+ Xe theo yêu cầu thiết kế là: ô tô tải
+ Nguồn cung cấp công suất là: động cơ đốt trong –ĐCĐT– 4 kỳ + Năng lượng chuyển hóa: nhiên liệu diesel
- Không có bộ phận hạn chế số vòng quay [tr 140/100]; - Buồng cháy trực tiếp [tr 11/100].
+ Vị trí trên xe: theo chiều dài xe, động cơ đặt phía trước; nằm dọc
Động cơ được bố trí theo sơ đồ hình 2.1
Hình 2.1. Sơ đồ vị trí động cơ và cầu chủ động 2.3.2. Thân khung và sườn xe
Chọn: Thân khung và sườn xe rời cho xe thiết kế (hình 2.2) [9]
Hình 2.2. Thân khung và sườn xe rời 2.3.3. Hệ thống truyền lực
2.3.3.1. Đường truyền công suất ô tô
Sơ đồ hình 2.3 thể hiện truyền công suất và momen ô tô, đã chọn.
2.3.3.2. Các cụm tổng thành trong hệ thống truyền lực
Sẽ chọn từng cụm tổng thành dựa trên sơ đồ đã chọn (hình 2.3)
a. Ly hơp
- Sử dụng ly hợp ma sát lực ép đĩa ép bằng lò xo trụ để truyền hay cắt dòng công suất, momen động cơ đến hộp số (hình 2.4
Hình 2.3. Sơ đồ đường truyền công suất và momen ô tô
1. Động cơ; 2. Ly hợp; 3. Hộp số; 4. Trục Cardan; 5. Vỏ vi sai; 6. Bán trụ; 7. Truyền lực chính và vi sai; 8. Bánh răng vành chậu quả dứa; 9. Bánh xe chủ động; 10.
Hình 2.4. Sơ đồ ly hơp ma sát
Hình 2.5. Dẫn động ly hơp bằng chất lỏng; có trơ khí nén.
- Dẫn động ly hợp bằng chất lỏng; có trợ khí nén được thể hiện trên hình 2.5.
b. Hộp số
- Điều khiển bằng tay với cơ cấu dẫn động điều khiển gài số loại trực tiếp (hình 2.6)
Hình 2.6. Sơ đồ dẫn động điều khiển hộp số
Hình 2.7. Hộp số có cấp c. Trục truyền động c.1. Trục cardan Trục thép rỗng; khớp cardan chữ thập (+) (hình 2.8); số lượng khớp 3 Hình 2.8. Trục truyền động cardan chữ thập c.2. Bán trục
Trục thép đặc; loại trục giảm tải hoàn toàn (hình 2.9)
Hình 2.9. Sơ đồ bán trục d. Truyền lực chính và vi sai
Hình 2.10. Truyền lực chính
Vi sai: sử dụng vi sai đối xứng, VS thông thường (hình 2.11)
Hình 2.11. Vi sai 2.3.4. Dầm cầu
Chọn dầm cầu cho xe thiết kế
a. Dầm cầu phía trước
Dầm cầu phía trước chọn làm dầm cầu dẫn hướng xe; dạng dầm cầu liền; bị động (hình 12)
Hình 2.12. Dầm cầu phía trước
b. Dầm cầu phía sau
Dầm cầu phía sau là dầm cầu dẫn hướng; dạng dầm cầu liền; chủ động (hình 13)
2.3.5. Hệ thống treo
a. Tên gọi của hệ thống treo
Dầm cầu trước: hệ thống treo phụ thuộc
Dầm cầu sau: hệ thống treo phụ thuộc
b. Bộ phận giữ hướng của hệ thống treo
Dầm cầu trước: bộ phận giữ hướng của hệ thống treo loại nhíp bộ đặt dọc theo chiều dài xe (hình 2.14)
Hình 2.14. Bộ phận giữ hướng hệ thống treo thuộc dầm cầu trước
Dầm cầu sau: bộ phận giữ hướng của hệ thống treo loại nhíp bộ đặt dọc theo chiều dài xe (hình 2.15)
Hình 2.15. Bộ phận giữ hướng hệ thống treo thuộc dầm cầu sau
c. Bộ phận đàn hồi của hệ thống treo
Dầm cầu trước: bộ phận đàn hồi của hệ thống treo thuộc dầm cầu trước chọn lò xo lá (nhíp) (hình 2.16)
Hình 2.16. Bộ phận đàn hồi hệ thống treo thuộc dầm cầu trước
Dầm cầu sau: bộ phận đàn hồi của hệ thống treo thuộc dầm cầu sau chọn loại lò xo lá (nhíp) (hình 2.17)
Hình 2.17. Bộ phận đàn hồi hệ thống treo thuộc dầm cầu sau
d. Bộ phận giảm chấn của hệ thống treo
Dầm cầu trước: bộ phận giảm chấn của hệ thống treo thuộc dầm cầu trước
chọn loại 1 lớp vỏ xylanh (hình 2.18.a)
a. Loại 1 lốp vỏ xylanh dầm cầu trước b. Loại 2 lốp vỏ xylanh dầm cầu sau
Hình 2.18. Bộ phận giảm chấn hệ thống treo
Dầm cầu sau: bộ phận giảm chấn của hệ thống treo thuộc dầm cầu sau chọn
loại 2 lớp vỏ xylanh (hình 2.18.b)
e. Thanh cân bằng của của 2 hệ thống treo trên một trục dầm cầu
Dầm cầu trước: không có thanh cân bằng
Hình 2.19. Thanh cân bằng liên kết 2 hệ thống treo trên 1 dầm cầu 2.3.6. Hệ thống lái [10]
a. Vành tay lái và vị trí
Vành tay lái nằm ở gần đầu xe và lệch sang trái (hình 2.20)
Hình 2.20. Vị trí vành tay lái trên ô tô thiết kế
b. Trục lái
Trục lái điều chỉnh được (hình 2.21)
Hình 2.21. Vành tay lái trên ô tô thiết kế
c. Cơ cấu lái
Hình 2.22. Cơ cấu lái kiểu trục vít ê cu bi hồi chuyển chốt cho xe thiết kế
d. Dẫn động lái
Dẫn động lái là hình thang lái, đòn ngang của hình thang lái chọn loại 1 đòn (hình 2.23)
Hình 2.23. Hình thang lái, loại 1 đòn cho xe thiết kế
c. Trợ lực lái
Trợ lực lái chọn trợ lực thủy lực – HPS (hình 2.24)
Hình 2.24. Trơ lưc lái, loại trơ lực thủy lực – HPS cho xe thiết kế 2.3.7. Hệ thống phanh
2.3.7.1. Hệ thống phanh phụ
a. Chọn hệ thống phanh, với:
- Dẫn động phanh sử dụng loại:Khí nén - Cơ cấu phanh sử dụng loại: Tang trống - Điều hòa lực phanh: Không sử dụng
- Hệ thống chống bó cứng bánh xe khi phanh: Không sử dụng [11] b. Sơ đồ hệ thống phanh, phân tích
2.3.7.2. Hệ thống phanh chính
a. Chọn hệ thống phanh, với:
- Dẫn động phanh sử dụng loại Khí nén - Cơ cấu phanh sử dụng loại: Tang trống - Điều hòa lực phanh: Có sử dụng
- Hệ thống chống bó cứng bánh xe khi phanh: Không sử dụng [12] b. Sơ đồ hệ thống phanh, phân tích
Hình 2.25 : Sơ đồ hệ thống phanh khí nén.
1. Máy nén khí; 2. Ống dẫn khí nén; 3. Đồng hồ áp suất; 4. Bình chứa khí nén; 5. Bầu phanh bánh xe; 6. Cam tác động; 7. Lò xo; 8. Má phanh; 9. Guốc phanh; 10. Van điều
khiển; 11. Bầu phanh bánh xe; 12. Bàn đạp.
- Phân tích : Khi người lái đạp bàn đạp phanh, thông qua ty đẩy làm cho pít tông điều khiển chuyển động nén lò xo và đẩy van khí nén mở cho khí nén từ bình chứa phân phối đến các bầu phanh bánh xe, nén lò xo đẩy cần đẩy và xoay cam tác động đẩy hai guốc phanh ép chặt má phanh vào tang trống tạo nên áp lực ma sát, làm cho tang trống và moayơ bánh xe giảm dần tốc độ quay hoặc đứng lại theo yêu cầu của người lái.
2.3.8. Thông số kích thước và tr漃ng lương
Dựa theo xe mẫu, ch漃n kích thước
Chiều rộng tổng thể xe, W = 2290 mm;D
Chiều cao tổng thể xe, HD = 2520 mm; Chiều dài tổng thể xe, L = 8230 mm;D
Chiều dài cơ sở xe, LD0 = 4600 mm; Chiều rộng cơ sở xe, W = 1695 mm;D0
Khoảng cách 2 đường tâm trụ đứng
WDK = W – 209,55 = 1695 -209,55 mm = 1485,4D0
mm
Với, Bề rộng bánh xe, = 209,55 mm
2.4. CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ TRÊN Ô TÔ
2.4.1. Công suất động cơ ứng với vận tốc lớn nhất ô tô
a. Khái quát
Để ô tô có tổng trọng lượng toàn bộ (G ), di chuyển đạt vận tốc lớn nhất (va emax) trên mặt đường đã chọn, cần phải xác định công suất của nguồn cung cấp
Ở đây, chọn nguồn cung cấp công suất cho ô tô là động cơ đốt trong – ĐCĐT Muốn cung cấp nhiên liệu cho ĐCĐT ở chế độ cực đại, đối với động cơ:
- Xăng là phải mở cánh bướm ga hoàn toàn
- Diesel, thì đặt thanh răng của bơm cao áp với chế độ cấp nhiên liệu hoàn toàn
Thì số vòng quay động cơ (n ) từ nhỏ nhất (ne emin) tiến đến lớn nhất (nemax) tức (nemin
→ nemax)
Công suất ĐCĐT ứng với vận tốc lớn nhất của một ô tô (Nevmax), được xác định: Nevmax = (1/ηt).(ψ.G .va emax+W.ve3max) [kW], [tr 139/100] (2-1.a) hay, Nevmax = (1/ηt).[(fvmax + i).Ga.vemax+W.ve3max] [kW] (2-1.b) Trong đó:
ηt – hiệu suất của hệ thống truyền lực, phụ thuộc vào hiệu suất các cơ cấu:
ηlh – ly hợp ηh – hộp số chính
ηp – hộp số phụ hay phân phối
ηcd – trục truyền cardan chữ thập (+), 1 trục ηo – bộ truyền lực chính một cấp
ηv – bộ vi sai ηbt – bán trục, 2 trục
ηcc – truyền lực cuối cùng, 2 bộ
Hiệu suất của hệ thống truyền lực gồm các cơ cấu trên được biểu thị: ηt = ηlh.η .η .η .η .η .ηh p cd o v cc (2-2) ψ – hệ số cản mặt đường ứng với vận tốc lớn nhất, ψ = fvmax + i, với:
fvmax – hệ số cản lăn của mặt đường mà ô tô đạt vận tốc lớn nhất i – độ dốc mặt đường mà ô tô đạt vận tốc lớn nhất
Ga – trọng lượng ô tô khi đủ tải, [N]
vemax – vận tốc lớn nhất của ô tô khi chất đủ tải, [m/s]; W – nhân tố cản không khí của ô tô, với biểu thức liên hệ:
W = K.F [Ns2/m2] [tr 28/100] (2-3)
Như vậy, nhân tố cản không khí phụ thuộc vào: K – hệ số cản không khí, [Ns2/m ]4
F – diện tích cản chính diện của ô tô, [m ]2
b. Xác định các trị số cho xe thiết kế
b.1. Hiệu suất hệ thống truyền lực ô tô
Hiệu suất hệ thống có thể được xác định nhờ vào biểu thị (2-2), nhưng theo [tr 15/100] vì xe thiết kế là ô tô tải với lực truyền chính một cấp nên cũng có thể chọn sơ bộ:
ηt = 0,89 (2-4)
b.2. Hệ số cản mặt đường
Yêu cầu: vận tốc lớn nhất cho xe thiết kế, vemax = 90 km/h = 25 m/s
Ứng với loại mặt đường nhưa tốt, có: Mặt đường trên, có hệ số cản ψ bao gồm:
ψ = i + fvemax (2-5)
Trong đó:
+ Độ dốc mặt đường [tr 137/100] thường thuộc khoảng, i = (0.005 ÷ 0.015);
Chọn, i = 0,005 (2-6)
+ Hệ số cản lăn (f ) của xe ứng với loại đường trên, khi xe:ve
- Chưa vượt qua tốc độ 80 km/h [tr 54/100], f = 0,015 o (2-7) - Đã vượt qua tốc độ 80 km/h, [tr 53/100], sẽ tiếp tục tính theo biểu thức:
- Nếu là đườngnhựa bê tông hay bê tông tốt, thì f được xác định:ve
fve = f(v ) = (32 + v )/2800 [tr 53/100] e e (2-9) Dựa trên các thông số đã chọn và có, hệ số cản lăn (f ) của loại đườngve
đã chọn để xe đạt vận tốc lớn nhất được xác định bởi biểu thức (2-8):
fvemax = 0,02125 (2-10)
Thay các trị số đã tính và chọn của các biểu thức (2-6) và (2-1) vào biểu thức (2-5) ψ = 0,005 + 0,02 = 0,025
ψ = 0,025 (2-11)
b.3. Tr漃ng lương toàn tải ô tô
Trọng lượng của ô tô khi chất đủ tải (G ) [tr 138/100] xác định: a
Ga = G + n.(G + G ) [N] o h hl (2-12)
Trong đó:
Go – trọng lượng bản thân, hay tự trọng, hoặc trọng lượng không tải, [N] Khi xe thiết kế chưa hoàn thành thì chắc chắn G chưa thể xác định được, nêno có thể chọn sơ bộ tương đương với xe mẫu đã chọn:
Go = G = 4150 kG Mo (2-13)
Trọng lượng bản thân này [tr 138/100] chọn sơ bộ phân bố lên:
- Phía trục trước, G = 1245 kG; o1 (2-14)
- Phía trục sau, G = 2905kG; o2 (2-15)
n – số lượng người tham gia theo yêu cầu thiết kế, [người]
n = 3 người; (2-16)
– Trọng lượng người và hành lý mang theo:
Trọng lượng một người, trung bình: G = (65 ÷ 80) kG;h Chọn, G = 75 kG = 750 Nh
Trọng lượng hành lý của một người, trung bình: G = (20 ÷ 30) kG;hl
Chọn, G = 25 kG = 250 Nhl Trọng lượng người và hành lý mang
n.Gh + G = 2250 + 74950 Nhl
n.Gh + Ghl = 77200 N (2-17)
Lấy trị số các biểu thức (2-13), (2-17) đã chọn thay vào biểu thức (2-12): Ga = G + n.G + Go h hh 41500 + 77200 = 118700 N
Ga = 118700 N (2-18) Trọng lượng toàn bộ (G ) này, theo [tr 138/100] chọn sơ bộ phân bố lên:a
Phía trước, G = (0,25 ÷ 0,30) G , [N]; Chọn, G = 0,30 G , [N];a1 a a1 a
Ga1 = 35610 N (2-19)
Phía sau, G = (0,75 ÷ 0,7) G , [N]; Chọn, G = 0,7 G , [N];a2 a a2 a
Ga2 = 83090 N (2-20)
b.4. Hệ số cản không khí, diện tích cản chính diện, nhân tố cản không khí
Nhân tố cản không khí của một ô tô [tr 28/100], W [Ns2/m2], được tính:
W = K.F [Ns2/m2] (2-21)
Trong đó:
- Hệ số cản không khí với ô tô tải [tr 29/100], K = (0,6 ÷ 0,7) [Ns2/m ]4
Chọn, K = 0,6 Ns2/m4 (2-22)
- Diện tích cản chính diện của một ô tô [tr 28/100], F [m ] được tính, đối với:2
Ô tô con: F = 0.8WDoxHD [m ] 2 (2-23)
Ô tô tải hay khách: F = WD0xHD [m ] 2 (2-23)
Ở đây:
WD – chiều rộng cơ sở xe, W D = 1695 mm WDo – chiều rộng tổng thể xe, W = 2290 mm;Do
HD – chiều cao tổng thể xe, H D = 2520 mm Diện tích cản chính diện của xe được tính:
F = WD0xH [mD 2] Ở đây:
Chiều rộng cơ sở xe, W = 1695 mm;D
Chiều cao tổng thể xe, H = 2520 mm;D
F = 1.695 x 2,520 m 2
F = 4,2714 m2 (2-24)
Lấy trị số của các biểu thức (2-22) và (2-24) thay vào biểu thức (2-21) W = 0,6 x 4,83588 [Ns2/m2]= 2,6 Ns2/m2
W = 2,6 Ns2/m2 (2-24)
Lấy trị số đã chọn và tính trong các biểu thức (2-4), (2-11), (2-18), (2-24) và vận tốc lớn nhất thế vào biểu thức (2-1.b):
Nevmax = (1/0,85).[0,025x 118700 x 25 + 2,6 x 25 ] 3
Nevmax = 135073W=135,073kW (2-25)
2.4.2. Công suất lớn nhất của động cơ đốt tronga. Khái quát a. Khái quát
Đối với động cơ đốt trong, công suất lớn nhất liên hệ giữa công suất (Nevmax) ứng với vận tốc lớn nhất, được xác định qua biểu thức thực nghiệm:
Nemax = Nevmax/(a.λ + b.λ - c.λ ) [kW] [tr 140/100] 2 3 (2-26) Trong đó:
λ = nemax/neN (2-27)
nên, n = neN emax/λ (2-28)
neN – số vòng quay ứng với công suất lớn nhất, [vòng/phút (vg/ph)] nemax – số vòng quay lớn nhất, [vg/ph]
a, b, c – các hệ số thực nghiệm của ĐCĐT
b. Xác định công suất lớn nhất của động cơ đốt trong
Động cơ đốt trong, sử dụng:
- Hệ thống nhiên liệu diesel, thường:
nemin = (500 ÷ 600) vg/ph [tr 142/100]; Chọn, n = 500 vg/ph emin (2-29) nemax = (2000 ÷2600) vg/ph [tr 142/100]; Chọn, nemax = 2500 vg/ph (2-30) - Không có bộ phận hạn chế số vòng quay λ = (0,8 ÷ 0,9) Chọn, = 0,8λ (2-31)
Lấy giá trị đã tính và chọn của các biểu thức (2-30), (2-31) thay vào
biểu thức (2-28), nên, n = 3250 eN (2-32)
- Buồng cháy trực tiếp a = 0,5, b = 1,5, c = 1 (2-33)
Xác định công suất lớn nhất của ĐCĐT (Nemax)g Động cơ đốt trong, với hệ thống nhiên liệu
Lấy trị số đã tính và chọn trong các biểu thức (2-25), (2-31), (2-33) thay vào biểu thức (2-26)
Nemax = 135,073/( 0,5x 0,8 + 1,5 x 0,8 – 0,8 ) [kW]2 3
Nemax = 159,28 kW (2-34)
2.5. VẬN TỐC CHUYỂN ĐỘNG
Vận tốc chuyển động của ô tô (v ) [tr 91/100] được biểu thị qua biểu thức:ne
vne= 2π.r .n /ib e tnm [m/s] (2-35)
Trong đó:
rb – bán kính lăn bánh xe chủ động, m;
ne – số vòng quay của trục khuỷu động cơ, vg/ph; itnm – tỷ số truyền chung của hệ thống truyền lực trên ô tô
Như vậy, vận tốc chuyển động của ô tô (v ) phụ thuộc vào 3 thông số: bán kínhne
lăn bánh xe chủ động (r ); số vòng quay của trục khuỷu động cơ (n ); và tỷ số truyềnb e chung của hệ thống truyền lực trên ô tô (itnm).
2.5.1. Bán kính lăn bánh xe chủ động
Bán kính lăn bánh xe (r )chủ động bằng bán kính bánh xe thực tế nhân với hệ sốb biến dạng lốp xe
rb = λ.ro (2-36)
Trong đó:
λ. – hệ số kể đến sự biến dạng của lốp, được chọn phụ thuộc vào loại lốp [tr 38/100]
ro – bán kính thiết kế của bánh xe, [m] phụ thuộc vào:,
- Vận tốc lớn nhất của ô tô
- Tải trọng xe khi chất đủ tải (G ), đặt lên bánh xe nàya
Như vậy, ứng với:
- Vận tốc lớn nhất của ô tô, vnemax = 25 m/s
- Tải trọng khi xe chất đủ tải (G ), đặt lên bánh xe chủ động thuộc dầm cầua
phía trước/phía sau theo (2-19)/(2-20) Ga1 = 35610 N
hoặc G = 83090 Na2
Thông số lốp xe ở bánh xe phía trước/sau được chọn: 228/55 R 20 190 G
Do đó, r = (B + d/2)×25,4[mm] = 482 mm o (2-37)
Chọn, . = 0,95λ (2-38) Lấy trị số đã chọn trong các biểu thức (2-37), và (2-38) thay vào biểu thức (2-36)
Nên rb = 457,9 mm (2-39)
2.5.2. Tỷ số truyền trong hệ thống truyền lực ô tô
Hệ thống truyền lực ô tô thường có tỷ số truyền của các loại cơ cấu như sau: ihn – tỷ số truyền của hộp số chính ở tay số n. Như vây, hộp số có n tay số; ipm – tỷ số truyền của hộp số phụ hay hộp phân phối ở tỷ số truyền m. Loại
hộp này [tr 143/100] có hai tỷ số truyền. - Tỷ số truyền thấp, i = i = 1pm pt
- Tỷ số truyền thấp, i = i = (1.00 ÷ 1.50)pm pc io – tỷ số truyền của truyền lực chính;
ic – tỷ số truyền của truyền lực cuối cùng.