MỤC LỤC

MỤC LỤC............1

LỜI NÓI ĐẦU…………2

CHƯƠNG I. LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN SỨC KÉO TRÊN Ô TÔ CON 5 CHỖ AWD……..4

A. Phương án lựa chọn sơ đồ AWD……………………………........4

B. Tính toán sức kéo ôtô và kết luận về đặc tính kéo………………..10

CHƯƠNG II. THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI CƠ KHÍ…………………….23

A. Lựa chọn phương án thiết kế……………………………………...23

B. Mục tiêu đề tài phần thiết kế cơ khí………………………………25

C. Tính toán thiết kế phần cơ khí…………………………………….27

I.Tính toán các thông số hình học và tính bền bộ truyền cặp bánh răng trụ răng nghiêng……..27

II. Tính toán sức bền hộp số……………………………….….30

III. Thiết kế bộ truyền vi sai…………………………………..32

IV. Tính toán thiết kế trục và chọn ổ bi……………………….41

V. Thiết kế tính toán khớp ma sát…………………………….45

D. Đánh giá chung về cơ cấu vi sai và khớp ma sát…………………..48

CHƯƠNG IV. CÔNG NGHỆ GIA CÔNG…………………………………..49

CHƯƠNG V. XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VI SAI HỘP PHÂN PHỐI…….56

A. Mục đích xây dựng hệ thống điều khiển và sơ đồ thiết lập……….56

B. Các tình huống thực tế cần nâng cao khả năng cơ động của xe…...74

KẾT LUẬN………………………77

TÀI LIỆU THAM KHẢO……………….79

LỜI NÓI ĐẦU

Trong xu thế phát triển hiện nay ngành công nghiệp ô tô đặt ra nhiều vấn đề cần về việc cải tiến và thiết kế mới nhằn đáp ứng những yêu cầu ngày càng cao về kĩ thuật, công nghệ, kinh tế và môi trường và điều kiện đường xá. Bên cạnh đó việc ứng dụng cơ điện tử trên ô tô hiện nay rất được chú trọng. Đáp ứng nhu cầu thực tế việc tính toán thiết kế ra một hệ thống có thể giải quyết được những vấn đề trên là rất được quan tâm, trong đó sự tham gia của hệ thống truyền lực có hộp phân phối điều khiển điện tử có vai trò khá quan trọng. Hộp phân phối  góp phần làm cho xe cơ động và ổn định hơn nhờ việc phân phối mô men phù hợp ra hai cầu, ngoài ra nó còn góp phần tiết kiệm nhiên liệu, phù hợp địa hình giao thông Việt nam và bảo vệ môi trường là những vấn đề nóng ngày nay, với việc điều khiển bằng cơ điện tử nó sẽ hoạt động tốt hơn và mang lại những hiệu quả nhất định. Dựa trên nền tảng lí thuyết được học và sự hướng dẫn của thầy giáo em đã thiết kế và lựa chọn hộp phân phối có vi sai và khớp ma sát điều khiển điện tử trên xe con 05 chỗ ngồi AWD có ABS.

Mục đích chính của đề tài là trong hộp phân phối có bố trí vi sai và khớp ma sát được điều khiển điện tử, hệ thống điều khiển liên hợp giữa ABS và ASR giúp xe vận hành ổn định trên đường xấu tính cơ động nâng cao. Phục vụ xe có ABS và điều khiển lực kéo kết hợp với hệ thống phanh ABS có tất cả các bánh xe chủ động cần phải điều khiển: công suất động cơ, điều khiển phân phối mô men ra các cầu, điều khiển độ trượt theo chứ năng ABS, điều khiển theo chế độ SH(select hight) để đảm bảo khả năng cơ động của xe, hộp phân phối được bố trí thêm các khớp ma sát có “Traction”.

Nội dung đề tài bao gồm nghiên cứu cách bố trí chung hệ thống truyền lực trên xe con 5 chỗ, từ đó lựa chọn một phương án phù hợp để bố trí hộp phân phối sao cho xe có thể đáp ứng những tiêu chuẩn của dồng xe AWD hiện đại. Tính toán động học, động lực học cho xe với các thông số tham khảo phù hợp, lựa chọn phương án thiết kế cơ khí cho hộp phân phối một cấp số truyền có vi sai và khớp ma sát, các chi tiết được tính toán và chọn lựa sao cho phù hợp với kết cấu lựa chọn đảm bảo cho thuận lợi việc lắp ráp và sử dụng. Các chi tiết cấu thành nên đã được gia công như thế nào, nhưng trong giới hạn đồ án em chỉ đưa ra phương án gia công một chi tiết chính cũng là mục đích của đề tài trong hộp phân phối. Vấn đề đặt ra là làm sao điều khiển hộp phân phối và điều khiển như thế nào khi hệ thống làm việc toàn thời gian ”Fulltimes”, để giải quyết vấn đề trên ta lựa chọn hệ thống điều khiển vi sai và khớp ma sát của hộp phân phối, ngày nay việc một số hệ thống hay chi tiết đưa vào chuẩn mực nhất định có thể lắp ráp trên nhiều dòng xe khi nhà sản xuất chỉ cần điều chỉnh một module là có thể sản xuất ra được theo yêu cầu đưa ra. Trên cơ sở đó phương án điều khiển được xây dựng phù hợp với yêu cầu đặt ra.

Trong thời gian cho phép để thực hiện đề tài em đã được thầy giáo Nguyễn Khắc Trai tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ em hoàn thành kế hoạch, em xin chân thành cảm ơn thầy.

Em xin cảm ơn thầy giáo : PGS.TS……………….  đã dành thời gian duyệt đồ án của em, xin cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn Ôtô và xe chuyên dụng đã cho em những kiến thức phục vụ cho giải quyết đồ án và công việc sau này. Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo.

                                                                                          Hà nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                                                         Sinh viên thực hiện

                                                                                          ………………..

CHƯƠNG I: LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN SỨC KÉO TRÊN Ô TÔ CON 05 CHỖ AWD

A. Phương án lựa chọn sơ đồ AWD

1. Khái quát hệ thống truyền lực.

Hệ thống truyền lực (HTTL) của ô tô là tập hợp tất cả các cơ câu nối từ động cơ tới các bánh xe chủ động, bao gồm các cơ cấu truyền, cắt, đổi chiều quay và biến đổi giá trị mô men truyền.

* HTTL có nhiêm vụ cơ bản:

- Truyền, biến đổi mômen quay và số vòng quay từ động cơ tới bánh xe chủ động, sao cho phù hợp giữa chế độ làm việc của động cơ và mômen cản sinh ra trong quá trình ôtô chuyển động.

-  Cắt dòng truyền mômen trong thời gian ngắn hoặc dài.

- Thực hiện đổi chiều chuyển động nhằm tạo nên chuyển động lùi cho ôtô.

- Tạo khả năng chuyển động mềm mại và tính năng việt dã cần thiết trên đường.

2. Phân loại

2.1. Phân loại theo hình thức truyền năng lượng

- Hệ thống truyền lực cơ khí bao gồm  các truyền ma sát, các hộp biến tốc, hộp phân phối, truyền động các đăng, loại này được dùng phổ biến.

- Hệ thống truyền lực cơ khí thuỷ lực bao gồm các bộ truyền cơ khí, bộ truyền thuỷ lực .

- Hệ thống truyền lực điện từ bao gồm nguồn điện, các động cơ điện, rơle điện từ, dây dẫn .

2.3. Phân chia theo phương pháp điều khiển thay đổi tốc độ.

- Điều khiển bằng cần số .

- Điều khiển bán tự động .

- Điều khiển tự động.

4. Phương án lựa chọn thiết kế.

* Bố trí như hình vẽ:

Phương án lựa chọn thiết kế như hình 1.3.

B. Tính toán sức kéo ô tô.

Thông số xe như bảng 1.1.

I. Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ, chọn động cơ đặt trên ôtô.   

1. Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ:

G : Trọng lượng toàn bộ của ôtô: G = 19500 N.

f: Hệ số cản lăn của mặt đường: f = 0,019

V_max: tốc độ chuyển động lớn nhất của ôtô.: V_max = 56m/s

 H : Chiều cao lớn nhất của ôtô tính từ mặt đường đến điểm cao nhất của ôtô, H = C = 1,424m

m : Hệ số điền đầy diện tích, lấy m = 0,85

Vậy ta có => F = 1,705.1,500.0,85 = 2,19(m²)

* Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ:

+ Đường biểu diễn công suất của động cơ và đường biểu diễn mô men xoắn của động cơ:  trong đó N_e,  M_e có thể tinh toán nhưng cũng có thể theo đồ thị ta có các giá trị của N_e, M_e

2. Xác định tỉ số truyền của hệ thống truyền lực:                  

Tỉ số truyền của truyền lực chính được xác định theo công thức :

i_t = i_h.i_f.i₀

a. Xác định tỉ số truyền của truyền lực chính(i₀):

Như vậy:  i₀ = 0,377 » 3,05.

b. Xác định tỉ số truyền của hộp số chính:

* Phân bố tải trọng trên xe 5 chỗ:

- Khi không tải: Cầu trước 61%; Cầu sau 39%

- Khi đầy tải: Cầu trước 49%; Cầu sau 51%                                                          

G_t=19500 N;  khi đầy tải thì trọng lượng tác dụng lên cầu sau là: G₂ =19500.51%= 9945N. Hệ số m_k = 1,3

G_b = m_k.G₂= 12928 (N): trọng lượng bám đặt lên bánh xe chủ động.

M_emax= 265N.m - mômen xoắn max của động cơ.

j - Chọn theo bảng VI trang 20 sách hướng dẫn, chọn theo điều kiện tốt: Đường nhựa, khô, sạch ® j = 0,80

Từ hai điều kiện trên và theo nguyên tắc chọn i_h1sát điều kiện cản. Chọn i_h1= 3,2

* Xác định tỉ số truyền của các số truyền trung gian:

i_h5  = 1(số truyền thẳng)            

i_h6 = 0,77 thường trị số truyền tăng nằm trong khoảng 0,7 - 0,85.

* Tỉ số truyền của số lùi:

Trị số của tỉ số truyền lùi được chọn lớn hơn trị số của số truyền 1:

i_l = (0,9 - 1,15).i_h1 Chọn i_l  = 1,05. i_h1= 1,05. 3,2 =3,36.

II. Xây dựng đồ thị các chỉ tiêu động lực học của ôtô.

1. Xác định chỉ tiêu về công suất:

 Phương trình cân bằng công suất

Trường hợp ôtô tổng quát ôtô làm việc trên dốc nghiêng

N_k= N_f+ N_w ± N_i ± N_j .

* Nhận xét:

Qua đồ thị cân bằng công suất (Hình1) và đồ thị thể hiện đường đặc tính ngoài ta thấy được tương quan giữa công suất kéo của các bánh xe chủ động với công suất của các lực cản chuyển động đồng thời cũng cho ta thấy đựơc mức độ sử dụng công suất của động cơ.

2. Xác định chỉ tiêu lực kéo:

a. Phương trình cân bằng lực kéo

Phương trình cân bằng lực kéo của ôtô khi chuyển động tổng quát:

P_k=P_f+P_w±P_i ± P_j +P_m

Để lập bảng tính lực kéo theo tốc độ cần sử dụng các công thức: v = 0,377;  P_km= .M_e.i_hm = C.M_e.i_hm (N)

Tính theo công thức sau:  P_w = k.FV³ và P_f = G.f = 371(N)

* Nhận xét kết quả :

 - Qua đồ thị cân bằng lực kéo ta sẽ xác định được những chỉ tiêu động lực học của ôtô khi chuyển động đều hay có thể xác định được cản lớn nhất của đường mà ôtô có thể khắc phục được.

- Tại điểm đường cong được chia làm 2 nhánh:

+ Nhánh bên phải là nhánh ổn định

+ Nhánh bên phải là nhánh không ổn định .

b. Xác định chỉ tiêu về nhân tố động lực học D

* Nhận xét :

Dựa vào đồ thị nhân tố động lực học và đồ thị tia khi tải trọng thay đổi có thể xác định được:

+ Giá trị của nhân tố động lực học tại một vận tốc xác định khi tải thay đổi (non tải hay quá tải ).

+ Hệ số cản lớn nhất của mặt đường.

+ Xác định vận tốc chuyển động của ôtô khi biết hệ số cản của mặt đường và tải trọng.

CHƯƠNG II. THIẾT KẾ HỘP PHÂN PHỐI CƠ KHÍ

A. Lựa chọn phương án thiết kế.

* Phương án lựa chọn thiết kế hộp phân phối có khớp ma sát:

- Hộp phân phối(HPP) chỉ dùng trên xe nhiều cầu chủ động. Tác dụng của nó dùng để phân phối mô men từ động cơ ra các cầu xe. Trong HPP còn bố trí thêm một số truyền nhằm tăng lực kéo bánh xe khi cần thiết.                          

- Li hợp ma sát khô nối động cơ với HTTL, Hộp số chính(HSC) cơ khí có 5 số tiến và một số lùi, trục ra của HSC đồng thời là trục dẫn động cầu trước, bánh răng côn nằm trong khoang chung của HTTL, đầu ra của trục này dẫn động cầu sau thông qua một bộ vi sai có khớp ma sát, và cặp bánh răng trụ nghiêng. 

Từ đó ta đưa ra phương án thiết kế hộp phân phối trên cơ sở một cấp truyền:  Như hình vẽ.

B. Mục tiêu đề tài phần thiết kế cơ khí

* Bộ vi sai và khớp ma sát:

Bộ vi sai co kết cấu giống vi sai cầu, gồm các trục chữ thập, 2 bành răng bán trục, 4 bánh răng hành tinh hoạt động dựa trên nguyên tắc ăn khớp của các bánh răng và tăng nội ma sát nhờ khớp ma sát bố trí trong cùng vỏ vi sai.

Nhờ cấu trúc như vậy mà luôn thực hiện chức năng gài số gắn liền với việc khoá vi sai tăng khả năng cơ động của xe ( vượt lầy, hố, rãnh ).

Trong phần thân su có bơm dầu nhằm tạo điều kiện bôi trơn cưỡng bức, làm mát cho HPP.

C. Tính toán thiết kế phần cơ khí.

I. Tính toán các thông số hình học và tính bền bộ truyền cặp bánh răng trụ răng nghiêng.

* Chọn vật liệu: thép 40X xianua hóa trong chất lỏng với độ sâu 0,2 - 0,4mm đạt độ cứng bề mặt 56HRC và lõi 30 - 45HRC.và có [e_u]= 850 (MN/m²), [e_t] = 1500MN/m².

a. Chế độ tải trọng từ bánh xe chủ động cần tính toán theo điều kiện bám lớn nhất của các bánh xe.

M_max = 1277(Nm) ( 2 ) (theo đồ án thiết kế hộp số chính ô tô - máy kéo tác giả Nguyễn Văn Tài)

c. Chọn mô đun bánh răng m_n:

Cần chú ý: để giảm tiếng ồn khi làm việc, nên chọn mođun giảm và tăng bề rộng b. Nên chọn mo dun thống nhất giữa các bánh răng để làm cho công nghệ chế tạo và sửa chữa dễ hơn. Tính mođun cặp bánh răng trụ thẳng răng nghiêng chọn theo kinh nghiệm. Mô dun xe con m =2,25 - 2,75 chọn m = 2,5.

e. Tính chính xác khoảng cách trục A:

Khoảng cách trục : A = 184mm

Các thông số của cặp bánh răng nghiêng không dịch chỉnh( tương đương cặp bánh răng luôn ăn khớp) như bảng 1.

II. Tính toán sức bền hộp số

a. Chế độ tải trọng theo bám để tính mômen truyền đến các trục của hộp phân phối:

+ i₀ : tỷ số truyền của truyền lực chính. i₀ = 3,84

+ i_f : tỷ số truyền của hộp số phụ. i_f  = 1,25

+ G_p: trọng lượng bám của ôtô: G_p =19500N

+ r_bx : bán kính làm việc trung bình của bánh xe chủ động. r_bx = 0,312 m

b. Tính bền bánh răng :

* Kiểm tra sức bền uốn :

Thay số được: e_u =  796 MN/m²

Ta thấy e_u < [e_u]  = 850 MN/m² vậy thoả mãn điều kiện bền uốn.

* Kiểm tra sức bền tiếp xúc:

Cặp bánh răng ăn khớp:

Thay số được: e_tx = 836MN/m²

Kiểm tra đk e_tx < [e_tx] = 1500MN/m².

III. Thiết kế bộ truyền vi sai.

Bộ vi sai có nhiệm vụ truyền mô men từ cặp bánh răng trụ sang các bán trục. Trong quá trình làm việc các bánh răng hành tinh có điều kiện làm việc khắc nghiệt hơn. Vì vậy trong quá trình tính toán ta sẽ tiến hành kiểm nghiệm bền cho bánh răng hành tinh.          

1. Xác định kích thước vi sai.

Bộ vi sai được bố trí nằm gọn trong lòng bánh răng bị động của bánh răng trụ HPP do vậy kích thước của nó phải phù hợp để có thể bố trí được trong lòng bánh răng bị động.

Ta chọn vật liệu chế tạo các bánh răng vi sai là thép hợp kim 25XT thấm các bon, có chiều dày lớp thấm bề mặt là 1mm, độ cứng là HRC60, độ rắn 58- 63HRC .

 - Các công thức sử dụng trong phần tính vi sai được lấy từ hướng dẫ làm đồ án về cầu xe ô tô của tác giả Dương Đình Khuyến.

 - Chọn sơ bộ môđun của các bánh răng vi sai theo kinh nghiệm là: m = 4(mm).

 - Chọn số bánh răng hành tinh của bộ vi sai q = 4  bánh răng.

 -  Đường kính vòng đỉnh của bánh răng bán trục D_­d2= D_d- e= 206 - 10 = 196 mm. Trong đó, e là khoảng cách đỉnh bánh răng bán trục và vỏ vi sai.

d_c= (0,30,35).D_d2 . Chọn:  d_C = 0,35.D_d2= 0,35.196 = 69(mm) (2.9)

2. Các thông số hình học của bộ truyền vi sai.

Các thông số hình học của cặp bánh răng ăn khớp vi sai được tính toán như trong bảng dưới đây.

3. Tính bền bộ truyền vi sai.

a. Tải tính toán.    

Trong quá trình tính toán bền cho bộ vi sai thì tải trọng tính toán được xác định theo mômen cực đại phân bố lên một bánh răng bán trục, được xác định bằng 0,6 mômen.

Việc tính toán về độ bền của bộ truyền vi sai được thực hiện đôi với bánh răng nhỏ hơn tức là các bánh răng hành tinh. Do vậy ta chỉ tính bền cho một bánh răng hành tinh.

b. Tính toán ứng suất uốn.

Thay các thông số vào ta được:e_u = 1019.10⁶ (N/m²).

.e_u < [e_u] = 1150 (MN/m²).

Như vậy bánh răng đảm bảo độ bền uốn.

d. Tính toán ứng suất cắt  và ứng suất chèn dập.

Khi thiết kế vi sai, ngoài việc cần đảm bảo ứng suất uốn và tiếp xúc ở bề mặt răng, ta còn phải đảm bảo ứng suất chèn và cắt ở các bề mặt bánh răng, trục và vỏ vi sai. Đó là cơ sở để chọn các kích thước còn lại của vi sai. Các kích thước được biểu diễn theo hình vẽ trên.

IV. Tính toán thiết kế trục và chọn ổ bi.

1. Tính toán thiết kế trục.

Tính toán thiết kế trục nhằm  xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục nhằm đáp ứng các yêu cầu về độ bền, kết cấu, lắp ghép và công nghệ. Muốn cần phải biết trị số, phương chiều, điểm đặt và tải trọng tác dụng lên trục, khoảng cách giữa các gối đỡ lắp trên trục.

* Chọn vật liệu cho trục:

Do đặc điểm của xe thiết kế có các chế độ hoạt động luôn luôn thay đổi, chuyển động với vận tốc cao, tải trọng không ổn định. Do vậy ở đây ta chọn vật liệu chế tạo trục là thép 40X tôi cải thiện có cơ tính của thép 40X được xác định như sau: Độ rắn HB 241…285, giới hạn bền [E_b]= 950(MPa).

3. Xác định sơ bộ đường kính trục.

+ Trục sơ cấp.

Tiết diện A : Tiết diện lắp bánh răng trụ 1.   

+ Trục thứ cấp.

Tiết diện B : Tiết diện lắp bánh răng trụ 2 .

Tiết diện C  : Tiết diện lắp với bánh răng bán trục.

Thay các giá trị vào công thức (43) ta có :

- Đường kính trục sơ cấp : d_I =  40(mm)

- Đường kính trục thức cấp :

Ta có mômen trên trục thứ cấp. Mmax = 1596(Nm)

Thay số ta được: d_II =34 (mm)

Vậy ta có:

Đường kính trục sơ cấp:  d_I = 40 (mm) chọn d = 40 mm

Đường kính trục thứ cấp:  d_II =  44 (mm) chọn d = 50mm

Như vậy trong phần này ta chỉ tính toán trục sơ bộ, kết cấu trục lấy theo kết cấu hộp phân phối sau đó tiến hành kiểm nghiệm bền trục I tại chỗ lắp bánh răng trụ nghiêng.

* Tính trục theo độ bền xoắn:

Ta tính độ bền trục sơ cấp tại những tiết diện nguy hiểm..

Z= 8 then hoa

L= 62 mm chiều dài then

h =6 mm

d_tb = 25 mm

+ Chọn ổ bi:

 - Đối với trục sơ cấp chọn ổ bi đỡ 1 dãy 208

- Đối với trục thứ cấp chọn ổ bi đũa côn 7210

* Kiểm tra độ võng và góc xoay: tại chỗ lắp bánh răng d_b= 40mm

- Độ võng f = R < 0,1mm. (49) ( theo đồ án thiết kế hộp số chính ô tô - máy kéo. Tác giả Nguyễn Văn Tài)

f = R = 0,02 mm < 0,1mm vậy thoả mãn.

 Vậy thoả mãn trong khoảng 0,001- 0,002rad.   

V. Thiết kế tính toán khớp ma sát.

1. Xác định mômen ma sát.

* Yêu cầu: khớp ma sát phải thiết kế sao cho nó phải truyền hết mô men và đồng thời phải bảo vệ cho hộp phân phối không bị quá tải.

Vậy mômen ma sát:

M_c = 1,1.861 = 947 (Nm) nhưng truyền qua 2 khớp ma sát đối xứng nên M_c1= M_c2= M_c/2 = 474 Nm.

2. Xác định bán kính đĩa ma sát.

Tính sơ bộ đường kính ngoài của D của đĩa răng trong và răng ngoài: R_msn= R_c2 - h - k - b - e  = 104,5 52,2- 14,3- 18,2 - 4,6= 43,8. vậy D = 87,6mm

Đường kính trong đĩa ma sát d = (0,53- 0,75).D = 46,428- 65,7 chọn d = 58mm

3. Xác định số lượng đĩa bị động.

Số đôi bề mặt ma sát phải là số chẵn: z = 8

Vậy số lượng đĩa bị động là: i = z/2 = 4đĩa.

4. Tính kiểm tra điều kiện làm việc của đĩa ma sát:

Để tính toán chế độ tải nhiệt của đĩa ma sát cần xác định công trượt riêng của khớp ma sát, lượng công trượt biến thành nhiệt năng làm nóng đĩa ma sát.

5. Tính công trượt:

L = p.s = 1085.8,33 = 9038,05 J (15)( hướng dẫn đồ án thiết kế li hợp của tác giả Lê Thị Vàng)

B. Đánh giá chung về cơ cấu vi sai và khớp ma sát.

- Với lực bám cầu trước và sau đồng đều mômen từ hộp số chính truyền một phần qua khớp ma sát do lực ép của các đĩa răng ngoài và các đĩa răng trong, mặt khác truyền qua vỏ vi sai tới bánh răng bán trục và truyền ra cầu sau. Vai trò của bánh răng vi sai như một chêm truyền lực. Tất cả quya cùng tốc độ như một khối, đảm bảo truyền mô men ra các cầu theo trạng thái bám của xe.

- Khi lực bám các cầu và các bánh xe khác nhau mô men truyền từ hộp số chính một phần qua khớp ma sát, mặt khác truyền qua vỏ vi sai tới bánh răng bán trục và truyền ra cầu sau.

CHƯƠNG IV. CÔNG NGHỆ GIA CÔNG

1. Chức năng và điều kiện làm việc đĩa răng ngoài.

Đĩa răng ngoài làm việc trong môi trường chịu ứng suất, chịu va đập, và chịu chèn dập.

Đĩa răng ngoài có chức năng truyền mô men, vận tốc quay từ bánh răng bán trục tới bánh răng hành tinh, ngoài ra còn có chức năng bảo vệ hộp phân phối.

2. Các quy trình nguyên công.

a. Nguyên công 1: Chọn phôi dập hình dạng đĩa ma sát.

b. Nguyên công 2: Mài thô 2 mặt phẳng A của đĩa răng ngoài.

Sử dụng lọai máy mài 3A740 với đế đặt chi tiết là đĩa từ có tác dụng giữ chi tiết chắc chắn khi gia công. máy mài có các thông số sau:

- Loại dao 15A

- Số vòng quay n = 1300 (v/ph)

- s = 22 (mm/v)

- Tốc độ cắt v = 28,6 (v/ph)

- Chiều sâu cắt t = 0,17 (mm)

e. Nguyên công 5: Gia công răng.

Loại máy gia công răng được sử dụng có các thông số sau:

- Loại máy 621M

- Loại dao 7P19

- Số vòng quay 600 - 800 (v/ph)

- s = 0,8 (mm/v)

- Tốc độ cắt v = 45,5 (m/ph)

- Chiều sâu cắt t = 2 (mm)

-  Chi tiết được định vị 3 bậc qua mặt phẳng đáy bằng phiến tỳ.

-  Lỗ trụ thứ nhất định vị 2 bậc qua chốt trụ ngắn, lỗ trụ còn lại định vị 1 bậc còn lại qua chốt trám.

Chi tiết được kẹp chặt bằng cặp 3 chấu có đĩa vành khăn làm mâm kẹp.

g. Nguyên công 7: Mài tinh mặt A.

Loại máy được sử dụng để mài có các thông số sau:

- Loại máy: 3A740

- Loại dao: 64A

- Số vòng quay n = 1900 (v/ph)

- s = 22 (mm/v)

- Vận tốc cắt v = 41,8 (m/ph)

- Chiều sâu cắt t = 0,13 (mm).

Quá trình tiến hành tương tự nguyên công 2 ngưng với đá mài tinh.

j. Nguyên công 9. Kiểm tra

Ta có thể dùng máy mài cà răng trong để khi lắp ráp dễ dàng lên trục thứ câp. Chi tiết sau khi gia công được đưa lên máy kiểm tra độ không song song bằng máy rà và độ chính xác kích thước của răng bắng máy chụp 3 răng. Chu trình gia công hoàn tất khi chi tiết được kiểm tra đạt tiêu chuẩn đưa ra và chuyển sang khâu lắp ráp.

CHƯƠNG V. XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VI SAI HỘP PHÂN  PHỐI

A. Mục đích xây dựng hệ thống điều khiển.

1. Tổng quan về hộp phân phối có vi sai và khớp ma sát điều khiển điện tử trên xe có ABS.

Trên cở sở hệ thống phanh ABS ngày nay đã xuất hiện nhiều liên hợp riêng lẻ hay liên hợp đa chức năng điều chỉnh lực dọc ở trên bánh xe nhằm hoàn thiện chất lượng chuyển động của ô tô trong đó có liên hợp hộp phân phối điều khiển điện tử bao gồm ABS và TRC(ASR, EMS).

Mômen kéo hay lực kéo cực đại giúp xe chuyển động được quyết định bởi điều kiện bám giữa bánh xe và mặt đường. Khi mômen kéo vượt qua điều kiện bám, bánh xe bị trượt quay làm tổn thất công suất hữu ích của động cơ, tăng tiêu hao nhiên liệu, tăng độ mài mòn bánh xe và có thể gây mất điều khiển lái.

Mô men cần giảm là mômen điều chỉnh nhờ hộp phân phối, điều này được thực hiện trước hết bằng cách giảm mômen truyền từ động cơ tới bằng thiết bị EMS (Electronic Engine-management System) và sau đó là tạo lực phanh tại bán trục. Trên ô tô ngày nay với xe có ABS, tạo lực phanh tại bán trục bằng hai phương pháp chính:

+ Phanh nhẹ cho bánh xe chủ động tại cơ cấu phanh, với thiết bị có tên gọi là ASR (Anti Spin Regulator).

+ Phân chia lại mô men truyền qua cơ cấu vi sai.

Muốn làm việc ở chế độ TRC cần thiết phải có cơ cấu kích hoạt chuyển sang chế độ có TRC. Các loại đèn báo của xe có ABS+TRC trên bảng tablo của một xe con.

* Chức năng hộp phân phối:

- Chức năng thứ nhất: Hộp phân phối dùng trên xe nhiều cầu chủ động, tác dụng của nó dùng để phân phối mô men từ động cơ ra các cầu xe theo tải trọng bám. Trong HPP còn bố trí thêm một số truyền nhằm tăng lực kéo bánh xe khi cần thiết.

- Chức năng thứ hai: hệ thống điều khiển liên hợp có năng TRC nên có khả năng chống trượt quay bánh xe chủ động và cầu chủ động. Điều kiện xảy ra trượt quay là mô men chủ động truyền xuống bánh xe vượt quá giá trị mô men  bám đồng thời dẫn tới tăng số vòng quay của bánh xe. 

2. Nguyên lí làm việc cơ bản cơ cấu khoá ma sát điều khiển điện tử trong hộp phân phối.

Khớp ma sát là một ma sát ướt nhiều đĩa, các tấm ma sát là các lá thép gồm các cặp đĩa răng trong và răng ngoài, khớp ma sát làm việc trong môi trường chịu mài mòn, chèn dập và chịu nhiệt . Các đĩa răng ngoài nối với vỏ vi sai, các đĩa răng trong liên kết với bánh răng bán trục các đĩa được lắp xen kẽ giữa đĩa răng ngoài và đĩa răng trong và bị ép bởi xi lanh thuỷ lực đặt nằm cạnh vỏ vi sai nhờ đó mà khớp ma sát có thể truyền lực ma sát lên bánh răng bán trục. 

+ Yêu cầu li hợp điều khiển khoá:

- Kết cấu thiết kế phù hợp, gọn nhẹ, dễ lắp ráp sửa chữa và bảo dưỡng.

- Lực ép được tạo ra đủ khă năng đóng li hợp khoá êm dịu, mở li hợp khoá dứt khoát, và truyền hết mô men.

* Đối với động cơ xăng:

Điều khiển mô men chủ động tới các bánh xe tiến hành trên ôtô thông qua:

+ Thiết lập trạng thái tối ưu của bướm ga,

+ Thay đổi tức thời quá trình cháy (đúng mở xu pap),

+ Thay đổi quá trình phun nhiên liệu cho động cơ phun xăng,

* AS(Anti Spin Regulator) :

Việc hạn chế mô men động cơ truyền tới bánh xe chủ động còn đồng thời kèm theo việc điều chỉnh độ trượt tại các bánh xe này. Do vậy cần thiết có thêm khả năng điều chỉnh sự trượt quay riêng rẽ của từng bánh xe chủ động, kể cả trên ô tô có tất cả các bánh xe chủ động (4WD, AWD).

a. Các yêu cầu của ASR

Thiết bị ASR đảm bảo hạn chế sự trượt quay bánh xe khi khởi hành và khi tăng tốc:

+ Trờn mặt đường trơn một phía hay cả hai phía của ô tô, khả năng gia tốc cả hai bánh xe trên đường cong.

+ Khi chuyển động lên dốc cho các xe có cầu trước chủ động.

* Khái niệm select high (SH).

“Select-high: SH” là khỏi niệm ngược lại của “SL”. Lựa chọn “SH” sử dụng trong chương trình điều khiển cho các bánh xe chủ động có ABS và TRC.

* Cảm biến tốc độ chuyển động( cảm biến tốc độ bánh xe, cảm biến gia tốc dọc) của ôtô:

- Chức năng : Tạo ra tín hiệu tương ứng với tốc độ chuyển động của ôtô để gửi về ECT điều khiển quá trình chuyển số .

- Cấu tạo :

1: Vành răng là nam châm vĩnh cửu gắn trên trục thứ cấp của hộp số.

2 : Lõi từ .

3: Cuộn dây cảm ứng .

B. Các tình huống thực tế cần nâng cao khả năng cơ động của xe.

a. Sự phân chia mô men ra 2 cầu.

- Hệ thống dẫn động hệ thống truyền lực có HPP có điều khiển điện tử tạm gọi là hệ thống điều khiển mômen (Torque Vectoring System-TVS) của xe AWD, kết hợp việc kiểm soát phân bổ mômen trước sau với việc phân bổ momen được điều phối sang 2 bánh trái phải một cách độc lập để tự do phân chia mômen vào cả 4 bánh phù hợp với điều kiện đương xá.

- Hệ thống bao gồm cảm biến vê góc trái, lực đẩy ngang, và các thông số khác của xe, bộ vi sai cầu sau, bộ EMS (ECU). Bộ xi lanh thuỷ lực trong cơ cấu vi sai của HPP sử dụng môtơ điện và bộ EMS (ECU) để đạt được sự kiểm soát chính xác  bộ xi lanh thuỷ lực. Các cuộn dây dò lắp sẵn bên trong giám sát khoảng cách giữa xi lanh thuỷ lực và khớp ma sát để đạt được sự chính xác, liên tục  thay đổi việc phân chia mômen.

b. Điều phối sự phân bổ mômen:

- Tăng tốc khi vào cua: mômen đến bánh sau liên tục thay đổi đề cập đến 100% đến bánh sau bên ngoài và 0% đến bánh sau bên trong. Điều này tạo ra một mômen xoay theo hướng vào trong, cải thiện đáng kể việc vận hành xe.

- Mômen xoay xe là lực vặn liên quan đến trục đứng chạy xuyên qua trọng tâm xe.

C. Các tình huống xảy ra khi xe vận hành trên đường.

Khi xe chạy trên đường xấu (cát, bùn, tuyết, băng) cần phải gài bánh răng truyền tới cầu sau để tăng khả năng bám đường và tính việt dã của xe. Nếu chạy trên đường tốt mà vẫn tiếp tục gài cầu sau liên tục sẽ làm cơ cấu truyền động và lốp mòn nhanh và làm tăng tiêu hao nhiên liệu. Vì vậy khi chạy trên đường tốt không nên gài cầu sau.

P_kmax = P_k1 + P_k2 nếu không có sự phân bố lại mô men bằng cách khoá vi sai hộp phân phối thì p_k1 + p_k2 = 0,5.G

Nếu khớp ma sát hoạt động thì mô men phân bố lại theo hệ số bám hiện thời của xe nên P_kmax = p_k1 + p_k2 = p_k1 +p_k1.k = 0,5.(1+k).G.trong đó k là hệ số khoá vi sai k = M₂/M₁ sự tăng đáng kể của lực kéo sau khi phân bố lại mo men sẽ giúp xe không bị trượt quay.

- Quay quanh trục vi sai:    

 Bánh răng vi sai sẽ tì lên bánh răng bán trục có hệ số bám lớn hơn và đẩy quay nhanh  bánh răng bán trục có hệ số bám nhỏ. Cầu này quay nhanh bao nhiêu thì cầu kia quay chậm đi bấy nhiêu vì luôn ăn khớp. Do có sự quay tưng đối giữa các bánh răng nê có mô men ma sát M_r ta có sự phân chia mô men ra hai trục: M_t = 0,5.(M- M_r) và M_p = 0,5.( M+M_r) nghĩa là bên có hệ số bám lớn sẽ có giá trị mô men lớn hơn bên hệ số bám nhỏ.

+ Khi xe vận hành trên đường trơn có hệ số bám không đối xứng: khi hệ số bám của các cầu xe khác nhau mà chạy trong điều kiện đường xấu nên hiện tượng xe bị trượt ngang và cả trượt quay xảy ra. 

KẾT LUẬN

Sau những vấn đề đưa ra và thực hiện của đề tài, có những vấn đề đã được giải quyết có những vấn đề chưa làm được. Yêu cầu của đề tài thiết kế hộp phân phối có vi sai và khớp ma sát điều khiển điện tử trên xe con 5 chỗ ngồi có ABS. Các bước thực hiện trong đề tài cón có những chỗ chưa thực sự đi sâu, trong hệ thống này còn có trình điều khiển VSC tuy nhiên do thời gian và sự hiểu biết còn có hạn nên em chưa nêu lên vấn đề nay, bên cạnh đó có một số vấn đề chưa thực sự sâu như ABS một phần do nó không phải là trọng tâm đề tài, nó chỉ là hệ thống liên hợp với ASR và EMS.

Trong đề tài em đã nêu lên được một số vấn đề như sau: nghiên cứu được một số cách bố trí chung của xe con 5 chỗ ngồi hiện nay và tìm ra được một phương án phù hợp với hộp phân phối mà em thiết kế, mặc dù phương án chưa hẳn là tối ưu nhưng cũng đáp ứng được yêu cầu của đề tài đặt ra. Để thiết kế được hệ thống trước hết em tính toán động học sức kéo của xe với thông số lựa chọn và thông số tham khảo từ xe cùng loại, phần này nêu lên được đặc tính kéo và động học của xe từ đố xây dựng được đồ thị lực kéo và đồ thị động học.

Từ việc tính toán động học, sức kéo và nghiên cứu kết cấu cơ khí của một số hộp phân phối em đưa ra phương án lựa chọn thiết kế cơ khí cho hộp phân phối một cấp số truyền, phần quan trọng là hộp phân phối có vi sai và khớp ma sát sự liên hợp này làm cho hộp phân phối có thêm một số tính năng tốt của vi sai và li hợp, giúp cho nó có thể phát huy hiệu quả hơn khi làm việc, nên lựa chọn nó lắp trên dòng xe cơ động như ADW hay 4WD tăng tính cơ động và ổn định khi vận hành nhờ việc phân phối mômen và giảm tuần hoàn công suất. Phương án thiết kế lựa chọn đưa vào tính toán chọn bánh răng trụ nghiêng, bộ vi sai, khớp ma sát làm rõ trong phần tính toán.Trong đề tài em có nêu phương án gia công chi tiết là đĩa răng trong, nhưng phần này em không đi sâu vài nghiên cứu nên có một số thiếu sót không tránh khỏi.

Phần xây dựng hệ thống điều khiển vi sai khớp ma sát của hộp phân phối, em lựa chọn và xây dựng sơ đồ điều khiển kết cấu bằng điện tử và có cơ cấu motor bước và xi lanh thủy lực, với hệ thống liên hợp của ASR+ABS đã đáp ứng được yêu cầu điều khiển của đề tài và tận dụng được hệ điều khiển ABS của hệ thống phanh bớt đi chi phí nghiên cứu và sản xuất một hệ thống khác thay thế. Hệ thống điều khiển này giúp cho hộp phân phối làm việc ở chế độ TRC.

 Mặc dù được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo : PGS.TS……………, tuy nhiên do thời gian, kinh nghiệm và hiểu biết có hạn nên còn nhiều thiếu sót không tránh khỏi, mong các thầy giáo chỉ bảo góp ý cho em để đề tài được hoàn thiện hơn nữa. Em xin chân thành cảm ơn các thầy.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. PGS.Ts.Nguyễn Khắc Trai

Cấu tạo hệ thống truyền lực ô tô con (nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật-2001)

2. PGS.Ts.Nguyễn Khắc Trai

Cấu tạo gầm ôtô (nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật)

3. Ts.Nguyễn Trọng Hoan

Thiết kế tính toán ôtô

4. Lê Thị Vàng

Thiết kế hệ thống li hợp ôtô - máy kéo

5. Nguyễn Văn Tài

Thiết kế hộp số chính ôtô - máy kéo

6. Nguyễn Hữu Cẩn - Dư Quốc thịnh - Phạm Minh Thái - Nguyễn Văn Tài - Lê Thị Vàng

Lí thuyết ô tô máy kéo (nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật)

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"