Nghiên cứu động lực học của bộ vi sai tăng nội ma sát và khảo sát sự ảnh hưởng của nó tới khả năng động lực học của bánh xe

DANH MỤC CÁC KÝ TỰ VÀ KÝ HIỆU VIẾT TẮT TRONG ĐỒ ÁNTỐT NGHIỆP 6 M2 Mô men tại bánh răng chủ động của truyền lực chính N.m 7 M3 Mô men tại bánh răng bị động của truyền lực chính N.m 9 J kp

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

MỤC LỤC

MỤC LỤC 3

DANH MỤC CÁC BẢNG THÔNG SỐ TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5

DANH MỤC CÁC KÝ TỰ VÀ KÝ HIỆU VIẾT TẮT TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 7

LỜI NÓI ĐẦU 9

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 13

1.1 MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC KHẢO SÁT SỰ PHÂN BỐ MÔ MEN RA CÁC BÁNH XE CHỦ ĐỘNG KHI QUAY VÒNG 13

1.2 TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI VI SAI 14

1.2.1 NHIỆM VỤ CỦA BỘ VI SAI 14

1.2.2 PHÂN LOẠI VI SAI 15

1.2.2.1 Theo cấu trúc bánh răng 15

1.2.2.2 Theo ma sát trong 15

1.2.2.3 Theo khả năng điều khiển ma sát trong đối với bộ vi sai 15

1.2.3 MỘT SỐ LOẠI VI SAI THƯỜNG GẶP 15

1.2.3.1 Vi sai thường (Vi sai ma sát trong thấp) 15

1.2.3.2 Vi sai ma sát trong cao 16

1.2.4 ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA VI SAI 23

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ LẬP MÔ HÌNH TÍNH 26

2.1 SƠ ĐỒ LOGIC TÍNH TOÁN CỦA BÀI TOÁN QUAY VÒNG 27

2.2 PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG SỰ QUAY BÁNH XE 28

2.2.1 QUAN HỆ ĐỘNG HỌC CỦA VI SAI 29

2.2.2 MỐI QUAN HỆ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CẦU XE VÀ VI SAI 31

2.3 CÁC MÔ HÌNH TÍNH TOÁN ĐƯỢC SỬ DỤNG 35

2.3.1 MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC TOÀN XE 35

2.3.2 SỰ NGHIÊNG THÂN XE VÀ TẢI TRỌNG THẲNG ĐỨNG 37

2.3.3 MÔ HÌNH CÁC QUAN HÊ ĐỘNG HỌC CỦA Ô TÔ 37

2.4 MÔ HÌNH LỐP 38

2.5 CÁC PHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG 40

2.5.1 GÓC QUAY VÀNH LÁI 40

2.5.2 CÁC TRẠNG THÁI MÔ MEN TRONG TÍNH TOÁN 41

CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN 42

3.1 CÁC PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN TÍNH TOÁN THEO MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI 42

3.2 PHƯƠNG PHÁP RUNGE KUTTA 4 ĐIỂM 42

3.3 VẤN ĐỀ SAI SỐ CỦA BÀI TOÁN 43

3.4 LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN 44

3.5 LỰA CHỌN CÁC TRƯỜNG HỢP KHẢO SÁT 44

3.6 CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG TRÊN MATLAB SIMULINK 46

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VÀ NHẬN XÉT 49

4.1 KẾT QUẢ KHẢO SÁT 50

4.1.1 TRƯỜNG HỢP 1: KHI KHÔNG CÓ MÔ MEN MA SÁT TRONG BỘ VI SAI (MMS=0) 50

4.1.2 TRƯỜNG HỢP 2: KHI CÓ M MS VỚI GIÁ TRỊ HỆ SỐ KHÓA VI SAI K=0.15 52

4.1.3 TRƯỜNG HỢP 3: KHI CÓ M MS VỚI GIÁ TRỊ HỆ SỐ KHÓA VI SAI K=0.3 55

4.1.4 TRƯỜNG HỢP 4: KHI CÓ M MS VỚI GIÁ TRỊ HỆ SỐ KHÓA VI SAI K=0.45 58

4.2 NHẬN XÉT 60

KẾT LUẬN 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

PHỤ LỤC 65

DANH MỤC CÁC BẢNG THÔNG SỐ TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2 Hình 1.2 Mô tả tổng thể quan hệ điều khiển của lái xe

và chuyển động của ô tô

10 Hình 1.10 Sơ đồ cấu tạo của bộ vi sai ma sát trong cao loại vi sai cam 21

11 Hình 1.11 Sơ đồ cấu tạo và sơ đồ nguyên lý của bộ khóa vi sai 22

12 Hình 1.12 Quan hệ động học và động lực học của vi sai côn có ma sát

17 Hình 2.5 Sơ đồ cấu tạo bộ vi sai ma sát trong cao sử dụng hai khớp

18 Hình 2.6 Động lực học của vi sai 30

23 Hình 2.11 Các lực và mô men xác định trong mặt phẳng ngang 36

34 Hình 4.2 Mô men của bánh xe chủ động khi hệ số khóa vi sai K=0 51

35 Hình 4.3 Vận tốc góc bánh xe chủ động trong và ngoài khi hệ số

36 Hình 4.4 Mô men ma sát trong bộ vi sai khi hệ số khóa vi sai K=0.15 53

37 Hình 4.5 Mô men chia ra hai bánh xe chủ động khi hệ số khóa vi sai

38 Hình 4.6 Vận tốc góc của bánh xe trong và ngoài khi hệ số khóa vi

39 Hình 4.7 Mô men ma sát trong bộ vi sai khi hệ số khóa vi sai K=0.3 55

40 Hình 4.8 Mô men chia ra hai bánh xe chủ động khi hệ số khóa vi sai

41 Hình 4.9 Vận tốc góc của bánh xe trong và ngoài khi hệ số khóa vi

42 Hình 4.10 Mô men ma sát trong bộ vi sai khi hệ số khóa vi sai K=0.45 58

43 Hình 4.11 Mô men chia ra hai bánh xe chủ động khi hệ số khóa vi sai

44 Hình 4.12 Vận tốc góc của bánh xe trong và ngoài khi hệ số khóa vi

DANH MỤC CÁC KÝ TỰ VÀ KÝ HIỆU VIẾT TẮT TRONG ĐỒ ÁN

TỐT NGHIỆP

6 M2 Mô men tại bánh răng chủ động của truyền lực chính N.m

7 M3 Mô men tại bánh răng bị động của truyền lực chính N.m

9 J kp Mômen quán tính của các phần liên kết với bánh xe quanh

2

10 J kz Mômen quán tính của các phần liên kết với bánh xe quanh

2

13 J2 Mô men quán tính tại bánh răng chủ động truyền lực

chính

kg.m2

14 J3 Mô men quán tính tại bánh răng bị động truyền lực chính kg.m2

16 J5 Mô men quán tính của bánh răng bán trục bên trái kg.m2

17 J6 Mô men quán tính của bánh răng bán trục bên phải kg.m2

19 F1 Lực vòng của bánh xe bên trái ở cầu trước và mặt đường N

20 F2 Lực vòng của bánh xe bên phải ở cầu trước và mặt đường N

21 F3 Lực vòng của bánh xe bên trái ở cầu sau và mặt đường N

22 F4 Lực vòng giữa bánh xe bên phải ở cầu sau và mặt đường N

28 n Số vòng quay của bánh răng bị động truyền lực chính min-1

29 nt Số vòng quay của bánh răng bán trục trái min-1

-41 ls1 Hệ số độ cứng bậc nhất của biến dạng dọc lốp xe 1/rad

42 ls2 Hệ số độ cứng bậc hai của biến dạng dọc lốp xe 1/kN.rad

43 l1 Hệ số độ cứng bậc nhất của góc lệch bên bánh xe 1/rad

44 l2 Hệ số độ cứng bậc hai của góc lệch bên bánh xe 1/kN.rad

-LỜI NÓI ĐẦU

Sự phân chia mô men ra các bánh xe chủ động có ảnh hưởng lớn tới khả năngquay vòng và tính điều khiển chung của ô tô, điều này ảnh hưởng đến vấn đề an toànkhi tham gia giao thông Do đó nghiên cứu và giải quyết bài toán quỹ đạo chuyển động

ô tô khi có để ý tới mô men ma sát trong bộ vi sai là cần thiết, góp phần giảm thiểu tainạn giao thông

Trên rất nhiều cầu xe của các xe có khả năng cơ động được đưa vào nội ma sát,các tài liệu sử dụng và sửa chữa đi kèm không nêu được một cách đầy đủ những kiếnthức về vấn đề này mà chỉ nêu nên được phần khai thác và sử dụng Chính vì vậy đềtài được đặt ra để hiểu sâu hơn về động học, động lực học của cầu xe có vi sai ma sáttrong cao nhằm phục vụ bài toán quỹ đạo chuyển động của ô tô

Do vậy, đồ án tốt nghiệp được thực hiện với tên đề tài “Nghiên cứu động lực

học của bộ vi sai tăng nội ma sát và khảo sát sự ảnh hưởng của nó tới khả năng động lực học của bánh xe” nhằm góp phần hoàn thiện sâu sắc hơn về bài toán quỹ

đạo chuyển động của ô tô

Được sự hướng dẫn tận tình của thầy: Phạm Văn Hải cùng với sự cố gắng của

bản thân, đồ án tốt nghiệp đã được hoàn thành đúng tiến độ và thời gian guy định Vìthời gian, kiến thức còn hạn chế, nên đồ án không thể tránh được những sai sót Vì vậy

em mong các thầy, cô trong Bộ môn công nghệ ô tô cho ý kiến đóng góp để đồ án của

em được hoàn thiện hơn

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn cũng như các thầy, côgiáo trong Bộ môn công nghệ ô tô đã truyền đạt cho em rất nhiều kiến thức quý báutrong quá trình học tập ở trường và thời gian làm đồ án tốt nghiệp

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Bước sang thế kỷ 21, sự tiến bộ về khoa học kỹ thuật của nhân loại đã bước lênmột tầm cao mới Rất nhiều thành tựu khoa học kỹ thuật, các phát minh, sang chếmang đậm tính hiện đại và có tính ứng dụng cao Là một quốc gia có nền kinh tế đangphát triển, nước ta đã và đang có những cải cách mới để thúc đẩy kinh tế Việc tiếpnhận, áp dụng các thành tựu khoa học tiên tiến của thế gưới được nhà nước quan tâmcải tạo, đẩy mạnh sự phát triển của các ngành công nghiệp mới Với mục đích đưanước ta là một nước nông nghiệp kém phát triển thành một nước công nghiệp pháttriển Trải qua rất nhiều năm phấn đấu và phát triển Hiện nay nước ta là thành viêncủa khối kinh tế quốc tế (WTO) Với việc tiếp cận các quốc gia có nền kinh tế pháttriển, chúng ta có thể giao lưu, học hỏi kinh nghiệm, tiếp thu và áp dụng các thành tựukhoa học tiên tiến để phát triển hơn nữa nền kinh tế trong nước, bước những bước đivững trắc trên con đường quá độ lên chủ nghĩa xã hội

Trong các ngành công nghiệp mới đang được nhà nước chú trọng, đầu tư pháttriển thì công nghiệp ô tô là một trong những ngành tiềm năng Do sự tiến bộ về khoahọc công nghệ nên quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa phát triển một cách ồ ạt tỷ

lệ ô nhiễm các nguồn nước và không khí do chất thải công nghiệp ngày càng tăng, cácnguồn tài nguyên như: Than đá, dầu mỏ…Bị khai thác bừa bãi nên ngày càng cậnkiệt Điều này đặt ra bài toán khó cho ngành động cơ đốt trong nói chung và ô tô nóiriêng, đó là phải đảm bảo chất lượng khí thải và tiết kiệm nhiên liệu Các hang sảnxuất ô tô như KIA, PORD, TOYOTA, MESCEDES, HUYNDAI…đã có rất nhiều cảitiến về mẫu mã, kiểu dáng công nghệ cũng như chất lượng phục vụ của xe, nhằm đảmbảo an toàn cho người sủ dụng, tiế kiệm nhiên liệu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Để đáp ứng được những yêu cầu đó thì các hệ thống điều khiển trên ô tô nói chung và

“Mô men truyền từ động cơ tới các bánh xe chủ động khi xe quay vòng” nói riêng phải

có độ hoạt đông an toàn, chính xác, độ bền cao…

Thực tế trong các trường kỹ thuật của nước ta hiện nay thì trang thiết bị cho sinhviên, học sinh thực hành còn thiếu rất nhiều, đặc biệt là thiết bị, mô hình thực tập tiêntiến hiện đại Tài liệu về quan hệ truyền mô men từ đông cơ tới các bánh xe chủ độngcòn thiếu chưa được hệ thống hóa một cách khoa học Các bài tập hướng dẫn thực tập,thực hành còn thiếu thốn Vì vậy người kỹ thuật viên khi ra trường gặp nhiều khókhăn, khó tiếp xúc với những kiến thức thiết bị tiên tiến trong thực tế

 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

Đề tài giúp sinh viên năm cuối khi sắp tốt nghiệp có thể củng cố, tổng hợp vànâng cao kiến thức chuyên ngành cũng như kiến thức ngoài thực tế, xã hội Đề tài

nghiên cứu về“Xây dựng quan hệ truyền mô men từ động cơ tới các bánh xe chủ

động khi quay vòng” không chỉ giúp cho chúng em tiếp cận với thực tế mà còn trở

nên quen thuộc với học sinh - sinh viên các khóa sau có thêm tài lieu để nghiên cứu,học tập

Những kết quả thu thập được sau khi hoàn thành đề tài này trước tiên xẽ giúp cho

em, sinh viên lớp ĐLK7 hiểu sâu hơn về quan hệ truyền mô men từ động cơ tới cácbánh xe chủ động khi quay vòng

Tổng hợp tài liệu trong và ngoài nước để hoàn thành đề tài

 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

- Tìm hiểu về kết cấu của ô tô có cầu xe chủ động sử dụng bộ vi sai tăng nội masát

- Khảo sát động học và động lực học của ô tô chuyển động trên đường vòng bằngviệc bổ sung vào chương trình tính toán quỹ đạo quay vòng của ô tô khi có để ý tới mômen ma sát trong bộ vi sai và để ý tới mô men của động cơ

- Đề tài có thể dùng để giảng dạy về quan hệ truyền mô men từ động cơ tới cácbánh xe chủ động khi quay vòng Và có thể phục vụ cho việc nghiên cứu, nâng caonhằm góp phần hoàn thiện sâu sắc hơn về bài toán quỹ đạo chuyển động của ô tô

 NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI

Nội dung của đề tài gồm 4 phần chính:

Chương 1: Tổng quan đề tài

Chương 2: Cơ sở lý luận và lập mô hình tính

Chương 3: Lập trình và đề suất các phương án tính toán

Chương 4 : Kết quả tính toán và nhận xét

o Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

Đây là phương pháp tốn kém kinh phí và thời gian tuy nhiên phương pháp này lạicho những kết quả thực tiễn có thể áp dụng ngay

o Phương pháp nghiên cứu thông qua khảo sát mô hình trên máy tính

Phương pháp này được thực hiện qua các bước:

Bước 1: Tìm hiểu về các loại vi sai và các vấn đề động học, động lực học của cácloại vi sai

Bước 2: Nghiên cứu và thiết lập mô hình quỹ đạo chuyển động của ô tô có quantâm đến các thông số kết cấu của vi sai trên phần mềm Matlab Simulink.

Bước 3: Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân bố mô men ra các bánh xechủ động khi quay vòng trong đó đặc biệt quan tâm đến việc đưa mô men ma sát vào

bộ vi sai

Bước 4: Lập trình giải bài toán mô phỏng trên máy tính bằng phần mềm MatlabSimulink Chọn một bộ số liệu tính toán cho xe để ứng dụng vào tính toán mô phỏng.Bước 5: Đưa ra các kết quả cụ thể bằng đồ thị Phân tích, thảo luận, đánh giá vànhận xét các kết quả về sự phân bố mô men tới các bánh xe chủ động và về bài toánquỹ đạo chuyển động

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Mục đích của việc khảo sát sự phân bố mô men ra các bánh xe chủ động khi quay vòng.

Từ những năm gần đây, lượng xe hơi nhập khẩu vào Việt Nam tăng lên đáng kể.Hơn thế nữa, chủng loại xe cũng rất đa dạng, hiện đại và các dòng xe mới của các hãngnổi tiếng trên thế giới Hầu hết các loại xe có khả năng cơ động cao đều được trang bịcầu xe có bộ vi sai ma sát trong cao Do đó sự phân bố mô men ra các bánh xe chủđộng luôn là vấn đề quan tâm lớn của các nhà sản xuất ô tô Nhưng song song với việccác dòng xe hiện đại, có khả năng cơ động cao được nhập vào Việt Nam thì tài liệutheo xe còn hạn chế rất nhiều, chỉ tập chung nói đến vấn đề sử dụng và sửa chữa

Ở nước ta trong giai đoạn vừa qua, đường xá đang được hoàn thiện và mở rộngdần, cho phép tăng tốc độ, tăng tính tiện nghi, điều khiển của xe Nhưng sự hoàn thiện

về đường xá chưa thích ứng kịp với sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô, nêntrong nhiều trường hợp xe không thể vượt qua được các trở ngại trên đường Điều nàycần thiết phải nâng cao chất lượng kỹ thuật cho ô tô đang khai thác bằng các biện pháppháp lý, kể cả các vấn đề cụ thể về kỹ thuật của xe và yếu tố con người

Trong các biện pháp nâng cao chất lượng phương tiện thì các hiểu biết về độnghọc và động lực học của ô tô sử dụng cầu xe có trang bị bộ vi sai tăng nội ma sát cầnđược mở rộng

Nhìn tổng thể, quan hệ của quá trình điều khiển của ô tô có thể mô tả bằng quanhệ: “Đường – Xe – Người” Người lái là chủ thể điều khiển xe, các vấn đề kỹ thuật của

xe chúng ta có thể can thiệp và khảo sát được, nhưng trạng thái đường thì không thểkhảo sát được mà tùy thuộc vào thực tế chuyển động của ô tô trên đường

Hình 1.1: Quan hệ: Đường – Xe – Người

Sự chuyển động thực tế của ô tô luôn luôn được người lái điều chỉnh với mục đíchthực hiện tốt nhưng trạng thái mặt đường và yêu cầu chuyển động là đa dạng do vậy đềtài khảo sát sự phân chia mô men ra các bánh xe chủ động theo các bộ vi sai có ma sát

trong cao, từ đú cú thể hoàn thiện gần phự hợp với điều kiện chuyển động đa dạng củacỏc bỏnh xe chủ động trờn đường.

Chuyển động thực của ô tô

Hỡnh 1.2: Mụ tả tổng thể quan hệ điều khiển của lỏi xe

và chuyển động của ụ tụ

Trong quan hệ tổng hợp của ụ tụ, để cú được chuyển động thực tế an toàn là mộtmối quan hệ phức tạp bao gồm ảnh hưởng của cỏc thụng số kết cấu: Lốp, hệ thống lỏi,

hệ thống treo, hệ thống truyền lực, hệ thống thủy lực, hệ thống phanh… và cỏc tỏcđộng điều khiển của người lỏi Cỏc yếu tố này được xem xột ở cỏc mức độ khỏc nhaucủa đề tài

Thực tế quan hệ truyền mụ men từ động cơ tới cỏc bỏnh xe chủ động thực hiệnqua cỏc cụm kết cấu như: Ly hợp, hộp số, cầu xe nhưng sự phõn chia mụ men chỉxảy ra trong bộ vi sai của cầu xe chủ động, đặc biệt là bộ vi sai cú ma sỏt trong cao Dovậy, đề tài định hướng vào tỡm hiểu quan hệ truyền mụ men từ động cơ tới cỏc bỏnh xechủ động khi xe vào quay vũng khi cú sự cú mặt của mụ men ma sỏt trong bộ vi saicủa cầu xe chủ động, nhằm gúp phần hoàn thiện và sõu sắc hơn về bài toỏn quỹ đạochuyển động của ụ tụ

1.2 Tổng quan về cỏc loại vi sai

1.2.1 Nhiệm vụ của bộ vi sai

Thực hiện sự sai lệch tốc độ quay của cỏc trục bỏnh xe khi xe chuyển động trờnđường vũng, đường gồ ghề Đảm bảo dễ dàng điều khiển hướng chuyển động và hạnchế mài mũn lốp xe

Hạn chế sự trượt quay ở bánh xe khi có sự chênh lệch tốc độ góc giữa các bánh xetrên cùng một cầu, tạo điều kiện tận dụng lực bám và nâng cao tính linh hoạt và tính cơđộng của xe.

1.2.2 Phân loại vi sai

1.2.2.1 Theo cấu trúc bánh răng

Ngày nay trên ô tô thông dụng thường dùng bánh răng côn thẳng Các loại vi saibánh răng trụ, vi sai trục vít – bánh vít, vi sai cam thường được sử dụng trên một sốloại xe chuyên dụng sử dụng trong quân sự như GAZ66, BTR60P…

Vi sai giữa các bánh xe thường dùng loại đối xứng (tỷ lệ phân bố mô men là50/50)

1.2.2.2 Theo ma sát trong

- Vi sai ma sát trong thấp

- Vi sai ma sát trong cao

- Khóa cứng vi sai

1.2.2.3 Theo khả năng điều khiển ma sát trong đối với bộ vi sai

- Điều khiển bằng tay từ bên ngoài bằng hệ thống cơ khí

- Điều khiển bằng điện từ ngoài bằng hệ thống điện

- Tự động điều khiển (tự điều khiển bên trong cơ cấu)

1.2.3 Một số loại vi sai thường gặp

1.2.3.1 Vi sai thường (Vi sai ma sát trong thấp)

Loại này công suất tổn hao cho ma sát tối đa không quá 15% công suất truyềnxuống bánh răng bị động của truyền lực chính

Sơ đồ cấu tạo và kết cấu của bộ vi sai ma sát trong thấp trên hình 1.3 và hình 1.4

Hình 1.3: Kết cấu bộ vi sai ma

sát trong thấp của xe có cầu

trước chủ động

Hình 1.4: Sơ đồ cấu tạo bộ vi sai

ma sát trong thấp của xe có cầu

sau chủ động

Bộ vi sai nằm trong lòng bánh răng bị động của truyền lực chính và gồm: Vỏ visai đồng thời là thân bánh răng bị động, hai bánh răng mặt trời (bánh răng bán trục),hai hoặc bốn bánh răng hành tinh (bánh răng vi sai), trục vi sai, các bán trục dẫn rabánh xe bên phải và bên trái, các đệm tựa lưng cho các bánh răng Các bánh răng vi saiquay trên trục vi sai và quay cùng vỏ vi sai.

Các bánh xe chủ động luôn nối với trục bị động của truyền lực chính thông qua sự

ăn khớp của bộ vi sai, đồng thời các bán trục gắn then hoa với bánh răng bán trục.Loại vi sai này ma sát sinh ra chủ yếu là do sự ăn khớp của các bánh răng trongquá trình chuyển động và ma sát giữa trục, bạc và ổ bi, loại này có hệ số khóa vi saiK=Mms/Mo=0.02÷0.15

1.2.3.2 Vi sai ma sát trong cao

a) Loại sử dụng một khớp ma sát

Kết cấu của bộ vi sai ma sát trong cao sử dụng một khớp ma sát trên hình 1.5

Bộ vi sai sử dụng khóa ly hợp nhiều đĩa làm khớp ma sát đơn Các đĩa răng ngoàiliên kết với vỏ vi sai, các đĩa răng trong liên kết với bánh răng bán trục Các đĩa đượclắp xen kẽ giữa đĩa răng ngoài với đĩa răng trong, và bị ép bởi lò xo đĩa đặt nằm cạnh

vỏ vi sai

Khi có sự quay tương đối giữa vỏ và bánh răng bán trục sẽ xuất hiện lực ma sátgiữa các đĩa nhờ vậy bộ ly hợp này có tác dụng khóa vi sai trong một giới hạn cố định.Nếu sự trượt giữa các đĩa tăng lên, khớp ma sát chỉ tăng mô men ma sát tới giới hạnnhất định

Với bộ khóa vi sai đơn khi xe đi trên đường có chênh lệch hệ số bám lớn, khảnăng động lực ở các bánh xe sẽ tốt hơn so với loại vi sai ma sát trong thấp Chất lượngđộng lực học phụ thuộc vào khả năng tạo ma sát của cơ cấu khóa, nếu giá trị ma sát

Hình 1.5: Sơ đồ cấu tạo và kết cấu của

bộ vi sai ma sát trong cao sử dụng một khớp ma sát

lớn sẽ làm hạn chế sự sai khác tốc độ góc của bánh xe, nếu giá trị ma sát quá nhỏ thì

không cải thiện được chất lượng động lực học của ô tô

Loại vi sai này mô men ma sát sinh ra do sự tiếp xúc của các đĩa ma sát khi có sự

chênh lệch tốc độ của hai bánh xe, loại này có hệ số khóa vi sai K=Mms/Mo=0.15÷0.3

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cấu trúc này tương tự như loại vi sai sử dụng

một khớp ma sát Trên xe bố trí hai khớp vi sai đối xứng, khóa bánh răng bán trục với

vỏ vi sai Các khớp ma sát nằm giữa đáy của bánh răng bán trục với mặt đầu của vỏ vi

sai, bao gồm các đĩa răng trong và các đĩa răng ngoài Phần sát với vỏ vi sai đặt một lò

xo đĩa, đóng vai trò tạo lực ép Giữa lò xo đĩa và đĩa răng sát nó có một đĩa trơn đóng

vai trò đĩa ép

Loại vi sai này hệ số khóa vi sai K=Mms/Mo=0.15÷0.3

Do tính chất đối xứng của kết cấu nên tải trọng tác dụng vào hai bán trục và bánh

răng bán trục đồng đều, kết cấu của ly hợp khóa bớt cồng kềnh

Vì không thay đổi được mô men ma sát giới hạn do vậy với loại vi sai này khả

năng động lực học của xe bị hạn chế

* Sơ đồ cấu tạo và kết cấu của bộ vi sai ma sát trong cao sử dụng hai khớp ma sát

của xe Misubishi Pajaro trên hình 1.7.

Hình 1.6: Kết cấu của bộ vi sai ma sát trong cao sử dụng hai khớp ma sát a) Mặt cắt cầu xe có bộ vi sai 2 khớp ma sát; b) Chuỗi kết cấu bộ vi sai 2 khớp ma sát

Bánh răng vi sai 2 nằm trong hộp vỏ nhỏ 3 Vỏ nhỏ 3 được tạo bởi hai nửa có khảnăng dịch chuyển trong vỏ lớn vi sai Bộ vi sai có hai bánh răng hành tinh đặt trên trục

của nó Trục hành tinh tựa trong vỏ nhỏ nhờ hai rãnh vuông như trên hình 1.6b Đầu

trục hành tinh có dạng hình vuông tựa vào rãnh vuông của vỏ trong Giữa bánh răngbán trục và vỏ vi sai không có đệm, thân trục bánh răng thò ra ngoài vỏ nhỏ, có bốnrãnh tròn ăn khớp với hai đĩa ma sát răng trong Trong vỏ vi sai lớn có bốn rãnh tròn

ăn khớp với hai đĩa ma sát răng ngoài mỗi bên Mỗi khớp ma sát có hai lò xo dạng đĩanằm tựa giữa các đĩa ma sát và vỏ vi sai lớn Ở trạng thái lắp ráp ban đầu: Tổng chiềudài trong khoang vỏ lớn lớn hơn tổng chiều dày các đĩa và chiều dài vỏ nhỏ là 0,06-0,2mm, nhằm đảm bảo khả năng ép tiếp hai lò xo đĩa Vỏ lớn được cố định nhờ nắpđầu trục Khi lắp, các lò xo đĩa được ép biến dạng ban đầu

Nếu có sự chênh lệch tốc độ quay của hai bánh răng bán trục, lực vòng tạo nêntruyền qua đĩa ma sát tới hai nửa hộp nhỏ Nhờ mặt vát của lỗ trục vi sai tạo nên lựcdọc thành phần theo hướng ép lò xo Nếu lực dọc này lớn hơn lực ép tạo ban đầu của

bộ lò xo đĩa, sẽ làm gia tăng lực ép lên các đĩa ma sát và tăng thêm biến dạng các lò xođĩa, khắc phục nốt kích thước 0,06-0,2mm Khi đã ép hết kích thước, mô men ma sátkhông tăng tiếp được nữa Mô men ma sát giới hạn có thể thay đổi trong giới hạn hẹpphụ thuộc vào việc thay đổi lực ép này

Nhờ khớp có thể thay đổi mô men ma sát, khi có sự thay đổi nhỏ số vòng quaykhông gây cản trở cho việc sai khác số vòng quay Còn khi thay đổi tốc độ góc lớn,đồng thời mô men truyền lớn, thì khớp có khả năng tiếp nhận mô men ma sát lớn, nângcao chất lượng động lực của xe

Hình 1.7: Cấu tạo và nguyên lý của bộ vi sai khớp ma sát kép của xe Misubishi Pajaro

a) Cấu tạo; b) Sơ đồ nguyên lý

c) Loại sử dụng bánh răng trụ

Sơ đồ cấu tạo và kết cấu của bộ vi sai ma sát trong cao sử dụng bánh răng trụ trên

hình 1.8 Các bánh răng bán trục và các bánh răng hành tinh trong bộ vi sai này đều là

bánh răng trụ Hai bánh răng trụ bán trục ăn khớp then hoa với hai bán trục trái vàphải Bộ vi sai này sử dụng ba cặp bánh răng trụ hành tinh đặt cách đều nhau 120o.Mỗi cặp bánh răng hành tinh hai bánh răng trụ sẽ ăn khớp với nhau và đều có trụcquay lắp trên vỏ bộ vi sai

Khi xe chuyển động thẳng tức là vận tốc góc ở hai bên bánh xe bằng nhau hoặclực cản tại hai bên bánh xe bằng nhau thì vận tốc góc của hai bánh răng bán trục bằngnhau Khi đó các bánh răng hành tinh chỉ quay quanh tâm trục của bánh răng bán trục

mà không quay quanh trục của chúng

Khi có sự sai lệch tốc độ ở hai bánh xe hoặc các lực cản của hai bánh xe khácnhau thì vận tốc góc của hai bánh răng bán trục khác nhau Do đó mô men trên cácbánh răng bán trục khác nhau Nếu bánh xe bên phải quay nhanh hơn bánh xe bên tráithì giá trị mô men Mt-Mp làm quay các bánh răng vi sai quanh trục của nó Như vậycác cặp bánh răng vi sai vừa quay quanh trục của nó vừa quay quanh tâm trục củabánh răng bán trục

Giá trị mô men ma sát trong bộ vi sai bánh răng trụ ngoài phụ thuộc vào sự sai tốccủa các bánh răng bán trục còn phụ thuộc vào góc nghiêng răng của bánh răng mặt trời

Hai bánh vít bán trục ăn khớp then hoa với hai bán trục trái và phải Bộ vi sai này

sử dụng ba cặp trục vít hành tinh đặt cách đều nhau 120o Mỗi cặp trục vít hành tinh sẽ

ăn khớp với nhau nhờ hai vành răng trụ hai đầu mỗi trục vít Trong một cặp trục víthành tinh có trục vít bên trái và bên phải sẽ ăn khớp với bánh vít bán trục trái và phải.Các cặp trục vít hành tinh đều có trục quay lắp trên vỏ bộ vi sai

Khi xe chuyển động thẳng tức là vận tốc góc ở hai bên bánh xe bằng nhau hoặclực cản tại hai bên bánh xe bằng nhau thì vận tốc góc của hai bánh vít bán trục bằngnhau Khi đó các trục vít hành tinh chỉ quay quanh tâm trục của bánh vít bán trục màkhông quay quanh trục của chúng Khi đó mô men chia ra các bánh xe chủ động bằngnhau

Khi có sự sai lệch tốc độ ở hai bánh xe hoặc các lực cản của hai bánh xe khácnhau thì vận tốc góc của hai bánh vít bán trục khác nhau Do đó mô men trên các bánhvít bán trục khác nhau Nếu bánh xe bên phải quay nhanh hơn bánh xe bên trái thì giá

Hình 1.9: Sơ đồ cấu tạo của bộ vi sai ma sát trong cao sử dụng trục vít – bánh vít

trị mô men Mt-Mp làm quay các trục vít hành tinh quanh trục của nó Như vậy các cặptrục vít hành tinh vừa quay quanh trục của nó vừa quay quanh tâm trục của bánh vítbán trục.

Loại vi sai này mô men ma sát sinh ra chủ yếu do sự ăn khớp của các cặp trục víthành tinh và sự ăn khớp giữa các trục vít hành tinh với bánh vít bán trục, hệ số khóa visai của loại vi sai này nằm trong khoảng: K=0.3÷0.8

e) Loại vi sai cam

Sơ đồ cấu tạo và kết cấu của bộ vi sai ma sát trong cao dạng cam hình 1.10.

Loại vi sai này có hai dãy các vấu cam và con trượt Vi sai bao gồm: Vành camngoài, vành cam trong, vòng cách, các con trượt và vỏ vi sai Vòng cách là bộ phậnchủ động của bộ vi sai, nó lắp với bánh răng vành chậu, là nửa bên trái vỏ vi sai, ởthân vòng cách có gia công hai dãy lỗ thông để lắp các con trượt Mỗi dãy lỗ gồm 12

lỗ hướng kính và các lỗ trên hai dãy được đặt so le với nhau Vành cam trong cũnggồm hai dãy cam, mỗi dãy có 6 vấu cam như nhau và hai dãy này cũng bố trí so lenhau nửa bước Ở moay ơ của vành cam trong có then hoa để lắp then hoa với bán trụctrái Vành cam ngoài chỉ có một dãy cam gồm 6 cam lõm có hình dạng và kích thướcnhư nhau Moay ơ cam ngoài có lỗ then hoa để lắp then hoa với bán trục bên phải, có

lỗ dầu vào bôi trơn cho vi sai

1.Bánh răng vành

Hình 1.10: Sơ đồ cấu tạo của bộ vi sai ma sát trong cao loại vi sai cam

5.Ổ bi côn 10.Giá đỡ con trượt 15.Vành cam trong

D2

Hai bốn con trượt được lắp vào hai dãy lỗ của vòng cách, ở mặt trong của vòngcách người ta có đặt vòng chặn để chống xoay các con trượt và giữ cho đúng trong lỗvòng cách khi lắp ráp Các con trượt đều có một đầu tì vào các vấu của vành cam trong

và đầu ngoài tì vào vấu của vành cam ngoài

Vành cam trong và vành cam ngoài đóng vai trò như các bánh răng bán trục trái,phải, vòng cách giống như trục vi sai, các con trượt giống như các bánh răng vi sai.Khi xe chuyển động thẳng hoặc các điều kiện cản ở bánh xe như nhau các contrượt đóng vai trò là vi sai, chúng giữ cho vòng cách, vành cam trong, vành cam ngoàithành một khối, mô men xoắn được phân đều ra hai bán trục

Khi xe chuyển động quay vòng hoặc các điều kiện cản ở hai bên bánh xe khácnhau thì giữa vành cam trong và vành cam ngoài có chuyển động tương đối với nhau.Các con trượt khi đó ngoài chuyển động quay cùng vòng cách chúng còn dịch chuyểntịnh tiến dọc trục của chúng và trượt lên các bề mặt cam của vành cam trong và vànhcam ngoài Các chuyển động tương đối đó làm phát sinh lực ma sát giữa hai đầu contrượt với vành cam trong và vành cam ngoài Bánh xe bên có lực cản lớn sẽ quaychậm, bên có lực cản nhỏ sẽ quay nhanh Lực ma sát tác dụng lên vành cam quaychậm cùng chiều với lực vòng tác dụng lên nó, còn lực ma sát tác dụng lên vành camquay nhanh ngược chiều với lực vòng tác dụng lên nó Kết quả là mô men xoắn truyềnđến bánh xe quay chậm được tăng lên và ngược lại Điều này giúp tăng khả năng độnglực học của xe

Mô men ma sát của loại vi sai này có dạng xung nhọn, giá trị mô men ma sát ởđỉnh xung có thể đạt tới 80% giá trị mô men Mo

f) Khóa vi sai

Kết cấu và sơ đồ nguyên lý của bộ khóa cứng vi sai trên hình 1.11

Kết cấu dùng các bộ truyền ma sát trong cao thường có giá thành cao, vì vậy đơngiản hơn có thể dùng khóa vi sai trong một thời gian ngắn ở các dạng:

Khóa cứng hai bộ phận với nhau: Khóa vỏ vi sai với một trong hai bánh răng bántrục Loại này có hệ số khóa vi sai: K =1

22

Vá vi sai Khíp gµi vi sai

B¸n trôc

Khãa - Më V

Khi khóa vi sai lâu dài với điều kiện đường ở hai bên bánh xe khác nhau hoặc khivào quay vòng sẽ gây nên hiện tượng tuần hoàn công suất, do đó khi vượt qua quãngđường xấu phải mở cơ cấu khóa vi sai, nhằm tránh quá tải lâu dài.

1.2.4 Động học và động lực học của vi sai

Khi xe chuyển động thẳng trên đường bằng phẳng, quãng đường lăn của hai bánh

xe bằng nhau, nếu lực cản trên hai bánh xe là như nhau sẽ làm cho các bánh răng bántrục quay cùng tốc độ, như vậy bánh răng hành tinh không quay quanh trục của nó, mà

chỉ quay quanh trục của bánh răng bán trục (hình 1.12a) Mô men truyền xuống từ vỏ

vi sai cân bằng với mô men cản lăn tại vết tiếp xúc của bánh xe, tức là:

nt=np=no và Mt=Mp=0,5Mo

nt, np, no: Tốc độ quay của bánh xe trái, phải và vỏ vi sai, vg/ph

Mt, Mp, Mo: Mô men trên bánh xe trái, phải và vỏ vi sai

Có thể hiểu các bánh răng vi sai đóng vai trò là chêm truyền lực

Khi đi trên đường vòng, quãng đường lăn của các bánh xe bên trái và bên phảikhác nhau, hoặc các lực cản của các bánh xe khác nhau dẫn tới tốc độ góc của cácbánh răng bán trục cũng khác nhau Như vậy bánh răng hành tinh vừa quay quanh trụccủa nó với tốc độ góc ht và quay quanh đường tâm trục của bánh răng bán trục với tốc

độ vht (hình 1.12b) Mô men truyền xuống từ bánh răng bị động của truyền lực chính

cân bằng với mô men cản đặt tại tâm trục bánh răng vi sai Mt+Mp Do sự không cânbằng mô men truyền ra hai bánh xe chủ động nên trên bánh răng vi sai xuất hiện mômen quay bánh răng vi sai xung quanh trục của nó với giá trị bằng Mt-Mp, mô men cònlại bằng giá trị Mp tác dụng cho cả các bánh răng bán trục hai bên (hình 1.12c) Như

vậy: Mt = Mp

Mặt khác bánh xe bên phải có lực cản rất nhỏ, coi như bằng không Mp=0, thì

Mt=Mp=0 Do vậy xe không còn khả năng khắc phục lực cản của đường Đó chính làhiện tượng patinê

Vậy quan hệ tổng quát của vi sai là:

nt+np=2no; nt ≠ np; Mt = Mp

Như vậy việc sử dụng vi sai đối xứng như trên cho phép các bánh xe quay với tốc

độ khác nhau và hạn chế mài mòn lốp xe, nhưng điều này lại làm xấu khả năng truyềnlực của cầu chủ động và đồng thời có thể làm tăng khả năng tiêu hao nhiên liệu của ôtô

* Với vi sai có ma sát trong cao:

Quan hệ động học của loại vi sai này không thay đổi so với loại vi sai ma sát trongthấp, nhưng quan hệ động lực học của cầu xe thay đổi

Nếu gọi: Mms – Mô men ma sát của vi sai

Mt, Mp – Mô men trên bán trục quay chậm, bán trục quay nhanh

Khi đó:

Mt = Mp + Mms

Mt – Mp = Mms

nt + np = 2no

Như vậy quan hệ tổng quát của loại vi sai này là: nt ≠ np; Mt ≠ Mp

Sự phân bố mô men truyền từ động cơ xuống hai bánh xe chủ động bằng nhau khichúng chuyển động với vận tốc góc như nhau (Mms=0), còn khi vận tốc góc khác nhauthì mô men hai bên chênh lệch nhau đúng bằng giá trị Mms

Hình 1.12: Quan hệ động học và động lực học của vi sai côn có ma sát trong thấp a) Khi đi thẳng v t =v p ; b) Khi quay vòng v t ≠v p ; c) Quan hệ lực của bánh răng vi sai

Nếu xảy ra trường hợp một bánh xe nào đó có mô men bằng không thì giá trị mômen bên còn lại sẽ bằng Mms.

Như vậy, sự thay đổi mô men phân bố ra các bánh xe chủ động phụ thuộc vào giátrị mô men ma sát Nói cách khác mô men phân bố ra các bánh xe chủ động là mộthàm của mô men ma sát: Mbx=f(Mms) Hay mô men phân bố ra các bánh xe chủ độngcũng là một hàm của hệ số khóa vi sai: Mbx=f(K)

 Ma sát trong bộ vi sai thể hiện qua hệ số khóa vi sai:

Vậy K càng lớn thì ma sát trong bộ vi sai càng lớn

Với vi sai ma sát trong thấp thường hệ số khóa cứng có giá trị: K = 0.02÷0.15.Với vi sai ma sát trong cao thường hệ số khóa cứng có giá trị: K = 0.15÷0.8

Khi K = 1 thì khóa cứng vi sai

Ma sát trong bộ vi sai còn thể hiện qua hệ số gài vi sai:



1

1

2 '





M

M K

Trong đó:  là hiệu suất của bộ vi sai trong chuyển động tương đối của các bántrục

Ngày nay trên ô tô thường sử dụng các loại vi sai có hệ số gài vi sai K’=2÷5

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ LẬP MÔ HÌNH TÍNH

Để nghiên cứu sự phân chia mô men ra các bánh xe chủ động ảnh hưởng như thếnào đến quỹ đạo chuyển động của ô tô, luận văn khảo sát trong hai hệ toạ độ khônggian sau: OX0Y0Z0 là hệ tọa độ cố định đặt tại mặt đường, TXYZ là hệ tọa độ di độngđặt tại trọng tâm ô tô Từ hai hệ tọa độ trên, ta có thể coi ô tô là một vật rắn có khốitâm đặt tại trọng tâm T chuyển động trong hệ tọa độ OX0Y0Z0 và hệ toạ độ TXYZ

Do đó, từ hai hệ toạ độ này chọn vị trí của ô tô hoàn toàn được xác định bằng cácthông số sau: Toạ độ trọng tâm T(x0, y0), góc quay ε, góc chuyển hướng α Tại mỗithời điểm, một bộ giá trị này thể hiện một điểm trong quỹ đạo chuyển động của ô tô Hay nói cách khác, tập hợp các điểm này theo thời gian tạo nên đường cong trongkhông gian gọi là quỹ đạo chuyển động Và như vậy, việc xác định quỹ đạo ô tô cónghĩa là phải xác định các chuyển vị: ε, α, x, y và các đạo hàm của chúng Đó là hàmmục tiêu của bài toán quỹ đạo, gọi chung là các thông số quỹ đạo

Hình 2.1: Mô hình cơ học của ôtô

2.1 Sơ đồ logic tính toán của bài toán quay vòng

Nhìn chung các bài toán xác định quỹ đạo quay vòng của ô tô đều được thực hiện

thông qua sơ đồ logic ở hình 2.2 Sơ đồ này đã được các tác giả trước sử dụng nhưng

chủ yếu tập trung giải quyết các vấn đề: Hàm điều khiển vành lái, tải trọng thẳng đứng,quan hệ động học trong sơ đồ logic tính toán bài toán quay vòng

Những nội dung gần nhất với đề tài có thể tóm tắt như sau:

- Đề tài nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số kết cấu hệ thống lái đến quỹ đạochuyển động của ô tô tiến hành bởi tác giả Lê Anh Vũ (2006), nêu các vấn đề chính vềcác thông số hệ thống lái ảnh hưởng tới quỹ đạo chuyển động của ô tô

- Đề tài nghiên cứu quá trình chuyển động của ôtô có trang bị ABS+ASR, cóquan tâm tới chế độ làm việc của động cơ tiến hành bởi tác giả Phạm Huy Hoàng(2008), thực hiện trên phần mềm Matlab mô tả động học và động lực học trên ôtô

Hình 2.2: Sơ đồ logic tính toán của đề tài

Kết thúc chương trình

Số liệu đầu vào

Hàm điều khiển vành lái

Tải trọng thẳng đứngQuan hệ động học

Lực trong vết tiếp xúc

Mômen bánh xe

Các phương trình vi phânTính toán điều kiện đầu

- Đề tài thiết lập mô đun tính toán mô hình lốp phi tuyến nhằm giải bài toán quỹđạo chuyển động của ô tô được tiến hành bởi tác giả Lê Thanh Hải (2011), nêu các vấn

đề chính về các thông số của lốp ảnh hưởng tới quỹ đạo chuyển động của ô tô

Các đề tài trên chưa để ý tới trạng thái chuyển động cụ thể của ô tô và bỏ qua mốiquan hệ truyền mô men ra các bánh xe chủ động khi quay vòng khi mà trong bộ vi sai

có ma sát giới hạn

Trong đồ án tốt nghiệp này sẽ đi sâu giải quyết vấn đề mô men truyền ra các bánh

xe khi có để ý đến mô men ma sát trong bộ vi sai và ảnh hưởng của mô men ma sát tớiquỹ đạo quay vòng của ô tô

2.2 Phương trình cân bằng sự quay bánh xe

Quá trình hoàn thiện mô hình tính toán quỹ đạo chuyển động của ô tô cần phảiđưa mô men ma sát vào bộ vi sai Để giải quyết vấn đề này cần phải thiết lập được cácphương trình cân bằng sự quay của bánh xe

Ở các đề tài trước các tác giả nghiên cứu về vấn đề quỹ đạo chuyển động của ô tô

có nói đến bộ vi sai sử dụng trên ô tô nhưng bỏ qua mô men ma sát trong bộ vi sai.Ngày nay trên các loại xe hiện đại của các hãng đều sử dụng bộ vi sai tăng nội ma sát,

mô men ma sát có giá trị thay đổi từ (0÷80)% giá trị mô men trên bánh răng bị độngcủa truyền lực chính

Do vậy đề tài đã bổ sung vào mô hình tính toán giá trị mô men ma sát giới hạnbằng cách đưa các khớp ma sát vào bộ vi sai

Với bộ vi sai sử dụng khớp ma sát chúng ta thấy rằng giá trị của mô men ma sátphụ thuộc vào lực ép và sự chênh lệch tốc độ của hai bánh xe (t-p) Ở đây coi cácđĩa ma sát trong bộ vi sai giống như các đĩa ma sát trong bộ ly hợp

Trong bộ ly hợp thì giá trị mô men ma sát phụ thuộc vào độ trượt của đĩa ma sátvới đĩa ép hay nói cách khác giá trị mô men truyền qua ly hợp phụ thuộc vào sự chênhlệch tốc độ góc của đĩa ma sát với bánh đà và đĩa ép

Giá trị mô men truyền qua ly hợp xuống trục sơ cấp hộp số thể hiện qua công trượtriêng của ly hợp

Công trượt riêng của ly hợp được tính theo công thức:

) ( e l

e M

L   Trong đó: L: Công trượt riêng của ly hợp, là một hàm của (e - l)

Me: Công suất có ích của động cơ

e, l: Vận tốc góc của trục khuỷu động cơ và của đĩa ma sát

Đồ thị công trượt riêng của ly hợp có dạng như hình 2.3.

Hình 2.3: Đồ thị công trượt riêng của ly hợp

Đề tài sẽ đưa mô men ma sát vào bộ vi sai theo dạng đồ thị của công trượt (Hình

2.4) Với các giả thiết sau:

2.2.1 Quan hệ động học của vi sai

Trên hình 2.5 biểu thị sơ đồ bộ vi sai ô tô, bánh răng 2 nối liền với hệ thống

truyền lực, và ăn khớp với bánh răng bị động 3, đồng thời là vỏ vi sai

Vi sai có 4 bánh răng hành tinh và 2 bánh răng bán trục số 5 và 6 Bánh răng 5 và

6 liên kết với bán trục bên trái và bên phải Hệ thống này có 2 bậc tự do

2 1 61 51 31

22

1 2 51 61 43

Ở đây 21, 31, 51, 61 là vận tốc góc của bánh răng 2, 3, 5, 6 đối với vỏ cầu 1

43 là vận tốc góc của bánh răng 4 đối với bánh răng 3 (hay là đối với vỏ vi sai)

2.2.2 Mối quan hệ động lực học của cầu xe và vi sai

Nếu chúng ta biết mô men của động cơ truyền xuống bánh răng chủ động 2 là M2,chúng ta có thể xây dựng phương trình cân bằng mô men đối với trục quay của bánh

răng 2, 3 (hình 2.7).

 J2  21M2  P2.r2  0 (2.6)

Ở đây P2 là lực tại chỗ ăn khớp của cặp bánh răng truyền lực chính

Phương trình cân bằng mô men đối với trục quay của bánh răng bị động sẽ là:  J3  31M d  P3.r3  0 (2.7)Trong đó: M d  (P5 P6 ).rM ms được xác định trên hình 2.7

2Jr: Mô men quán tính của cầu xe, sau đó thế vào phương trình 2.7 và 2.8 kết hợpvới: M3 = M2.ic

3

r

r r P M i

i

M M M i

M

J 

 2J r   31  M3 M d  0 (2.9)Hay: J r.(  1  2)  M3 M d  0 (2.10)

M3: Là mô men chủ động đặt trên bánh răng bị động Chúng ta quan tâm đến sự

cân bằng của bộ vi sai có các bánh răng hành tinh trên hình 2.8.

5 51 5

M r P J



r

J M r P

J M r P r

M P







(2.15)

Phương trình cân bằng mô men gây nên trên bánh xe bên trái được viết như sau:

.

 J kp   P r F r p Z f v r p (2.16)Hay:  J kp  1P5.r  F1.r p  Z1.f v.r p  0 (2.17)Tương tự cho bánh xe bên phải:

0

.

 J kp  P r F r p Z f v r p (2.18)Thay thế và đồng thời gọi là mô men chủ động cho các bánh răng bán trục

2

2 1

3 3

M M

M r

M r

M r

J M r P

P 3 3 ms 3 31 k1 ms rp 31 5

2

2 2

M r

M r

J M r P

P 3 3 ms 3 31 k1 ms rp 31 6

2

2 2

(

2 2

2

) (

 J kp  J rp   M k M ms F Z f v r p (2.22)

0 ).

(

2 2 2

) (

 J kp  J rp   M k M ms F Z f v r p (2.23)

Hình 2.9: Động lực học bánh xe