1
MỤC LỤC
DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
- ABS : Hệ thống chống hãm cứng bánh xe
- ADC :Điều khiển giảm chấn
- ESP :Ổn định điện tử
- CDC :Giảm chẩn thay đổi theo tải
- ABC :Điều khiển hệ gầm tích cực
-
( )
2
A m
: Diện tích, thiết diện
-
c
: Hệ số khí động
-
( )
3
/kg cm
ρ
: Mật độ không khí
-
( )
/
L
C N m
: Độ cứng hướng kính lốp
-
( )
1
/
R
L
C N m
: Độ cứng hướng kính lốp sau dãy phải
-
( )
2
/
L
L
C N m
: Độ cứng hướng kính lốp sau dãy trái
2
-
( )
/C N m
: Độ cứng hệ thống treo
-
( )
1
/C N m
: Độ cứng treo trước
-
( )
2
/C N m
: Độ cứng treo sau
-
( )
-
( )
1
/K Ns m
: Hệ số cản hệ thống treo trước
-
( )
2
/K Ns m
: Hệ số cản hệ thống treo sau
-
( )
1
/
R
K Ns m
: Hệ số cản hệ thống treo trước dãy phải
-
( )
1
/
L
K Ns m
: Hệ số cản hệ thống treo trước dãy trái
-
( )
2
/
R
K Ns m
J kgm
: Mômen quán tính trục y của xe
-
( )
2
Z
J kgm
: Mômen quán tính trục z của xe
-
( )
2
1yA
J kgm
: Mômen quán tính trục y của cầu trước
-
( )
2
2yA
J kgm
: Mômen quán tính trục y của cầu sau
-
( )
2
1
R
Ay
J kgm
: Mômen quán tính trục y của lốp trước dãy phải
-
( )
: Chiều cao mấp mô của đường phía trước
-
( )
2
h m
: Chiều cao mấp mô của đường phía sau
-
( )
Z
F N
: Tải trọng từ đường tác dụng lên bánh xe
-
( )
1Z
F N
: Tải trọng từ đường tác dụng lên bánh xe phía trước
-
( )
2Z
F N
: Tải trọng từ đường tác dụng lên bánh xe phía sau
4
-
( )
1
R
Z
F N
:Tải trọng từ đường tác dụng lên bánh xe phía trước dãy phải
-
-
( )
2,Z t
F N
: Tải trọng tĩnh bánh xe phía sau
-
( )
Zd
F N
: Tải trọng động bánh xe
-
( )
1,Z d
F N
: Tải trọng động bánh xe phía trước
-
( )
2,Z d
F N
: Tải trọng động bánh xe phía sau
-
( )
C
F N
: Lực đàn hồi hệ thống treo
-
( )
1C
F N
: Lực đàn hồi hệ thống treo trước
L
C
F N
: Lực đàn hồi hệ thống treo sau dãy trái
-
( )
K
F N
: Lực cản hệ thống treo
-
( )
1K
F N
: Lực cản hệ thống treo trước
-
( )
2K
F N
: Lực cản hệ thống treo sau
-
( )
1
R
K
F N
: Lực cản hệ thống treo trước dãy phải
-
( )
1
L
F N
: Lực đàn hồi hướng kính bánh xe sau
-
( )
1
R
Cl
F N
: Lực đàn hồi hướng kính bánh xe trước dãy phải
-
( )
1
L
Cl
F N
: Lực đàn hồi hướng kính bánh xe trước dãy trái
-
( )
2
R
Cl
F N
: Lực đàn hồi hướng kính bánh xe sau dãy phải
-
( )
2
L
Cl
F N
: Lực đàn hồi hướng kính bánh xe sau dãy trái
( )
1
R
A
m kg
: Khối lượng không được treo trước dãy phải
-
( )
1
L
A
m kg
: Khối lượng không được treo trước dãy trái
-
( )
2
R
A
m kg
: Khối lượng không được treo sau dãy phải
-
( )
2
L
A
m kg
: Khối lượng không được treo sau dãy trái
DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ
7
LỜI NÓI ĐẦU
Hình 1.1 là sơ đồ hệ truyền lực xe con 4WD thông dụng gồm động cơ đốt trong
(1), hộp số (3), vi sai giữa (6), truyền lực-vi sai trước (2) và sau (5). Khi chuyển động
trên đường không bằng phẳng và khi xe quay vòng, các bánh xe chuyến động với vận
tốc góc khác nhau, gây cưỡng bức động học giữa bánh phải và trái, vận tốc góc trung
bình giữa cầu trước và sau. Vì vậy, cần có một cơ cấu cho phép các bánh xe quay với
các vận tốc khác nhau; đó là vi sai (differential). Tuy nhiên, nếu vi sai hoàn toàn (ma
sát trong bé) thì trong một số trường hợp, nếu một bên bánh xe có hệ số bám thấp thì
vi sai không có khả năng truyền lực. Do vậy ta có thể khái quát cụm truyền lực vi sai
của ô tô có các chức năng sau:
(1) Chức năng truyền mô men và đổi hướng mô men;
(2) Chức năng vi sai: cho phép hai bánh xe/ hai cầu quay với số vòng quay khác nhau;
(3) Chức năng khóa vi sai: để bảo đảm truyền lực khi hệ số bám ở các bánh xe khác nhau
cần có khóa ví sai hoặc vi sai ma sát trong cao hoặc vi sai có điều khiển;
(4) Chức năng điều khiển: khi tăng tốc hoặc phanh, các mô men cấp thường vượt qua tới
hạn, xe có thể quay vòng thừa hoặc thiếu; xe mất ổn định hoặc mất tính điều khiển.
Các ô tô thông minh cần tối ưu trong quá trình phân bố mô men ra các bánh xe với tỷ
lệ từ 0 đến 100% ra các bánh xe và ra các cầu. Vì vậy cần có vi sai điện tử.
Trong luận văn này, chương 2 trình bày vi sai thường, chương 3 trình bày vi sai
điện tử. Trong chương 1 ta xét tổng quát một số bố trí chung hệ truyền lực là cơ sở
cho nghiên cứu vi sai.
9
Hình 1.1a Sơ đồ hệ truyền lực xe con 4WD
Hình 1.1b Sơ đồ hệ truyền lực xe con 4WD vi sai giữa hành tinh
1.1 Tiêu chuẩn đánh giá hệ truyền lực hệ truyền lực xe con
Hệ động lực gồm động cơ và Hệ truyền lực, có thể có 6 phương án bố trí cho xe
con: (1) động cơ đặt trước và cầu chủ động đặt trước; (2) động cơ đặt trước và cầu
chủ động đặt sau; (3) động cơ đặt trước và 4WD; (4) động cơ đặt sau, 4WD; (5) động
cơ đặt sau và cầu sau chủ động; (6) động cơ đặt sau và cầu chủ động đặt trước.
Phương án 2 là phương án tiêu chuẩn.
Người ta đánh giá bố trí chung hệ truyền lực theo 5 tiêu chí:
11
xe nằm dưới; trường hộp (d) động cơ và hộp số đặt ngang liền một dãy nằm trước
cầu; trường hợp (e) động cơ và hộp số đặt song song ngang phía trước cầu còn trường
hợp (f) cũng như vậy nhưng đông cơ và hộp số nằm sau cầu xe.
Hình 1.2 Bố chung hệ truyền lực xe con
Hình 1.3 là loại bố trí hỗn hợp. Trường hợp (g) động cơ hộp số đặt dọc liền nhau
phía trước và cầu sau chủ động; trường hợp (h) động cơ dọc đặt trước, hộp số dọc
nằm trước cầu và cầu sau chủ động; trường hợp (i) chỉ khác (h) là hộp số đặt sau cầu
chủ động.
Hình 1.3 Hệ truyền lực hỗn hợp
12
Hình 1.4 Cầu sau chủ động
Hình1.4 là loại bố trí cầu sau chủ động; động cơ hộp số đặt sau. Trường hợp (j)
động cơ đặt dọc sau hộp số đặt dọc; trường hợp (k) ngược lại (j) động cơ đặt sau hộp
số; trường hợp (m) giống (k) nhưng hộp số dặt ngang; trường hợp (l) động cơ dọc
trước hộp số đặt dọc và chúng nằm trước cầu chủ động; trường hợp (n,o) động cơ và
hộp số nằm ngang trước hoặc sau cầu chủ động.
Hình 1.5 là các sơ đồ bố trí 4WD có vi sai phân mô men. Trong các hệ này bộ vi
sai bánh răng hành tinh hoắc vi sai trục vít có thể phân mô men ra các cầu theo tỷ lệ
mong muốn, thường là 50:50% cho đến 33:67%. Trường hợp (a) động cơ đặt trước
dọc; trường hợp (b) động cơ và hộp số đặt trước ngang; trường hợp (c) giống (a)
nhưng động cơ và hộp số đặt sau cầu chủ động; trường hợp (d,e) động cơ và hộp số
đặt dọc sau còn trường hợp (f) động cơ hộp số đặt dọc trước cầu sau.
Hìn
h 1.5 Hệ truyền lực 4WD
Chương 2
VI SAI TRUYỀN THỐNG
2.1 Truyền lực và vi sai cầu
Truyền lực cuối cùng và vi sai cầu, gọi chung là cầu, có bốn nhiệm vụ: Tăng tỷ
số truyền và thay đổi hướng truyền lực qua cặp bánh răng chậu (2) với bánh răng quả
14
Hình 2.1. Khoá vi sai
1.bánh răng quả dứa; 2. bánh răng vành chậu; 3. bán trục; 4. ổ vi sai; 5.
răng gài vi sai; 6. cần gạt; 7. bánh răng mặt trời; 8. bánh răng hành tinh; 9. vỏ vi
sai; 10. chốt hành tinh; 11. ống gài.
15
Hình 2.2. Khoá vi sai gài bằng khí nén
1. khí nén cấp; 2. xy lanh; 3. lò xo hồi vị; 4. piston; 5. ống gài vi sai; 6. răng
khoá vi sai; 7. bán trục
2.2 Vi sai ma sát trong cao
2.2.1 Vi sai ma sát trong nhờ ly hợp đĩa
Vi sai ma sát trong cao như trong hình 2.3 được Hãng Armerican Thornton
Axle chế tạo. Để hạn chế sự trượt của vi sai, người ta thiết kế bên cạnh bánh răng mặt
trời các đĩa ma sát (7,8) như một ly hợp đĩa; đĩa (7) liên kết với bánh răng mặt trời là
đĩa bị động của ly hợp còn đĩa (8) liên kết với vỏ vi sai là đĩa chủ động.
Nguyên lý hoạt động như sau: Trước hết ta chú ý chốt chữ thập không liên kết
cứng với vỏ vi sai như thường gặp, mà nó có thể quay tương đối với vỏ vi sai. Khi
không truyền mô men chốt chữ thập nằm đúng vào rãnh (6) . Khi có mô men, chốt
chữ thập quay tương đối với vỏ vi sai, mặt vát của đầu chốt trượt trên bề mặt rãnh (6).
Mô men truyền càng lớn thì lực tiếp F
d
càng lớn và do vậy lực ép F
s
cũng càng lớn.
Lực F
s
xuất hiện, ép vào bánh răng hành tinh và ép vào cốc (3), tiếp tục ép các đĩa ma
16
sát (7,8). Mô men ma sát trong ly hợp đĩa xuất hiện, phanh bán trục (1) với vỏ vi sai,
đồng thời cốc (3) cũng khoá chính bánh răng hành tinh. Hình 2.4 chỉ ra đồ thị lực kéo
trên nó làm trục vít hành tinh tương ứng quy chậm lại đúng một trị số như phía bên
kia nhưng hướng ngược lại. Như vậy, cặp bánh răng dẫn (4) có vai trò như một nội
liên kết không phụ thuộc tốc độ ô tô.
- Khi lực bám khác nhau: Khi một bánh xe bị mất lực kéo, nó có xu hướng quay
trượt và nó chuyển chủ động từ trục vít (1) trên bán trục lên trục vít hành tinh cùng
phía và từ bánh răng dẫn (4) phía quay trơn chuyển cho bánh dẫn (4) đối diện như
một cầu nối. Như vậy bất cứ khi nào bánh bánh xe có xu thế mất lực kéo, nó trở
thành cơ cấu phanh đối với bán trục đối diện. Bánh xe có lực kéo thấp bị cản bởi
quay trơn và vì vậy mô men truyền từ động cơ chỉ tập trung truyền cho bánh có hệ số
bám cao. Cũng có thể rút ra là, ngay cả khi lực bám hai phía khác nhau, tốc độ hai
bánh xe cũng có xu thế khác nhau.
Hình 2.5. Vi sai bánh vít hành tinh
1. Răng xoắn bán trục; 2. răng xoắn hành tinh; 3. bánh răng chậu; 4. bánh
răng dẫn; 5. bán trục; 6. vỏ vi sai; 7. chố trục bánh răng dẫn
19
Hình2.6.Vi sai trục vít
1. bánh răng bán trục; 2. bánh răng hành tinh; 4. bánh răng dẫn; 5. bán trục;
6. vỏ vi sai; 7. chốt trục răng xoắn hành tinh; 8. mặt bích bánh răng chậu
2.2.3 Vi sai có ly hợp ma sát ướt
Cầu vi sai hạn chế trượt bằng ly hợp ma sát ướt có dạng như hình (2.7), bao
gồm cụm vi sai truyền thống (1,2,3) và bộ đĩa ma sát ướt (7). Đĩa chủ động gắn với
vỏ vi sai (4) còn đĩa bị động gắn với đế bán trục (9), bản thân nó cùng với bánh răng
mặt trời nối then hoa với bán trục (8). Các tấm ma sát nằm liền nhau và được điền
đầy dầu. Nguyên lý làm việc như sau: Khi có chuyển động tương đối với nhau giữa
hai đĩa chủ động và bị động, dầu ở giữa hai mặt kề sát bị nén và tạo thành mô men
cản mà độ lớn của nó phụ thuộc với độ nhớt và tốc độ tương đối giữa hai bề mặt. Dầu
Silicon phát triển cho mục đích trên có khả năng ổn định nhiệt về độ nhớt và tuổi thọ
20
cao. Hình 2.8chỉ ra đặc tính ly hợp ma sát ướt: Mô men ma sát của ly hợp ma sát khô
không thay đổi trong khi ma sát ướt thay đổi nhanh và bắt đầu từ 0.
2.3.2 Giảm tốc đặt trước cầu vi sai
Hình 2.9 là kết cấu bộ giảm tốc đặt trước, gồm một cắp bánh răng nghiêng, tỷ số
2:1. Bố trí gọn và nâng được cầu xe nhưng mô men truyền cho bánh răng chậu là
lớn.Giảm tốc đặt sau bánh răng chậu: Kết cấu như trong hình 2.10 làm giảm mô men
cho bánh răng chậu.
22
Hình 2.9. Bộ truyền lực cuối cùng có cặp bánh răng giảm đặt trước
1. cặp bánh răng truyền giảm; 3. bánh răng quả dứa; 4. bánh răng vành
chậu
2.3.3 Bộ giảm tốc đặt cạnh vi sai
Với xe tải siêu trọng, cần có bộ giảm tốc để giảm tải cho bánh răng chậu. Trong
hình 2.11, bên cạnh một bộ truyền truyền thống, người ta thiết kế cạnh vi sai hai bộ
hành tinh (Scammell). Như vậy giảm tốc đặt sau vi sai, bánh răng chậu kích thước sẽ
lớn.Trong hình 2.12 là một kết cấu của Kirkstall. Không dùng bánh răng chậu và quả
dứa truyền thống mà thay vào đó cặp bánh răng kiểu trục vít (1,2), truyền mô men
đến hai cặp hành tinh và hai cặp hành tinh sẽ truyền mô men ra bán trục. Các cặp
hành tinh giữ chức năng vi sai và giảm tốc.
Hình 2.10. Bộ truyền lực cuối có bộ truyền bánh răng đặt giữa bánh răng chậu
và vi sai
1. Cặp bánh răng cuối; 2. cặp bánh răng trung gian; 3. cặp bánh răng
quả dứa; 4. bánh răng chậu
23
Xét cặp hành tinh trái: Khi vỏ hành tinh (3), vì bánh răng hành tinh (4) ăn khớp
với cả bánh răng ngoại luân (6) và mặt trời (5) nên khung hành tinh (8) quay cùng
chiều với vỏ (3). Vì bánh răng mặt trời (5) tự do nên nó quay ngược so với bánh răng
ngoại luân. Vì vậy khung hành tinh và bán trục quay chậm hơn so với vỏ vi sai nhưng
cùng chiều.
Xét bộ truyền phải: Bộ truyền phải gồm bánh răng (10), (9) và bánh răng vành
(6). Bộ truyền này không phải là cặp hành tinh thực thụ vì trục của các bánh răng (10)
cố định trên vỏ cầu. Bánh răng (9) quay ngược chiều với vỏ hành tinh (3), thông qua
quay truyền mô men cho bánh răng mặt trời trái (1) truyền mô men sang bánh hành
tinh (2), nhưng vì bánh mặt trời đối diện bị phanh nên bánh răng hành tinh bị phanh
và mô men được truyền cho chốt chữ thập quay quanh bán trục vơi tỷ số truyền bằng
2, số thấp L.
Hình 2.13. Truyền lực cạnh giảm tốc hai cấp hành tinh
1. bánh răng hành tinh; 2. trục moay ơ; 3. vành răng; 4. bánh răng mặt trời; 5.
khung bánh răng hành tinh; 6. trục chặn; 7. vỏ trục
Copyright: Tài liệu đại học ©