Bài giảng Cấu trúc và thiết kế ô tô bao gồm các khía cạnh liên quan đến việc phát triển và xây dựng một chiếc xe, từ khung gầm, động cơ, hệ thống truyền động, hệ thống treo đến thiết kế nội và ngoại thất.
Trang 1Cấu trúc và Thiết kế Ô tô
Ô tô là một trong những phát minh vĩ đại của nhân loại, mang lại sự tiện lợi và độc lập trong di chuyển Cấu trúc và thiết kế của ô tô đóng vai trò quan trọng, ảnh hưởng đến hiệu suất, an toàn và thẩm mỹ của xe Hãy cùng tìm hiểu về những yếu tố cơ bản
trong cấu trúc và thiết kế ô tô.
Trang 2Khung và Thân xe
Khung xe (Chassis)Khung xe là bộ phận chịu lực chính của xe, tạo thành xương sống cho toàn bộ cấu trúc Nó giúp gắn kết và hỗ trợ các bộ phận khác như động cơ, hộp số, hệ thống treo, và thân xe.
Loại khung
Có hai loại khung chính: Khung rời (Body-on-frame) và khung liền (Unibody) Khung rời thường dùng cho xe tải và SUV, dễ sản xuất và sửa chữa hơn Khung liền thường dùng cho xe du lịch, giúp giảm trọng lượng và tăng độ cứng vững.
Thân xe (Body)
Thân xe có thể được làm bằng thép, nhôm hoặc vật liệu composite Các vật liệu nhẹ như nhôm và
composite giúp giảm trọng lượng và cải thiện hiệu suất nhiên liệu Thiết kế thân xe cũng rất đa dạng để tối ưu hóa tính năng khí động học, không gian nội thất và thẩm mỹ.
Trang 3Động cơ
1Động cơ đốt trong
Động cơ xăng sử dụng hỗn hợp xăng và không khí để tạo ra sự cháy Động cơ diesel sử dụng nhiên liệu diesel và
không khí, có hiệu suất nhiệt cao hơn và tiêu thụ nhiên liệu ít hơn.
2Động cơ điện
Động cơ điện sử dụng pin (thường là pin
lithium-ion) làm nguồn năng lượng chính
Chúng có hiệu suất cao hơn và không phát thải khí độc hại.
3Động cơ hybrid
Động cơ hybrid kết hợp động cơ xăng và động cơ điện Có hai loại chính là hybrid song song và hybrid nối tiếp, mỗi loại đều có ưu và nhược điểm riêng.
Trang 4Hệ thống Truyền động
Hộp số
Có ba loại hộp số chính: Hộp số sàn (người lái tự điều chỉnh), hộp số tự động (số tự động được điều chỉnh bởi hệ thống điện tử), và hộp số biến thiên vô cấp CVT (tỷ số truyền liên tục).
Trục các-đăng
Trục các-đăng truyền lực từ hộp số đến các bánh xe Nó cho phép các bánh xe quay với tốc độ khác nhau khi xe vào cua nhờ cơ cấu vi sai.
Vi sai
Vi sai phân chia lực kéo từ trục chính đến các bánh xe, giúp các bánh xe quay với tốc độ khác nhau khi xe vào cua, tăng độ bám đường và ổn định.
Trang 5Hệ thống Năng lượng và Nhiên liệu
Hệ thống nhiên liệu
Hệ thống nhiên liệu bao gồm bình chứa nhiên liệu, bơm nhiên liệu, hệ thống phun nhiên liệu, và bộ điều khiển điện tử Nó cung cấp nhiên liệu cho động cơ một cách hiệu quả và an toàn.
Hệ thống điện và Điện tử
Hệ thống này bao gồm ắc quy, máy phát điện, và bộ điều khiển động cơ (ECU) Chúng cung cấp điện năng cho các hệ thống khởi động, chiếu sáng, và điều khiển động cơ.
Trang 6Khung Rời và Khung Liền
1Khung Rời (Body-on-frame)
Khung rời thường dùng cho xe tải, xe SUV Nó dễ sản xuất và sửa chữa hơn, chịu tải tốt hơn nhưng nặng và ít linh hoạt.
2Khung Liền (Unibody)
Khung và thân xe liền khối, thường dùng cho xe du lịch Khung liền giúp giảm trọng lượng và tăng độ cứng vững.
Trang 7Động Cơ Xăng và Động Cơ Diesel
Động Cơ Xăng
Động cơ xăng sử dụng hỗn hợp xăng và
không khí để tạo ra sự cháy trong buồng đốt Chúng có công suất và mô-men xoắn tương đối cao, phù hợp cho các loại xe du lịch.
Động Cơ Diesel
Động cơ diesel sử dụng nhiên liệu diesel và không khí Chúng có hiệu suất nhiệt cao hơn và tiêu thụ nhiên liệu ít hơn so với động cơ xăng, thường được dùng cho xe tải và SUV.
Trang 8Động Cơ Điện và Động Cơ Hybrid
Động Cơ Điện
Động cơ điện sử dụng pin (thường là pin lithium-ion) làm nguồn năng lượng chính Chúng có hiệu suất cao hơn và không phát thải khí độc hại.
Động Cơ Hybrid
Động cơ hybrid kết hợp động cơ xăng và động cơ điện Có hai loại chính là hybrid song song và hybrid nối tiếp, mỗi loại đều có ưu và
nhược điểm riêng.
Trang 9Hộp Số Sàn và Hộp Số Tự Động
Hộp Số Sàn
Hộp số sàn yêu cầu người lái tự điều chỉnh số Đây là loại hộp số truyền thống, đơn giản và tiết kiệm chi phí.
Hộp Số Tự Động
Hộp số tự động có số được điều chỉnh tự động bởi hệ thống điện tử Chúng giúp lái xe dễ dàng hơn, đặc biệt trong điều kiện giao thông đô thị.
Trang 10Hộp Số Biến Thiên Vô Cấp (CVT)
Cấu Tạo CVT
Hộp số CVT không có các cấp số cố định như hộp số thông thường Thay vào đó, nó sử dụng một cơ cấu đai và bánh đai để thay đổi tỷ số truyền liên tục, giúp tối ưu hóa hiệu suất động cơ.
Hoạt Động CVT
Khi người lái tăng hoặc giảm ga, hệ thống điều khiển điện tử sẽ điều chỉnh tỷ số truyền của CVT để đạt được hiệu suất tối ưu Điều này giúp xe vận hành êm ái và tiết kiệm nhiên liệu hơn.
Trang 11độ êm ái của xe 2Hệ Thống Treo Phụ Thuộc
Hệ thống treo phụ thuộc kết nối các bánh xe trên cùng một trục, đơn
giản và rẻ hơn, nhưng ít linh hoạt và ổn định hơn so với hệ thống treo độc lập.
Trang 12Hệ Thống Lái
Lái Cơ Khí
Hệ thống lái cơ khí truyền động trực tiếp từ vô lăng đến bánh xe thông qua các cơ cấu như thanh răng, trục lái, và bánh răng Đây là hệ thống lái cơ bản và đáng tin cậy.
Lái Trợ Lực
Hệ thống lái trợ lực sử dụng một động cơ điện hoặc thủy lực để giảm lực cần thiết khi quay vô lăng, giúp lái xe dễ dàng hơn, đặc biệt ở tốc độ thấp.
Lái Điện Tử
Hệ thống lái điện tử by-wire) hoàn toàn loại bỏ các liên kết cơ khí, thay vào đó sử dụng các cảm biến và bộ điều khiển điện tử Điều này giúp tăng độ chính xác và linh hoạt của hệ thống lái.