Bài giảng Kết cấu ô tô - Nguyễn Hoài
Tài liệu Bài giảng Kết cấu ô tô - Nguyễn Hoài: Bài giảng Kết cấu ô tô GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 1 CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ Ô TÔ ..................................................................................... 9 1. Lịch sử phát triển ............................................................................................................... 9 1.1. Trên thế giới ................................................................................................................ 9 1.2. Tại Việt Nam ............................................................................................................. 10 2. Công dụng, cấu tạo và yêu cầu chung của ô tô ............................................................... 10 2.1. Cấu tạo chung của ô tô .............................................................................................. 11 2.1.1. Động cơ ........................................................................................................
Bạn đang xem trước 20 trang mẫu tài liệu Bài giảng Kết cấu ô tô - Nguyễn Hoài, để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 1
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ Ô TÔ ..................................................................................... 9
1. Lịch sử phát triển ............................................................................................................... 9
1.1. Trên thế giới ................................................................................................................ 9
1.2. Tại Việt Nam ............................................................................................................. 10
2. Công dụng, cấu tạo và yêu cầu chung của ô tô ............................................................... 10
2.1. Cấu tạo chung của ô tô .............................................................................................. 11
2.1.1. Động cơ ............................................................................................................... 11
2.1.2. Khung-gầm ô tô .................................................................................................. 11
2.1.3. Thân vỏ ô tô ........................................................................................................ 11
2.1.4. Điện thân ô tô ...................................................................................................... 11
2.2. Phân loại ô tô ............................................................................................................. 12
2.2.1. Theo tải trọng và số chỗ ngồi ............................................................................. 12
2.2.2. Theo nhiên liệu sử dụng ..................................................................................... 12
2.2.3. Theo công dụng .................................................................................................. 13
2.3. Yêu cầu chung của ô tô ............................................................................................. 14
2.3.1. Những yêu cầu về thiết kế chế tạo ...................................................................... 14
2.3.2. Những yêu cầu về sử dụng ................................................................................. 14
2.3.3. Những yêu cầu về bảo dƣỡng sửa chữa .............................................................. 15
CHƢƠNG 2. BỐ TRÍ CHUNG TRÊN Ô TÔ ........................................................................ 16
1. Công thức bánh xe ........................................................................................................... 16
2. Bố trí động cơ .................................................................................................................. 17
3. Bố trí hệ thống truyền lực ................................................................................................ 18
CHƢƠNG 3. LY HỢP ............................................................................................................ 23
1. Công dụng, phân loại, yêu cầu ........................................................................................ 23
1.1. Công dụng ................................................................................................................. 23
1.2. Phân loại .................................................................................................................... 23
1.3. Yêu cầu ...................................................................................................................... 24
2. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của ly hợp ma sát .................................................. 25
2.1. Ly hợp ma sát khô một đĩa bị động lò xo trụ bố trí xung quanh............................... 25
2.1.1. Cấu tạo ................................................................................................................ 25
2.1.2. Nguyên lý hoạt động ........................................................................................... 26
2.2. Ly hợp ma sát khô một đĩa bị động lò xo ép hình đĩa ............................................... 26
2.2.1. Cấu tạo ................................................................................................................ 26
2.2.2. Nguyên lý làm việc ............................................................................................. 27
2.3. Ly hợp ma sát nhiều đĩa ............................................................................................ 28
2.3.1. Cấu tạo và hoạt động .......................................................................................... 28
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 2
2.3.2. So sánh ƣu và nhƣợc điểm của ly hợp một đĩa và ly hợp nhiều đĩa ................... 29
3. Cấu tạo các cụm chi tiết chính trong ly hợp ma sát......................................................... 29
3.1. Cấu tạo đĩa ly hợp ..................................................................................................... 30
3.2. Cấu tạo đòn mở ly hợp .............................................................................................. 30
4. Cơ cấu điều khiển ly hợp ................................................................................................. 31
4.1. Điều khiển cơ khí ...................................................................................................... 31
4.2. Điều khiển thủy lực ................................................................................................... 32
4.2.1. Cấu tạo ................................................................................................................ 32
4.2.2. Hoạt động ............................................................................................................ 33
4.3. Điều khiển điện tử ..................................................................................................... 34
5. Trợ lực ly hợp .................................................................................................................. 35
5.1. Dẫn động cơ khí cƣờng hóa khí nén ......................................................................... 35
5.1.1. Cấu tạo ................................................................................................................ 35
5.1.2. Nguyên lý làm việc ............................................................................................. 35
5.2. Dẫn động thủy lực cƣờng hóa khí nén ...................................................................... 36
5.2.1. Cấu tạo ................................................................................................................ 36
5.2.2. Nguyên lý hoạt động ........................................................................................... 36
6. Ly hợp thủy lực ............................................................................................................... 38
6.1. Cấu tạo ...................................................................................................................... 38
6.2. Nguyên lý hoạt động ................................................................................................. 39
6.3. Ƣu và nhƣợc điểm của ly hợp thủy lực ..................................................................... 39
CHƢƠNG 4. HỘP SỐ ............................................................................................................ 40
1. Công dụng, phân loại và yêu cầu..................................................................................... 40
1.1. Công dụng ................................................................................................................. 40
1.2. Phân loại .................................................................................................................... 40
1.3. Yêu cầu ...................................................................................................................... 40
2. Truyền động bánh răng .................................................................................................... 41
2.1. Truyền động bánh răng ............................................................................................. 41
2.2. Tỷ số truyền trong truyền động bánh răng ................................................................ 41
2.2.1. Khái niệm về tỷ số truyền ................................................................................... 41
2.2.2. Công thức tỷ số truyền ........................................................................................ 42
3. Cấu tạo của hộp số chính thông dụng .............................................................................. 42
3.1. Hộp số 3 tiến 1 lùi, loại 2 trục ................................................................................... 42
3.1.1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động ................................................................ 42
3.1.2. Những điều cần lƣu ý.......................................................................................... 43
3.2. Hộp số ô tô 3 số tiến, 1 số lùi, loại 3 trục.................................................................. 44
3.2.1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động ................................................................ 44
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 3
3.2.2. Những điều cần lƣu ý.......................................................................................... 45
3.3. Hộp số 4 số tiến, 1 số lùi, 3 trục ................................................................................ 46
3.3.1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động ................................................................ 46
3.3.2. Những điều cần chú ý ......................................................................................... 47
3.4. Hộp số ô tô 5 số tiến, 1 lùi loại 3 trục ( có tỷ số truyền tăng) ................................... 48
3.4.1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động ................................................................ 48
3.4.2. Những điều cần lƣu ý.......................................................................................... 50
4. Cấu tạo các chi tiết chính trong hộp số ........................................................................... 50
4.1. Vỏ và nắp hộp số ....................................................................................................... 50
4.2. Trục sơ cấp ................................................................................................................ 50
4.3. Trục trung gian .......................................................................................................... 50
4.4. Trục thứ cấp .............................................................................................................. 51
4.5. Trục số lùi ................................................................................................................. 51
4.6. Cơ cấu sang số........................................................................................................... 51
4.7. Bộ đồng tốc ............................................................................................................... 52
4.7.1. Nhiệm vụ ............................................................................................................ 52
4.7.2. Cấu tạo ................................................................................................................ 53
4.7.3. Hoạt động ............................................................................................................ 54
CHƢƠNG 5. HỘP SỐ TỰ ĐỘNG ......................................................................................... 55
1. Giới thiệu về hộp số tự động ........................................................................................ 55
2. Các bộ phận chính trong hộp số tự động ......................................................................... 55
2.1. Bộ biến mô ................................................................................................................ 56
2.1.1. Đặc điểm kết cấu ................................................................................................ 56
2.1.2. Nguyên lý làm việc ............................................................................................. 59
2.1.3. Chức năng của khớp một chiều .......................................................................... 60
2.1.4. Một số thông số và đặc tính biến mô .................................................................. 61
2.1.5. Cơ cấu ly hợp khóa biến mô ............................................................................... 62
2.2. Bộ bánh răng hành tinh ............................................................................................. 63
2.2.1. Chức năng ........................................................................................................... 63
2.2.2. Cấu tạo chung của bộ bánh răng hành tinh ......................................................... 64
2.2.3. Nguyên lý hoạt động của cơ cấu hành tinh ......................................................... 65
2.2.4. Tỷ số truyền của bộ bánh răng hành tinh ............................................................ 67
2.3. Phanh hãm và ly hợp ................................................................................................. 68
2.3.1. Phanh hãm .......................................................................................................... 68
2.3.2. Phanh dải ............................................................................................................ 70
2.3.3. Ly hợp và khớp một chiều .................................................................................. 71
2.3.4. Hệ thống điều khiển hộp số tự động ................................................................... 71
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 4
CHƢƠNG 6. HỘP PHÂN PHỐI ............................................................................................ 74
1. Công dụng, phân loại của hộp phân phối ........................................................................ 74
1.1. Công dụng ................................................................................................................. 74
1.2. Phân loại .................................................................................................................... 74
1.2.1. Theo cấp số truyền .............................................................................................. 74
1.2.2. Theo tỷ lệ phân chia moment ra các cầu ............................................................ 74
1.2.3. Theo dạng điều khiển gài cầu ............................................................................. 74
2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hộp phân phối ........................................................ 75
2.1. Cấu tạo chung của hộp phân phối ............................................................................. 75
2.2. Cấu tạo của một số hộp phân phối trên ô tô du lịch .................................................. 76
2.2.1. Hộp phân phối trên ô tô Toyota Land Cruiser 4WD .......................................... 76
2.2.2. Hộp phân phối trên ô tô Mitsubishi Pajero 4WD ............................................... 77
2.3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hộp phân phối trên xe tải ................................ 78
2.3.1. Hộp phân phối hai cấp không thƣờng xuyên gài cầu trƣớc ................................ 78
2.3.2. Hộp phân phối hai cấp gài hai cầu thƣờng xuyên có vi sai giữa các cầu ........... 80
CHƢƠNG 7. CÁC ĐĂNG ..................................................................................................... 82
1. Công dụng, phân loại, yêu cầu ........................................................................................ 82
1.1. Công dụng ................................................................................................................. 82
1.2. Phân loại .................................................................................................................... 82
1.2.1. Theo công dụng .................................................................................................. 82
1.2.2. Theo đặc điểm động học ..................................................................................... 83
1.2.3. Yêu cầu .............................................................................................................. 83
2. Các đăng khác tốc ............................................................................................................ 83
2.1. Sơ đồ cấu tạo và động học ........................................................................................ 83
2.1.1. Sơ đồ cấu tạo ....................................................................................................... 83
2.1.2. Động học ............................................................................................................. 84
2.2. Cấu tạo ...................................................................................................................... 86
3. Các đăng đồng tốc ........................................................................................................... 88
3.1. Nguyên lý hình thành các đăng đồng tốc kiểu bi ...................................................... 88
3.2. Các đăng đồng tốc kiểu Veise ................................................................................... 90
3.3. Các đăng đồng tốc kiểu bi Rzeppa ............................................................................ 90
3.4. Các đăng đồng tốc dạng Tripod ................................................................................ 91
3.5. Các đăng đồng tốc kiểu chữ thập kép ....................................................................... 93
CHƢƠNG 8. CẦU DẪN HƢỚNG ........................................................................................ 94
1. Công dụng, phân loại, yêu cầu ........................................................................................ 94
1.1. Công dụng ................................................................................................................. 94
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 5
1.2. Phân loại .................................................................................................................... 94
1.3. Yêu cầu ...................................................................................................................... 94
2. Phân tích các kết cấu của cầu dẫn hƣớng ........................................................................ 95
2.1. Cầu dẫn hƣớng không chủ động ............................................................................... 95
2.2. Cầu dẫn hƣớng chủ động .......................................................................................... 95
2.3. Vị trí lắp đặt của bánh xe dẫn hƣớng ........................................................................ 96
2.3.1. Góc nghiêng ngoài (Camber).............................................................................. 97
2.3.2. Độ chụm bánh xe (Toe in, Toe out) ................................................................. 98
2.3.3. Góc nghiêng trong của trục đứng (Kingpin) ................................................... 99
2.3.4. Góc nghiêng sau của trục đứng (Caster) .......................................................... 99
CHƢƠNG 9. CẦU CHỦ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ .................................................................... 100
A. Truyền lực chính ........................................................................................................... 100
1. Công dụng, phân loại, yêu cầu ...................................................................................... 100
1.1. Công dụng ............................................................................................................... 100
1.2. Phân loại .................................................................................................................. 100
1.3. Yêu cầu .................................................................................................................... 101
2. Phân tích kết cấu của truyền lực chính .......................................................................... 101
2.1. Bánh răng nón răng thẳng ....................................................................................... 101
2.2. Bánh răng nón răng cong ........................................................................................ 102
2.3. Bánh răng hypoit ..................................................................................................... 103
2.4. Trục vít-bánh vít ...................................................................................................... 103
2.5. Truyền lực chính kép .............................................................................................. 104
3. Độ cứng vững của truyền lực chính .............................................................................. 105
3.1. Độ cững vững của bánh răng chủ động truyền lực chính ....................................... 105
3.2. Độ cứng vững của bánh răng nón bị động .............................................................. 106
B. Bộ truyền vi sai ............................................................................................................. 107
1. Công dụng, phân loại, yêu cầu ...................................................................................... 107
1.1. Công dụng ............................................................................................................... 107
1.2. Phân loại .................................................................................................................. 107
1.3. Yêu cầu .................................................................................................................... 107
2. Phân tích kết cấu bộ vi sai ............................................................................................. 108
2.1. Vi sai đối xứng ........................................................................................................ 108
2.2. Vi sai không đối xứng ................................................................................................ 109
3. Cơ cấu gài vi sai cƣỡng bức .......................................................................................... 109
C. Bán trục ......................................................................................................................... 110
1. Công dụng, phân loại, yêu cầu ...................................................................................... 110
1.1. Công dụng ............................................................................................................... 110
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 6
1.2. Phân loại .................................................................................................................. 110
1.3. Yêu cầu .................................................................................................................... 111
2. Phân tích kết cấu các loại bán trục trên ô tô .................................................................. 111
2.1. Bán trục không giảm tải .......................................................................................... 111
2.2. Bán trục giảm tải ½ ................................................................................................. 111
2.3. Bán trục giảm tải ¾ ................................................................................................. 111
2.4. Bán trục giảm tải hoàn toàn .................................................................................... 111
D. Dầm cầu chủ động ........................................................................................................ 112
CHƢƠNG 10. HỆ THỐNG PHANH ................................................................................... 114
1. Công dụng, phân loại, yêu cầu ...................................................................................... 114
1.1. Công dụng ............................................................................................................... 114
1.2. Phân loại .................................................................................................................. 114
1.3. Yêu cầu .................................................................................................................... 115
2. Phân tích kết cấu của hệ thống phanh ........................................................................... 115
2.1. Cơ cấu phanh ........................................................................................................... 115
2.1.1. Cơ cấu phanh trống-guốc .................................................................................. 115
2.1.2. Phanh đĩa .......................................................................................................... 122
2.1.3. So sánh ƣu và nhƣợc điểm của cơ cấu phanh đĩa so với cơ cấu phanh trống guốc
.................................................................................................................................... 124
2.2. Dẫn động phanh ...................................................................................................... 124
2.2.1. Dẫn động phanh thủy lực .................................................................................. 125
2.2.2. Dẫn động phanh khí nén ................................................................................... 126
2.3. Trợ lực phanh .......................................................................................................... 129
2.3.1. Trợ lực phanh thủy lực-chân không ................................................................. 129
2.3.2. Trợ lực phanh khí nén-thủy lực ........................................................................ 130
2.4. Cấu tạo của một vài chi tiết điển hình ..................................................................... 133
2.4.1. Xilanh chính ...................................................................................................... 133
2.4.2. Xi lanh con ........................................................................................................ 134
2.4.3. Xi lanh chính loại 2 dòng.................................................................................. 135
2.4.4. Các loại van điều chỉnh trong hệ thống phanh ................................................. 136
3. Hệ thống phanh ABS ..................................................................................................... 139
3.1. Giới thiệu chung về hệ thống ABS ......................................................................... 139
3.2. Sơ đồ chung hệ thống phanh ABS .......................................................................... 139
3.3. Các bộ phận chính trong hệ thống phanh ABS ....................................................... 139
3.3.1. Cảm biến tốc độ bánh xe .................................................................................. 141
3.3.2. Cảm biến giảm tốc ............................................................................................ 143
3.3.3. Bộ chấp hành ABS............................................................................................ 143
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 7
CHƢƠNG 11. HỆ THỐNG LÁI .......................................................................................... 149
1. Công dụng, phân loại, yêu cầu ...................................................................................... 149
1.1. Công dụng ............................................................................................................... 149
1.2 Phân loại ................................................................................................................... 149
1.2.1. Theo bố trí bánh lái ........................................................................................... 149
1.2.2. Theo số lƣợng bánh dẫn hƣớng ........................................................................ 149
1.2.3. Theo kết cấu và nguyên lý của cơ cấu lái ......................................................... 149
1.2.4. Theo kết cấu của bộ trợ lực .............................................................................. 149
1.3. Yêu cầu .................................................................................................................... 150
2. Động lực học quay vòng của ô tô .................................................................................. 150
3. Phân tích kết cấu của hệ thống lái ................................................................................. 151
3.1. Cơ cấu lái ................................................................................................................ 152
3.1.1. Trục vít-cung răng ............................................................................................ 152
3.1.2. Trục vít-con lăn ................................................................................................. 152
3.1.3.Trục vít-chốt quay .............................................................................................. 153
3.1.4. Loại liên hợp ..................................................................................................... 153
3.2. Dẫn động lái ............................................................................................................ 154
3.3. Trợ lực lái ................................................................................................................ 154
3.3.1. Khái quát chung ................................................................................................ 154
3.3.2. Bơm thủy lực .................................................................................................... 156
3.3.3. Bộ trợ lực thủy lực cùng khối ........................................................................... 157
3.3.4. Bộ trợ lực lái loại cần đẩy ................................................................................. 159
3.3.5. Bộ trợ lực lái bằng khí nén ............................................................................... 162
4. Hệ thống lái điện tử ....................................................................................................... 162
4.1. Giới thiệu về hệ thống lái điện tử ............................................................................ 162
4.2. Các bộ phận trong hệ thống lái điện tử ................................................................... 163
4.2.1. Cảm biến tốc độ ................................................................................................ 163
4.2.2. ECU trợ lực lái .................................................................................................. 164
4.2.3. Van điện ............................................................................................................ 164
CHƢƠNG 12. HỆ THỐNG TREO ...................................................................................... 165
1. Công dụng, phân loại, yêu cầu ...................................................................................... 165
1.1. Công dụng ............................................................................................................... 165
1.2. Phân loại .................................................................................................................. 165
1.2.1. Theo bộ phận hƣớng ......................................................................................... 165
1.2.2. Theo phần tử đàn hồi ........................................................................................ 165
1.3. Yêu cầu .................................................................................................................... 165
2. Phân tích các kết cấu của hệ thống treo ......................................................................... 166
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 8
2.1. Bộ phận hƣớng ........................................................................................................ 167
2.1.1. Nhiệm vụ .......................................................................................................... 167
2.1.2. Đặc điểm kết cấu .............................................................................................. 167
2.2. Bộ phận đàn hồi ...................................................................................................... 177
2.2.1. Nhiệm vụ .......................................................................................................... 177
2.2.2. Kết cấu .............................................................................................................. 177
2.3. Bộ phận giảm chấn .................................................................................................. 181
2.3.1. Nhiệm vụ .......................................................................................................... 181
2.3.2. Bộ giảm chấn đòn ............................................................................................. 182
2.3.3. Giảm chấn ống .................................................................................................. 182
3. Hệ thống treo điện tử ..................................................................................................... 183
3.1. Giới thiệu chung về hệ thống treo điện tử (TEMS) ................................................ 183
3.2. Đặc điểm của hệ thống treo điện tử ........................................................................ 184
3.2.1. Thay đổi chế độ giảm chấn ............................................................................... 184
3.2.2. Điều khiển chống chúi đuôi xe ........................................................................ 185
3.2.3. Điều khiển chống nghiêng ngang ..................................................................... 185
3.2.4. Chống chúi mũi ................................................................................................. 186
3.2.5. Điều khiển ở tốc độ cao .................................................................................... 187
3.2.6. Chống chúi đuôi khi chuyển số ........................................................................ 187
3.3. Sơ đồ hệ thống treo điện tử ..................................................................................... 188
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 9
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ Ô TÔ
1. Lịch sử phát triển
1.1. Trên thế giới
Ô tô xuất hiện đã hơn 100 năm. Chiếc xe đầu tiên do Karl Benz chế tạo năm 1885
trên cơ sở xe ngựa kéo, lắp thêm động cơ một xi lanh có công suất tƣơng đƣơng 1-2 mã lực.
Ô tô này có ba bánh, một bánh trƣớc và hai bánh sau.
Cùng năm này, Gottieb Daimler, một ngƣời Đức khác đặt động cơ lên xe đạp gỗ.
Năm 1886, ông chế tạo chiếc xe bốn bánh đầu tiên.
Hai anh em Charles và Frank Duryea chế tạo chiếc xe đầu tiên tai Mỹ năm 1893. Cho
đến năm 1895, Henry Ford, Ransom Olds và nhiều ngƣời khác đã chế tạo ô tô tại Mỹ.
Cho đến năm 1990, nhiều nhà máy tại Detroit chế tạo ô tô nhƣng chúng còn khá đắt.
Năm 1908, Henry Ford xây dựng dây chuyền chế tạo ô tô, nhờ đó hạ giá thành xe đáng kể.
Kiểu xe đầu tiên chế tạo trên dây chuyền là Model T Ford. Trong vòng 20 năm, 15 triệu xe
Model T Ford đã đƣợc bán.
Hình 1.1. Chiếc ô tô Ford đầu tiên
Ngày nay, công nghiệp ô tô là một trong những ngành công nghiệp ô tô lớn nhất trên thế
giới, Tại Mỹ, khoảng 12 triệu công nhân làm việc trong ngành ô tô.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 10
Các hãng ô tô hàng đầu thế giới nhƣ: GM, Ford, Toyota, Mercedes, Nissan, Renault-
Volvo, Fiat, Honda. Các hãng này sản xuất 35.3 triệu chiếc trong một năm.
Ở Nhật Bản, có một loạt nhà máy sản xuất xe hơi nhƣ: Toyota, Nissan, Mitsubishi,
Mazda, Isuzu, Honda, Suzukiđang là đối thủ cạnh tranh lớn với các nhà sản xuất ô tô Mỹ
và Châu Âu.
Tại Hàn Quốc có 3 hãng lớn là Huyndai, Kia, Deawoo. Mỗi năm các hãng này sản
xuất 2 triệu chiếc xe ô tô, chính nhờ vào công nghiệp chế tạo ô tô mà nƣớc này đã trở thành
một trong những nƣớc phát triển tại khu vực châu Á Thái Bình Dƣơng hiện nay.
Công nghiệp ô tô đƣợc coi là ngành công nghiệp công nghiệp khổng lồ, giàu nhất thế
giới với sản lƣợng hàng năm đạt đến 600 tỷ USD. Đây là một ngành công nghiệp tổng hợp
cũng là nơi tập trung sự hoàn thiện về công nghệ và ứng dụng các tiến bộ kỹ thuật cao, có
tác động thúc đẩy sự phát triển của nhiều ngành công nghiệp khác nhƣ cơ khí, điện tử, điều
khiển tự động, vật liệu kim loại và phi kim loại,
1.2. Tại Việt Nam
Giai đoạn 1: Giai đoạn chế tạo thử nghiệm đơn chiếc, bắt đầu từ năm 1960 với chiếc
xe 3 bánh CHIẾN THẮNG và kết thúc vào năm 1970-1972 với chiếc xe TRƢỜNG SƠN và
xe vận chuyển nông thôn VC1 do các nhà sản suất trong nƣớc thực hiện và không phát triển
trực tiếp đƣợc.
Giai đoạn 2: Lắp ráp với các liên doanh ô tô đầu tiên có vốn nƣớc ngoài năm 1992 và
phát triển mạnh từ năm 1997-1998 khi mà hàng loạt liên doanh đƣợc cấp phép cuối năm
1995 và hoàn tất việc xây dựng. Sự có mặt của các liên doanh đặc biệt là liên doanh với
hãng Toyota, Ford đã có những đóng góp đáng kể cho nền công nghiệp ô tô Việt Nam.
2. Công dụng, cấu tạo và yêu cầu chung của ô tô
Ô tô là phƣơng tiện vận tải đƣờng bộ, có tên là automobile (hình thành từ phân từ
auto gốc Hy Lạp có nghĩa là tự mình, còn phân từ mobile gốc Latinh có nghĩa là chuyển
động)
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 11
2.1. Cấu tạo chung của ô tô
2.1.1. Động cơ
Là nguồn năng lƣợng cơ học có nhiệm vụ cung cấp công suất đến các bánh xe chủ
động nhằm làm cho ô tô di chuyển, phần lớn động cơ ô tô sử dụng là loại động cơ đốt trong.
2.1.2. Khung-gầm ô tô
Kết cấu chung của khung-gầm ô tô bao gồm các hệ thống chính nhƣ sau:
a. Hệ thống truyền lực: dùng để truyền moment xoắn từ động cơ đến các bánh
xe chủ động, đồng thời cho phép thay đổi độ lớn và chiều hƣớng của moment xoắn; bao gồm
các bộ phận sau: bộ ly hợp, hộp số, truyền động các đăng, bộ truyền lực chính và bộ vi sai,
các bán trục.
b. Hệ thống điều khiển: dùng để điều khiển hƣớng chuyển động và thay đổi tốc
độ của ô tô theo ý muốn của ngƣời lái xe; bao gồm các cơ cấu sau: hệ thống lái và hệ thống
phanh.
c. Khung xe và hệ thống treo: dùng để nâng đỡ động cơ và toàn bộ thân xe. Nó
vừa đòi hỏi phải có độ cứng cao vừa phải đảm bảo độ giảm xóc, giúp hạn chế tần số dao
động khi xe di chuyển.
d. Vành bánh xe và lốp ô tô: giúp giảm các va xóc và tạo lực bám tốt với mặt
đƣờng.
2.1.3. Thân vỏ ô tô
Là phần công tác hữu ích của ô tô, dùng để chở khách hoặc hàng hóa. Đối với xe
tải là buồng lái và thùng xe; đối với xe khách và xe con là chỗ ngƣời ngồi lái và hành khách.
2.1.4. Điện thân ô tô
Bao gồm các thiết bị cơ điện làm tăng tiện nghi bên trong buồng lái ô tô nhƣ
radio,video, máy sƣởi, hệ thống điều hòa, gạt nƣớc,
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 12
2.2. Phân loại ô tô
2.2.1. Theo tải trọng và số chỗ ngồi
Ô tô có tải trọng nhỏ: Trọng tải chuyên chở nhỏ hơn hoặc bằng 1.5 tấn và ô tô có số
chỗ ngồi ít hơn hoặc bằng 9 chỗ ngồi.
Ô tô có trọng tải trung bình: Trọng tải chuyên chở lớn hơn 1.5 tấn và nhỏ hơn 3.5 tấn
hoặc có số chỗ ngồi lớn hơn 9 và nhỏ hơn 30.
Ô tô có trọng tải lớn: Trọng tải chuyên chở lớn hơn hoặc bằng 3.5 tấn hoặc số chỗ
ngồi lớn hơn hoặc bằng 30 chỗ ngồi.
Ô tô có trọng tải rất lớn: Tải trọng chuyên chở lớn hơn 20 tấn, thƣờng đƣợc sử dụng ở
các vùng mỏ.
Hình 1.2. Phân loại ô tô
2.2.2. Theo nhiên liệu sử dụng
- Ô tô chạy xăng
- Ô tô chạy diesel
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 13
- Ô tô chạy bằng khí gas
- Ô tô đa nhiên liệu
- Ô tô chạy điện
2.2.3. Theo công dụng
- Ô tô chở ngƣời
+ Ô tô con: Có số chỗ ngồi không lớn hơn 9, kể cả cho ngƣời lái
+ Ô tô khách: Có số chỗ ngồi từ 10 trở lên, bao gồm chỗ cho ngƣời lái
+ Ô tô chở ngƣời loại khác: Là ô tô chở ngƣời nhƣng khác với các loại ô tô nói
trên (xe chuyên dùng)
- Ô tô chở hàng: Ô tô có kết cấu và trang bị chủ yếu để chở hàng hóa, trong cabin có
bố trí tối đa hai hàng ghế. Có thể phân ô tô chở hàng thành các loại sau:
+ Ô tô thùng hở
+ Ô tô thùng có mui phủ
+ Ô tô thùng kín
+ Ô tô tải tự đổ
+ Ô tô tải có cần cẩu
- Ô tô chuyên dùng: Ô tô có kết cấu và trang bị để thực hiện một chức năng, nhiệm vụ
đặc biệt, ví dụ: xe cứu hỏa, cứu thƣơng, trộn bê tông,
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 14
Hình 1.3. Các loại ô tô chuyên dùng
2.3. Yêu cầu chung của ô tô
2.3.1. Những yêu cầu về thiết kế chế tạo
- Ô tô phải mang tính hiện đại, có kết cấu tối ƣu, kích thƣớt nhỏ gọn, bố trí một cách
phù hợp với điều kiện đƣờng xá và khí hậu
- Tạo dáng xe phù hợp với yêu cầu thẩm mỹ
- Vật liệu chế tạo các chi tiết phải có độ bền cao, chống gỉ tốt nhằm nâng cao độ tin
cậy và tuổi thọ của ô tô. Nên dùng loại vật liệu nhẹ để giảm tự trọng của ô tô
- Kết cấu của các chi tiết phải có tính công nghệ cao, dễ gia công.
2.3.2. Những yêu cầu về sử dụng
- Ô tô phải có tính năng động lực cao: nhƣ tốc độ trung bình cao nhằm nâng cao năng
suất vận chuyển, thời gian tăng tốc và quãng đƣờng tăng tốc ngắn, xe khởi động dễ dàng.
- Ô tô phải có tính an toàn cao, đặc biệt đối với hệ thống lái và hệ thống phanh.
- Ô tô phải đảm bảo tính tiện nghi cho lái xe và hành khách, thao tác nhẹ nhàng và
đảm bảo tầm nhìn tốt.
- Mức tiêu hao nhiên liệu, dầu bôi trơn
- Ô tô chạy phải êm, không ồn, giảm lƣợng độc hại trong khí thải.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 15
2.3.3. Những yêu cầu về bảo dưỡng sửa chữa
- Số lƣợng các điểm bôi trơn phải ít để giảm giờ công bơm dầu (nên thay thế các
điểm bôi trơn có vú mở bằng vật liệu bôi trơn vĩnh cữu)
- Giảm giờ công kiểm tra siết chặt bằng cách sử dụng các bu long, vít cấy, đai ốc có
tính tự hãm cao.
- Giảm giờ công điều chỉnh bằng cách thay các khâu điều chỉnh bằng tay bằng điều
chỉnh tự động hoặc dễ điều chỉnh.
- Kết cấu của ô tô phải đảm bảo cho công tác tháo lắp dễ dàng, thuận tiện cho công
tác sửa chữa, thay thế phụ tùng.
- Kết cấu và vật liệu chế tạo của các chi tiết có độ hao mòn lớn phải đủ bền sau khi
phục hồi sửa chữa.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 16
CHƢƠNG 2. BỐ TRÍ CHUNG TRÊN Ô TÔ
1. Công thức bánh xe
Bánh xe chủ động là bánh xe nhận đƣợc công suất truyền từ động cơ đến, khi bánh xe
chủ động quay sẽ làm cho ô tô chuyển động
Nếu các bánh sau là bánh chủ động, ta có xe rear-wheel driver (RWD)
Nếu các bánh trƣớc là bánh chủ động, ta có xe front-wheel driver (FWD)
Nếu cả 4 bánh đều là chủ động, ta có four-wheel driver (4WD)
Nếu ký hiệu:
a- Số trục bánh xe
b- Số trục chủ động thì công thức bánh xe đƣợc viết là a x b
Hình 2.1. Mô tả công thức bánh xe
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 17
2. Bố trí động cơ
Khoang chứa động cơ trên ô tô thƣờng nằm phía đầu xe. Khi nâng nắp capo, ta sẽ
thấy động cơ cùng một số cụm khác đƣợc lắp gần đó nhƣ máy nén khí của hệ thống lạnh,
máy phát điện xoay chiều, bơm trợ lực tay lái, động cơ khởi động, bộ tăng áp khí nạp, bình
ắp quy. Các cụm này đƣợc nối với nhau thông qua các dây
dẫn điện hay ống dẫn dầu.
Tuy nhiên tùy thuộc vào nhà chế tạo, động cơ có thể đƣợc
bố trí phía trƣớc hoặc phía sau, bố trí dọc theo xe hoặc bố
trí ngang.
Khi bố trí dọc, thông thƣờng cầu chủ động là cầu sau. Động
cơ đƣợc lắp với hộp số, thông qua trục các đăng và bộ vi
sai, công suất đƣợc truyền đến bánh xe sau. Đây là công
thức bánh xe động cơ đặt trƣớc, cầu sau là cầu chủ động
Hình 2.2. Các phƣơng án bố
trí động cơ
Khi động cơ bố trí ngang, cầu chủ động có thể là cầu trƣớc, có thể là cầu sau, tùy động cơ
đặc trƣớc hoặc sau xe. Nhƣ vậy ta đã có công thức trƣớc- trƣớc hoặc sau-sau. Bố trí ngang sẽ
làm cho xe gọn hơn. Thay vì sử dụng hộp số đơn giản, ngƣời ta dùng hộp số phức, là tổ hợp
của hộp số đơn giản với truyền lực chính, bộ vi sai trong cùng vỏ hộp.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 18
3. Bố trí hệ thống truyền lực
Hệ thống truyền lực có thể tập hợp các cụm chi tiết với chức năng khác nhau. Thông
thƣờng bao gồm:
- Ly hợp, hộp số chính, hộp phân phối, cầu chủ động, trục cac đăng, khớp nối,
bánh xe.
- Hoặc hộp số thủy lực, hộp phân phối, cầu chủ động, trục các đăng, khớp nối,
bánh xe,
Số lƣợng các cụm có thể khác nhau tùy thuộc vào tính năng kỹ thuật của ô tô.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 19
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 20
Hình 2.3. Các phƣơng án bố trí hệ thống truyền lực
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 21
Sơ đồ a) Động cơ, ly hợp và hộp số đặt hàng dọc phía trƣớc đầu ô tô, cầu chủ động đặt sau ô
tô, trục cac đăng nối giữa hộp số và cầu chủ động. Chiều dài từ hộp số đến cầu chủ động sau
khá lớn nên giữa trục phải đặt ổ treo. Sơ đồ này thông dụng và quen thuộc trên nhiều ô tô đã
gặp
Sơ đồ b) Động cơ, ly hợp, hộp số chính, cầu o tô nhằm dọc và ở phía trƣớc, tạo nên cầu
trƣớc là cầu chủ động. Toàn bộ các cụm liên kết với nhau thành một khối lớn, gọn. Nhờ cấu
trúc này là trọng tâm xe nằm lệch hẳn về phía đầu ô tô, kết hợp với cấu tạo vỏ ô tô tạo khẳ
năng ổn định cao khi có lực bên tác động, đồng thời giảm độ nhạy cảm với gió bên. Song
không gian đầu ô tô rất chất hẹp.
Sơ đồ c) Động cơ, ly hợp, hộp số nằm ngang đặt trƣớc ô tô, cầu trƣớc chủ động. Toàn bộ
cụm truyền lực làm liền khối, trọng lƣợng khối động lực nằm lệch hẳn về phía trƣớc đầu ô tô
giảm đáng kể độ nhạy cảm của ô tô với lực bên nhằm nâng cao khả năng ổn định ở tốc độ
cao. Trong cầu chủ động: bộ truyền bánh răng trụ thay thế cho bộ truyền bánh răng côn.
Sơ đồ b,c ngày nay thông dụng, đặt trên các ô tô con một cầu chủ động, có tốc độ cao nhằm
đảm bảo trọng lƣợng phân bố về phía trƣớc lớn điều này có lợi cho khả năng điều khiển ô tô
và giảm nhẹ công việc lắp ráp trong sản xuất.
Sơ đồ d) Động cơ, ly hợp, hộp số, cầu chủ động làm thành một khối gọn ở phía sau ô tô, cầu
chủ động. Cụm động cơ nằm sau cầu chủ động. Cấu trúc này hiện nay ít gặp trên ô tô loại
4,5 chỗ ngồi, tuy vậy vẫn tồn tại vì lý do công nghệ truyền thống của các hãng sản xuất hoặc
thực hiện trên các loại ô tô mini bus
Sơ đồ e) Giống nhƣ sơ đồ d nhƣng cụm động cơ nằm quay ngƣợc lại, đặt sau cầu sau.
Hai dạng cấu trúc này rất phù hợp cho việc tăng lực kéo của xe, tức là đảm bảo khả năng
tăng tốc của ô tô, hạ thấp chiều cao đầu ô tô, phù hợp với việc tạo dáng khí động học cho ô
tô cao tốc.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 22
Sơ đồ g) Động cơ, ly hợp đặt trƣớc xe, hộp số chính, cầu xe đặt sau ô tô và cũng tạo nên một
khối lớn, trục các đăng nối giữa ly hợp và hộp số chính. Trục các đăng đặt kín trong vỏ bọc
làm tốt bảo vệ che bụi cho hệ thống. Trọng lƣợng san đều cho cả hai cầu.
Sơ đồ h) Động cơ, ly hợp đặt trƣớc, hộp số chính, hộp phân phối đặt dọc phía đầu ô tô, cầu
trƣớc và cầu sau chủ động. Nối giữa hộp phân phối và các cầu là trục các đăng. Sơ đồ nà
thƣờng gặp trên ô tô có khả năng việt dã cao, ô tô chạy trên đƣờng xấu.
Sơ đồ i) Động cơ, ly hợp, hộp số cầu trƣớc thành một khối nằm phía đầu ô tô, đáp ứng nhu
cầu tăng trọng lƣợng lên cầu trƣớc. Cầu sau chủ động nối với hộp số chính thông qua khớp
ma sát, không có hộp phân phối. Kết cấu đơn giản và ô tô có tính năng việt dã tốt, nhất là khi
ô tô hoạt động trên đƣờng trơn.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 23
CHƢƠNG 3. LY HỢP
1. Công dụng, phân loại, yêu cầu
1.1. Công dụng
- Nối động cơ với hệ thống truyền lực khi ô tô di chuyển
- Ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong trƣờng hợp ô tô khởi hành hoặc
chuyển số;
- Đảm bảo là cơ cấu an toàn cho các chi tiết của hệ thống truyền lực khi gặp quá tải
nhƣ trong trƣờng hợp phanh đột ngột mà không nhả ly hợp.
1.2. Phân loại
- Theo phƣơng pháp truyền moment
+ Ly hợp ma sát: Moment truyền động nhờ các bề mặt ma sát
+ Ly hợp thủy lực: Moment truyền động nhờ năng lƣợng của chất lỏng
+ Ly hợp điện từ: Moment truyền động nhờ tác dụng của từ trƣờng nam châm
điện.
+ Ly hợp liên hợp: Moment truyền động bằng cách kết hợp hai trong các loại
kể trên.
- Theo trạng thái làm việc của ly hợp
+ Ly hợp thƣờng mở
+ Ly hợp thƣờng đóng
- Theo phƣơng pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép
+ Loại lò xo (lò xo trụ, lò xo đĩa)
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 24
+ Loại nửa ly tâm: Lực ép phát sinh ra, ngoài lực ép của lò xo còn có lực ly
tâm của trọng lƣợng 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.
- Theo phƣơng pháp dẫn động ly hợp
+ Dẫn động bằng cơ khí
+ Dẫn động bằng thủy lực
+ Dẫn động có cƣờng hóa: Khí nén
1.3. Yêu cầu
- Ly hợp phải có khả năng truyền hết moment của động cơ mà không bị trƣợt ở bất kỳ
điều kiện sử dụng nào.
- Khi đóng ly hợp phải êm dịu để giảm tải trọng va đập sinh ra trong các răng của hộp
số khi khởi hành ô tô hoặc khi sang số lúc ô tô đang chuyển động.
- Khi mở ly hợp phải dứt khoát và nhanh chóng, tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền
lực trong thời gian ngắn.
- Moment quán tính phần bị động của ly hợp phải nhỏ để giảm lực va đập lên bánh
răng khi khởi hành hoặc khi sang số.
- Điều khiển dễ dàng, lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ.
- Bề mặt làm việc phải thoát nhiệt tốt.
- Kết cấu đơn giản, dễ điều chỉnh chăm sóc.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 25
2. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của ly hợp ma sát
Đối với ly hợp, về mặt cấu tạo ngƣời ta chia làm 3 bộ phận chính:
- 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 đóng mở ly hợp.
- Trợ lực ly hợp: Là bộ phận giảm nhẹ lực đạp từ ngƣời lái.
2.1. Ly hợp ma sát khô một đĩa bị động lò xo trụ bố trí xung quanh
2.1.1. Cấu tạo
Hình 3.1. Cấu tạo của ly hợp ma sát một đĩa bị động loại loại lò xo trụ
Ly hợp loại này có từ 3 đến 9 lò xo xoắn. Công dụng của các lò xo là ấn đĩa ép, đè đĩa
ly hợp bám vào mặt bánh đà. Kết cấu chung gồm có: vỏ có khoang chứa lò xo ép và đƣợc
gắn chặt vào bánh đà. Khi buông bàn đạp ly hợp, các lò xo ép ấn đĩa ép và đĩa ly hợp áp dính
vào mặt bánh đà. Trục sơ cấp của hộp số gối đầu và quay trơn, trong đuôi trục khuỷu có rãnh
then hoa liên kết với lỗ then hoa của đĩa ma sát. Trên vỏ của bộ ly hợp có treo ba đòn mở ly
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 26
hợp điều khiển đĩa ép. Các đòn mở ly hợp đƣợc ấn vào do tác động của chân đạp ly hợp, qua
đó tác động lên bạc đạn chà.
2.1.2. Nguyên lý hoạt động
- Trạng thái đóng ly hợp: Ở trạng thái này, lò xo có một đầu tựa vào thân ly hợp, đầu
còn lại tì vào đĩa ép tạo lực ép để ép chặt đĩa bị động với bánh đà làm cho phần chủ động và
phần bị động thành một khối cứng. Lúc này moment từ động cơ đƣợc truyền từ phần chủ
động sang phần bị động của ly hợp thông qua bề mặt ma sát của đĩa bị động với đĩa ep và
bánh đà. Tiếp đó moment đƣợc truyền vào xƣơng đĩa bị động qua bộ giảm chấn đến moay ơ
rồi truyền vào trục ly hợp. Lúc này giữa ổ bi tỳ và đầu đòn mở có khe hở từ 3-4 mm tƣơng
ứng với hành trình tự do của bàn đạp ly hợp từ 30-40mm
- Trạng thái mở ly hợp: Khi cần ngắt truyền động từ động cơ đến trục thứ cấp của hộp
số, ngƣời ta tác dụng một lực vào bàn đạp thông qua đòn kéo và càng mở, bạc mở mang ổ bi
tỳ sẽ dịch chuyển sang trái. Sau khi khắc phục hết khe hở, ổ bi sẽ tỳ vào các đòn mở. Nhờ có
khớp bản lề của đòn mở liên kết với thân nên đầu kia của đòn mở sẽ kéo đĩa ép nén lò xo lại
để dịch chuyển sang bên phải. Lúc này các bề mặt ma sát giữa các bộ phận chủ động và bị
động của ly hợp đƣợc tách ra và ngắt truyền động từ động cơ đến hệ thống truyền lực.
2.2. Ly hợp ma sát khô một đĩa bị động lò xo ép hình đĩa
2.2.1. Cấu tạo
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 27
a. Trạng thái đóng b. Trạng thái mở
Hình 3.2. Sơ đồ cấu tạo của ly hợp ma sát 1 đĩa bị động loại lò xo ép hình đĩa
Về mặt cấu tạo, ly hợp ma sát khô một đĩa lò xo ép hình đĩa cũng gồm các bộ phận và
chi tiết tƣơng tự nhƣ ở ly hợp ma sát khô một đĩa lò xo trụ bố trí xung quanh. Điểm khác biệt
ở đây thay vì những lò xo trụ bố trí xung quanh thì ngƣời ta sử dụng một lò xo đĩa hình côn
với góc côn rất lớn (khoảng 1760 ). Với việc sử dụng lò xo dạng hình đĩa côn ngƣời ta có thể
tận dụng kết cấu này để đóng mở ly hợp mà không cần phải có đòn mở riêng. Mặt đáy của
đĩa ép hình côn đƣợc tỳ trực tiếp vào đĩa ép, phần giữa của đĩa ép đƣợc liên kết với vỏ 3.
Mặt đỉnh của đĩa ép đƣợc sử dụng để mở ly hợp khi bạc mở 5 ép lên nó.
2.2.2. Nguyên lý làm việc
- Trạng thái đóng: Do phần giữa của đĩa ép tì vào thân 3 của ly hợp nên mặt đáy 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 moment đƣợc truyền từ động cơ tới trục ly hợp.
- Trạng thái mở: Khi cần mở ly hợp, ngƣời lái tác dụng một lực vào cơ cấu dẫn động
ly hợp. Kết quả lái một đầu của càng mở 7 sẽ tỳ vào bạc mở 5 dịch chuyển sang bên trái, ép
mặt đỉnh của lò xo đĩa hình côn. Do phần giữa của đĩa ép đƣợc liên kết với thân 3 nên mặt
đáy của đĩa ép sẽ dịch chuyển sang phải kéo đĩa ép tách khỏi đĩa ma sát quay tự do. Lúc này
ly hợp ngắt sự truyền moment từ động cơ đến trục ly hợp.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 28
2.3. Ly hợp ma sát nhiều đĩa
2.3.1. Cấu tạo và hoạt động
- Ly hợp ma sát loại nhiều đĩa cũng có nguyên lý tƣơng tự nhƣ ly hợp ma sát loại một
đĩa, chỉ khác là loại này có thêm đĩa ép để lò xo tỳ vào.
Hình 3.3. Kết cấu ly hợp ma sát nhiều đĩa
- Vị trí đóng: Vỏ ly hợp đƣợc bắt chặt trên bánh đà bằng bu long nên luôn luôn quay
với bánh đà. Đĩa ép 3 và 4 ép chặt đĩa ma sát vào bánh đà, đĩa ép 3 ép đĩa ma sát phía sau
vào đĩa ép 4. Đĩa ép 4 ép chặt đĩa ma sát trƣớc vào bánh đà thành một khối nhờ lò xo ép 10.
Lò xo này luôn luôn ở trạng thái làm việc. Khi trục khuỷu động cơ quay làm bánh đà quay
và làm đĩa ma sát quay theo. Moay ơ đĩa ma sát đƣợc lắp trƣợt trên trục sơ cấp của hộp số
bằng rãnh then hoa. Do đó khi đĩa ma sát quay làm trục sơ cấp của hộp số quay nên moment
quay của động cơ đƣợc truyền qua hộp số.
- Vị trí mở: Dƣới tác dụng của lực đạp vào bàn đạp 1 theo chiều hình vẽ. Lực này
đƣợc truyền đến càng mở 8 qua hệ thống dẫn động (đòn kéo) làm cho càng mở tỳ vào bạc
trƣợc 9 và đẩy bạc trƣợc dịch chuyển lên phía trƣớc. Trên bạc trƣợt có gắn vòng bi tỳ 11.
Vòng bi này tù vào đầu của đòn mở 2. Đòn mở 2 kéo đĩa ép 3 dịch chuyển về phía sau và
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 29
tách đĩa ép và đĩa ma sát phía sau. Lúc đó lò xo 5 đẩy đĩa ép 4 tách khỏi đĩa ma sát phía
trƣớc. Moment quay động cơ tách rời với trục sơ cấp của hộp số.
2.3.2. So sánh ưu và nhược điểm của ly hợp một đĩa và ly hợp nhiều đĩa
- Ly hợp nhiều đĩa có kết cấu phức tạp hơn ly hợp một đĩa, khi mở không dứt khoát
bằng ly hợp một đĩa, nhƣng khi đóng thì êm hơn ly hợp một đĩa. Ly hợp nhiều đĩa truyền
đƣợc moment lơn hơn ly hợp một đĩa vì ma sát lớn.
- Nếu cùng truyền một trị số moment quay của động cơ nhƣ nhau thì ly hợp nhiều đĩa
có đƣờng kính ngoài của đĩa ma sát nhỏ hơn ly hợp một đĩa, do đó kích thƣớc của vỏ ly hợp
cũng nhỏ gọn hơn.
- Nhƣng hiện nay ngƣời ta có xu hƣớng dùng loại một đĩa ma sát nhiều hơn vì kết cấu
tƣơng đối đơn giản.
3. Cấu tạo các cụm chi tiết chính trong ly hợp ma sát
Hình 3.4. Cấu tạo các chi tiêt chính trong ly hợp ma sát
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 30
3.1. Cấu tạo đĩa ly hợp
Hình 3.5. Cấu tạo đĩa bị động
Đĩa ma sát hay đĩa bị động gồm một đĩa thép gợn sóng liên kết với moay ơ lỗ then
hoa nhờ các lò xo giảm chấn. Hai tấm bố ma sát đƣợc ghép hai bên đĩa thép bằng các đinh
tán. Công dụng của đĩa thép gợn sóng có tính đàn hồi là dập tắt các va chạm khi đĩa ly hợp
bị ép mạnh vào mặt bánh đà.
3.2. Cấu tạo đòn mở ly hợp
Các đòn mở ly hợp ( thƣờng 3 hoặc 4) có dạng đòn bẩy dùng để kéo đĩa ép khi mở ly
hợp. Một đầu đòn mở đƣợc tựa trên vỏ ly hợp, đầu kia nối với đĩa ép.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 31
Hình 3.6. Cấu tạo đòn mở ly hợp
Về mặt kết cấu, đòn mở ly hợp phải có độ cứng vững tốt, nhất là trong mặt phẳng tác dụng
lực. Khi mở ly hợp, đĩa ép dịch chuyển tịnh tiến, còn khớp bản lề trên đòn mở lại quay
quanh điểm nối đòn mở với tai đĩa ép nên để tránh cƣỡng bức cho đòn mở thì chi tiết nối với
đòn mở và vỏ ly hợp phải có kết cấu tự lựa.
4. Cơ cấu điều khiển ly hợp
4.1. Điều khiển cơ khí
Loại này đƣợc sử dụng nhiều trên ô tô vì kết cấu đơn giản và làm việc rất đảm bảo.
Cấu tạo của loại này đơn giản nhƣng không thuận tiện đối với ô tô vận tải. Nhất là
trƣờng hợp động cơ bố trí xa ngƣời lái. Cấu tạo của cơ cấu này đƣợc giới thiệu hình bên
dƣới. Khi ấn chân lên bàn đạp ly hợp, trục ly hợp xoay làm chuyển động hệ thống dây cáp
tác động đòn mở ly hợp, đòn mở ly hợp ấn ổ bi tỳ đè lên 3 cần đẩy nâng mâm ép lên giải
phóng đĩa ly hợp khỏi bánh đà.
Khi buông chân ra khỏi bàn đạp, các lò xo sẽ đƣa các bộ phận điều khiển về vị trí cũ,
bộ ly hợp trở lại chế độ kết nối.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 32
Hình 3.7. Kết cấu dẫn động cơ khí trong ly hợp ma sát
4.2. Điều khiển thủy lực
4.2.1. Cấu tạo
Với cấu tạo loại điều khiển này, việc cắt nối khớp ly hợp dễ dàng và động tác nhả
khớp ly hợp êm dịu hơn, vị trí bàn đạp ly hợp không phụ thuộc vào vị trí của bộ ly hợp. Các
ô tô hiện nay đều áp dụng cơ cấu này. Cơ cấu dẫn động thủy lực gồm xy lanh chính có bình
chứa dầu phanh. Khi tác dụng lên bàn đạp, cần đẩy sẽ tác động vào piston và các cuppen di
chuyển trong xi lanh chính. Ty xi lanh chính sẽ có ống dẫn dầu xuống xi lanh con gắn trên
hông cac te ly hợp. Trong xi lanh con có piston và cuppen tác động đẩy điều khiển đòn mở
ly hợp.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 33
Hình 3.8. Kết cấu dẫn động thủy lực trong ly hợp ma sát
4.2.2. Hoạt động
Khi tác dụng lực vào bàn đạp, cần đẩy sẽ đẩy piston của xi lanh chính sang trái và nén
dầu, dầu từ xi lanh chính qua ống dẫn dầu đến xi lanh làm việc đẩy piston xi lanh làm việc
sang bên phải và đẩy cần đến đòn mở ly hợp.
Khi thôi tác dụng lực lên bàn đạp, các lò xo kéo các chi tiết dẫn động về vị trí ban đầu
Hình 3.9. Sơ đồ nguyên lý dẫn động thủy lực trong ly hợp ma sát
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 34
4.3. Điều khiển điện tử
Hình 3.10. Sơ đồ nguyên lý điều khiển điện tử
Hình vẽ dƣới giới thiệu sơ đồ khối của hệ thống điều khiển cắt nối khớp ly hợp kiểu
này. Đây là kiểu cắt nối khớp thủy lực đƣợc điều khiển bằng điện tử. Trong phƣơng pháp
này ngƣời ta thƣờng không cần dùng bàn đạp ly hợp. Một loạt các cảm biến thu nhận thông
tin về mức độ đóng mở bƣớm ga bộ chế hòa khí, về chế độ đang hoạt động của động cơ, của
bộ ly hợp của một số hộp số. Sau đó gửi các thông tin này đến modun xử lý và điều khiển
điện tử trung ƣơng ECM.
Mỗi khi ngƣời lái dịch chuyển cần sang số để gài số, ECM tức thì đánh tín hiệu điều
khiển đến bộ nguồn thủy lực. Bộ này kiểm soát áp suất thủy lực để cắt hoặc nối khớp ly hợp.
Nhận đƣợc tín hiệu điều khiển của ECM, bộ ly hợp đƣợc cắt khớp tức thì và nó duy trì chế
độ cắt khớp này cho đến khi ngƣời lái buông tay ra khỏi cần số.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 35
11
1
2
1
3
10
1
2
7
8
9 K
3 4 C 5
6 D
1
5
5. Trợ lực ly hợp
5.1. Dẫn động cơ khí cƣờng hóa khí nén
5.1.1. Cấu tạo
Dẫn động cơ khí cƣờng hóa khí nén là sự kết hợp giữa dẫn động cơ khí và dẫn động
khí nén. Dẫn động cơ khí nhằm thực hiện việc điều khiển van phân phối cấp khí nén cho xi
lanh thực hiện dẫn động khí nén để mở ly hợp. Vì vậy, ở đây lực mở ly hợp chủ yếu do dẫn
động khí nén thực hiện. Ƣu điểm cơ bản của kiểu dẫn động này là có thể tăng đƣợc lực mở
ly hợp theo mong muốn. Vì vậy kiểu dẫn động này thƣờng đƣợc áp dụng trên các ô tô khách
đặc biệt trên các ô tô tải cỡ lớn cần lực mở ly hợp lớn.
Sơ đồ cấu tạo của hệ thống dẫn động cơ khí cƣờng hóa khí nén đƣợc thể hiện trên
hình. Hệ thống gồm các bộ phận cơ bản sau: Bàn đạp 1, cụm van phân phối 3 và cụm xi lanh
lực 12.
Hình 3.11. Sơ đồ nguyên lý dẫn động cơ khí trợ lực khí nén
5.1.2. Nguyên lý làm việc
Khi ly hợp đóng, trạng thái của van phân phối và xi lanh lực nhƣ hình vẽ. Lúc này
nắp van 5 của van phân phối dƣới tác dụng của lò xo 4 đóng sự lƣu thông khí nén từ cửa C
đến cửa D nên xi lanh lực 12 cũng ở trạng thái chƣa làm việc.
Khi mở ly hợp, ngƣời lái tác dụng một lực vào bàn đạp 1 và làm thanh đẩy 2 dịch
chuyển sang phải do thanh đẩy 2 gắn với vỏ của van phân phối 3 nên làm van phân phối 3
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 36
cũng dịch chuyển sang phải làm các thanh đẩy 8 và càng mở 9 tác dụng lên bạc mở làm bạc
mở di chuyển để khắc phục khe hở giữa bạc mở và đòn mở. Khi bạc mở đã chạm vào đòn
mở, lực cản sẽ truyền tới thanh 8 làm piston 7 của van phân phối tạm thời dừng lại. Trong
khi đó, ngƣời lái tiếp tục tác dụng vào bàn đạp làm vỏ van 3 tiếp tục dịch chuyển sang phải.
Khi khe hở giữa thân van 7 và nắp van 5 đƣợc khắc phục thì nắp van 5 sẽ mở, khí nén từ cửa
C thông qua cửa van sang khoang B vào cửa D theo ống dẫn 15 đến xi lanh lực 12. Dƣới tác
dụng của khí nén piston 13 dịch chuyển tác dụng vào càng mở 10 ép bạc mở dịch chuyển
sang trái tì vào các đòn mở tách đĩa ép ra khỏi đĩa ma sát, ly hợp đƣợc mở.
Khi thôi tác dụng lên bàn đạp ly hợp, dƣới tác dụng của lực ép và các lò xo hồi vị,
toàn bộ hệ thống dẫn động sẽ trở lại trạng thái ban đầu. Khi nắp van 5 của van phân phối
đƣợc đóng lại thì khí nén ngừng cung cấp cho xi lanh 12, còn khí nén ở khoang dƣới của xi
lanh 12 sẽ theo đƣờng ống 15 trở về cửa D vào khoang B và thông qua kênh dẫn a để xả ra
ngoài, kết thúc quá trình mở ly hợp.
5.2. Dẫn động thủy lực cƣờng hóa khí nén
5.2.1. Cấu tạo
Dẫn động thủy lực cƣờng hóa khí nén là sự kết hợp giữa dẫn động thủy lực và dẫn
động khí nén. Trong đó dẫn động thủy lực là chủ yếu để điều khiển hoạt động của van phân
phối khí nén. Dẫn động khí nén sẽ tạo ra nguồn lực chính để thực hiện việc mở ly hợp. Vì
vậy ngƣời ta cũng có thể tạo ra lực mở ly hợp theo mong muốn. chính vì lý do đó mà dẫn
động thủy lực cƣờng hóa khí nén cũng đƣợc áp dụng nhiều trên các xe khách và xe tải lớn.
Sơ đồ cấu tạo của hệ thống dẫn động thủy lực cƣờng hóa khí nén đƣợc thể hiện hình
dƣới. Các chi tiết và tên gọi của chúng đƣợc thể hiện qua hình vẽ, hệ thống bao gồm các bộ
phận chính: Xi lanh chính 3, xi lanh công tác 8, cụm van phân phối khí nén và xi lanh lực 5
5.2.2. Nguyên lý hoạt động
Khi cần mở ly hợp, ngƣời lái tác dụng một lực Q vào bàn đạp ly hợp thông qua các
khâu khớp ty đẩy tác dụng vào piston của xi lanh công tác 3 dồn ép dầu theo đƣờng ống 4 tới
khoang C của xi lanh công tác 8, làm piston dịch chuyển sang phải, ty đẩy 10 tác dụng vào
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 37
càng mở 11 ép bạc mở 12 dịch chuyển sang trái khắc phục khe hở giữa bạc mở và các đầu
đòn mở. Khi bạc mở chạm vào đầu đòn mở, lực cản sẽ truyền đến piston 9 làm nó tạm thời
dừng lại. Khi ngƣời lái tiếp tục tác dụng lực vào bàn đạp, áp suất dầu trong khoang C tiếp
tục tăng, dẫn đến piston 14 của van phân phối dịch chuyển sang trái làm cốc 15 dịch chuyển
sang trái theo.
Hình 3.12. Sơ đồ nguyên lý dẫn động thủy lực trợ lực khí nén
Sau khi cốc 15 tì vào van xả 17 và tiếp tục dịch chuyển sang trái làm van nạp 18 mở,
khí nén từ ống dẫn 19 đi qua cửa nạp đã mở để vao khoang B của xi lanh lực. Nhờ áp lực
của khí nén piston 6 dịch chuyển sang phải, đẩy càng mở 11 tiếp tục ép bạc mở 12 lên các
đòn mở để tách đĩa ép ra khỏi đĩa ma sát và ly hợp đƣợc mở.
Khi thôi tác dụng lực lên bàn đạp, dƣới tác dụng của lò xo ép càng mở 11 bị đẩy trở
lại làm piston 9 dịch chuyển sang trái. Do không tác dụng lực lên bàn đạp nên áp suất dầu
trong khoang C giảm. Do đó piston 14, cốc 15 và cụm van nạp/xả cùng dịch chuyển sang
phải. Khi van nạp 18 đã đóng cửa nạp thì cụm van nạp/ xả dừng, còn cốc 15 và piston 14
tiếp tục dịch chuyển sang phải làm cửa xả mởi, khí nén từ khoang B của xi lanh lực qua cửa
xả thoát ra ngoài kết thúc quá trình mở ly hợp.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 38
6. Ly hợp thủy lực
6.1. Cấu tạo
Các bộ phận chính của ly hợp thủy lực là: Bơm, tuabin đặt đối diện nhau, bên trong
bơm và tua bin đều có cánh dẫn hƣớng chất lỏng. Bơm cùng vỏ của ly hợp thủy lực tạo
thành một khối cứng, moay ơ của khối này lắp chặt trên đầu trục khuỷu của động cơ. Tua
bin lắp chặt trên đầu trục sơ cấp của hộp số, vòng đệm bao kín có nhiệm vụ ngăn không cho
chất lỏng ra ngoài.
Hình 3.13. Cấu tạo chung của ly hợp thủy lực
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 39
6.2. Nguyên lý hoạt động
Khác với ly hợp ma sát là loại hoạt động theo nguyên tắc ma sát khô, ly hợp thủy lực
đƣợc truyền moment bằng chất lỏng.
Khi động cơ làm việc đĩa bơm quay, do lực ly tâm, chất lỏng chuyển động từ tâm với
vận tốc tuyệt đối V1 theo các cánh ra ngoài rìa với tốc độ tuyệt đối V2 ( V2 >V1) bắn vào
cánh tua bin, buộc đĩa này phải quay theo, chất lỏng tiếp tục di chuyển từ đĩa vào tâm đĩa
tuabin và sang đĩa bơm, chu kỳ tuần hoàn đƣợc lặp lại.
Hình 3.14. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của ly hợp thủy lực
6.3. Ƣu và nhƣợc điểm của ly hợp thủy lực
- Ƣu điểm: Kết cấu đơn giản, các chi tiết ít bị hao mòn, khi hoạt động êm dịu, không ồn
và không giật khi thay đổi tốc độ xe.
- Nhƣợc điểm: Có hiện tƣợng trƣợt trong ly hợp, hiệu suất truyền lực thấp nên xe chạy
tốn nhiều nhiên liệu;ngoài ra nếu không có cơ cấu gài đặc biệt thì không thể dùng biện pháo
đóng ly hợp gài số, đẩy xe hoặc nhả phanh cho xe lăn xuống dốc khi khởi động động cơ nhƣ
trƣờng hợp ly hợp ma sát.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 40
CHƢƠNG 4. HỘP SỐ
1. Công dụng, phân loại và yêu cầu
1.1. Công dụng
- Thay đổi lực kéo ở bánh xe chủ động của ô tô cho phù hợp với điều kiện cản của
mặt đƣờng.
- Thay đổi chiều chuyển động của ô tô (tiến hoặc lùi)
- Cho xe dừng lại tại chỗ mà không cần tắt máy hoặc cắt bộ ly hợp (vị trí số 0)
- Dẫn động lực ra ngoài cho các bộ phận công tác đối với xe chuyên dùng.
1.2. Phân loại
- Theo bánh răng
- Theo cơ cấu đổi số
- Theo phƣơng pháp điều khiển
Hiện nay, trên ô tô thƣờng sử dụng 2 loại hộp số sau:
- Hộp số cơ khí: bao gồm nhiều cấp: 3,4,5 cấp
- Hộp số tự động
1.3. Yêu cầu
Hộp số cần đảm bảo các yêu cầu sau:
- Tỷ số truyền cần thiết để có tốc độ chuyển động thích hợp, lực kéo cần thiết trên các
bánh xe chủ động và đảm bảo tính kinh tế của ô tô.
- Hiệu suất truyền lực cao, làm việc không ồn, sang số nhẹ nhàng, không sinh ra lực
va đập ở các bánh răng.
- Kết cấu gọn gang, chắc chắn, dễ điều khiển, bảo dƣỡng hoặc kiểm tra khi hƣ hỏng.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 41
2. Truyền động bánh răng
2.1. Truyền động bánh răng
Để truyền chuyển động và làm thay đổi moment xoắn từ trục khuỷu động cơ đến các
bánh xe chủ động, thông thƣờng trên ô tô đƣợc truyền qua các bánh răng hộp số, đƣợc gọi là
truyền động bánh răng.
Hình 4.1. Kết cấu truyền động bánh răng
2.2. Tỷ số truyền trong truyền động bánh răng
2.2.1. Khái niệm về tỷ số truyền
Tốc độ quay của hai bánh răng khớp với nhau, tùy thuộc vào số răng hay đƣờng kính
của mỗi bánh răng đó. Ví dụ bánh răng A dẫn động bánh răng B cùng đƣờng kính, A và B sẽ
quay cùng một số vòng bằng nhau.
Nếu bánh răng A có 12 răng, bánh răng B có 24 răng, bánh răng A phải quay 2 vòng
để dẫn động bánh răng B quay một vòng. Ta nói tỷ số truyền động 2:1
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 42
2.2.2. Công thức tỷ số truyền
Tỷ số truyền của hai bánh răng ăn khớp với nhau là tỷ số giữa số vòng quay của bánh
răng chủ động trên số vòng quay của bánh răng bị động hay số răng của bánh răng bị động
trên số răng của bánh răng chủ động.
i= nCD/nBD=NBD/NCD=DBD/DCD
Trong đó: n: Số vòng quay bánh răng
N: Số răng của bánh răng
D: Đƣờng kính bánh răng
Nếu:
i<1: Tỷ số truyền tăng
i=1: Tỷ số truyền thẳng
i>1: Tỷ số truyền giảm
3. Cấu tạo của hộp số chính thông dụng
3.1. Hộp số 3 tiến 1 lùi, loại 2 trục
3.1.1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 43
Hình 4.2. Sơ đồ kết cấu của hộp số 3 tiến, 1 lùi loại 2 trục
- Vị trí tay số 1:
Lúc này bánh răng số 4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh
răng số 1 trên trục sơ cấp. Đƣờng truyền moment nhƣ sau:
Trục sơ cấp Bánh răng số 1Bánh răng số 4Trục thứ cấp
- Vị trí tay số 2:
Lúc này bánh răng 5 trên trục thứ cấp sẽ dịch chuyển qua ăn khớp với bánh
răng số 2 trên trục sơ cấp. Đƣờng truyền moment nhƣ sau:
Trục sơ cấp Bánh răng số 2Bánh răng số 5Trục thứ cấp
- Vị trí tay số 3:
Lúc này bánh răng 6 trên trục thứ cấp sẽ dịch chuyển qua ăn khớp với bánh
răng số 3 trên trục sơ cấp. Đƣờng truyền moment nhƣ sau: Trục sơ cấpBánh răng số
3Bánh răng số 6Trục thứ cấp
- Vị trí tay số lùi:
Lúc này bánh răng số 4 trên trục thứ cấp sẽ dịch chuyển qua phải ăn khớp với
bánh răng số 8 trên trục số lùi. Do bánh răng số 7 trên trục sơ cấp luôn ăn khớp với bánh
răng số 8 trên trục số lùi nên làm cho trục thứ cấp quay ngƣợc với chiều quay ban đầu.
Đƣờng truyền moment nhƣ sau:
Trục sơ cấpBánh răng số 7Bánh răng số 8Bánh răng số 4Trục thứ
cấp.
3.1.2. Những điều cần lưu ý
- Hộp số này bao gồm 3 trục: trục sơ cấp, thứ cấp và trục số lùi. Không có trục trung
gian.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 44
- Bánh răng số 7 và 8 luôn ăn khớp với nhau. Các bánh răng còn lại khi không vào vị
trí tay số của mình thì không ăn khớp với nhau.
- Các bánh răng là bánh răng trụ răng thẳng. Nếu là bánh răng nghiêng phải có bộ
đồng tốc.
- Để thực hiện việc ra vào số, các bánh răng phải di chuyển qua lại, nên còn gọi là
hộp số dùng bánh răng di động.
- Loại hộp số hai trục này hiện nay rất ít sử dụng.
3.2. Hộp số ô tô 3 số tiến, 1 số lùi, loại 3 trục
3.2.1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Hình 4.3 Sơ đồ nguyên lý của hộp số 3 tiến, 1 lùi loại 3 trục
Do bánh răng số 1 và số 2 thƣờng xuyên ăn khớp với nhau nên trục sơ cấp chuyển
động sẽ làm trục trung gian quay theo, các bánh răng số 6 trên trục thứ cấp và bánh răng số 8
trên trục số lùi cũng chuyển động theo.
- Vị trí tay số 1:
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 45
Lúc này bánh răng số 4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh
răng số 3 trên trục trung gian. Đƣờng truyền moment nhƣ sau:
Trục sơ cấpBánh răng số 1Bánh răng số 2Trục trung gianBánh răng
số 3Bánh răng số 4Trục thứ cấp
- Vị trí tay số 2
Lúc này bộ đồng tốc trên trục thứ cấp sẽ dịch chuyển qua ăn khớp với bánh
răng số 6 trên trục thứ cấp. Đƣờng truyền moment nhƣ sau:
Trục sơ cấpBánh răng số 1Bánh răng số 2Trục trung gianBánh răng
số 5Bánh răng số 6Bộ đồng tốcTrục thứ cấp
- Vị trí tay số 3:
Lúc này bộ đồng tốc trên trục thứ cấp sẽ dịch chuyển qua ăn khớp với bánh
răng số 1 trên trục sơ cấp. Đƣờng truyền moment nhƣ sau: Trục sơ cấpBánh răng số
1Bộ đồng tốcTrục thứ cấp. Đây chính là tay số truyền thẳng có tỷ số truyền bằng 1.
- Vị trí tay số lùi
Lúc này bánh răng số 4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh
răng số 8 trên trục số lùi. Do bánh răng số 7 trên trục trung gian luôn ăn khớp với bánh răng
số 8 trên trục số lùi nên sẽ làm cho trục thứ cấp quay theo ngƣợc chiều với chiều quay ban
đầu. Đƣờng truyền moment nhƣ sau:
Trục sơ cấpBánh răng số 1Bánh răng số 2Trục trung gianBánh răng
số 7Bánh răng số 8Bánh răng số 4Trục thứ cấp
3.2.2. Những điều cần lưu ý
Hộp số này gồm 4 trục: trục sơ cấp, thứ cấp, trục trung gian và trục số lùi.
Các bánh răng 1,2,5,6,7,8 luôn ăn khớp với nhau
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 46
Bánh răng 3,4,7,8 là răng thẳng và bánh răng 1,2,5,6 là răng nghiêng
Loại này đƣợc sử dụng nhiều trên các ô tô
3.3. Hộp số 4 số tiến, 1 số lùi, 3 trục
3.3.1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Hình 4.4. Sơ đồ nguyên lý hộp số 4 tiến, 1 lùi loại 3 trục
Do bánh răng số 1 và số 2 thƣờng xuyên ăn khớp với nahu nên khi trục sơ cấp chuyển
động sẽ làm cho trục trung gian quay theo, các bánh răng số 6,8 trên trục thứ cấp và bánh
răng số 10 trên trục số lùi cũng chuyển động theo.
- Vị trí tay số 1:
Lúc này bánh răng số 4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh
răng số 3 trên trục trung gian. Đƣờng truyền moment nhƣ sau:
-Trục sơ cấpBánh răng số 1Bánh răng số 2Trục trung gianBánh răng
số 3Bánh răng số 4Trục thứ cấp
- Vị trí tay số 2:
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 47
Lúc này bộ đồng tốc của tay số 2 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp
với bánh răng số 6 trên trục thứ cấp. Đƣờng truyền moment nhƣ sau: Trục sơ cấpBánh
răng số 1Bánh răng số 2Bánh răng số 2Trục trung gianBánh răng số 5Bánh răng
số 6Bộ đồng tốcTrục thứ cấp
-Vị trí tay số 3:
Lúc này bộ đồng tốc của tay số 3-4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp
với bánh răng số 8 trên trục thứ cấp. Đƣờng truyền moment nhƣ sau:
Trục sơ cấpBánh răng số 1Bánh răng số 2Trục trung gianBánh răng
số 7Bánh răng số 8Bộ đồng tốcTrục thứ cấp.
- Vị trí tay số 4:
Lúc này bộ đồng tốc của số 3-4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với
bánh răng số 1 trên sơ cấp. Đƣờng truyền moment nhƣ sau:
Trục sơ cấpBánh răng số 1Bộ đồng tốcTrục thứ cấp. Đây chính là tay
số truyền thẳng, có tỷ số truyền bằng 1
- Vị trí tay số lùi:
Lúc này bánh răng 4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua phải ăn khớp với bánh
răng số 10 trên trục số lùi. Do bánh răng số 9 trên trục trung gian luôn ăn khớp với bánh
răng số 10 trên trục số lùi nên sẽ làm cho trục thứ cấp quay ngƣợc với chiều quay ban đầu.
Đƣờng truyền moment nhƣ sau:
Bánh răng số 1Bánh răng số 2Trục trung gianBánh răng số 9Bánh
răng số 10Bánh răng số 4Trục thứ cấp
3.3.2. Những điều cần chú ý
- Hộp số bao gồm 4 trục: trục sơ cấp, trục trung gian, trục thứ cấp và trục số lùi
- Các bánh răng 1,2,5,6,7,8,9,10 luôn ăn khớp với nhau.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 48
- Bánh răng 3,4,9,10 là răng thẳng và bánh răng 1,2,5,6,7,8 là bánh răng nghiêng
- Loại này đƣợc sử dụng nhiều trên các ô tô
3.4. Hộp số ô tô 5 số tiến, 1 lùi loại 3 trục ( có tỷ số truyền tăng)
3.4.1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Hình 4.5. Sơ đồ nguyên lý của hộp số 5 tiến, 1 lùi loại 3 trục
Do bánh răng số 1 và số 2 luôn ăn khớp với nhau nên khi trục sơ cấp chuyển động sẽ
làm cho trục trung gian quay theo, các bánh răng 6,8, 10 trên trục thứ cấp và bánh răng số 12
trên trục số lùi cũng chuyển động theo.
- Vị trí tay số 1:
Lúc này bánh răng 4 trên trục thứ cấp sẽ dịch chuyển qua ăn khớp với bánh
răng số 3 trên trục trung gian. Đƣờng truyền moment nhƣ sau:
Bánh răng số 1Bánh răng số 2Trục trung gianBánh răng số 3Bánh
răng số 4Trục thứ cấp
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 49
- Vị trí tay số 2:
Lúc này bộ đồng tốc của tay số 2-3 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp
với bánh răng số 6 trên trục thứ cấp. Đƣờng truyền moment nhƣ sau:
Trục sơ cấpBánh răng số 1Bánh răng số 2Trục trung gianBánh răng
số 5Bánh răng số 6Bộ đồng tốcTrục thứ cấp
- Vị trí tay số 3:
Lúc này bộ đồng tốc của tay số 4-5 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp
với bánh răng số 1 trên trục sơ cấp. Đƣờng truyền moment nhƣ sau:
Trục sơ cấpBánh răng số 1Bộ đồng tốcTrục thứ cấp. Đây chính là tay
số truyền thẳng, có tỷ số truyền bằng 1.
- Vị trí tay số truyền 5:
Lúc này bộ đồng tốc của tay số 4-5 trên trục thứ cấp sẽ dịch chuyển qua ăn
khớp với bánh răng số 10 trên trục thứ cấp. Đƣờng truyền moment nhƣ sau:
Trục thứ cấpBánh răng số 1Bánh răng số 2Trục trung gianBánh răng
số 9Bánh răng số 10Bộ đồng tốcTrục thứ cấp. Đây là tay số truyền nhanh có tỷ số
truyền nhỏ hơn 1.
- Vị trí tay số lùi
Lúc này bánh răng số 4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua phải ăn khớp với
bánh răng số 12 trên trục số lùi. Do bánh răng số 11 trên trục trung gian luôn ăn khớp với
bánh răng số 12 trên trục số lùi nên sẽ làm cho trục thứ cấp quay ngƣợc chiều quay ban đầu.
Đƣờng truyền moment nhƣ sau:
Trục sơ cấp Bánh răng số 1Bánh răng số 2Trục trung gianBánh răng
số 11Bánh răng số 12Bánh răng số 4Trục thứ cấp
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 50
3.4.2. Những điều cần lưu ý
- Hiện nay ở một số ô tô du lịch ( dùng 3 hoặc 4 cấp số) hay ở ô tô tải nhẹ ( dùng hộp
số 4 cấp) thì imax/imin =6.5 và tỷ số truyền thẳng bằng 1
- Đối với ô tô có tải trọng lớn dùng hộp số 5 cấp với imax/imin =7-8, khi đó tỷ số truyền
thẳng bằng 1 hoặc tay số truyền nhanh với i=0.75-0.8
4. Cấu tạo các chi tiết chính trong hộp số
4.1. Vỏ và nắp hộp số
Vỏ và nắp hộp số làm nhiệm vụ che kín, ngoài ra còn tác dụng lắp đặt các bộ phận
của hộp số và chứa dầu bôi trơn
4.2. Trục sơ cấp
Hình 4.6. Kết cấu trục sơ cấp hộp số
Trục sơ cấp đƣợc chế tạo bằng thép, đúc liền với bánh răng chủ động chính. Đầu
trƣớc của trục sơ cấp gắn với ly hợp, đầu sau của trục lắp vào lỗ thành phía trƣớc của vỏ hộp
số.
4.3. Trục trung gian
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 51
Hình 4.7. Kết cấu trục trung gian hộp số
Trục trung gian gồm các bánh răng có đƣờng kính khác nhau, chế tạo thành một khối
và bắt chặt trên trục. Trục trung gian luôn quay với trục sơ cấp vì bánh răng truyền động trên
trục trung gian thƣờng xuyên ăn khớp với bánh răng trên trục sơ cấp.
4.4. Trục thứ cấp
Trục thứ cấp có các rãnh then hoa, đầu trƣớc trục lắp vào lỗ đầu sau của trục thứ cấp,
đầu sau lắp vào lỗ của vỏ hộp số. Trên rãnh then hoa của trục thứ cấp có lắp các bánh răng di
động. Trục thứ cấp thẳng hàng với tâm trục sơ cấp.
Hình 4.8. Kêt cấu trục thứ cấp hộp số
4.5. Trục số lùi
Trục số lùi đƣợc lắp chặt vào lỗ trên thành vỏ hộp số, bánh răng số lùi có thể quay
trên trục số lùi.
4.6. Cơ cấu sang số
Trong quá trình sang số, cần số phải thực hiện cùng một lúc hai động tác:
- Chọn bánh răng di động hay bộ đồng tốc cần thiết.
- Dịch đúng hƣớng bánh răng di động hay bộ đồng tốc đã chọn để cài răng.
Bộ phận dùng để sang số gọi là cơ cấu sang số, bao gồm: cần số, ống trƣợt (ống song
hành), gắp sang số, lò xo và bi định vị, chốt hãm và khóa an toàn số lùi.
Hình vẽ dƣới đây giới thiệu cơ cấu sang số lắp ráp trong nắp hộp số.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 52
Dọc theo nắp hộp số có khoan lỗ chƣa các ống trƣợt (6,7). Trên ống trƣợt gắn cố định
gắp sang số (9) và khớp gạt số (10). Đầu cuối cần số cắm vào khớp gạt số.
Muốn sang số, ta đẩy đầu trên cần số vào vị trí nhất định, đầu dƣới cần số sẽ dẫn
động ống trƣợt và gắp sang số cài bánh răng. Các ống trƣợt đƣợc giữ ở vị trí gài số hay vị trí
số 0 nhờ khóa định vị.
Hình 4.9. Cấu tạo của cơ cấu sang số
Để ngăn ngừa tình trạng cài nhầm số lùi trong lúc xe đang chạy số tới, trong khớp gạt
số có bố trí khóa an toàn dành cho số lùi. Khóa này gồm một piston và lò xo làm cho ta phải
dùng một lực lớn hơn bình thƣờng để đẩy cần số khi muốn sang số lùi.
4.7. Bộ đồng tốc
4.7.1. Nhiệm vụ
- Bộ đồng tốc có nhiệm vụ dùng để đồng đều tốc độ của các bánh răng khi gài số,
tránh đƣợc va chạm các bánh răng khi gài số không xảy ra tiếng kêu và đảm bảo cho tài xế
gài số đƣợc nhẹ nhàng.
- Bộ đồng tốc thƣờng đƣợc đặt ở những tay số truyền cao vì những tay số này có tốc
độ góc của các cặp bánh răng chênh lệch nhau lớn.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 53
4.7.2. Cấu tạo
Hình 4.10. Kết cấu bộ đồng tốc
Cấu tạo của bộ giảm tốc gồm: Vòng răng 7 của ống trƣợt lồng vào trục thứ cấp bằng
các rãnh then hoa. Số răng của vòng răng này không liên tiếp nhau mà bị ngắt quãng bởi ba
lỗ khuyết để lắp với nêm 2. Hai đầu của ống trƣợt có lắp vòng đồng tốc 8, trên vòng này
cũng có ba rãnh khuyết. Vỏ điều khiển (ống nối) 6 lắp lồng vào ống trƣợt. Lò xo 5 và bi hãm
4 nằm trong lỗ khuyết của vỏ điều khiển để giữ cho bộ đồng tốc luôn luôn nằm ở vị trí trung
gian.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 54
Hình 4.11. Kết cấu bộ đồng tốc loại chốt hãm
4.7.3. Hoạt động
Khi chƣa gài số, nhờ lực đẩy của lò xo 5 ấn hòn bi 4 tỳ vào vỏ điều khiển 6 giữ cho
bộ đồng tốc luôn ở vị trí trung gian. Khi gài số, dƣới tác dụng của tay ngƣời lái, cần gạt 3 sẽ
đẩy vỏ điều khiển 6 về phía trái hoặc phải. Lúc này vỏ điều khiển 6 kéo nêm 2 cùng dịch
chuyển. Nêm 2 đẩy các vòng đồng tốc 8 theo hƣớng dịch chuyển của vỏ điều khiển 6 làm
cho mặt côn của vòng đồng tốc 8 tỳ vào mặt côn của bánh răng 1 hoặc 9. Do ma sát giữa hai
mặt côn sinh ra làm cho tốc độ quay của vỏ điều khiển 6 và bánh răng bằng nhau. Lúc đó
ngƣời lái tiếp tục đẩy cần gạt 3 để gạt vỏ điều khiển 6 di chuyển tiếp sang phải hoặc trái để
các bánh răng ăn khớp với nhau. Do sự đồng đều tốc độ góc của các bánh răng nên khi ăn
khớp sẽ rất êm.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 55
CHƢƠNG 5. HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
1. Giới thiệu về hộp số tự động
Hình 5.1. Kết cấu hộp số tự động
Ở hộp số thƣờng, việc thay đổi tốc độ thông qua bàn đạp chân ga, nhƣng khi cần thay
đổi lực kéo cho xe (nhƣ leo dốc, kéo tải nặng,) thì nhất thiết phải về số thấp nhằm thay đổi
lực kéo cho xe, thực hiện công việc trên, tài xế phải sang số bằng tay, đòi hỏi ngƣời lái phải
nhận biết tải, tốc độ động cơ để việc chuyển số thích hợp.
Nhƣng ở hộp số tự động, việc nhận biết nhƣ trên là không cần thiết mà việc lên số
hay xuống số là hoàn toàn tự động tại thời điểm phụ thuộc vào tải động cơ và tốc độ xe.
2. Các bộ phận chính trong hộp số tự động
- Bộ biến mô (Torque Converter): Có nhiệm vụ truyền và khuếch đại moment từ động
cơ bằng cách sử dụng dầu hộp số làm môi trƣờng làm việc.
- Bộ truyền bánh răng hành tinh: Gồm một hay nhiều bộ bánh răng hành tinh, việc
thay đổi tỷ số truyền nhờ vào hoạt động của các cụm chi tiết nhƣ: ly hợp, phanh đai, phanh
đĩa, ly hợp một chiều
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 56
2.1. Bộ biến mô
2.1.1. Đặc điểm kết cấu
Hình 5.2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bộ biến mô
Về cấu tạo, biến mô bao gồm: cánh bơm, roto tuabin, khớp một chiều và ly hợp khóa
biến mô.
- Cánh bơm
Cánh bơm đƣợc gắn liền với vỏ biến mô, có rất nhiều cánh có biên dạng con
đƣợc bố trí theo đƣờng kính ở bên trong. Vành dẫn hƣớng đƣợc bố trí trên cạnh trong của
cánh bơm để dẫn hƣớng dòng chảy của dầu. Vỏ biến mô đƣợc nối với trục khuỷu của động
cơ qua tấm dẫn động.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 57
Hình 5.3. Đặc điểm cấu tạo của bánh bơm
- Roto tuabin
Cũng nhƣ bánh bơm, tuabin có rất nhiều cánh dẫn đƣợc bố trí bên trong roto
tuabin. Hƣớng cong của cánh dẫn này ngƣợc chiều với cánh dẫn trên bánh bơm, roto tuabin
đƣợc lắp với trục sơ cấp của hộp số. Cấu tạo của roto tuabin đƣợc chỉ ra hình dƣới
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 58
Hình 5.4. Đặc điểm cấu tạo của tuabin biến mô
- Stator và khớp một chiều
Stator đƣợc đặt giữa cánh bơm và roto tuabin. Nó đƣợc lắp trên trục stator,
trục này lắp cố định vào vỏ hộp số qua khớp một chiều. Các cánh dẫn của stator nhận dòng
dầu khi nó đi ra khỏi rotor tuabin và hƣớng cho nó đập vào mặt sau của cánh dẫn trên cánh
bơm làm cho cánh bơm đƣợc cƣờng hóa
Hình 5.5. Đặc điểm cấu tạo của stator và khớp một chiều
Khớp một chiều cho phép stator quay cùng chiều với trục khuỷu động cơ. Tuy
nhiên nếu stator có xu hƣớng quay theo chiều ngƣợc lại, khớp một chiều sẽ khóa stator lại và
không cho nó quay. Do vậy stator quay hay bị khóa phụ thuộc vào hƣớng của dòng dầu đập
vào các cánh dẫn của nó. Sơ đồ cấu tạo của stator và khớp một chiều đƣợc thể hiện ở hình
trên.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 59
2.1.2. Nguyên lý làm việc
a. Nguyên lý truyền công suất
Hình 5.6. Sơ đồ nguyên lý truyền công suất trong biến mô
Khi cánh bơm đƣợc dẫn động quay từ trục khuỷu động cơ, dầu trong cánh bơm
sẽ quay cùng với cánh bơm. Khi tốc độ của cánh bơm tăng lên, lực ly tâm làm cho dầu bắt
đầu văng ra và chảy từ trong ra phía ngoài dọc theo các bề mặt của của cánh dẫn. Khi tốc độ
của cánh bơm tăng lên nữa, dầu sẽ bị đẩy ta khỏi cánh bơm và đập vào các cánh dẫn của roto
tuabin làm cho roto quay cùng một hƣớng với cánh bơm. Sau khi dầu giảm năng lƣợng do
va đập vào các cánh dẫn của roto tua bin, nó tiếp tục chảy dọc theo máng cánh dẫn của roto
tuabin từ ngoài vào trong để lại chảy ngƣợc về bánh bơm và một chu kỳ mới lại bắt đầu.
b. Nguyên lý khuếch đại moment
Việc khuếch đại moment bằng biến mô đƣợc thực hiện bằng cách trong cấu tạo
của biến mô, ngoài cánh bơm và rotor tuabin còn có stator
Với cấu tạo và cách bố trí các bánh công tác nhƣ vậy thì dòng dầu thủy lực sau
khi ra khỏi rotor tuabin sẽ qua các cánh dẫn của stator. Do góc nghiêng của cánh dẫn stator
đƣợc bố trí sao cho dòng dầu ra khỏi cánh dẫn stator sẽ có hƣớng trùng với hƣớng quay của
cánh bơm. Vì vậy cánh bơm không những chỉ truyền moment từ động cơ mà nó còn đƣợc bổ
sung một lƣợng moment của chất lỏng từ stator tác dụng vào. Điều đó có nghĩa là cánh bơm
đƣợc cƣờng hóa và sẽ khuếch đại moment đầu vào để truyền đến rotor tuabin.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 60
Hình 5.7. Sơ đồ nguyên lý khuếch đại moment của biến mô
2.1.3. Chức năng của khớp một chiều
Khi tốc độ quay của bánh bơm và roto tuabin có sự chênh lệch tƣơng đối lớn (tốc độ
cánh bơm lớn hơn tốc độ roto tuabin) thì dòng dầu sau khi ra khỏi roto tuabin vào cánh dẫn
của stator sẽ tác dụng lên stator một moment có xu hƣớng làm stator quay theo hƣớng ngƣợc
với cánh bơm.
Để tạo ra hƣớng dòng dầu sau khi ra khỏi cánh dẫn của stator tác dụng lên cánh dẫn
của bánh bơm theo đúng chiều quay của bánh bơm thì lúc này stator phải đƣợc cố định (
khớp một chiều khóa)
Khi tốc độ quay của rotor tuabin đạt gần đến tốc độ của bánh bơm, lúc này tốc độ
quay của dòng dầu sau khi ra khỏi tuabin tác dụng lên cánh dẫn của stator có xu hƣớng làm
stator quay theo hƣớng cùng chiều cánh bơm. Vì vậy nếu stator vẫn ở trạng thái cố định thì
không những không có tác dụng cƣờng hóa cho cánh bơm mà còn cản trở sự chuyển động
của dòng chất lỏng gây tổn thất tăng. Vì vậy ở chế độ này stator đƣợc giải phóng để quay
cùng với rotor tuabin và cánh bơm (khớp một chiều mở). Lúc này biến mô làm việc nhƣ một
ly hợp thủy lực với mục đích tăng hiệu suất biến mô
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 61
2.1.4. Một số thông số và đặc tính biến mô
a. Tỷ số truyền biến mô
Tỷ số truyền biến mô đƣợc ký hiệu là e và đƣợc xác định theo công thức sau:
Tỷ số truyền (e)= Tốc độ của rotor tuabin (nr)/ Tốc độ của bánh bơm (nB)
b. Hệ số biến đổi moment
Hệ số biến đổi moment đƣợc ký hiệu là K và đƣợc xác định theo công thức
Hệ số biến đổi moment (K)= Moment của rotor tuabin (Mr)/ Moment của
cánh bơm (MB).
C. Hiệu suất của biến mô
Hiệu suất của biến mô đƣợc ký hiệu
= (MT.nT/MB.nB).Ke
Hình 5.8. Đƣờng đặc tính biến mô thủy lực
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 62
2.1.5. Cơ cấu ly hợp khóa biến mô
Khi ô tô chuyển động trên đƣờng tốt, vận tốc của ô tô khá cao, lúc này moment cản
chuyển động nhỏ nên số vòng quay của bánh tuabin xấp xỉ bằng số vòng quay của bánh
bơm. Biến mô đã làm việc ở chế độ ly hợp (stator đƣợc giải phóng) nhƣng hiệu suất còn nhỏ
hơn (từ 0.8-0.9). Để hiệu suất truyền động của biến mô đạt giá trị cao nhất, ở chế độ này
ngƣời ta sử dụng một ly hợp để khóa cứng biến mô. Tức là đƣờng truyền moment từ động cơ
đến hộp số đƣợc thực hiện trực tiếp thông qua ly hợp khóa biến mô nhƣ truyền qua một ly
hợp ma sát bình thƣờng và lúc đó hiệu suất truyền động bằng 1.
Ly hợp khóa biến mô đƣợc lắp trên moay ơ của rotor tuabin và nằm phía trƣớc của
rotor tuabin. Trong ly hợp khóa biến mô cũng đƣợc bố trí lò xo giảm chấn để khi ly hợp
truyền moment đƣợc êm dịu. Vật liệu ma sát ở ly hợp này cũng giống nhƣ vật liệu ma sát sử
dụng cho phanh và đĩa ly hợp. Khi ly hợp khóa biến mô hoạt động, nó sẽ quay cùng với cánh
bơm và rotor tuabin. Việc đóng và mở cửa ly hợp khóa biến mô đƣợc quyết định bởi sự thay
đổi của hƣớng dòng dầu thủy lực trong biến mô.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 63
Hình 5.9. Nguyên lý hoạt động của cơ cấu khóa biến mô
Trạng thái mở ly hợp: Khi ô tô chạy ở tốc độ thấp hoặc moment cản lớn, biến
mô thủy lực làm việc ở chế độ biến mô. Lúc này nhờ cơ cấu điều khiển thủy lực, dầu có áp
suất chảy đến phía trƣớc ly hợp khóa biến mô, do áp suất phía trƣớc và phía sau của ly hợp
bằng nhau nên ly hợp ở trạng thái mở.
Trạng thái đóng ly hợp: Khi ô tô chạy ở tốc độ cao, ứng với moment cản nhỏ.
Lúc này các van điều khiển thủy lực hoạt động, hƣớng dòng dầu thủy lực có áp suất chảy
đến phần phía sau của ly hợp. Do vậy piston ép ly hợp vào vỏ ly hợp, kết quả là biến mô
đƣợc khóa và vỏ trƣớc của biến mô quay cùng với cánh bơm và rotor tuabin.
2.2. Bộ bánh răng hành tinh
2.2.1. Chức năng
- Cung cấp một số tỷ số truyền để thay đổi moment và tốc độ của bánh xe chủ động
phù hợp với sức cản của đƣờng và nhu cầu sử dụng tốc độ ô tô.
- Đảo chiều quay của trục ra để thực hiện lùi xe
- Tạo vị trí trung gian cho phép xe dừng lâu dài khi động cơ vẫn hoạt động.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 64
2.2.2. Cấu tạo chung của bộ bánh răng hành tinh
Hình 5.10. Đặc điểm kết cấu của bộ bánh răng hành tinh
Cấu tạo gồm: Bánh răng mặt trời, bánh răng bao, các bánh răng hành tinh và cần dẫn.
Bánh răng mặt trời có vành răng ngoài và đƣợc đặt trên một trục quay, bánh răng bao có
vành răng trong và đƣợc đặt trên một trục quay khác đồng trục với bánh răng mặt trời. Các
bánh răng hành tinh nằm giữa và ăn khớp với bánh răng mặt trời và bánh răng bao. Trục của
bánh răng hành tinh đƣợc liên kết với một cần dẫn cũng có trục quay đồng trục với bánh
răng bao và bánh răng mặt trời.
Nhƣ vậy ba trục có cùng đƣờng tâm quay ở dạng trục lồng và đƣợc gọi là đƣờng tâm
trục của cơ cấu hành tinh. Các trục đều có thể quay tƣơng đối nhau. Số lƣợng bánh răng
hành tinh có thể là 2,3,4 tùy thuộc vào cấu trúc của chúng. Các bánh răng hành tinh vừa
quay xung quanh trục của nó, vừa quay xung quanh trục của cơ cấu hành tinh.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 65
2.2.3. Nguyên lý hoạt động của cơ cấu hành tinh
Cơ cấu hành tinh là cơ cấu ba bậc tự do tƣơng ứng với ba chuyển động của các trục
bánh răng mặt trời, bánh răng bao và cần dẫn. Vì vậy để có một chuyển động từ đầu vào đến
đầu ra thì một trong ba bậc tự do trên phải đƣợc hạn chế.
Nguyên lý truyền động của cơ cấu hành tinh đƣợc thể hiện nhƣ sau:
Giảm tốc:
Bánh răng bao: Phần tử chủ động
Bánh răng mặt trời: Cố định
Cần dẫn: Phần tử bị động
Khi bánh răng bao quay theo chiều kim đồng hồ, các bánh răng hành tinh sẽ
quay xung quanh bánh răng mặt trời trong khi cũng quay xung quanh trục của nó theo chiều
kim đồng hồ. Điều đó làm cho tốc độ quay của cần dẫn giảm xuống tùy thuộc số răng của
bánh răng bao và bánh răng mặt trời.
Hình 5.11. Cơ cấu bánh răng hành tinh ở vị trí giảm tốc
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 66
Tăng tốc
Bánh răng bao: Phần tử bị động
Bánh răng mặt trời: Cố định
Cần dẫn: Phần tử chủ động
Khi cần dẫn quay theo chiều kim đồng hồ, các bánh răng hành tinh sẽ quay
xung quanh bánh răng mặt trời trong khi chúng cũng quay xung quanh trục của nó theo
chiều kim đồng hồ. Điều đó làm cho bánh răng bao tăng tố tùy thuộc vào số răng của bánh
răng bao và bánh răng mặt trời (hình dƣới)
Hình 5.12. Cơ cấu bánh răng hành tinh ở vị trị tăng tốc
Đảo chiều
Ở chế độ này, trạng thái và tên gọi của các phần tử trong cơ cấu hành tinh đƣợc thể
hiện nhƣ sau:
Bánh răng bao: Phần tử bị động
Bánh răng mặt trời: Phần tử chủ động
Cần dẫn: Cố định
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 67
Khi bánh răng mặt trời quay theo chiều kim đồng hồ, các bánh răng hành tinh
lúc này do cần dẫn bị cố định nên tự quay quanh trục của nó theo chiều ngƣợc với chiều kim
đồng hồ. Điều đó làm cho bánh răng bao cũng quay ngƣợc chiều kim đồng hồ. Lúc này bánh
răng bao giảm tốc phụ thuộc vào số răng của bánh răng bao và bánh răng mặt trời.
Hình 5.13. Cơ cấu bánh răng hành tinh ở vị trí đảo chiều quay
2.2.4. Tỷ số truyền của bộ bánh răng hành tinh
Tỷ số truyền của bộ bánh răng hành tinh đƣợc tính theo công thức:
Tỷ số truyền= Số răng của phần tử bị động/ Số răng của phần tử chủ động
Do các bánh răng hành tinh luôn hoạt động nhƣ các bánh răng trung gian nên số răng
của chúng không liên quan đến tỷ số truyền của bộ truyền hành tinh. Trong bộ truyền bánh
răng hành tinh, để xác định tỷ số truyền của bánh răng bao, bánh răng mặt trời và số răng
của cần dẫn. Do cần dẫn không phải là bánh răng và cũng không có răng nên ta sử dụng số
răng tƣợng trƣng. Số răng cần dẫn đƣợc tính theo
ZC =ZB + ZM
Trong đó:
ZC là số răng cần dẫn
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 68
ZB là số răng của bánh răng bao
ZM là số răng của bánh răng mặt trời
2.3. Phanh hãm và ly hợp
2.3.1. Phanh hãm
Phanh hãm giữ cố định một trong các bộ phận của bộ truyền hành tinh để đạt tỷ số
truyền cần thiết.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 69
Hình 5.14. Cấu tạo của bộ phanh hãm trong hộp số tự động
Có hai loại phanh: Phanh nhiều đĩa loại ƣớt và phanh dải
Phanh nhiều đĩa loại ƣớt: Ở loại phanh này các đĩa thép đƣợc lắp cố định với vỏ hộp số và
đĩa ma sát quay cùng một khối với từng bộ phận của bộ bánh răng hành tinh. Khi cần phanh,
chúng bị ép vào nhau để giữ cho một trong các bộ phận của bộ truyền cố định.
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 70
2.3.2. Phanh dải
Loại này, một dải phanh đƣợc bao quanh trống phanh, trống này đƣợc gắn với một
trong các bộ phận của bộ truyền hành tinh. Khi phanh, dải phanh cố định sẽ xiết vào trống
phanh để giữ cho cố định các bộ phận đó của bộ truyền hành tinh
Hình 5.15. Cấu tạo của bộ ly hợp trong hộp số tự động
Bài giảng Kết cấu ô tô
GV. ThS. Nguyễn Hoài- Khoa Cơ khí- Trƣờng Cao đẳng Công nghệ- Đại học Đà Nẵng Trang 71
2.3.3. Ly hợp và khớp một chiều
Ly hợp dùng để nối truyền động từ biến mô đến các bộ bánh răng hành tinh. Ly hợp
nhiều đĩa loại ƣớt thƣờng đƣợc sử dụng trong hộp số tự động. Nó bao gồm một số đĩa thép
và một số đĩa ma sát đƣợc bố trí xen kẽ với nhau. Để điều khiển đóng mở ly hợp ngƣời ta
dùng áp suất thủy lực. Khớp một chiều trong bộ bánh răng hành tinh có cấu tạo và nguyên lý
tƣơng tự nhƣ khớp một chiều trong của stator trong
Các file đính kèm theo tài liệu này:
ket_cau_o_to_0093_1985366.pdf
