Khai Thác Hệ Thống Dẫn Động Bốn Bánh Toàn Thời Gian Trên Ô Tô Hiện Đại

Chuyên khảo phân tích Khai thác hệ thống dẫn động bốn bánh chủ động toàn thời gian trên các ô tô hiện đại mô hình hệ, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu

• Tác giả: Châu Hoàng Thế Lân
• Người hướng dẫn: Ths. Nguyễn Văn Thắng
• Trường học: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
• Đề tài: Khai Thác Hệ Thống Dẫn Động Bốn Bánh Toàn Thời Gian Trên Ô Tô Hiện Đại
• Loại tài liệu: Luận Văn Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• BẢN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
• BẢN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC
• 1.1. Lịch sử hình thành và phát triển hệ thống truyền lực
• 1.2. Công dụng, yêu cầu của hệ thống truyền lực
• 1.2.1. Công dụng của hệ thống truyền lực
• 1.2.2. Yêu cầu của hệ thống truyền lực
• 1.3. Các bộ phận chính trên hệ thống truyền lực
• 1.3.1. Ly hợp
• 1.3.2. Hộp số
• 1.3.3. Trục các đăng
• 1.3.4. Bộ vi sai và cầu chủ động
• 1.4. Các kiểu bố trí hệ thống truyền lực
• 1.4.1. Hệ thống truyền động FR (Động cơ đặt trước – bánh sau chủ động)
• 1.4.2. Hệ thống truyền động FF
• 1.4.3. Hệ thống truyền động RR (Động cơ đặt sau – bánh sau chủ động)
• 1.4.4. Hệ thống truyền động 4WD (4 wheel driver – 4 bánh chủ động)
• 1.4.4.1. Hệ thống 4WD gián đoạn
• 1.4.4.2. Hệ thống 4WD thường xuyên
• 1.4.4.3. Hệ thống 4WD thường xuyên có khớp mềm V
• 2. HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC AWD
• 2.1. Hệ thống truyền lực AWD
• 2.2. Sự phát triển của hệ thống truyền lực AWD
• 2.3. Cấu tạo của hệ thống truyền lực AWD
• 2.3.1. Bộ vi sai trung tâm
• 2.3.2. Khớp nối nhớt (Viscous coupling)
• 2.3.3. Nguyên lý hoạt động
• 2.3.4. Ưu, nhược điểm của hệ thống truyền lực AWD
• 2.3.5. Hệ thống truyền lực trên các ô tô hiện đại
• 2.3.5.1. Hệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian HTRAC (HUYNDAI)
• 2.3.5.1.1. Hệ dẫn động 4 bánh HTRAC là gì?
• 2.3.5.1.2. Nguyên lý hoạt động của hệ dẫn động 4 bánh HTRAC
• 2.3.5.2. Hệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian 4MOTION của Volkswagen
• 2.3.5.3. Hệ Dẫn Động 4 Bánh Toàn Thời Gian Đối Xứng Subaru S-AWD (Symmetrical All Wheel Drive)
• 2.3.5.3.1. Hệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian là gì?
• 2.3.5.3.2. Những ưu điểm của hệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian đối xứng – Symmetrical AWD của Subaru
• 2.3.5.3.3. So sánh hệ thống dẫn động bốn bánh toàn thời gian đối xứng của Subaru và các hãng xe khác
• 2.3.5.4. Hệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian của Nissan GT-R
• 2.3.5.4.1. ETS làm điều đó như thế nào (Electronic Torque Split)
• 3. BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC AWD
• 3.1. Bảo dưỡng sửa chữa hệ thống truyền lực AWD
• 4. CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG KHAI THÁC MÔ HÌNH HỆ THỐNG TREO ĐỘC LẬP TRÊN Ô TÔ CAMRY VÀ HỘP SỐ XE CON
• 4.1. Chọn vật liệu và dụng cụ tiến hành làm khung giá đỡ mô hình
• 4.2. Tiến hành tháo rã các chi tiết từ xe và lắp đặt thành mô hình
• 4.2.1. Tiến hành tháo rã các chi tiết từ xe
• 4.2.2. Tiến hành vệ sinh và lắp đặt mô hình
• 4.3. Cấu tạo mô hình hệ thống treo độc lập
• 4.4. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống treo độc lập
• 4.4.1. Cấu tạo mô hình hệ thống treo độc lập gồm
• 4.4.2. Nguyên lý hoạt động
• 4.5. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hộp số
• 4.5.1. Nguyên lý hoạt động
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Hệ Thống Dẫn Động Bốn Bánh Toàn Thời Gian

Hệ thống dẫn động bốn bánh toàn thời gian (AWD) là một trong những công nghệ tiên tiến nhất trong ngành công nghiệp ô tô hiện đại. Nó cho phép cả bốn bánh xe của xe ô tô hoạt động đồng thời, mang lại khả năng bám đường tốt hơn và cải thiện hiệu suất lái xe. Hệ thống này không chỉ giúp xe di chuyển ổn định trên các bề mặt đường khác nhau mà còn tăng cường tính an toàn cho người lái và hành khách.

1.1. Lịch Sử Phát Triển Hệ Thống Dẫn Động Bốn Bánh

Hệ thống dẫn động bốn bánh đã có lịch sử phát triển lâu dài, bắt đầu từ những năm đầu của thế kỷ 20. Các công nghệ như vi sai và hộp số đã được cải tiến liên tục để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng về hiệu suất và an toàn.

1.2. Công Dụng Của Hệ Thống Dẫn Động Bốn Bánh

Hệ thống dẫn động bốn bánh không chỉ giúp cải thiện khả năng bám đường mà còn tăng cường khả năng điều khiển xe trong các điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Điều này đặc biệt quan trọng trong các tình huống như đường trơn trượt hoặc khi lái xe trên địa hình gồ ghề.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Trong Việc Khai Thác Hệ Thống AWD

Mặc dù hệ thống dẫn động bốn bánh mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng tồn tại một số thách thức trong việc khai thác hiệu quả. Các vấn đề như chi phí bảo trì cao, tiêu thụ nhiên liệu lớn hơn và sự phức tạp trong thiết kế là những yếu tố cần được xem xét.

2.1. Chi Phí Bảo Trì Hệ Thống AWD

Hệ thống AWD thường yêu cầu bảo trì định kỳ và sửa chữa phức tạp hơn so với các hệ thống dẫn động hai bánh. Điều này có thể dẫn đến chi phí cao cho người sử dụng.

2.2. Tiêu Thụ Nhiên Liệu Cao Hơn

Một trong những nhược điểm của hệ thống dẫn động bốn bánh là tiêu thụ nhiên liệu cao hơn so với hệ thống dẫn động hai bánh. Điều này có thể ảnh hưởng đến chi phí vận hành của xe.

III. Phương Pháp Tối Ưu Hóa Hiệu Suất Hệ Thống Dẫn Động Bốn Bánh

Để khai thác tối đa hiệu suất của hệ thống dẫn động bốn bánh, các nhà sản xuất ô tô đã phát triển nhiều công nghệ tiên tiến. Những công nghệ này không chỉ giúp cải thiện khả năng bám đường mà còn giảm thiểu tiêu thụ nhiên liệu.

3.1. Công Nghệ Điều Khiển Thông Minh

Công nghệ điều khiển thông minh cho phép hệ thống AWD tự động điều chỉnh lực kéo giữa các bánh xe, giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu.

3.2. Hệ Thống Truyền Động Tiên Tiến

Các hệ thống truyền động hiện đại như hộp số tự động và ly hợp điện tử giúp cải thiện khả năng chuyển số mượt mà và hiệu quả hơn, từ đó nâng cao trải nghiệm lái xe.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Hệ Thống Dẫn Động Bốn Bánh

Hệ thống dẫn động bốn bánh đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều loại xe, từ xe thể thao đến xe SUV. Những ứng dụng này không chỉ mang lại hiệu suất cao mà còn đảm bảo an toàn cho người lái trong các điều kiện đường xá khác nhau.

4.1. Hệ Thống AWD Trên Xe SUV

Xe SUV thường được trang bị hệ thống AWD để cải thiện khả năng bám đường và an toàn khi di chuyển trên địa hình gồ ghề hoặc trong điều kiện thời tiết xấu.

4.2. Hệ Thống AWD Trong Xe Thể Thao

Nhiều mẫu xe thể thao hiện đại cũng sử dụng hệ thống AWD để tối ưu hóa hiệu suất lái và tăng cường khả năng tăng tốc, mang lại trải nghiệm lái xe thú vị hơn.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của Hệ Thống Dẫn Động Bốn Bánh

Hệ thống dẫn động bốn bánh sẽ tiếp tục phát triển và cải tiến trong tương lai. Với sự gia tăng nhu cầu về an toàn và hiệu suất, các công nghệ mới sẽ được áp dụng để nâng cao khả năng của hệ thống này.

5.1. Xu Hướng Công Nghệ Mới

Các xu hướng công nghệ mới như điện hóa và tự động hóa sẽ ảnh hưởng đến sự phát triển của hệ thống dẫn động bốn bánh, mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp ô tô.

5.2. Tác Động Đến Ngành Công Nghiệp Ô Tô

Sự phát triển của hệ thống dẫn động bốn bánh sẽ có tác động lớn đến ngành công nghiệp ô tô, từ thiết kế xe đến quy trình sản xuất và bảo trì.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 1.1 Lịch sử hình thành và phát triển hệ thống truyền lực Sự phát triển các bộ truyền động  Bánh răng đã được sử dụng cách đây hàng 2000 - 1000 năm TCN để nâng cao năng suất lao động cho con người và động vật.1 Bánh xe nước Ai Cập (Sakia) ở Luxor, khoảng 2000 đến 1000 trước Công nguyên.  Năm 1784, hộp số có 2 cấp số, ăp khớp bằng cách khớp trượt cài răng vào bánh răng.2 Sự phát triển các bộ phận truyền động năm 1784 - 1834. LỚP: CO18CLCA 12 SVTH: CHÂU HOÀNG THẾ LÂN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN VĂN THẮNG  Năm 1821, hộp số có 2 cấp, ăn khớp bằng cách trượt các bánh răng để ăn khớp với nhau.

 Năm 1827, bộ bánh răng vi sai đầu tiên xuất hiện.  Năm 1834, bộ truyền động bánh răng hành tinh  Năm 1849, bộ truyền dây curoa 2 tốc độ.  Năm 1879, bộ truyền bánh răng với sự xuất hiện của số lùi và ly hợp.  Năm 1885, bộ côn ly hợp.

 Năm 1886, bộ vi sai dẫn động bằng dây đai.3 Sự phát triển các bộ phận truyền động năm 1849 – 1886.  Năm 1889, hộp số 4 cấp với các bánh răng trượt và có ly hợp.  Năm 1890, hộp số 4 cấp với các bánh răng trượt kết hợp với bộ bánh răng truyền lực chính – vi sai. LỚP: CO18CLCA 13 SVTH: CHÂU HOÀNG THẾ LÂN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN VĂN THẮNG Hình 1.4 Hệ thống truyền lực của 2 hãng nổi tiếng Mayback và Peugoet 1.2 Công dụng, yêu cầu của hệ thống truyền lực 1.1 Công dụng của hệ thống truyền lực Hệ thống truyền lực trên ô tô là hệ thống tập hợp tất cả các cơ cấu nối từ động cơ tới bánh xe chủ động, bao gồm các cơ cấu truyền, cắt, đổi chiều quay, biến đổi giá trị mô men truyền nhằm đảm bảo các chức năng chính sau:  Truyền, biến đổi mô men quay và số vòng quay từ động cơ đến bánh xe chủ động sao cho phù hợp giữa chế độ làm việc của động cơ và moment cản sinh ra trong quá trình ô tô chuyển động.

 Cắt dòng truyền trong thời gian ngắn hoặc dài.  Thực hiện đổi chiều chuyển động nhằm tạo nên chuyển động lùi cho ô tô.  Tạo khả năng chuyển động êm dịu và thay đổi tốc độ cần thiết trên đường.2 Yêu cầu của hệ thống truyền lực Trên hệ thống truyền lực, sự liên kết giữa động cơ, bánh xe và các cơ cấu nối cần thiết phải đủ khả năng để truyền lực, quan hệ này được thể hiện ở các yêu cầu chính sau:  Truyền công suất từ động cơ đến bánh xe chủ động với hiệu suất cao, độ tin cậy lớn. LỚP: CO18CLCA 14 SVTH: CHÂU HOÀNG THẾ LÂN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN VĂN THẮNG  Thay đổi được mô men của động cơ một cách dễ dàng.

 Cấu tạo đơn giản, dễ dàng bảo dưỡng, sửa chữa.3 Các bộ phận chính trên hệ thống truyền lực Hệ thống truyền lực trên ô tô là sự kết hợp các bộ truyền lực như: Ly hợp (Ly hợp ma sát, ly hợp thủy lực, biến mô thủy lực), Hộp số (hộp số có cấp, hộp số vô cấp), truyền lực các đăng, truyền lực chính và bộ vi sai, bánh xe chủ động… Hình 1.5 Bố trí chung của hệ thống truyền lực 1.1 Ly hợp Ly hợp dùng để truyền hay không truyền công suất từ động cơ đến hệ thống truyền lực. Cắt truyền động từ động cơ đến hệ thống truyền lực nhanh và dứt khoát trong những trường hợp cần thiết như khi chuyển số một cách êm dịu. Nó cũng cho phép động cơ hoạt động khi xe dừng và không cần chuyển hộp số về số trung gian. LỚP: CO18CLCA 15 SVTH: CHÂU HOÀNG THẾ LÂN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN VĂN THẮNG Hình 1.6 Cấu tạo của bộ ly hợp ma sát 1.

Vỏ ly hợp; 5. Vỏ lò xo ép; 6. Vỏ ly hợp; 7. Lò xo giảm chấn; 8.

Nạng gạt và đai ốc; 12. Ổ bi kim Cấu tạo của bộ ly hợp gồm:  Phần chủ động: Gồm những chi tiết bắt trực tiếp hoặc gián tiếp với bánh đà như: Bánh đà, đĩa ép, vỏ ly hợp, lò xo ép.  Phần bị động: Gồm các chi tiết lắp trực tiếp hoặc gián tiếp với trục bị động (trục sơ cấp của hộp số): Trục bị động, đĩa ma sát.  Phần dẫn động điều khiển: Ổ bi mở ly hợp, cần mở ly hợp, các đòn dẫn động, bàn đạp ly hợp.

 Bộ phận tạo lực ép: Vỏ ly hợp, lò xo ép, đĩa ép.2 Hộp số LỚP: CO18CLCA 16 SVTH: CHÂU HOÀNG THẾ LÂN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN VĂN THẮNG Nhiệm vụ của hộp số là biến đổi mô men xoắn của động cơ truyền tới các bánh xe sao cho phù hợp với các chế độ tải. Chắc chắn sự mất mát công suất ở hộp số là không tránh khỏi, vì thế công suất thực tế đưa đến các bánh xe luôn luôn nhỏ hơn công suất đưa ra của trục khuỷu động cơ (hiệu suất của hộp số).7 Cấu tạo hộp số sàn Cấu tạo hộp số sàn: Hộp số sàn gồm có các bộ phận là bánh răng, trục hộp số, bộ đồng tốc, ổ bi, được bao bọc bởi vỏ và nắp hộp số.  Bánh răng: Đây là bộ phận chính, có nhiệm vụ thay đổi tỷ số truyền, từ đó làm thay đổi tốc độ quay giữa các chi tiết.  Trục hộp số: Hộp số dọc thường có 3 trục gồm Trục sơ cấp – Trục trung cấp – Trục thứ cấp.

Hộp số ngang có 2 trục là trục sơ cấp – trục thứ cấp.  Bộ đồng tốc: Bộ phận này giúp tốc độ của các bánh răng được đồng đều khi vào số, tránh gặp tình trạng va đập giữa các bánh răng. Nhờ đó, quá trình vào số của xe sẽ êm ái và dễ dàng hơn.  Ổ bi: Bộ phận này giúp chuyển hóa ma sát trượt thành ma sát lăn, từ đó làm LỚP: CO18CLCA 17 SVTH: CHÂU HOÀNG THẾ LÂN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN VĂN THẮNG giảm tiếng ồn trong quá trình hoạt động và giúp hộp số kéo dài tuổi thọ.

Vỏ và nắp hộp số: Chứa các bộ phận bên trong hộp số, có nhiệm vụ bảo vệ các bộ phận này khỏi va đập.3 Trục các đăng Truyền động các đăng dùng để truyền mô men xoắn giữa các trục không thẳng hàng. Các trục này lệch nhau một góc α > 0o và giá trị của α thường thay đổi.8 Cấu tạo trục các đăng 1. Vòng bi trục chữ thập; 3. Chạc đầu trục; 4.

Chạc ống trượt; 5. Vòng bi trục chữ thập; 7. Chạc đầu trục Trục các đăng là một ống thép nhẹ được làm từ thép cacbon, nó đủ khỏe để chống cong và xoắn. Thông thường, chúng là một ống liền có hai khớp nối ở hai đầu hình hình thành các khớp các đăng.

Vì có sự rung động nhẹ ở dải tốc độ cao, nên ngày nay người ta thường sử dụng loại trục các đăng 3 khớp nối.4 Bộ vi sai và cầu chủ động Bộ vi sai đảm bảo cho các bánh xe quay với tốc độ khác nhau lúc xe quay vòng hay chuyển động trên đường không bằng phẳng, hoặc có sự sai lệch về kích thước của lốp, đồng thời phân phối lại mô men xoắn cho hai nữa trục. Cầu chủ động nhận công suất từ động cơ truyền tới để phân phối đến các bánh LỚP: CO18CLCA 18 SVTH: CHÂU HOÀNG THẾ LÂN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN VĂN THẮNG xe theo phương vuông góc. Cầu xe nâng đỡ các phần gắn lên nó như hệ thống treo, sắt xi.9 Cấu tạo cầu chủ động 1. Bánh răng vành chậu ; 2.

Bánh răng hành tinh; 3. Bánh răng bán trục; 4. Bánh răng quả dứa; 5. Cầu xe có tổng cộng 4 bộ phận chính, bao gồm:  Trục các đăng: bộ phận này có tác dụng truyền lực cuối, chứa các bánh răng quả dứa ăn khớp với bánh răng vành chậu.

Hai bánh răng này sẽ giúp giảm số vòng quay và tăng mô men lên.  Vỏ bộ vi sai: phần vỏ của bộ vi sai được gắn lên phía bánh răng bị động.  Bánh răng hành tinh: ngoài việc kết nối ra thì bánh răng hành tinh còn điều khiển tốc độ của các bánh răng bán trục.  Bộ phận bán trục trong/ngoài: có công dụng kết nối bánh răng bán trục với bánh xe.4 Các kiểu bố trí hệ thống truyền lực 1.1 Hệ thống truyền động FR (Động cơ đặt trước – bánh sau chủ động) Trên xe với động cơ đặt trước cầu trước chủ động.

Sơ đồ truyền lực: LỚP: CO18CLCA 19 SVTH: CHÂU HOÀNG THẾ LÂN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN VĂN THẮNG Động cơ đặt trước (nằm ngang) → ly hợp (ly hợp ma sát, biến mô thủy lực) → hộp số đặt ngang ( hộp số có cấp, hộp số vô cấp) → truyền lực chính, bộ vi sai → trục các đăng đồng tốc → Bánh xe chủ động.10 Hệ thống truyền lực FF Ưu điểm của hệ dẫn động này lực được truyền từ động cơ phân phối tới bánh xe với quãng đường ngắn hơn. Hao tổn về lực sẽ ít đi. Ngoài ra 2 bánh trước nằm sát vị trí người lái. Lái xe sẽ chủ động hơn khi xe vào cua gấp hay xe di chuyển trên những con đường trơn trượt.

Bánh trước dẫn động rất có lợi khi xe quay vòng và đường trơn. Sự ổn định hướng tuyệt vời này tạo được cảm giác lái xe khi quay vòng. Do không có trục các đăng nên gầm xe thấp hơn giúp hạ được trọng tâm của xe, làm cho xe ổn định khi di chuyển.2 Hệ thống truyền động FR (Động cơ đặt trước – bánh sau chủ động) Động cơ phía trước, cầu chủ động phía sau: Sơ đồ truyền lực: Động cơ đặt trước (nằm LỚP: CO18CLCA 20 SVTH: CHÂU HOÀNG THẾ LÂN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN VĂN THẮNG dọc) → ly hợp (ly hợp ma sát, biến mô thủy lực) → hộp số đặt dọc ( hộp số có cấp, hộp số vô cấp) → trục các đăng → truyền lực chính, vi sai → Bán trục → Bánh xe chủ động.11 Hệ thống truyền động FR Ưu điểm của hệ thống này động cơ sẽ được làm mát nhanh hơn. Lực đẩy phụ thuộc vào bánh sau giúp thân xe cân bằng hơn.

Nhược điểm do lực phải di chuyển quãng đường tương đối xa. Nên nó sẽ bị thất thoát một phần. Trục các đăng chạy dọc dưới gầm xe do vậy gầm xe sẽ phải làm cao thêm. Không gian nội thất trong xe phải được bố trí sắp xếp lại.

Điều này là không tiện nghi nếu gầm xe ở mức quá thấp.