Thiết Kế Cụm Cầu Chủ Động (Link Cad: http://bit.ly/cauchudong)

MỤC LỤC TRANG Chương I Tổng Quan 1.1 Giới thiệu chung về hệ thống truyền lực 6 1.7 Các thông số kĩ thuật của xe tham khảo 22 Chương II Xác Định Các Thông Số Của Cụm Cầu Sau 2.1 Tính toá

MỤC LỤC TRANG Chương I Tổng Quan

1.1 Giới thiệu chung về hệ thống truyền lực 6

1.7 Các thông số kĩ thuật của xe tham khảo 22

Chương II Xác Định Các Thông Số Của Cụm Cầu Sau

2.1 Tính toán bộ truyền lực chính HyPoid 25

Chương III Ứng Dụng Phần Mềm CATIA Thiết Kế Các Chi Tiết Trong

Cụm Cầu Chủ Động

3.1 Tổng quan về trợ giúp của máy tính trong thiết kế 543.2 Giới thiệu phương pháp thiết kế trong CATIA 593.3 Sử dụng CATIA để thiết kế các chi tiết 65 trong cụm cầu chủ động

Chương IV Tính bền một số chi tiết cụm cầu sau bằng phương pháp

Phần tử hữu hạn(PTHH) sử dụng phần mềm ANSYS WORKBENCH và CATIA trong tính bền kết cấu

4.1 Một số khái niệm của phương pháp PTHH 974.2 Tổng quan về phần mềm ANSYS WORKBENCH 994.3 Tính ứng suất uốn bánh răng quả dứa 106

Chương V Qui Trình tháo lắp Và Chăm Sóc Bảo Dưỡng Kĩ Thuật cụm

cầu sau

Chương VI Qui Trình công nghệ gia công các chi tiết chính trong cụm

cầu sau

6.1 Qui trình gia công bánh răng quả dứa 123

6.2 Qui trình gia công bánh răng vành chậu 124

6.3 Qui trình gia công bánh răng hành tinh 125

6.4 Qui trình gia công bánh răng bán trục 125

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, ngành công nghiệp ô tô trên thế giới đã phát triển ở một trình

độ rất cao Nó ứng dụng thành tựu của rất nhiều nghành khoa học kỹ thuậtkhác nhau như: Vật liệu, điện tử, công nghệ thông tin nhằm phục vụ mộtcách tốt nhất cho nhu cầu đời sống ngày càng cao của con người

Ở nước ta hiện nay, thị trường ô tô đang sôi động với nhiều doanhnghiệp tham gia sản xuất lắp ráp ô tô Trong số các doanh nghiệp có vốn đầu

tư trực tiếp nước ngoài, đa số các doanh nghiệp tham gia sản xuất lắp ráp xe

du lịch, còn các doanh nghiệp tham gia vào sản xuất lắp ráp xe tải chiếm sốlượng rất nhỏ Sản lượng của các doanh nghiệp trong nước và doanh nghiệp

có vốn đầu tư trực tiếp nước ngoài chỉ chiếm hơn 20%, còn lại gần 80% lànhập các xe đã qua sử dụng của các nước như: Hàn Quốc, Nhật Bản, Đức,Nga, Trung Quốc Nhiều doanh nghiệp đã nhập sắtxi về và thiết kế chế tạothành xe ô tô dùng trong các lĩnh vực khác nhau đặc biệt là chở hàng hoá.Điều đó đã đáp ứng được phần nào nhu cầu về xe tải trong khi nền côngnghiệp ô tô của nước ta chưa đáp ứng được

Hiện nay, VN đã gia nhập WTO Vấn đề đặt ra là khi hàng rào thuế quan

bị phá bỏ, các sản phẩm trong nước phải có đủ khả năng cạnh tranh với cácsản phẩm của nước ngoài Mặt khác vấn đề nội địa hoá đã và đang được chínhphủ hết sức quan tâm Để có được khả năng cạnh tranh và tăng tỷ lệ nội địahoá của các sẩn phẩm ở trong nước, việc áp dụng các kĩ thuật, khoa học côngnghệ tiên tiến chính là một trong những biện phát hiệu quả và nhanh chóngnhất

Trong giai đoạn vừa qua, tỷ lệ nội địa hoá ở các sản phẩm ôtô VN chủyếu tập trung vào một số chi tiết, phụ tùng như khung vỏ, săm lốp, nhựa, caosu… một phần đã và đang thực hiện là động cơ hộp số chủ yếu là trong hệthống truyền lực, chi tiết cơ khí Cụm Cầu chủ động là một trong các cụm chitiết chính của hệ thống truyền lực, đảm bảo truyền động đến các bánh xe chủ

động Cầu chủ động hoàn toàn có khả năng nội địa hoá bằng công nghệ trongnước Theo bản quy hoạch đã được chính phủ phê phê duyệt đến năm 2010,

tỷ lệ sản suất trong nước đối với hầu hết các chủng loại sản phảm ô tô phải đạttrên 50%, phấn đấu xuất khẩu ô tô và phụ tùng đạt 5 – 10 % tổng sản lượngcủa ngành

Thực hiện nhiệm vụ khoa học công nghệ năm 2008 của Bộ Công

Thương đề tài nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ: “Nghiên cứu

thiết kế và công nghệ chế tạo cụm cầu sau của xe tải 3 tấn nâng cao năng lực nội địa hóa phụ tùng ô tô”, cụm cầu sau ô tô tải thông dụng đã được

nghiên cứu thiết kế và chế tạo thử nghiệm trong nước Đơn vị chủ trì đề tài:Công ty cổ phần cơ khí Cổ Loa – Bộ Công Thương Trước tình hình thực tế

nhóm sinh viên chúng em được giao nhiệm vụ thực hiện để tài:“Ứng dụng phần mềm tính toán - thiết kế 3D – CATIA và phần mềm ANSYS WORKBENCH vào tính toán thiết kế cụm cầu sau chủ động xe tải 3 tấn”

Đề tài được thực hiện gồm những nội dung chính :

1 Tổng quan cụm cầu sau

2 Tính toán các thông số cơ bản của cụm cầu sau

3 Ứng dụng phần mềm CATIA để thiết kế các chi tiết trong cụm cầu sau

4 Ứng dụng phần mềm ANSYS WORKBENCH và CATIA vào tính bền cácchi tiết cơ bản cụm cầu sau

5 Mô phỏng qui trình tháo lắp cụm cầu sau

6 Mô phỏng động học

7 Xây dựng qui trình gia công các chi tiết cơ bản của cụm cầu sau

Kết quả của đề tài là xây dựng được bộ thiết kế cụm cầu chủ động trên máy tính, các chi tiết ở trạng thái vật thể không gian 3D và bản vẽ thường 2D.Việc áp dụng các phần mềm hiện đại cho phép thiết kế, kiểm tra, lắp ráp các chi tiết thành cụm một cách hết sức trực quan và phù hợp với công nghệ gia công trên các máy công cụ NC, CNC Ngoài ra sản phẩm cũng có thể ứng

dụng trong việc giảng dạy về kết cấu, hoặc sử dụng tháo lắp kết cấu một cách hết sức trực quan sinh động trong công tác giảng dạy chuyên ngành.

Do trình độ và thời gian có hạn nên Đồ án của nhóm chúng em khó tránhkhỏi thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy và các

bạn Em xin trân thành cảm ơn thầy giáo NGUYỄN TRỌNG HOAN, cùng

các thầy trong bộ môn Ô tô - trường ĐHBK Hà Nội đã tận tình hướng dẫn vàcho chúng em những ý kiến quí báu để chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp

Hà nội, Ngày 23 tháng 5 năm 2009

Nhóm sinh viên thực hiện:

Phạm Văn Tuấn, Bùi Bài Bình

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung hệ thống truyền lực

Hệ thống truyền lực của ôtô là hệ thống tất cả các cơ cấu nối từ động cơtới bánh xe chủ động, bao gồm các cơ cấu truyền, cắt, đổi chiều quay, biếnđổi giá trị mômen truyền Vậy kết cấu của hệ thống truyền lực là:

Ly hợp  Hộp số  Hộp phân phối Các đăng  Các cầu chủ động  bán trục  Bánh xe.

Sơ đồ bố trí chung hệ thống truyền lực:

Hình 1.1:Hệ thống truyền lực.

1.Cơ cấu lái 7.Bình khí nén

2.Động cơ 8.Thùng nhiên liệu

3.Hộp số 9 Các đăng dẫn động cầu trước

4.Trục các đăng dẫn động cầu sau 10.Các đăng nối hộp số hộp phân phối5.Cầu sau 11.Hộp phân phối

6.Bình ác qui 12.Cầu trước

1.2 Truyền lực chính.

1.2.1 Công dụng:

Truyền lực chính dùng để tăng mô men và truyền mô men quay từ trụccác đăng đến các bánh xe chủ động của ôtô theo một tỷ số truyền nhất định,đồng thời có thể chuyển hướng truyền mô men

1.2.2 Yêu cầu chung của truyền lực chính:

- Phải có tỷ số truyền cần thiết để phù hợp với chất lượng kéo và tínhkinh tế nhiên liệu của ôtô

- Có kích thước nhỏ gọn để tăng khoảng sáng gầm xe

- Có hiệu suất truyền động cao

- Đảm bảo độ cứng vững tốt, làm việc không ồn, tuổi thọ cao

- Trọng lượng cầu phải nhỏ để giảm trọng lượng phần không được treo

1.2.3 Phân loại truyền lực chính :

- Theo số lượng bánh răng truyền lực chính có hai dạng:

+ Loại đơn gồm một cặp bánh răng ăn khớp

+ Loại kép gồm hai cặp bánh răng ăn khớp

- Truyền lực đơn lại có thể phân loại theo dạng bánh răng:

+ Loại bánh răng côn răng thẳng

+ Loại bánh răng côn răng xoắn

+ Loại bánh răng hypoit

+ Loại trục vít bánh vít

a b c d

Hình 1.2: Các dạng truyền lực chính đơn.

a, Truyền lực chính bánh răng côn b, Truyền lực chính Hypoid

c, Truyền lực chính bánh răng trụ d, Truyền lực chính trục vít bánh vít

- Truyền lực kép có thể được phân thanh hai loại:

+ Truyền lực trung tâm với cả hai cặp bánh răng được bố trí trong cùngmột cụm nằm giữa hai bánh xe chủ động

+ Truyền lực chính kép bố trí không tập trung với cặp bánh răng thứ haiđược bố trí tại các dẫn động tới các bánh xe chủ động

- Theo số cấp số có thể phân truyền lực chính thành:

+ Truyền lực chính một cấp (chỉ có một tỉ số truyền duy nhất)

+ Truyền lực chính hai cấp (có hai cấp số được điều khiển bởi ngườilái)

1.2.4 Cấu tạo truyền lực chính:

Truyền lực chính đơn có kết cấu gọn, nhẹ đơn giản dễ sản xuất và bảodưỡng sửa chữa, giá thành thấp nên được sử dụng phổ biến trong các hệ thốngtruyền lực ô tô Tuy nhiên do chỉ có một cặp bánh răng, nên tỉ số truyền củatruyền lực chính dạng này bị giới hạn (i0 < 7) và khả năng chịu tải không lớn

sẽ phải tăng mô đun răng, điều này dẫn đến tăng kích thước bánh răng vàgiảm khoảng sáng gầm xe

Truyền lực dạng hypoid được sử dụng ngày càng rộng rãi trên các loại

ô tô do có những ưu điểm nổi trội: khả năng chịu tải lớn, làm việc êm dịu và

không ồn Đặc điểm nhận dạng của truyền lực chính loại này là trục của cácbánh răng không cắt nhau mà đặt lệch nhau một đoạn e.

Truyền lực chính bánh răng trụ được sử dụng trên các ô tô con có động

cơ đặt trước nằm ngang và cầu trước chủ động

Truyền lực chính dạng trục vít bánh vít cho phép có tỷ số truyền lớnhơn 7 với kết cấu nhỏ gọn Tuy nhiên truyền lực trục vít có hiệu suất và khảnăng chịu tải thấp hơn truyền động bánh răng côn và truyền động Hypoid,hơn nữa giá thành sản xuất của dạng truyền động này lại cao hơn nên được sửdụng tương đối hạn chế (sử dụng trên một số loại ô tô có tính năng việt dãcao)

1.3 Vi sai.

1.3.1 Công dụng:

Bộ vi sai có nhiệm vụ làm cho các bánh xe chủ động có thể quay vớicác vận tốc khác nhau trong các trường hợp ôtô quay vòng hoặc ôtô chuyểnđộng trên đường gồ ghề không bằng phẳng

1.3.2 Yêu cầu của cụm visai:

+ Phân phối mô men xoắn giữa các bánh xe hay giữa các trục theo tỷ lệđảm bảo sử dụng trọng lượng bám tối đa ở các bánh xe

+ Kích thước vi sai phải nhỏ gọn để dễ bố trí

+ Có hiệu suất truyền động cao

1.3.3 Phân loại vi sai:

- Theo kết cấu gồm có:

+ Vi sai với các bánh răng côn

+ Vi sai với các bánh răng trụ

+ Vi sai tăng ma sát

- Theo đặc tính phân phối mô men xoắn gồm có:

+ Vi sai đối xứng loại mô men xoắn được phân phối đều ra hai bántrục

+ Vi sai không đối xứng mô men xoắn phân phối không đều ra hai bántrục

Hình 1.3 Vi sai côn đối xứng

b, Nguyên lý hoạt động

Khi mô men được truyền từ động cơ đến bánh răng chủ động 1, quabánh răng bị động 4, đến vỏ vi sai 3,5 do vỏ vi sai được lắp trên bánh răng bịđộng nên vỏ vi sai quay, trên vỏ vi sai lắp chốt chữ thập có gắn các bánh rănghành tinh nên chốt quay Trong trường hợp hệ số bám của hai bên bánh xenhư nhau thì chốt chữ thập và bánh răng hành tinh đóng vai trò nsshư một

khóa gài khi đó chỉ có bánh răng bán trục quay làm bán trục quay Trườnghợp hệ số bám trên hai bánh xe khác nhau khi này bánh răng hành tinh quaytương đối với trục chữ thập và ăn khớp với bánh răng bán trục làm cho haibán trục quay với vận tốc khác nhau.

Bánh răng côn bị động 2 gắn chặt với vỏ vi sai 3, ở một nửa vỏ vi sai 3

có chế tạo liền các vách ngăn 4, các cam 5 được lắp vào vành ngăn đó và lạitựa lên vành cam ngoài 6 và vành cam trong 7 Trên vành cam 6 và 7 có sẻcác rãnh then hoa để nối với hai nửa trục truyền ra hai bên bánh xe

Hình 1.4Vi Sai Cam

1 : Bánh răng côn chủ động 4 : Vành ngăn

2 : Bánh răng côn bị động 5 : Cam

3 : Vỏ vi sai 6 ,7 : Vành cam

b Nguyên lý hoạt động :

Khi mômen truyền từ động cơ qua bánh răng côn chủ động 1 đến bánhrăng côn bị động 2 qua vỏ vi sai 3 và qua vành ngăn 4 truyền cho cam 5, cácđầu cam 5 tỳ lên các vành cam 6 và 7 để truyền ra hai bên nửa trục qua thenhoa Nếu sức cản hai bên bánh xe là như nhau thì cả hai nửa trục quay với tốc

độ như nhau Lúc này chốt 5 không dịch chuyển tương đối, đối với bề mặtcam 6 và 7 Trong trường hợp sức cản ở trên các bánh chủ động là khác nhau

sẽ có một bên bánh xe quay nhanh và một bên bánh xe quay chậm, cam 5 sẽcùng quay với bộ phận chủ động 3 đồng thời dịch chuyển theo chiều hướngchiều trục Khi đó xảy ra sự trượt ở bề mặt làm việc của cam đối với bề mặt

làm việc của vành cam Trên mặt cam của nửa trục quay chậm tốc độ trượtcủa cam hướng theo chiều quay của bộ phận chủ động, còn ở trên mặt camcủa nửa trục quay nhanh hướng về chiều ngược lại Để hiểu rõ vấn đề này taxét lực tác dụng trên vi sai cam trong hai trường hợp khi sức cản ở hai bênbánh xe chủ động là như nhau và khi sức cản ở hai bên bánh xe chủ độngkhác nhau.

Khi sức cản ở hai bên bánh xe chủ động là như nhau thì vành cam đặt 4tác dụng lên cam 5 lực P ép lên vành cam trong và ngoài những lực pháptuyến với dạng cam Khi hai bên bánh xe chủ động có sức cản như nhau thìtốc độ góc của vành 4 và hai vành cam bằng nhau

Khi hai bánh chủ động có sức cản khác nhau, nếu một trong số cácbánh xe có xu hướng tăng tốc độ góc thì giữa các chi tiết của vi sai bắt đầu có

sự chuyển dịch tương đối và ở các mặt đầu của cam 5 xuất hiện những lực masát hướng lên các vành cam quay nhanh và quay chậm về những hướng khácnhau Ở vành cam quay chậm lực ma sát ngược với vận tốc trượt, sẽ hợp vớilực chủ động và tăng mômen cho bánh xe quay chậm Ở vành cam quaynhanh lực ma sát ngược với vận tốc trượt nhưng lại giảm mômen cho bánh xequay nhanh

* Ư u điểm :

+ Khả năng vượt trơn lầy tốt hơn vi sai côn đối xứng Vì vậy tính năng

cơ động cao hơn

+ Đảm bảo cho ôtô không có trượt quay một trong số các bánh xe chủđộng trong tất cả các trường hợp mà cả hai bánh xe đều tựa lên mặt đường

* Nhược điểm :

+Vi sai cam một dãy vì số mặt lồi lõm trên vành cam 6 và 7 khác nhau

sẽ sinh ra mômen động khi vi sai làm việc chóng mòn

+ Loại vi sai đặt theo hướng trục: lực chiều trục lớn tác dụng lên vỏ visai, nên các bulông lắp trên vỏ phải chịu những lực này và ổ bi phải chọn saocho đủ khả năng chịu được lực chiều trục này cho nên kết cấu ổ tăng và phảităng độ bền, độ cứng vững cho toàn bộ cơ cấu do đó sẽ làm tăng trọng lượng

và kích thước chung của cơ cấu lên

+ Mms lớn khi quay vòng do vậy làm tăng sức cản nên mất mát côngsuất

* Vi sai tăng ma sát trong cho vi sai đối xứng :

A Vi sai tăng ma sát trong có lực ma sát cố định :

Bộ truyền động loại này gồm có : bộ truyền lực chính (bộ bánh răngvành chậu 1 - côn xoắn 8); bộ vi sai gồm 4 bánh răng hành tinh 4, hai bánhrăng côn bán trục 3 đều được lắp thêm hai bộ ly hợp đĩa ma sát

Trục chữ thập có lỗ rộng bên trong có lò xo để ép hai bánh răng cônbán trục cùng với hai bộ ly hợp vào hai nửa khung vi sai Ly hợp ma sát gồmcác đĩa thép trượt trên đuôi có then hoa của bánh răng côn bán trục và các đĩa

ma sát có tai nằm trong khung vi sai ( các đĩa ma sát này còn được gọi là cácđệm chặn lực dọc trục )

b Nguyên lý làm việc :

Khi chuyển động thẳng trên đường bằng phẳng, quãng đường lăn củahai bánh xe bằng nhau, nếu lực cản trên hai bánh xe như nhau, sẽ làm cho cácbánh răng bán trục quay cùng tốc độ, như vậy bánh răng hành tinh khôngquay trên trục của nó, mà chỉ quay quanh trục của bán trục

Khi chuyển động thẳng, dòng mômen truyền chủ yếu qua cụm vi sai,một phần nhỏ ( có thể bị trượt nhẹ ) truyền qua khớp ma sát

Khi đi trên đường vòng, quãng đường lăn của các bánh xe khác nhau,hoặc lực cản của các bánh xe khác nhau, thì mômen hai bên chênh lệch nhauđúng bằng giá trị Mms

Khi khớp ma sát trượt lớn, dòng mômen truyền một phần qua vi sai,một phần qua khớp ma sát

Trị số mômen hãm sẽ không phải là một hằng số như các vi sai khác mà

sẽ tỉ lệ với mômen truyền lên các bánh xe

Vi sai tăng ma sát được ứng dụng rộng rãi

* Nhược điểm :

Phải dùng loại dầu cầu đặc biệt, không dùng loại dầu thông thường dễgây sự cố kĩ thuật, phải sử dụng hai bên lốp có kích cỡ, hoa văn, áp suất nhưnhau

Mms lớn khi quay vòng do vậy làm tăng sức cản nên mất mát công suất

B.Vi sai tăng ma sát trong có lực ma sát không cố định :

Hình 1.5 Vi sai tăng ma sát trong có lực ma sát không cố định

3 Vỏ vi sai 7 Bánh răng hành tinh

4 Đĩa ma sát

a, Cấu tạo

Bộ truyền động loại này gồm có : bộ truyền lực chính ( bộ bánh răngvành chậu 2 - côn xoắn 1) bộ vi sai gồm 4 bánh răng hành tinh 7, hai bánhrăng côn bán trục 6 đều được lắp thêm hai bộ ly hợp đĩa ma sát 4

Trục chữ thập được thay thế bằng trục 5 cắt nhau theo góc vuông haitrục 5 có khả năng dịch chuyển với nhau theo cả chiều trục lẫn chiều gócnghiêng tương đương A và B ở các đầu trục Ly hợp ma sát gồm các đĩa théptrượt trên đuôi có then hoa của bánh răng côn bán trục và các đĩa ma sát có tainằm trong khung vi sai ( các đĩa ma sát này còn được gọi là các đệm chặn lựcdọc trục )

b, Nguyên lý làm việc:

Khi chuyển động thẳng trên đường bằng phẳng, quãng đường lăn củahai bánh xe bằng nhau, nếu lực cản trên hai bánh xe như nhau, sẽ làm cho cácbánh răng bán trục quay cùng tốc độ, như vậy bánh răng hành tinh khôngquay trên trục của nó, mà chỉ quay quanh trục của bán trục

Khi đi trên đường vòng, quãng đường lăn của các bánh xe khác nhau ,hoặc lực cản của các bánh xe khác nhau lúc đó các bánh răng hành tinh ngoàiquay cùng vỏ vi sai còn quay trên trục của nó Khi bánh răng hành tinh quaycác mặt nghiêng trên trục 5 sẽ bị dịch chuyển đi thế nào để lực trên ly hợp masát 4 truyền đến vỏ vi sai tăng lên đối với nửa trục quay chậm và giảm đi đốivới nửa trục quay nhanh

* Ư u điểm:

+ Khi đi trên đường có chênh lệch hệ số bám lớn, khả năng động lựchọc tốt hơn các loại vi sai khác

+ Trị số mômen hãm sẽ không phải là một hằng số như các vi sai khác

mà sẽ tỉ lệ với mômen truyền lên các bánh xe

+ Vi sai tăng ma sát được ứng dụng rộng rãi

* Nhược điểm:

Phải dùng loại dầu cầu đặc biệt, không dùng loại dầu thông thường dễgây sự cố kĩ thuật, phải sử dụng hai bên lốp có kích cỡ, hoa văn, áp suất nhưnhau

1.4 Các bán trục.

1.4.1 Công dụng:

Các bán trục dùng để truyền mô men xoắn từ bộ vi sai đến các bánh xechủ động Trên các loại bán trục không được giảm tải hoàn toàn bán trục cònđược dùng để tiếp nhận các lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe chủ động

1.4.2 Yêu cầu đối với các bán trục:

a) Yêu cầu chung của bán trục:

+ Phải chịu được mô men xoắn lớn trong khoảng thời gian lâu dài.Bán trục phải thẳng, không được lệch nhất là đối với các xe có khả năng cơđộng

+ Đối với bán trục của cầu dẫn hướng chủ động phải đảm bảo tính đồngtâm cho các đoạn trục của bán trục

+ Chính xác hình dáng hình học, kích thước

b) Yêu cầu riêng của bán trục sử dụng trên xe có khả năng cơ động

Các bán trục sử dụng cho các xe loại này phải chịu mô men xoắn lớn,

vì vậy các bán trục phải được chế tạo chính xác về mặt hình học, và phải cócác góc lượn hợp lý để tránh ứng suất tập trung

1.4.3 Phân loại bán trục:

+ Bán trục giảm tải hoàn toàn (hình 1.6): bánh xe có moay ơ được lắp

trên 2 ổ bi, cả hai ổ này đều lắp trên vỏ cầu Do hai ổ bi được bố trí cách nhau

một đoạn, nên các mô men uốn của các lực tương tác giứa bánh xe và mặtđường ( Z,Y, X) đều được tiếp nhận bởi vỏ cầu.Bán trục dạng này được gọi lầbán trục giảm tải hoàn toàn, nó không chịu uốn mà chỉ chịu duy nhất là mômen xoắn Loại này được sử dụng trên các loại ô tô tải

3 Bán trục 5 Bánh xe

Hình 1.7: Sơ đồ bán trục giảm tải 3/ 4

+ Bán trục giảm tải 1/2 (hình 1.8): Đầu ngoài của bán trục được đỡ bởi 1 ổ

bi nằm trong vỏ cầ chủ động Trong trường hợp này, moay ơ được trực tiếpbắt lên bán trục Kết cấu dạng này cũng có thể không có moay ơ mà tangtrống đươc bắt trực tiếp lên mặt bích ở đuôi của bán trục Với cách bố trí nhưvậy, bán trục phải chịu toàn bộ mô men uốn của các lực tương tác giữa bánh

xe với mặt đường Bán trục dạng này được sử dụng hầu hết trên các loại ô tôcon do kết cấu đơn giản

Hình 1.8: Sơ đồ bán trục giảm tải 1/ 2

1.5 Vỏ cầu.

1.5.1 Công dụng của vỏ cầu

Đối với xe có khả năng cơ động hệ thống treo thường là hệ thống treo phụthuộc Cầu xe là phần khối lượng không được treo Trong thiết kế cầu xe

thường ta phải cố gắng để phần khối lượng không được treo này là nhỏ đếnmức có thể Tuy nhiên vỏ cầu phải đáp ứng được các yêu cầu chủ yếu sau:

- Đỡ toàn bộ trọng lượng phần được treo tác dụng lên cầu

- Bao kín và bảo vệ cho bộ truyền lực chính, vi sai và các bán trục để nó

có thể hoạt động tốt trong thời gian dài

- Tiếp nhận và truyền các lực từ trên khung xe xuống và các lực từ mặtđường lên

1.5.2 Yêu cầu đối với vỏ cầu.

Vỏ cầu phải đảm bảo những yêu cầu cơ bản sau đây:

- Vỏ cầu phải đủ cứng để chịu được trọng lượng của xe, tránh gẫy uốn ảnhhưởng đến các kết cấu bên trong

- Vỏ cầu phải đảm bảo kín để bảo vệ các kết cấu bên trong

- Có kích thước và khối lượng nhỏ để giảm tải trọng xe và tăng khoảngsáng gầm xe

1.5.3 Phân loại vỏ cầu.

- Vỏ cầu liền là loại vỏ cầu thường được sản xuất bằng phương pháp đúcsau đó gia công các bề mặt lắp ghép

- Vỏ cầu rời là loại được lắp ghép từ các tấm rời bằng phương pháp hàn

1.6 Cơ cấu phanh

1.6.1 Cơ cấu phanh guốc

Hình 1.9 Cơ cấu phanh guốc 1- Guốc phanh 5 - Xi lanh lực

2- Má phanh 6 - Cam

3- Tang trống 7 - Đòn dẫn động cam

4- Chốt phanh 8 - Bầu phanh

Cơ cấu phanh guốc gồm có trống phanh 3 quay cùng với các bánh xe,các guốc phanh 1 lắp với phần không quay là mâm phanh, trên guốc có lắpcác má phanh 2, một đầu của guốc phanh quay quanh chốt tựa 4, đầu còn lại

tỳ vào piston của xilanh công tác 5 nếu là dẫn động thuỷ lực, hoặc là cam ép 6nếu là dẫn động khí nén Trong trường hợp dẫn động thuỷ lực áp suất chấtlỏng trong xilanh tác dụng lên các piston và đẩy các guốc phanh ép vào tangtrống thực hiện quá trình phanh Đối với dẫn động khí nén, áp suất khí tạo nênlực trên ty đẩy và thông qua đòn dẫn động 7 làm quay cam 6 đẩy các guốcphanh ép vào tang trống

Trên thực tế, cấu tạo của cơ cấu phanh có thể khác nhau ở cách bố trí cácguốc phanh, chẳng hạn đối với dẫn động thuỷ lực các guốc phanh có thể đượcđiều khiển bằng một xi lanh độc lập đặt đối xứng với nhau qua tâm của cơ cấuphanh, các guốc phanh có thể được bố trí như hình trên nhưng không có tâmquay cố định mà đầu dưới của chúng được nối với nhau bởi một thanh liênđộng Khe hở giữa các guốc phanh được điều chỉnh thường xuyên trong quátrình sử dụng Các cơ cấu điều chỉnh sử dụng hiện nay rất phong phú, trong

- Phanh guốc không nguy hiểm khi phanh gấp do áp suất phanh khônglớn

- Má phanh lâu mòn hơn so với phanh đĩa

- Áp suất phân bố không đều trên bề mặt ma sát

* Sơ đồ các dạng cơ cấu phanh tang trống

- Cơ cấu phanh đối xứng qua trục nghĩa là hai guốc phanh bố trí đốixứng qua đường trục thẳng đứng

Cấu tạo chung của cơ cấu phanh loại này bao gồm một mâm phanhđược bắt cố định trên dầm cầu Trên mâm phanh có lắp hai chốt cố định đểlắp ráp đầu dưới của hai guốc phanh Hai chốt cố định này có thể có bố trí bạclệch tâm để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh phía dưới Đầutrên của hai guốc phanh được lò xo guốc phanh kéo vào ép sát với cam éphoặc với piston xilanh Khe hở phía trên của má phanh và trống phanh đượcđiều chỉnh bằng trục cam ép hoặc bằng hai cam lệch tâm

Trên hai guốc phanh có tán các tấm ma sát Các tấm này có thể dài liêntục hoặc phân thành một số đoạn

- Cơ cấu phanh đối xứng qua tâm

Hình 1.10 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm

Được thể hiện trên mâm phanh cũng bố trí guốc phanh, hai xilanh bánh

xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúng đối xứng nhau qua tâm.Mỗi guốc phanh được lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng có bạclệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dưới của má phanh và trống phanh Mộtphía của guốc phanh luôn tì vào piston của xi lanh bánh xe nhờ lò xo guốcphanh Khe hở phía trên giữa má phanh và trống phanh được điều chỉnh bởi

cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở lắp trong piston của xilanh bánh xe Cơ cấuphanh đối xứng qua tâm thường có dẫn động bằng thuỷ lực và được bố trí ởcầu trước của ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ Bố trí sao cho khi ôtô chuyển độngtiến thì cả hai guốc phanh đều là guốc xiết còn khi lùi lại trở thành hai guốcnhả Như vậy hiệu quả phanh khi tiến thì lớn còn khi lùi thì nhỏ tuy nhiên thờigian lùi ôtô rất ít và tốc độ rất chậm nên không cần lực phanh hay mômenphanh lớn

- Cơ cấu phanh loại bơi

- Cơ cấu phanh tự cường hoá

Cơ cấu phanh guốc tự cường hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thìguốc phanh thứ nhất sẽ tăng cường lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai

Có hai loại cơ cấu phanh tự cường hóa: cơ cấu phanh tự cường hóa tácdụng đơn, cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép

- Cơ cấu phanh tự cường hoá tác dụng đơn

Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn có hai đầu của hai guốcphanh được liên kết với nhau qua hai mặt tựa di trượt của một cơ cấu điều

Hình 1.12 Cơ cấu phanh tự cường hóa

chỉnh di động Hai đầu còn lại của hai guốc phanh thì một được tựa vào mặttựa di trượt trên vỏ xi lanh bánh xe còn một thì tựa vào mặt tựa di trượt củapiston xi lanh bánh xe Cơ cấu điều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở giữa máphanh và trống phanh của cả hai guốc phanh Cơ cấu phanh loại này thườngđược bố trí ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình.

- Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép

Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép có hai đầu của hai guốc phanhđược tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai pittông trong một xi lanh bánh xe

Cơ cấu phanh loại này được sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtôtải nhỏ đến trung bình

1.6.2 Cơ cấu phanh đĩa

Phanh đĩa thường có cơ cấu tự điều chỉnh khe hở giữa má phanh và đĩaphanh Phanh đĩa được sử dụng chủ yếu trên các loại ôtô nhỏ và được dẫnđộng bằng thuỷ lực.

- Ít bị ảnh hưởng khi bị nước văng vào so với cơ cấu loại trống do ápsuất trên bề mặt má phanh cao (40 - 50 KG/cm2 khi phanh khẩn cấp, nghĩa làgấp 3-4 lần lớn hơn so với áp suất trên mặt má phanh tang trống)

- Lực tác dụng lên cơ cấu phanh được cân bằng

- Áp suất phân bố đều trên bề mặt ma sát

- Biến dạng của đĩa và vỏ theo hướng trục

- Các tấm ma sát của loại phanh này hao mòn nhanh hơn phanh trống

- Cơ cấu phanh đĩa không được cân bằng vì khi phanh sẽ sinh các lựcphụ tác dụng lên ổ bi của bánh xe

* Sơ đồ các dạng phanh đĩa

- Cơ cấu phanh đĩa có giá đặt xilanh cố định gồm hai xilanh công tácđặt hai bên đĩa phanh Số lượng xilanh công tác có thể là 4 đặt đối xứng nhau,hoặc 3 xilanh với 2 xilanh nhỏ một bên, còn bên kia là 1 xilanh lớn.

Loại này, giá đỡ được bắt cố định trên dầm cầu Trên giá đỡ bố trí haixilanh bánh xe ở hai phía của đĩa phanh Trong các xilanh có piston, mà mộtđầu của nó luôn tì vào các má phanh Một đường dầu từ xilanh chính đượcdẫn đến cả hai xilanh bánh xe

Khi đạp phanh, dầu từ xilanh chính qua ống dẫn đến các xilanh bánh xeđẩy piston mang các má phanh ép vào hai phía của đĩa phanh thực hiện phanhbánh xe

Khi thôi phanh dưới tác dụng của lò xo hồi vị bàn đạp được trả về vị tríban đầu, dầu từ xilanh bánh xễ hồi trở về vị trí ban đầu, dầu từ xilanh bánh xễhồi trở về xilanh chính, tách má phanh khỏi đĩa phanh kết thúc quá trìnhphanh

1- Piston 2- Má phanh 3- Đĩa phanh 4- Giá cố định 5- Giá bắt

- Cơ cấu phanh đĩa có giá đặtxilanh di động bố trí một xilanh Giá xilanh được di động trên các giá nhỏ dẫnhướng Khi phanh xilanh đẩy piston và má phanh vào đĩa phanh, sau đó đẩygiá đặt xilanh trượt trên trục dẫn hướng để ép nốt má bên kia vào đĩa phanh Loại này có kết cấu các tấm má phanh tự lựa được điều khiển bằng mộtxilanh lực đặt lên giá quay

1- Má phanh2- Đĩa phanh3- Piston4- Giá di động5- Giá dẫn hướng

CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE THAM KHẢO (LIFAN) THỂ HIỆN DƯỚI BẢNG SAU

Phân bố tải trọng

- Không tải:

+ Cầu trước (N) 19600

+ Cầu sau (N)

- Đầy tải:

+ Cầu trước (N) + Cầu sau (N)

25500

2685050000

- Chiều dài cơ sở (mm)

- Vết bánh xe trước/sau

- Khoảng sáng gầm xe (mm)

34001720/1640240

HỘP SỐ

- Tỷ số truyền cao nhất (số phụ 1) (số phụ 2)

- Tỷ số truyền thấp nhất

- Tỷ số truyền số lùi (số phụ 1) (số phụ 2)

7.3111.41.007.6611.94

- Truyền lực chính Bánh răng côn Hypoid

Truyền lực hành tinh

LỐP XE

- Kiểu lốp + Lốp trước + Lốp sau

- Áp suất lốp trước/sau (kG/cm2)

8.25 - 208.25 - 20

CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN

CỦA CỤM CẦU SAU 2.1 TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN LỰC CHÍNH HYPOID

2.1.1 Tính toán tỉ số truyền truyền lực chính

Theo tài liệu [3] – tr (123) từ công thức đảm bảo vận tốc lớn nhất của xe tatính được tỉ số truyền của truyền lực chính:

h

r n i

 nemax Số vòng quay lớn nhất của động cơ ứng với vận tốc lớn nhất: động

cơ diesel chọn tỉ số giữa vòng quay động cơ ứng với vận tốc lớn nhấtcủa ô tô và công suất lớn nhất của động cơ   1

r n i

i v



2.1.2 Tính toán chế độ tải trọng

Tính toán chế độ tải trọng được lựa chọn từ hai chế độ đó là:

- Tính theo mô men lớn nhất của động cơ:

 t hiệu suất của hệ thống truyền lực:  t 0.9

- Tính toán theo khả năng bám, chế độ này dùng để kiểm tra bền và so sánhbền các chi tiết theo khả năng bám:

Chọn số răng theo i0,với xe tải 3 tấn ta chọn số răng của bánh răng chủđộng là 6 răng

Do đó: Z2= Z1.i0= 6.6,93 = 41.5 chọn Z2=41 răng

Ta tính lại i0: 2

0 1

41 6.83 6

Z i Z

- Chọn góc xoắn  cho cặp bánh răng của xe tính toán: Với xe tính toán thìgóc xoắn của bánh răng chủ động của truyền lực chính là: 1=40o42o, chọn

o n

L m

n

m m



+ Chiều rộng răng: Chọn b=0,3.L =0,3.210,93 =63.297 Chọn b1=63.3(mm) ,b2=58(mm)

+ Nửa góc chia côn: 1

1

2

6 11.5 41

2= -0,682 (mm)+ Đường kính vòng chia đáy lớn: Dc=ms.Z

1 1

9, 42.6 56,5( ) 9, 42.41 386.22( )

D

+ Bước răng đáy lớn: ts=.mn

e bx

c c

63,3 (1 ) 35,7.(1 ) 33.4( )

986,6 58 (1 ) 382.(1 ) 359.54( )

đơnvị

Kết quảchủ động bị động

18 Chiều cao đầu răng đáy lớn he mm 2,994 15,838

20 Chiều dày răng ở đáy lớn trên

21 Đk vòng chân răng đáy lớn Di mm 35,7 382

22 Đk vòng chân răng đáy nhỏ di mm 33,4 359,54

23 Bk vòng chia trung bình rx mm 21,94 150,56

2.1.4 Tính toán lực tác dụng lên cặp bánh răng truyền lực chính

Việc tính bền cho truyền lực chính chỉ cần tính cho bánh răng nhỏ, tức

là chỉ tính cho bánh răng chủ động Sơ đồ lực tác dụng giữa các bánh răngnhư trên hình dưới đây

sin

tg

tg P Q

1

20 sin11.5 140291,7 42 cos11.5 137482( )

Sơ đồ tính lực trên các bánh răng TLC

Sơ đồ lực của truyền lực chính

2

20 sin 78.5 167466,095 27.49 cos78.5 70959, 47( )

20 cos 78.5 167466,095 27, 49 sin 78,5 71692.1( )

2.1.5 Tính bền bánh răng theo ứng suất uốn

Ta chỉ tính ứng suất uốn cho bánh răng chủ động, theo [2] - (6-13) ứngsuất uốn tác dụng lên bánh răng chủ động được tính theo công thức sau:

max 1

2 2 1

1

1 sin cos

 b: Chiều dài răng theo đường sinh

 t: Bước răng trên mặt bên tính ở đáy lớn hình côn chia

 : Nửa góc côn chia

td

Z Z

 

Kd hệ số tải trọng động ( Kd=1 1.5) chọn Kd=1,2

2 2

2

300.11, 4.1, 2

1061( / ) 0,0633

 u  u  Điều kiện bền theo uốn được thỏa mãn

2.1.6 Tính bền bánh răng theo ứng suất tiếp xúc

td td

E P

1 1 cos sin

.

418 , 0

 P: Công suất tính theo chế độ tải trọng trung bình

1

2799

140291.7( ) 0,02194

 E: Môđun đàn hồi của vật liệu, E=21,5.1010 (N/m2)

 rtd1, rtd2: bán kính tương đương của bánh răng chủ động và bịđộng

 b:Chiều dài răng theo đường sinh

 : Góc ăn khớp danh nghĩa điểm giữa răng