Giáo trình kết cấu và tính toán ô tô

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH GIÁO TRÌNH KẾT CẤU VÀ TÍNH TỐN Ơ TƠ DÙNG CHO BẬC ĐẠI HỌC (LƯU HÀNH NỘI BỘ) QUẢNG NINH - 2020 Chƣơng KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI ƠTƠ 1.1.1 Khái niệm Ơtơ phương tiện vận tải đường chủ yếu Nó có tính động cao phạm vi hoạt động rộng Do vậy, tồn giới ơtơ dùng để vận chuyển hành khách hàng hoá phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế quốc dân quốc phịng 1.1.2 Phân loại ơtơ 1.1.2.1 Dựa vào tải trọng số chỗ ngồi Dựa vào tải trọng số chỗ ngồi, ôtô chia thành loại: - Ơtơ có trọng tải nhỏ (hạng nhẹ): trọng tải chuyên chở nhỏ 1,5 ơtơ có số chỗ ngồi chỗ ngồi - Ơtơ có trọng tải trung bình (hạng vừa): trọng tải chuyên chở lớn 1,5 nhỏ 3,5 có số chỗ ngồi lớn nhỏ 30 chỗ - Ơtơ có trọng tải lớn (hạng lớn): trọng tải chuyển chở lớn 3,5 số chỗ ngồi lớn 30 chỗ ngồi - Ơtơ có trọng tải lớn (hạng nặng): tải trọng chuyên chở lớn 20 tấn, thường sử dụng vùng mỏ 1.1.2.2 Dựa vào nhiên liệu sử dụng Dựa vào nhiên liệu sử dụng, ôtô chia thành loại: - Ơtơ chạy xăng; - Ơtơ chạy dầu diezel; - Ơtơ chạy khí ga; - Ơtơ đa nhiên liệu (xăng, diezel, ga); - ễtụ chy in 1.1.2.3 Dựa vào công dơng cđa «t« Dựa vào cơng dụng, ơtơ chia thành loại: - Ơtơ vận tải; - Ơtơ chở hành khách, ôtô chuyên chở hành khách bao gồm loại: ôtô buýt, ôtô tắc xi, ôtô du lịch, ôtô chở khách liên tỉnh, ơtơ chở khách đường dài; - Ơtơ chuyên dùng như: ôtô cứu thương, cứu hoả, ôtô phun nước, ôtô cẩu ôtô vận tải chuyên dùng (ôtô xi téc, ơtơ thùng kín, ơtơ tự đổ, ) 1.1.2.4 Dựa theo phân loại ISO * Ơtơ du lịch STT Tªn gäi Sedan, Salon Kombi Limousine Pullman Đặc điểm V cng, 2-4 ca, 4.5 ch ngi Vỏ cứng, 2-4 cửa, 4.6 chỗ ngồi Vỏ cứng, 4.6 ca, 4.6 ch ngi Hình dáng Coupộ V cng ghế, cửa Cabriolet Ơtơ mui trần Mui dạng xếp, rời, ghế, cửa Vỏ cứng khoang sau rộng, cửa bên, cửa sau Vỏ cứng khoang sau rộng, 2-4 cửa bên, cửa sau Khoang sau chuyên dùng, cửa bên Chở người, chở hàng, nhiều địa hình Kombi Ơtơ chở khách nhỏ (mini bt) Ơtơ bán tải (pick-up) ễtụ a nng * Ôtô chở ng-ời (buýt) STT Tên gọi ễtụ khỏch loi nh (mini bus) Đặc điểm Ơtơ khách đường dài (bus) cửa bên lớn Ơtơ khách thành phố (city bus) 2-3 cửa bên lớn Ơtơ khách liên tỉnh (bus) cửa bên Ơtơ khách thành phố loại hai thân Ơtơ điện chở khách Ơtơ khách du lịch chun dụng 9-16 chỗ ngồi Xe kéo, rơ mc dính liền, nhiều cửa bên Chạy điện thành phố Có đầy tin nghi sinh hot Hình dáng * Ôtô tải STT Tên gọi ễtụ ti a dng Ôtô tải chuyên dụng Ôtô tải tự đổ ễtụ kộo Đặc điểm Cú bung lỏi v thựng cha hàng Có buồng lái khoang chứa hàng chuyên dùng Có buồng lái thùng tự đổ Có buồng lái v mõm xoay liờn kt * Đoàn xe STT Tên gäi Đoàn xe chở khách Đoàn xe vận tải Đồn xe kéo bán mc trục Đồn xe kéo bán mc vận tải Đồn xe kộo nhiu moúc on xe kộo thõn di Đặc ®iĨm Gồm xe kéo rơmc Gồm xe kéo rơmc Gồm ơtơ kéo bán mc trục H×nh dáng Hình dáng Gm xe kộo v bỏn moúc hai trục Gồm xe kéo nhiều moóc nối tiếp Gồm xe kéo bán moóc thân dài 1.2 CẤU TẠO CHUNG CỦA ÔTÔ 1.2.1 Lịch sử xu hƣớng phát triển ôtô Từ năm 1860 ôtô sử dụng động đốt đời Những ôtô sử dụng động mã lực tốc độ cực đại khoảng 20 km/h Sự đời ôtô dùng động đốt thách thức phương tiện vận tải thô sơ thời ngày thúc đẩy ngành vận tải đường phát triển Đến nay, công nghiệp chế tạo ôtô giới phát triển mạnh chế tạo nhiều loại ôtô đại với tốc độ lớn đạt hàng trăm km/h Các gam tải trọng đa dạng, phổ biến từ 0,5 - 10 Đặc biệt có loại ơtơ tải nặng có trọng tải đến 60 Đấy chưa kể đến phương thức vận tải chuyên dụng đoàn xe Xu hướng phát triển ôtô giới là: tăng tải trọng, tăng tốc độ, tăng tính kinh tế nhiên liệu, tăng tính tiện nghi giảm nhiễm môi trường Để phục vụ cho xu hướng phát triển nêu thành tựu khoa học kỹ thuật như: tin học, tự động điều khiển, điện tử, vật liệu mới, ngành chế tạo ôtô ứng dụng 1.2.2 Cấu tạo chung Ôtô bao gồm năm phần chính: động cơ, gầm, hệ thống điện, cabin (vỏ xe) hệ thống thiết bị phụ khác (radio, điều hoà, tời kéo, …) - Động ôtô: động nguồn động lực chủ yếu ôtô Hiện nay, ôtô sử dụng phổ biến động đốt kiểu pittông kỳ - Gầm ôtô: gầm ôtô bao gồm hàng loạt hệ thống: + Hệ thống truyền lực có nhiệm vụ nhận truyền động lực từ động đến bánh xe chủ động + Hệ thống chuyển động gồm khung vỏ, vỏ cầu, bánh xe, hệ thống treo + Hệ thống điều khiển gồm hệ thống lái hệ thống phanh - Điện ôtô: gồm điện động điện thân xe với hệ thống cung cấp điện, hệ thống đánh lửa, hệ thống khởi động, hệ thống tín hiệu chiếu sáng, hệ thống thơng tin, chẩn đốn, 1.3 BỐ TRÍ CHUNG TRÊN ƠTƠ 1.3.1 Bố trí chung ôtô chủ yếu phụ thuộc phụ vào bố trí động hệ thống truyền lực Hệ thống truyền lực (HTTL) tập hợp cụm chức khác Thơng thường bao gồm: Hình 1.1.a Bố trí chung động hệ thống truyền lực ôtô - Ly hợp, hộp số chính, cầu chủ động, trục đăng, bánh xe; - Ly hợp, hộp số chính, hộp phân phối, cầu chủ động, trục đăng, khớp nối, bánh xe; - Hoặc hộp số khí thuỷ lực (hộp số thuỷ cơ), hộp phân phối, cầu chủ động, trục đăng, khớp nối, bánh xe, v.v Số lượng cụm khác tuỳ thuộc vào tính kỹ thuật ơtơ Trên hình 1.1.a 1.1.b giới thiệu sơ đồ bố trí chung thường gặp ôtô - Sơ đồ a: động cơ, ly hợp, hộp số đặt hàng dọc phía trước đầu ôtô, cầu chủ động đặt sau ôtô, trục đăng nối hộp số cầu chủ động Chiều dài từ hộp số đến cầu chủ động sau lớn nên trục phải đặt ổ treo Sơ đồ thông dụng quen thuộc nhiều ôtô gặp - Sơ đồ b: động cơ, ly hợp, hộp số chính, cầu ơtơ nằm dọc phía trước, tạo nên cầu trước chủ động Toàn cụm liên kết với thành khối lớn, gọn Nhờ cấu trúc trọng tâm xe nằm lệch hẳn phía đầu ôtô, kết hợp với cấu tạo vỏ ôtô tạo khả ổn định cao có lực bên tác động, đồng thời giảm độ nhạy cảm với gió bên Song không gian đầu ôtô chật hẹp - Sơ đồ c: động cơ, ly hợp, hộp số, nằm ngang đặt trước ơtơ, cầu trước chủ động Tồn cụm truyền lực làm liền khối, trọng lượng khối động lực nằm lệch hẳn phía trước đầu ơtơ giảm đáng kể độ nhạy cảm ôtô với lực bên nhằm nâng cao khả ổn định tốc độ cao Trong cầu chủ động: truyền bánh trụ thay cho truyền bánh côn - Sơ đồ b, c ngày thông dụng, đặt ôtô cầu chủ động, có tốc độ cao nhằm đảm bảo trọng lượng phân bố phía trước lớn (kể ơtơ đầy tải) điều có lợi cho khả điều khiển ôtô giảm nhẹ công việc lắp ráp sản xuất - Sơ đồ d: động cơ, ly hợp, hộp số, cầu chủ động làm thành khối gọn phía sau ơtơ, cầu sau chủ động Cụm động nằm sau cầu chủ động Cấu trúc gặp ơtơ loại 4, chỗ ngồi, tồn lý công nghệ truyền thống hãng sản xuất thực loại ôtô mini buýt - Sơ đồ e: giống sơ đồ d cụm động nằm quay ngược lại, đặt trước cầu sau Hai dạng cấu trúc phù hợp cho việc tăng lực kéo xe, tức đảm bảo khả tăng tốc ôtô tốt, hạ thấp chiều cao đầu ơtơ, phù hợp với việc tạo dáng khí động học cho ôtô cao tốc - Sơ đồ g: động cơ, ly hợp đặt trước xe, hộp số chính, cầu xe đặt sau ôtô tạo nên khối lớn, trục đăng nối ly hợp hộp số Trục đăng đặt kín vỏ bọc làm tốt việc bảo vệ che bụi cho hệ thống Trọng lượng san cho hai cầu - Sơ đồ h: động cơ, ly hợp đặt trước, hộp số chính, hộp phân phối đặt dọc phía đầu ơtơ, cầu trước cầu sau chủ động Nối hộp phân phối cầu trục đăng Sơ đồ thường gặp ơtơ có khả việt dã cao, ôtô chạy đường xấu - Sơ đồ i: động cơ, hộp số, ly hợp, cầu trước thành khối nằm phía đầu ơtơ, đáp ứng nhu cầu tăng trọng lượng lên cầu trước Cầu sau chủ động nối với hộp số thơng qua khớp ma sát, khơng có hộp phân phối Kết cấu đơn giản ơtơ có tính việt dã tốt, ơtơ hoạt động mặt đường trơn Hình 1.1.b Bố trí chung động hệ thống truyền lực ơtơ 1.3.2 u cầu cách bố trí chung ơtơ Bố trí động tổng thành ôtô phải thỏa mãn yêu cầu sau: - Hệ số sử dụng chiều dài  phải lớn:  L Trong đó: l: chiều dài thùng chứa hàng (buồng chứa) (m) L: chiều dài toàn ôtô (m) - Chỗ ngồi người lái phải đảm bảo an toàn dễ thao tác vệ sinh cơng nghiệp, có chỗ để kiểm tra, bảo dưỡng tổng thành - Sự phân bố tải trọng lên cầu phải hợp lý cho bảo đảm yêu cầu kéo, bám, hãm, chuyển hướng ổn định 1.3.3 Bố trí động Trên hình (1.2a) bố trí động phía trước ngồi buồng lái sử dụng nhiều xe tải Ưu điểm: Dễ kiểm tra, bảo dưỡng, điều chỉnh, bố trí cấu điều khiển động cơ, ly hợp, hộp số, thuận lợi Hình 1-2 Bố trí động ôtô Nhược điểm: Hệ số  nhỏ, tầm nhìn người lái - Hình (1.2.b,c) động đặt phía trước, buồng lái ta thấy tầm nhìn lái xe tốt, nâng cao , song kiểm tra bảo dưỡng động khó Khắc phục nhược điểm người ta làm buồng lái lật (1.2.h) - Hình (1.2.d): động đặt đằng sau thường sử dụng xe con, xe khách Theo kiểu bố trí vị trí người lái ngồi tốt, khoang hành khách cách nhiệt tốt, kết cấu truyền lực gọn, tăng độ bám Việc điều khiển động cơ, ly hợp, hộp số phức tạp - Hình (1.2.e): bố trí động sàn, thường sử dụng xe khách có ưu điểm phương án song làm giảm khoảng sáng gầm xe khó kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa Việc điều khiển động cơ, ly hợp, hộp số từ xa nên phức tạp 1.3.4 Bố trí hệ thống truyền lực Có nhiều kiểu bố trí hệ thống truyền lực ơtơ, tùy theo tổng số bánh xe số lượng bánh xe chủ động ôtô Ta ký hiệu x 2; x 4; x 4; 6x cơng thức bánh xe, số thứ biểu thị tổng số bánh xe xe (loại bánh kép tính bánh xe), số thứ hai số bánh xe chủ động Kiểu hệ thống truyền lực có ảnh hưởng lớn đến bố trí chung tồn xe Ở sơ đồ hình (1.3a) động đặt phía trước xe dẫn động cầu chủ động phía sau Sơ đồ tương đối phù hợp với ơtơ vận tải tận dụng lực bám xe đầy tải Theo sơ đồ trục truyền đăng tương đối dài nên người ta lắp ổ đỡ trung gian cho trục truyền, ta gặp ơtơ Gaz 53, zil 130, MAZ, giải phóng Ở sơ đồ hình (1.3b) động cầu chủ động bố trí phía trước, nên kết cấu hệ thống truyền lực gọn (có thể động cầu chủ động đặt phía sau) Thơng thường loại bố trí sử dụng hệ thống treo độc lập Trong trường hợp toàn cụm động cơ, ly hợp, hộp số, truyền lực chính, vi sai lắp lên khung xe qua gối đỡ cao su đàn hồi Như cụm tổng thành khơng có chuyển động tương đối so với khung xe trình hoạt động Sự dịch chuyển tương đối bánh xe chủ động so với khung xe nhờ bán trục có hai khớp đăng đơn Với loại xe x x hình (1.3c, d k) có thêm hộp phân phối (8) để phân phối mômen xoắn đến cầu có thêm hộp trích cơng suất (7) để truyền mơmen xoắn đến tang tời (10) Có thể truyền động đăng đến cầu cầu sau từ hộp phân phối cầu cầu sau riêng (k) Hình 1.3 Sơ đồ bố trí hệ thống truyền lùc Chƣơng TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÁC CƠ CẤU VÀ CHI TIẾT CỦA ƠTƠ Ơtơ hệ động lực học phức tạp, chuyển động với tốc độ cao loại đường khác nhau, tình trạng chịu tải khơng đơn giản Khi nghiên cứu độ bền kết cấu, chi tiết ơtơ ngồi tải trọng tĩnh cần xét đến tải trọng động Thông qua tổng hợp tải trọng tĩnh, hệ số an toàn, thống kê xác suất tải trọng động, có chế độ tải trọng tính tốn thiết kế Trên loại ôtô, giá trị lớn mômen xoắn M emax động xác định, ta coi Memax tải trọng tĩnh Tùy theo điều kiện sử dụng (khi xe chạy) có lúc cấu chi tiết ôtô chịu tải trọng động lớn thời gian tác dụng ngắn Chúng ta sử dụng hệ số tải trọng động Tải trọng động Kđ = Tải trọng tĩnh Để biểu thị mức độ ảnh hưởng lúc có tải trọng động, ta xét số trường hợp thường gặp phát sinh tải trọng động 2.1 CÁC TRƢỜNG HỢP SINH RA TẢI TRỌNG ĐỘNG 2.1.1 Đóng ly hợp đột ngột Khi khởi hành ơtơ việc đóng ly hợp đột ngột sinh tải trọng động lớn, tốc độ góc phần bị động tăng lên nhanh thời gian ngắn dẫn đến xuất gia tốc góc mơmen qn tính Ta thấy xe bị giật mạnh động chết máy Hiện chưa có phương pháp giải tích để tính tốn tải trọng động sinh trường hợp Thường sử dụng cơng thức kinh nghiệm có khái niệm định tính: Kd   i 8 i (2-1) - : hệ số dự trữ mômen ly hợp - i: tỉ số truyền chung cho hệ thống truyền lực ứng với tay số nghiên cứu Kết thí nghiệm đóng ly hợp đột ngột xe A3-51 Khởi hành chỗ với tay số Hệ số Kđ nối ly hợp đột ngột 3,35 3,66 Tỉ lệ mômen động tĩnh ly hợp 1,67 1,82 2,03 2.1.2 Phanh mà không cắt ly hợp 2.1.2.1 Trong trình phanh Những trường hợp khẩn cấp người ta phanh ôtô không cắt ly hợp, lúc tải trọng động gây dạng mơmen qn tính Đặc trưng trường hợp biểu diễn sơ đồ sau (hình 2.2): Kiểu lịng vành khơng đối xứng khơng có chữ S thay chữ S chữ A Ở Châu Âu ký hiệu cho hai loại vành khơng đối xứng có profin an tồn là: H dạng profin kiểu Hump với ký hiệu H HI J x 14 L Theo quy định ISO kích thước ghi lên Thí dụ: 13 x 13 x J–S J lịng vành đối xứng lịng vành khơng đối xứng 12.2.3 Kết cấu bánh xe 12.2.3.1 Lốp xe Cấu tạo chung lốp xe bao gồm: Lớp cao su lót trong, lớp sợi mành (xương lốp), lớp đệm, lớp hoa lốp, lốp cao su thành bên, lớp “tanh”kim loại Theo đặc điểm lốp chia thành: lốp có săm lốp khơng săm, lốp có mành hướng kính, lốp có mành chéo, lốp có thêm sợi mành kim loại, lốp có vấu đinh kim loại Các loại lốp lắp vào xe với vành xe, xe chạy lốp bơm khơng khí có áp suất, áp suất lốp khơng đảm bảo gây độ mịn bất thường giảm tính dẫn động Lốp thực chức năng: đỡ toàn trọng lượng xe, truyền lực dẫn động lực phanh vào đường làm giảm lực chấn động mấp mô đường gây Hình 12.3 Sơ đồ cấu tạo lốp xe Hình 12.3 Sơ đồ cấu tạo lốp xe A Lốp bố tròn B Lốp bố chéo.1 Hoa lốp Lớp đai bố3.tròn B Lốp bố chéo.1 Hoa lốp Lớp đai Lớp sợi bố Lớp lót Dây mép lốp A Lốp Lớp sợi bố Lớp lót Dây mép lốp a Lốp có săm lốp khơng săm Cấu tạo lốp có săm lốp khơng săm hình vẽ Hình 12.4a loại lốp khơng săm, hình 12.4b loại lốp có săm Lốp khơng săm: bề mặt lốp có ghi chữ “TUBE TYPE” “MITSCHAUCH” loại lốp dùng cho xe có tốc độ thấp Loại có độ tin cậy làm việc cao, trọng lượng lốp lớn, tuổi thọ thấp, nhiệt độ lốp cao làm việc, độ cứng lớn 226 b a Hình Hình 12.4.12.4 Sơ đồ cấu tạo lốp khơng săm lốp có săm Sơ đồ cấu tạo lốp không săm lốp có săm Lốp có săm: bề mặt lốp thường có ký hiệu “TUBE LESS” “SCHLAUCHLOS”, có nhiều ưu điểm + + + + + Nhẹ, mỏng, có khả đàn hồi tốt Ít phát sinh nhiệt lớp cao su lốp Khi bị thủng nhỏ, lâu xuống (giảm áp suất lốp chậm) Lắp ráp dễ dàng Tuổi thọ cao Lốp khơng săm có u cầu cao mối ghép vành lốp Mức độ đảm bảo kín khít mối lắp ghép định hình dáng hình học vành, lốp độ bóng bề mặt chúng Khi lắp ráp cần lưu ý: - Vành bánh xe lốp phải loại - Vành bánh xe phải làm kiểm tra hình dáng hình học - Đẩy hết bề mặt bên phía sát vào mép vành - Chân van phải hồn tồn kín - Tránh dùng vật cứng, sắc, nhọn để cậy tháo lắp lốp b Lốp “Radial” lốp sợi mành chéo Độ bền đặc tính kỹ thuật lốp định cấu tạo lớp xương mành Trước lớp xương mành làm sợi bông, thay sợi nhân tạo, ngày dùng thêm sợi kim loại Lớp xương mành có hai loại chính: loại đan sợi chéo gọi lốp sợi mành đan chéo, loại đan có sợi hướng tâm gọi lốp sợi mành hướng kính “Radial” Lốp sợi mành đan chéo có lớp sợi đan nghiêng gần đối xứng với mặt phẳng dọc bánh xe hợp với mặt phẳng góc  từ 300 đến 400 Nhờ việc đan chéo sợi mành, tạo cho lốp có khả đàn hồi dọc lớn chịu lực bên cao, thích hợp với ơtơ có vận tốc trung bình hay nhỏ (dưới 150km/h ) Nhưng việc đan chéo sợi mành tạo nên việc tăng thể tích bánh xe nhiều, làm tăng đường kính lăn bánh xe lốp bị mòn tăng áp suất bên lốp Do ưu, nhược điểm nói loại lốp dùng cho loại xe hoạt động vùng đồi núi đường xấu Trên bề mặt lốp thường ghi chữ “D” dấu “-” Lốp “Radial” có hai lớp mành đan chéo gần vng góc, góc nghiêng  hai lớp với mặt phẳng dọc bánh xe xấp xỉ từ 10 đến 300, cịn lớp 227 mành hướng kính có góc  gần 900 Đặc điểm loại lốp có độ mài mịn bề mặt lốp nhỏ, lực cản lăn nhỏ, nhạy cảm với quay vòng bánh xe dẫn hướng, đàn hồi tốt, độ giãn nở thể tích nhỏ, nhạy cảm với quay vịng bánh xe dẫn hướng, đàn hồi tốt, độ giãn nở thể tích nhỏ, chuyển động với vận tốc 80km/h gần khơng thay đổi hình dáng(profin) Khối lượng lốp nhỏ, khả truyền lực dọc lực bên đồng c Lốp có sợi mành kim loại Loại lốp trước dùng cho máy bay ô tô tải Ngày loại dùng cho ô tô Số lượng lớp mành kim loại thường gặp hai lớp chế tạo từ thép hợp kim Ưu điểm là: có độ bền cao, khối lượng nhỏ, khả truyền nhiệt tốt Trên bề mặt loại lốp có ghi: TREAD: PLIES (2 PLIES RAYON + PLIES STEEL) SIDEWALL: PLIES RAYON Nghĩa lốp có bốn sợi mành (hai lớp sợi mành nhân tạo, hai lớp mành kim loại) bề mặt bên có hai lớp sợi mành nhân tạo Một cách ký hiệu khác: STEEL TREAD PLIES, IAYON BODY PLY Nghĩa lốp có ba mành, hai lớp mành kim loại, lớp mành sợi nhân tạo d Số lượng lớp mành áp suất lốp Số lượng lớp mành ghi lốp số lượng lớp mành tiêu chuẩn, tức số lượng lớp mành sợi Ngày dùng vật liệu khác có độ bền cao hơn, nên số lượng lớp mành thực tế thường so với lượng lớp mành ghi lốp Số lượng lớp mành tăng khả chịu tải trọng lốp xe lớn Do bề mặt lốp xe ghi rõ lượng lớp mành tiêu chuẩn chữ “PR” “PLY RATING” Lốp xe thường dùng loại có 4,6,8 lớp mành tiêu chuẩn, tương ứng với loại áp suất khí nén lớn lốp sau: - PR tương ứng Pmax = 0,22 Mpa  2,2 kG/cm2 - PR tương ứng Pmax = 0,25 Mpa  2,5 kG/cm2 - PR tương ứng Pmax = 0,28 Mpa  2,8 kG/cm2 Việc sử dụng áp suất khí nén vượt định mức thường dẫn tới nhanh mài mòn lốp, hư hỏng giảm chấn hệ thống treo Khi áp suất lốp thấp thường gây vết nứt theo chu vi, giảm tuổi thọ lốp đáng kể, mặt khác hạ thấp trọng tâm xe, sàn xe va quệt vào chướng ngại vật nằm đường e Hoa lốp Hoa lốp đúc theo nhiều kiểu vừa để dễ nước vừa để dễ ứng phó với yếu tố phụ thuộc điều kiện mặt đường loại xe sử dụng + Kiểu gân dọc - Gồm số rãnh hình chữ chi chạy dọc theo chu vi lốp, thích hợp với lái xe chạy đường lát tốc độ cao, sử dụng nhiều loại ôtô khác 228 - Kiểu gân dọc giảm thiểu sức cản lăn lốp, giảm tiếng ồn lốp tăng khả điều khiển xe, lực kéo có phần lốp kiểu vấu Hình 12.5: Các hình dạng hoa lốp + Kiểu vấu - Các dãnh kiểu vấu gần vng góc với vịng lốp Thường sử dụng xe tải, kiểu hoa lốp thích hợp chạy đường khơng lát - Kiểu vấu tạo lực kéo tốt, sức cản lăn lốp cao, sức cản trượt ngang thấp - Hoa lốp khu vực vấu bị mịn khơng đều, tiếng ồn lốp lớn + Kiểu gân dọc vấu kết hợp - Kiểu kết hợp gân dọc vấu để tạo tính chạy ổn định đường lát không lát - Kiểu gân dọc theo đường tâm lốp làm cho xe ổn định giảm độ trượt ngang lốp, kiểu vấu hai bên đường tâm nâng cao tính chuyển động phanh + Kiểu khối - Trong kiểu hoa lốp chia thành khối độc lập Sử dụng hầu hết lốp chạy đường có tuyết - Kiểu khối tạo tính vận động phanh cao hơn, làm giảm trượt dài trượt quay đường có bùn tuyết phủ - Loại lốp thường mòn nhanh so với loại lốp lại, dễ bị mòn bất thường đặc biệt chạy loại đường cứng 12.2.3.2 Hình dáng hình học (profin) Hình dáng hình học lốp xe xác định nhờ kích thước bản: 229 - Chiều rộng B - Chiều cao H - Đường kính ngồi lốp D Kích thước B H định hình dáng hình học lốp Trong nhiều năm gần hình dáng lốp có nhiều thay đổi mạnh mẽ theo xu hướng giảm nhỏ chiều cao H tăng chiều rộng B thấy rõ biến đổi qua loại profin Để tiện lợi cho viêc lựa chọn profin, người ta H dùng chữ “serie” với số % để ghi lốp B Hình 12.6 Profin lốp Ví dụ: Serie 80; Serie 70; Serie 60; Serie 50;… Việc sử dụng lốp có H nhỏ với áp suất thấp tăng chất lượng B bám cho xe, nâng cao khả ổn định chuyển động thẳng quay vòng 12.2.3.3 Sự mài mòn lốp xe Sự mài mòn lốp (hay gọi tuổi thọ lốp xe), phụ thuộc vào chất lượng lốp, áp suất lốp điều kiện sử dụng (tốc độ xe, nhiệt độ môi trường, chất lượng bề mặt đường…) Yếu tố ảnh hưởng lớn đến mài mịn lốp áp suất khí nén lốp Khi áp suất cao mài mòn nhiều bề mặt lốp Khi áp suất thấp, mài mòn nhiều vùng bên cạnh hoa lốp Tiếp đến phải kể đến ảnh hưởng góc bố trí bánh xe, khuyết tật hệ thống treo, hệ thống lái… Trong nhiều trường hợp sử dụng loại lốp khác nhau, cần cố gắng đảm bảo bánh xe cầu có chủng loại lốp độ mài mịn tương đương 12.2.3.4 Kí hiệu lốp theo tiêu chuẩn a.Tiêu chuẩn châu Âu Trong kí hiệu tiêu chuẩn Châu Âu coi việc nâng cao tải trọng đặt lên lốp xe phụ thuộc vào việc tăng đường kính lắp vành (d1) Như kích thước ghi bao gồm: - Chiều rộng danh nghĩa B (mm) - Profin lốp H (100%) B - Cấu trúc lớp mành Đường kính lắp vành d1 (inch) - Đối với loại lốp xe có vận tốc lớn 210km/h Ngồi ghi ký hiệu qui ước tải trọng, tốc độ lớn cho phép Ký hiệu cũ: 230 Ký hiệu (EHK.R- 30) - Đối với loại lốp lắp cho xe có tốc độ lớn 210km/h, ký hiệu cũ không thay đổi - Đối với loại lốp có xương mành chéo: Các giải thích chung: - Chỉ số profin H  100% loại Superballon khơng ghi B - Ký hiệu PR: ghi tương ứng với số lớp mành tiêu chuẩn - Chỉ tiêu tốc độ xe: Là tốc độ lớn xe ghi bảng đồng hồ tốc độ tablo Ký hiệu cho tiêu sau: bảng 12-1 Bảng 12-1: tiêu tốc độ xe Ký hiệu E F G J K L M N Vmax km/h 70 80 90 100 110 120 130 140 Ký hiệu Vmaxkm/h P 150 Q 160 R 170 S 180 T 190 U 200 H 210 - Chỉ số tượng trưng biểu thị trọng lượng danh nghĩa lớn đặt lốp xe chuyển động với vận tốc tiêu chuẩn quy định 231 b Ký hiệu lốp xe theo hệ thống tiêu chuẩn Mỹ Hệ thống tiêu chuẩn Mỹ ban hành từ năm 1967 Theo hệ thống này, tải trọng lốp xe biểu thị ký tự Sự tăng đường kính lắp vành d1 (cùng thay đổi ký hiệu) dẫn tới giảm thay đổi profin Mỗi ký tự từ A đến H tương ứng với tải trọng định, phụ thuộc vào số lượng lớp mành áp lực khơng khí Bởi độ bền lốp không cần biểu thị qua số lớp mành (PR) mà theo tiêu chuẩn tải trọng (tức người sử dụng không cần quan tâm tới số lượng lớp mành PR) Kèm theo ký tự tải trọng có phân loại tải trọng ghi chữ: “LOAD RANGE”, so sánh hai tiêu chuẩn Mỹ Châu Âu là: Load Range B Load Range C Load Range D Pmax = 0,22 Mpa tương ứng 4PR Pmax = 0,25 Mpa tương ứng 6PR Pmax = 0,22 Mpa tương ứng 8PR Bảng 12.2: Tải trọng tối đa xe Ký tự A B C D Tải trọng tối đa (Load Range)(kG) B C D 480 515 545 520 560 590 560 600 635 600 640 675 Ký tự E F G H Tải trọng tối đa (Load Range)(kG) B C D 635 675 717 680 725 770 735 785 830 805 860 915 Load Range B,C dùng cho xe chạy đường tốt Load Range D dùng cho xe đa tính Trong hệ thống ký hiệu lốp xe Mỹ có hai nhóm ký hiệu cho tải trọng, kết cấu lớp xương mành, profin, đường kính lắp vành d Thí dụ ký hiệu lốp: Cấu tạo lớp xương mành lốp xe sản xuất Mỹ tiêu chuẩn cịn có loại xương mành chéo (ký hiệu chữ D) loại trung gian (ký hiệu chữ B) “BIAS BELTED” Loại lốp có lớp xương mành trung gian bao gồm sợi mành đặt hướng kính, (nghiêng góc nhỏ) Khả làm việc loại lốp phù hợp với xe chuyển động vận tốc thấp (lăn êm) khơng thích hợp với tốc độ cao Ký hiệu cấu trúc lớp xương mành trung gian ghi bên cạnh ký tự tải trọng Thí dụ: FB 78 – 14 Load Range B 232 Nhằm đảm bảo thuận lợi cho người sử dụng, bề mặt bên lốp cịn ghi thêm nhóm chữ tải trọng áp suất MAX LOAD 1500 POUND; MAX PRESS 32 Psi Ký hiệu biểu thị Tải trọng max (với 1500 pounds) tương đương: 680kG Áp suất max: 32psi= 0,22Mpa Với pounds= 0,454kg (khối lượng) psi = 0,0069 Mpa Chính lý mà lốp sản xuất Châu Âu xuất sang Mỹ (hoặc nước sử dụng tiêu chuẩn Mỹ) mang theo dòng chữ Lốp Mỹ thay lốp Châu Âu loại cấu trúc “R” hoặc“D”, cần lưu ý đến tốc độ chuyển động lớn xe, theo ký hiệu tiêu chuẩn Mỹ khơng có - Đối với lốp có d1 13inches, 14 inches, xác định theo tải trọng tương đương - Đối với lốp có d1 15 inches, xác định tương tự Thí dụ: E 78 – 15 dùng R 15 - Đối với lốp có serie 70 thay tương đương: Bảng 12.3: giới thiệu số tiêu chuẩn Mỹ Châu Âu Tiêu chuẩn Mỹ DR 70 - 15 DR 70 - 13 GR 70 – 14 GR 70 – 15 ER 70 - 14 ER 70 - 15 Tiêu chuẩn Châu Âu 195/70R15 205/70R13 225/70R14 225/70R15 205/70R14 235/70R14 Tiêu chuẩn Mỹ HR 70 - 14 RR 70 - 15 FR 70 – 14 FR 70 – 15 JR 70 - 14 JR 70 - 15 Tiêu chuẩn Châu Âu 235/70R15 215/70R14 215/70R15 245/70R14 245/70R14 245/70R15 Từ năm 1976 Mỹ xuất loại ký hiệu gần giống châu Âu Ký hiệu loại bắt đầu chữ P Thí dụ: Kèm theo có ghi: Standard Load 435kG: 0,24 Mpa Extra Load 475 kG; 0,28 Mpa Đối với loại xe Mỹ thông thường, thay lốp Châu Âu dùng cho tiêu tốc độ loại S,U,H Đối với loại xe cao tốc 233 hai khu vực cần thiết phải dùng loại lốp theo quy định hãng sản xuất đặt 12.3 CÁC GÓC ĐẶT BÁNH XE 12.3.1 Góc nghiêng ngang bánh xe (Góc camber) Góc nghiêng ngang bánh xe (góc camber) góc xác định mặt phẳng ngang xe, tạo thành hình chiếu mặt phẳng đối xứng dọc lốp xe phương thẳng đứng Khi phần bánh xe nghiêng phía ngồi gọi góc “ camber dương”, ngược lại bánh xe nghiêng vào cho ta “camber âm” Trong kiểu xe trước đây, bánh xe thường có camber dương để tăng độ bền trục trước lốp tiếp xúc thẳng góc với mặt đường nhằm ngăn ngừa tượng mịn khơng phần tâm lốp cao phần dìa đường Trong kiểu xe đại hệ Hình 12.7 Góc camber thống treo trục có độ bền cao trước, mặt đường lại phẳng lên bánh xe không cần nghiêng dương nhiều trước Vì góc camber giảm xuống gần đến “không”( số xe không) Trên thực tế bánh xe có camber âm áp dụng phổ biến để tăng tính chạy đường vòng xe a.Camber âm Khi tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe nghiêng sinh lực theo phương nằm ngang Lực gọi lực đẩy ngang tác động theo chiều vào bánh xe có camber âm, theo chiều ngược lại xe có camber dương Khi xe chạy đường vịng, xe có xu hướng nghiêng phía lên camber lốp xe trở lên dương hơn, lực đẩy ngang phía giảm xuống lực quay vịng giảm xuống Góc camber âm bánh xe giữ cho xe không bị nghiêng dương chạy vào đường vịng trì lực quay vịng thích hợp Phía Lực đẩy ngang Phía Phía Lực đẩy Hình 12.8 Camber âm ngang 234 Hình 12.9 Ảnh hưởng góc âm b Camber dương - Camber dương có tác dụng sau: - Giảm tải trọng thẳng đứng: có camber dương tải trọng tác dụng theo hướng cam lái nhờ mômen tác dụng lên bánh xe cam lái giảm xuống Hình 12.11: Góc Hình 12.11 Góc Camber dương camber dương Hình 12.10 Góc camber dương - Ngăn ngừa tuột bánh xe khỏi trục - Ngăn ngừa phát sinh camber âm ý muốn tải trọng: giữ cho phía xe khơng bị nghiêng phía biến dạng phận hệ thống treo bạc lót gây trọng lượng hàng hoá hành khách - Giảm lực đánh lái Hình 12.12 Camber c Camber khơng khơng Lý để có camber khơng giúp cho lốp xe mịn Lốp xe có camber âm dương làm cho bán kính quay vịng phía phía ngồi khác làm cho lốp xe mịn khơng camber không khắc phục điều 12.3.2 Góc nghiêng dọc trụ đứng ( góc caster khoảng caster) Góc caster góc nghiêng phía trước phía sau trụ xoay đứng, xác định góc nghiêng trục xoay đứng đường thẳng đứng nhìn từ cạnh xe Hình 12.13 Góc Caster Khi trục xoay đứng nghiêng phía sau gọi “ caster dương”, ngược lại trục xoay đứng nghiêng phía trước gọi “caster âm” Khoảng cách từ giao điểm đường tâm trục xoay đứng mặt đường đến tâm điểm tiếp xúc lốp xe với mặt đường gọi “khoảng caster” Góc caster có ảnh hưởng đến độ ổn định xe chạy đường thẳng khoảng caster ảnh hưởng đến tính hồi vị bánh xe xe chạy đường vòng 235 Hình 12.15 Giảm lực đánh lái Hình 12.14 Góc kingpin 12.3.3 Góc nghiêng ngang trụđứng (góc kingpin) Trục mà bánh xe xoay phía phải phía trái gọi „trục xoay đứng” Trục xác định cách vạch đường thẳng tưởng tượng qua tâm ổ bi đỡ giảm chấn khớp cầu đòn treo Nhìn từ phía trước xe, đường thẳng nghiêng phía trong, góc nghiêng gọi góc nghiêng trục lái-góc kingpin đo độ Khoảng cách L từ giao điểm trục xoay đứng mặt đường đến giao điểm đường tâm bánh xe mặt đường gọi độ lệch kingpin Vai trò góc kingpin - Giảm lực đánh lái Vì bánh xe quay sang phải sang trái với tâm quay trục xoay đứng cịn bán kính quay khoảng lệch, nên khoảng lệch lớn mơmen cản quay lớn lực lái tăng lên Do giảm khoảng lệch để giảm lực lái Có thể áp dụng hai phương pháp để giảm khoảng lệch, hình 12.16 - Giảm lực phản hồi lực kéo lệch sang bên Hình 12.17 Độ chụm 236 Hình 12.16 Giảm lực phản hồi Nếu khoảng lệch lớn, lực dẫn động lực hãm tạo mômen quay quanh trục xoay đứng tỉ lệ với khoảng lệch Mặt khác, tác động lên bánh xe làm cho bánh xe bị dật lại phản hồi Những tượng cải thiện cách giảm khoảng lệch Nếu góc nghiêng trục bên trái bên phải khác xe bị kéo lệch bên có góc nghiêng nhỏ (có khoảng lệch lớn hơn) - Tăng độ ổn định chạy đường thẳng Góc nghiêng trục lái giúp cho bánh xe tự động quay trở lại vị trí đường thẳng sau chạy vịng 12.3.5 Độ chụm bánh xe Độ chụm độ lệch phần trước phần sau bánh xe nhìn từ xuống Góc lệch bánh xe gọi góc chụm Khi phần phía trước bánh xe gần so với phần phía sau gọi “độ chụm”, ngược lại gọi độ chỗi, hình 12.17 Vai trị góc chụm: khử bỏ lực đẩy ngang góc camber tạo góc chụm ngăn ngừa bánh xe mở hai bên có camber dương Tuy nhiên năm gần áp dụng camber âm hiệu hệ thống treo lốp tăng lên nên nhu cầu khử bỏ lực đẩy ngang khơng Do vậy, mục đích góc chụm chuyển thành đảm bảo độ ổn định chạy đường thẳng 12.3.6 Bán kính quay vịng (góc bánh xe, góc quay vịng) Bán kính quay vịng góc quay bánh xe phía trước bên trái bên phải chạy đường vịng Với góc quay bánh xe bên phải bên trái khác nhau, phù hợp với tâm quay bốn bánh xe độ ổn định xe chạy đường vịng tăng lên Nếu bán kính quay khơng đúng, lốp xe bên bị trượt bên quay xe cách nhẹ nhàng Điều làm cho lốp xe mịn khơng đều./ 237 TIỆU THAM KHẢO [1] Cơ sở thiết kế ô tô- PGS.TS Nguyễn Khắc Trai, NXB Giao thông vận tải 2006 [2] Bài giảng cấu tạo ô tô- Th.s Trương Tú Phong, Trường ĐHCN Thái Nguyên [3] Bài giảng Kết cấu Tính tốn tơ- Th.s Nguyễn Bá Thiện, Trường ĐHCN Quảng Ninh [4] Giáo Trình Ơ tơ- V.XKallixki, NXB Công nhân kỹ thuật Hà Nội 1979 [5] Giáo trình Kết cấu tính tốn tơ- Trịnh Chí Thiện, Trường ĐHGT vận tải Hà Nội 1994 [6] Bài giảng cấu tạo ô tô- PGS.TS Nguyễn Khắc Trai, Trường ĐHBK Hà nội 238 MỤC LỤC Chƣơng Khái quát chung ôtô 1.1 Khái niệm phân loại ôtô 1.2 Cấu tạo chung ôtô 3 Bố trí chung ơtơ Chƣơng 2: Tải trọng tác dụng lên cấu chi tiết ô tô………… 2.1 Các trường hợp sinh tải trọng động………………………………………9 2.2 Tải trọng tính tốn dung thiết kế ô tô……………………………… 12 Chƣơng Ly hợp 14 3.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 14 3.2 Bộ ly hợp ma sát 15 3.3 Ly hợp thuỷ lực 25 3.4 Ly hợp điện từ 26 3.5 Dẫn động ly hợp 27 3.6 Thiết kế ly hợp 35 Chƣơng 4: Hộp số 54 4.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 54 4.2 Cấu tạo chung hộp số 54 4.3 Hộp số ba trục 60 4.4 Cơ cấu điều khiển hộp số 65 4.5 Cơ cấu bảo hiểm gài số lùi 74 4.6 Thiết kế hộp sô ô tô 75 Chƣơng 5: Hộp số tự động 92 5.1 Khái quát hộp số tự động 92 5.2 Các loại hộp số tự động 92 5.3 Các phận hộp số tự động 93 Chƣơng 6: Hộp phân phối 109 6.1 Khái quát hộp phân phối 109 6.2 Phân loại hộp phân phối 109 6.3 Cấu tạo số hộp phân phối dùng ôtô du lịch 110 6.4 Cấu tạo số hộp phân phối dùng ôtô tải 113 Chƣơng 7: Các đăng 116 7.1 Công dung, phân loại, yêu cầu 116 7.2 Các đăng khác tốc 117 7.3 Các đăng đồng tốc 120 7.4 Khớp nối đàn hồi 124 7.5 Khớp đăng khác tốc 124 7.6 Khớp đăng đồng tốc 129 7.7 Tính số vịng quay nguy hiểm trục đăng 131 Chƣơng 8: Cầu chủ động 134 8.1 Truyền lực 134 8.2 Vi sai 134 8.3 Cấu tạo số vi sai truyền lực 136 239 Chƣơng 9: Hệ thống phanh 143 9.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 143 9.2 Cấu tạo chung hệ thống phanh 143 9.3 Cơ cấu phanh 143 9.4 Phanh dừng 153 9.5 Dẫn động phanh thuỷ lực 156 9.6 Dẫn động thuỷ lực hai dịng có cường hố chân khơng 160 9.7 Dẫn động khí nén 163 9.8 Dẫn động thuỷ khí kết hợp 170 9.9 Dẫn động thuỷ lực có điều hồ lực phanh 172 9.10 Hệ thống phanh có chống hãm cứng bánh xe (ABS) 175 9.11 Cơ sở thiết kế hệ thống phanh 182 Chƣơng 10: Hệ thống treo 185 10.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 185 10.2 Cấu tạo chung 185 10.3 Khái quát chung dao động tính êm dịu chuyển động 185 10.4 Bộ phận đàn hồi 187 10.5 Bộ phận dẫn hướng 193 10.6 Bộ phận giảm chấn 200 Chƣơng 11: Hệ thống lái 205 11.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 205 11.2 Cấu tạo chung hệ thống lái 206 11.3 Tính tốn hệ thống lái 212 11.4 Trợ lực lái 217 Chƣơng 12: Vỏ xe, ca bin, thùng xe, vành, bánh xe…………………… 223 12.1 Vỏ xe 223 12.2 Vành bánh xe 224 12.3 Các góc đặt bánh xe 234 TÀI TIỆU THAM KHẢO 238 MỤC LỤC 239 240 ... ơtơ chở khách đường dài; - Ơtơ chun dùng như: ? ?tô cứu thương, cứu hoả, ? ?tô phun nước, ? ?tô cẩu ? ?tô vận tải chuyên dùng (? ?tô xi téc, ? ?tô thùng kín, ? ?tô tự đổ, ) 1.1.2.4 Dựa theo phân loại ISO * Ơtơ... 1.1.2.3 Dựa vào công dụng «t« Dựa vào công dụng, ? ?tô chia thành loại: - Ơtơ vận tải; - Ơtơ chở hành khách, ơtơ chuyên chở hành khách bao gồm loại: ? ?tô buýt, ? ?tô tắc xi, ? ?tô du lịch, ? ?tô chở khách... thân dài 1.2 CẤU TẠO CHUNG CỦA ÔTÔ 1.2.1 Lịch sử xu hƣớng phát triển ? ?tô Từ năm 1860 ? ?tô sử dụng động đốt đời Những ? ?tô sử dụng động mã lực tốc độ cực đại khoảng 20 km/h Sự đời ? ?tô dùng động đốt