THIẾT KẾ Ô TÔ trong công ty

tài liệu đồ án ô tô giúp các bạn tham khảo để làm báo cáo dôd án cho kỳ thực tập bảo vệ đồ án sắp tới, kiến thức đc mình tích góp lại từ nhiều các tài liệu khác nhau trên internet cũng như ở nhiều loại sách khác nhau giúp các bạn có thêm kiến thức về hộp số ô ttôtài liệu đồ án ô tô giúp các bạn tham khảo để làm báo cáo dôd án cho kỳ thực tập bảo vệ đồ án sắp tới, kiến thức đc mình tích góp lại từ nhiều các tài liệu khác nhau trên internet cũng như ở nhiều loại sách khác nhau giúp các bạn có thêm kiến thức về hộp số ô ttôtài liệu đồ án ô tô giúp các bạn tham khảo để làm báo cáo dôd án cho kỳ thực tập bảo vệ đồ án sắp tới, kiến thức đc mình tích góp lại từ nhiều các tài liệu khác nhau trên internet cũng như ở nhiều loại sách khác nhau giúp các bạn có thêm kiến thức về hộp số ô ttôtài liệu đồ án ô tô giúp các bạn tham khảo để làm báo cáo dôd án cho kỳ thực tập bảo vệ đồ án sắp tới, kiến thức đc mình tích góp lại từ nhiều các tài liệu khác nhau trên internet cũng như ở nhiều loại sách khác nhau giúp các bạn có thêm kiến thức về hộp số ô ttôtài liệu đồ án ô tô giúp các bạn tham khảo để làm báo cáo dôd án cho kỳ thực tập bảo vệ đồ án sắp tới, kiến thức đc mình tích góp lại từ nhiều các tài liệu khác nhau trên internet cũng như ở nhiều loại sách khác nhau giúp các bạn có thêm kiến thức về hộp số ô ttô

ĐẶNG QUÝ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 2001 LƯU HÀNH NỘI BỘ Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn LỜI NÓI ĐẦU Nền cô ng nghiệp chế tạo ô tô giới ngày phát triển mạnh mẽ Ở Việt Nam, thời gian không lâu từ tình trạn g lắp ráp xe nay, tiến đến tự chế tạo ôtô Bởi vậy, việc đào tạo đội ngũ kỹ sư có trình độ đáp ứng đòi hỏi ngành chế tạo sửa chữa ô tô nhiệm vụ quan trọng Để phục vụ cho mục đích lâu dài nêu trước mắt để đáp ứng cho chương trình đào tạo theo học chế tín chỉ, Khoa Cơ Khí Động Lực Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật phân công cán giảng dạy biên soạn giáo trình: “Tính toá n thiết kế ô tô” dùng cho hệ đại học Giáo trình có 14 chương, trình bày bố trí chung ô tô, chế độ tải trọng xe hoạt động, hệ thống thuộc phần truyền lực, cầu xe, hệ thống treo, phanh, lái khung vỏ ô tô Ở giáo trình không đề cập nhiều cấu tạo nguyên lý hoạt động chi tiết phận ô tô Vì phần sinh viên học kỹ mônMhọc thực tập HC xưởng TP t a u th “Tính toán thiết kế ô tô“ môn học chuyên ngà nKhy quan trọng năm cuối Bởi m a h Su cp môn sau: “Cơ lý thuyết“, “Sức vậy, trước học môn này, sinh viên phải họ c trướ H D ng Trunolý động đốt trong” “Lý thuyết ô tô” bền vật liệu“, “Cấu tạ o ô tô“ , “Nguyê © n uye Giáo trình đề cậpBđế annqnhữn g vấn đề quan trọng môn học, phù hợp với chương trình qui định Bộ Giáo Dục Đào Tạo ngành thiết kế chế tạo ô tô Nội dung kiế n thức giáo trình nhằm trang bị cho sinh viên hiể u biết vững động lực học độ bền chi tiết áp dụng cho phận thuộc phần gầm ô tô Trên sở đó, sinh viên trường tính toán, thiết kế chi tiết phận cụ thể xe Từ đó, họ chế tạo thiết kế cải tạo để phục vụ cho việc sửa chữa, phục hồi cải tạo ô tô Do trình độ thời gian có hạn, giáo trình có chỗ chưa hoàn thiệ n thiếu sót Rất mong đồng chí bạn đọc góp ý Tôi xin chân thành cảm ơn Người biên soạn Đặng Quý Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn CHƯƠNG I BỐ TRÍ CHUNG TRÊN ÔTÔ Bố trí chung trê n ô tô bao gồm bố trí động hệ thố ng truyền lực Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, cô ng dụng tính kinh tế mà loại xe có cách bố trí riêng Nhìn chung, chọn phương pháp bố trí chung cho xe, phải cân nhắc để chọn phương án tối ưu, nhằm đáp ứ ng yêu cầu sau : - Kích thước xe nhỏ, bố trí hợ p lý phù hợp với điều kiện đường xá khí hậu - Xe phải đảm bảo tính tiện nghi cho lái xe hành khách, đảm bảo tầm nhìn thoáng tốt - Xe phải có tính kinh tế cao, thể qua hệ số sử dụng chiều dài  xe Khi hệ số  lớn tính kinh tế xe tăng l λ L M Ở : HC P T l – Chiều dài thùng chứa hàng (xe tải) chiều dà huatng chứa hàn h khách (xe y itbuồ K am chở khách) u ph S H L – Chiều dài toàn ô tô uong D © Trtài xế dễ thao tác, điều khiển xe chỗ ngồi phải n - Đảm bảo khôn g gian cần thiế t cho e y qu Ban đảm bảo an toàn - Dễ sửa chữa, bảo dưỡ ng động cơ, hệ thống truyền lực phận lại - Đảm bảo phân bố tải trọng lên cầu xe hợp lý, làm tăng khả năn g kéo , bám ổn định, êm dịu…v.v… xe chuyể n động I BỐ TRÍ ĐỘNG CƠ TRÊN ÔTÔ Các phương án sau thường sử dụn g bố trí động ôtô : Động đặt đằng trước Phương án sử dụng cho tất loại xe Khi bố trí động đằng trước lại có hai phương pháp sau : a) Động đặt đằ ng trước nằm buồng lái: Khi động đặt đằng trước nằm buồ ng lái (Hình 1.1a) tạo điều kiện cho công việc sửa chữa, bảo dưỡng thuận tiện Khi động làm việc, nhiệt năn g động tỏa rung độn g ảnh hưởng đến tài xế hành khách Nhưng trường hợp hệ số sử dụng chiều dài  xe giảm xuống Nghóa thể tích chứa hàng hóa lượng hàn h khách giảm Mặt khác, trường hợp tầm nhìn người lái bị hạn chế, ảnh hưởng xấu đến độ an toàn chung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn b) Động đặt đằ ng trước nằm buồng lái (Hình 1.1b) : Phương án hạn chế khắc phục nhược điểm phương án vừa nêu Trong trường hợp hệ số sử dụng chiề u dài  xe tăng đáng kể, tầm nhìn người lái thoáng Nhưng động nằm bên buồng lái, nên thể tích buồng lái giảm đòi hỏi phải có biện pháp cách nhiệt cách âm tốt, nhằm hạn chế ảnh hưởng động tài xế hành khách nóng tiếng ồn động phát Khi động nằm buồng lái khó khăn cho việc sửa chữa bảo dưỡng động Bởi trường hợp người ta thường dùng loại buồng lái lật (Hình 1.1h) để dễ dàng chăm sóc động Ngoài nhược điểm cần lưu ý phương án trọng tâm xe bị nâng cao, làm cho độ ổn định xe bị giảm Động đặt đằng sau Phương án thườn g sử dụng xe du lịch xe khách HCtăMng, thể Khi động đặt đằn g sau (Hình 1.1d) hệ số sử dụng chiềaut T dàPi  hu ộtn K tích phần chứa khách xe lớn so với trườngahợ p g đặt đằng trước h m p u S chiều dài L hai xe nhau, D nhờ H lượng hành khách nhiều ng o u r Nếu chọn phương án độ© nTg đặt đằng sau, đồng thời cầu sau cầu chủ uyenng truyền lực đơn giản không cần sử dụng đến qthố động, cầu trước bị độ ng, hệ n a B truyền độ ng đăng Ngoài ra, động nằm sau xe, người lái nhìn thoán g, hàn h khách người lái hoàn toàn không bị ảnh hưởng tiếng n sức nóng động Nhược điểm chủ yếu phương án vấn đề điều khiển động cơ, ly hợp, hộp số v.v…sẽ phức tạp phận nói nằm cách xa người lái Động đặt buồng lái thùng xe Phương án động nằm buồng lái thùng xe (Hình 1.1c) có ưu điểm thể tích buồng lái tăng lên, người lái nhìn thoáng thường sử dụng xe tải số xe chuyên dù ng ngành xây dựng Trường hợp bố trí có nhược điểm sau : Nó làm giảm hệ số sử dụng chiều dài  làm cho chiều cao trọng tâm xe tăng lên, tính ổn định xe giảm Để trọng tâm xe nằm vị trí thấp, bắt buộc phải thay đổi bố trí thùng xe số chi tiết khác Động đặt sàn xe Phương án sử dụng xe khách (Hình 1.1e) có ưu điểm trường hợ p độn g đặt đằng sau Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Nhược điểm phương án khoảng sáng gầm máy bị giảm, hạn chế phạm vi hoạt động xe khó sửa chữa, chăm sóc động l a) d) L l b) e) L u DH S g n ruo h) y th ©T yen u q an l c) K pham M P HC uat T B L Hình 1.1 : Bố trí động ôtô a) Nằm trước buồng lái ; b) Nằm buồng lái ; c) Nằm buồng lái thùng xe d) Nằm đằng sau ; e) Nằm sàn xe ; h) Buồ ng lái lật II BỐ TRÍ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN ÔTÔ Hệ thống truyề n lực ôtô bao gồm phận cấu nhằm thực nhiệm vụ truyền mômen xoắn từ động đến bánh xe chủ động Hệ thống truyề n lực thường bao gồm phaän sau : Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn  Ly hợp : ( viết tắt LH)  Hộp số : (viết tắt HS)  Hộp phân phối : ( viết tắt P)  Truyền động đăng : (viết tắt C)  Truyền lực : ( viết tắt TC)  Vi sai : (viết tắt VS)  Bán trục (Nửa trục) : ( viết tắt N) Ở xe cầu chủ động hộp phân phối Ngoài xe tải với tải trọng lớn hệ thố ng truyền lực có thêm truyền lực cuối Mức độ phức tạp hệ thống truyề n lực xe cụ thể thể qua công thức bánh xe Công thức bánh xe ký hiệu tổng quát sau : a xb Trong : a số lượng bánh xe b số lượng bánh xe chủ động Để đơn giản không bị nhầm lẫn, với ký hiệu quy ướMc bánh HC kép coi bánh TP t a u h Thí dụ cho trường hợp sau : Ky t m a phtrong có bánh xe chủ động) x : xe có cầu chủ động (có bá nhSuxe, H D g bánh xe bánh chủ động ) x : xe có hai cầu chủ độn©gT(có ruon n e ng, cầu bị động (có bánh xe, bánh xe quộ x : xe có hai cầaunchủ B chủ động) x : xe có cầu chủ độ ng (có bánh xe bánh chủ động) x : xe có cầu chủ độ ng (có bánh xe bánh chủ động) Bố trí hệ thống truyền lực theo công thức x a) Động đặt trước, cầu sau chủ độ ng (4 x 2) : Phương án thể hình 1.2, thường sử dụng xe du lịch xe tải hạng nhẹ Phương án bố trí xuất từ lâu ĐC c HS LH TC VS N Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hình 1.2 : Động đặt trước, cầu sau chủ động (4 x 2) b) Động đặt sau, cầu sau chủ độ ng (4 x 2) : Phương án thể hình 1.3 thường sử dụng số xe du lịch xe khách Trong trường hợp hệ thống truyền lực gọn đơn giản không cần đến truyền động đăng Ở phương án bố trí động cơ, ly hợp, hộp số, truyền lực gọn thành khối K pham M P HC uat T y th u DH S g n rut osau, cầu sau chủ động (4 x 2) Hình 1.3 : Độngncơ© T đặ e y qu Ban Một ví dụ điển hình cho phương án hệ thống truyền lực cho xe du lịch VW 1200 (của CHDC Đức) hình 1.4 Hình 1.4 : Hệ thống truyền lực xe VW 1200 Bánh hình chậu Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Vỏ vi sai Bánh bán trục (Không vẽ số lùi hình vẽ) c) Động đặt trước, cầu trước chủ độ ng (4 x 2) : Phương án thể hình 1.5, thường sử dụng số xe du lịch sản xuất thời gian gần Cách bố trí gọn hệ thống truyền lực đơn giản động nằm ngang, nên bánh truyền lực bánh trụ, chế tạo đơn giản bánh nón truyề n lực xe khác ĐC K pham M P HC uat T y th u DH S g n Trûo trước, cầu trước chủ động Hình 1.5 : Độ ng© n e y qu Ban Một ví dụ điển hình cho phương án cách bố trí hệ thống truyền lực xe du lịch TALBOT SOLARA (của CH Pháp ) : Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hình 1.6 : Hệ thống truyền lực xe du lịch TALBOT SOLARA : cấu sang số lùi (không thể hết hình vẽ ) Bố trí hệ thống truyền lực theo công thức x Phương án sử dụng nhiều xe tải số xe du lịch Trên hình 1.7 trình bày hệ thống truyề n lực xe du lịch VAZ - 2121 (sản xuất CHLB Nga) Ở bên hộp phân phối có vi sai hai cầu cấu khóa vi sai cần thiết P LH ĐC HS C u DH S g n ruo C K pham M P HC uat T y th ©T yen u q an B Hình 1.7 : Hệ thống truyền lực xe VAZ 2121 Cơ cấu khoá vi sai hai cầu Vi sai hai cầu Bố trí hệ thống truyền lực theo công thức x Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn LH ÑC TC HS TC C C Hình 1.8 : Hệ thống truyền lực xe KAMAZ – 5320 Phương án sử dụng nhiều xe tải có tải trọng lớn Ở hình 1.8 hệ thống truyề n lực x xe tải KAMAZ – 5320 (sản xuất CHLB Nga) Đặc điểm cách bố trí không sử dụ ng hộp phân phối cho hai cầu sau chủ động, mà M dùng vi sai hai cầu nên kết cấu gọn HC P T uat y th K Bố trí hệ thống truyền lực theo công thứuc p6hxam S DcH xe Phương án sử dụng hầu hếtonởgcá tải có tải trọng lớn lớn Một ví u © Tr n lực xe tải URAL 375 (sản xuất CHLB n dụ cho trường hợp hệ thố n g truyề e y qu Ban Nga) hình 1.9 Đặc điểm hệ thống truyền lực hộp phân phối có vi sai hình trụ để chia công suất đến cầu trước, cầu cầu sau Công suất dẫn cầu cầu sau phân phối thông qua vi sai hình nón (Như hình 1.8) Ngoài có số hệ thống truyền lực số xe lại không sử dụng vi sai cầu nhö xe ZIL 131 ,ZIL 175 K … Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Khi tính toán thiết kế động học hình thang lái, người ta xác định kích thước hình thang lái, góc nghiêng đòn bên hình thang lái trục dọc ô tô chọn tỉ số truyền cần thiết đòn dẫn động lái Khi tính toán kiểm tra động học hình thang lái người ta xác định quan hệ thực tế góc quay bánh dẫn hướng ô tô cụ thể so sánh với quan hệ lý thuyết (khô ng kể đến độ biến dạng lốp) Muốn ô tô quay vòng không bị trượt điều kiện cần đủ bánh xe phải cùn g quay quanh tâm quay O Khi quay vòng bánh dẫn hướn g quay với ngỗn g quay ngỗ ng quay nằm dầm cầu trước quay quanh trục mà khôn g di chuyển vị trí Quan hệ ngỗng quay nhờ hình thang lái mà ta gọi hình thang lái Đantô Trên hình 13.19 theo lý thuyết ô tô ta có góc  >  Hình thang lái có nhiệm vụ đảm bảo cho hai bánh dẫn hướng quay với góc   theo quan hệ khôn g đổi đảm bảo điều kiện quay không trượt sau: OD OC , cotg = cotg = L L M HC P T OD  OC b t Vaäy : cotg - cotg = = thua (13.18) y K L L pham u S H Ở : L – khoảng cách hai cầu ôg tô hay chiều dài sở ô tô; n D o u r b – khoảng cách ntâ©mT ngỗng quay (O – tâm quay vòng) quye (tâm ngỗng quay Ban giao điểm trục ngỗng quay trục trụ đứng) Phương trình (13.18) chưa kể đến độ biến dạng bên bánh xe Để ô tô quay vòng với bán kính quay vòng khác mà quan hệ   giữ công thức (13.18) dạng hình thang lái Đantô phải hoàn toàn xác định Hình thang lái Đantô khô ng thể hoàn toàn thỏa mãn quan hệ công thức (13.18) chọn quan hệ cấu hình thang lái cho ta sai lệch với quan hệ lý thuyết b) Kiểm tra hình thang lái: Phương trình (13.18) giải theo phương pháp hình học sau : hình 13.19 ta nối điểm G cầu trước với điểm C nằm cầu sau Khoảng cách từ C AB Nối điểm E giao điểm trục bánh xe đến điểm cầu sau G’ (bánh xe xa tâm quay vò ng) kéo dài với đoạn GC, với điểm B (là tâm quay bánh xe  trong) Ta chứng minh góc GBE   Muốn ta hạ EF vuông góc với cầu trước AB b  GF   BF Ta có : cotg GBE = cotg FBE = = EF EF 267 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn b  GF AF Trong EFA ta coù : cotg = = EF EF  Hai GEF GCB đồng dạng cho ta quan hệ hai góc cotg cotg GBE :  2GF b cotg - cotg GBE = = (13.19) EF L  So sánh hai công thức (13.19) (13.18) ta thấy GBE =  L A D  b G F  E u DH S g n ruo B K pham G' M P HC uat T y th C ©T yen u q an B Hình 13.19 : Sơ đồ xác định quan hệ góc quay bánh xe dẫn hướng Cách chứng minh theo phương pháp hình học cho phép ta kiểm tra độ xác hình thang lái sẵn có cách sau : Vẽ cấu hình thang lái theo tỉ lệ thu nhỏ giấy thay đổi vị trí hình thang lái để tìm góc   tương ứng khác Xong đặt góc   khác đôi vị trí hình 13.19 Giao điểm chúng nằm sát đường GC chứng tỏ hình thang lái thiết kế sai với phương trình lý thuyết (13.18), nghóa ô tô trượt quay vòng c) Thiết kế hình thang lái : Nhiệm vụ thiết kế hình thang lái Đantô xác định góc nghiê ng đòn bên  ô tô chạy thẳng Trên hình 13.20 biể u diễn sơ đồ hình thang lái Đantô Ở vị trí trung gian bánh xe, góc  hai đòn nghiêng bên cầu trước Nhiệm vụ người thiết kế chọn góc , chọn  268 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn quay vòng bánh dẫn hướng trượt Thực tế cho thấy chọn tuyệt đối tính toán gần giải tích khó khăn  n b C  m xL L Hình 13.20 : Sơ đồ xác định góc ngiêng đòn bên hình thang lái M Xác định kích thước hình thang lái gồm có xác định góc , chiề dài m n uHC P T uat đòn bên đòn ngang y th K am u ph S H D uongb r T n© quye n a B B A   I  L'  N H F L F' Hình 13.21 : Sơ đồ hình thang lái với góc  góc đòn nghiêng bên đường song song với trục dọc ôtô Đường đậm nét hình 13.21 vị trí bánh dẫn hướn g lúc ô tô chuyển động thẳng ; đường nét đứt lúc quay bánh dẫn hướ ng, tức lúc ô tô quay vòng Lúc đòn BL quay góc , đòn AF quay góc  Từ L’ vẽ đường song song với AB, ta có đoạn IH Từ F’ vẽ đường vuô ng góc với AB gặp IH N ; ta tìm quan hệ hình học ,  vaø : 269 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn IH = b = IL' + L' N + NH L' N = b – IL' - NH = b – msin ( + ) – msin ( - ) Maët khaùc L' N = = L' F'2  F' N = (13.20) L F2  F' N2 = b  2m sin θ 2  m cosθ  β   m cos θ  α 2 (13.21) So sánh hai công thức (13.20) (13.21) ta được: b – msin ( + ) –msin ( - ) = = b  2m sin θ 2  m cosθ  β   m cos θ  α 2 Qua biến đổi trung gian ta có : m cos (θ  α) m  b sin (θ  α)  m sin θ  b sin θ  =  + arctg - arcsin b  m sin (θ  α) m cos (θ  α)  [b  m sin (θ  α)]2 (13.22) Theo phương trình (13.22) cho trước góc  ứng với trị số  ta có trị số  tương ứng, nghóa :  = f(,) CM Htọ P T Như cho giá trị  ta có đường cong Trê n hệ a độ (, ), cho huat t y K Mặt khác theo phương trình số trị số  ta có số đường cong (h.13.22) pham u S (13.18) ta vẽ đườn g cong lý thuyế H t Chọ n  đường cong nằm sát ng D o u r đường lý thuyết (trong gónc ©thườ T ng quay  từ 00 450 ) để thiết kế Sự sai e y 0 qu lệch  hình 13.22 phả Bainbé , lớ n gây mòn lốp nhanh    max  hl   hl =    R   =0   O 270 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hình 13.22: Đồ thị để chọn góc nghiêng đòn bê n hình thang lái Khi thiết kế hình thang lái b, L biết, m thường lấy theo kinh nghiệm m= 0,14  0,16b Để có sở chọn  ban đầu cho nhanh sát gần với đường e (lý thuyết) ta chọn sơ 