CHƯƠNG 7 CẦU CHỦ ĐỘNG Mục tiêu: 1. Sau khi học xong chương này các sinh viên có khả năng: 2. Vẽ được sơ đồ động học bộ truyền lực trong cầu chủ động. Tính toán được kích thước của truyền lực chính.
Trình bày được độ cứng vững và độ bền của truyền lực chính. Tính được động học và động lực học của vi sai bánh răng nón. Xác định các lực tác dụng lên bán trục. SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC CỦA BỘ TRUYỀN LỰC TRONG CẦU CHỦ ĐỘNG 7.
Cầu chủ động không dẫn hướng Bộ truyền lực trong cầu chủ động không dẫn hướng bao gồm: truyền lực chính, vi sai và các bán trục. Ở các xe tải loại lớn còn có thêm truyền lực cạnh (truyền lực cuối cùng). Công dụng của từng bộ phận ta sẽ nghiên cứu kĩ ở các phần tiếp theo.1: Sơ đồ động học cầu chủ động không dẫn hướng 1 – Bánh xe. 4 – Truyền lực chính.
2 – Bạc đạn ngoài. 6 – Bạc đạn trong. Cầu chủ động dẫn hướng Bộ truyền lực trong cầu chủ động dẫn hướng bao gồm: truyền lực chính, vi sai và các bán trục. Các bán trục ở đây chia làm nhiều đoạn và kết nối với nhau thông qua các khớp các đăng, để đảm bảo cho bánh xe chủ động dẫn hướng có thể quay quanh trụ đứng khi hệ thống lái làm việc.2: Sơ đồ động học cầu chủ động dẫn hướng 1 – Truyền lực chính.
TRUYỀN LỰC CHÍNH 7. Công dụng, yêu cầu, phân loại 7. Công dụng Truyền lực chính để tăng mômen xoắn và để đổi hướng truyền mômen xoắn từ chiều dọc của xe thành chiều ngang của các nửa trục trong trường hợp động cơ đặt dọc. Yêu cầu Đảm bảo tỉ số truyền cần thiết, kích thước và trọng lượng nhỏ, khoảng sáng gầm xe đạt yêu cầu tính năng thông qua của xe.
Có hiệu suất cao khi vận tốc góc và nhiệt độ thay đổi. Đảm bảo vận hành êm dịu, không ồn, có tuổi thọ cao.3 Phân loại * Dựa theo loại truyền lực chính có các loại sau: Loại bánh răng nón (bánh răng nón răng thẳng, bánh răng nón răng cong, loại hipôít). Loại bánh răng trụ. * Dựa theo số cặp bánh răng ăn khớp gồm có: Loại đơn (io = 3 7) Loại kép (io = 5 12) * Dựa theo số cấp truyền gồm có: Loại 1 cấp.
Tính toán kích thước truyền lực chính 7. Chọn tỉ số truyền i0 (Xem lại giáo trình “Lý thuyết ô tô”). Căn cứ vào i0 chọn z1 và z2 sao cho tỉ số z2/z1 không khác biệt so với i0 Có thể chọn z1 theo kinh nghiệm ở bảng 7. Tính đường sinh L theo công thức kinh nghiệm L=14 3 M e max .1) Trong đó: L Chiều dài đường sinh [mm].
Memax Mômen xoắn cực đại của động cơ [Nm]. i0 Tỷ số truyền của truyền lực chính. Tính toán và chọn môđuyn pháp tuyến Vì các bán kính vòng tròn cơ sở của các bánh răng chủ động và bị động ở đáy là: 147 z1 .m n r2 2 cos Cho nên theo kích thước hình học của bánh răng ta có: L cos mn (7.2) 0,5 z12 z 22 Ở đây: - Góc nghiêng đường xoắn của răng. z1, z2 - Số răng bánh răng chủ động và bị động của truyền lực chính.
e1 r1 rtb1 1 1 b rtb2 r2 Re2 2 2 L Hình 7.3: Các thông số hình học của cặp bánh răng nón 7. Thường chọn n = 200 (góc ăn khớp ở tiết diện pháp tuyến cho xe tải). Xác định môđuyn pháp tuyến ở tiết diện trung bình L 0,5b m ntb m n .3) L Ở đây: b - Chiều rộng của răng. Đối với bánh răng chủ động: b = (0,250,3).L cho xe du lịch.L cho xe tải.
Đối với bánh răng bị động cũng chọn như đối với bánh răng chủ động hoặc ngắn hơn 34 mm. Các thông số còn lại của răng như: chiều cao răng của bánh răng chủ động (thường là bánh răng nhỏ) và bánh răng bị động (thường là bánh răng lớn), chiều cao đỉnh răng, chân răng, hệ số dạng răng và các thông số khác chúng ta tra trong các bảng ở sách “Chi tiết máy”. Chiều xoắn của bánh răng nón được chọn sao cho để lực chiều trục của bánh răng chủ động hướng từ đỉnh xuống đáy nón để đẩy bánh răng nón chủ động ra khỏi bánh răng bị động (tránh bị kẹt răng). Muốn vậy khi xe chuyển động tiến bánh răng nón quay theo chiều kim đồng hồ, nếu đứng từ phía động cơ hay từ phía đáy lớn của bánh răng nón chủ động thì chiều xoắn phải là xoắn trái (tức là răng càng đi xa ta càng đi về phía tay trái).
Nghĩa là chiều quay và chiều xoắn phải ngược chiều nhau. Độ cứng vững và độ bền của truyền lực chính 7. Bánh răng và trục chủ động Thường có hai cách bố trí gối đỡ bánh răng nón chủ động: bố trí công xôn (hình 7.4a) và bố trí hai phía (hình 7.4: Sơ đồ ổ đỡ trục chủ động 149 Phương án bố trí gối đỡ hai phía có độ cứng vững cao nhưng công nghệ chế tạo vỏ của truyền lực chính sẽ phức tạp. Loại này thường dùng trong trường hợp mômen xoắn truyền qua truyền lực chính quá lớn, có khả năng gây biến dạng đáng kể.
Phương án bố trí kiểu công xôn khá phổ biến ở ô tô. Trong trường hợp này thường dùng bạc đạn thanh lăn nón đỉnh quay vào để giảm độ công xôn a, do đó giảm được mômen uốn ở đầu công xôn (hình 7.5: Cách bố trí trục chủ động a - Sơ đồ biến dạng trục chủ động. b - Đồ thị biến dạng. Để tăng độ cứng vững kết cấu theo chiều trục, các bạc đạn thanh lăn nón được lắp ghép với găng ban đầu.
Thực chất của độ găng ban đầu là khi điều chỉnh ổ lăn không những hoàn toàn khắc phục khoảng hở giữa các viên thanh lăn, mà còn gây ra sự biến dạng đàn hồi nào đó trong các chi tiết của ổ lăn. Bản chất của độ găng ban đầu, thể hiện bằng sơ đồ (hình 7.5) thay độ biến dạng đàn hồi bằng hai lò xo 1 và 2. Nếu không có độ nén ban đầu, quan hệ giữa lực chiều trục Q và độ nén của lò xo là: Q = c.f [N] Ở đây: c – Độ cứng của lò xo. f – Độ biến dạng của lò xo (trên đồ thị là đường nét đứt).
Nếu độ nén ban đầu, lực Q được tính như sau: 150 Q = 2.f [N] Trên đồ thị là đường nét liền OA. Như vậy khi có độ găng ban đầu, trong cùng 1 giá trị lực chiều trục Q, sự biến dạng có giảm. Do đó cần phải khắc phục các khe hở trong đầu bạc đạn. Độ găng ban đầu có ảnh hưởng đến tuổi thọ của truyền lực chính, độ găng này tăng sự ăn khớp giữa các bánh răng nón được ổn định hơn, nhưng làm các chi tiết chóng mòn.
Bánh răng và trục bị động Để tăng tỷ số truyền, bánh răng bị động thường có đường kính rất lớn so với bánh răng chủ động. Trong nhiều kết cấu có những điểm tựa để giới hạn sự dịch chuyển của bánh răng bị động do lực nhiều trục sinh ra (hình 7.6: Sơ đồ các loại điểm Khi đặt điểm tựa phải tính toán sao đó để bánh răng bị động dịch chuyển quá giới hạn cho phép (0,25mm) mới chạm vào điểm tựa. Có loại điểm tựa không điều chỉnh (hình 7.6a) mũ bằng đồng thau và loại điểm tựa con lăn (hình 7.6b) bằng cách thay chốt 1 bằng bulông. Các bạc đạn đỡ trục bị động là các ổ thanh lăn nón đỉnh quay về hai phía, mục đích để giảm khoảng cách a, c do đó giảm được mômen uốn, tăng độ cứng vững cho trục bị động (hình 7.7: Cách bố trí bánh răng bị động 7.
Truyền lực cạnh Truyền lực cạnh được đặt trong các bánh xe chủ động. Ở các xe tải loại lớn, nhờ có truyền lực cạnh tăng mômen xoắn của động cơ thêm một lần nữa. Bởi vậy mômen chủ động ở các bánh xe mới có thể lớn hơn mômen cản rất lớn của mặt đường. Sau đây chúng ta sẽ làm quen với một số dạng truyền lực cạnh ở trên ô tô.8 là một số phương án kết cấu truyền lực cạnh kiểu bánh răng trụ.8: Sơ đồ động học truyền lực cạnh kiểu bánh răng trụ a Bánh răng ăn khớp ngoài.
b Bánh răng ăn khớp trong. 152 Nguyên lý làm việc: Khi động cơ hoạt động mômen từ động cơ truyền qua hộp số đến truyền lực chính, sau đó truyền tới truyền lực cạnh, cuối cùng truyền đến bánh xe. Khi bán trục truyền mômen quay qua bánh răng 2 đến bánh răng 3, vì trục bánh răng 3 nối với bánh xe, nên mômen sẽ truyền đến bánh xe.9 là truyền lực cạnh kiểu bộ bánh răng hành tinh ở xe MAZ 500.9: Sơ đồ động học truyền lực cạnh kiểu bộ bánh răng hành tinh 1 Vòng răng; 2 Bánh răng hành tinh; 3 Bánh răng trung tâm. Nguyên lý làm việc: Vòng răng ngoài 1 gắn liền với bánh xe, còn các trục của các bánh răng hành tinh thì cố định.
Bán trục quay làm cho bánh răng trung tâm 3 chuyển động, thông qua các bánh răng hành tinh 2 mômen quay được truyền đến vòng răng 1 và bánh xe.10: Sơ đồ động học truyền lực cạnh của xe UD 10T 1 Vòng răng; 2 Bánh răng hành tinh; 3 Bánh răng trung tâm. 153 Nguyên lý làm việc: Bán trục truyền mômen xoắn đến bánh răng trung tâm 3, sau đó đến bánh răng hành tinh 2. Vì vòng răng 1 cố định nên trục của các bánh răng hành tinh sẽ chạy xung quanh bánh răng trung tâm và kéo bánh xe quay theo. Ngoài ra một số xe sử dụng bộ bánh răng hành tinh nón cho truyền lực cạnh (hình 7.11: Sơ đồ động học truyền lực cạnh kiểu bộ bánh răng hành tinh nón 1 Vòng răng; 2 Bánh răng hành tinh; 3 Bánh răng trung tâm.
Nguyên lý làm việc: Bán trục truyền mômen xoắn từ truyền lực chính đến bánh răng 3. Bánh răng 3 quay làm cho các bánh răng hành tinh 2 quay và do vòng răng 1 đứng yên nên các bánh răng 2 vừa quay vừa lăn. Bởi vậy các trục của các bánh răng 2 sẽ quay xung quanh bán trục và kéo bánh xe quay theo. Công dụng, yêu cầu, phân loại 7.