thiết kế , tính toán cầu sau chủ động ( kèm bản vẽ )

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 t

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 54 3.2 Giới thiệu phương pháp thiết kế trong CATIA 59 3.3 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 99 4.3 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 thuật khác nhau như: Vật liệu, điện tử, công nghệ thông tin nhằm phục vụ một cách 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 doanh nghiệp 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 số lượng 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% là nhập 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 tạo thành 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 công nghiệp 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 các sản phẩm của nước ngoài Mặt khác vấn đề nội địa hoá đã và đang được chính phủ hết sức quan tâm Để có được khả năng cạnh tranh và tăng tỷ lệ nội địa hoá của các sẩn phẩm ở trong nước, việc áp dụng các kĩ thuật, khoa học công nghệ tiên tiến chính là một trong những biện phát hiệu quả và nhanh chóng nhất

Trong giai đoạn vừa qua, tỷ lệ nội địa hoá ở các sản phẩm ôtô VN chủ yếu tập trung vào một số chi tiết, phụ tùng như khung vỏ, săm lốp, nhựa, cao su… một phần đã và đang thực hiện là động cơ hộp số chủ yếu là trong hệ thống truyền lực, chi tiết cơ khí Cụm Cầu chủ động là một trong các cụm chi tiết 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 trong nước 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 đạt trên 50%, phấn đấu xuất khẩu ô tô và phụ tùng đạt 5 – 10 % tổng sản lượng của 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 các chi 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 tránh khỏi 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 và cho 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 cơ tới bánh xe chủ động, bao gồm các cơ cấu truyền, cắt, đổi chiều quay, biến đổi 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 phối

5.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 trục các 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 tính kinh 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 cùng một cụm nằm giữa hai bánh xe chủ động

+ Truyền lực chính kép bố trí không tập trung với cặp bánh răng thứ hai được 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 người lái)

1.2.4 Cấu tạo truyền lực chính:

Truyền lực chính đơn có kết cấu gọn, nhẹ đơn giản dễ sản xuất và bảo dưỡng sửa chữa, giá thành thấp nên được sử dụng phổ biến trong các hệ thống truyền lực ô tô Tuy nhiên do chỉ có một cặp bánh răng, nên tỉ số truyền của truyền 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 và giảm 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 các bánh 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 lớn hơn 7 với kết cấu nhỏ gọn Tuy nhiên truyền lực trục vít có hiệu suất và khả năng 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 sử dụng tương đối hạn chế (sử dụng trên một số loại ô tô có tính năng việt dã cao)

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 với các vận tốc khác nhau trong các trường hợp ôtô quay vòng hoặc ôtô chuyển động 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 lệ đảm 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 bán trục

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

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, qua bánh răng bị động 4, đến vỏ vi sai 3,5 do vỏ vi sai được lắp trên bánh răng bị động nên vỏ vi sai quay, trên vỏ vi sai lắp chốt chữ thập có gắn các bánh răng hành tinh nên chốt quay Trong trường hợp hệ số bám của hai bên bánh xe như 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 Trường

hợp hệ số bám trên hai bánh xe khác nhau khi này bánh răng hành tinh quay tương đối với trục chữ thập và ăn khớp với bánh răng bán trục làm cho hai bán 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 lại tựa lên vành cam ngoài 6 và vành cam trong 7 Trên vành cam 6 và 7 có sẻ các 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 bánh răng côn bị động 2 qua vỏ vi sai 3 và qua vành ngăn 4 truyền cho cam 5, các đầu cam 5 tỳ lên các vành cam 6 và 7 để truyền ra hai bên nửa trục qua then hoa 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 mặt cam 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 sẽ cùng quay với bộ phận chủ động 3 đồng thời dịch chuyển theo chiều hướng chiều 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 trượt của cam hướng theo chiều quay của bộ phận chủ động, còn ở trên mặt cam của nửa trục quay nhanh hướng về chiều ngược lại Để hiểu rõ vấn đề này ta xét lực tác dụng trên vi sai cam trong hai trường hợp khi sức cản ở hai bên bánh xe chủ động là như nhau và khi sức cản ở hai bên bánh xe chủ động khác nhau

Khi sức cản ở hai bên bánh xe chủ động là như nhau thì vành cam đặt 4 tác dụng lên cam 5 lực P ép lên vành cam trong và ngoài những lực pháp tuyến với dạng cam Khi hai bên bánh xe chủ động có sức cản như nhau thì tốc 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 các bánh 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 ma sát hướng lên các vành cam quay nhanh và quay chậm về những hướng khác nhau Ở vành cam quay chậm lực ma sát ngược với vận tốc trượt, sẽ hợp với lực chủ động và tăng mômen cho bánh xe quay chậm Ở vành cam quay nhanh lực ma sát ngược với vận tốc trượt nhưng lại giảm mômen cho bánh xe quay 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 chủ động 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 vi

cho đủ khả năng chịu được lực chiều trục này cho nên kết cấu ổ tăng và phải tăng 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 công suất

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

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

Trục chữ thập có lỗ rộng bên trong có lò xo để ép hai bánh răng côn bán trục cùng với hai bộ ly hợp vào hai nửa khung vi sai Ly hợp ma sát gồm

các 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 các đệm chặn lực dọc trục )

b Nguyên lý làm việc :

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 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 nhau đúng 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 dễ gây sự cố kĩ thuật, phải sử dụng hai bên lốp có kích cỡ, hoa văn, áp suất như nhau

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

2 Bánh răng vành chậu 6 Bánh răng bán trục

4 Đĩa ma sát

a, Cấu tạo

Bộ truyền động loại này gồm có : bộ truyền lực chính ( bộ bánh răng vành chậu 2 - côn xoắn 1) bộ vi sai gồm 4 bánh răng hành tinh 7, hai bánh răng 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 hai trục 5 có khả năng dịch chuyển với nhau theo cả chiều trục lẫn chiều góc nghiêng tương đương A và B ở các đầu trục Ly hợp ma sát gồm các 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 các đệm chặn lực dọc trục )

b, Nguyên lý làm việc:

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 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 ngoài quay cùng vỏ vi sai còn quay trên trục của nó Khi bánh răng hành tinh quay các mặt nghiêng trên trục 5 sẽ bị dịch chuyển đi thế nào để lực trên ly hợp ma sát 4 truyền đến vỏ vi sai tăng lên đối với nửa trục quay chậm và giảm đi đối với nửa trục quay nhanh

* Ư u điểm:

+ Khi đi trên đường có chênh lệch hệ số bám lớn, khả năng động lực học 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 dễ gây sự cố kĩ thuật, phải sử dụng hai bên lốp có kích cỡ, hoa văn, áp suất như nhau

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 xe chủ động Trên các loại bán trục không được giảm tải hoàn toàn bán trục còn được 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 cơ động

+ Đối với bán trục của cầu dẫn hướng chủ động phải đảm bảo tính đồng tâm 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 có các 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 mặt đường ( Z,Y, X) đều được tiếp nhận bởi vỏ cầu.Bán trục dạng này được gọi lầ bán trục giảm tải hoàn toàn, nó không chịu uốn mà chỉ chịu duy nhất là mô men xoắn Loại này được sử dụng trên các loại ô tô tải

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 tiếp bắt lên bán trục Kết cấu dạng này cũng có thể không có moay ơ mà tang

trống đươc bắt trực tiếp lên mặt bích ở đuôi của bán trục Với cách bố trí như vậy, 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 tô con do kết cấu đơn giản

3 Bán trục 5 Bánh xe

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 phụ thuộc 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 đến mức 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 mặt đường 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 ảnh hưởng 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 khoảng sáng gầm xe

1.5.3 Phân loại vỏ cầu

- Vỏ cầu liền là loại vỏ cầu thường được sản xuất bằng phương pháp đúc sau 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 lắp các 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 6 nếu là dẫn động khí nén Trong trường hợp dẫn động thuỷ lực áp suất chất lỏng trong xilanh tác dụng lên các piston và đẩy các guốc phanh ép vào tang trống thực hiện quá trình phanh Đối với dẫn động khí nén, áp suất khí tạo nên lực trên ty đẩy và thông qua đòn dẫn động 7 làm quay cam 6 đẩy các guốc phanh ép vào tang trống

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

- Cơ cấu phanh được che kín trong quá trình làm việc

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

- Má phanh lâu mòn hơn so với phanh đĩa

* Sơ đồ các dạng cơ cấu phanh tang trống

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

Cấu tạo chung của cơ cấu phanh loại này bao gồm một mâm phanh được bắt cố định trên dầm cầu Trên mâm phanh có lắp hai chốt cố định để lắp ráp đầu dưới của hai guốc phanh Hai chốt cố định này có thể có bố trí bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh phía dưới Đầu trên của hai guốc phanh được lò xo guốc phanh kéo vào ép sát với cam ép hoặc với piston xilanh Khe hở phía trên của má phanh và trống phanh được điều 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 liên tục hoặc phân thành một số đoạn

- Cơ cấu phanh đối xứng qua tâm

Hình 1.10 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm

1 ống nối; 2 vít xả khí; 3 xi lanh bánh xe; 4 má phanh;

5 phớt làm kín; 6 pittông; 7 lò xo guốc phanh; 8 tấm chặn;

9 chốt guốc phanh; 10 mâm phanh

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 bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dưới của má phanh và trống phanh Một phía của guốc phanh luôn tì vào piston của xi lanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh 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 cấu phanh đối xứng qua tâm thường có dẫn động bằng thuỷ lực và được bố trí ở cầu trước của ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ Bố trí sao cho khi ôtô chuyển động tiến thì cả hai guốc phanh đều là guốc xiết còn khi lùi lại trở thành hai guốc nhả Như vậy hiệu quả phanh khi tiến thì lớn còn khi lùi thì nhỏ tuy nhiên thời gian lùi ôtô rất ít và tốc độ rất chậm nên không cần lực phanh hay mômen phanh lớn

- Cơ cấu phanh loại bơi

hưởng piston kia Kết cấu phanh dễ gây nên giá tri mômen phanh thay đổi, ảnh hưởng xấu đến chất lượng chuyển động của xe khi phanh

- Cơ cấu phanh tự cường hoá

Cơ cấu phanh guốc tự cường hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì guốc 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 tác dụng 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 guốc phanh được liên kết với nhau qua hai mặt tựa di trượt của một cơ cấu điều chỉnh di động Hai đầu còn lại của hai guốc phanh thì một được tựa vào mặt tựa di trượt trên vỏ xi lanh bánh xe còn một thì tựa vào mặt tựa di trượt của piston xi lanh bánh xe Cơ cấu điều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh của cả hai guốc phanh Cơ cấu phanh loại này thường được 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 phanh được tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai pittông trong một xi lanh bánh xe

Hình 1.12 Cơ cấu phanh tự cường hóa

Cơ cấu phanh loại này được sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải 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 đĩa phanh Phanh đĩa được sử dụng chủ yếu trên các loại ôtô nhỏ và được dẫn động bằng thuỷ lực

đặt ở trong rãnh xilanh, và vòng cao su này ép chặt lên piston Khe hở nhỏ tức hành trình piston nhỏ do đó tạo điều kiện để tăng tỷ số truyền của dẫn động

- Ít bị ảnh hưởng khi bị nước văng vào so với cơ cấu loại trống do áp suất trên bề mặt má phanh cao (40 - 50 KG/cm2

khi phanh khẩn cấp, nghĩa là gấp 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 lực phụ 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 tác đặt 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 hai xilanh bánh xe ở hai phía của đĩa phanh Trong các xilanh có piston, mà một đầu của nó luôn tì vào các má phanh Một đường dầu từ xilanh chính được dẫn đến cả hai xilanh bánh xe

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

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

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

- Cơ cấu phanh đĩa có giá đặt xilanh di động bố trí một xilanh Giá xilanh được di động trên các giá nhỏ dẫn hướng Khi phanh xilanh đẩy piston

và má phanh vào đĩa phanh, sau đó đẩy giá 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 một xilanh lực đặt lên giá quay

1- Má phanh 2- Đĩa phanh 3- Piston 4- Giá di động 5- Giá dẫn hướng

CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE THAM KHẢO (LIFAN) THỂ

HIỆN DƯỚI BẢNG SAU

- Đầy tải:

+ Cầu trước (N) + Cầu sau (N)

240

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)

7.31 11.4 1.00 7.66 11.94

Bánh răng côn Hypoid

Bánh răng côn răng thẳng, không tăng ma sát

Truyền lực hành tinh

LỐP XE

- Kiểu lốp + Lốp trước + Lốp sau

- Áp suất lốp trước/sau (kG/cm2)

8.25 - 20 8.25 - 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 ta tính được tỉ số truyền của truyền lực chính:

h

r n i

h

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:

 ih1 tỉ số truyền hộp số ở số truyền 1: ih1=11,4

 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 sánh bền các chi tiết theo khả năng bám:

4 1

6 8 3 6

Z i Z

+ 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

a r c t g a r c t g Z

1 1

9 , 4 2 6 5 6 , 5 ( ) 9 , 4 2 4 1 3 8 6 2 2 ( )

c c

9 8 6 , 6

5 8 (1 ) 3 8 2 (1 ) 3 5 9 5 4 ( )

Bảng thông số Truyền lực chính

Tên thông số

ký hiệu

đơn

vị

Kết quả chủ động bị động

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

19 Chiều cao răng đáy lớn h mm 21,187 21,187

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 răng như trên hình dưới đây

sin

tg

tg P Q

Sơ đồ tính lực trên các bánh răng TLC

Sơ đồ lực của truyền lực chính

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) ứng suất uốn tác dụng lên bánh răng chủ động được tính theo công thức sau:

2 2 1

 b: Chiều dài răng theo đường sinh

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

 : Nửa góc côn chia

2.1.6 Tính bền bánh răng theo ứng suất tiếp xúc

td td tx

r r b

E P

1 1 cos sin

.

418 , 0

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

 b:Chiều dài răng theo đường sinh

 : Góc ăn khớp danh nghĩa điểm giữa răng

Chọn vật liệu: Vỏ vi sai chế tạo bằng gang rèn với độ cứng HB

121149, trục bánh răng vi sai và bánh răng hành tinh chế tạo bằng thép hợp kim - 20X đạt độ cứng sau khi nhiệt luyện HRC=5662 có

 u 600 900 (MN /m2)

 và tx    tx  1500  2500 (MN /m2)

+ Chọn số bánh răng vi sai là 4 bánh răng

+ Chọn môđun răng tại mặt đáy lớn răng, sử dụng bánh răng côn răng thẳng, Chọn m=5

+ Số răng bán trục: Zb = 20