CHƯƠNG 4 PDF

CHƢƠNG HỆ THỐNG GẦM Ô TÔ 4.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ GẦM Ơ TƠ Gầm tơ: Bao gồm: - Hệ thống truyền lực( hệ thống truyền động): Gồm ly hợp, hộp số, đăng, cầu chủ động( truyền lực + vi sai), bán trục Hệ thống truyền lực bố trí với nhiều phương án một, hai, ba cầu chủ động; động đặt trước đặt phía sau - Phần di động: Gồm khung gầm xe, dầm cầu trước dầm cầu sau, hệ thống nâng hạ thùng xe bánh xe - Hệ thống treo: Có nhiệm vụ nâng đỡ liên kết khối lượng giúp xe chuyển động êm dịu, không gây va đập chuyển động đường - Hệ thống lái: Dùng để điều khiển hướng chuyển động ô tô - Hệ thống phanh: Dùng để giảm tốc độ chuyển động dừng hẳn xe 4.2 HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 4.2.1 Những vấn đề chung Hình 4.1 Hệ thống truyền lực tơ Hệ thống truyền lực hồn chỉnh xe gồm có ly hợp, hộp số, trục đăng, cầu chủ động (vi sai bán trục) Công dụng hệ thống truyền lực: - Truyền biến đổi mô men xoắn từ động đến bánh xe chủ động cho phù hợp chế độ làm việc động mô men cản sinh q trình tơ chuyển động - Cắt dịng cơng suất thời gian ngắn dài - Thực đổi chiều chuyển động giúp ô tô chuyển động lùi - Tạo khả chuyển động êm dịu thay đổi tốc độ cần thiết đường a Ly hợp Ly hợp dùng để truyền hay không truyền công suất từ động đến hệ thống truyền lực Cắt truyền động từ động đến hệ thống truyền lực nhanh dứt khoát trường hợp cần thiết chuyển số cách êm dịu Nó cho phép động hoạt động xe dừng không cần chuyển hộp số số trung gian b Hộp số Nhiệm vụ hộp số biến đổi mô men xoắn động truyền tới bánh xe cho phù hợp với chế độ tải Chắc chắn mát công suất hộp số khơng tránh khỏi, cơng suất thực tế đưa đến bánh xe luôn nhỏ công suất đưa trục khuỷu động (hiệu suất hộp số) c Trục đăng Truyền động đăng dùng để truyền mô men xoắn trục không thẳng hàng Các trục lệch góc α>0o giá trị α thường thay đổi d Cầu chủ động Cầu chủ động nhận công suất từ động truyền tới để phân phối đến bánh xe theo phương vng góc Cầu xe nâng đỡ phần gắn lên hệ thống treo, sắc xi 4.2.2 Ly hợp 4.2.2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại a Công dụng - Nối động với hệ thống truyền lực cách êm dịu ngắt truyền động đến hộp số cách nhanh chóng, dứt khoát trường hợp cần thiết (khi chuyển số, phanh) - Khi chịu tải lớn ly hợp đóng vai trị cấu an tồn nhằm tránh tải cho hệ thống truyền lực động b Yêu cầu - Li hợp phải truyền mô men xoắn lớn động mà không bị trượt điều kiện, ma sát li hợp phải lớn mô men xoắn động - Khi kết nối phải êm dịu để không gây va đập hệ thống truyền lực - Khi tách phải nhanh dứt khoát để dễ gài số tránh gây tải trọng động cho hộp số - Mơ men qn tính phần bị động phải nhỏ - Đảm bảo thoát nhiệt tốt, hạn chế tối đa ảnh hưởng nhiệt độ tới hệ số ma sát độ bền chi tiết đàn hồi - Kết cấu đơn giản gọn nhẹ, điều khiển dễ dàng, thuận tiện cho việc tháo lắp bảo dưỡng -.Độ bền cao, làm việc tin cậy, giá thành hạ c Phân loại * Theo cách truyền mô men xoắn từ trục khuỷu đến trục hệ thống truyền lực - Ly hợp ma sát: loại đĩa nhiều đĩa, loại lò xo màng lò xo trụ - Ly hợp thủy lực: loại thủy tĩnh thủy động - Ly hợp điện từ * Phân loại theo dẫn động - Dẫn động khi: Sử dụng đòn kéo đẩy dúng cáp - Dẫn động thủy lực: Sử dụng đường ống truyền dẫn chất lỏng cụm khâu khớp địn nối, piston, xilanh - Dẫn động có trợ lực: Là tổ hợp phương pháp dẫn động khí thủy lực với phận trợ lực bàn đạp: khí, thủy lực áp suất lớn, chân khơng, khí nén * Theo phƣơng pháp điều khiển - Điều khiển lái xe (loại đạp chân, loại có trợ lực thủy lực khí) - Loại tự động Hiện ô tô sử dụng nhiều loại ly hợp ma sát Li hợp thủy lực phát triển tơ có ưu điểm giảm tải trọng va đập lên hệ thống truyền lực 4.2.2.1 Bộ li hợp ma sát đĩa thƣờng đóng a Cấu tạo Kết cấu li hợp chia làm phần: Cơ cấu li hợp hệ thống dẫn động điều khiển li hợp Hình 4.2 Sơ đồ cấu tạo li hợp ma sát đĩa *) Cơ cấu li hợp có cấu tạo gồm: Phần chủ động, phần bị động cấu điều khiển - Phần chủ động: Gồm chi tiết bắt trực tiếp gián tiếp với bánh đà động cơ: Bề mặt bánh đà 11, đĩa ép 2, lò xo ép vỏ li hợp 4(vỏ li hợp) Vỏ li hợp bắt với bánh đà vít bu lơng Để tránh tượng đĩa ép bị xoay với vỏ li hợp, đĩa ép nối với vỏ li hợp lò xo chốt định vị Chúng vừa có tác dụng định vị đĩa ép vừa có tác dụng truyền mơ men từ vỏ li hợp tới đĩa ép Giữa đĩa ép vỏ li hợp đặt lò xo ép, lò xo ép lị xo trụ phân bố đối xứng qua tâm(số lượng lị xo là: 3, 6, 12…) lò xo đĩa Với li hợp sử dụng lị xo trụ cần có vấu định tâm đĩa ép vỏ li hợp để cố định lị xo có lực qn tính Giữa lị xo đĩa ép có đệm cách nhiệt trạng thái ban đầu, lò xo ép bị nén nhằm tạo lực ép, ép đĩa ép, đĩa ma sát bánh đà thành khối Hình 4.3: Kết cấu li hợp ma sát đĩa Đĩa bị động; Đĩa ép; Lò xo ép; Vỏ li hợp; Bộ giảm chấn; Ổ bi tỳ(ổ bi T); Lò xo hồi vị ổ bi tỳ; Càng mở; Đòn mở; 10 Xương đĩa bị động; 11 Bu lông; 13 Trục li hợp; 12 Bánh đà; Lị xo lá; Hình 4.4 Kết cấu li hợp với lò xo ép dạng trụ dạng đĩa Hình 4.5 Kết cấu đĩa bị động ly hợp - Cơ cấu điều khiển li hợp gồm: Các đòn mở, vòng bi tỳ(ổ bi T), bạc trượt, mở Đòn mở lắp vỏ li hợp khớp lề, khớp có đai ốc điều chỉnh khe hở đòn mở ổ bi T(khe hở δ) Số lượng đòn mở thường có nhiều Vị trí đầu đòn mở tỳ vào ổ bi T cần phải lắp đồng phẳng để mở đĩa ép tránh gây dính li hợp Với li hợp sử dụng lị xo đĩa lị xo đĩa đóng vai trị địn mở Hình 4.6 Cơ cấu địn mở Đĩa ép; ổ bi kim; Vỏ li hợp; Đai ốc điều chỉnh; ổ bi T; *) Hệ thống dẫn động điều khiển li hợp gồm: Bàn đạp li hợp phận dẫn động khí hay thuỷ lực(có thể có khơng có phận trợ lực) - Dẫn động li hợp khí sử dụng kéo dây cáp Dẫn động kéo đẩy khơng cịn sử dụng, dẫn động cáp sử dụng cho xe du lịch loại nhỏ( Matiz, Spaks) Hình 4.7 Dẫn động li hợp kéo Bàn đạp li hợp; Lò xo hồi vị bàn đạp; Đai ốc hãm; Đai ốc điều chỉnh; 5,10 Vú mỡ; Trục bàn đạp li hợp; Thanh kéo; 8,9 Đòn quay; 11 Càng mở li hợp; Hình 4.8 Dẫn động li hợp cáp - Dẫn động li hợp loại thủy lực: Đảm bảo truyền lực từ bàn đạp tới mở li hợp thông qua chất lỏng nhờ bình cấp dầu, xi lanh chính, xi lanh công tác(xi lanh chấp hành) ống nối dầu Hình 4.9 Dẫn động li hợp thủy lực b Nguyên lý làm việc Li hợp ô tô đảm nhận truyền mô men xoắn ô tô hoạt động Sự làm việc li hợp chia thành hai trạng thái bản: đóng mở Trong trình khởi hành, chuyển số phanh, người lái tác dụng lực điều khiển bàn đạp li hợp buồng lái, bàn đạp dịch chuyển, dẫn động đòn mở làm dịch chuyển đĩa ép sang phải thực mở li hợp, ngắt dịng mơ men từ động tới hệ thống truyền lực Hình 4.10 Sơ đồ nguyên lý li hợp đĩa ma sát khơ thường đóng Trạng thái đóng li hợp: Khi xe chuyển động người lái chưa tác dụng lực vào bàn đạp li hợp, tác dụng lò xo ép, đĩa ép ép chặt đĩa ma sát vào bề mặt làm việc bánh đà Li hợp trạng thái truyền động lực Khi đường truyền mơ men là: Mơmen quay trục khuỷu qua bánh đà đĩa ép truyền cho đĩa ma sát qua phận giảm chấn, moay tới trục li hợp từ truyền mơmen quay cho phận truyền lực phía sau Mơ men ma sát li hợp tính theo cơng thức: Mlh = N.R.i (Nm) Trong đó: N- Lực ma sát sinh tổng cộng N = Plx  + Plx - Lực ép tổng cộng lò xo +  - Hệ số ma sát đĩa bị động với đĩa ép bánh đà R- Bán kính điểm đặt lực ma sát tổng cộng đĩa bị động i - Số bề mặt ma sát (li hợp đĩa có bề mặt ma sát) Khi làm việc, ngun nhân đó, mơ men truyền hệ thống truyền lực lớn giá trị mô men ma sát li hợp, li hợp tự trượt đóng vai trị cấu an tồn, tránh tải cho hệ thống truyền lực Trạng thái mở li hợp: Khi đạp bàn đạp li hợp, pit tơng xi lanh dịch chuyển qua trái đẩy dầu chạy đường dầu tới xi lanh công tác (xi lanh chấp hành), làm pit tông xi lanh công tác dịch chuyển qua phải; đẩy mở làm vòng bi tỳ dịch chuyển sang trái ép vào lò xo đĩa, kéo đĩa ép sang phía bên phải Đĩa ma sát dịch chuyển trục li hợp để tách khỏi bề mặt đĩa ép bánh đà Mô men ma sát giảm triệt tiêu Li hợp trạng thái mở, cắt truyền động động hệ thống truyền lực trạng thái mở lực điều khiển cần phải thắng lực ép lò xo để dịch chuyển đĩa ép sang phải Để đảm bảo tách hoàn toàn bề mặt ma sát, khoảng cách tối thiểu cặp bề mặt ma sát 0,5mm Với li hợp sử dụng nhiều lò xo trụ tạo lực ép, lị xo trụ cần có chiều dài tự độ cứng để tránh gây vênh bề mặt đĩa bị động đĩa ép làm việc Khi nhả bàn đạp li hợp: Do tác dụng lò xo hồi vị bàn đạp lò xo hồi vị mở kéo hệ thống dẫn động vị trí ban đầu Các lò xo ép đĩa ép, đĩa ma sát bánh đà thành khối li hợp lại truyền động lực Như li hợp có tác dụng cắt tạm thời truyền động động hệ thống truyền lực để cần vào số Sự đóng mở li hợp trình độ thường xuyên xảy Trong giai đoạn này, giá trị lực ép mô men ma sát thay đổi tạo nên trượt đĩa bị động bề mặt tiếp xúc bánh đà đĩa ép, sinh nhiệt, làm nóng chi tiết li hợp Mặt khác, nhả bàn đạp nhanh làm gia tăng đột ngột mô men truyền tải trọng động xuất hệ thống truyền lực lớn, ảnh hưởng tới tuổi thọ chi tiết chuyển động ổn định ô tô trình trượt li hợp thường dẫn tới mài mịn ma sát đĩa bị động làm giảm chiều dày, giảm lực ép lò xo thu hẹp khe hở δ Do vậy, phần dẫn động bố trí khe hở ban đầu ổ bi đòn mở ọ đủ lớn, tránh tượng tự mở li hợp ma sát đĩa bị động bị mòn Khe hở δ ban đầu li hợp thường nằm giá trị 1- 3mm phụ thuộc vào kết cấu, vật liệu ma sát Khi mở li hợp, bàn đạp cần di chuyển hành trình để khắc phục khe hở này(gọi hành trình tự bàn đạp) Hành trình tự tơ thường 10 - 30mm Để thực mở li hợp hồn tồn, hành trình dịch chuyển đĩa ép có giá trị: 1,2 - 2mm, tương ứng với hành trình bàn đạp li hợp 60 - 130mm (được gọi hành trình làm việc bàn đạp li hợp) Hành trình tồn bàn đạp li hợp tổng hành trình tự hành trình làm việc(70 - 160 mm) Hành trình tồn li hợp phụ thuộc vào khơng gian bố trí bàn đạp li hợp buồng lái c Ƣu nhƣợc điểm phạm vi ứng dụng li hợp đĩa *) Ưu điểm - Cấu tạo li hợp đĩa đơn giản, giá thành rẻ → Thuận lợi cho việc bảo dưỡng, sửa chữa - Quá trình mở li hợp đĩa dứt khốt *) Nhược điểm - Q trình đóng li hợp đĩa êm dịu - Li hợp đĩa có bề mặt ma sát để truyền mô men nên mô men lớn mà truyền qua bị hạn chế *) Phạm vi ứng dụng Do khả truyền mô men bị hạn chế nên li hợp đĩa thường dùng cho xe du lịch xe tải nhỏ Với loại tơ có cơng suất mơ men lớn, bị giới hạn kích thước bánh đà nên li hợp đĩa không đảm bảo đủ khả truyền mơ men xoắn lớn Để tăng khả truyền mơ men đĩa bị động phải có kích thước lớn kích thớc li hợp lớn Tuy nhiên, kích thước đĩa bị động bị hạn chế kích thước bánh đà động Để giải nhược điểm li hợp đĩa, người ta tạo li hợp nhiều đĩa để tăng số lượng bề mặt ma sát, tăng khả truyền mô men 4.2.2.2 Bộ li hợp ma sát hai đĩa thƣờng đóng a Cấu tạo Cấu tạo li hợp hai đĩa bị động thể hình 4.11 Nhìn chung cấu tạo li hợp hai đĩa bao gòm phận chi tiết li hợp đĩa Điểm khác biệt li hợp hai đĩa có hai đĩa bị động liên kết then hoa với trục li hợp 10 Vì có hai đĩa bị động nên ngồi đĩa ép cịn có thêm đĩa ép trung gian li hợp hai đĩa phải bố trí cấu truyền mơmen từ thân bánh đà sang đĩa ép đĩa trung gian Vì nhược điểm li hợp hai đĩa mở khơng dứt khốt nên loại li hợp này, người ta phải bố trí cấu để tạo điều kiện cho ly hợp mở dứt khốt Như hình 2.10 cấu thực lị xo bu lơng điều chỉnh Khi mở li hợp, lò xo đẩy đĩa trung gian tách khỏi đĩa bị động bên đĩa trung gian chạm vào đầu bulơng điều chỉnh dừng lại nên đĩa bị động bên (đĩa bị động số 4) tự Hình 4.11 Sơ đồ cấu tạo li hợp đĩa b Nguyên lý hoạt động Nguyên li làm việc li hợp hai đĩa tương tự li hợp đĩa Trạng thái đóng: trạng thái đóng, lị xo ép đầu tựa vào thân li hợp 8, đầu tì vào đĩa ép ép chặt toàn đĩa ma sát đĩa trung gian với bánh đà tạo thành khối cứng chi tiết chủ động bị động li hợp, mômen truyền từ động tới phận chủ động, bị động tới trục li hợp Trạng thái mở: Khi cần mở li hợp, người lái tác dụng lực vào bàn đạp 11 thơng qua địn kéo 13 kéo mở 14 đẩy bạc mở dịch chuyển sang trái Khi khe hở ổ bi 15 đầu đòn mở 16 khắc phục ổ bi 15 ép lên đầu đòn mở để kéo đĩa ép nén lò xo 7, làm đĩa ép dịch chuyển sang phải tạo khe hở đĩa bị động với đĩa ép, đĩa trung gian bánh đà Do trục li hợp quay tự ngắt đường truyền mômen từ động tới trục ly hợp c Ƣu nhƣợc điểm phạm vi ứng dụng *) Ƣu điểm - Nếu kích thước đĩa bị động lực ép li hợp hai đĩa truyền mômen lớn li hợp đĩa - Nếu phải truyền mơmen li hợp hai đĩa có kích thước nhỏ gọn ly hợp đĩa - Li hợp hai đĩa đóng êm dịu ly hợp đĩa *) Nhƣợc điểm - Li hợp hai đĩa có kết cấu phức tạp li hợp đĩa - Li hợp hai đĩa mở lại dứt khoát li hợp đĩa *) Phạm vi ứng dụng Li hợp ma sát hai đĩa thường sử dụng cho loại xe tải có tải trọng lớn loại xe khách lớn 4.2.3 Hộp số Hộp số cụm quan trọng HTTL, cho phép thay đổi phân chia tốc độ mô men xoắn từ động tới cầu chủ động tơ Hình 4.12 Trình bày đường cong tính truyền động, rõ mối quan hệ lực dẫn động Pk tốc độ xe v từ số tới số A đường cong lý tưởng chuyển số Phần gạch chéo phần mơ men xoắn sử dụng khơng có hiệu chuyển số Khi xe có tay số phần rộng hộp số không sử dụng thực tế Ngược lại hộp số có q nhiều tay số đường cong tay số gần đường A (đường cong lý tưởng), làm giảm phần mô men xoắn không hiệu quả, hộp số phức tạp thiết kế lái xe gặp nhiều khó khăn vận hành.Thường hộp số có khoảng số tiến số lùi Khi người lái muốn tăng tốc độ động bắt buộc phải chuyển số - Khi khởi hành cần có cơng suất lớn, nên người lái sử dụng số có lực truyền động lớn - Sau khởi hành tài xế dùng số 2, số để tăng tốc độ xe Tài xế dùng số truyền chúng có giới hạn tốc độ cao số mà không cần nhiều lực truyền động - Khi xe chạy tốc độ cao, tài xế dùng số truyền 4,5,6 để tiếp tục tăng tốc độ xe Việc sử dụng số truyền với lực truyền động nhỏ hạ thấp tốc độ động giảm mức tiêu thụ nhiên liệu Hình 4.12 Quan hệ lực léo Pk v ô tô Kí hiệu bánh a b c d Hình 4.13 Các kí hiệu bánh a,b,c Bánh lắp cố định trục; d Bánh lắp then hoa trượt trục e Bánh quay trơn trục 10 e Toàn bộ truyền đặt vỏ làm việc dầu bôi trơn Khi quay vành lái, trục vít quay làm cho êcu dịch chuyển tịnh tiến dọc trục, mặt nên làm cho bánh rẻ quạt quay làm cho địn quay đứng quay Loại tỉ số truyền khơng đổi Loại tỉ số truyền thay đổi Hình 4.42 Tỷ số truyền cấu lái trục vít cung Đối với loại cấu lái nμy, tỷ số truyền số thay đổi tuỳ theo kết cấu vμ bánh rẻ quạt Nếu vμ bánh (C1 = C2 = C3; D1 = D2 = D3) tỷ số truyền lμ số, vμ bánh có khơng (C1 > C2 > C3; D1 < D2