thiết kế tổng thể ô tô tải 5,5 tấn (word+cad full)

MỞ ĐẦUÔtô đợc sử dụng chung trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân nh giaothông vận tải, công nghiệp, nông nghiệp, xây dựng và quốc phòng, ngành ôtô chiếmmột vị trí quan trọng đối

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU……… 3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN……… ….5

1.1 Giới thiệu chung về xe tải……… 5

1.1.1 Phân loại ô tô tải……….………5

1.1.2 Các yêu cầu đối với ô tô tải……….5

1.1.3 Các thông số của ô tô tải……….6

1.2 Bố trí tổng thể xe tải……… 7

1.2.1 Các mẫu ô tô tải……….7

1.2.2 Bố trí động cơ trên ô tô……… 8

1.2.3 Bố trí hệ thống truyền lực trên xe……… 8

1.2.4 Các dạng buồng lái………9

1.3 Giới thiệu về xe tải ISUZU NQR 71L……… … 10

1.4 Giới thiệu nhiệm vụ thiết kế……… ……… 12

1.4.1 Các thông số cho trước……… 12

1.4.2 Các thông số chọn………12

1.4.3 Nhiệm vụ thiết kế……… 13

Chương II: TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC…… 14

2.1 Xác định thông số trọng lương ô tô thiết kế………14

2.1.1 Trọng lượng xe thiết kế……… 14

2.1.2 Phân bố tải trọng lên các cầu……… ………… 14

2.2 Tính chọn động cơ……….16

2.2.1 Xác định công suất lớn nhất của ô tô……….16

2.2.2 Xác định thể tích công tác của động cơ……… 18

2.3 Xác định tỷ số truyền hệ thống truyền lực……… ………… 18

2.3.1 Tỷ số truyền của truyên lực chính i 0……….……… 19

2.3.2 Tỷ số truyền của hộp số……… …19

2.3.3 Tính toán động lực học……… 21

CHƯƠNG III: BỐ TRÍ CHUNG Ô TÔ THIẾT KẾ……….36

3.1 Xác định thông số kích thước……….……… 36

3.2 Kiểm tra thông số trọng lượng……… 36

3.3 Thiết kế tổng thể……… 38

3.3.1 Bố trí động cơ và hệ thống truyền lực……… 38

3.3.2 Bố trí tổng thể ô tô………41

3.4 Kiểm tra ổn định ô tô……… ……… 44

3.4.1 Kiểm tra ổn định dọc của ô tô……… 44

3.4.2 Kiểm tra ổn định ngang của ô tô……… 45

KẾT LUẬN……… 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 50

MỞ ĐẦU

Ôtô đợc sử dụng chung trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân nh giaothông vận tải, công nghiệp, nông nghiệp, xây dựng và quốc phòng, ngành ôtô chiếmmột vị trí quan trọng đối với sự phát triển chung của các ngành kinh tế khác Trongnhững năm ngần đây, chúng ta đã thiết kế chế tạo lắp ráp thành công một số loại ôtôvới sự liên doanh hợp tác với các công ty nớc ngoài Trong đó chúng ta đi sâu nghiêncứu khoa học cải tiến ôtô cho phù hợp điều kiện sử dụng ở Việt Nam, vì điều kiệnkinh tế, cơ sở hạ tầng nớc ta có những khác biệt với nớc ngoài Việc sản xuất lắp ráp

và cải tạo ôtô ở trong nớc đã đem lại những lợi ích kinh tế rất lớn nh:

 Hạ đợc giá thành sản phẩm

 Tận dụng đợc nguồn nhân lực trong nớc

 Cải tiến đợc một số kết cấu để phù hợp với nhu cầu và điềukiện sử dụng ở nớc ta.

Ngày nay với sự phát triển rất nhanh của khoa học kỹ thuật và công nghệ tiêntiến, nền công nghiệp ôtô trên thế giới có những phát triển vợt bậc Đó là sự ra đời củanhững thế hệ xe “thông minh“ đợc lắp đặt những trang thiết bị hiện đại điều khỉên

điện tử và hệ thống dẫn đờng từ vệ tinh…

Trong khi đó ở nớc ta hiện nay với ngành công nghiệp ôtô còn non trẻ cũng đã

có những phát triển đáng kể Với sự ra đời của nhiều công ty liên doanh ôtô cùng vớicác công ty trong nớc và sẽ còn nhiều hơn nữa đã cho thấy rằng ngành công nghiệp

ôtô của nớc ta đang trên đà phát triển.

Hiện nay trên thị trờng Việt Nam các doanh nghiệp nhập khẩu ô tô thờng nhậpcác loại ô tụ như HUYNDAI, KIA, HINO, SAMSUNG, ISUZU…Để giảm giá thànhcủa những chiếc xe đó việc chế tạo lắp ráp trong nớc là một trong những biện pháphữu hiệu nhất để giảm giá thành sản phẩm, nõng cao khả năng nội địa húa, phỏt triểnngành cơ khớ ụ tụ và giải quyết việc làm cho lao đụng

Chớnh vỡ thế chỳng em lựa chọn đề tài “Thiết kế ụ tụ tải 5,5 tấn”, với phần

“Thiết kế tổng thể ụ tụ tải” Trong phần này em đi sõu vào thiết kờ tuyến hỡnh, chọnđộng cơ, tớnh toỏn động lực học và ổn định của ụ tụ khi di chuyển

Trong đồ ỏn này em sử dụng thụng số kỹ thuật của xe tải Isuzu NQR

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS TS Nguyễn Văn Bang cùng các

thầy trong bộ môn cơ khí ô tô trường Đại Học Giao Thông Vận Tải đã nhiệt tìnhhướng dẫn và tạo điều kiện để em hoàn thành đề tài này!

Sau hơn ba tháng làm việc, dù đã cố gắng nhưng không thể tránh khỏi sai sót.Kính mong sự tham gia góp ý xây dựng của các thầy trong bộ môn Em xin chânthành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 6 năm 2012

Sinh viên thực hiện

Vũ Văn Đức

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung về xe tải

1.1.1 Phân loại ô tô tải

Nhu cầu vận chuyển hàng hóa bằng các phương tiện vận tải ô tô là rất lớn Đểđáp ứng đầy đủ các nhu cầu vận chuyển đó ô tô tải được phân thành nhiều loại khácnhau như sau:

* Phân loại theo kết cấu có: xe đơn,xe kéo moóc, xe nửa moóc, xe đầu kéo…

* Phân loại theo tải trọng:

- Vật liệu chế tại phải có độ bền cao, chống mòn, chống gỉ nâng cao tuổi bền

- Kết cấu các chi tiết phải có tính công nghệ cao,dễ gia công,nguyên công ít

* Về sử dụng

- Xe phải có tính năng cơ động cao như vận tốc trung bình, năng suất vận chuyểncao, khởi động dễ dàng

- Đảm bảo về tính năng an toàn đặc biết với hệ thống phanh và lái…

- Mức tiêu hao nhiên liệu, dầu mỡ bôi trơn và các vật liệu xe chạy ít

- Kích thước thùng xe phải phù hợp với tải trọng để nâng cao hệ số sử dụng tảitrọng

- Kích thước và hình dáng phải đảm bảo cho công tác xếp dỡ hàng hóa thuân tiên

và nhanh chóng

- Xe chạy êm, không gây ồn, giảm lượng độc hại cho khí thải

Ngoài ra xe còn phải đảm bảo các yêu cầu về sửa chữa bảo dưỡng vì giờ côngbảo dưỡng và sửa chữa rất lớn so với chế tạo

1.1.3 Các thông số của ô tô tải.

* Thông số kích thước

Kích thước và hình dáng phải phù hợp với các chức năng sử dụng Theo quyđịnh thì chiều dộng của xe không qua 2,5m, chiều cao không lớn hơn 4,0m Đối vớicác xe có khối lượng toàn bộ không lớn hơn 5 tấn thì chiều cao phải thỏa mãn điều kiệnsau: Hmax ≤ 1,75WT

Với WT là khoảng cách giữa tâm vết bánh xe sau phía ngoài với mặt đường

Chiều dài không quá 12m, với xe kéo nửa moóc không quá 20m, xe kéo 2 moócthì chiều dài tổng công không quá 24m

Hình 1.1: quy định kích thước ô tô

* Thông số về tính thông qua của xe tải

Bảng 1.1 Thông số về tính năng thông qua

Loại xe

Khoảng sang gầmxe(mm)

Hình 1.2 Thông số tính thông qua của xe

1.2 Bố trí tổng thể xe tải

1.2.1 Các mẫu ô tô tải

Ô tô tải thường có các mẫu như sau:

- Ô tô tải nhỏ: đa năng, thùng kín,có khối lượng toàn bộ ≤ 3,5T

- Ô tô tải đa năng, thùng kín, tự đổ

- Ô tô tải chuyên dùng

- Ô tô kéo( đầu kéo)

hình 1.3 Các mẫu xe tải:a- xe tải nhỏ có thùng kín, b-xe tải nhỏ,c-xe tải,d-xe tải

tự đổ,e-xe tải thùng kin, f-xe đầu kéo

1.2.2 Bố trí động cơ trên ô tô

- Động cơ đặt trước và trong buồng lái: tạo điều kiện cho công việc sửa chữa,bảo dưỡng được thuận tiện hơn Nhưng trong trường hợp này hệ số sử dụng chiều dàicủa xe sẽ giảm xuống và tầm nhìn của tài xế bị hạn chế, ảnh hưởng đến độ an toàn

hình 1.4 Động cơ đặt trước và trong buồng lái

- Động cơ đặt ở giữa buồng lái và thùng xe: trong trường hợp này hệ số sửdụng chiều dài được cải thiện, tầm nhìn của người lái thoáng hơn Khi đó phải sửdụng buồng lái lật để thuận tiện trong sửa chữa bảo dưỡng

1.2.3 Bố trí hệ thống truyền lực trên xe.

Hệ thống truyền lực bao gồm các bộ phận và cơ cấu nhằm thực hiện nhiện vụtruyền mômem xoắn từ động cơ đến bánh xe chủ động Trên xe một cầu chủ động sẽ

không có hộp phân phối, mức độ phức tạp của hệ thống truyền lực thể hiên qua côngthức bánh xe.

- Động cơ đặt trước, cầu sau chủ động Phương án này sử dụng nhiều trên xe tảinhẹ

Hình 1.5 Động cơ đặt trước cầu sau chủ đông

Hỡnh 1.7 Cỏc dạng buồng lỏi

Dạng kết cấu b buồng lỏi rụng,khu vực bố trớ đụng cơ rộng cho phộp chia tảitrong lờn cầu trước nhỏ hơn so với phương ỏn a Dạng kết cấu c dầu dài dựng cho xe tảikhụng đũi hỏi thựng xe lớn, động cơ cú thể đặt phớa trước hay kộo dài tới nửa phầnbuồng lỏi

1.3 Giới thiệu về xe tải ISUZU NQR 71L

Xe tải isuzu do cụng ty isuzu Nhật Bản sản xuất và do cụng ty isuzu Viờt Namlắp rỏp, cú cỏc thụng số cơ bản như sau:

Bảng 1.2 Thụng số xe tải Isuzu NQR

6 Khoảng cách giữa hai bánh sau mm 1650

7 ớcKhoảng cách từ mui xe đến trục tr- mm 1085

8 ca binKhoảng cách từ đuôi xe đến thành mm 5620

15 Đờng kính & hành trình piston mm x mm 115 x 110

- Hệ thống treo trước và sau:

Lỏ nhớp hợp kim bỏn nguyờt và ụng giảm chấn kiểu ống lồng Treo sau sử dụng nhớpkộp

- Ly hợp: Đĩa khô đơn, lò so màng,điều khiển bằng thủy lực, đờng kính 300, hànhtrình tự do của bàn đạp 15 – 25 mm

- Hệ thống lỏi : Hệ thống lái của xe tải Isuzu có kiểu đai ốc bi tuần hoàn với bộtrợ lực lái

- Hành trình tự do của vôlăng 10 – 50 mm

- Độ chụm -2  2

- Góc nghiêng hớng ra ngoài 0o 15’ 6 45’

- Góc nghiêng hớng ra trớc 2o 45’ 6 1o

- Góc nghiêng hớng vào trong 12o 00’

Bánh xe: Cỡ vỏ: 8.25 – 16/14PR, áp xuất hơi 5,75 kg/cm2

- Cầu sau xe: Truyền lực chính truyền động kiểu bánh răng côn xoắn hypoit cóđường kính bánh răng vành chậu 320mm Tỷ số truyền i0 = 5,857.

Hình 1.8 Tuyến hình xe tải Isuzu NQR

1.4 Giới thiệu nhiệm vụ thiết kế

Trong đề tài: Thiết kế tổng thể ô tô tải, em xin trình bày một cách khái quát vềtổng thể, bố trí chung của xe thiết kế Đi sâu vào việc chọn động cơ, tính toán động lựchọc, phương pháp truyền lực và tính toán độ ổn định của xe thiết kế

1.4.1 Các thông số cho trước

- Loại ô tô: ô tô tải 2 cầu

- Tải trọng có ích Ge = 5500 (kg)

- Vận tốc lớn nhất ở số truyên cao nhất: Vmax = 100km/h = 27,78 (m/s)

- Hệ số cản lớn nhất của đường mà ô tô có thể khắc phục:  max  0 28

- Động cơ dùng trên ô tô loại Diesel, hệ thống truyền lực kiểu cớ khí

78 , 27 1 015 , 0 1500 1

2 2

Chương II TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC

2.1 Xác định thông số trọng lương ô tô thiết kế

2.1.1 Trọng lượng xe thiết kế

G = G0 + nc*Gh + Ge + Gtx

Trong đó - G0 trọng lượng bản thân của xe, G0 = 2445(kg)

- nc số chỗ ngồi trong ca bin( nc=3)

- Gh Trọng lượng của người và hành lý

- Gtx Trọng lượng của thùng xe, Gtx = 680 kg

- Ge Trọng lượng hàng hóa, Ge= 5500 kg

G = 2445 + 3*75 + 5500 + 680 = 8850 (kg)

2.1.2 Phân bố tải trọng lên các cầu

 Tải trọng phân bố lên các cầu khi ô tô toàn tải:

Theo xe mẫu ta có tải trọng phân bố lên cầu trước và sau là:

Z1 = 2500 (kg) = 24525 (N)

Z2 = 6350 (kg) = 62293,5 (N)

- Suy ra tọa độ trọng tâm ô tô khi toàn tải:

Hình 2.1 Tọa độ trọng tâm khi có thùng và hàng

Lấy mômen với điểm A ta có:

 Phân bố tải trọng lên cầu khi chưa có thùng và hàng:

Hình 2.2: Sơ đồ xác định trọng tâm ô tô khi không tải

Gng = 225kg là trọng lượng người lái và người ngồi trong cabin

Gt-h = 5500 + 680 = 6180kg là trọng lượng của thùng và hàng hóa

Ta có G = G0 + Gt-h + Gng

G0 có tọa độ (a0 ; b0), G có tọa độ (2,995 ; 1,18) , Gng có tọa độ ( 0,2 ; 3,975)

Gt-h có tọa độ (3,575 ; 0,6)

Xét tam giác MNP ( hình 2.2): ta có G là trong tâm của tam giác này

Chọn hệ trục tọa độ Axy như hình vẽ

XG= ( xM + xN + xP)/3 suy ra xP = 1,422 m

YG = ( yM + yN + yP)/3 = ( 1,5+1,2 + 1,1)/3 = 1,266 (m)

( yG là chiều cao trọng tâm của ô tô khi có thùng và hàng hóa)

Suy ra tọa độ trọng tâm của ô tô khi chưa có thùng và hàng là:

a0 = 1,422 (m)

b0 = 2,753 (m)

Suy ra tải trọng tác dụng lên xe thiết kế khi xe chưa có thùng xe

Hình 2.3 Tọa độ trọng tâm khi chưa có thùng và hàng

Lấy tổng mômen đối với điểm A ta có:

L chiều dài cơ sở của xe, L= 4,175(m)

- Xác định tải trọng thùng và hàng lên các cầu

2.2.1 Xác định công suất lớn nhất của ô tô

- Công suất của đông cơ khi ô tô chuyển động với vận tốc cực đại Vmax =100km/h = 27,78 m/s

max max *

*

* 1

V w V

Trong đó: G trọng lượng toàn bộ ô tô

Vmax vận tốc lớn nhất của ô tô (m/s)

 : hệ số cản tổng công của đường tương ứng với vận tốc lớp nhất

W = B*H*k=1,68*2,31*0,5=1,94

Với động cơ diesel 4 kỳ có buồn cháy xoáy lốc : a= 0,7; b =1,3; c = 1

ne max số vòng quay lớn nhất của trục khuỷu động cơ ưng với Vmax

nN số vòng quay trục khuỷu động cơ ứng với Nemax

- Tính công suất của đông cơ ở số vòng quay ckhác nhau:

Theo phương pháp S.R Laydecman

.

.

N

e N

e N

e

n

n c n

n b n

n a

- Tính momen xoắn của trục khuỷu động cơ ứng với số vòng quay c khácnhau

10 4

(Nm)Lập bảng các giá trị trung gianNe ,Me để xây dựng đường đặc tính

Ta có đồ thị đường đặc tính ngoài như sau:

N e

640 1280

20 40 60

80 93,7

N e (kw)

M e (Nm)

120 210

300 330

e

P

N Z



*

*

* 10

* 5 ,

Trong đó: PeN = 0,5 MPa: áp suất lớn nhất trung bình với công suất lớn nhất củađộng cơ

Z = 4 (Đông cơ 4 kỳ)

=> Vc = 4924,1(ml) = 4,92(l)

Số xi lanh: i = 4

2.3 Xác định tỷ số truyền hệ thống truyền lực, tính toán động lực học.

* Chọn lốp xe: chọn lốp theo xe mẫu: 8,25-16

2.3.1 Tỷ số truyền của truyền lực chính i 0

- i0 được xác định trên cơ sở đảm bảo tốc độ chuyển động cực đại của ô tô ở sốtruyền cao nhất trong hộp số

Tỷ số truyền của truyền lực chính được tính theo công thức:

i0 = maxmax

60

2

V i

n r

cn

e bx



Trong đó:- icn là tỷ số truyền của hộp số ở số truyền cao nhất

Chon icn = 0,728 (tỷ số truyền tăng)

- nemax = λ*nN = 1*3200 = 3200 (v/p)

- rbx bán kính làm việc trung bình của bánh xe

78 , 27

* 728 , 0 60

3200 4 , 0

 Theo điều kiện chuyển động để khắc phục lực cản lớn nhất:

P kmax  P max +P w

P kmax : lực kéo lớn nhất của động cơ phát ra ở bánh xe chủ động

P max : lực cản tổng cộng của đường

P w : lực cản không khí Khi ôtô chuyển động ở tay số I ,vận tốc của ôtô nhỏ nên bỏ qua Pw

Vậy : Pkmax  P  max G

G r

i i M

b

t h

emax. 1.0.  max.

=> ih1 ≥

t e

b

i M

r G





.

.

0 max max

t h

r

i i M

.

. 1 0

b b

i M

r G m





.

.

0 max

= 0,6 : hệ số bám của mặt đường

r b : bán kính làm việc trung bình của bánh xe =0,4 m

G b là trọng lượng bám (trọng lượng đặt trên bánh xe chủ động)

1 1

ih ihi i  q

=1,765

- tỷ số truyền của tay số IV :

ih4= 1 , 765 3

5 , 5

 Cân bằng lực kéo của ô tô.

a Pương trình cân bằng lực kéo.

Pj = J

g

G j

r

i.

b e

i i 60

r n 2

(3)Trong đó :

Dựa vào biểu thức (2) và (3) thiết lập bảng toạ độ trung gian

B ng 2.3 Giỏ tr l c kộo ng v i v n t c c a t ng tay s ảng 2.3 Giỏ trị lực kộo ứng với vận tốc của từng tay số ị lực kộo ứng với vận tốc của từng tay số ực kộo ứng với vận tốc của từng tay số ứng với vận tốc của từng tay số ới vận tốc của từng tay số ận tốc của từng tay số ốc của từng tay số ủa từng tay số ừng tay số ốc của từng tay số

1 2 : Chọn fo = 0.015

Ta có Pc = fG + Wv2 (kw)

W = 1,9: Hệ số cản khí động học

Sau khi tính toán ta có bảng sau :

Bảng 2.4 Giỏ trị lực cản ứng với vận tốc của ụ tụ

P = mG  = 0.72*85641,3*0,6 = 36997,04(N)

Đồ thị là đờng nằm ngang song song với trục hoành

Đồ thị cõn bằng lực kộo của ụ tụ

 Cõn bằng cụng suất của ụ tụ.

a/ Phơng trình cân bằng công suất

Phơng trình cân bằng công suất tại bánh xe chủ động

NK = Nc - Nt = Nf + Nw  Ni + NjCông suất của động cơ phát ra tại bánh xe chủ động

e N

e

n

n c n

n b n

n

b c

i i 60

.

(2)Dựa vào công thức (1) và (2) thiết lập bảng giá trị trung gian để xây dựng đồ thị NKi

B ng 2.5 Giỏ tr cụng su t kộo ng v i v n t c ảng 2.3 Giỏ trị lực kộo ứng với vận tốc của từng tay số ị lực kộo ứng với vận tốc của từng tay số ất kộo ứng với vận tốc ứng với vận tốc của từng tay số ới vận tốc của từng tay số ận tốc của từng tay số ốc của từng tay số

Nc 3,42 5,754 19,02 63,62 94,65

Ta dựng đợc đồ thị NKi = f(v); Ne = f(v)

Gọi là đồ thị cân bằng công suất của ô tô

Dựa vào đồ thị ta có thể đánh giá mức độ dự trữ công suất (để tăng tốc hoặc vợtdốc) của ô tô ở các cấp số truyền khác nhau của hộp số

10 30 50 70 90

i M G

P P

b

t ti e W

PK : Lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động

iti : Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực ở tay số i của hộp số

Nhân tố động lực học bị giới hạn bởi điều kiện bám của bánh xe