Nguyễn Văn Bản B i gi ng kết cấu v TT ôtô
lời nói đầu
Hiện nay, các tiến bộ khoa học ngày càng đợc ứng dụng vào hiện đại hoá
trang thiết bị trên ôtô. Để đáp ứng nhu cầu học tập, nghiên cứu, tham khảo của
sinh viên, đối với môn học "Kết cấu và tính toán ôtô", Tôi biên soạn tập bài giảng
này.
Tập bài giảng này, đợc biên soạn trên cơ sở chọn lọc từ các tài liệu khoa
học, tài liệu giảng dạy của những Giáo s và các cán bộ kỹ thuật có uy tín trong
ngành công nghệ ôtô, truy cập các tiến bộ khoa học kỹ thuật mới nhất và đảm bảo
sát với yêu cầu đào tạo của nhà trờng.
Tập bài giảng này, có thể sử dụng làm tài liệu giảng dạy và học tập cho học
sinh, sinh viên Cao đẳng và Trung học chuyên nghiệp chuyên ngành Công nghệ
ôtô, làm tài liệu tham khảo cho cán bộ kỹ thuật.
Cám ơn Ban Giám hiệu, các Phòng Ban, Khoa Động lực và Vận hành cơ
giới, Trờng Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn th nh
tập bài giảng này.
Trong quá trình biên soạn, không tránh khỏi một số sai sót. Tôi rất mong
nhận đợc sự góp ý của đông nghiệp và các bạn đọc.
Xin chân thành cám ơn.
Th.s : Nguyễn Văn Bản
1
Nguyễn Văn Bản B i gi ng kết cấu v TT ôtô
Chơng I
Những vấn đề chung về ôtô
1 Cấu tạo chung của ôtô
Ôtô là phơng tiện vận tải đờng bộ theo ý nghĩa của tên gọi automobil có
nghĩa là tự mình chuyển động. Theo quan điểm động lực học ngời ta có thể chia ôtô
thành các phần sau đây:
1.1 Động cơ
Động cơ là nguồn năng lợng cơ học, phần lớn sử dụng động cơ đốt trong,
động cơ điện kèm theo nguồn điện

3. Pullman Vỏ cứng, 4-6 cửa, 4-6 chỗ
ngồi
4. Coupé Vỏ cứng 2 ghế, 2 cửa
5. Cabriolet
Ôtô mui trần
Mui dạng xếp, rời, 2 ghế, 2
cửa
6. Kombi Vỏ cứng khoang sau rộng,
4 cửa bên, 1 cửa sau
7. Ôtô chở khách nhỏ (mini buýt) Vỏ cứng khoang sau rộng,
2-4 cửa bên, 1 cửa sau
8. Ôtô bán tải (pick-up) Khoang sau chuyên dùng, 2
cửa bên
9. Ôtô đa năng Chở ngời, chở hàng, đi đợc
ở nhiều địa hình
* Ôtô chở ngời (buýt)
STT Tên gọi Đặc điểm Hình dáng
1.
Ôtô khách loại nhỏ (mini bus) 9-16 chỗ ngồi
2. Ôtô khách đờng dài (bus) 2 cửa bên lớn
3. Ôtô khách thành phố (city bus) 2-3 cửa bên lớn
4. Ôtô khách liên tỉnh (bus) 2 cửa bên
5. Ôtô khách thành phố loại hai
thân
Xe kéo, rơ moóc dính
liền, nhiều cửa bên
6. Ôtô điện chở khách Chạy điện trong thành
phố
7. Ôtô khách du lịch chuyên dụng Có đầy đủ tiện nghi
sinh hoạt

nhiều moóc nối tiếp
6. Đoàn xe kéo thân dài Gồm xe kéo và bán
moóc thân dài
Hình 1.1c. Bảng phân loại xe ôtô kéo moóc
3 Những yêu cầu chung đối với ôtô
Các ôtô khi chế tạo thờng phải đạt những yêu cầu sau đây:
+ Yêu cầu về thiết kế
- Xe phải mang tính hiện đại: Các tổng thành có các kết cấu mới, hiện đại,
kích thớc nhỏ gọn, bố trí hợp lý, phù hợp với điều kiện khí hậu, địa hình.
- Vỏ xe phải đẹp phù hợp với yêu cầu về thẩm mỹ công nghiệp
- Vật liệu chế tạo chi tiết phải có độ bền cao, chống mòn tốt, nhằm nâng cao
độ tin cậy và tuổi bền của xe. Triệt để sử dụng vật liệu nhẹ, tổng hợp để giảm tự
trọng của xe.
4
Nguyễn Văn Bản B i gi ng kết cấu v TT ôtô
- Kết cấu của các chi tiết phải có tính công nghệ cao dễ gia công, số nguyên
công trong quy trình công nghệ chế tạo ít.
+ Những yêu cầu về sử dụng
- Xe phải có tính năng động lực cao, vận tốc trung bình lớn để nâng cao năng
xuất vận chuyển.
- Xe phải đảm bảo tính tiện nghi cho lái xe và hành khách thao tác nhẹ
nhàng, dễ dàng, bảo đảm tầm nhìn tốt.
- Đa công nghệ tiên tiến, dùng bộ điều khiển điện tử vào trong kết cấu, các
mạch xử lý để nâng cao tính kinh tế, tính động lực, tính an toàn của ôtô nhất là hệ
thống lái, phanh
- Kích thớc và hình dáng thùng xe phải hợp lý để nâng cao hệ số sử dụng
trọng tải, bốc xếp hàng hóa dễ dàng.
- Xe chạy êm, không ồn, giảm lợng độc hại trong khí xả
+ Yêu cầu về bảo dỡng, sửa chữa
- Để giảm chi phí bảo dỡng, sửa chữa, tăng hệ số ngày xe tốt ngời ta phải cải

- ộng cơ ở dới sàn, thờng sử dụng ở xe khách có u điểm nh phơng án trên
song làm giảm khoảng sáng gầm xe và khó kiểm tra, bảo dỡng, sửa chữa. Việc điều
khiển động cơ, li hợp, hộp số từ xa nên phức tạp.
4.2 Bố trí hệ thống truyền lực
Có rất nhiều kiểu bố trí hệ thống truyền lực ở ôtô, tùy theo tổng số bánh xe
và số lợng bánh chủ động của một ôtô. Ta ký hiệu 4 x 2; 4 x 4; 6 x 4; 6x 6 là các
công thức bánh xe, trong đó số thứ nhất biểu thị tổng số bánh xe của một xe (loại
bánh kép cũng chỉ tính một bánh xe), số thứ hai chỉ số bánh xe chủ động. Kiểu hệ
thống truyền lực có ảnh hởng rất lớn đến bố trí chung toàn xe.
ộng cơ đợc đặt ở phía trớc xe dẫn động cơ chủ động phía sau. Sơ đồ này t-
ơng đối phù hợp với ôtô vận tải nó tận dụng đợc lực bám khi xe đầy tải. Theo sơ đồ
này trục truyền các đăng tơng đối dài nên ngời ta lắp ổ đỡ trung gian cho trục
truyền, ta gặp trên các ôtô Gaz 53, zil 130, MAZ, giải phóng
ở sơ đồ hình (I.3b) động cơ và cần chủ động đều đợc bố trí ở phía trớc, nên
kết cấu hệ thống truyền lực khá gọn (có thể động cơ và cầu chủ động cùng đặt ở
phía sau). Thông thờng loại bố trí này sử dụng ở hệ thống treo độc lập. Trong trờng
hợp này toàn bộ các cụm động cơ, li hợp, hộp số, truyền lực chính,
6
NguyÔn V¨n B¶n B i già ảng kÕt cÊu v TT «t« à
7
Nguyễn Văn Bản B i gi ng kết cấu v TT ôtô
Hình 1.2. Các phơng pháp bố trí động cơ và hệ thống truyền lực
vi sai đợc lắp lên khung xe qua gối đỡ cao su đàn hồi. Nh vậy cả cụm tổng
thành này không có chuyển động tơng đối so với khung xe trong quá trình hoạt
động. Sự dịch chuyển tơng đối của bánh xe chủ động so với khung xe nhờ bán trục
có hai khớp các đăng đơn. Với loại xe 4 x 4 hoặc 6 x 6 có thêm hộp phân phối để
phân phối mômen xoắn đến các cầu hoặc có thêm hộp trích công suất để truyền
mômen xoắn đến tang tời. Có thể truyền động các đăng đến cầu giữa rồi ra cầu sau
hoặc từ hộp phân phối ra cầu giữa và cầu sau riêng.
5 Tải trọng tác dụng lên các cơ cấu và chi tiết của ôtô

i
8i
Kd
+
=
(1.1)
: hệ số dự trữ mômen của li hợp (xem ở chơng II)
i: tỉ số truyền chung cho cả hệ thống truyền lực ứng với tay số đang nghiên
cứu
Kết quả thí nghiệm đóng li hợp đột ngột của xe A3-51
Khởi hành tại chỗ với các
tay số
Hệ số K
đ
khi nối bộ li hợp
đột ngột
Tỉ lệ gĩa mômen động và
tĩnh của bộ li hợp
2
3
4
3
3,35
3,66
1,67
1,82
2,03
5.2 Phanh mà không cắt li hợp
9
Nguyễn Văn Bản B i gi ng kết cấu v TT ôtô

h0
Jr
i.i
=
(1.3)
Trong đó: i
0
= tỉ số truyền của truyền lực chính
i
h
: tỉ số truyền của hộp số ứng với tay số đang sử dụng
r
bx
: bán kính bánh xe (m)
J
p
: gia tốc phanh (m.s
-2
)
Điều kiện phanh tốt nhất là P
pmax
= P

= G
b
. thì có gia tốc phanh lớn nhất
J
max
=


10
Nguyễn Văn Bản B i gi ng kết cấu v TT ôtô
J
bx
: mômen quán tính của một bánh xe (kg.m
2
)
n: số lợng bánh xe ôtô
: hiệu suất truyền lực
và mômen lực qún tính lớn nhất là:


=
g
.
r
ii
JM
bx
h0
BDmaxj
(1.4)
Từ đây ta có nhận xét:
- Nếu .M
ms
< M
Jmax
thì li hợp bị trợt, không truyền M
Jmax
xuống hệ thông

J
này sẽ truyền qua li hợp, gây xoắn hệ thống
truyền lực, quan hệ góc xoắn đợc tính theo:

BĐ
=
c
i
h
+
n
.i
0
.i
h
(1.6)
Trong đó:

c
: góc xoắn của trục các đăng (rad)

n
: góc xoắn của nửa trục trái (rad) các góc xoắn tính theo "sức bền vật liệu"
GJ
liM
c
chJ
c
=
GJ2







+=
GJ2
lii
GJ
li
M
n
n
2
h
2
0
c
c
2
h
JBD
Nếu gọi:
GJ2
lii
GJ
li
1
C


=
(1.9)
Giải phơng trình vi phân (1.9) bằng phơng pháp tách biến và điều kiện ban
đầu (
BDO
) (tốc độ góc của bánh đà lúc bắt đầu chuyển động chậm dần) ta có:
C
J
BD
BDOmaxBD
=
(1.10)
C.JM
BDBDOmaxJ
=
(1.11)
Giá trị M
J
có trị số cực đại khi đang sử dụng ở số truyền thẳng i
h
= 1 hoặc số
truyền tăng i
h
< 1.
5.3 Sử dụng phanh tay trung ơng đột ngột khi xe đang chạy
Khi xe đang chạy ta không dùng phanh chân hãm xe mà dùng phanh tay ở
trung ơng để hãm xe đến khi dừng hẳn. Trờng hợp này trục thứ cấp hộp số bị hãm
cứng - bánh xe chuyển động chậm dần sẽ xuất hiện mômen quán tính tác dụng ngợc
từ bánh xe lên trục các đăng và gây ra xoắn nửa trục, trục các đăng (theo sơ đồ


, nếu M
K
> M

(chỉ dùng phần M
K
= M

) còn phần M
K
thừa sẽ làm cho bánh xe quay trợt. Nếu M

> M
K
sẽ không sử dụng hết lực bám và
chi tiết chỉ chịu tải M
K
).
- Mômen truyền từ động cơ đến chi tiết tính toán đợc tính:
M
K
= M
cmax
.i. (1.14)
Trong đó:
M
emax
: mômen xoắn lớn nhất của động cơ (N.m)
i: tỉ số truyền động cơ đến chi tiết cần tính toán

p
= M

(hoặc P
p
= P

) sử dụng toàn bộ lực bám của xe khi phanh đến khi bánh xe
13
Nguyễn Văn Bản B i gi ng kết cấu v TT ôtô
sắp (hoặc gần) trợt lê ta có M
p
= M

= Z
bx
r
bx
. Đối với ôtô hai cầu mômen phanh
phía trớc và phía sau đợc xác định.







=
+=
)h.a(

= 0,4 ữ 0,55 khi phanh với cờng độ cực đại trên đờng
có <
tb
bánh trớc bị khóa cứng và trợt lê, mất tính dẫn hớng còn >
tb
thì bánh
sau bị khóa cứng trớc.
6.3 Tải trọng tác dụng lên hệ thống lái
- Mômen cực đại tác dụng lên vành tay lái
M = P
max
.R (N.m)
R: bánh kính vành tay lái (m)
P
max
: lực cực đại tác dụng lên vành tay lái, với xe tải chọn khoảng (400 ữ
500) N, với xe con chọn khoảng (150 ữ 200)N.
Ngoài ra với các chi tiết của hệ thống treo và cầu khi tính toán sức bền ngoài
việc dựa vào tải trọng cực đại tác dụng thông qua tải trọng tĩnh còn phải kể đến hệ
số tỉ trọng động.
Thực nghiệm đã chỉ rõ hệ số tải trọng động tăng khi độ cứng của hệ thống
treo và tốc độ chuyển động tăng và tải trọng của ôtô giảm. Vì vậy khi tính ngời ta
lựa chọn sao cho thật phù hợp.
14
Nguyễn Văn Bản B i gi ng kết cấu v TT ôtô
Chơng II
Li hợp
1. Công dụng
Trong hệ thống truyền lực của ôtô, ly hợp là một trong những cụm chính, nó
có công dụng là:

Theo trạng thái làm việc của ly hợp ngời ta chia ly hợp ra thành 2 loại sau:
- Ly hợp thờng đóng.
- Ly hợp thờng mở.
3.3. Theo phơng pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép
Theo phơng pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép ngời ta chia ra các loại ly hợp
sau:
- Loại lò xo (lò xo đặt xung quanh, lò xo trung tâm, lò xo đĩa);
- Loại nửa ly tâm: lực ép sinh ra ngoài lực ép của lò xo còn có lực ly tâm của
trọng khối phụ ép thêm vào;
- Loại ly tâm: ly hợp ly tâm sử dụng lực ly tâm để tạo lực ép đóng và mở ly
hợp.
3.4. Theo phơng pháp dẫn động ly hợp
Theo phơng pháp dẫn động ly hợp ngời ta chia ly hợp ra thành các loại sau:
- Ly hợp dẫn động cơ khí;
- Ly hợp dẫn động thuỷ lực;
- Ly hợp dẫn động có cờng hoá.
+ Ly hợp dẫn động cơ khí cờng hoá khí nén;
+ Ly hợp dẫn động thuỷ lực cờng hoá khí nén.
4. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của ly hợp
Đối với hệ thống ly hợp, về mặt cấu tạo ngời ta chia thành 2 bộ phận chính:
16
Nguyễn Văn Bản B i gi ng kết cấu v TT ôtô
- Cơ cấu ly hợp: là bộ phận thực hiện việc nối và ngắt truyền động từ động cơ
đến hệ thống truyền lực.
- Dẫn động ly hợp: là bộ phận thực hiện việc điều khiển đóng mở ly hợp.
4.1. Ly hợp ma sát khô một đĩa bị động lò xo ép hình trụ bố trí xung
quanh
(a) (b)
Hình 2.1.b. Cấu tạo của ly hợp 1 đĩa bị động lò xo trụ bố trí xung quanh:
1- Bánh đà; 2- Đĩa ép; 3- Vỏ ly hợp; 4- Tấm thép nối; 5- Lò xo nén; 6- Đĩa bị động;

đảm bảo đợc các thông số giống nhau hoàn toàn, do đó phải lựa chọn thật kỹ nếu
không lực ép trên đĩa ép sẽ không đều làm tấm ma sát mòn không đều.
+ Đĩa ma sát (đĩa bị động) của ly hợp là một trong những chi tiết đảm bảo
yêu cầu của ly hợp là đóng phải êm dịu.
Hình 2.2 Cấu tạo đĩa ma sát
18
Nguyễn Văn Bản B i gi ng kết cấu v TT ôtô
Kết cấu các chi tiết của đĩa ma sát đợc thể hiện trên hình 2.2
Để tăng tính êm dịu ngời ta sử dụng đĩa bị động loại đàn hồi, độ đàn hồi của
đĩa bị động đợc giải quyết bằng cách kết cấu có những hình dạng đặc biệt và có thể
dùng thêm những chi tiết có khả năng làm giảm độ cứng của đĩa. Trong kết cấu của
xơng đĩa bị động gồm nhiều chi tiết lắp ghép với nhau để giảm độ cứng của xơng
đĩa. Nh trên hình 2.2 xơng đĩa đợc ghép từ vành đĩa 5 với các tấm 3 bằng các đinh
tán 4. có xẻ những rãnh hớng tâm hoặc ghép bằng nhiều tấm, các đờng xẻ này chia
đĩa bị động ra làm nhiều phần.
Xơng đĩa đợc tán với các tấm ma sát 1 tạo thành đĩa ma sát. Trong quá trình
làm việc của ly hợp do có trợt nên sinh công ma sát và sinh nhiệt nên tấm ma sát
phải có những yêu cầu đảm bảo hệ số ma sát cần thiết, có khả năng chống mài mòn
ở nhiệt độ cao, có độ bền cơ học cao.
Giữa xơng đĩa và moayơ của đĩa bị động có bố trí bộ giảm chấn, để tránh cho
hệ thống truyền lực của ôtô khỏi những dao động cộng hởng sinh ra khi có sự trùng
hợp một trong những tần số dao động riêng của hệ thống truyền lực với tần số dao
động của lực gây nên bởi sự thay đổi mômen quay của động cơ. Chi tiết đàn hồi của
giảm chấn là các lò xo 11 dùng để giảm độ cứng của hệ thống truyền lực do đó
giảm đợc tần số dao động riêng và khắc phục khả năng xuất hiện ở tần số cao. Do
độ cứng tối thiểu của các chi tiết đàn hồi của giảm chấn bị giới hạn bởi điều kiện
kết cấu của ly hợp cho nên hệ thống truyền lực của ôtô không thể tránh khỏi cộng
hởng ở tần số thấp. Bởi vậy ngoài chi tiết đàn hồi ra trong bộ giảm chấn còn có chi
tiết ma sát 6 và 9 nhằm thu năng lợng của các dao động cộng hởng ở tần số thấp.
+ Các đòn mở ly hợp (thờng là 3 hoặc 4)ốc dạng đòn bẩy dùng để kéo đĩa ép

nên đầu kia của đòn mở 12 sẽ kéo đĩa ép 3 nén lò xo 4 lại để dịch chuyển sang phải.
Khi này các bề mặt ma sát giữa bộ phận chủ động và bị động của ly hợp đợc tách ra
và ngắt sự truyền động từ động cơ tới trục sơ cấp của hộp số.
20
1 2 3 4 5 6 7
8

9
1
0
1
1
1
2
1
3
1
4
1
5
1
6
1
7
Nguyễn Văn Bản B i gi ng kết cấu v TT ôtô
4.2. Ly hợp ma sát khô hai đĩa bị động lò xo ép hình trụ bố trí xung
quanh
Đối với một số ôtô vận tải khi cần phải truyền mômen lớn ngời ta sử dụng ly
hợp ma sát khô hai đĩa bị động. So với ly hợp ma sát khô một đĩa bị động, ly hợp
ma sát khô hai đĩa bị động có những u nhợc điểm sau:

8 đầu kia tì vào đĩa ép 5 ép chặt toàn bộ các đĩa ma sát 4 và đĩa trung gian 3 với
bánh đà tạo thành một khối cứng giữa các chi tiết chủ động và bị động của ly hợp,
mômen đợc truyền từ động cơ tới bộ phận chủ động, bị động và tới trục ly hợp.
Trạng thái mở: khi cần mở ly hợp ngời ta tác dụng một lực vào bàn đạp 11
thông qua đòn kéo 13 kéo càng mở 14 đẩy bạc mở 9 dịch chuyển sang trái. Khi khe
hở giữa bi "T" 15 và đầu đòn mở 16 đợc khắc phục thì bi "T" 15 sẽ ép lên đầu
đòn mở để kéo đĩa ép 5 nén lò xo 7 làm đĩa ép dịch chuyển sang phải tạo khe hở
giữa các đĩa bị động với các đĩa ép, đĩa trung gian và bánh đà. Do đó trục ly hợp đ-
ợc quay tự do ngắt đờng truyền mômen từ động cơ tới trục ly hợp.
22
1 2 3 4 5
6 7
8

9
1
0
1
1
1
2
1
3
1
4
1
5
1
6
1

của nó tì vào đĩa ép 2 ép chặt đĩa bị động 1 với bánh đà làm cho phần chủ động và
bị động của ly hợp trở thành một khối cứng và mômen đợc truyền từ động cơ tới
trục ly hợp.
Trạng thái mở: khi cần mở ly hợp ngời ta tác dụng một lực vào cơ cấu dẫn
động ly hợp kết quả là một đầu của càng mở 7 sẽ tì vào bạc mở 5 dịch chuyển sang
bên trái ép vào mặt đỉnh của lò xo đĩa hình côn. Do phần giữa của đĩa ép đợc liên
kết với vỏ 3 nên mặt đáy của đĩa ép sẽ dịch chuyển sang phải kéo đĩa ép tách khỏi
đĩa bị động 1 làm đĩa bị động 1 quay tự do. Lúc này ly hợp ngắt sự truyền mômen
từ động cơ tới trục ly hợp.
Ưu điểm cơ bản của ly hợp sử dụng lò xo đĩa hình côn không những có kết
cấu đơn giản, kích thớc nhỏ gọn, lực ép lên đĩa ép đều, không cần sử dụng chi tiết
đòn mở mà còn có đặc tính làm việc tốt hơn ly hợp sử dụng lò xo trụ:
Hình 2.7 So sánh dặc tính làm việc của ly hợp lò xo đĩa và lò xo trụ
24
Nguyễn Văn Bản B i gi ng kết cấu v TT ôtô
Điều đó đợc thể hiện trên hình 2.7. ở đồ thị này chỉ ra quan hệ giữa lực ép
trên đĩa ép với sự dịch chuyển của đĩa ép. Đờng nét liền là đặc tính của ly hợp lò xo
đĩa và đờng nét đứt là đờng đặc tính của ly hợp lò xo trụ. Khi áp lực P
o
của đĩa ép tại
vị trí bình thờng (tức là vị trí khi đĩa ma sát còn mới) là bằng nhau ở cả hai kiểu lò
xo, áp lực đĩa ép tại vị trí mở ly hợp lớn nhất (đạt đợc khi bàn đạp đạp ly hợp đợc
đạp hết) đối với kiểu lò xo trụ là P
'
2
, còn đối với kiểu lò xo đĩa là P
2
, P
2
< P

25