ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG
KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG
----------

ĐỒ ÁN
THIẾT KẾ Ơ TƠ

Giáo viên hướng dẫn

: TS. Lê Văn Tụy
: TS. Nguyễn Văn Đông

Sinh viên thực hiện

:

Nhóm

:

Lớp

: 18C4


PBL3: Thiết kế ô tô

GVHD: TS. Lê Văn Tụy & TS.Nguyễn Văn Đông

Mục lục

2


PBL3: Thiết kế ô tô

GVHD: TS. Lê Văn Tụy & TS.Nguyễn Văn Đơng

Lời nói đầu
Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế thế
giới, nền kinh tế Việt Nam cũng từng bước phát triển mạnh mẽ trên con đường cơng
nghiệp hóa hiện đại hóa. Bên cạnh đó kĩ thuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ. Trong
đó phải nói đến ngành động lực nói chung và sản xuất ơ tơ nói riêng, chúng ta đã liên
doanh với nhiều hãng ô tô nổi tiếng trên thế giới cùng sản xuất và lắp ráp ơ tơ. Để góp
phần nâng cao trình độ kĩ thuật, đội ngũ kĩ thuật của ta phải nghiên cứu, thiết kế tính tốn
đó là u cầu cấp thiết.
Sau khi học xong môn Lý thuyết ô tô, Kết cấu và thiết kế ô tô, chúng em được tổ
bộ môn giao làm nhiệm vụ đồ án môn học thiết kế ô tô. Trong q trình tính tốn để hồn
thành đồ án chun ngành này, bước đầu chúng em đã gặp khơng ít khó khăn bỡ ngỡ.
Nhưng chúng em đã được sự quan tâm chỉ dẫn, sự giúp đỡ nhiệt tình của giáo viên hướng
dẫn bộ môn. Tuy vậy nhưng không thể tránh khỏi những hạn chế, thiếu sót trong q
trình tính tốn. Để hoàn thành tốt, khắc phục những hạn chế và thiếu sót chúng em rất
mong được sự đóng góp ý kiến, sự giúp đỡ của thầy và các bạn để sau này ra trường bắt
tay vào cơng việc, q trình cơng tác chúng em được hồn thành cơng việc một cách tốt
nhất.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy TS. Lê Văn Tụy và thầy TS. Nguyễn Văn
Đông đã giúp đỡ chúng em nhiệt tình để chúng em có thể hồn thiện đồ án mơn học này.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TRÊN Ô TÔ
1.1.


Tổng quan hệ thống truyền lực

Hệ thống truyền lực trên ô tô là tập hợp tất cả cơ cấu nối từ động cơ đến bánh xe chủ
động, bao gồm các cơ cấu truyền, cắt, đổi chiều quay, biến đổi giá trị momen truyền.
1.1.1. Hệ thống truyền lực có các nhiệm vụ cơ bản sau:
3


PBL3: Thiết kế ô tô

GVHD: TS. Lê Văn Tụy & TS.Nguyễn Văn Đơng

• Truyền, biến đổi moment 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
q trình ơ tơ chuyển động.
• Cắt dịng truyền trong thời gian ngắn hoặc dài.
• Thực hiện đổi chiều chuyển động giúp ơ tơ chuyển động lùi.
• Tạo khả năng chuyển động êm dịu và thay đổi tốc độ cần thiết trên đường.
1.1.2. Yêu cầu hệ thống truyền lực trên ơ tơ:
• Truyền cơng suất từ động cơ đến bánh xe chủ động với hiệu suất cao, độ tin cậy
lớn.
• Thay đổi được moment của động cơ một cách dễ dàng.
• Cấu tạo đơn giản, dễ bảo dưỡng, sửa chữa.
1.1.3. Các cách bố trí hệ thống truyền lực chính trên ơ tơ:
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, đặc tính truyền động ra các bánh. Hiện nay, hệ thống
truyền lực trên ôtô được bố trí theo các kiểu sau đây:
• Động cơ bố trí phía trước xe, các bánh sau là bánh dẫn 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.
• Động cơ bố trí phía trước xe, các bánh trước và bánh sau đều là bánh dẫn động:
thường được sử dụng đối với các xe chun dùng địi 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.
• Động cơ bố trí phía trước xe, các bánh trước là bánh dẫn 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.

4


PBL3: Thiết kế ô tô

GVHD: TS. Lê Văn Tụy & TS.Nguyễn Văn Đơng

Động cơ bố trí phía sau xe, các bánh sau là bánh dẫn 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.

1.1.4. Sơ đồ bố trí của một vài hệ thống truyền lực:
Để đánh giá độ phức tạp của hệ thống truyền lực, thường dựa vào công thức bánh
xe. Cơng thức bánh xe được thể hiện bằng tích của hai số (trong đó a là số lượng bánh xe,
b là số lượng bánh xe chủ động).
• Sơ đồ (động cơ đặt trước, cầu sau chủ động/ Front-Rear: FR ): Đây là cách bố trí
cơ bản, được sử dụng nhiều trên các loại xe.
• Sơ đồ (động cơ đặt sau, cầu sau chủ động/Rear-Rear: RR): Cách bố trí này rất gọn,

khơng dùng truyền lực cardan, tồn bộ động cơ, bộ ly hợp, hộp số, cầu sau chủ
động liên kết thành một khối.
• Sơ đồ (động cơ đặt trước, cầu trước chủ động/Front-Front: FF):

5


PBL3: Thiết kế ô tô

GVHD: TS. Lê Văn Tụy & TS.Nguyễn Văn Đông

Sơ đồ (Cầu trước và cầu sau đều chủ động, động cơ đặt trước/ 4 Wheel Drive: 4WD).
Đặc điểm của sơ đồ này là có bộ vi sai giữa 2 cầu và bộ khoá vi sai khi cần thiết. Tồn bộ
cơ cấu này xếp gọn một góc trong hộp phân phối.

1.2.

Ly hợp

6


PBL3: Thiết kế ô tô

GVHD: TS. Lê Văn Tụy & TS.Nguyễn Văn Đông

1.2.1. Công dụng
Ly hợp là khớp nối giữa trục khuỷu động cơ với hệ thống truyền lực.
- Ly hợp dùng để ngắt - nối truyền động từ trục khuỷu động cơ đến hệ thống truyền
lực.

- Ngoài ra, ly hợp cịn được dùng như một cơ cấu an tồn cho hệ thống truyền lực
khi quá tải. Nếu khớp nối ly hợp không ngắt được truyền động từ trục khuỷu động
cơ đến hệ thống truyền lực khi gài số thì việc gài số sẽ rất khó khăn và có thể gây
ra sự dập răng, thậm chí có thể gãy vỡ răng hộp số.
1.2.2. Yêu cầu đối với ly hợp
-

Ly hợp phải truyền được mô men quay lớn nhất của động cơ trong bất kỳ điều kiện
làm việc nào. Hay nói cách khác, mô men ma sát của ly hợp phải luôn luôn lớn hơn
mô men cực đại của động cơ.

-

Việc mở ly hợp phải dứt khốt và nhanh chóng. Nghĩa là khi mở ly hợp, phần bị
động phải tách hoàn tồn khỏi phần chủ động. Như vậy momen qn tính quy dẫn
của trục khuỷu và momen xoắn của động cơ bị triệt tiêu khỏi hệ trục của ly hợp khi
gài số, nếu khơng sẽ gây khó khăn cho việc gài số.
- Khi đóng ly hợp, yêu cầu phải êm dịu. Tức là, mơ men ma sát hình thành ở ly hợp
phải tăng từ từ khi đóng ly hợp; có vậy mới tránh được hiện tượng giật xe và gây
dập răng của các bánh răng trong hộp số cũng như các cơ cấu truyền động khác
trong hệ thống truyền lực.
- Momen quán tính của các chi tiết phần bị động ly hợp phải nhỏ đến mức thấp nhất
có thể nhằm giảm các lực va đạp lên bánh răng gài số (trường hợp khơng có bộ
đồng tốc), giảm nhẹ điều kiện làm việc của bộ đồng tốc cũng như tăng nhanh thời
gian gài số.
Ngồi ra, ly hợp phải có kết cấu gọn nhẹ, điều khiển dễ dàng và nhẹ nhàng, tuổi thọ cao.
1.2.3. Phân loại ly hợp
Kết cấu ly hợp được phân loại như sau:
• Theo phương pháp truyền mơ men từ trục khuỷu đến hệ thống truyền lực.
• Ma sát: Mơ men truyền qua li hợp nhờ ma sát giữa các bề mặt ma sát. Li hợp ma

sát có kết cấu đơn giản, hiện nay được sử dụng phổ biến trên ô tô với các dạng sử
dụng ma sát khô và ma sát trong dầu (ma sát ướt).
• Thủy lực: Loại ly hợp mà mơ men ma sát hình thành ở ly hợp nhờ ma sát chất
lỏng. Ly hợp thủy lực là rất êm dịu (nhờ tính chất dễ trượt của chất lỏng) nhờ vậy
giảm được tải trọng động cho động cơ và hệ thống truyền lực. Tuy vậy lại mở
không dứt khốt vì ln có mơ men dư (dù số vịng quay của động cơ rất thấp) gây
khó khăn cho việc gài số. Vì vậy thường được dùng kết hợp với một ly hợp ma sát
7


PBL3: Thiết kế ô tô

GVHD: TS. Lê Văn Tụy & TS.Nguyễn Văn Đơng

cơ khí để ngắt hồn tồn ly hợp khi gài số. Ly hợp thuỷ lực ln ln có sự trượt
(ít nhất 2÷3%) do vậy gây thêm tổn hao cơng suất động cơ và do đó tăng tiêu hao
nhiên liệu của xe, địi hỏi cao về độ chính xác và kín khít cũng như dầu đặc biệt
(có độ nhờn và nhiệt độ đông đặc thấp, không sủi bọt .v.v. ) nên giá thành rất cao.
Loại này chỉ sử dụng hạn chế trên các loại xe đặc biệt có cơng suất riêng lớn.
• Điện từ: Đó là loại ly hợp mà mơ men hình thành ở ly hợp nhờ mo men điện từ.
Ly hợp điện từ truyền động êm dịu. Tuy vậy kết cấu kồng kềnh nên ít dùng trên
ơtơ mà thường được sử dụng trên tàu hoả, máy công trình...
• Theo số lượng đĩa ép của ly hợp ma sát.
Dựa vào đặc điểm liên kết giữa phần chủ động và phần bị động, li hợp ma sát được
chia ra một đĩa, hai đĩa và nhiều đĩa:
• Theo trạng thái thường xuyên làm việc của ly hợp ma sát.
• Ly hợp thường đống dùng trên ô tô. Ly hợp chỉ mở khi có tác động điều khiển.
• Ly hợp thường mở: Được dùng trên các xe máy cơng trình, máy kéo. Ly hợp được
đóng khi có tác động điều khiển.
• Theo phương pháp tạo lực ép, đảm bảo tạo nên mơ men ma sát.

• lị xo trụ, lị xo cơn, lị xo dạng đĩa,…với các dạng bố trí: xung quanh chu vi hoặc
trung tâm của ly hợp.
• Loại ly tâm: Sử dụng lự ly tâm để tạo lực ép cho ly hợp ma sát. Loại này được
dùng trên các ô tơ rất nhỏ.
• Loại nữa ly tâm: lực ép sinh ra bao gồm cả lực của lò co và lực ly tâm.
• Theo phương pháp dẫn động điều khiển ly hợp.
• Dẫn động cơ khí: Là dẫn động điiều khiển từ bàn đạp tới cụm ly hợp thông qua
các khâu, khớp, địn nối. Loại này được dùng trên ơ tơ con, với yêu cầu lực ép
nhỏ.
• Dẫn động thủy lực: là dẫn động thơng qua các khâu, khớp, địn nối và đường ống
cùng với các cụm truyền chất lỏng.
• Dẫn động có trợ lực: Là tổ hợp của các phương pháp dẫn động cơ khí hoặc thủy
lực với các bộ phận trợ lực từ bàn đạp: cơ khí, thủy lực áp suất lớn, chân khơng,
khí nén,…Trên ơ tơ ngày nay thường sử dụng trợ lực điều khiển ly hợp.

8


PBL3: Thiết kế ô tô
1.3.

GVHD: TS. Lê Văn Tụy & TS.Nguyễn Văn Đông

Hộp số

1.3.1. Công dụng
Hộp số là thiết bị dùng để thay đổi số vịng quay và mơmen của động cơ truyền đến
các bánh xe chủ động đủ để thắng sức cản chuyển động của ôtô thay đổi khá nhiều trong
q trình làm việc.
Ngồi ra hộp số cịn dùng để:

• Thay đổi chiều quay của trục bị động so với trục chủ động để xe có thể chạy lùi.
• Ngắt truyền động lâu dài giữa động cơ và các bánh xe chủ động khi cần thiết
như: Khi cho xe đứng yên trong thời gian dài mà không cần phải tắt máy, khi
khởi động, cho xe chạy xuống dốc, chạy theo qn tính,...
1.3.2. u cầu
Để đảm bảo các cơng dụng trên, ngoài các yêu cầu chung về sức bền và kết cấu
gọn nhẹ thì hộp số phải thỏa mãn các u cầu đặc trưng sau:
• Phải có đầy đủ tỷ số truyền cần thiết nhằm đảm bảo tốt tính chất động lực và
tính kinh tế nhiên liệu cho ơtơ khi làm việc.
• Khi gài số khơng sinh ra các lực va đập lên các răng nói riêng và hệ thống
truyền lực nói chung. Muốn vậy hộp số ơtơ phải có các bộ đồng tốc để gài số
hoặc ống để gài số.
• Phải có vị trí trung gian để có thể ngắt truyền động của động cơ khỏi hệ thống
truyền lực trong thời gian lâu dài. Phải có cơ cấu chống gài hai số cùng lúc để
đảm bảo an toàn cho hộp số khơng bị gãy vỡ răng.
• Phải có số lùi để cho phép xe chuyển động lùi. Đồng thời phải có cơ cấu an tồn
chống gài số lùi một cách ngẫu nhiên.
• Điều khiển nhẹ nhàng, làm việc êm dịu, tin cậy và hiệu suất cao.

9


PBL3: Thiết kế ô tô

GVHD: TS. Lê Văn Tụy & TS.Nguyễn Văn Đông

1.3.3. Phân loại hộp số
Với các yêu cầu nêu trên, tùy theo tính chất truyền mơmen cũng như sơ đồ động học,
hiện nay hộp số cơ khí ơtơ có thể phân loại như sau:
Dựa vào tính chất truyền mơmen, có thể phân hộp số ơtơ ra làm hai kiểu:

• Kiểu hộp số vơ cấp là kiểu hộp số có mơmen truyền qua hộp số biến đổi liên tục
và do đó tỷ số truyền động học cũng thay đổi liên tục. Hộp số này dùng trên ôtô
chủ yếu là kiểu truyền động bằng thủy lực.
• Kiểu hộp số có cấp là kiểu hộp số gồm một số cấp hữu hạn (thường từ 3 đến 20
cấp). Ứng với mỗi cấp có giá trị mơmen và do đó tốc độ truyền qua hộp số không
đổi.
Dựa trên số trục chứa các cặp bánh răng truyền số có thể chia hộp số ơtơ ra làm hai
loại sau:
• Hộp số hai trục: Là loại hộp số có trục sơ cấp gắn với bánh răng chủ động của số
truyền, trục thứ cấp chứa bánh răng bị động.
• Hộp số ba trục: Là hộp số có trục sơ cấp gắn bánh răng chủ động của số truyền,
trục trung gian chứa bánh răng trung gian và trục thứ cấp chứa bánh răng bị động.
Điều đặc biệt là trục sơ cấp và trục thứ cấp (trục thứ ba) bố trí đồng tâm.
• Dựa theo số cấp của hộp số, có thể phân chia ra hai loại:
• Hộp số thường có số cấp nhỏ hơn hoặc bằng 6.
• Hộp số nhiều cấp có số cấp lớn hơn 6 (thường từ 8 đến 20 cấp).
1.4.

Các đăng

10


PBL3: Thiết kế ô tô

GVHD: TS. Lê Văn Tụy & TS.Nguyễn Văn Đông

1.4.1. Công dụng
Các đăng và khớp nối là cơ cấu nối và truyền mơmen. Nó được sử dụng để truyền
mômen giữa các cụm không cố định trên cùng một đường trục và các cụm này có thể bị

thay đổi vị trí tương đối trong qua trình làm việc.
Vì đặc điểm trên nên truyền động các đăng không những phải bảo đảm động học
giữa đầu vào và đầu ra mà cịn phải có khả năng dịch chuyển dọc trục để thay đổi độ dài
của trục các đăng.
Ngoài ra, để truyền mômen với khoảng cách lớn, thân trục các đăng có thể được chế
tạo thành hai phần: Một phần gắn lên thân xe, phần còn lại gắn với cầu xe. Giữa các đoạn
thân có thể là khớp nối.
1.4.2. Phân loại các- đăng
Các đăng có thể phân loại theo cơng dụng, đặc điểm động học hoặc kết cấu.
• Theo cơng dụng của các đăng, người ta chia thành các loại sau:
- Các đăng nối giữa hộp số với cầu chủ động
- Các đăng nối giữa cầu chủ động với bánh xe chủ động;
- Các đăng nối giữa hộp số với các thiết bị phụ: bơm thuỷ lực, tời kéo…
• Theo đặc điểm động học của các đăng, người ta chia thành các loại sau:
- Các đăng khác tốc: Tốc độ quay của trục chủ động và bị động qua một khớp các
đăng là khác nhau
- Các đăng đồng tốc: Tốc độ quay của trục chủ động và bị động qua một khớp các
đăng là bằng nhau.
- Khớp nối: Khớp nối khác các đăng là khả năng truyền mômen giữa trục chủ động
và bị động qua khớp nối giới hạn trong khoảng 30-60.
• Theo kết cấucác đăng có trục chữ thập
- Các đăng có trục chữ thập.
• Các đăng bi.
• Khớp nối đàn hồi, cho phép làm việc ở góc truyền giới hạn.
1.4.3. Yêu cầu
Ở bất kỳ số vòng quay nào, trục các đăng cũng không bị võng và va đập, cần phải
giảm tải trọng động do mơmen qn tính sinh ra đến một trị số đảm bảo an toàn;
Các trục các đăng phải đảm bảo quay đều và không sinh ra tải trọng động;
Đối với các đăng đồng tốc phải đảm bảo chính xác về động học trong q trình làm việc
khi trục chủ động và bị động lệch với nhau một góc bất kỳ để đảm bảo hai trục quay cùng

tốc độ
Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, có độ bền vững cao, hiệu suất truyền động cao.
1.5.

Cầu chủ động trên ô tô

Cầu chủ động trên ô tô bao gồm các bộ phận chính sau:
11


PBL3: Thiết kế ơ tơ
•
•
•
•
1.5.1.

GVHD: TS. Lê Văn Tụy & TS.Nguyễn Văn Đơng

Bộ truyền lực chính
Bộ vi sai
Các bán trục
Dầm cầu
Bộ truyền lực chính

• Cơng dụng:
Dùng để tăng moment quay và truyền moment quay từ trục cardan đến các bánh xe
chủ động của ơtơ.
• Phân loại:
- Theo số cấp truyền: có thể có 1 cấp hoặc 2 cấp tốc độ.

- Theo truyền lực chính có loại đơn và loại kép: loại đơn có một cặp bánh răng ăn
khớp, loại kép có hai cặp bánh răng ăn khớp
- Theo loại bánh răng có: bánh răng nón, bánh răng nón răng cong, bánh răng hypoit
và bánh răng trục vít.
Hiện nay trên các ôtô người ta thường dùng bánh răng nón răng cong và bánh răng
hypoit.
• Yêu cầu:
- Phải đảm bảo tỷ số truyền cần thiết để phù hợp với chất lượng kéo và tính kinh tế
nhiên liệu.
- Có kích thước và chiều cao cầu xe không lớn để tăng khoảng sáng gầm xe.
- Hiệu suất làm việc cao ngay cả khi thay đổi nhiệt độ và vận tốc quay.
- Đảm bảo có độ cứng vững tốt, làm việc không ồn để tăng thời gian làm việc.
- Trọng lượng phần không được treo phải nhỏ.
1.5.2. Bộ vi sai
• Cơng dụng:
Bộ vi sai đảm bảo cho các bánh xe quay với tốc độ khác nhau lúc xe quay vịng
hay chuyển động trên đường khơng bằng phẳng, hoặc có sự sai lệch về kích thước của
lốp, đồng thời phân phối lại moment xoắn cho hai nữa trục.
• Phân loại:
- Theo cơng dụng chia thành: vi sai giữa các bánh xe, vi sai giữa các cầu, vi sai giữa
các truyền lực cạnh.
- Theo kết cấu chia thành: vi sai bánh răng nón, vi sai bánh răng trụ, vi sai cam, vi
sai trục vít, vi sai ma sát thuỷ lực, vi sai có tỷ số truyền thay đổi.
- Theo đặc tính phân phối moment xoắn chia thành: vi sai đối xứng (moment xoắn
phân phối điều trên các trục), vi sai không đối xứng (moment xoắn phân phối
không điều trên các trục).
• Yêu cầu:
- Phân phối moment xoắn từ động cơ cho các bánh xe hay các cầu theo tỷ lệ cho
trước, phù hợp với trọng lượng bám của bánh xe với mặt đường.
12



PBL3: Thiết kế ô tô
-

GVHD: TS. Lê Văn Tụy & TS.Nguyễn Văn Đơng

Đảm bảo số vịng quay khác nhau giữa các bánh xe chủ động khi ơtơ vào đường
vịng, chạy trên đường gồ ghề hay trong nhiều trường hợp khác.
Kích thước truyền động phải nhỏ.
Hiệu suất truyền động cao.

1.5.3. Bán trục
• Cơng dụng: Dùng để truyền moment từ truyền lực chính đền các bánh xe chủ
động.
• Phân loại:
Theo kết cấu của các ổ tựa chia ra:
- Bán trục không giảm tải
- Bán trục giảm tải 1/2.
- Bán trục giảm tải 3/4.
- Bán trục giảm tải hồn tồn
• u cầu:
- Truyền được moment quay đến các bánh xe chủ động.
- Khi truyền moment đến các bánh xe dẫn hướng và chủ động phải đảm bảo tốc độ
góc của bánh xe điều đặn.
1.5.4. Vỏ cầu chủ động
• Cơng dụng:
- Vỏ cầu chủ động làm nơi giá đỡ, lắp đặt bộ vi sai, các bán trục và bánh xe
chủ động.
- Phân phối mômen cho các bánh xe chủ động.

- Điều khiển các bánh xe chủ động quay với vận tốc khác nhau khi xe
qua khúc quanh.
- Thu hút và truyền dẫn momen xoắn cầu sau lên khung xe qua trung
gian bộ nhíp lá, thanh giữ hoặc ống xoắn.
- Vỏ cầu chủ động còn làm nơi gắn vững chắc các giá đỡ, các vấu để bắt chặt nhíp
lá hay lị xo treo xe, làm nơi lắp đặt hệ thống thắng các bánh xe sau.
• Phân loại:
- Theo loại cầu có thể chia ra:
 Khơng dẫn hướng, không chủ động.
 Dẫn hướng, không chủ động
 Không dẫn hướng, chủ động.
 Dẫn hướng, chủ động.
- Theo phương pháp chế tạo cầu chủ động chia ra:
 Loại dập hàn
 loại chồn (chế tạo bằng phương pháp chồn).
 Loại đúc
13


PBL3: Thiết kế ô tô

GVHD: TS. Lê Văn Tụy & TS.Nguyễn Văn Đông

 loại liên hợp.
- Theo kết cấu vỏ cầu chia ra:
 Loại vỏ cầu liền.
 Loại vỏ cầu rời
• u cầu
- Có hình dạng và tiết diện đảm bảo chịu được tác dụng của lực thẳng
đứng. Có độ cứng vững và trọng lượng bé.

- Có độ kín tốt, vật liệu tốt để tránh được nước, bụi, bùn và các thứ khác
làm hư hỏng các cơ cấu của cầu chủ động.

14


PBL3: Thiết kế ô tô

GVHD: TS. Lê Văn Tụy & TS.Nguyễn Văn Đơng

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN
LỰC TRÊN Ô TÔ
2.1.

Hộp số

2.1.1. Hộp số ba trục (hộp số đồng tâm)
Trên ôtô hiện nay sử dụng nhiều các loại hộp số có trục cố định, điều khiển bằng
tay. Loại hộp số này có ưu điểm là kết cấu đơn giản, hiệu suất cao (0,96 ÷ 0,98), kích
thước và trọng lượng nhỏ.
Kết cấu hộp số đồng trục thường có ít nhất 3 trục chuyển động, có trục sơ cấp và
trục thứ cấp lắp đồng trục, ngồi ra cịn có thêm trục trung gian. Trục trung gian có thể có
một hoặc hai hoặc ba trục bố trí xung quanh trục sơ cấp và thứ cấp nhằm tăng độ cứng
vững cho trục thứ cấp duy trì sự ăn khớp tốt nhất cho các cặp bánh răng lắp trên trục.
• Ưu điểm:
Có số truyền thẳng, bằng cách nối trực tiếp trục sơ cấp và trục thứ cấp. Khi làm việc ở
số truyền thẳng, các bánh răng, ổ trục và trục trung gian hầu như được giảm tải hoàn
hoàn toàn nên giảm được mài mịn, tiếng ồn và mất mát cơng suất nên đạt được hiệu suất
cao nhất. Điều này có ý nghĩa rất lớn đối với hộp số ơtơ vì phần lớn thời gian làm việc
của hộp số là số truyền thẳng (chiếm tỷ lệ từ 50% ÷ 80%). Vì vậy hộp số kiểu này được

sử dụng nhiều trên các loại xe ôtô (từ xe du lịch cho đến xe khách và xe tải).
Các số truyền khác, mômen truyền qua hai cặp bánh răng, do đó có thể tạo được tỷ số
truyền lớn với kích thước khá nhỏ gọn. Nhờ đó giảm được trọng lượng tồn bộ của ơtơ.
• Nhược điểm:
Trục thứ cấp phải bố trí gối lên trục sơ cấp thông qua ổ bi đặt bên trong phần rỗng của
đầu trục ra trục sơ cấp, nên ổ bi này có thể khơng được chọn theo tiêu chuẩn tính tốn ổ
bi mà phải tính tốn thiết kế riêng. Điều này có thể làm cho ổ bi này dễ bị tình trạng q
tải. Tuy nhiên cách bố trí này hộp số có khả năng truyền thẳng nên ổ bi này làm việc cũng
khơng nhiều nên ít ảnh hưởng đến tuổi thọ của ổ bi.
5

4

3

2

1

L

I

III

Hình 2.1 - Sơ đồ động hộp số
ba trục.
I: Trục sơ cấp của hộp số;
II: Trục trung gian của hộp số;
III: Trục thứ cấp của hộp số;

IV: Trục số lùi của hộp số;
15

II


PBL3: Thiết kế ô tô

GVHD: TS. Lê Văn Tụy & TS.Nguyễn Văn Đơng

L: Vị trí gài số lùi của hộp số;
1,2,3,4,5: Vị trí cài cấp số 1, cấp số 2, cấp số 3, cấp số 4, cấp số 5 của hộp số
2.1.2. Hộp số hai trục
Loại hộp số hai trục là kiểu hộp số thông dụng của truyền động hộp số cơ khí gồm
một trục sơ cấp gắn các bánh răng chủ động và một trục thứ cấp gắn các bánh răng bị
động của các cấp số truyền tương ứng. Loại hộp số này không thể tạo ra được số truyền
thẳng như hộp số nhiều trục mặc dù tỷ số truyền của một cấp số nào đó bằng một , vì
phải thơng qua cặp bánh răng ăn khớp. Điều đó có nghĩa là hiệu suất của mọi cấp số
truyền này đều nhỏ hơn một.
Kiểu hộp số này phù hợp với hệ thống truyền lực có cầu chủ động bố trí cùng phía
trên động cơ (cụm động cơ, ly hợp, hộp số bố trí ngay trên cầu chủ động). Chiều chuyển
động là ngược nhau, truyền động được dẫn ra trục thứ cấp có chiều ngược với chiều
truyền động dẫn vào đối với trục sơ cấp.

I

II
1

2


3

4

5

L

Hình 2.2 - Sơ đồ động hộp số hai trục.
I: Trục sơ cấp của hộp số;
II: Trục thứ cấp của hộp số;
1: Số cấp số 1 của hộp số;
2: Số cấp số 2 của hộp số;
3: Số cấp số 3 của hộp số;
4: Số cấp số 4 của hộp số;
L: Số cấp số lùi của hộp số;
5: Số cấp số 5 của hộp số;
• Ưu điểm:
-

Hiệu suất cao vì mỗi số chỉ qua 1 cặp bánh răng, trong khi kết cấu đơn giản.

-

Dễ bố trí và kết cấu đơn giản, hệ thống truyền lực khi xe đặt động cơ gần cầu chủ
động.

• Nhược điểm:
-


Kích thước chiều ngang lớn hơn hộp số ba trục đồng tâm khi có cùng tỷ số truyền
(ở hộp số đồng tâm, mỗi tỷ số truyền thì ít nhất qua hai cặp bánh răng nên kích
thước gọn hơn nhưng hiệu suất thấp hơn trừ số truyền thẳng).
16


PBL3: Thiết kế ô tô
-

GVHD: TS. Lê Văn Tụy & TS.Nguyễn Văn Đơng

Kích thước hộp số lớn sẽ kéo theo trọng lượng lớn, nhất là khi xe có tỷ số truyền
lớn.

2.1.3. Hộp số nhiều cấp
Hộp số nhiều cấp được tạo thành bằng cách ghép thêm vào phía trước hay phía sau
hộp số cơ sở (hộp số chính loại 3 trục) một hộp giảm tốc gọi là hộp số phụ. Hộp số phụ
thường có một số truyền thẳng và một số truyền giảm hoặc tăng.
A. Hộp số phụ đặt phía trước hộp số chính.
Nó chỉ có một cặp bánh răng để tạo số thấp, còn số cao là số truyền thẳng nối trực
tiếp trục vào của hộp số phụ với trục sơ cấp của hộp số chính. Tỷ số truyền thấp của hộp
số phụ này khơng lớn, có tác dụng chủ yếu là chia nhỏ dãy tỷ số truyền của hộp số chính
nên cịn gọi là hộp số chia.
Hình 2.3 - Sơ đồ hộp số nhiều cấp với hộp số phụ bố trí trước

1p, 2p: Vị trí gài cấp số 1, cấp số 2 của số phụ ;
1, 2, 3, 4, 5, L: Vị trí gài cấp số 1, số 2, số 3, số 4, số 5, số lùi của hộp số
Zap: Cặp bánh răng dẫn động trục trung gian từ hộp số phụ;
Zac: Cặp bánh răng dẫn động trục trung gian từ hộp số chính;

Ip: Trục sơ cấp hộp số phu; I: Trục sơ cấp hộp số chính (thứ cấp hộp số
phụ);
II: Trục trung gian;

III: Trục thứ cấp hộp số chính;

• Ưu điểm:
-

Kết cấu đơn giản, đảm bảo tính thống nhất hố cao cho hộp số chính.

-

Hiệu suất tương tự như hộp số chính khi gài số thấp ở hộp số phụ.

• Nhược điểm:
-

Yêu cầu khoảng cách trục hộp số lớn hơn, do mômen trên trục ra của hộp số chính
lớn.

B. Hộp số phụ đặt phía sau hộp số chính.
17


PBL3: Thiết kế ô tô

GVHD: TS. Lê Văn Tụy & TS.Nguyễn Văn Đơng

Thường là loại có trục cố định với hai cặp bánh răng hành tinh. Có một số truyền

thẳng và một số truyền giảm với tỷ số truyền khá lớn (khoảng số truyền lớn hơn của hộp
số chính) nên gọi là hộp giảm tốc.

Hình 2.4 - Sơ đồ hộp số nhiều cấp với hộp số phụ kiểu hành tinh
1, 2, 3, 4, 5, L: Vị trí gài cấp số 1, số 2, số 3, số 4, số 5, số lùi của hộp số;
I: Trục sơ cấp của hộp số chính;
II: Trục trung gian;
III: Trục thứ cấp của hộp số chính (chính là trục sơ cấp của hộp số phụ hành tinh ;
IIIp: Trục thứ cấp của hộp số phụ hành tinh được nối với cần C của cơ cấu hành tinh ;
*Ưu điểm:
Giảm khoảng cách trục và tải trọng tác dụng lên các chi tiết của hộp số chính.
*Nhược điểm:
+ Giảm tính thống nhất hố của hộp số chính.
+ Hiệu suất giảm khi gài số truyền thấp.

18


PBL3: Thiết kế ô tô
2.2.

GVHD: TS. Lê Văn Tụy & TS.Nguyễn Văn Đông

Ly hợp

2.2.1. Ly hợp ma sát một đĩa sử dụng lị xo trụ bố trí xung quanh
• Sơ đồ kết cấu:

3
2


4

5
6

7

1

8
Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý ly hợp một đĩa dùng lị xo trụ bố trí xung quanh.
• Nguyên lý hoạt động:
Khi ta tác dụng một lực F từ bàn đạp ly hợp, thông qua hệ thống điều khiển bằng
thủy lực hoặc cơ khí, lực sẽ được truyền đề ổ bi tỳ (8), lực này ép ổ bi tỳ sang trái, khắc
phục khe hở kỹ thuật , rồi ép lên đầu đòn mở (6) làm cho đầu đòn mở đi vào và kéo
thanh kéo (5) đi ra, do đó kéo đĩa ép (3b) đi ra và nhả đĩa ma sát làm đĩa ma sát không ép
nữa, mô men không truyền lên đĩa ép nên cắt được ly hợp. Khi thôi tác dụng lên vào bàn
đạp ly hợp , các lò xo hồi vị sẽ kèo các cơ cấu điều khiển mở ly hợp trở về vị trí ban đầu,
có khe hở , ly hợp đóng.
• Ưu nhược điểm:
- Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, việc mở ly hợp dứt khốt và momen qn
tính phần bị động nhỏ, ít ảnh hưởng đến việc gài số. Sữa chữa bảo dưỡng dễ
dàng.
- Nhược điểm: Lực ép phân bố không đều vì lị xo khó đảm bảo được các thơng
số hoàn toàn giống nhau, việc điều chỉnh khe hở giữa các bề mặt ma sát khó,
khi lắp ở các động cơ cao tốc lò xo bị biến dạng cong dưới tác dụng của lực ly
tâm làm giảm lực ép.
19



PBL3: Thiết kế ô tô

GVHD: TS. Lê Văn Tụy & TS.Nguyễn Văn Đơng

• Phạm vi ứng dụng: Sử dụng ở hầu hết các loại xe tải nhỏ và trung bình, máy kéo.
2.2.2. Ly hợp ma sát hai đĩa sử dụng lị xo trụ bố trí xung quanh
• Sơ đồ kết cấu:

Hình 2.12: Sơ đồ nguyên lý ly hợp hai đĩa dùng lị xo trụ bố trí xung quanh.
1-Trục động cơ; 2- Bánh đà; 3b-Mâm ép;4- Đĩa ép trung gian; 5- Thanh kéo; 6-Giá của
đòn mở ; 7- Đòn mở; 8-Ổ bi tỳ; 9- Ổ đỡ phía sau trục ly hợp;10- Ống; 11-Trục sơ cấp
của hộp số; 12- Lò xo ép; 13- Các đĩa ma sát; 14- Đĩa ép trung gian;15-Moay ơ của đĩa
bị động; 16-Ổ bi.
• Nguyên lý hoạt động:
Khi tác dụng lực vào bàn đạp ly hợp, lực này sẽ tác động vào cơ cấu điều khiển ép
hộp bi tỳ (8) đẩy sang bên trái, khắc phục khe hở , đòn mở (7) sẽ kéo thanh (5) đi ra tách
các tấm ma sát khỏi đĩa chủ động. Khi thôi tác dụng vào bàn đạp cơn, các lị xo hồi vị sẽ
kéo cơ cấu điều khiển mở ly hợp trở về vị trí cũ → ly hợp được đóng.
• Ưu nhược điểm:
-

-

Ưu điểm: Việc đóng ly hợp êm dịu hơn loại một đĩa (nhờ sự tiếp xúc của các
bề mặt ma sát được tiến hành từ từ hơn), truyền được momen quay lớn, kích
thước đường kính bé hơn so với loại một đĩa với cùng momen quay.
Nhược điểm: Kết cấu phức tạp, kích thước dài, hành trình mở và momen qn
tính phần bị động lớn. Việc đóng mở ly hợp chưa dứt khốt (khó cách ly các
đĩa bị động khỏi phần chủ động)

20


PBL3: Thiết kế ô tô

GVHD: TS. Lê Văn Tụy & TS.Nguyễn Văn Đơng

• Phạm vi ứng dụng: Thường được dùng phổ biến trên các loại xe tải, xe khách cỡ
lớn nhờ độ tin cậy cao và truyền được momen quay lớn.
2.2.3. Ly hợp ma sát sử dụng lò xo ép là lị xo đĩa cơn
• Sơ đồ kết cấu:

Hình 2.13: Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát một đĩa dùng lị xo đĩa cơn
1-Bánh đà, 2-Đĩa ma sát, 3-Đĩa ép, 4-Lị xo đĩa nón cụt,
5-Vịng thép, 6-Đinh tán, 7-Vỏ ly hợp, 8-Ổ bi tỳ.
• Nguyên lý hoạt động
Khi tác dụng một lực vào bàn đạp ly hợp, thông qua cơ cấu điều khiển, ổ bi tỳ (8)
ép vào lò xo côn kéo đĩa ép đi ra, làm tách đĩa ma sát ra khỏi bánh đà, cắt được mô men
truyền từ động cơ đến hộp số. Khi thôi tác dụng vào bàn đạp, cơ cấu điều khiển thôi tác
động vào ổ bi tỳ (8), lị xo cơn được trả về, đồng thời đĩa ép (3b) ép các tấm ma sát vào
bánh đà, lúc này ly hợp đóng.
• Ưu nhược điểm:
- Ưu điểm: kết cấu đơn giản gọn, lực ép phân bố điều lên bề mặt ma sát do chỉ
sử dụng 1 lị xo bố trí ở giữa. đặc tính của lò xo là phi tuyến nên lực để mở ly
hợp rất nhẹ.
- Nhược điểm: Không điều chỉnh khe hở giữa đòn mở và bạc mở khi tấm ma sát
bị mòn, khó chế tạo được lị xo có đặc tính theo yêu cầu, với lực ép lớn mà
kích thước nhỏ.
21



PBL3: Thiết kế ô tô

GVHD: TS. Lê Văn Tụy & TS.Nguyễn Văn Đơng

• Phạm vi ứng dụng: Sử dụng phố biến trên các loại xe du lịch, xe khách cỡ nhỏ có
đặc tính động lực tốt, sử dụng trong điều kiện đường tốt.
2.2.4. Ly hợp thủy lực
• Sơ đồ kết cấu:

Hình 2.14: Sơ đồ cấu tạo ly hợp thủy lực.
1-Bánh tua bin; 2-Nắp; 3-Bánh bơm; 4-Cánh cong; 5-Tấm ngăn ngoài; 6-Tấm ngăn
trong; 7-Đường dầu vào; 8-Bình tản nhiệt; 9-Van an tồn; 10-Bơm dầu; 11-Thùng dầu;
12-Van xả.
• Ngun lý hoạt động:
Khi động cơ quay, bánh bơm 3 quay làm cho chất lỏng quay theo, chất lỏng chịu lực
ly tâm sẽ trượt theo cánh của bánh bơm từ trong ra ngoài. Khi tới khe hở giữa bánh bơm
bánh tua bin (1), chất lỏng đập vào cánh của bánh tua bin làm tua bin quay , bánh tua bin
nối liền với trục sơ cấp hộp số nên làm cho trục sơ cấp của hộp số quay theo, khi dầu tới
đầu vào của bánh tua bin, chất lỏng lại trượt theo cánh của bánh tua bin trở lại bánh bơm,
tạo ra chu trình khép kín. Tốc độ quay của động cơ lớn thì cuốn theo tốc độ của chất lỏng
lớn, do vậy động năng truyền cho bánh tua bin cũng lớn, bánh tua bin sẽ quay nhanh hơn.
Trạng thái mở: Khi số vòng quay động cơ nhỏ không đủ cho bánh tua bin quay nên
mômen không truyền từ động cơ ra trục sơ cấp hộp số được.
Trạng thái đóng: Khi số vịng quay động cơ tăng làm cánh tua bin quay mômen được
truyền từ động cơ sang trục sơ cấp hộp số.
22


PBL3: Thiết kế ô tô


GVHD: TS. Lê Văn Tụy & TS.Nguyễn Văn Đông

Người lái điều khiển mở ly hợp bằng cách chủ động mở van xả dầu (12), dầu được xả
ra khỏi ly hợp về thùng chứa dầu (11), ly hợp ngắt không mômen truyền từ động cơ sang
trục sơ cấp hộp số.
• Ưu nhược điểm:
Ưu điểm: Kết cấu nhỏ gọn, cho phép khởi động động cơ và dừng ô tơ khi đang
gài số vì giữa động cơ và hệ thống truyền lực không nối cứng. Làm việc rất êm
dịu (nhờ tính chất dễ trượt của chất lỏng) nên giảm được tải trọng động cho hệ
thống truyền lực và động cơ.
- Nhược điểm: Ly hợp thủy lực lại mở không dứt khốt vì ln có mơ men dư
làm ảnh hưởng đến việc gài số, ly hợp ln có sự trượt nên gây ra tổn hao công
suất động cơ và tăng tiêu hao nhiên liệu của xe. Ly hợp thủy lực địi hỏi cao về
độ chính xác và kín khít đối với các mối ghép, yêu cầu các loại dầu đặc biệt
nên giá thành cao.
• Phạm vi ứng dụng: Ít Được sử dụng trên các loại ôtô, mà chỉ sử dụng ở một số loại
xe du lich, ôtô tải hạng nặng và ơtơ qn sự.
-

2.2.5. Ly hợp điện từ
• Sơ đồ kết cấu:

2
3
1

4
5
6


Hình 2.15: Ly hợp điện từ
1-Bánh đà; 2-Khn từ; 3 Cuộn dây; 4-Lõi sắt bị động; 5- Trục ly hợp; 6-Mạt sắt

23


PBL3: Thiết kế ô tô

GVHD: TS. Lê Văn Tụy & TS.Nguyễn Văn Đơng

• Ngun lý hoạt động:
Khi khơng cấp điện cho cuộn dây (3), cuộn dây (3) khơng có lực từ trương trong
cuộn dây nên bánh đà (1) và lõi sắt bị động (4) khơng hút nhau. Do đó khi động cơ quay
thì mơmen khơng được truyền ra trục sơ cấp của hộp số.
Khi cấp điện cho cuộn dây (3) xuất hiện lực điện từ trong cuộn dây nên tạo ra lực
hút giữa bánh đà (1) và lõi sắt bị động (4).Như vậy khi bánh đà (1) quay làm cho lõ sắt bị
động (4) cũng quay theo do tác động của lực điện từ.Do đó mơmen được truyền được
truyền từ động cơ sang trục sơ cấp của hộp số.Tuy nhiên lực hút giữa bánh đà (1)và lõi
sắt bị động (4) không lớn nên giữa khe hở bánh đà (1) và lõi sắt bị động người ta đưa
vào những mạt sắt.Khi có đương sức từ đi qua mạt sắt thì nó sẽ xêp thành đường theo
hướng của của đường sức từ tạo nên day sắt cứng nối chặt bánh đà vs lõ sắt bị động (4)
vơi nhau ,làm cho việc truyền mômen giữa bánh đà (1) và lõi sắt bị đông (4) được tăng
lên.
• Ưu nhược điểm:
- Ưu điểm: Truyền động êm dịu, khả năng chống quá tải tốt.
- Nhược điểm: Kết cấu kồng kềnh, trọng lượng trên đơn vị công suất truyền lớn,
chế tạo phức tạp, giá thành cao.
• Phạm vi ứng dụng: Ít dùng trên ơ tơ mà thường sử dụng trên tàu hoả hoặc xe máy
cơng trình cỡ lớn.

2.2.6. Hệ thống điều khiển ly hợp
2.2.6.1. Ly hợp dẫn động cơ khí
• Sơ đồ ngun lý:

Hình 2.16: Sơ đồ điều khiển ly hợp kiểu cơ khí

24


PBL3: Thiết kế ô tô

GVHD: TS. Lê Văn Tụy & TS.Nguyễn Văn Đơng

1.Bàn đạp; 2.Thanh kéo; 3.Địn trung gian; 4.Thanh đẩy; 5.Càng mở (bên ngồi);
6.Càng mở (bên trong); 7.Lị xo hồi vị; 8.Ổ bi tỳ; 9. Giá tùy động; 10. Địn mở;
11.Đĩa ép; 12.Bánh đà; 13.Tấm ma sát.
• Ngun lý làm việc:
Lực tác dụng từ bàn đạp (1) sẽ thông qua đòn bẩy để kéo thanh kéo (2), đẩy thanh
(4) qua phải làm quay càng mở (5)-(6) để ép vào ổ bi tỳ (8), đẩy ổ bi tỳ tới ép đòn mở
(10) sang trái làm cho đĩa ép tách khỏi các tấm ma sát, cắt được momen truyền từ động
cơ đến hộp số. Khi thôi tác dụng lực vào bàn đạp ly hợp, lò xo hồi vị (7) sẽ kéo ổ bi tỳ về
vị trí thường đóng ban đầu của ly hợp, đòn mở (10) được nhả ra làm cho đĩa ép ép trở lại
vào tấm ma sát, động cơ tiếp tục truyền momen sang hộp số.
• Ưu nhược điểm:
- Ưu điểm: Chế tạo, bảo dưỡng và sửa chửa đơn giản. Đồng thời làm việc tin cậy
và giá thành rẻ.
- Nhược điểm: Sau thời gian làm việc các khâu khớp bị mịn làm tăng hành trình
tự do của bàn đạp dẫn đến mở khơng hết ly hợp.bố trí phức tạp, khó khăn nhất
là khi ly hợp ở xa vị trí người lái xe (động cơ bố trí sau), hiệu suất thấp.
• Phạm vi ứng dụng: Thường được sử dụng trên các xe ơtơ du lịch ,xe tải cỡ nhỏ vì

lực điều khiển bị để mở ly hợp bị giới hạn vởi tỷ số truyền
2.2.6.2. Ly hợp dẫn động cơ khí trợ lực khí nén
• Sơ đồ ngun lý:

1

2

3

4

5
6
7

12

11

8
9

10
Hình 2.17: Sơ đồ dẫn động ly hợp bằng cơ khí có trợ lực khí nén.
25