Giáo trình tính toán thiết kế ô tô chương 1

ĐẶNG QUÝ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 2001 LƯU HÀNH NỘI BỘ LỜI NÓI ĐẦU Nền công nghiệp chế tạo ô tô giới ngày phát triển mạnh mẽ Ở Việt Nam, thời gian không lâu từ tình trạng 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 toán 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 môn học thực tập xưởng “Tính toán thiết kế ô tô“ môn học chuyên ngành quan trọng năm cuối Bởi vậy, trước học môn này, sinh viên phải học trước môn sau: “Cơ lý thuyết“, “Sức bền vật liệu“, “Cấu tạo ô tô“, “Nguyên lý động đốt trong” “Lý thuyết ô tô” Giáo trình đề cập đến vấn đề quan trọng môn học, phù hợp với chương trình qui đònh Bộ Giáo Dục Đào Tạo ngành thiết kế chế tạo ô tô Nội dung kiến thức giáo trình nhằm trang bò cho sinh viên hiểu 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 thiện thiếu sót Rất mong đồng chí bạn đọc góp ý Tôi xin chân thành cảm ơn Người biên soạn Đặng Quý CHƯƠNG I BỐ TRÍ CHUNG TRÊN ÔTÔ Bố trí chung ô tô bao gồm bố trí động hệ thống truyền lực Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, công 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 ứng yêu cầu sau : - Kích thước xe nhỏ, bố trí hợp 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 λ xe Khi hệ số λ lớn tính kinh tế xe tăng l λ= L Ở : l – Chiều dài thùng chứa hàng (xe tải) chiều dài buồng chứa hành khách (xe chở khách) L – Chiều dài toàn ô tô - Đảm bảo không gian cần thiết cho tài xế dễ thao tác, điều khiển xe chỗ ngồi phải đảm bảo an toàn - Dễ sửa chữa, bảo dưỡng động cơ, hệ thống truyền lực phận lại - Đảm bảo phân bố tải trọng lên cầu xe hợp lý, làm tăng khả kéo, bám ổn đònh, êm dòu…v.v… xe chuyển động I BỐ TRÍ ĐỘNG CƠ TRÊN ÔTÔ Các phương án sau thường sử dụng 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 đằng trước nằm buồng lái: Khi động đặt đằng trước nằm buồng lái (Hình 1.1a) tạo điều kiện cho công việc sửa chữa, bảo dưỡng thuận tiện Khi động làm việc, nhiệt động tỏa rung động ảnh hưởng đến tài xế hành khách Nhưng trường hợp hệ số sử dụng chiều dài λ xe giảm xuống Nghóa thể tích chứa hàng hóa lượng hành khách giảm Mặt khác, trường hợp tầm nhìn người lái bò hạn chế, ảnh hưởng xấu đến độ an toàn chung b) Động đặt đằng 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 chiều dài λ 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 bò nâng cao, làm cho độ ổn đònh xe bò giảm Động đặt đằng sau Phương án thường sử dụng xe du lòch xe khách Khi động đặt đằng sau (Hình 1.1d) hệ số sử dụng chiều dài λ tăng, thể tích phần chứa khách xe lớn so với trường hợp động đặt đằng trước chiều dài L hai xe nhau, nhờ lượng hành khách nhiều Nếu chọn phương án động đặt đằng sau, đồng thời cầu sau cầu chủ động, cầu trước bò động, hệ thống truyền lực đơn giản không cần sử dụng đến truyền động đăng Ngoài ra, động nằm sau xe, người lái nhìn thoáng, hành khách người lái hoàn toàn không bò ảnh hưởng tiếng ồn 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 dùng ngành xây dựng Trường hợp bố trí có nhược điểm sau : Nó làm giảm hệ số sử dụng chiều dài λ làm cho chiều cao trọng tâm xe tăng lên, tính ổn đònh xe giảm Để trọng tâm xe nằm vò 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 hợp động đặt đằng sau Nhược điểm phương án khoảng sáng gầm máy bò giảm, hạn chế phạm vi hoạt động xe khó sửa chữa, chăm sóc động l a) d) L l b) e) L c) h) l 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) Buồng lái lật II BỐ TRÍ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN ÔTÔ Hệ thống truyền lực ôtô bao gồm phận cấu nhằm thực nhiệm vụ truyền mômen xoắn từ động đến bánh xe chủ động Hệ thống truyền lực thường bao gồm phận sau : ˘ 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 thống truyền lực có thêm truyền lực cuối Mức độ phức tạp hệ thống truyền 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 bò nhầm lẫn, với ký hiệu quy ước bánh kép coi bánh Thí dụ cho trường hợp sau : x : xe có cầu chủ động (có bánh xe, có bánh xe chủ động) x : xe có hai cầu chủ động (có bánh xe bánh chủ động ) x : xe có hai cầu chủ động, cầu bò động (có bánh xe, bánh xe chủ động) x : xe có cầu chủ động (có bánh xe bánh chủ động) x : xe có cầu chủ động (có bánh xe bánh chủ động) Bố trí hệ thống truyền lực theo công thức x a) Động đặt trước, cầu sau chủ động (4 x 2) : Phương án thể hình 1.2, thường sử dụng xe du lòch xe tải hạng nhẹ Phương án bố trí xuất từ lâu ĐC LH c HS TC VS N Hình 1.2 : Động đặt trước, cầu sau chủ động (4 x 2) b) Động đặt sau, cầu sau chủ động (4 x 2) : Phương án thể hình 1.3 thường sử dụng số xe du lòch 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 Hình 1.3 : Động đặt sau, cầu sau chủ động (4 x 2) Một ví dụ điển hình cho phương án hệ thống truyền lực cho xe du lòch VW 1200 (của CHDC Đức) hình 1.4 Hình 1.4 : Hệ thống truyền lực xe VW 1200 Bánh hình chậu Vỏ vi sai Bánh bán trục (Không vẽ số lùi hình vẽ) c) Động đặt trước, cầu trước chủ động (4 x 2) : Phương án thể hình 1.5, thường sử dụng số xe du lòch 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 truyền lực xe khác ĐC Hình 1.5 : Động trước, cầu trước chủ động Một ví dụ điển hình cho phương án cách bố trí hệ thống truyền lực xe du lòch TALBOT SOLARA (của CH Pháp) : Hình 1.6 : Hệ thống truyền lực xe du lòch 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 lòch Trên hình 1.7 trình bày hệ thống truyền lực xe du lòch 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 C 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 LH ĐC 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 truyền lực x xe tải KAMAZ – 5320 (sản xuất CHLB Nga) Đặc điểm cách bố trí không sử dụng hộp phân phối cho hai cầu sau chủ động, mà dùng vi sai hai cầu nên kết cấu gọn Bố trí hệ thống truyền lực theo công thức x Phương án sử dụng hầu hết xe tải có tải trọng lớn lớn Một ví dụ cho trường hợp hệ thống truyền lực xe tải URAL 375 (sản xuất CHLB 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 xe ZIL 131 ,ZIL 175 K … LH ĐC Trước HS P o Sau Giữa Hình 1.9 : Hệ thống truyền lực xe URAL 375 ... 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 môn học thực tập xưởng Tính toán thiết kế ô tô môn học chuyên ngành... Kỹ Thuật phân công cán giảng dạy biên soạn giáo trình: Tính toán 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 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