1.7.1. Dầm cầu dẫn hướng
Nếu là dầm cầu dẫn hướng thì trên dầm cầu có cam xoay, nó là cơ cấu vừa liên kết với bánh xe dẫn hướng, vừa liên kết với trục trụ đứng của dầm cầu. Đường tâm của trụ đứng sẽ tạo ra góc KingPin và Caster có ảnh hưởng đến tính ổn định của xe
1.7.2. Hệ thống lái ô tô
a. Công dụng [8]
Giúp ô tô chuyển hướng theo ý muốn của người điều khiển và bảo đảm tâm quay vòng của các bánh xe tuân thủ theo đúng động học quay vòng ô tô để hạn chế hiện tượng mòn bánh xe khi quay vòng.
b. Động học lái cơ bản
Có 2 loại động học lái cơ bản được sử dụng trên các xe cơ giới hiện nay đó là động học lái kiểu bàn xoay và động học lái kiểu Ackerman.
Hình 1.5. Động h漃c lái cơ bản
a. Kiểu bàn xoay; b. Kiểu ackerman
b.1. Động học lái kiểu bàn xoay
Giúp cho việc đánh lái được thực hiện bằng cách quay một trục cứng và thường là cầu trước. Việc quay được thực hiện thông qua chốt hay giàn xoay.
Đặc điểm đó chính là:
- Khi đánh lái tối đa, xu hướng xe bị lật nghiêng tăng lên. Do đó làm mất ổn định; - Bán kính vòng quay nhỏ do góc đánh lái lớn, nên có khả năng quay vòng ở chỗ hẹp rất tốt.
Chính vì thế, động học lái kiểu bàn xoay có tính ổn định không cao, nên kiểu này chỉ phù hợp cho các xe cơ giới có tốc độ di chuyển chậm và thường thấy các xe công trình, hay xe siêu trường, siêu trọng.
b.2. Động học lái kiểu Ackerman
Loại nay rất khác với động học lái kiểu bàn xoay, khi tất cả bánh xe được dẫn hướng tự quay quanh trục của nó, đường tâm của trục này được gọi là đường tâm trục đứng (Kingpin) được hình thành qua đường nối 2 điểm khớp quay trên và dưới của hệ thống treo bánh xe hay qua đường nối dài của chốt chính đùm gá bánh xe.
Động học lái Ackerman được sử dụng cho tất cả loại xe cơ giới 2 vệt bánh xe. Do khi điều khiển hướng xe, hình chiếu bằng của xe hầu như không thay đổi. Việc này rất quan trọng khi mà không gian bố trí hệ thống lái trên ô tô quá chật hẹp.
Chính vì thế, đối với ô tô con, chỉ cần tìm hiểu động học lái Ackerman là đủ. Đây là động học lái chính trên hầu hết tất cả các xe được sử dụng trên thị trường ô tô hiện nay.
Trong mỗi bánh xe sẽ có tâm quay riêng trong động học lái Ackerman. Nhưng, động học lái Ackerman có 1 nguyên tắc là các bánh xe khi làm nhiệm vụ dẫn hướng sao cho đường nối dài của tâm trụ bánh xe lăn trong và ngoài gặp nhau trên đường nối dài đường tâm các bánh xe dầm cầu sau lăn và sẽ phải chạy trên các đường tròn đồng tâm.
Trong hầu hết các cơ cấu động học lái thì chỉ có cơ cấu động học hình thanh lái cung cấp được việc đánh lái cho ra sự khác nhau ở góc đánh lái của 2 bánh xe dẫn hướng.
Hình 1.6. Động h漃c hình thang lái c. Thành phần chính của hệ thống lái
Hệ thống lái ô tô gồm: hệ thống lái cơ bản và hệ thống hỗ trợ a. Hệ thống lái cơ bản
Gồm: dẫn động lái, cơ cấu lái a.1. Dẫn động lái
Dẫn động lái có công dụng chính là các chi tiết được truyền chuyển động của người điều khiển đến hệ thống lái để hệ thống lái thay đổi hướng chuyển động của ô tô đồng thời nhận dao động chuyển động từ mặt đường tạo cảm giác cho người điều khiển. Bên cạnh đó, dẫn động lái phải bảo đảm an toàn cho người điều khiển lái khi có va chạm xảy ra (làm gãy trục lái, túi khí,… nhưng đây là nhiệm vụ phụ). Các chi tiết chính của dẫn động lái gồm có: vành tay lái, trụ lái, …
- Vành tay lái: còn gọi là vô lăng, có công dụng là tiếp nhận mô men xoay của người điều khiển và truyền lực cho trục lái. Ngoài công dụng trên, vành tay lái còn có thể bố trí một số bộ phận bắt buộc khác như còi, công tắc tổng hợp… hoặc túi khí.
- Trục lái: dùng để truyền mô men quay từ vành tay lái đến cơ cấu
- Hình thang lái: dùng để truyền chuyển động được điều khiển từ cơ cấu lái đến cam xoay dẫn hướng bánh xe; bảo đảm mối quan hệ cần thiết về góc quay của các bánh xe dẫn hướng có động học đúng khi thực hiện quay vòng
Hình thang lái bao gồm các thanh dẫn động và các khớp liên kết. Tuỳ theo cấu trúc khung gầm của từng xe mà bố trí các loại cơ cấu hình thang lái khác nhau.
a.2. Cơ cấu lái
Có công dụng điều khiển các đòn xoay trong cơ cấu hình thang lái bảo đảm chuyển động theo đúng động học lái Ackerman.
Hiện nay, cơ cấu lái trên các xe ô tô thường có các loại: rục vít – cung răng; trục t
vít – con lăn; trục Vis – thanh răng; liên hợp (trụcvít – ê cu – đòn quay hay trục vít – êcu - thanh răng – cung răng ).
b. Hỗ trợ cho hệ thống lái
Hỗ trợ cho hệ thống lái có thể có một trong những hệ thống sau: + Trợ lực thủy lực – HPS
+ Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện – EPHS + Hệ thống lái trợ lực điện – EPS
+ Hệ thống lái chủ động – AFS + Hệ thống lái Steer by wire + Hệ thống lái tự động
1.8. HỆ THỐNG PHANH
1.8.1. Công dụng, các loại phanh trên một ô tô và vị trí
a. Công dụng
Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ, dừng chuyển động, hoặc giữ cho ô tô đứng yên trên dốc.
b. Các loại phanh trên một ô tô và vị trí
Trên một ô tô có 2 loại phanh:
- Phanh tay hay còn gọi là phanh phụ, có vị trí từ cần phanh tay đến cơ cấu phanh đặt trên trục thứ cấp hộp số (xe tải hoặc xe buýt) hoặc cơ cấu phanh tại các bánh xe phía sau
- Phanh chân hay còn gọi là phanh chính, có vị trí từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh đặt tại các bánh xe
1.8.2. Thành phần chính của hệ thống phanh
Hệ thống phanh ô tô gồm: hệ thống phanh cơ bản và hệ thống hỗ trợ
a. Hệ thống phanh cơ bản
Bao gồm: bàn đạp phanh, dẫn động phanh, cơ cấu phanh
- Dẫn động phanh ô tô có các loại sau: cơ khí; chất lỏng; khí nén
- Cơ cấu phanh ô tô có các loại: tang trống (sử dụng dãi phanh hoặc guốc phanh); đĩa phanh (sử dụng giá cố định hoặc di động)
Đó là sự liên kết giữa khí nén và chất lỏng. Đó là, dẫn động phanh của hệ thống phanh chất lỏng được tác động bởi khí nén;
c. Hỗ trợ cho hệ thống phanh cơ bản
+ Trợ lực phanh cho hệ thống phanh dẫn động bằng chất lỏng
Có thể là:
- Hệ thống chân không, được điều khiển bằng đòn đẩy hoặc bằng chất lỏng; - Hệ thống khí nén được điều khiển bằng chất lỏng.
+ Điều hòa lực phanh
+ Chống hãm cứng khi phanh bánh xe
Chương 2. THIẾT KẾ Ô TÔ LÂM TƯỞNG QUÂN
2.1. YÊU CẦU LÀM VIỆC
- Trọng lượng chuyên chở, G e = 7495 kG - Số người tham gia, n h = 3 người
(tính cho cả người điều khiển và hành khách) - Tốc độ lớn nhất V = 90 km/hmax
Ứng với loại đường: nhựa
2.2. CHỌN XE MẪU
a. Tốc độ xe: VMmax = 90 km/h
b. Tr漃ng lương ô tô
b.1. Tr漃ng lương bản thân
Trọng lượng bản thân, hay tự trọng, hoặc trọng lượng không tải: GM0 = 3950 kG
Được phân bố lên:
- Phía trục trước, G = 987,5 kG;M01 - Phía trục sau, GM02 = 2962,5 kG;
b.2. Tr漃ng lương toàn bộ khi đủ tải
GMa = 11445 kG Được phân bố lên:
- Phía trục trước, G = 2861.25 kG;Ma1 - Phía trục sau, GMa2 = 8583.75 kG;
b.3. Tr漃ng lương người tham gia
Số lượng người tham gia kể cả người điều khiển: n = 3 người
Trọng lượng tung bình 1 người:
Gh = (65 ÷ 80) kG; chọn, G = 75 kGh Trọng lượng người tham gia:
Ge1 = n.G = 225 kGh b.4. Tr漃ng lương hàng hóa Trọng lượng hữu ích: G = G - G = 7495 kGe a 0 Trọng lượng hàng hóa: G = G - G = 7075 kGe2 e e1 c. kích thước Chiều rộng tổng thể xe, W = 2240 mm; Chiều cao tổng thể xe, H = 2420 mm; Chiều dài tổng thể xe, L = 8180 mm; Chiều dài cơ sở xe, L = 4500 mm;0 Chiều rộng cơ sở xe, W = 1665 mm;0 Khoảng cách 2 đường tâm trụ đứng
2.3. CHỌN SƠ BỘ
2.3.1. Nguồn cung cấp công suất
+ 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: