Tài liệu Nghiên cứu ảnh hưởng của vi sai đến chất lượng động lực học của ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ------------------------------- TRẦN VĂN KHẢI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VI SAI ĐẾN CHẤT LƯỢNG ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ LUẬN VĂN THẠC SỸ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ------------------------------- TRẦN VĂN KHẢI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VI SAI ĐẾN CHẤT LƯỢNG ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ LUẬN VĂN THẠC SỸ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: LƯU VĂN TUẤN Hà Nội – 2018 MỤC LỤC CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU…………………… 9 1.1. Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam và sự phát triển của lĩnh vực sản xuất ô tô…………………………………………………………………….. 9 1.1.1 Thực trạng…………………………………………………… 9 1.1.2 Định hướng phát triển…………………………………………… 10 1.1.3 Những tồn tại và nhu cầu phải đầu tư nghiên cứu phát triển……… 10 1.2. Nghiên cứu vi sai trên ô tô…………………………………………….. 12 1.2.1. Vi sai - một bộ phận không thể thiếu trên ô tô……………………. 12 1.2.2. Ảnh hưởng của vi sai đến chất lượng động lực học của ô tô……... 13 1.2.3. Mục tiêu và yêu cầu nghiên cứu………………………………….. 13 1.2.4. Phương pháp nghiên cứu…………………………………………. 14 1.2.5. Kết cấu của luận văn……………………………………………… 14 CHƯƠNG II - KẾT CẤU VI SAI TRÊN Ô TÔ…………………………….. 15 2.1 Vai trò của cơ cấu vi sai trên ô tô………………………………………. 15 2.2 Vi sai bánh răng côn đối xứng………………………………………….. 16 2.3 Vi sai bánh răng trụ……………………………………………………. 20 2.4 Vi sai tăng ma sát………………………………………………………. 21 2.4.1 Phân bố vận tốc và mô men trong cơ cấu vi sai…………………… 21 2.4.2 Vi sai cam………………………………………………………… 22 2.4.3 Lắp bộ phận tạo ma sát trong vi sai bánh răng côn………………... 23 1 2.5 Vi sai trục vít-bánh vít………………………………………………….. 25 2.6 Vi sai trung tâm………………………………………………………… 27 2.6.1 Vi sai trung tâm kiểu trục vít……………………………………… 28 2.7 Vi sai trong hộp phân phối……………………………………………... 31 2.7.1 Hiện tượng lưu thông công suất…………………………………… 31 2.7.2 Hộp phân phối có vi sai bánh răng côn……………………………. 32 2.7.3 Phân phối mô men ra các bánh xe khi hộp phân phối có bố trí vi sai………………………………………………………………………... 33 2.7.4 Hộp phân phối có vi sai bánh răng trụ…………………………….. 35 CHƯƠNG 3 - ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU VI SAI………………………… 37 3.1 Động lực học vi sai côn bánh răng đối xứng…………………………… 37 3.2 Động lực học vi sai bánh răng trụ……………………………………… 45 3.2.1 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của cơ cấu hành tinh………. 46 3.2.2 Vi sai bánh răng trụ………………………………………………... 48 CHƯƠNG 4 - ẢNH HƯỞNG CỦA CƠ CẤU VI SAI ĐẾN TÍNH NĂNG CƠ ĐỘNG CỦA XE VÀ CÁC BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC……………….. 52 4.1 “Làm ngừng tạm thời” hoạt động của cơ cấu vi sai (cài cứng vi sai)…… 52 4.2 Tăng thành phần Mms trong cơ cấu vi sai………………………………... 56 4.3 Điều khiển mô men ra các bánh xe chủ động bằng cách thay đổi mô men trên bánh xe chủ động………………………………………………………... 60 4.4 Điều khiển mô men chủ động trên hệ thống phanh có ABS…………… 63 2 4.5. Điều khiển quỹ đạo chuyển động……………………………………….. 66 KẾT LUẬN………………………………………………………………….. 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………… 71 3 LỜI CAM ĐOAN Trong thời gian qua với sự nỗ lực của bản thân, đồng thời nhận được sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS Lưu Văn Tuấn, em đã hoàn thành luận văn ” Nghiên cứu ảnh hưởng của vi sai đến chất lượng động lực học của ô tô”. Em xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng em, các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực, chưa từng được ai công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác. Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng kiến thức vẫn còn nhiều hạn chế nên bản luận văn của em không thể tránh khỏi các thiếu sót. Kính mong các thầy giáo trong Bộ môn Ô tô và xe chuyên dụng và các thầy trong Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp cùng các bạn học viên chỉ bảo để luận văn của em hoàn chỉnh hơn. Em xin trân trọng cảm ơn. Hà Nội, Ngày tháng năm 2018 Học viên thực hiện đề tài Trần Văn Khải 4 DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT α: Góc quay bánh xe L: Chiều dài cơ sở của xe G: Trọng lượng xe φ: Hệ số bám : Hệ số cản v1,v2: Vận tốc bánh xe trước và bánh xe sau ω1,ω2: Vận tốc góc bánh xe trước và bánh xe sau ωf,ωt: Vận tốc góc 2 bánh răng bán trục n0: Số vòng quay vỏ vi sai r2, r3, r4: Bán kính vòng chia trung bình của các bánh răng nt, nf : Số vòng quay bán trục bên bánh xe quay chậm, quay nhanh Rb: Bán kính bánh xe i: Tỉ số truyền Ft, Ff: Lực tác dụng từ 2 bánh răng bán trục vào bánh răng hành tinh Fkt, Fkf: Lực kéo tại các bánh xe Fp1f ; Fp2f: Lực phanh các bánh xe M1: Mô men ra trục trước M2: Mô men ra trục sau M0: Mô men trên vỏ vi sai Mt: Mô men trên bán trục bên bánh xe quay chậm Mf: Mô men trên bán trục bên bánh xe quay nhanh Mms: Mô men ma sát trong cơ cấu vi sai Mmax: Mô men cực đại trên trục xe Mφ: Mô men bám bánh xe Mψ: Mô men cản của xe TCS: Traction Control system 5 ABS: Anti-lock Brake System ECU: Electronic Control Unit CKD: Completely Knocked Down VEAM: Tổng công ty Máy động lực và máy nông nghiệp Việt Nam VAMA: Hiệp hội các nhà sản xuất ô tô ISO: Internationnal Organization for Standardization DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 6 Hình 1.1. Số liệu thống kê tai nạn giao thông hàng năm tại Việt Nam Hình 1.2. Xe quay vòng Hình 2.1. Cấu tạo vi sai bánh răng côn đối xứng Hình 2.2. Cấu tạo vi sai bánh răng côn đối xứng Hình 2.3. Lắp ghép vi sai trong cầu chủ động Hình 2.4. Lắp ghép vi sai trong truyền lực chính loại kép Hình 2.5. Lắp ghép vi sai trong truyền lực chính loại kép Hình 2.6. Vi sai bánh răng trụ Hình 2.7. Vi sai cam Hình 2.8: Vi sai ly hợp đĩa Hình 2.9: Đồ thị so sánh mô men truyền của vi sai ly hợp đĩa với ly hợp hạn chế phụ thuộc sự lệch số vòng quay Hình 2.10. Vi sai bánh vít hành tinh Hình 2.11: Vi sai trục vít Hình 2.12: Vi sai trung tâm Hình 2.13: Vi sai trung tâm kiểu trục vít Hình 2.14: Vi sai trung tâm với ly hợp ma sát ướt Hình 2.15: Dòng lưu thông công suất Hình 2.16: Hộp phân phối có vi sai bánh răng côn Hình 2.17: Hộp phân phối có vi sai bánh răng trụ Hình 3.1a: Cơ cấu vi sai côn Hình 3.1b: Lực tác động bánh răng bán trụ vào bánh răng hành tinh Hình 3.2: Cơ cấu hành tinh với các bánh răng đơn 1 dãy Hình 3.3: Vi sai bánh răng trụ Hình 4.1: Cơ cấu gài cứng vi sai Hình 4.2: Sơ đồ mô tả bán trục nối cứng 7 Hình 4.3: Vi sai có cơ cấu gài cứng Hình 4.4: Vi sai tăng ma sát Hình 4.5: Cầu có vi sai điều khiển được lực ma sát Hình 4.6: Sơ đồ đơn giản của hệ thống điều khiển lực kéo bằng cách phanh bánh xe bị trượt Hình 4.7: Sơ đồ cấu tạo của hệ thống điều khiển lực kéo (TCS) Hình 4.8: Sơ đồ hệ thống đang phanh và ABS đang ở chế độ tăng áp Hình 4.9: Quỹ đạo chuyển động khi xe đi không đúng quỹ đạo Hình 4.10: Quỹ đạo chuyển động khi lái xe đánh lái đột ngột Hình 4.11: Thay đổi mô men quay bằng cách phanh bánh xe CHƯƠNG 1: 8 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam và sự phát triển của lĩnh vực sản xuất ô tô 1.1.1. Thực trạng: Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam bắt đầu hình thành từ những năm đầu thập niên 90 của thế kỉ trước và phát triển mạnh sau những năm 2000. Theo thống kê của bộ công thương, tính đến 12/2015 Việt Nam có khoảng gần 400 doanh nghiệp sản xuất, lắp ráp ô tô. Tổng năng lực sản xuất lắp ráp ô tô khoảng 460 ngàn xe/năm, gồm hầu hết các chủng loại xe con (công suất khoảng 200 ngàn xe/năm). Ngành công nghiệp ô tô đã có đóng góp đáng kể cho ngân sách nhà nước (bình quân khoảng 1 tỷ USD/năm – chỉ tính riêng các khoản thuế) và giải quyết công ăn việc làm cho khoảng 80 nghìn lao động trực tiếp. Mặc dù đã đạt được một số thành tựu, sau hơn 20 năm xây dựng và phát triển, Việt Nam vẫn đang sở hữu một nền công nghiệp ô tô quy mô nhỏ, công nghệ lạc hậu. Đa số các doanh nghiệp sản xuất ô tô trong nước có quy mô vừa và nhỏ với công việc chủ yếu là lắp ráp dạng CKD trên cơ sở linh kiện nhập khẩu từ nước ngoài. Doanh nghiệp ô tô lớn nhất Việt Nam hiện nay là Trường Hải cũng vẫn chỉ là cơ sở lắp ráp với tỉ lệ nội địa hóa thấp khoảng 40% chủ yếu là kính, săm lốp, ắc quy, thùng. Trong bối cảnh chung của nghành công nghiệp ô tô như vậy, lĩnh vực sản xuất ô tô tải, mặc dù được hưởng nhiều chính sách ưu đãi của Chính phủ cũng đang ở trong một tình trạng không mấy khả quan. Hầu hết các doanh nghiệp ô tô Việt Nam mới chỉ sản xuất được một số sản phẩm khung vỏ, thùng bệ, cabin và một số chi tiết khác. Toàn bộ phần máy từ động cơ, hệ thống truyền lực đến các hệ thống điều khiển…đều được nhập khẩu từ nước ngoài, trong đó phần lớn là từ Trung Quốc. Với linh kiện nhập khẩu từ Trung Quốc chất lượng thấp, quy mô sản xuất không lớn và 9 mức đầu tư cho công nghệ thấp, ô tô tải nội thường có chất lượng không cao. Trước tình hình trên, nghành công nghiệp ô tô Việt Nam còn rất nhiều việc phải làm để có thể sản xuất ra những chiếc ô tô tải có chất lượng và giá thành đáp ứng nhu cầu trong nước và hướng tới xuất khẩu, hội nhập với khu vực và thế giới. 1.1.2. Định hướng phát triển ngành ô tô Việt Nam Trước tình hình trên, trong tháng 7/2014 Thủ tướng chính phủ đã ban hành 2 văn bản quan trọng là “Quy hoạch phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030” và “Chiến lược phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035”, trong đó lĩnh vực sản xuất ô tô tải nhận được sự quan tâm đặc biệt. Gần đây nhất, ngày 04/02/2016 Thủ tướng chính phủ đã kí ban hành Quyết định số 229/QĐ-TTg về Cơ chế, chính sách thực hiện Chiến lược và Quy hoạch phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam. Theo quy hoạch của Chính phủ, cần “Chú trọng phát triển dòng xe tải nhỏ phục vụ cho sản xuất nông nghiệp…” nhằm đạt được sản lượng xấp xỉ 100.000 xe vào năm 2020, đáp ứng 78% nhu cầu tiêu thụ nội địa. Bản quy hoạch lần này đã thể hiện sự quan tâm đặc biệt đến công nghiệp phụ trợ: “Giai đoạn đến năm 2020, cơ bản hình thành công nghiệp hỗ trợ cho sản xuất ô tô. Phấn đấu đáp ứng 30-40% (về giá trị) nhu cầu linh kiện, phụ tùng của sản xuất, lắp ráp xe ô tô trong nước, chế tạo được một số chi tiết quan trọng trong bộ phận truyền động, hộp số, động cơ (nhất là cho xe khách và xe tải nhẹ)” Sự quan tâm đặc biệt của Chính phủ tới công nghiệp hỗ trợ đã được khẳng định bằng nghị định số 111/2015/NĐ-CP về phát triển công nghiệp hỗ trợ, ban hành ngày 03/11/2015 định rõ những chính sách hỗ trợ phát triển đối với ngành công nghiệp này, trong đó có lĩnh vực sản xuất phụ tùng ô tô. 1.1.3. Những tồn tại và nhu cầu phải đầu tư nghiên cứu phát triển. 10 Hiện nay chúng ta có khá nhiều doanh nghiệp sản xuất và lắp ráp ô tô tải, chủ yếu là loại nhỏ và trung bình. Có thể kể đến những nhà sản xuất lớn như Trường Hải, VEAM, TMT… Ngoài ra còn có các liên doanh cũng tham gia sản xuất một số loại ô tô tải các cỡ. Nhìn chung, các sản phẩm trong lĩnh vực này đều dựa trên các bộ linh kiện nhập khẩu (chủ yếu từ Trung Quốc và Hàn Quốc) với tỉ lệ nội địa hóa không cao. Phần sản xuất trong nước chỉ có cabin, thùng xe và khung. Với mức đầu tư về chất xám và trang thiết bị còn khiêm tốn, chất lượng của các sản phẩm của các cơ sở lắp ráp trong nước còn ở mức độ hạn chế. Tuy nhiên, đây là nguồn cung cấp ô tô chủ yếu cho thị trường trong nước hiện nay nhờ có ưu thế về giá thành. Một trong những nguyên nhân chính kìm hãm sự phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam là sự yếu kém của công nghiệp phụ trợ. Theo thống kê, hiện nay ở Việt Nam, chỉ có khoảng 40 nhà cung cấp linh kiện trên tổng số 50 nhà lắp ráp, trong khi Thái Lan có tới trên 1.500 doanh nghiệp phụ trợ với tỉ lệ nội địa hóa đạt 70-80%. Đài Loan cũng có khoảng trên 2.000 nhà đầu tư sản xuất linh kiện phụ tùng thay thế. Với thực trạng trên, tỉ lệ nội địa hóa của các loại ô tô lắp ráp trong nước là rất thấp. Theo Bộ công thương (2016): “Tỉ lệ nội địa hóa đạt thấp…” đến nay chủ yếu mới đạt bình quân 7-10%. Đối với xe con của Thaco 15-18%, của Toyota Việt Nam đạt 37% đối với dòng xe Inova. Đối với xe tải nhẹ: Thaco đạt khoảng 33% Như vậy có thể thấy rằng các nhà sản xuất trong nước thực chất mới chỉ làm công việc lắp ráp mà chưa quan tâm đến nghiên cứu phát triển để có thể tiến tới chế tạo những chiếc xe mang thương hiệu việt nam và đưa các doanh nghiệp trong nước hội nhập với thế giới. Trước tình hình trên, để có thể tiến tới tự sản xuất hoàn chỉnh các cụm và các hệ thống cho ô tô thì cần phải có đầu tư nghiên cứu chiều sâu phục vụ cho việc thiết kế chế tạo các bộ phận. 1.2. NGHIÊN CỨU VI SAI TRÊN Ô TÔ 11 1.2.1. Vi sai - một bộ phận không thể thiếu trên ô tô Khi xe ô tô chuyển động trên đường, không phải lúc nào ô tô cũng đi thẳng mà trong nhiều trường hợp phải đổi hướng chuyển động tức phải thực hiện quay vòng ví dụ khi ô tô rẽ, đi vào đoạn đường cong, … Hình 1.2. Xe quay vòng Khi xe quay vòng (hình 1.2) ta thấy bán kính vòng quay của bánh xe bên ngoài (b) sẽ lớn hơn bán kính vòng quay của bánh xe bên trong (a). Do đó bắt buộc bánh xe bên ngoài phải quay nhanh hơn. Nếu 2 bánh xe này cùng một trục dẫn động thì nó xe quay cùng tốc độ với nhau, khi vào cua sẽ rất khó khăn, nếu xe có cua được thì bánh xe bên trong bắt buộc phải bị trượt. Mặt đường và bánh xe có lực ma sát sẽ gây ra lực vặn xoắn phá hủy xe. Để khắc phục hiện tượng trên người ta lắp vào giữa hai bánh xe chủ động một bộ phận để phân phối mô men ra các bánh xe và đảm bảo cho các bánh xe quay với vận tốc không bằng nhau. Đó chính là bộ vi sai. Ngoài ra khi xe chuyển động trên đường không bằng phẳng, quãng đường đi của hai bánh xe trái và phải cũng không 12 bằng nhau. Trong trường hợp này vi sai sẽ có tác dụng đảm bảo cho các bánh xe trái phải quay với vận tốc khác nhau tương ứng với quãng đường đi. Như vậy trên ô tô vi sai có tác dụng phân phối mô men ra các bánh xe chủ động và đảm bảo cho các bánh xe quay với vận tốc khác nhau khi đi trên đường vòng hoặc đường không bằng phẳng. 1.2.2. Ảnh hưởng của vi sai đến chất lượng động lực học của ô tô Như đã nói ở trên vi sai là một bộ phận không thể thiếu trên ô tô, nhưng khi có vi sai, sự phân phối mô men trong cơ cấu vi sai có thể ảnh hưởng đến chất lượng động lực học của ô tô. Nếu không có vi sai mô men cực đại trên các bánh xe phụ thuộc vào hệ số bám giữa các bánh xe trái, phải với mặt đường. Tuy nhiên trong trường hợp có vi sai và hai bánh xe quay với vận tốc khác nhau, mô men phân phối ra hai bên bánh xe xấp xỉ nhau, chỉ sai khác bằng đúng mô men trong cơ cấu vi sai và chỉ phụ thuộc vào mô men bám trên bánh xe có hệ số bám thấp. Vì thế nếu một trong hai bánh xe đứng trên vị trí có hệ số bám thấp thì xảy ra khả năng trượt quay và xe không chuyển động được. Do vậy việc nghiên cứu động học và động lực học của cơ cấu vi sai, xác định quy luật phân bố mô men trong vi sai để khảo sát ảnh hưởng của cơ cấu vi sai đến khả năng động lực học của xe, trên cơ sở đó đề ra các biện pháp khắc phục là rất cần thiết. 1.2.3. Mục tiêu và yêu cầu nghiên cứu: Vi sai trên ô tô đảm bảo cho phép 2 bánh xe quay với hai vận tốc khác nhau tuy nhiên vấn đề được đặt ra là khi xe đi trên đường trơn hoặc bị sa lầy thì lực truyền từ động cơ giảm theo bên bánh xe có lực bám nhỏ hơn làm cho bánh xe bên sa lầy sẽ quay trơn còn bánh xe bên có lực bám lớn gần như không chuyển động, hiện tượng thường gọi là hiện tượng “patine” và để tránh các hiện tượng trên các nhà thiết kế đã giới hạn tổn thất lực kéo này bằng cách khống chế sự độc lập giữa hai trục bằng một loạt các hệ thống: cơ khí, điện tử, hoặc thủy lực được biết đến với cái tên “vi sai hạn chế trượt” (hay LSD) 13 Việc nghiên cứu ảnh hưởng của quy luật phân phối mô men trong vi sai đến các hoạt động của xe giúp người nghiên cứu thiết kế xe có được các biện pháp giảm thiểu tác động tiêu cực, nâng cao chất lượng động lực học của xe Trong đề tài này tác giả sẽ nghiên cứu động học và động lực học của cơ cấu vi sai, quy luật phân bố mô men tới các bánh xe khi có vi sai từ đó khảo sát ảnh hưởng của vi sai đến chất lượng động lực học của xe và đưa ra các biện pháp khắc phục. 1.2.4. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu của tác giả trong luận văn này là nghiên cứu lý thuyết. Trên cơ sở tìm hiểu kết cấu các loại cơ cấu vi sai trên ô tô, tác giả sẽ nghiên cứu động học và động lực học các cơ cấu vi sai, khảo sát quy luật phân bố mô men ra các bánh xe. Từ đó xác định ảnh hưởng của cơ cấu vi sai đến chất lượng động lực học của ô tô. Trên cơ sở các khảo sát đó sẽ đề ra các biện pháp khắc phục để nâng cao chất lượng động lực học của ô tô. 1.2.5. Kết cấu của luận văn Luận văn được chia làm 4 chương Chương 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chương 2. Kết cấu vi sai trên ô tô Chương 3. Động học và động lực học cơ cấu vi sai Chương 4. Ảnh hưởng của cơ cấu vi sai đến chất lượng động lực học của ô tô và các biện pháp khắc phục. CHƯƠNG II 14 KẾT CẤU VI SAI TRÊN Ô TÔ 2.1. Vai trò của cơ cấu vi sai trên ô tô: Vi sai là một cơ cấu đặc biệt có chức năng phân phối mô men đến các bánh xe chủ động, đảm bảo cho các bánh xe chủ động quay với vận tốc khác nhau khi cần thiết (ví dụ đi trên đường vòng hay đường không bằng phẳng). Như vậy vi sai là một bộ phận quan trọng không thể thiếu trên ô tô. Tuy nhiên để các bánh xe có thể quay với vận tốc khác nhau, mô men phân ra các bánh xe sẽ phải phân bố lại theo “quy luật” của vi sai và quy luật này trong một số trường hợp không phù hợp với yêu cầu của ô tô. Ví dụ như hiện tượng “patine” làm ảnh hưởng đến khả năng bám của xe và từ đó ảnh hưởng đến tính năng cơ động của xe. Mô men từ bánh bị động của truyền lực chính cần được phân phối ra các bánh xe chủ động. Hai bánh xe chủ động của xe trên cùng một trục có một đặc điểm là không phải lúc nào hai bánh xe cũng đi một quãng đường giống nhau. Hai bánh xe có quãng đường khác nhau trong các trường hợp: - Xe đi trên đường vòng: bánh phía trong sẽ có quãng đường ngắn hơn bánh phía ngoài. - Mặt đường không giống nhau ở nơi 2 bánh xe đi qua: bánh xe nào đi qua chỗ lồi lõm hơn sẽ có quãng đường dài hơn. Cần phải có một bộ phận vừa phân phối được mô men ra 2 bánh xe chủ động 2 phía vừa đảm bảo các bánh xe quay với vận tốc khác nhau tương ứng với quãng đường đi được của xe. Bộ phận đó là vi sai. Như vậy, vi sai có nhiệm vụ phân phối mô men ra các bánh xe chủ động, đảm bảo cho các bánh xe chủ động quay với vận tốc khác nhau khi đi trên đường vòng và đường không bằng phẳng. 2.2. Vi sai bánh răng côn đối xứng 15 Hình 2.1 thể hiện kết cấu một cơ cấu vi sai bánh răng côn đối xứng. Cơ cấu này bao gồm: 2 bánh răng bán trục 1, các bánh răng vi sai 2 (có thể có 2 hoặc 3 hoặc 4 bánh răng), nạng 3 (trong trường hợp có 4 bánh răng vi sai nạng này có hình chữ thập nên được gọi là nạng chữ thập, các trường hợp khác nạng sẽ có kết cấu tương ứng), vỏ vi sai 4. Vỏ vi sai 4 lắp với bánh răng bị động 5 của truyền lực chính bằng đinh tán hoặc bu lông và quay cùng bánh răng 5. Khi lắp ráp vào, 2 bánh răng bán trục sẽ ăn khớp với các bánh răng vi sai. Trên 2 bánh răng bán trục có then hoa, then hoa của bán trục sẽ được lắp vào then hoa của bánh răng bán trục, 2 bán trục sẽ nhận mô men từ 2 bánh răng bán trục. Hình 2.1. Cấu tạo vi sai bánh răng côn đối xứng Hình 2.2 thể hiện nguyên lý làm việc của cơ cấu vi sai. Hình 2.2.a thể hiện trường hợp xe đi thẳng trên đường bằng phẳng. Mô men cản 2 bên bánh xe bằng nhau, các bánh răng vi sai 3 không quay quanh trục của nó, cả cơ cấu vi sai cùng với bánh răng bị động 2 của truyền lực chính quay cùng một vận tốc và các bán trục cũng quay cùng một vận tốc. 16 Khi xe đi vào đường vòng, hai bên bánh xe sẽ có quãng đường đi khác nhau do đó sẽ có vận tốc góc (hoặc số vòng quay) khác nhau. Sự chênh lệch vận tốc này được thực hiện nhờ các bánh răng vi sai. Các bánh răng vi sai quay làm cho một bánh răng bán trục quay nhanh lên và bánh răng bán trục còn lại quay chậm lại (hình 2.2.b). Bán trục bên này quay nhanh lên bao nhiêu thì bánh răng bán trục kia quay chậm lại bấy nhiêu Hình 2.2. Cấu tạo vi sai bánh răng côn đối xứng 17 Hình 2.3. Lắp ghép vi sai trong cầu chủ động Hình 2.3 thể hiện kết cấu cầu chủ động có truyền lực chính loại đơn. Vi sai được lắp ghép trong bánh răng bị động của truyền lực chính. Trong trường hợp truyền lực chính loại kép, vỏ vi sai sẽ được lắp trên bánh răng bị động của cặp bánh răng trụ (hình 2.4, 2.5). Khi đó hộp vi sai sẽ được lắp trên bánh răng trụ bị động. Mô men từ bánh răng trụ bị động sẽ được vi sai phân phối ra hai bán trục và đến các bánh xe chủ động. 18