Trường ĐHCN Việt-Hung Khoa Ô Tô Giáo Trình Kết Cấu Khung-Gầm Ôtô Trang 1 GIÁO TRÌNH KẾT CẤU KHUNG GẦM ÔTÔ LỜI GIỚI THIỆU VỀ GIÁO TRÌNH KẾT CẤU KHUNG- GẦM ÔTÔ Nhằm trang bị cho sinh viên những kiến thức chuyên môn về cấu tạo và nguyên lý làm việc của các hệ thống, tổng thành bố trí trong phần khung-gầm ôtô, giúp nâng cao hiểu biết để phục vụ cho việc học tập chuyên ngành sửa chữa khai thác thiết bị cơ khí ôtô cũng như cho công tác bảo dưỡng và sửa chữa trong thực tiễn. Tập Giáo trình kết cấu Khung-gầm ôtô được biên soạn cho đối tượng là sinh viên đại học và cao đẳng . Bao gồm các nội dung cụ thể như sau: Phần 1: CÔNG DỤNG - CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG KHUNG GẦM ÔTÔ I. Cấu tạo chung Ôtô II. Những yêu cầu chung đối với Ôtô III. Các cách bố trí hệ thống truyền lực trên Ôtô Phần 2: HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC Chương 1: BỘ LY HỢP 1.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại. 1.2. Cấu tạo ly hợp: 1/. Ly hợp ma sát loại một đĩa 2/. Ly hợp ma sát loại nhiều đĩa 3/. Ly hợp ma sát có lò xo hình đĩa 4/. So sánh giữa lò xo xoắn và lò xo hình đĩa 5/. Ly hợp và biến mô thủy lực III. Cơ cấu điều khiển ly hợp Chương 2: HỘP SỐ I. Công dụng, yêu cầu, phân loại. II. Truyền động bánh răng III. Cấu tạo các loại hộp số chính thông dụng: 1/. Hộp số 3 tiến 1 lùi, loại 2 trục Trường ĐHCN Việt-Hung Khoa Ô Tô Giáo Trình Kết Cấu Khung-Gầm Ôtô Trang 2 2/. Hộp số 3 tiến 1 lùi, loại 3 trục 3/. Hộp số 4 tiến 1 lùi, loại 3 trục 4/. Hộp số 5 tiến 1 lùi, loại 3 trục IV. Hộp số phụ trên Ôtô V. Hộp số phân phối trên Ôtô VI. Cấu tạo các chi tiết chính trong hộp số VII. Hộp số tự động Chương 3: TRUYỀN ĐỘNG CÁC ĐĂNG. I. Công dụng, yêu cầu, phân loại. II. Kết cấu các đăng: 1/. Khớp các đăng khác tốc 2/. Khớp các đăng đồng tốc 3/. Gối đỡ trung gian III. Bố trí truyền động các đăng trên Ôtô Chương 4: CẦU CHỦ ĐỘNG TRÊN ÔTÔ. A. Truyền lực chính: I. Công dụng, yêu cầu,phân loại. II. Phân tích kết cấu của truyền lực chính: 1/. Bánh răng nón răng thẳng 2/. Bánh răng nón răng cong 3/. Bánh răng hypoit 4/. Trục vít bánh vít III. Độ cứng vững của truyền lực chính B. Bộ vi sai: I. Công dụng, yêu cầu, phân loại. II. Phân tích cấu tạo bộ vi sai: 1/. Vi sai đối xứng 2/. Vi sai không đối xứng 3/. Cơ cấu gài vi sai cưỡng bức 4/. Các loại bộ vi sai tăng nội ma sát C. Bán trục: I. Công dụng, yêu cầu, phân loại. Trường ĐHCN Việt-Hung Khoa Ô Tô Giáo Trình Kết Cấu Khung-Gầm Ôtô Trang 3 II. Phân tích kết cấu các loại bán trục trên ôtô: 1/. Bán trục không giảm tải 2/. Bán trục giảm tải 1/2 3/. Bán trục giảm tải 3/4 4/. Bán trục giảm tải hoàn toàn D. Dầm cầu chủ động Chương 5: CẦU DẪN HƯỚNG. I. Công dụng, yêu cầu, phân loại II. Phân tích kết cấu cầu dẫn hướng: 1/. Cầu dẫn hướng không chủ động 2/. Cầu dẫn hướng chủ động 3/. Góc lắp đặt của bánh xe dẫn hướng Phần 3: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Chương 6: HỆ THỐNG LÁI. I. Công dụng, yêu cầu, phân loại. II. Động học quay vòng của Ôtô III. Phân tích kết cấu hệ thống lái: 1/. Cơ cấu lái 2/. Dẫn động lái 3/. Các loại trợ lực lái IV. Bộ lái trợ lực V. Hệ thống lái điện tử Chương 7: HỆ THỐNG PHANH I. Công dụng, yêu cầu, phân loại II. Phân tích kết cấu hệ thống phanh: A- Cơ cấu phanh: 1/. Phanh guốc 2/. Phanh đĩa B- Dẫn động phanh: 1/. Phanh thủy lực 2/. Phanh khí nén 3/. Phanh trợ lực khí nén-thủy lực Trường ĐHCN Việt-Hung Khoa Ô Tô Giáo Trình Kết Cấu Khung-Gầm Ôtô Trang 4 4/. Phanh trợ lực chân không-thủy lực III. Cấu tạo các chi tiết chính 1/. Xy lanh chính 2/. Xy lanh con 3/. Xy lanh chính loại 2 dòng 4/. Các loại van điều chỉnh trong hệ thống phanh IV. Hệ thống phanh ABS 1/. Hệ thống phanh thủy lực ABS 2/. Hệ thống phanh khí nén ABS Phần 4: HỆ THỐNG CHUYỂN ĐỘNG Chương 8: KHUNG XE VÀ THÂN XE I. Công dụng, phân loại, yêu cầu II. Thân - Khung xe liền khối III. Loại khung xe thường dùng Chương 9: HỆ THỐNG TREO. I. Công dụng, yêu cầu, phân loại II. Phân tích kết cấu của hệ thống treo: 1/. Bộ phận hướng 2/. Bộ phận đàn hồi 3/. Bộ phận giảm chấn III. Hệ thống treo điện tử III. Hệ thống treo khí nén Chương 10: BÁNH XE – LỐP XE I. Công dụng, phân loại, yêu cầu II. Kết cấu hệ thống chuyển động Trường ĐHCN Việt-Hung Khoa Ô Tô Giáo Trình Kết Cấu Khung-Gầm Ôtô Trang 5 Trong quá trình biên soạn, chúng tôi đã hết sức cố gắng tổng hợp các tư liệu tham khảo nhằm hệ thống hóa lại các nội dung cho các sinh viên dễ dàng tra cứu khi học tập. Tuy vậy, nội dung tập giáo trình này cũng vẫn còn không ít thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp chân tình để tập giáo trình này ngày càng hoàn thiện hơn. Trân thành cảm ơn. Giáo viên biên soạn Nguyễn Văn Hiển Trường ĐHCN Việt-Hung Khoa Ô Tô Giáo Trình Kết Cấu Khung-Gầm Ôtô Trang 6 PHẦN 1 CÔNG DỤNG - CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG GẦM ÔTÔ Ôtô là phương tiện vận tải đường bộ, có tên gọi là automobile (hình thành từ phân từ auto gốc HiLạp có nghĩa là tự mình, còn phân từ mobile gốc Latinh có nghĩa là chuyển động. ) I. CẤU TẠO CHUNG CỦA ÔTÔ: Theo quan điểm động lực học, trên ôtô được chia thành các hệ thống chính như sau: 1/- Động cơ: Là nguồn năng lượng cơ học có nhiệm vụ cung cấp công suất đến hệ thống truyền lực và các bánh xe chủ động nhằm làm cho ôtô di chuyển; phần lớn động cơ ôtô sử dụng là loại động cơ đốt trong. 2/- Khung – gầm ôtô: Kết cấu chung của phần khung - gầm ô tô bao gồm các hệ thống chính như sau: a). Hệ thống truyền lực: dùng để truyền momen xoắn từ động cơ đến các bánh xe chủ động, đồng thời cho phép thay đổi độ lớn và chiều hướng của momen xoắn; bao gồm các bộ phận sau: bộ ly hợp, hộp số, truyền động các-đăng, bộ truyền lực chính với bộ vi sai và các bán trục. b). Hệ thống điều khiển: dùng để điều khiển hướng chuyển động và thay đổi tốc độ của ôtô theo ý muốn của người 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 vững 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 ôtô: giúp làm giảm các va xóc và tạo lực bám tốt với mặt đường. 3/- Thân vỏ ôtô: Là phần công tác hữu ích của ôtô, dùng để chở khách hoặc hàng hoá. Đối với xe tải là buồng lái và thùng xe; đối với xe khách và xe con là chỗ của người ngồi lái và hành khách. Trường ĐHCN Việt-Hung Khoa Ô Tô Giáo Trình Kết Cấu Khung-Gầm Ôtô Trang 7 4/- Điện thân ôtô: Bao gồm các thiết bị cơ điện làm tăng tiện nghi bên trong buồng lái ôtô như: radio-cassette, video, máy sưởi ấm, hệ thống điện lạnh, máy gạt nước, các đèn soi sáng bên trong, các đèn chiếu sáng-tín hiệu, v.v… II. NHỮNG YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI ÔTÔ: 1/- Những yêu cầu về thiết kế chế tạo: - Ôtô phải mang tính hiện đại, có kết cấu tối ưu, kích thước nhỏ gọn, bố trí một cách phù hợp với điều kiện đường sá và khí hậu. - Tạo dáng xe phù hợp với yêu cầu về 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 ôtô. Nên dùng loại vật liệu nhẹ để giảm tự trọng của ôtô. - Kết cấu của các chi tiết phải có tính công nghệ cao, dễ gia công. 2/- Những yêu cầu về sử dụng: - Ôtô phải có tính năng động lực cao như: tốc độ trung bình cao nhằm nâng cao năng suất vận chuyển, thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc ngắn, xe khởi động dễ dàng. - Ôtô phải có tính an toàn cao, đặc biệt đối với hệ thống lái và hệ thống phanh. - Ôtô 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… ít. - Ôtô chạy phải êm, không ồn, giảm lượng độc hại trong khí thải. 3/- Những yêu cầu về bảo dưỡng sửa chữa: Thời gian bảo dưỡng, sửa chữa ôtô rất lớn. Để giảm khối lượng công việc, kéo dài chu kỳ bảo dưỡng ôtô phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Số lượng các điểm bôi trơn phải ít để giảm giờ công bơm dầu (nên thay thế các điểm bôi trơn có vú mỡ bằng vật liệu bôi trơn vĩnh cửu ). - Giảm giờ công kiểm tra siết chặt bằng cách sử dụng các bulông, 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. Trường ĐHCN Việt-Hung Khoa Ô Tô Giáo Trình Kết Cấu Khung-Gầm Ôtô Trang 8 - Kết cấu của ôtô phải đảm bảo cho công tác tháo lắp được 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 III CÁC CÁCH BỐ TRÍ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN ÔTÔ: 1/- Các loại hệ thống truyền lực: Việc thiết kế để bố trí vị trí các bộ phận của hệ thống truyền lực trên các loại ôtô tùy thuộc vào cách sắp xếp động cơ (động cơ đặt ở phía trước, ở giữa hoặc phía sau xe), đặc tính truyền động ra các bánh xe ( hai bánh sau chủ động, hai bánh trước chủ động hoặc cả bốn bánh đều chủ động). Hiện nay, hệ thống truyền lực trên ôtô được bố trí theo các kiểu sau đây: a)- Động cơ bố trí phía trước xe, các bánh sau là bánh chủ động: trong trường hợp này, các bộ phận của hệ thống truyền động được sắp xếp theo thứ tự: động cơ, bộ ly hợp, hộp số, truyền động các-đăng, cầu chủ động với bộ vi sai và các bán trục. b)- Động cơ bố trí phía trước xe, các bánh trước và bánh sau đều là bánh chủ động: thường được sử dụng đối với các xe chuyên dùng đòi hỏi tính việt dã cao. Trong trường hợp này, phải có hộp số phụ làm nhiệm vụ phân phối momen xoắn từ động cơ ra các cầu chủ động trước và sau xe. c)- Động cơ bố trí phía trước xe, các bánh trước là bánh chủ động: đây là kiểu thiết kế phổ biến nhất cho ô tô du lịch đời mới hiện nay là động cơ đặt ngang phía trước và dẫn động trực tiếp hai bánh xe trước. Phương pháp này đạt được các ưu điểm: + Động cơ nằm ngang tạo điều kiện giảm chiều dài đầu xe và vấn đề khí động học. + Loại bỏ được trục truyền động các-đăng dọc từ đầu xe đến đuôi xe. Nhờ vậy sàn của ca-bin và thân xe bằng phẳng và rộng hơn. d)- Động cơ bố trí phía sau xe, các bánh sau là bánh chủ động: kiểu bố trí này thường được sử dụng đối với các ôtô chở khách trên 30 chỗ ngồi và ở một vài loại ôtô du lịch thiết kế động cơ đặt sau xe và dẫn động hai bánh sau. (Ví dụ: Ôtô du lịch của hãng Volkswagen). Loại bố trí này giúp giảm ồn trong thùng xe, tạo thoải mái cho hành khách đi xe. Trường ĐHCN Việt-Hung Khoa Ô Tô Giáo Trình Kết Cấu Khung-Gầm Ôtô Trang 9 2/- Sơ đồ bố trí của một vài loại hệ thống truyền lực: Để đánh giá độ phức tạp của hệ thống truyền lực, thường dựa vào công thức bánh xe ba . Công thức bánh xe được thể hiện bằng tích của hai số ba (trong đó a là số lượng bánh xe, b là số lượng bánh xe chủ động). Ví dụ: - 24 (có 4 bánh xe, trong đó có 2 bánh xe chủ động): xe có một cầu chủ động. - 44 (có 4 bánh xe đều là chủ động): xe có 2 cầu chủ động. - 46 (có 6 bánh xe trong đóù có 4 bánh xe chủ động): xe tải hoặc xe khách có 2 cầu chủ động. - 66 (cả 6 bánh xe đều là chủ động): xe có 3 cầu chủ động. Sau đây là một vài sơ đồ bố trí điển hình: a). Sơ đồ 24 ( cầu sau chủ động, động cơ đặt trước ): Đây là cách bố trí cơ bản, được sử dụng nhiều trên các loại xe. Trường ĐHCN Việt-Hung Khoa Ô Tô Giáo Trình Kết Cấu Khung-Gầm Ôtô Trang 10 b). Sơ đồ 24 (Cầu sau chủ động, động cơ đặt sau ): Cách bố trí này rất gọn, không dùng truyền lực cardan, toàn bộ động cơ, bộ ly hợp, hộp số, cầu sau chủ động liên kết thành một khối. c). Sơ đồ 24 ( Cầu trước chủ động, động cơ đặt trước ): [...]... Giáo Trình Kết Cấu Khung- Gầm Ôtô Trang 28 Trường ĐHCN Việt-Hung Khoa Ô Tô Nếu: - i < 1: tỉ số truyền tăng - i = 1: tỉ số truyền thẳng - i > 1: tỉ số truyền giảm (nhanh) Giáo Trình Kết Cấu Khung- Gầm Ôtô Trang 29 Trường ĐHCN Việt-Hung Khoa Ô Tô III CẤU TẠO CÁC LOẠI HỘP SỐ CHÍNH THÔNG DỤNG: Giáo Trình Kết Cấu Khung- Gầm Ôtô Trang 30 Trường ĐHCN Việt-Hung Khoa Ô Tô Kết cấu chi tiết: a Trục sơ cấp Giáo Trình. .. Việt-Hung Khoa Ô Tô Kết cấu chi tiết: a Trục sơ cấp Giáo Trình Kết Cấu Khung- Gầm Ôtô Trang 31 Trường ĐHCN Việt-Hung Khoa Ô Tô b Trục thứ cấp Giáo Trình Kết Cấu Khung- Gầm Ôtô Trang 32 Trường ĐHCN Việt-Hung Khoa Ô Tô c Trục trung gian và số lùi 1 Hộp số 3 tiến 1 lùi, loại 2 trục: a)- Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Giáo Trình Kết Cấu Khung- Gầm Ôtô Trang 33 Trường ĐHCN Việt-Hung Khoa Ô Tô - Vị trí tay... lái buông tay ra khỏi cần sang số Giáo Trình Kết Cấu Khung- Gầm Ôtô Trang 25 Trường ĐHCN Việt-Hung Giáo Trình Kết Cấu Khung- Gầm Ôtô Khoa Ô Tô Trang 26 Trường ĐHCN Việt-Hung Khoa Ô Tô CHƯƠNG 2 HỘP SỐ I CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU: 1/- Công dụng: - Thay đổi lực kéo ở bánh xe chủ động của ôtô cho phù hợp với điều kiện cản của mặt đường - Thay đổi chiều chuyển động của ôtô (tiến hoặc lùi) - Cho xe dừng... III CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN LY HỢP: 1/- Điều khiển cơ khí: Loại này được sử dụng nhiều trên ôtô, có cấu tạo đơn giản và làm việc rất đảm bảo Cấu tạo của loại này đơn giản nhưng không thuận tiện đối với ô tô vận tải Nhất là trường hợp động cơ bố trí xa người lái Cấu tạo của cơ cấu này được giới thiệu ở hình dưới đây Khi ấn chân lên bàn đạp ly hợp, trục bàn đạp xoay làm Giáo Trình Kết Cấu Khung- Gầm Ôtô Trang... hoàn được lặp lại Giáo Trình Kết Cấu Khung- Gầm Ôtô Trang 19 Trường ĐHCN Việt-Hung Khoa Ô Tô c)- Ưu nhược điểm của ly hợp thủy lực: * Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, các chi tiết ít bị mòn hỏng ; khi hoạt động êm dịu, không ồn không giật khi thay đổi tốc độ xe * Nhược điểm: Có hiện tượng trượt trong ly hợp hiệu suất truyền lực thấp nên xe chạy tốn nhiều nhiên liệu ; ngoài ra nếu không có cơ cấu gài đặt biệt... êm dịu, dứt khoát và nhanh Giáo Trình Kết Cấu Khung- Gầm Ôtô Trang 12 Trường ĐHCN Việt-Hung Khoa Ô Tô - Mômen quán tính của phần bị động phải nhỏ - Ly hợp làm nhiệm vụ của bộ phận an toàn, do đó hệ số dự trữ của β phải nằm trong giới hạn - Điều khiển dễ, lực tác dụng lên pedal phải nhỏ - Các bề mặt ma sát đảm bảo thoát nhiệt tốt - Kết cấu đơn giản, dễ điều chỉnh, chăm sóc II CẤU TẠO LY HỢP: 1/- Ly hợp... hợp Giáo Trình Kết Cấu Khung- Gầm Ôtô Trang 21 Trường ĐHCN Việt-Hung Khoa Ô Tô b)- Hoạt động: Khi tác dụng lực vào pedal, 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 qua phải, đẩy cần đến đòn mở ly hợp Khi thôi tác dụng lực lên pedal, các lò xo kéo các chi tiết dẫn động về vị trí ban đầu Giáo Trình Kết. .. - Kết cấu đơn giản, dễ điều chỉnh, chăm sóc II CẤU TẠO LY HỢP: 1/- Ly hợp ma sát loại một đĩa: a) -Cấu tạo: Giáo Trình Kết Cấu Khung- Gầm Ôtô Trang 13 Trường ĐHCN Việt-Hung Khoa Ô Tô Ly hợp loại này có từ ba đến chín 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 các khoang chứa lò xo ép và được gắn chặt vào bánh đà Khi buông bàn đạp ly... động cơ và hộp số tạm gián đoạn Giáo Trình Kết Cấu Khung- Gầm Ôtô Trang 14 Trường ĐHCN Việt-Hung Khoa Ô Tô Sau khi ta cài số, buông chân ly hợp, bạc đạn chà trở về vị trí cũ, không còn ép lên ba đòn mở nữa, các lò xo ép lại ấn mâm ép đè đĩa ma sát bám vào bánh đà, liên kết giữa động cơ và hộp số được nối trở lại Ưu nhược điểm của ma sát loại một đĩa: * Ưu điểm: - Kết cấu đơn giản, rẻ tiền - Thoát nhiệt... c) -Cấu tạo đĩa ly hợp: Đĩa ma sát hay đĩa ly hợp gồm một đĩa thép gợn sóng liên kết với moayơ lỗ then hoa nhờ các lò xo giảm xoắn Hai tấm bố ma sát được ghép hai bên đĩa thép bằng cách tán đinh 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 2/- Ly hợp ma sát loại nhiều đĩa: a) Cấu tạo và hoạt động : Giáo Trình Kết Cấu Khung- Gầm Ôtô