thì nt = 0 và khi đó bánh xe phải quay gấp đôi, còn bánh xe trái không quay Mặt khác bánh xe bên phải có lực cản trở rấtnhỏ, coi như bằng không

mt = 0, thì mt = mp = 0 Do vậy xe không còn khả năng khắc phục lực cản đường

Đó chính là hiện tượng patinê Quan hệ tổng quát của vi sai là : nt + np = 2n0 Nt 

np Mt = mp Việc sử dụng vi sai đối xứng như trên cho phép các bánh xe quay với tốc độ khác nhau, hạn chế mài mòn lốp xe, nhưng lại làm xấu khả năng truyền lực của cầu chủ động, đồng thời có thể làm tăng khả năng tiêu hao nhiên liệu của ôtô

2.6 Nguyên lý hoạt động của bộ vi sai

Khi xe vào đường vòng, vết các bánh xe sẽ tạo một đường tròn đồng tâm, tâm các đường tròn nằm trên một đường thẳng nối dài đi qua hai tâm của bánh xe Do

đó bánhxe ngoài sẽ lăn nhiều hơn bánh xe trong

Nếu các bánh xe sau được ăn khớp bánh răng cố định với trục các đăng thẳng vào trục bánh xe bên trong sẽ trượt trên mặt đường Như vậy vỏ (lốp) xe sẽ mòn nhanh hơn và gây ứng suất xoắn trên trục làm cho việc đi vào đường không ổn định

bộ vi sai sẽ loại bỏ được trục trặc này, bởi vì nó cho phép các bánh xe quay ở những đường tròn khác nhau

2.7 Ưu điểm và nhược điểm của bộ vi sai

a, Ưu điểm

 Phụ tùng, linh kiện của bộ vi sai và của xe dễ thay thế, sửa chữa với giá thành phải chăng tại rất nhiều các đại lý và các chặng ủy quyền

 bộ vi sai hạn chế trượt cảm ứng momen xoắn

 Đáng tin cậy: Toyota thường phổ biến với sự đáng tin cậy từ các sản phẩm của họ và fourtuner cũng không ngoại lệ, bộ vi sai của fourtuner được nhận xét là mạnh mẽ và bền bỉ

 Khả năng vận hành ngoại địa hình: bộ vi sai 4wd của fourtuner cung cấp khả năng vận hành xuất sắc trên các loại địa hình khác nhau như đường mòn, đường gồ ghề, đất đá, Điều này khiến fourtuner trở thành 1 trong những lựa chọn hàng đầu khi phải di chuyển qua các địa hình khó khăn

 Tăng cường an toàn: hệ thống 4WD với bộ vi sai có thể cải thiện khả năng kiểm soát xe trong điều kiện trơn trượt, đảm bảo an toàn cho người lái và hành khách

b, Nhược điểm

 Cảm giác lái không linh hoạt: Có 1 số ý kiến cho rằng bộ vi sai của fourtuner không linh hoạt bằng các xe cùng phân khúc, điều này có thể do trọng lượng lớn và cấu hình không nâng cao của fourtuner

 Trọng lượng lớn, dẫn động bằng 4WD khiến cho xe tốn nhiên liệu hơn các loại xe khác và không tối ưu về mặt kinh tế khi sử dụng nội thành

 Chi phí bảo dưỡng và giá cả cao hơn 1 chút so với những loại xe cùng phân khúc

2.8 So sánh với 1 số đối thủ khác

- Ford Everest (hoặc Ford Endeavour)

 Ưu điểm: Động cơ mạnh mẽ, tiêu hao nhiên liệu tương đối tốt, khả năng ngoại địa hình đáng tin cậy

 Nhược điểm: Cảm giác lái có thể không linh hoạt, có thể đắt hơn một chút

- Chevrolet Trailblazer

 Ưu điểm: Giá cả hợp lý, khả năng vận hành tốt, nhiều tính năng tiện ích

 Nhược điểm: Động cơ không mạnh bằng một số đối thủ, không có khả năng chuyển đổi giữa 4WD và 2WD

- Isuzu MU-X

 Ưu điểm: Động cơ mạnh mẽ, khả năng ngoại địa hình tốt, khá bền bỉ

 Nhược điểm: Cảm giác lái không linh hoạt, có thể ít tính năng tiện ích so với một số đối thủ