MỤC LỤC

Mục lục .............................................................................................1

Mở đầu ............................................................................................ 1

Chương 1. Tổng quan về xe 4WD .................................................. 3

1.1. Giới thiệu chung về xe 4WD................................................... 3

1.1.1. Phân loại........................................................................... 3

1.1.2. Ưu, nhược điểm.............................................................. 11

1.1.3. Một số lưu ý khi điều khiển xe 4WD............................... 13

1.2. Đặc điểm của hệ thống điều khiển 4WD kiểu TOD............... 15

1.3. Đặc tính kỹ thuật xe ISUZU Trooper LS 3.2 MT 4x4 1999.. 18

Chương 2. Phân tích kết cấu hệ thống điều khiển 4WD kiểu TOD trên xe ISUZU Trooper....................21

2.1. Các thành phần của hệ thống điều khiển 4WD kiểu TOD..... 21

2.2. Nguyên lí làm việc ............................................................... 23

2.2.1. Chế độ Auto 4H.............................................................. 23

2.2.2. Chế độ Low 4L............................................................... 25

2.2.3. Chế độ chuyển đổi giữa Auto 4H và Low 4L.................. 26

2.3. Kết cấu các phần tử chính...................................................... 26

2.3.1. Hộp số phân phối............................................................ 26

2.3.2. Các cảm biến................................................................... 36

2.3.3. Bộ xử lí TCU.................................................................. 37

Chương 3. Tính toán kiểm nghiệm một số chi tiết cơ bản của hộp số phân phối ………39

3.1. Thông số đầu vào ................................................................ 39

3.2. Xác định mô men tính toán .................................................. 39

3.2.1. Tính mô men truyền từ động cơ đến trục trung gian......... 39

3.2.2. Tính mô men theo bám................................................... 40

3.2.3. Kiểm nghiệm cặp bánh răng số truyền thấp hộp số phân phối....41

3.3. Kiểm nghiệm bền bánh răng theo ứng suất uốn................ 41

3.4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.............................. 43

3.5. Kiểm nghiệm bền trục trung gian........................................... 45

3.5.1. Tính phản lực tại ổ đỡ..................................................... 46

3.5.2. Tính độ võng góc xoay của trục trung gian...................... 50

3.5.3. Kiểm nghiệm bền cho then hoa của trục trung gian.......... 51

Chương 4. Hướng dẫn sử dụng hệ thống điều khiển 4WD kiểu TOD ……54

4.1. Một số lưu ý trong khai thác sử dụng vận hành hệ thống điều khiển 4WD kiểu TOD.....54

4.1.1. Tỷ lệ phân phối mô men phụ thuộc vào điều kiện chuyển động 54

4.1.2. Cách bố trí hệ thống tín hiệu............................................ 56

4.1.3. Các trạng thái cơ bản của đèn báo.................................... 56

4.1.4. Tín hiệu đầu vào và tín hiệu đầu ra của hệ thống TOD.... 60

4.1.5. Hệ thống chẩn đoán TOD CU và mã chẩn đoán hư hỏng DLC’s......... 60

4.2. Hệ thống chẩn đoán TOD CU......................................... 60

4.3. Mã chẩn đoán hư hỏng DLC’s cho các phần tử chính của hệ thống      62

4.4. Một số trường hợp hư hỏng của hệ thống.............................. 64

4.4.1. Đèn chỉ báo 4WD luôn sáng khi bật khóa điện................ 64

4.4.2. Đèn chỉ báo 4WD Low luôn sáng khi bật khóa điện........ 65

4.4.3. Đèn chỉ báo 4WD CHECK và 4WD Low không chỉ thị khi bật khóa điện ……………67

4.4.4. Đèn 4WD Low nháy một cách ổn định............................ 69

4.4.5. Lưu đồ chẩn đoán bằng mã chẩn đoán hư hỏng (DTC)......... 70

4.5. Mã chẩn đoán hư hỏng DTC 1714.................................. 70

4.5.1. Mã chẩn đoán hư hỏng DTC 1721.................................. 73

4.5.2. Mã chẩn đoán hư hỏng DTC 1731.................................. 77

Kết luận.......................................................................................... 80

Tài liệu tham khảo ....................................................................... 81

LỜI NÓI ĐẦU

   Ngành công nghiệp ôtô hiện nay ngày càng đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của một mát nước. Nó ra đời nhằm mục đích phục vụ nhu cầu vận chuyển hàng hóa và hành khách, phát triển kinh tế xã hội mát nước và nó còn là sản phẩm kết tinh của nhiều ngành công nghiệp khác nhau thể hiện trình độ khoa học kĩ thuật của mát nước đó. Từ lúc ra đời cho đến nay ôtô đã được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực như giao thông vận tải, quốc phòng an ninh, nông nghiệp, công nghiệp, du lịch...

   Sự phát triển của nền kinh tế dẫn đến yêu cầu và mục đích sử dụng ôtô cũng thay đổi, chiếc xe hiện nay không chỉ đơn thuần là một phương tiện chuyên chở mà nó phải đáp ứng các yêu cầu như tính năng an toàn, độ êm dịu thoải mái, tính tiện nghi, kinh tế và thân thiện với môi trường. Xe 4WD đã và đang được sử dụng khá phổ biến. Trong thành phần của hệ thống truyền lực của nhóm xe 4WD có thêm hộp số phân phối và cầu chủ động thứ hai. Điều đó kéo theo người lái phải có thêm hai tác động điều khiển là thao tác gài cầu trước và gài số phụ. Hệ thống  điều khiển 4WD kiểu TOD được sử dụng trên các xe nhằm giảm nhẹ các thao tác nói trên. Hệ thống này được cấu thành trên cơ sơ bộ xử lý phân phối mô men (TCU) và một hộp số phân phối có cấu trúc phức tạp. Việc tìm hiểu kết cấu hộp số phân phối và hệ thống điều khiển 4WD kiểu TOD góp phần vào việc khai thác sử dụng có hiệu quả là hết sức cần thiết.

   Để góp phần thực hiện công việc trên và cũng là đúc rút lại những kiến thức sau những năm học tập tại Học viện Kỹ thuật em được giao đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Khai thác hệ thống điều khiển 4WD kiểu TOD trên xe ISUZU Trooper ".

   Nội dung chính của đồ án bao gồm:

- Tổng quan về xe 4WD.

- Phân tích kết cấu hệ thống điều khiển 4WD kiểu TOD trên xe ISUZU Trooper.   

- Tính toán kiểm nghiệm một số chi tiết cơ bản của hộp số phân phối.

- Khai thác sử dụng hệ thống điều khiển 4WD kiểu TOD.

   Trong quá trình làm đồ án, mặc dù có nhiều cố gắng nhưng không khỏi có những chỗ còn thiếu sót, rất mong được sự đóng góp chỉ bảo của thầy hướng dẫn cũng như các thầy trong Bộ môn để đồ án tốt nghiệp này hoàn thiện hơn.

                                    Hà nội, ngày … tháng … năm 20…

                              Sinh viên thực hiện

                           ………………

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ XE 4WD

1.1. Giới thiệu chung về xe 4WD

Ngày nay, điều kiện đường xá mở rộng cùng với nhu cầu đi lại của con người cũng tăng lên. Sự phát triển của nền kinh tế dẫn đến yêu cầu và mục đích sử dụng ôtô cũng thay đổi. Xu hướng sử dụng ôtô hiện nay không chỉ để đi lại trên một phạm vi hẹp mà xe cần phải hoạt động được trên nhiều loại địa hình khác nhau. Chính vì vậy, hệ thống truyền lực 4WD ra đời. Hệ thống này có thêm một phần tử cơ bản là hộp số phân phối.

1.1.1. Phân loại

Theo kết cấu và chế độ làm việc của hộp số phân phối các xe 4WD hiện nay được chia thành hai loại chính là 4WD thường xuyên và 4WD gián đoạn. Kết cấu các hộp số phân phối phụ thuộc vào sự bố trí động cơ trên xe.  cũng có thể phân loại thành loại FF -Front engine, front wheel drive vehicle (động cơ ở phía trước, dẫn động bánh trước) và FR-Front engine, rear wheel drive vehicle (động cơ ở phía trước, dẫn động bánh sau).

1.1.1.1. 4WD gián đoạn

Đây là hệ dẫn động phổ biến nhất trên các mẫu xe địa hình, nó hoạt động sau khi lái xe nhấn nút hoặc chuyển chế độ. Khi lái xe chuyển chế độ từ 2WD sang 4WD trên hộp số phân phối , trục trước và trục sau khóa lại với nhau, dẫn đến các bánh trước và bánh sau quay với cùng một tốc độ, giúp cải thiện độ bám đường trong điều kiện xe đi thẳng.

Sơ đồ hệ thống truyền lực 4WD gián đoạn được thể hiện như hình 1.1.

Một số xe 4WD gián đoạn như Jeep Liberty, Toyota Hilux (xem hình 1.2 và 1.3).

1.1.1.2. 4WD thường xuyên

4WD được sử dụng tại mọi thời điểm trong tất cả các điều kiện lái xe và điều kiện đường xá (từ đường bình thường đến đường ghồ ghề và đường có hệ số ma sát thấp…). Đối với loại 4WD thường xuyên, người ta bố trí thêm một bộ vi sai trung tâm ở giữa bộ vi sai trước và bộ vi sai sau để triệt tiêu sự chênh lệch tốc độ quay của các bánh xe trước và sau. 

Sơ đồ hệ thống truyền lực 4WD thường xuyên được thể hiện như hình 1.4.

Có 3 bộ vi sai khác nhau làm cho xe chạy được êm do đảm bảo việc truyền công suất đều nhau đến cả 4 bánh xe, kể cả khi quay vòng. Một vi sai ở cầu xe phía trước, một ở cầu xe phía sau và một vi sai trung tâm.  Đây là ưu điểm chủ yếu của loại 4WD thường xuyên, nó có thể sử dụng trên đường xá bình thường, đường gồ ghề hay đường có độ ma sát thấp. 

1.1.1.3. 4WD thường xuyên có khớp thủy lực (Viscous Coupling)

Để đảm bảo tính điều khiển ổn định trong khi chạy ở các điều kiện đường xá khác nhau, ở loại 4WD thường xuyên người ta còn bố trí thêm một khớp thủy lực (Viscous Coupling) làm cho xe thích hợp hơn ở chế độ 2WD khi không có sự chênh lệch về tốc độ quay giữa các bánh trước và sau. Sơ đồ hệ thống truyền lực 4WD thường xuyên có khớp thủy lực được thể hiện như hình 1.7.

Khi xe chạy vào đường gồ ghề hay đường có tuyết, xuất hiện sự chênh lệch tốc độ quay giữa bánh trước và sau, hệ thống này lập tức truyền lực dẫn động từ bánh trước đến các bánh sau giúp cho xe chuyển động êm hơn.

1.1.1.4. Dẫn động tất cả các bánh xe (AWD)

AWD nhiều khi còn được gọi là 4WD thường xuyên, 4 bánh chủ động toàn bộ thời gian. AWD được thiết kế đáp ứng mục tiêu vận hành an toàn trên mọi bề mặt nhưng AWD không có chế độ "Low" hay "High".

Một xe 4WD có một hệ thống truyền lực, hệ thống truyền lực sẽ gửi công suất tới tất cả các bánh xe. Điều này cung cấp lực kéo cực đại khi lái xe trên các đường xấu. Nó cũng cung cấp lực kéo cực đại khi bề mặt đường bị trơn hoặc đường tuyết. Một vài xe có hệ thống 4WD được gài một cách tự động.

1.1.2. Ưu, nhược điểm

* Ưu điểm của xe 4WD

Yêu cầu đặt ra là một chiếc xe phải có khả năng chạy được trên nhiều loại đường xá từ địa hình bằng phẳng cho đến các địa hình gồ ghề hoặc có bề mặt thay đổi do điều kiện thời tiết.

Về mặt này, các xe 4WD có một số ưu điểm vượt trội hơn các xe 2WD loại FF, FR hoặc MR (động cơ đặt ở giữa xe, bánh sau chủ động):

-  Tính ổn định khi quay vòng tốt hơn vì có đến bốn bánh chủ động nên tải trọng đặt lên mỗi bánh giảm đi.

-  Tính ổn định khi chạy trên đường thẳng tốt hơn vì lực bám của các lốp tăng lên nên những thay đổi bên ngoài không ảnh hưởng gì đến xe.

* Nhược điểm của xe 4WD

Do nối trực tiếp trục các đăng giữa cầu trước và cầu sau nên triệt tiêu được sự chênh lệch về tốc độ quay giữa các bán trục trước và bán trục sau. Đặc biệt là trên các đường có hệ số ma sát cao.

1.1.3. Một số lưu ý khi điều khiển xe 4WD

Trước khi điều khiển xe 4WD cần tìm hiểu rõ về hoạt động của hệ thống truyền động bốn bánh trên xe hai cầu. Đối với mỗi loại xe, dòng xe có phương pháp và cách thức điều khiển khác nhau.

- Đối với xe có hệ thống truyền động bốn bánh toàn thời gian (full-time 4WD) thì cần biết được xe có công tắc khóa vi sai trung tâm hay không. Các loại xe truyền động bốn bánh toàn thời gian mà không có công tắc khóa vi sai trung tâm thì chỉ nên sử dụng trên đường mát, đường có lớp cát mỏng, có bùn lầy nhẹ mà thôi. 

- Đối với xe có hệ thống truyền động bốn bánh bán thời gian (part time 4WD) thì cần biết được cách chuyển từ chế độ truyền động hai bánh 2WD sang chế độ truyền động bốn bánh 4WD hay còn gọi là gài cầu.

 Tùy theo loại xe, việc gài cầu có thể được thực hiện thông qua cần số của hộp số phân phối (Transfer case) hoặc bằng nút bấm trên bảng điều khiển của xe.

1.2. Đặc điểm của hệ thống điều khiển 4WD kiểu TOD

Hệ thống TOD là một loại của hệ thống 4WD thường xuyên và tên đầy đủ của nó là ‘Torque On Demand - sự truyền mô men quay chủ động’. Đó là sản phẩm thương mại độc quyền của hãng Borg Warner tại USA.

Tỉ số truyền mô men quay động cơ thay đổi tối ưu giữa cầu trước và cầu sau được thực hiện ở hộp số phân phối. Hộp số phân phối  này được điều khiển bởi hệ thống điều khiển hộp số phân phối kiểu TOD.

Trên hình 1.10 là mô tả một hệ thống điều khiển kiểu TOD thông dụng.

Trong đó ω1 là tín hiệu đo từ cảm biến tốc độ cầu trước, ω2 là tín hiệu đo từ cảm biến tốc độ cầu sau và TOD ECU là bộ xử lí tín hiệu ECU.

Hệ thống này gồm hai phần: Phần truyền mô men bằng cơ khí và phần điều khiển tỉ lệ mô men ra các cầu bằng điện tử. Với hệ thống này trong kết cấu hộp số phân phối có một phần tử để thay đổi dòng công suất ra cầu trước. Phần tử này thường là một ly hợp ma sát nhiều đĩa có thể thay đổi được lực ép bằng một ly hợp điện từ. Kết cấu một hộp số như vậy có dạng như hình 1.11.

1.3. Đặc tính kỹ thuật xe ISUZU Trooper LS 3.2 MT 4x4 1999

Đặc tính kỹ thuật của xe ISUZU Trooper LS 3.2 MT 4x4 1999 được trình bày trong Bảng 1.1.

Chương 2

PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 4WD KIỂU TOD TRÊN XE ISUZU TROOPER 

2.1. Các thành phần của hệ thống điều khiển 4WD kiểu TOD

Xe Isuzu Trooper sử dụng hệ thống điều khiển 4WD kiểu TOD. Hệ thống điều khiển 4WD kiểu TOD trên xe Isuzu Trooper bao gồm hai thành phần là phần truyền lực và phần điều khiển. Các thành phần này của hệ thống điều khiển 4WD kiểu TOD trên xe Isuzu Trooper thể hiện trên hình 2.1.

Phần truyền lực bao gồm: Bộ truyền hành tinh, ly hợp nhiều đĩa, bộ truyền xích được tích hợp trong hộp số phân phối.

Chế độ 4H, TOD CU nhận và xử lý các tín hiệu từ các cảm biến và điều khiển ly hợp điện từ, thay đổi lực ép của ly hợp nhiều đĩa. Do vậy công suất truyền đến cầu trước sẽ thay đổi dẫn đến tỷ lệ M1/M2 thay đổi từ 0:100 đến 50:50. Tỷ số truyền của hộp số phân phối là 1.

Chế độ 4L, TOD CU nhận và xử lý các tín hiệu từ các cảm biến và điều khiển động cơ chuyển số. Ở chế độ này ly hợp điện từ được khóa cứng cung cấp mô men lớn nhất đến các cầu.  Tỷ số truyền của hộp số phân phối lúc này là 2.48.

Đặc tính kỹ thuật của hệ thống xem Bảng 2.1.

2.2. Nguyên lí làm việc

Hệ thống điều khiển 4WD kiểu TOD có hai chế độ làm việc là chế độ Auto 4H và chế độ Low 4L được xác định bởi người lái nhờ công tắc chuyển chế độ.

2.2.1. Chế độ Auto 4H

Trong chế độ này, hệ thống TOD điều khiển ly hợp nhiều đĩa thông qua ly hợp điện từ, phụ thuộc vào nhận và xử lý tín hiệu tốc độ quay của trục các đăng trước và sau. Nếu sự khác nhau giữa tốc độ xoay của trục các đăng trước và sau vượt ra khỏi giá trị quy định thì ly hợp điện từ được kích hoạt và mô men động cơ được truyền đến cầu trước.

Khi xe ở chế độ Auto 4H có thể đi được trên tất cả các loại đường khác nhau (bình thường, gồ ghề, tuyết hay ẩm ướt). Vì thế chế độ này phù hợp với nhiều đường xá khác nhau do có sự điều khiển về mô men xoắn chủ động.

Dòng công suất ở chế độ này thể hiện trên hình 2.3.

2.2.2. Chế độ Low 4L

Trong chế độ Low, hệ thống truyền động trở thành kiểu truyền 4 bánh chủ động ở tốc độ thấp.

Trong chế độ này, ly hợp điện từ bị khóa cứng và ly hợp nhiều đĩa truyền hết mô men lớn nhất của động cơ, động cơ chuyển số được điều khiển bằng TOD CU về vị trí “Low”. Thông qua cơ cấu cam ép trục ra của hộp số phân phối sẽ nối với cần dẫn và tỷ số truyền của hộp số phân phối lúc này là 2.48.

Dòng công suất ở chế độ này thể hiện trên hình 2.5.

2.2.3. Chế độ chuyển đổi giữa Auto 4H và Low 4L

Khi cần chuyển đổi giữa hai chế độ Auto 4H và Low 4L lái xe cần phải dừng xe để chuyển chế độ bằng công tắc chuyển chế độ.

Lưu ý:

- Hầu hết mọi xe với chế độ 4L thì phải dừng xe để chuyển đổi.

- Đối với hộp số thường việc chuyển đổi chế độ được thực hiện sau khi đã đạp ly hợp.

2.3. Kết cấu các phần tử chính

2.3.1. Hộp sô phân phối

Kết cấu hộp số phân phối thể hiện trên hình 2.6. Hộp số phân phối bao gồm các phần tử: Bộ truyền hành tinh, ly hợp nhiều đĩa, bộ truyền xích, ly hợp điện từ và động cơ chuyển số, cơ cấu chuyển số, bơm dầu bôi trơn.

Trên hình 2.7 là mặt trước và sau của hộp số phân phối kiểu TOD 4423E.

2.3.1.1. Bộ truyền hành tinh

Bộ truyền bánh răng hành tinh dùng để thay đổi mô men truyền đến cầu trước và cầu sau trong trường hợp xe đi ở chế độ 4L (Low). Bộ truyền bánh răng hành tinh tạo một tỷ số truyền với bánh răng ở đầu ra là 2.48.

Các chi tiết của bộ truyền hành tinh được thể hiện trên hình 2.8.

Bộ truyền hành tinh gồm có bánh răng mặt trời, vành răng ngoại luân, giá hành tinh và bánh răng hành tinh.

2.3.1.2. Ly hợp nhiều đĩa

Ly hợp nhiều đĩa dùng để truyền lực dẫn động tới trục các đăng cầu trước. Ly hợp nhiều đĩa bao gồm tổng cộng 11 đĩa ly hợp. Trong hộp số phân phối kiểu  TOD, mô men quay dẫn động trục cầu sau được truyền tới cầu phía trước bằng cách đi qua ly hợp nhiều đĩa. Mô men quay đầu ra qua đĩa ly hợp có thể thay đổi bởi giá trị dòng điện được cung cấp tới ly hợp điện từ ở chế độ 4H.

Có một cái cam với 3 viên bi ở giữa một ly hợp nhiều đĩa và vỏ ly hợp điện từ. Nếu dòng lớn được cung cấp tới ly hợp điện từ, lực từ đẩy đĩa ly hợp qua cam. Kết quả, lực ma sát được sinh ra trong đĩa ly hợp cho phép truyền mô men quay lớn. Hình 2.11 thể hiện cam và đĩa ly hợp.

2.3.1.3. Bộ truyền xích và bơm dầu bôi trơn

Bộ truyền xích dùng để truyền lực dẫn động tới trục các đăng phía trước. Trong hộp số phân phối kiểu TOD, bộ truyền xích nhận mô men quay đầu ra của ly hợp nhiều đĩa để truyền mô men quay từ trục cầu sau tới trục cầu trước.

Bơm dầu được sử dụng trong hộp số phân phối kiểu TOD là bơm bánh răng ăn khớp trong. Bơm dầu dùng để bôi trơn ly hợp nhiều đĩa cũng như để bôi trơn các bộ phận khác trong hộp số phân phối. Bơm dầu là một bộ phận không nên dùng lại khi đại tu hộp số phân phối.

Kết cấu bộ truyền xích và bơm dầu bôi trơn được thể hiện trên hình 2.12.

2.3.1.4. Động cơ chuyển số

Động cơ chuyển số là động cơ điện một chiều và được điều khiển bởi TCCU. Chức năng của nó là để thay đổi thành chế độ 4 LOW để được tỷ số truyền cao hơn. Nếu động cơ chuyển số được đại tu thì tín hiệu vị trí động cơ sẽ bị thay đổi và không thể dùng lại. Vì thế động cơ chuyển số không nên đại tu.

Giá trị điện trở cuộn dây: 0.78 ± 0.078 Ω. Hình 2.15 thể hiện động cơ chuyển số và cảm biến vị trí động cơ.

Tín hiệu đầu ra thay đổi phụ thuộc vào vị trí động cơ sang số. Có 9 mã vị trí được nhận biết bởi bộ điều khiển hộp số phân phối TCCU (Transfer case control unit). Bảng 2.2 chỉ rõ vị trí động cơ.

- Khi quay theo chiều kim đồng hồ (Hi sang Lo): Đầu 1,2 là B+ (12V), đầu 16,17 là mát.

- Khi quay theo ngược chiều kim đồng hồ (Lo sang Hi): Đầu 1,2 là mát, đầu 16,17 là B+ (12V).

2.3.1.6. Cam sang số và càng cua

Cam sang số được dùng để gài khớp ở chế độ Low. Các chi tiết của cam sang số và càng cua được thể hiện trên hình 2.17.

2.3.2. Các cảm biến

Cảm biến tốc độ góc cầu trước và cảm biến tốc độ góc cầu sau là loại cảm biến tốc độ hiệu ứng Hall. Thông tin từ cảm biến tốc độ góc cầu trước và cảm biến tốc độ góc cầu sau là rất quan trọng dành cho bộ điều khiển của TOD. Bộ điều khiển của TOD sẽ nhận các tín hiệu từ các cảm biến gửi về để điều khiển mô men quay tới các bánh xe.

Tùy theo điều kiện mặt đường và tải, bộ điều khiển TOD cung cấp dòng điện tới ly hợp điện từ kết quả là phân phối mô men quay khác nhau tới trục các đăng phía trước.

2.3.3. Bộ xử lí TCU

Bộ điều khiển TOD (TCU) là một bộ xử lí được đặt ở sàn ngay dưới vị trí người lái có chức năng nhận tín hiệu từ cảm biến các bánh xe cầu trước và cầu sau và cảm biến vị trí chân ga để cung cấp dòng điện tới ly hợp điện từ kết quả là phân phối mô men quay khác nhau tới trục ra phía trước phù hợp với chế độ chuyển động của xe.

Chương 3

TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM MỘT SỐ CHI TIẾT CƠ BẢN CỦA HỘP SỐ PHÂN PHỐI

3.1. Thông số đầu vào

Các thông số tính toán kiểm nghiệm một số chi tiết cơ bản của hộp số phân phối được thể hiện trong bảng 3.1.

3.2. Xác định mô men tính toán

3.2.1. Tính mô men truyền từ động cơ đến trục trung gian

Từ (3.2):  i_k = 8,3

Từ (3.1): M_tt = 3087

3.2.2. Tính mô men theo bám

Mô men tính toán theo bám được truyền từ cầu trước và cầu sau đến trục trung gian hộp số phân phối.

Ta có:

d: Đường kính vành bánh xe (Đường kính trong của lốp) (inch)

B: Chiều rộng của lốp (inch)

Từ ký hiệu của lốp là 245/70R16 ta có:

d = 16 (inch), B = 245/ 25,4=11

Từ (3.4) r_k=0.258 m

Từ (3.4): M_tt = 1851 (m)

So sánh kết quả ta thấy: M_tt < M^o

Vậy ta chọn mô men tính toán là: 1851 (Nm)

3.3. Kiểm nghiệm cặp bánh răng số truyền thấp hộp số phân phối

3.3.1 Kiểm nghiệm bền bánh răng theo ứng suất uốn

Để đảm bảo độ bền uốn ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không được vượt quá một giá trị cho phép.

V= π.d_w1n_M/6000= 3,14.0,066.2700/6000= 0,086  (m/s)

- Y_e= 1/e_a là hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

Y_e= 0,614

- Y_b là hệ số kể đến độ nghiêng của răng

Y_b= 1-β₀/140= 1-0,349/140= 0,997

- Y_F1, Y_F2 là hệ số dạng răng của bánh 1 và 2

Theo bảng 6.18 trang 109 [5] ta đư­ợc:

Y_F1= 4,22

Y_F2= 3,74

- K_F là hệ số tải trọng khi tính về uốn.

K_F= K_Fβ.K_Fa.K_FV

- K_F là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng, theo bảng P3.3 Phần Phụ luc [5] ta có:

π_bd= 0,53. y_ba.(i_a+1)= 0,53.0.18(3.588+ 1)=0,342

K_Fβ= 1,08

- K_Fa là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trong cho các cặp bánh răng đồng thời ăn khớp, theo bảng 6.14 [5] ta có: K_Fa= 1,31

m_F= 9

N_F0= 4.10⁶

- N_FE là số chu kỳ thay đổi ứng suất t­ương đư­ơng lấy N_FE= N_F0= 4.10⁶, lúc này ta có K_FL= 1.

- K_FC hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải, K_FC= 1

 [s_F1]= 470/1,75= 268,43 (N/mm²)

 [s_F2]= 420/1,75= 243,6 (N/mm²)

Ta thấy s_F1 <[s_F1]  do  đó bánh răng chủ động đủ bền.

             s_F2 <[s_F2]  do đó bánh răng bị động đủ bền.

3.3.2 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

- Ứng suất tiếp xúc:

Ta có:

- Z_m là hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp. Theo bảng 6.5 [5] ta có: Z_m= 238

Theo bảng 6.12 [5]  ta có: Z_H= 1,172

- Z_e là hệ số kể đến sự trùng khớp của răng. Z_e= 0,789

- e_a là hệ số trùng khớp ngang. e_a = 1,69

- K_H là hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc. K_H= K_Hβ.K_Ha.K_HV

- K_H  là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng, theo bảng 6.7 [5] ta có: K_H= 1,07

- K_Ha là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trong cho các cặp bánh răng đồng thời ăn khớp, theo bảng 6.14 [5] ta có: K_Ha= 1,06

- K_HV là hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp.

Theo bảng 6.13 và P3.3 phụ lục [5]  ta có:

K_HV= 0,95

K_H= 1,07.1,65.0,95= 1,0186

[s_H]= s⁰_Hlim.K_HL/S_H

Theo bảng 6.2 [5]  ta có:

s⁰_Hlim= 1080  Mpa = 1080 (N/mm²)

S_H= 1,4

K_HL= 1

 [s_H]= 1080.1/1,4= 771 (N/mm²)

s_H<[s_H] do đó thoả điều kiện bền.

4.3. Kiểm nghiệm bền trục trung gian

Tại vị trí bánh răng gài cầu trước ăn khớp với bánh răng dẫn động trục dẫn động cầu sau và bánh răng dẫn động trục dẫn động cầu trước thì trục trung gian chủ yếu chịu xoắn. Còn ở vị trí ăn khớp bánh răng gài số truyền với bánh răng truyền số thấp lắp trên trục trung gian thì trục trung gian vừa chịu uốn vừa chịu xoắn, do đó độ bền của trục được kiểm nghệm theo ứng suất tổng hợp.

Ta có:

- Đường kính vòng chân then hoa: d= 0,04                                (m)

- Đường kính vòng đỉnh then hoa: D= 0,05                               (m)

- Khoảng cách giữa 2 ổ trục: l=0,140                                         (m)

- Khoảng cách từ ổ đỡ đầu trục đến vị trí lắp bánh răng bị động số thấp.

Ta có: a = 0,056                                                                         (m)

- Khoảng cách từ bánh răng bị động số thấp tới vị trí gài cầu trước khi gài cầu trước.

Ta có: b= 0,012                                                                       (m)   

3.4.1. Tính phản lực tại ổ đỡ

Sơ đồ tác dụng lực lên trục và sơ đồ quy dẫn về tâm trục được thể hiện trên hình 3.1.

Để kiểm bền cho trục ta phân tích các lực tác dụng lên trục theo hai mặt phẳng và xét riêng trên từng mặt phẳng như sau:

Lực tác dụng lên trục theo mặt phẳng thẳng đứng được thể hiện trên hình 3.2.

Vì P_cs =P_ct và a +b +c =1 nên: R_B .a -R_02đ .l =0.

R_B =41583 .0,3639 = 15134,97 (N)

Vì P_cs = P_ct

R_01đ =R_B -R_02đ =15356,48 - 4798,64 =10557,84 (N)

- Lực tác dụng lên trục theo phương nằm ngang được thể hiện trên hình 3.3.

Phương trình cân bằng mô men so với điểm A:

P_B . a +P_ct .(a+b) -P_cs (a+b) - R_02n.(a+b+c) =0

Vì P_cs = P_ct và (a+b+c) =l nên:

P_B . a - R_02n . l =0

Ta có:

R_01n = P_B - R_02n = 41583 - 13101,49 = 28481,5 (N)

- Xây dựng biểu đồ mô men.

+ Mô men uốn theo phương thẳng đứng (phương 0Y)

M_uA = 0

M_uB = P_01đ . a= 10465,48 . 0,048 = 502,3 (Nm)

M_uC = M_uD = 0

+ Mô men uốn theo phương nằm ngang (phương 0Z).

M_uA = 0

M_uB = R_01n.a = 28986,5. 0,048 = 1391 (Nm)

+ Mô men xoắn trục

Đoạn BC của trục chịu mô men xoắn có trị số: M_tt =2998 (Nm)

Từ biểu đồ mô men ta thấy tiết diện nguy hiểm nhất của trục trung gian khi gài cầu trước đi số thấp tại B.

So sánh với kết quả tính được ta thấy: e_u < [e]

Vậy trục trung gian đảm bảo bền theo ứng suất uốn tổng hợp.

Hình 3.4 thể hiện biểu đồ mô men.

4.3.2. Tính độ võng góc xoay của trục trung gian

Độ võng góc xoay của trục trung gian được xác định tại vị trí lắp bánh răng bị động số truyền thấp (vị trí B).

+ Tính độ võng tại vị trí B.

- Độ võng của trục trong mặt phẳng nằm ngang:

Ta có:

E: Mô đun đàn hồi

E= 2,1.10⁵ (N/mm²)

J- Mô men quán tính của tiết diện được tính theo công thức: j = 131998,2 mm⁴

Do đó: y_n = 0,072 mm

Theo [5] độ võng cho phép trong mặt phẳng thẳng đứng của trục là: [y_n] = 0,1-0,15 mm

Vậy theo mặt phẳng nằm ngang độ võng của trục đảm bảo yêu cầu.

- Độ võng tổng hợp:

[y_th] = 0,076 mm

Theo [5] độ võng tổng hợp cho phép là: [y_th] = 0,2 (mm)

So sánh với kết quả tính toán ta thấy: y_th < [y_th]

Vậy độ võng tổng hợp của trục đảm bảo yêu cầu.

3.4.3. Kiểm nghiệm bền cho then hoa của trục trung gian

Ta có:

Z₁: Số lượng moay ơ lắp then hoa với trục. Z₁= 2

D: Đường kính vòng đỉnh then hoa

d : Đường kính vòng chân then hoa

Z₂: Số lượng then hoa Ta có: Z₂ = 10

Ta có: t = 15,4 MN/m²

Theo [5] ứng suất cắt cho phép đối với then hoa là: [t_c] = 30 - 45MN/m²

So sánh với kết quả tính được ta thấy: t_c < [t_c]

Vậy then hoa của trục đảm bảo bền theo tiêu chuẩn ứng suất cắt cho phép.

Như vậy, qua tính toán kiểm nghiệm bền các chi tiết được kiểm bền đều đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn cho phép.

Chương 4

KHAI THÁC SỬ DỤNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 4WD KIỂU TOD

4.1. Một số lưu ý trong khai thác sử dụng vận hành hệ thống điều khiển 4WD kiểu TOD

Việc sử dụng hệ thống điều khiển TOD đòi hỏi lái xe và các kỹ thuật viên phải nắm được một số thông tin cơ bản như:

- Các chế độ chuyển động.

- Hệ thống đèn chỉ thị lỗi.

- Các tín hiệu vào/ ra hệ thống.

- Các mã lỗi cơ bản. 

4.1.1. Tỷ lệ phân phối mô men phụ thuộc vào điều kiện chuyển động

Tỷ lệ này do TOD CU quyết định trên cơ sở các tín hiệu vào như cảm biến bướm ga, độ chêch lệch vận tốc góc của các cầu…thể hiện trên Bảng 4.1.

4.1.2. Cách bố trí hệ thống tín hiệu

Các đèn chỉ thị bao gồm: đèn LOW, đèn báo 4WD CHECK và đèn 4H/4L được bố trí thể hiện như trên hình 4.1.

4.1.3. Các trạng thái cơ bản của đèn báo

Các trạng thái cơ bản của đèn báo chỉ thị được xem Bảng 4.2.

4.1.4. Tín hiệu đầu vào và tín hiệu đầu ra của hệ thống TOD

Sơ đồ các tín hiệu vào và tín hiệu ra của hệ thống TOD được chỉ ra trên hình 4.2.

4.2. Hệ thống chẩn đoán TOD CU và mã chẩn đoán hư hỏng DLC’s

4.2.1. Hệ thống chẩn đoán TOD CU

Thủ tục chẩn đoán xem Bảng 4.3

4.2.2. Mã chẩn đoán hư hỏng DLC’s cho các phần tử chính của hệ thống

Mã chẩn đoán hư hỏng DLC’s cho các phần tử chính của hệ thống được xem trong bảng 4.4.

4.3. Một số trường hợp hư hỏng của hệ thống

4.3.1. Đèn chỉ báo 4WD luôn sáng khi bật khóa điện

- Mô tả mạch.

Khi công tắc bật thì bộ điều khiển TOD CU sẽ bật đèn 4WD CHECK và 4WD LOW, hai đèn này sẽ nhay và tắt sau 0,6s. Sau đó, hệ thống TOD sẽ tự chẩn đoán và thể hiện bằng đèn 4WD CHECk khi TOD tìm thấy bất kì lỗi nào.

- Chức năng trợ giúp chẩn đoán.

- Mô tả thủ tục phép thử.

Trình tự trong trạng thái này được thể hiện trong bảng 4.5.

4.3.2. Đèn chỉ báo 4WD Low luôn sáng khi bật khóa điện

- Mô tả mạch.

Khi công tắc bật thì bộ điều khiển TOD CU sẽ bật đèn 4WD CHECK và 4WD LOW , hai đèn này sẽ nhay và tắt sau 0,6s. Sau đó, hệ thống TOD sẽ tự chẩn đoán và thể hiện bằng đèn 4WD CHECk khi TOD tìm thấy bất kì lỗi nào.

- Chức năng trợ giúp chẩn đoán

Nếu đèn 4WD Low chỉ thị một cách ổn định trong phạm vi của 4WD Low và công tắc 4H/4L được gạt về vị trí 4L thì đây là điều kiện bình thường.

- Mô tả thủ tục phép thử.

Trình tự trong trạng thái này được thể hiện trong bảng 4.6.

4.3.3. Đèn chỉ báo 4WD CHECK và 4WD Low không chỉ thị khi bật khóa điện

- Mô tả mạch.

Khi công tắc bật thì bộ điều khiển TOD CU sẽ bật đèn 4WD CHECK và 4WD LOW , hai đèn này sẽ nhay và tắt sau 0,6s. Sau đó, hệ thống TOD sẽ tự chẩn đoán và thể hiện bằng đèn 4WD CHECk khi TOD tìm thấy bất kì lỗi nào.

- Chức năng trợ giúp chẩn đoán

Nếu cả hai đèn 4WD CHECK và 4WD Low không hiển thị thì có thể có những vấn đề về cầu chì, các giắc cắm bị lỏng. Nếu một trong hai đèn làm việc thì cầu chì à nguồn còn TOD, giắc cắm  hoặc TOD có thể bị hư hỏng.

Trình tự trong trạng thái này được thể hiện trong bảng 4.7.

4.4. Lưu đồ chẩn đoán bằng mã chẩn đoán hư hỏng (DTC)

Các mã hư hỏng được thể hiện trong bảng 4.4.

Trong phần này chỉ trình bày trường hợp lưu đồ chẩn đoán bằng mã chẩn đoán hư hỏng DTC 1714 cho TOD, mã chẩn đoán hư hỏng DTC 1721 cho EMC và mã chẩn đoán hư hỏng DTC 1731 cho cảm biến đối với chẩn đoán hệ thống TOD.

4.4.1. Mã chẩn đoán hư hỏng DTC 1714

Lỗi đồng bộ EEPROM

- Mô tả mạch.

Khi khóa điện bật bộ xử líTOD CU sẽ nhận được điện áp ắc quy và điện áp đánh lửa và được thể hiện bằng đèn 4WD CHECK và dèn 4WD Low sẽ nháy và sau đó tắt trong 0,6 s. Sau đó nó sẽ bắt đầu quá trình tự chẩn đoán.

- Điều kiện để thiết lập DTC.

Mã lỗi DTC 1714 sẽ chỉ thị tiềm năng hỏng hóc của hệ thống TOD. Nó sẽ được báo nếu như bất kì một trong các điều kiện sau đây được phát hiện.

- Mô tả thủ tục kiểm tra

Thủ tục kiểm tra được thể hiện trong bảng 4.10

Trong đó:

+ Bước 2: Kiểm tra nguồn ắc quy

+ Bước 4: Kiểm tra các điều kiện nối mát

+ Bước 6: Kiểm tra các giắc nối

Trình tự trong trạng thái này được thể hiện trong bảng 4.9.

4.4.2. Mã chẩn đoán hư hỏng DTC 1721

Lỗi EMC mở thông ắc quy

- Mô tả mạch

Để điều khiển sự phân bố mô men đến trục ra cầu trước, bộ xử lí TOD CU sẽ gửi một tín hiệu đến ly hợp điện từ EMC, sau đó đĩa ma sát sẽ được đóng hoặc nhả bởi ly hợp điện từ EMC.

- Điều kiện cho thiết lập DTC

Mặc dù TOD CU gửi tín hiệu điều khiển EMC và EMC nhận tín hiệu nhưng không điều khiển tốc độ của trục ra.

+ Mạch đến EMC thông.

+ Bị ngắn mạch đến ắc quy.

4.4.3. Mã chẩn đoán hư hỏng DTC 1731

Lỗi điện áp của cảm biến tốc độ góc cầu trước thấp

- Mô tả mạch.

Bộ xử lí TOD CU cung cấp một điện áp tham khảo là 5V đến cảm biến tốc độ góc cầu trước nhận tín hiệu được truyền từ cảm biến tốc độ Hall.

- Điều kiện để thiết lập DTC.

+ Ngắn hoặc thông mạch cảm biến tốc độ góc cầu trước đến mát

+ Điện áp mạch tham khảo ngắn hoặc thông mạch

- Các trợ giúp chẩn đoán cho mã lỗi

+ Kiểm tra sự ngắn hoặc thông mạch.

+ Kiểm tra cảm biến tốc độ góc cầu trước.

- Mô tả thủ tục kiểm tra

Thủ tục kiểm tra được thể hiện trong bảng 4.11

Trong đó:

+ Bước 3: Kiểm tra bước tiếp theo

+ Bước 5: Kiểm tra cảm biến tốc độ góc cầu trước

Trình tự trong trạng thái này được thể hiện trong bảng 4.11.

KẾT LUẬN

   Qua một thời gian nghiên cứu tìm hiểu với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo: TS.…………… cùng các thầy giáo trong Bộ môn Ô tô Quân sự và nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành đúng thời hạn đồ án tốt nghiệp của mình. Đồ án đã thực hiện bao gồm 4 chương:

Chương 1. Tổng quan về xe 4WD.

Chương 2. Phân tích kết cấu hệ thống điều khiển 4WD kiểu TOD trên xe ISUZU Trooper.

Chương 3. Tính toán kiểm nghiệm một số chi tiết cơ bản của hộp số phân phối.

Chương 4. Khai thác sử dụng hệ thống điều khiển 4WD kiểu TOD.

   Mặc dù còn nhiều vấn đề chưa giải quyết được trong đồ án này do hạn chế về kiến thức, nhưng đồ án này đã trang bị cho bản thân em không những là các kiến thức sâu sắc về chuyên ngành mà còn là nhận thức về phương pháp giải quyết một số vấn đề kỹ thuật nảy sinh từ thực tế. Đồ án không thể tránh được những chỗ còn thiếu sót, rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy và các bạn để đồ án hoàn thiện hơn.

   Em xin cảm ơn thầy giáo: TS.…………… cùng các thầy giáo trong Bộ môn Ôtô Quân sự, Khoa Động lực đã nhiệt tình giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án này.

   Em xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Phúc Hiểu, Vũ Đức Lập

Lý thuyết ô tô quân sự

Nhà xuất bản Quân đội nhân dân 2002

2. Phạm Vỵ - Dương Ngọc Khánh

Bài giảng cấu tạo ôtô

Đại Học Bách Khoa Hà Nội-2004

3. Workshop Manual

ISUZU PubNo RV99 02

4. Nguyễn Khắc Trai

Cấu tạo hệ thống truyền lực ô tô con

Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật

5. Tính toán thiết kế Chi tiết máy tập 1

6. Các bài viết sưu tầm trên Internet

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"