Ô tô xuất hiện đã hơn 100 năm. Chiếc xe đầu tiên do Karl Benz (Đức) chế tạo năm 1885 trên cơ sở xe ngựa kéo, lắp thêm động cơ một xy lanh có công suất tương đương 1 - 2 mã lực. Ô tô này có ba bánh,
Cấu tạo ô tô Chương – Các đăng CHƯƠNG CÁC ĐĂNG CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU 1.1 Công dụng Các đăng khớp nối cấu nối truyền mômen Nó sử dụng để truyền mômen cụm không cố định đường trục cụm bị thay đổi vị trí tương đối qua trình làm việc Ví dụ hệ thống truyền lực ôtô, đăng dùng để nối hộp số với cầu chủ động (hình 6.1.a) để nối cầu chủ động với bánh xe hệ thống treo độc lập (hình 6.1.b) a b Hình 6.1- Sơ đồ bố trí truyền động đăng Vì đặc điểm nên truyền động đăng phải bảo đảm động học đầu vào đầu mà phải có khả dịch chuyển dọc trục để thay đổi độ dài trục đăng Ngoài ra, để truyền mômen với khoảng cách lớn, thân trục đăng chế tạo thành hai phần: Một phần gắn lên thân xe, phần lại gắn với cầu xe Giữa đoạn thân khớp nối 1.2 Phân loại Các đăng phân loại theo công dụng, đặc điểm động học kết cấu 1.2.1 Theo công dụng Theo công dụng đăng, người ta chia thành loại sau: - Các đăng nối hộp số với cầu chủ động; - Các đăng nối cầu chủ động với bánh xe chủ động; - Các đăng nối hộp số với thiết bị phụ: bơm thuỷ lực, tời kéo… Bộ môn Ô tô 118 Cấu tạo ô tô Chương – Các đăng 1.2.2 Theo đặc điểm động học Theo đặc điểm động học đăng, người ta chia thành loại sau: - Các đăng khác tốc: Tốc độ quay trục chủ động bị động qua khớp đăng khác nhau; - Các đăng đồng tốc: Tốc độ quay trục chủ động bị động qua khớp đăng nhau; - Khớp nối: Khớp nối khác đăng khả truyền mômen trục chủ động bị động qua khớp nối giới hạn khoảng 3o - 6o 1.2.3 Theo kết cấu Theo kết cấu đăng người ta chia thành loại sau: - Các đăng có trục chữ thập; - Các đăng bi; - Khớp nối đàn hồi, cho phép làm việc góc truyền giới hạn 1.3 Yêu cầu - Ở số vòng quay nào, trục đăng không bị võng va đập, cần phải giảm tải trọng động mômen quán tính sinh đến trị số đảm bảo an toàn; - Các trục đăng phải đảm bảo quay không sinh tải trọng động; - Đối với đăng đồng tốc phải đảm bảo xác động học trình làm việc trục chủ động bị động lệch với góc để đảm bảo hai trục quay tốc độ; - Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, có độ bền vững cao, hiệu suất truyền động cao CÁC ĐĂNG KHÁC TỐC 2.1 Sơ đồ cấu tạo động học • Sơ đồ cấu tạo Cấu tạo đăng khác tốc bao gồm nạng chủ động 5, nạng bị động chạc chữ thập Nạng chủ động nối với trục then hoa có hai lỗ Nạng bị động nối với trục bị Hình 6.2 Sơ đồ cấu tạo đăng khác tốc động then hoa có hai lỗ Bộ môn Ô tô 119 Cấu tạo ô tô Chương – Các đăng Chạc chữ thập gồm hai chốt đặt vuông góc cố định với thành hình chữ thập Các chốt chạc chữ thập lắp ghép với lỗ nạng chủ động nạng bị động • Động học Động học đăng khác tốc mô tả hình 6.3 Khi trục chủ động A khớp đăng quay vòng trục bị động B quay vòng Bán kính quay khớp lớn (r2) trục chữ thập vuông góc với trục chủ động (ứng với góc quay 90o, 270o) Bán kính bé (r1) trục chữ thập không vuông góc với trục chủ động (ứng với góc 0o, 180o 360o) Vì vận tốc dài nạng khớp đăng trục bị động thay đổi quay qua góc 90o, nên sinh thay đổi vận tốc góc tương đối so với trục chủ động Sự thay đổi lớn góc α hợp trục chủ động bị động lớn α = 30o Hình 6.3 - Động học đăng khác tốc Lợi dụng tính chất động học truyền đăng sử dụng hai khớp đăng bố trí theo sơ đồ hình 6.4.b Bộ môn Ô tô 120 Cấu tạo ô tô Chương – Các đăng a α2 α1 b c Hình 6.4 - Bộ truyền đăng hai khớp chữ thập Theo sơ đồ trục bị động khớp đăng phía trước lại trục chủ động khớp đăng phía sau, trục bị động khớp đăng phía sau trục bị động truyền đăng Hướng hai nạng trục trung gian phải trùng mặt phẳng Góc hợp trục chủ động với trục trung gian phải góc hợp trục trung gian với trục bị động (α1 = α2) Với cấu tạo trên, trục chủ động khớp đăng trước quay với vận tốc góc trục bị động trục trung gian truyền quay không Nhưng trục trung gian lại trục chủ động khớp đăng phía sau nên quay không lại cho trục bị động khớp đăng phía sau quay Có nghóa trục chủ động bị động truyền đăng có vận tốc góc ω1 ω2 ω1 = ω2 Điều minh hoạ thêm hình 6.4.a Để bảo đảm tốc độ góc trục chủ động trục bị động truyền đăng hai khớp chữ thập điều kiện góc α1 = α2 nạng trục trung gian phải có hướng trùng mặt phẳng Vì lắp ráp hai nửa trục trung gian có then hoa di trượt cần ý đặc điểm Chú ý hình 6.4.c 2.2 Cấu tạo Cấu tạo chung trục đăng bao gồm thân trục đăng khớp đăng Thông thường người ta sử dụng loại trục đăng có hai khớp nối (hình 6.4.a) Bộ môn Ô tô 121 Cấu tạo ô tô Chương – Các đăng a Trục đăng hai khớp b Trục đăng ba khíp Hình 6.5 - Cấu tạo chung trục đăng Trong trường hợp khoảng cách truyền tương đối xa, tốc độ quay trục đăng lớn, trục có xu hướng bị võng rung động nhiều người ta sử dụng trục đăng hai thân ba khớp có ổ đỡ trung gian (hình 6.4.b) Với cấu tạo chiều dài đoạn đăng ngắn làm độ cứng vững tăng lên nên bị võng rung động làm việc tốc độ cao Bộ phận truyền đăng khớp đăng, mô tả hình 6.6 Hình 6.6 - Cấu tạo khớp đăng Khớp đăng bao gồm trục chữ thập hai nạng gắn liền với trục chủ động trục bị động khớp đăng Trục chữ thập liên kết với lỗ hai nạng Bộ môn Ô tô 122 Cấu tạo ô tô Chương – Các đăng thông qua ổ bi kim Vòng bi kim lắp vào nắp nắp ép vào lỗ nạng Để ngăn không cho vòng bi dịch chuyển trục đăng làm việc tốc độ cao người ta sử dụng vòng hãm hãm để cố định nắp vòng bi lỗ nạng Các chi tiết hình 6.6 Thân trục đăng dùng để nối hai khớp đăng với (hình 6.7) Thân trục thường chế tạo ống thép hình trụ rỗng nhằm giảm khối lượng, tăng độ cứng vững tăng khả truyền mômen xoắn Hình 6.7 - Cấu tạo thân trục đăng Ngoài trình làm việc khoảng cách hai khớp đăng thay đổi nên thân trục đăng thường chế tạo hai nửa liên kết với then hoa Do lắp ráp làm hai nạng thân trục không trùng mặt phẳng nên hai nửa thân trục thường có đánh dấu lắp ráp đăng đồng tốc 3.1 Nguyên lý hình thành đăng đồng tốc kiểu bi Nguyên lý hình thành đăng bi xem xét sở truyền bánh côn ăn khớp có kích thước hình học giống hoàn toàn hình 6.8.a Hình 6.8 Nguyên lý hình thành đăng đồng tốc kiểu bi a Bộ truyền bánh côn có kích thước hình học giống b Bộ truyền thay đổi góc truyền lực ăn khớp bi c Các đăng đốc tốc bi tự định vị d Các đăng đồng tốc bi có vòng định vị Bộ môn Ô tô 123 Cấu tạo ô tô Chương – Các đăng Khi góc hai đường tâm trục thay đổi, tức thay đổi góc nghiêng truyền mômen hai trục chủ động bị động, điều kiện đồng tốc thực nếu: - Giữ nguyên khoảng cách từ điểm truyền lực đến điểm giao hai đường tâm trục; - Điểm truyền lực luôn nằm mặt phẳng phân giác góc tạo nên hai đường tâm trục Trong trường hợp truyền ăn khớp bi viên bi phải nằm mặt phẳng phân giác góc tạo hai đường tâm trục (hình 6.8.b) Để giữ cho viên bi truyền lực nằm mặt phẳng phân giác kết cấu cụ thể thực theo kiểu khác nhau: - Tự định vị rãnh cong (hình 6.8.c); - Dùng vòng định vị (hình 6.8.d) Thông thường, đăng đồng tốc sử dụng để truyền lực cho bánh xe chủ động cầu dẫn hướng chủ động, góc quay bánh dẫn hướng hai phía lên tới 30o 40o Các dạng đăng đồng tốc tiêu biểu dùng ôtô du lịch gồm có: - Các đăng đồng tốc bi kiểu Veise; - Các đăng đồng tốc bi kiểu Rzeppa; - Các đăng đồng tốc kiểu Tripod; - Các đăng đồng tốc kiểu chữ thập kép 3.2 Các đăng đồng tốc bi kiểu Veise Hình 6.9 - Cấu tạo cácđăng đồng tốc bi kiểu Veise Trên cầu trước dẫn hướng, chủ động có dầm cầu cứng, hệ thống treo phụ thuộc thường bố trí loại đăng đồng tốc kiểu Bộ môn Ô tô 124 Cấu tạo ô tô Chương – Các đăng Trục chủ động có nạng chữ C Hai bên đầu nạng có rãnh tròn để chứa viên bi truyền lực Các rãnh tròn tạo với rãnh cong tròn có tâm tâm khớp với cung cong cho phép viên bi di chuyển xấp xỉ 30o Trong khớp có bốn viên bi nằm có nhiệm vụ truyền lực Trục bị động có cấu tạo tương tự lắp đối diện với viên bi tạo nên rãnh ôm hai mặt với viên bi Một viên bi thứ nằm tâm khớp, hai phía tì vào hai nửa trục truyền nhờ rãnh lõm hình chỏm cầu 3.3 Các đăng đồng tốc bi kiểu Rzeppa Loại đăng đồng tốc kiểu sử dụng phổ biến ôtô du lịch với cầu chủ động dầm liền với hệ thống treo độc lập Cấu tạo chúng mô tả hình 6.10 Trục chủ động đăng đầu nối với bánh bán trục vi sai đầu lại lắp then hoa với phần cầu, bề mặt có sáu nửa rãnh tròn Hình 6.10 - Cấu tạo đăng đồng tốc bi kiểu Rzeppa Trục bị động hốc cầu có sáu nửa rãnh tròn trong, chứa viên bi Các viên bi nằm rãnh tròn nửa rãnh và định vị vòng định vị Bộ môn Ô tô 125 Cấu tạo ô tô Chương – Các đăng dạng cầu Vòng định vị nằm sát với vách cầu trục chủ động, đóng vai trò tạo mặt phẳng phân giác chứa viên bi Góc lệch tối đa cho phép hai đường tâm trục khoảng 40o Để thay đổi chiều dài đăng trình làm việc trục chủ động ghép then hoa với cầu đăng Khớp bôi trơn bàng mỡ bao bọc vỏ cao su dạng xếp 3.4 Các đăng đồng tốc kiểu Tripod Cấu tạo đăng Tripod (xem hình 6.11) gồm thân bao hình trụ, xẻ ba rãnh dọc theo đường sinh Thân bao hình trụ nối với trục chủ động then hoa Trục bị động lắp then hoa với chạc ba cố định trục hai vành hãm Trên đầu trục chạc ba có bố trí lăn với hình bao dạng mặt cầu Con lăn vừa quay trục vừa di chuyển dọc trục Các lăn bị hạn chế không chạy gờ cao rãnh thân bao hình trụ Toàn khớp đăng bọc vỏ bọc cao su đàn hồi Hình 6.11 - Cấu tạo đăng đồng tốc kiểu Tripod Khớp đăng loại có khả truyền lực với góc lệch hai đường tâm trục tới 25o có khả di chuyển dọc trục lớn Với góc truyền lớn 25o khả giữ điểm truyền lực mặt phẳng phân giác khó đảm bảo khả đồng tốc Tuy so với kiểu đăng đồng tốc khác, loại đăng có công nghệ chế tạo đơn giản giá thành thấp Chúng thường bố trí ôtô mini buýt hay pick-up với dạng đăng đồng tốc bi khác để tạo nên trục truyền với hai đầu hai loại khớp đăng khác nhau, dùng hệ thống treo độc lập Bộ môn Ô tô 126 Cấu tạo ô tô Chương – Các đăng Trên hình 6.12 cấu tạo đăng loại kết hợp sử dụng ôtô Toyota Crown Một đầu khớp đăng kiểu Tripod đầu khớp đăng kiểu Rzeppa Đầu có cấu tạo kiểu Tripod đặt phía tạo điều kiện liên kết với trụ đứng hệ treo độc lập đồng thời có khả di chuyển dọc trục lớn để bù chiều dài bánh xe dao động theo phương thẳng đứng Hình 6.12 - Cấu tạo đăng đồng tốc kết hợp (trên ôtô Toyota Crown) 3.5 Các đăng đồng tốc kiểu chữ thập kép Hình 6.13 - Cấu tạo đăng đồng tốc kiểu chữ thập kép Các đăng đồng tốc kiểu chữ thập kép thực chất biến hình đăng khác tốc kép, mà chiều dài đoạn thân trục nối hai khớp đăng giảm Cấu tạo khớp đăng đồng tốc kép mô tả hình 6.13 Bộ môn Ô tô 127 Cấu tạo ô tô Chương – Các đăng Loại đăng thường thấy cầu dẫn hướng chủ động có dầm cầu liền ôtô du lịch tốc độ thấp, loại ôtô cao tốc không dùng Trên đoạn đăng đặt hai ổ, hai trục chữ thập liền kề chiều dài đoạn vừa đủ để nối hai trục chữ thập KHỚP NỐI ĐÀN HỒI Khi mômen truyền không lớn góc hai đường tâm trục trục chủ động trục bị động truyền không lớn người ta sử dụng khớp nối đàn hồi Khớp nối đàn hồi thường sử dụng hệ thống truyền lực số ôtô du lịch Cấu tạo số dạng khớp nối đàn hồi mô tả hình 6.14 Hình 6.14 - Cấu tạo số dạng khớp nối đàn hồi Các khớp nối đàn hồi có khả giảm giật, hạn chế tiếng ồn, kết cấu đơn giản cho phép truyền lực với góc thay đổi nhỏ, bị hư hỏng dễ dàng thay Có hai dạng khớp nối đàn hồi: - Dạng đóa: Cấu tạo khớp dạng bao gồm đóa thép có bố trí số lỗ (bốn sáu) lỗ có đặt vòng đàn hồi cao su Hai trục chủ động bị động có bố trí mặt bích dạng hai nạng ba nạng, nạng liên kết với đóa thông qua bulông, đầu bắt với nạng thân nằm vòng đàn hồi; - Khớp cao su thay kết cấu dạng đóa Khớp cao su chế tạo liền khối có để lỗ để phần thân chốt bulông hai nạng chủ động bị động liên kết với khớp cao su Bộ môn Ô tô 128 ... đồng tốc kép mô tả hình 6. 13 Bộ môn Ô tô 127 Cấu tạo ô tô Chương – Các đăng Loại đăng thường thấy cầu dẫn hướng chủ động có dầm cầu liền ? ?tô du lịch tốc độ thấp, loại ? ?tô cao tốc không dùng Trên... độc lập Bộ môn Ô tô 1 26 Cấu tạo ô tô Chương – Các đăng Trên hình 6. 12 cấu tạo đăng loại kết hợp sử dụng ? ?tô Toyota Crown Một đầu khớp đăng kiểu Tripod đầu khớp đăng kiểu Rzeppa Đầu có cấu tạo kiểu... Hình 6. 3 - Động học đăng khác tốc Lợi dụng tính chất động học truyền đăng sử dụng hai khớp đăng bố trí theo sơ đồ hình 6. 4.b Bộ môn Ô tô 120 Cấu tạo ô tô Chương – Các đăng a α2 α1 b c Hình 6. 4 -