Lời nói đầu
Trong xu thế phát triển hiện nay ngành công nghiệp ô tô đặt ra nhiều vấn đề cần về
việc cải tiến và thiết kế mới nhằn đáp ứng những yêu cầu ngày càng cao về kĩ
thuật, công nghệ, kinh tế và môi trờng và điều kiện đờng xá. Bên cạnh đó việc ứng
dụng cơ điện tử trên ô tô hiện nay rất đợc chú trọng. Đáp ứng nhu cầu thực tế việc
tính toán thiết kế ra một hệ thống có thể giải quyết đợc những vấn đề trên là rất đ-
ợc quan tâm, trong đó sự tham gia của hệ thống truyền lực có hộp phân phối điều
khiển điện tử có vai trò khá quan trọng. Hộp phân phối góp phần làm cho xe cơ
động và ổn định hơn nhờ việc phân phối mô men phù hợp ra hai cầu, ngoài ra nó
còn góp phần tiết kiệm nhiên liệu, phù hợp địa hình giao thông Việt nam và bảo vệ
môi trờng là những vấn đề nóng ngày nay, với việc điều khiển bằng cơ điện tử nó
sẽ hoạt động tốt hơn và mang lại những hiệu quả nhất định. Dựa trên nền tảng lí
thuyết đợc học và sự hớng dẫn của thầy giáo em đã thiết kế và lựa chọn hộp phân
phối có vi sai và khớp ma sát điều khiển điện tử trên xe con 05 chỗ ngồi AWD có
ABS.
Mục đích chính của đề tài là trong hộp phân phối có bố trí vi sai và khớp ma sát đ-
ợc điều khiển điện tử, hệ thống điều khiển liên hợp giữa ABS và ASR giúp xe vận
hành ổn định trên đờng xấu tính cơ động nâng cao. Phục vụ xe có ABS và điều
khiển lực kéo kết hợp với hệ thống phanh ABS có tất cả các bánh xe chủ động cần
phải điều khiển: công suất động cơ, điều khiển phân phối mô men ra các cầu, điều
khiển độ trợt theo chứ năng ABS, điều khiển theo chế độ SH(select hight) để đảm
bảo khả năng cơ động của xe, hộp phân phối đợc bố trí thêm các khớp ma sát có
Traction.
Nội dung đề tài bao gồm nghiên cứu cách bố trí chung hệ thống truyền lực trên xe
con 5 chỗ, từ đó lựa chọn một phơng án phù hợp để bố trí hộp phân phối sao cho
xe có thể đáp ứng những tiêu chuẩn của dồng xe AWD hiện đại. Tính toán động
học, động lực học cho xe với các thông số tham khảo phù hợp, lựa chọn phơng án
thiết kế cơ khí cho hộp phân phối một cấp số truyền có vi sai và khớp ma sát, các
chi tiết đợc tính toán và chọn lựa sao cho phù hợp với kết cấu lựa chọn đảm bảo
1
cho thuận lợi việc lắp ráp và sử dụng. Các chi tiết cấu thành nên đã đợc gia công

- Hệ thống truyền lực cơ khí bao gồm các truyền ma sát, các hộp biến tốc, hộp
phân phối, truyền động các đăng, loại này đợc dùng phổ biến.
- Hệ thống truyền lực cơ khí thuỷ lực bao gồm các bộ truyền cơ khí, bộ truyền
thuỷ lực .
- Hệ thống truyền lực điện từ bao gồm nguồn điện, các động cơ điện, rơle điện
từ, dây dẫn .
- Hệ thống truyền lực thuỷ lực bao gồm bơm thuỷ lực, các động cơ thuỷ lực,
van điều khiển, ống dẫn .
- Hệ thống truyền lực liên hợp bao gồm một số bộ phận cơ khí, một số bộ
phận thuỷ lực, một số bộ phận điện từ .
2.2 Phân chia theo đặc điểm biến đổi các số truyền.
Phân chia theo đặc điểm biến đổi các số truyền :
- Truyền lực có cấp : là truyền lực có các tỷ số truyền cố định, việc thay đổi
số truyền theo dạng bậc thang.
3
- Truyền lực vô cấp : là truyền lực có tỷ số truyền biến đổi liên tục tuỳ
thuộc vào chế độ làm việc của động cơ và mômen cản từ mặt đờng.
2.3 Phân chia theo ph ơng pháp điều khiển thay đổi tốc độ.
- Điều khiển bằng cần số .
- Điều khiển bán tự động .
- Điều khiển tự động.
Phân biệt giữa điều khiển bán tự động và điều khiển tự động thông qua số lợng cơ
cấu điều khiển trong buồng lái .
Hiện nay chúng ta thờng gặp :
- Hệ thống truyền lực cơ khí có cấp điều khiển bằng cần số ( manual
transmissions ).
- Hệ thống truyền lực cơ khí thuỷ lực điều khiển tự động (Automatic
Transmissions ).
3. Bố trí chung thờng gặp trên ô tô con hiện nay:
3.1) Động cơ đặt trớc, cầu trớc thờng xuyên chủ động, cầu sau chủ động trong một

gài hộp phân phối. Khi không gài hộp số hộ phân phối thì công suất đợc truyền từ
hộp số dọc đến bộ vi sai trớc. Nếu hộp phân phối đợc gài thì công suất đợc truyền
đến cả bộ vi sai trớc và bộ vi sai sau.
*Ưu điểm của xe AWD:
Tiêu chuẩn đặt ra của một chiếc ô tô là có thể chạy trên nhiều loại đờng xá khác
nhau, từ địa hình bằng phẳng cho đến địa hình gồ ghề, có tuyết hoặc có bề mặt
thay đổi do thời tiết.
Cách tốt nhất để chạy trên đờng gồ ghề là có cả bốn bánh đều đợc truyền lực. Về
mặt này thì xe thì xe AWD có u điểm vợt trội hơn các xe 2WD.
+ AWD dùng để chỉ các xe dẫn động tất cả các bánh tại mọi thời điểm và không
có chế độ Low hay High nh xe 4WD chủ yếu dùng cho xe thể thao SUV liên
quan đến khả năng vợt địa hình thì AWD lại quen thuộc với các xe Sedan, Wagon,
đa dụng Minivan, AWD có ý nghĩa giúp cải thiện đọ bám đờng trong điều kiện
thời tiết xấu. Một vì mẫu nh lexus RX330 là ví dụ điển hình mặc dù là dòng SUV
nhng lại dùng AWD thay vì 4WD, vì thế ngời ta gọi kiểu xe là Crossover
6
+chữ All- tất cả trong từ All-Wheel drive có một chút mâu thuẫn và dễ gay
hiểu lầm khi mà hiện nay hầu hết các xe AWD có khả năng phân bổ toàn bộ công
suất xuống bánh sau khi phất hiện bánh trớc bị trợt. Những chiếc Subarru hay
Chrysler có thể đi trên đờng trơn trợt một cách thoải mái vì chúng có thể chuyển
công suất từ bánh bị trợt (mất độ bám đờng) sang bánh không bị trợt.
*Nhợc điểm của xe AWD:
Để sự chuyển động trên đờng của xe mềm mại trên đờng, giá trị mômen ma
sát lớn nhất truyền qua khớp ma sát của hộp phân phối đợc chế tạo không cao, do
vậy xe này không có khả năng việt dã cao trên đờng xấu, khi sử dụng cần chú ý
để sử dụng xe đúng mục đích, và đảm bảo tuổi thọ xe.
+ Ngoài ra xe AWD còn có những nhợc điểm dễ nhận thấy là do cấu tạo phức
tạp: Có thêm hộp phân phối, trục các đăng, bộ vi sai làm tăng trọng lợng của xe,
tăng số nguồn phát sinh rung động và tiếng ồn, tăng giá thành sản phẩm, chúng
còn làm tăng suất tiêu hao nhiên liệu bởi tăng sức cản gió do cồng kềnh.

Hệ thống nạp nhiên liệu Phun xăng điện tử EFI
kích thớc trọng lợng
Dài x rộng x cao(mm) 4530 x 1705 x 1500
Chiều dài cơ sở(mm) 2450
8
Chiều rộng cơ sở trớc/sau(mm) 2013/1705
Trọng lợng không tải(N) 15050
Trọng lợng toàn tải(N) 19500
Thông số khác
Lốp 205/55R16
Số cửa 4
Số chỗ ngồi 5
I - Xây dựng đờng đặc tính tốc độ ngoài của động cơ, chọn động cơ đặt trên ôtô.
1- Xây dựng đờng đặc tính tốc độ ngoài của động cơ:
G - Trọng lợng toàn bộ của ôtô: G = 19500 N.
f- Hệ số cản lăn của mặt đờng: f = 0,019
V
max
- tốc độ chuyển động lớn nhất của ôtô.
V
max
= 200(km/h) = 200 .
3600
1000
= 56m/s,
k - Hệ số cản của không khí, với k = 0,20 - 0,35 ta chọn k = 0,28
F - Diện tích cản chính diện của ôtô (m
2
): F = B.H.m
B - Chiều rộng lớn nhất của xe, B = R = 1,705 (m)

2. Xác định tỉ số truyền của hệ thống truyền lực:
Tỉ số truyền của truyền lực chính đợc xác định theo công thức :
i
t
= i
h
.i
f
.i
0
Trong đó :
i
t
: Tỉ số truyền của hộp số chính
i
f
: Tỉ số truyền của hộp số phụ hoặc hộp phân phối.
i
0
: Tỉ số truyền của truyền lực chính.
11
a. Xác định tỉ số truyền của truyền lực chính(i
0
):

Tỉ số truyền của truyền lực chính i
0
đợc xác định từ điều kiện đảm bảo cho ôtô đạt
đợc vận tốc lớn nhất :
i

: hệ số kể đến sự biến dạng của lốp = 0,93
r
b
= 0,93.336 = 0,312m
n
v
: số vòng quay của trục khuỷu động cơ ứng với vận tốc lớn nhất của ôtô
với n
v
= n
e max
= 5000v/ph.
V
max
= 50m/s là vận tốc lớn nhất của ôtô(m/s).
i
fc
: tỉ số truyền hộp phân phối: i
fc
= 1,25. Ta chọn tỉ số truyền này nhằm giảm bớt
tải cho truyền lực chính, phân phối mô men ra các cầu xe một cách hiệu quả nhất
và nâng cao khoảng sáng gầm xe.
i
hn
: tỉ số truyền của hộp số chính ở số truyền tăng : i
hn
= 0,77.
Nh vậy: i
0
= 0,377.

e f c t
G r
M i i
=
0,38.19500.0,312
2,35
265.3,05.1,25.0,97
=
(1)
i
h1

2
max 0
. . .
. .


k b b
e fc t
m G r
M i i
=
12928.0,8.0,312
3,29
265.3,05.1,25.0,97
=
(2)
Trong đó:


sát điều kiện cản
Chọn i
h1
= 3,2
2- Xác định tỉ số truyền của các số truyền trung gian:
Chọn số cấp trong hộp số: Hộp số cơ khí, số cấp số tiến n = 6, một số lùi
Tỉ số truyền của các số truyền trung gian chọn theo qui luật cấp số nhân:
i
h2
=
4
3
1h
i
=
4
3
2,3
= 2,39
i
h3
=
3
2
1h
i
=
3
2
2,3

l
= 1,05. i
h1
= 1,05. 3,2 =3,36.
3. Vận tốc chuyển động của ôtô ở các số truyền đợc xác định theo công thức: v
m
=
0
2. . .
60. . .

b e
fc hm
r n
i i i
(m/s)
m- Chỉ số tỉ số truyền đang tính m = 1
ữ
6
n
e
biến thiên từ n
emin

.
.
n
emax

Bảng 2- Tính vận tốc của ôtô theo các số truyền :

e
.
t

N
f
- Công suất tiêu hao cho cản lăn: N
f
= G.f.v.cos (W)
Trong đó góc = 0
0
(khi xe chạy trên đờng bằng).
N
i
- Công suất tiêu hao cho cản lên dốc: N
i
= G.v.sin(W)
N

- Công suất tiêu hao cho cản không khí: N

=k.F.
3
V
(W)
N
j
- Công suất tiêu hao cho cản quán tính khi tăng tốc: N
j
=

P
k
=P
f
+P
w
P
i
P
j
+P
m
Phơng trình viết dới dạng khai triển:
0
. . . .
e f h t
b
M i i i
r

= G.f.cos +
2
VAk


G.sin
i
G
g
.J +n..Q

f t
b
i i
r

.M
e
.i
hm
= C.M
e
.i
hm
(N)
V(m/s) 17 22 28 33 39 44 50 56
Ne(kW) 25 38 60 85 100 110 120 125
Nk(kW) 24.25 36.86 58.20 82.45 97.00 106.7 116.4 121.3
Nf(kW) 3.90 5.21 6.51 7.81 9.11 10.41 11.71 13.02
N

(kW) 3 7 13 23 36 54 77 106
Nf+N

(kW
)
7 12 20 31 45 64 89 119
16
Trong ®ã: C =
0
. .

Pk4(N)
3485 3908 4900 5281 5492 5597 5492 5281
Sè truyÒn V
12.85 17.13 21.41 25.70 29.98 34.26 38.54 42.83
Pk5(N) 1947 2183 2738 2950 3068 3127 3068 2950
Sè truyÒn VI
17 22 28 33 39 44 50 56
Pk6(N) 1499 1681 2108 2272 2362 2408 2362 2272
B¶ng 5. TÝnh lùc c¶n kh«ng khÝ theo tèc ®é «t«.
TÝnh theo c«ng thøc sau: P
ω
= k.F
2
.V
vµ P
f
= G.f = 371(N)

§å thÞ c©n b»ng lùc kÐo.
V(m/s) 17 22 28 33 39 44 50 56
P
ω
(N) 171 304 474 683 930 1214 1537 1897
P
f
+P
ω
541 674 845 1053 1300 1585 1907 2267
17


2
0

=
j
P P
G


=
i
g

.j
2/ Đồ thị nhân tố động lực học:
D
m
=
km wm
P P
G

;
m = 1ữ 6 Là chỉ số ứng với số truyền đang tính
19
B¶ng 6. Nh©n tè ®éng lùc häc D theo tèc ®é.
Sè truyÒn I 4.02 5.35 6.69 8.03 9.37 10.71 12.05 13.38

Dựa vào đồ thị nhân tố động lực học và đồ thị tia khi tải trọng thay đổi có thể
xác định đợc:
21
+ Giá trị của nhân tố động lực học tại một vận tốc xác định khi tải thay đổi
( non tải hay quá tải ).
+ Hệ số cản lớn nhất của mặt đờng.
+ Xác định vận tốc chuyển động của ôtô khi biết hệ số cản của mặt đờng và tải
trọng.
Chơng II. TNH TON KIM NGHIM hộp phân phối cơ khí.
A. lựa chọn phơng án.
* Phơng án hộp phân phối có khớp ma sát:
- Hộp phân phối(HPP) chỉ dùng trên xe nhiều cầu chủ động. Tác dụng của nó
dùng để phân phối mô men từ động cơ ra các cầu xe. Trong HPP còn bố trí thêm
một số truyền nhằm tăng lực kéo bánh xe khi cần thiết.
- Li hợp ma sát khô nối động cơ với HTTL, Hộp số chính(HSC) cơ khí có 5 số
tiến và một số lùi, trục ra của HSC đồng thời là trục dẫn động cầu trớc, bánh răng
côn nằm trong khoang chung của HTTL, đầu ra của trục này dẫn động cầu sau
thông qua một bộ vi sai có khớp ma sát, và cặp bánh răng trụ nghiêng. Bộ vi sai,
khớp ma sát, cặp bánh răng trụ thẳng răng nghiêng tạo nên hộp phân phối. Sơ đồ
nguyên lí của HPP này dựa trên cơ sở một loại cặp truyền. Nh vậy chế độ làm việc
của HPP cầu trớc luôn thờng xuyên làm việc. Hệ thống này rất mạnh mẽ và đáng
tin cậy, tuy nhiên hệ thống AWD không hiệu quả khi xe đi trên địa hình gồ ghề,
trơn trợt và nó vô dụng khi đi trên vỉa hè. Khi đó một trong 4 bánh xe sẽ mất đi độ
bám đờng và cái còn lại sẽ nhận đủ 100% lực truyền động từ cụm vi sai.
Hệ thống AWD từng phần thờng phân phối lực bên trong cụm vi sai với tỉ lệ
50/50 từ bánh trớc đến bánh sau khi chúng ta chuyển sang chế độ ASR. mỗi bánh
xe sẽ nhận 25% lực truyền động để giảm thiểu sự trợt của bánh xe. Hệ thống này
rất mạnh mẽ và đáng tin cậy. Tuynhiên thật không may nó lại vô dụng khi cho xe
lên vỉa hè. Một trong 4 bánh sẽ mất đi độ bám đờng và cái còn lại sẽ nhận đủ
100% lực truyền động từ cụm vi sai.


S¬ ®å HPP
24
Hộp phân phối có vi sai và khớp ma sát, trong xe hai cầu, ba cầu chủ động phải
có thêm hộp phân phối lắp phía sau hộp số chính dùng để truyền mômen của
động cơ tới các cầu chủ động của xe. Trờng hợp có hai cầu chủ động ngời ta th-
ờng dùng hai chế độ đóng mở xi lanh thuỷ lực để điều khiển HPP: Một chế độ
dùng để đóng và nhả khớp ma sát để truyền động tới cầu sau và một chế độ
dùng để ngắt khớp ma sát cắt truyền động tới cầu sau. Cần phải giảm tốc trong
hộp phân phối qua đó tăng mômen cho bánh xe chủ động khi xe chạy trên đờng
xấu. Tuy nhiên xu hớng ngày nay để giảm tải thao tác và sức lực của ngời lái,
ngoài ra để có sự chính xác, độ nhạy, phù hợp xu hớng phát triển công nghệ cơ
điện tử thì thay cho việc điều khiển bằng tay là điều khiển bằng điện tử với hệ
thống cảm biến và bộ xử lí tín hiệu thông minh.
* Bộ vi sai và khớp ma sát:
Bộ vi sai co kết cấu giống vi sai cầu, gồm các trục chữ thập, 2 bành răng bán
trục, 4 bánh răng hành tinh hoạt động dựa trên nguyên tắc ăn khớp của các bánh
răng và tăng nội ma sát nhờ khớp ma sát bố trí trong cùng vỏ vi sai.
Khớp ma sát là một ma sát ớt nhiều đĩa, các tấm ma sát là các lá thép gồm các
cặp đĩa răng trong và răng ngoài, khớp ma sát làm việc trong môi trờng chịu mài
mòn, chịu nhiệt . Các đĩa răng ngoài nối với vỏ vi sai, các đĩa răng trong liên kết
với bánh răng bán trục các đĩa đợc lắp xên kẽ giữa đĩa răng ngoài và đĩa răng
trong và bị ép bởi xi lanh thuỷ lực đặt nằm cạnh vỏ vi sai nhờ đó mà khớp ma
sát có thể truyền lực ma sát lên bánh răng bán trục. Toàn bộ gồm sáu cặp ma sát
đảm bảo đủ truyền mô men qua khớp với lực ép của xilanh thuỷ lực. Khi có hiện
tợng trợt vào đờng xấu thì các cảm biến tốc độ ở bánh xe và cảm biến bớm ga
truyền tìn hiệu về bộ xử lí trung tâm ECU sau khi xử lí thông tin ECU truyền
thông tin tới môtơ buớc dầu đợc bơm vào xi lanh từ xi lanh chính vào các xi
lanh chấp hành bố trí trong vi sai đóng các khớp ma sát, khi xe thoát ra khỏi đ-
ờng xấu thì cũng nhờ các cảm biến và ECU điều khiển và khớp ma sát đợc mở