Bài giảng môn học Công nghệ lớp 11 - Tiết 57, 58, 59, 60 - Bài 33: Động cơ đốt trong dùng cho oto

Tiết 57, 58, 59, 60 : MỤC TIÊU : Giúp học sinh biết được đặc điểm và cách bố trí động cơ đốt trong trên ôtô. Học sinh biết được nhiệm vụ, cấu tạo và nguyên lí làm việc của hệ thống truyền lực trên ôtô. Học sinh biết được nhiệm vụ, sơ đồ cấu tạo và nguyên lí làm việc của li hợp, hợp số, truền lực cát đăng, truyền lực chính và bộ vi sai. CHUẨN BỊ : Chuẩn bị nội dung : Nghiên cứu kĩ nội dung bài học trong sách giáo khoa, sách giáo viên, sách chuyên ngành động cơ đốt trong. Nghiên cứu một số kiến thức có liên quan trong bài 33. Sưu tầm một số thông tin có liên đến hệ thống truyền lực, hộp số của động cơ. Chuẩn bị đồ dùng dạy học : Tranh vẽ hình từ hình 33.1 đến hình 33.8 SGK. TIẾN TRÌNH TỔ CHỨC DẠY HỌC : Ổn định lớp : Kiểm tra bài cũ : Câu hỏi 1 : Nêu những máy móc, thiết bị có sử dụng động cơ đốt trong. Câu hỏi 2 : Trình bày nguyên tắc chung về ứng dụng động cơ đốt trong . Câu hỏi 3 : Tính tương thích về công suất và tốc độ quay giữa động cơ và máy công tác. Giáo viên nhận xét góp ý và đánh giá cho điểm học sinh. Cấu trúc bài học : Bài giảng 33 có 3 nội dung được giảng trong 2 tiết dạy: Động cơ đốt trong dùng cho ôtô. Truyền lực cát đăng. Hộp số. Tiết 3. Li hợp. Hộp số. Tiết 2. Truyền lực chính và bộ vi sai. Hộp số. Tiết 4. Đặc điểm và bố trí động cơ đốt trong trên ôtô. Khái quát hệ thống truyền lực trên ôtô. Tiết 1. NỘI DUNG PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC I. ĐẶC ĐIỂM VÀ BỐ TRÍ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG TRÊN ÔTÔ : Đặc điểm của động cơ dùng trên ôtô : - Động cơ sử dụng nhiên liệu là diezen hoặc xăng. - Tốc độ quay động cơ cao. - Khối lượng và kích thước không lớn dễ dàng bố trí động cơ ở vị trí đầu xe. - Hệ thống làm mát thường dùng là bằng nước loại tuần hoàn cưỡng bức. Bố trí động cơ đốt trong trên ôtô : Bố trí động cơ ở đầu ôtô: - Dễ dàng bảo dưỡng, dễ bố trí các cơ cấu và hệ thống truyền lực. Thông thường có 2 vị trí bố trí : Động cơ đặt trước buồng lái: + Ưu : ít bị ảnh hưởng tiếng ồn và nhiệt thải của đc. + Nhược : tầm quan sát của lái xe bị hạn chế. Động cơ đặt ở trong buồng lái: + Ưu : tầm quan sát mặt đường không bị hạn chế. + Nhược : Tiếng ồn và nhiệt thải của đc ảnh hưởng đến người lái. Bố trí động cơ ở đuôi ôtô: - Ưu : hệ thống truyền lực đơn giản, tàm quan sát dễ dàng, ít bị ảnh hưởng tiếng ồn và nhiệt từ đc phát ra. - Nhược : làm mát đc khó, điều khiển đc và hệ thống truyền lực phức tạp. Bố trí động cơ ở giữa xe ôtô: - Khắc phục được nhược điểm của 2 cách bố trí trên tuy nhiên động cơ chiếm diện tích thùng xe, gây tiếng ồn và rung động à ít được sử dụng trong thực tế. Hoạt động 1 : Tìm hiểu về đặc điểm của động cơ đốt trong dùng trên ôtô. - Động cơ đốt trong dùng trên ôtô dùng những loại nhiên liệu nào ? - Trên ôtô thường dùng động cơ nào dùng nguồn động lực ? [xăng và diezen] - Tại sao trên ôtô phải sử dụng động cơ có tốc độ quay lớn ? [Đc có tốc độ quay lớn sẽ có kích thước và khối lượng nhỏ] - Thông thường là làm mát bằng nước và kk tuy nhiên làm mát bằng nước sẽ đạt hiệu quả cao hơn. Hoạt động 2 : Tìm hiểu về cách bố trí động cơ đốt trong trên ôtô. - Việc bố trí động cơ trên ôtô phải đáp ứng các yêu cầu sau: + Điều khiển đ.cơ dễ dàng. + Bảo dưỡng và sửa chữa đc dễ dàng. + Ít ảnh hưởng đến tầm quan sát mặt đường của người lái xe. + Giảm thiểu ảnh hưởng của tiếng ồn, nhiệt thải, rung động và khí thải đến người lái xe và hành khách. Theo em có thể bố trí đc ở vị trí nào trên ôtô ? Theo các yêu cầu đã phân tích trên em hãy cho biết ưu nhược điểm của các cách bố trí đc đốt trong trên ôtô ? II. KHÁI QUÁT HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN ÔTÔ : Nhiệm vụ : - Truyền, biến đổi mômen quay cả về chiều và trị số từ động cơ tới bánh xe chủ động. - Cắt đường truyền mômen trong thời gian cần thiết. Phân loại : Theo số cầu chủ động: Một cầu chủ động. Hai cầu chủ động. Theo phương pháp điều khiển : Điều khiển bằng tay. Điều khiển bán tự động. Điều khiển tự động Cấu tạo chung và nguyên lí làm việc của hệ thống truyền lực : Cấu tạo chung : - Li hợp (2) để tách, nối truyền mômen từ động cơ tới hộp số (3). - Hộp số (3) dùng thay đổi vận tốc và mômen. - Truyền lực cát đăng (4) để truyền lực từ hộp số (3) tới cầu chủ động (5). - Truyền lực chíng và bộ vi sai (5) là cầu nhận mômen từ động cơ và truyền cho bánh xe chủ động (6). Nguyên lí làm việc : Khi động cơ 1 làm việc, nếu li hợp 2 đóng, mô mômen quay sẽ được truyền từ động cơ qua hộp số 3, truyền lực cát đăng 4 , cầu chủ động 5 (truyền lực chính và bộ vi sai), bánh xe chủ động 6, làm cho xe chuyển động. Hoạt động 2 : Tìm hiểu về nhiệm vụ và phân loại hệ thống truyền lực trên ôtô. - Như thế nào gọi là bánh xe chủ động? - Cắt đường truyền mômen trong thời gian cần thiết là như thế nào? - Xe cómột cầu chủ động là xe như thế nào? - Xe có hai cầu chủ động là xe như thế nào? - Phương pháp điều khiển bằng tay là như thế nào? - Phương pháp điều khiển tự động và bán tự động là gì? Hoạt động 4 : Tìm hiểu về cấu tạo chung và nguyên lí làm việc của hệ thống truyền lực trên ôtô. - GV sử dụng hình 33.1 SGK để chỉ hs sinh các cụm trong hệ thống truyền lực trên ôtô, đặt câu hỏi : + Quan sát hình 33.1 SGK và nêu thứ tự lắp đặt của c1c cụm thuộc hệ thống truyền lực trên ôtô? + Mômen quay từ động cơ trước khi được truyền đến bánh xe chủ động thì đi qua các bộ phận nào? III. MỘT SỐ CỤM CHÍNH CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN ÔTÔ : Li hợp : Nhiệm vụ : Dùng để tách, nối và truyền mômen từ động cơ đến hộp số. Cấu tạo của li hợp ma sát thường đóng : Xét bộ li hợp masát thường đóng được sử dụng rộng rãi trên ôtô : + Bánh đà (10) lắp trên trục khuỷu dùng để truyền mômen quay cho đĩa ma sát(9). + Moay-ơ 1 của đĩa masát (9) nối với trục của li hợp (6) bằng then hoa nên đĩa có thể quay, đồng thời trược dọc theo trục (6). Nguyên lí làm việc của li hợp ma sát thường đóng : - Khi li hợp ở vị trí đóng (nối li hợp) : đây là trạng thái thường xuyên của li hợp, lò xo ép đẩy đĩa ép làm ép chặt trên mặt bánh đà. Khi trục khuỷu đc quay, bánh đà quay làm quay đĩa ma sát kéo theo trục li hợp quay tạo thành một khối quay tròn. - Khi li hợp ở vị trí mở (tách li hợp): đây là trạng thái không thường xuyên, dưới tác dụng của lực ấn từ cần đạp li hợp do người lái xe tạo ra, lực được truyền đến đòn bẩy mở li hợp, qua hệ thống dẫn động đòn mở kéo đĩa ép tách rời khỏi bánh đà, lúc này mômen quay của trục khuỷu động cơ không được truyền tới trục li hợp để vào hộp số. Hộp số : Nhiệm vụ : Thay đổi vận tốc. Thay đổi chiều chuyển động của xe. Ngắt đường truyền mômen từ động cơ xuống bánh xe trong một thời gian dài. Cấu tạo : Xét cấu tạo hộp số 3 cấp vận tốc gồm 3 số tiến và 1 số lùi. Nguyên lí làm việc : Số “mo” – số 0 Nếu không có bánh răng nào trên trục bị động III ăn khớp với bánh răng trên trục trung gian II, vành răng 5 cũng không khớp với vành răng 6, mômen không khuyền từ trục I sang trục III ta có dòng truyền mômen như sau: I 7 8 II Số 1 Đưa bánh răng 2 ăn khớp với bánh răng 10, ta có dòng truyền mômen như sau: 10 2 III I 7 8 II Số 2 Đưa bánh răng 4 ăn khớp với bánh răng 9, ta có dòng truyền mômen như sau: 9 4 III I 7 8 II Số 3 Đưa vành răng trong 5 của bánh răng 4 ăn khớp với vành răng ngoài 6 của bánh răng 7 (5 ăn khớp với 6),ta có dòng truyền mômen đi thẳng như sau: I 7-6 III 5-4 Số lùi Để đảo chiều quay trục III, phải đẩy cụm bánh răng 1 vào ăn khớp cới bánh răng 13, ta có dòng truyền mômen như sau: 7 8 II 11 12 13 I I III Khi đó trục III đảo chiều quay. Truyền lực cát đăng: Nhiệm vụ : Dùng để truyền mômen quay từ hộp số đến cầu chủ động của xe. Khi xe ch.đ, do mặt đường không phẳng tuyệt đối vì vậy cầu xe luôn có sự dịch chuyển lên xuống theo phương thẳng đứng, do đó khớp truyền lực các đăng phải làm việc được trong điều kiện các góc , và khoảng cách AB luôn thay đổi. Cấu tạo : Gồm 2 bộ phận chính ; - Khớp cát đăng: Cấu tạo bởi trục chữ thập 3 quay được trên các lỗ của nạng chủ động 1 và nặng chủ động 2. Vì vậy trong quá trình làm việc góc giữa 2 đường tâm trục 6 và 7 có thể thay đổi được. - Trục cát đăng : Gồm 2 thân trục 5, 6 nối với nhau bằng then hoa 4. nhờ then hoa hai thân trục có thể trượt dọc với nhau, vì vậy độ dài trục cát đăng có thể thay đổi được.. Nguyên lí làm việc : Khi động cơ hoạt động, mômen được truyền qua li hợp, hộp số đến truyền lực cát đăng, tới cầu xe chủ động. Trong quá trình làm việc, vị trí tương đối giữa hộp số và cầu xe luôn thay đổi làm cho các góc , và khoảng cách AB luôn thay đổi, nhưng do cầu tạo đặc biệt của khớp cát đăng nên các chi tiết của hệ thống vẫn làm việc một cách bình thường. Truyền lực chính và bộ vi sai : Truyền lực chính : Nhiệm vụ : - Thay đổi hường truyền mômen từ dọc theo xe (truyền lực cát đăng) sang hai bên bánh xe. - Giảm vận tốc, tăng mômen quay. Cấu tạo và nguyên lí làm việc của truyền lực chính : - Cặp bánh răng côn 1,2. Bánh răng 1 gắn với khớp cát đăng, bánh răng 2 nối với bộ vi sai. - Khi mômen quay truyền qua các đăng đến bánh răng côn chủ động 1, rồi sang bánh răng côn bị động 2. Vì hai trục của cặp bánh răng vuông góc nhau, nên hướng truyền mômen sẽ thay đổi từ dọc xe sang ngang (hai bên bánh xe). - Truyền lực chính thường bố trí gần bộ vi sai và chính bánh răng bị động 2 cũnh tham gia vào việc tạo thành bộ vi sai. Bộ vi sai : Nhiệm vụ : - Phân phối mômen cho hai bán trục của hai bánh xe chủ động. - Cho phép hai bánh xe quay với vận tốc khác nhau khi ôtô chuyển động trên đường không, không phẳng khi quay vòng. Cấu tạo : Nguyên lí làm việc của bộ vi sai: - Khi ôtô chạy trên đường thẳng và bằng phẳng, hai bánh xe chủ động cùng quay với tốc độ như nhau, toàn bộ vi sai tạo thành khối cứng quay cùng với bánh răng bị động 2. - Khi ôtô quay vòng, hai bánh xe chủ động có vận tốc khác nhau, giả sử là bánh xe nối với với bán trục 8 nằm bên trong quay chậm. Lúc này các bánh hành tinh 6 không những quay theo cỏ vi sai (3,4) mà còn quay trên trục 7 của chúng vì lực cản của bánh xe bên trong truyền cho bánh răng bán trục 8 tăng, do đó làm tăng thêm vận tốc bánh xe phía ngoài và nó bắt đầu quay nhanh lên. - Trong thực tế không có con đướng nào thẳng tuyệt đối và phẳng tuyệt đối, nên khi ôtô chạy trên đường như vậy thì bộ vi sai luôn luôn phải hoạt động để 2 bánh xe chủ động có thể quay với vận tốc khác nhau. Hoạt động 5 : Tìm hiểu về nhiệm vụ và cấu tạo của li hợp. - Thông thường mổi khi dừng xe cần thiết phải tách hệ thống truyền lực ra khỏi đc - Mổi khi sang số để thay đổi vận tốc cũng cần phải tách nối giữa hộp số với động cơ. + Li hợp trong hệ thống truyền lực để làm gì? - GV sử dụng hình 33.2 SGK để chỉ hs sinh các chi tiết của li hợp masát thường đóng. + Cách ghép moay-ơ đĩa ma sát với trục của li hợp. + Cách truyền mômen từ trục khuỷu của đc sang trục li hợp. + Vị trí tương đối của đĩa ma sát với bánh đà. Hoạt động 6 : Tìm hiểu về nguyên lí làm việc của li hợp ma sát thường đóng. - GV sử dụng hình 33.3 SGK, đặt câu hỏi : + Khi nào mômen quay của trục khuỷu 11 sẽ không truyền sang trục 6 của li hợp? Để thực hiện công việc này người lái xe phải làm gì? Hoạt động 7 : Tìm hiểu về nhiệm vụ và cấu tạo của hộp số. - Vai trò của hộp số là gì trong hệ thống truyền lực của ôtô. - GV sử dụng hình 33.4 SGK để chỉ ra các chi tiết trong hộp số : + Nên nhắc lại khái niệm về tỉ số truyền . + Đặc đđiểm về đđộ lớn của các cặp bánh răng ăn khớp ( số răng). + Cách lắp các bánh răng với trục và các hướng chuyển động của bánh răng ( chuyển động quay và ch.đ dọc theo trục). - GV sử dụng hình 33.4 SGK để giải thích cho hs biết được sơ đồ cấu tạo của hộp số 3 vận tốc ( 3 tiến và 1 lùi) : + Có thể dùng hộp số để thay đổi chiều quay của hệ thống truyền lực ( thay đổi chiều quay của bánh xe) để cho ôtô chạy lùi được không? Hộp số có nhiệm vụ gì khi ôtô dừng trong thời gian dài? Hoạt động 8 : Tìm hiểu nguyên lí làm việc của hộp số 3 cấp vận tốc. - Khi nào trục trục bị động III không quay, mặc dù trục chủ động I vẫn quay ? - Bánh răng 7 luôn ăn khớp với bánh răng 8, nên trục I quay thì trục II cũng quay. Nhưng vì không có bánh răng nào trên trục II cũng như trục L ăn khớp với bánh răng trên trục III, nên trục III không quay, Ta có số “ mo”- số 0. - Số 1 : + Phải đưa cặp bánh răng nào vào ăn khớp để trục bị động III của hộp số quay cùng chiều với trục chủ động I và có tốc độ quay nhỏ nhất? - Số 2 và 3 tương tự nhau: + Giáo viên có thể dùng câu hỏi : Giả sử tốc độ quay trục I không đổi, muốn tăng tốc trục III, thì cần phải thay đổi các cặp bánh răng ăn khớp như thế nào? - Khi xe chạy lùi thì bánh xe chủ động đảo chiều quay, có nghĩa là trục bị động III của hộp số phải quay ngược chiều so với trục chủ động I của hộp số. + Ta phải dùng cặp bánh răng ăn khớp nào để có được yêu cầu về chiều quay như trên ? Hoạt động 9 : Tìm hiểu về nhiệm vụ và cấu tạo của truyền lực các đăng. - GV sử dụng hình 33.5 SGK để chỉ cho hs thấy được là khi ôtô ch.đ trên đường không phẳng, góc và khoảng cách AB luôn luôn thay đổi, nếu nối cứng hệ thống truyền lực này sẽ bị bẽ gãy, truyền lực các đăng sẽ truyền mômen quay được trong trường hợp trên. + Tại sao truyền lực các đăng có khả năng truyền mômen quay từ hộp số đến cầu sau của ôtô trong điều kiện bánh xe chủ động dịch chuyển theo phương thẳng đứng? [Khi ôtô di chuyển trên đường mấp mô, cầu sau có sự chuyển dịch theo phương thẳng đứng, do đó gócvà khoảng cách AB luôn thay đổi, nhờ có khớp và trục các đăng nên khử được sai số đó]. + Tại sao sao không dùng dây đai hay xích để truyền mômen quay từ hộp số đến cầu sau? [Trong trường hợp này không thể dùng đai hoặc xích thay thế được vì khoảng cách AB luôn thay đổi, do đó nên xích sẽ bị đội lên răng của bánh xích, còn đai thì dễ bị trượt]. - GV sử dụng hình 33.5 và 33.6 SGK để giải thích cụ thể cấu tạo khớp các đăng và trục các đăng. + Cần phải có giải pháp pháp gì để truyền lực các đăng vẫn hoạt động bình thường khi gócthay đổi? + Cần phải có giải pháp pháp gì để truyền lực các đăng vẫn hoạt động bình thường khi khoảng cách AB thay đổi? Hoạt động 10 : Tìm hiểu nguyên lí làm việc của truyền lực các đăng. - GV sử dụng hình 33.5 và 33.6 SGK để giải thích cụ thể hoạt động của khớp và trục các đăng khi có sự dịch chuyển theo hướng thẳbng đứng của cầu sau. Hoạt động 11 : Tìm hiểu về nhiệm vụ của bộ truyền lực chính. - GV sử dụng hình 33.7a SGK để giảng giải cho HS biết được nhiệm vụ của truyền lực chính. + Trên hình 33.7a, truyền lực chính là cặp bánh răng côn 1 và 2, chúng có tác dụng gì trong việc làm tăng hay giảm mômen (vận tốc) không? à Truyền lực chính có nhiệm vụ tăng mômen quay (giảm vận tốc) và thay đổi hướng truyền lực cho mômen từ dọc theo xe sang hai bên bánh xe Hoạt động 12 : Tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lí làm việc của bộ truyền lực chính. - GV sử dụng hình 33.7a, b SGK để giảng giải cho HS biết được cặp bánh răng côn và đường truyền mômen qua cặp bánh răng này. - Để thay đổi hướng truyền mô men thì phải bố trí cặp bánh răng côn 1 và 2, trong đó bánh răng nhỏ là bánh răng chủ động, còn bánh răng lớn là bánh răng bị động. Cách bố trí như vậy mới có khả năng tăng mômen quay cho các bánh xe được. Hoạt động 13 : Tìm hiểu về nhiệm vụ và cấu của bộ vi sai. - GV dùng ví dụ trong thực tế để mô tả sự quay vòng ví dụ như đoàn quân duyệt binh khi quay vòng, vị trí càng xa tâm thì quãng đường di chuyển càng dài hơn. - Khi ôtô quay vòng, bánh xe xa tâm phải quay với vận tốc lớn hơn so với bánh xe ở gần tâm để đảm bảo quãng đường đi lớn è Bộ vi sai có nhiệm vụ giúp cho 2 bánh xe quay với vận tốc khác nhau khi ôtô quay vòng. + Tại sao khi ôtô ch.đ trên đường không thẳng, khổng phẳng cũng phải cần có bộ vi sai ? [Ôtô chuyển động trên đường không thẳng, không phẳng là những trường hợp đặc biệt giống như trường hợp ôtô quay vòng, nên vẫn cần có bộ vi sai] è Bộ vi sai có nhiệm vụ phân phối mômen quay cho 2 bánh xe chủ động, cho phép 2 bánh xe quay với vận tốc khác nhau khi ôtô chuyển động trên đường không thẳng, không phẳng và khi quay vòng. - Bánh răng bị động của truyền lực chính là một phần của bộ vi sai. Hoạt động 14 : Tìm hiểu về nguyên lí làm việc của bộ vi sai. - Khi ôtô chạy trên đường thẳng, phẳng thì lực cản trên 2 bánh xe như nhau, do đó chúng quay với vận tốc như nhau, bánh răng hành tinh 6 chỉ có tác dụng như một cái chêm giữa các bánh răng bán trục 5. Bánh răng 6 sẽ tạo ra một khối với vỏ vi sai 4 và cùnh quay theo bánh răng bị động 2. - Khi ôtô quay vòng, lực cản trên bánh xe chủ động có bán kính quay nhỏ (bánh trong) sẽ lớn hơn lực cản của bánh xe ngoài. Nên bánh trong phải quay chậm hơn bánh ngoài, khi ấy bộ vi sai sẽ hoạt động, các bánh răng hành tinh 6 không những quay cùng với vỏ 4 quanh đường tâm trục 8-9, mà còn quay quanh tâm trục của chính nó. TỔNG KẾT ĐÁNH GIÁ : GV đặt câu hỏi cho học sinh để củng cố bài : Hãy nêu đặc điểm của động cơ đốt trong dùng trên ôtô. Trình bày cấu tạo chung và nguyên lí làm việc của hệ thống truyền lực dùng trên ôtô. Nhiệm vụ của li hợp là gì ? Hãy chỉ các bộ phận của li hợp trên hình 33.2 và nêu nguyên lí làm việc của li hợp. Nhiệm vụ của hộp số là gì? Hãy chỉ các bộ phận của hộp số trên hình 33.4 và nêu nguyên lí làm việc của hộp số. Nhiệm vụ của truyền lực các đăng là gì? Dựa vào hình 33.6 hãy nêu cấu tạo và nguyên lí làm việc của truyền lực các đăng. Nhiệm vụ của truyền lực chính là gì? Dựa vào hình 33.7 nêu cấu tạo của truyền lực chính. Nguyên lí của truyền lực chính như thế nào? Nhiêm vụ của bộ vi sai là gì? nguyên lí làm việc của bộ vi sai như thế nào? Giáo viên yêu cầu học sinh trả lời để củng cố, đống thời gọi các học sinh khác đóng góp ý kiến và tổng kết đánh giá các nội dung của bài học. GV dặn dò học sinh : Học sinh ngiên cứ thêm bài học trong sách giáo khoa, trả lời các câu hỏi cuối bài 33 SGK và đọc trước bài 34 SGK. RÚT KINH NGHIỆM :