Tài liệu Nghiên cứu cấu tạo xe ô tô

CẤU TẠO CỦA XE Ô TÔ ĐỘNG LỰC TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT LÝ TỰ TRỌNG KHOA ĐỘNG LỰC ĐỀ TÀI : CẤU TẠO CỦA XE Ô TÔ 1 CẤU TẠO CỦA XE Ô TÔ ĐỘNG LỰC NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… 2 CẤU TẠO CỦA XE Ô TÔ ĐỘNG LỰC LỜI NÓI ĐẦU *** Môn nghiên cứu khoa học là môn rất quan trọng trong cuộc sống, nó giúp chúng ta rèn luyện tư duy một cách khoa học, kĩ năng giải quyết vấn đề và kích thích niềm say mê học hỏi. Nghiên cứu " cấu tạo xe ô tô " cũng là một trong những đề tài nghiên cứu khoa học, nó có tầm quan trọng rất lớn đối với ngành kỹ thuật ô tô. Chúng tôi xin giới thiệu chung về " cấu tạo xe ô tô " gồm 6 phần: động cơ, gầm xe, hệ thống truyền lực, hệ thống phanh ô tô, điện ô tô và thân vỏ. Chúng em xin chân thành cám ơn thầy Võ Đắc Thịnh trong thời gian qua đã giúp chúng em hoàn thành cuốn tiểu luận này. 3 CẤU TẠO CỦA XE Ô TÔ ĐỘNG LỰC MỤC LỤC 1.1/ Động Cơ Trang 1.1.1/ Phân loại động cơ ô tô………………………..…………………………….…….1 1.1.2/ Phân loại theo năng lượng chuyển động…………………….....….…...1 1.1.2.1/ Xe sử dụng động cơ xăng..…………………………………….…...….2 1.1.2.2/ Xe sử dụng động cơ điesel..…………………………..……….….…..3 1.1.2.3/ Xe sử dụng động cơ lai( Hybrid).………………………..………….3 1.1.2.4/ Xe sử dụng năng lượng điện(EV)………..………………………….3 1.1.2.5/ Xe sử dụng năng lượng lai loại tế bào nhiên liệu………….…4 1.1.3/ Phân loại theo phương pháp dẫn động……......……………..…….……4 2.1/ Gầm Xe…………………………………………………………………………………..………5 2.1.1/ Khung gầm……………………………………………………………………………..5 2.1.1.1/ Khung gầm hình chiếc thang…………………………………………..5 2.1.1.2/ Khung gầm hình ống rỗng……………………………………………...6 2.1.1.3/ Khung gầm liền khối……………………………………………………..7 2.1.1.4/ Khung gầm hình xương sống……………………………………………..8 3.1/ Hệ thống truyền lực……………………………………………………………………………….9 3.1.1/ Trục các đăng……………………………………………………………………………….9 3.1.1.1/ Bố trí hệ thống truyền lực……………………………………………………..9 3.1.1.2/ Cấu tạo trục các đăng……………………………………………………………10 4.1/ Hệ thống phanh ô tô…………………………………………………………………………….10 4.1.1/ Phanh đĩa……………………………………………………………………………………..10 4.1.2/ Phanh trống………………………………………………………………………………11 5.1/ Điện ô tô……………………………………………………………………………………………….12 5.1.1/ Khái quát về máy khởi động…………………………………………………………..12 5.1.2/ Hệ thống gạt nước và rửa kính…………………………………………………….13 5.1.3/ Hệ thống sạc………………………………………………………………………………..14 5.1.4/ Hệ thống đánh lửa………………………………………………………………………..14 6.1/ Thân vỏ………………………………………………………………………………………………..15 Tài liệu tham khảo……………………………………………………………………………………..... 4 CẤU TẠO CỦA XE Ô TÔ ĐỘNG LỰC 5 CẤU TẠO CỦA XE Ô TÔ ĐỘNG LỰC 1.1/ Động cơ: 1.1.1/ Phân loại động cơ ôtô Phân loại theo năng lượng chuyển động và theo phương pháp dẫn động Hình 1: Động cơ trên xe ô tô 1.1.2/ Phân loại theo năng lương chuyển động Xe ôtô có thể được phân loại thành các dạng sau tùy theo nguồn năng lượng chuyển động: - Động cơ xăng - Động cơ diesel - Động cơ lai (Hybrid) 6 CẤU TẠO CỦA XE Ô TÔ ĐỘNG LỰC Hình 2: Các loại động cơ trên xe ô tô Ngoài ra người ta còn sử dụng động cơ CNG, động cơ LPG và động cơ chạy bằng cồn, chúng sử dụng các loại nhiên liệu khác nhau. 1.1.2.1/ Xe sử dụng động cơ xăng Hình 3: xe sử dụng động cơ xăng (nhiên liệu xăng) 1.Động cơ 2. Bình nhiên liệu 1.1.2.2/ Xe sử dụng động cơ diesel 7 CẤU TẠO CỦA XE Ô TÔ ĐỘNG LỰC Loại xe ôtô này hoạt động bằng động cơ sử dụng nhiêu liệu diesel. Do động cơ diesel tạo ra mômen xoắn lớn và có tính kinh tế nhiên liệu tốt, nên chúng được sử dụng rộng rãi trên các loại xe tải và xe SUV. SUV: Xe đa dụng kiểu thể thao Hình 4: xe sử dụng động cơ diesel (nhiên liệu diesel) 1 Động cơ 2 Bình nhiên liệu 1.1.2.3/ Xe sử dụng động cơ lai (Hybrid) Loại xe ôtô này được trang bị với những nguồn năng lượng chuyển động khác nhau, như động cơ xăng và môtơ điện. Do động cơ xăng phát ra điện năng, loại xe ôtô này không cần nguồn bên ngoài để nạp điện cho ắc quy. Hệ thống dẫn động bánh xe dùng điện 270V, ngoài ra các thiết bị khác dùng điện 12V. 1.1.2.4/ Xe sử dụng năng lượng điện (EV) Loại xe ôtô này sử dụng nguồn điện của ắc quy để vận hành môtơ điện. Thay vì sử dụng nhiên liệu, ắc quy cần được nạp lại điện. Loại xe này mang lại nhiều lợi ích, như không gây ô nhiễm và phát ra tiếng ồn thấp khi hoạt động. Hệ thống dẫn động bánh xe dùng điện 290V, ngoài ra các thiết bị khác dùng điện 12V. 1.1.2.5/ Xe sử dụng động cơ lai loại tế bào nhiên liệu (FCHV) 8 CẤU TẠO CỦA XE Ô TÔ ĐỘNG LỰC Loại xe ôtô này sử dụng năng lượng điện tạo ra khi nhiên liệu hyđrô phản ứng với ôxy trong không khí sinh ra nước. Do nó chỉ thải ra nước, nó được coi là tốt nhất trong những loại xe có mức ô nhiễm thấp, và nó được tiên đoán sẽ trở thành nguồn năng lượng chuyển động cho thế hệ ôtô tiếp theo. 1.1.3/ Phần loại theo phương pháp dẫn động Xe có thể được phân loại theo vị trí của động cơ, bánh xe chủ động và số lượng của bánh xe chủ động. Hình 5: Các loại hệ cầu chủ động 1. FF (động cơ đặt phía trước, cầu trước chủ động) 2. FR (động cơ đặt phía trước, cầu sau chủ động) 3. MR (động cơ đặt giữa, cầu sau chủ động) 4. 4WD (4 bánh chủ động) 9 CẤU TẠO CỦA XE Ô TÔ ĐỘNG LỰC 2.1/ Gầm xe: 2.1.1/ Khung gầm Khung gầm là một bộ phận cốt lõi không thể thiếu trong một chiếc xe hoàn chỉnh nhưng không phải ai cũng hiểu rõ về nó. 2.1.1.1/. Khung gầm hình chiếc thang Hình 6 Khung gầm hình chiếc thang Khung gầm hình chiếc thang ứng dụng trên mẫu xe AC Cobra.Đây là loại khung gầm ra đời sớm nhất. Đến tận những năm 1960, hầu như tất cả các mẫu xe trên thế giới đều sử dụng loại khung gầm này. Thậm chí, các mẫu SUV hiện đại ngày nay vẫn còn dùng khung gầm hình chiếc thang. Chỉ cần đọc tên, mọi người cũng có thể đoán được cấu trúc của loại khung gầm này. Nhìn bề ngoài, trông nó chẳng khác nào một chiếc thang với hai thanh nằm dọc nối với nhau bằng các thanh giằng chéo và hai bên. Các thanh dọc là thành phần chịu lực chính. Chúng có khả năng chịu tải và các lực tác động theo chiều dọc xuất hiện khi tăng tốc hoặc phanh. Các thanh giằng chéo và hai bên có tác dụng chống đỡ các lực tác dụng bên đồng thời tăng độ cứng xoắn. * Ưu điểm: ngày nay, khung gầm hình chiếc thang không sở hữu nhiều ưu điểm ngoài giá thành rẻ và dễ lắp ráp bằng tay. * Nhược điểm: vì có cấu trúc 2 chiều nên độ cứng xoắn thấp hơn hẳn so với các loại khung gầm khác, đặc biệt là khi chịu tác động của trọng tải đứng hoặc xóc nảy lên. Các loại xe sử dụng khung gầm hình chiếc thang: dòng xe SUV, xế cổ, Lincoln Town, Ford Crown Victoria… 10 CẤU TẠO CỦA XE Ô TÔ ĐỘNG LỰC 2.1.1.2/ Khung gầm hình ống rỗng Hình 7: khung gầm hình ống rỗng Bộ khung gầm hình ống rỗng trang bị cho Lamborghini Countach có cấu trúc rất phức tạp.Do khung gầm hình chiếc thang không đủ mạnh nên các kỹ sư chế tạo xe đua đã phát triển thêm loại thiết kế 3 chiều mang tên khung gầm hình ống rỗng. Một trong những đại diện cổ xưa nhất ứng dụng loại khung gầm này là chiếc xe đua Maserati Tipo 61 “Birdcage”. Khung gầm hình ống rỗng sử dụng hàng tá các ống cắt hình tròn (hoặc hình vuông để dễ nối với các tấm pa-nô ốp thân mặc dù hình tròn mới là loại cho lực tối đa). Các ống được đặt theo nhiều hướng khác nhau nhằm tạo ra lực cơ học chống lại các lực tác động từ khắp mọi nơi. Chúng được hàn lại với nhau và tạo thành một cấu trúc rất phức tạp. * Ưu điểm: rắn chắc từ mọi phía (so với khung gầm hình chiếc thang và khung gầm liền thân với trọng lượng tương đương). * Nhược điểm: rất phức tạp, tốn kém và mất nhiều thời gian để chế tạo. Không thể sản xuất bằng dây chuyền tự động. Bên cạnh đó, loại khung gầm này chiếm rất nhiều không gian, tăng chiều cao của ngưỡng cửa và gây khó khăn cho người sử dụng khi ra vào xe. Các loại xe ứng dụng khung gầm hình ống rỗng: toàn bộ mẫu xe của Ferrari ra đời sau 360M, Lamborghini Diablo, Jaguar XJ220, Caterham, TVR… 11 CẤU TẠO CỦA XE Ô TÔ ĐỘNG LỰC 2.1.1.3/. Khung gầm liền khối Hình 8: khung gầm liền khối Khung gầm liền khối là cấu trúc một mảnh tạo hình cho kiểu dáng tổng thể của chiếc xe. Trong khi khung gầm hình chiếc thang, hình ống rỗng và hình xương sống chỉ sở hữu các bộ phận chịu lực và cần có thân bao quanh thì khung gầm liền thân lại nối liền với thân xe thành một khối. Trên thực tế, khung gầm “một mảnh” là sự kết hợp của nhiều miếng hàn chặt với nhau. Trong đó, miếng có kích thước lớn nhất là sàn xe, các miếng khác được nén chặt bằng máy đầm. Chúng được hàn điểm với nhau bằng robot hoặc laze trong dây chuyền sản xuất hơi nước. Toàn bộ quá trình chỉ diễn ra trong vài phút. Sau đó, một số phụ kiện khác như cửa, ca-pô, nắp thùng xe, pa-nô bên và trần mới được ghép thêm vào. Khung gầm liền khối còn có khả năng bảo vệ người lái khi xảy ra va chạm. Do sử dụng rất nhiều kim loại nên vùng biến dạng có thể được ghép liền luôn trong cấu trúc. Một ưu điểm khác là tiết kiệm không gian. Không giống các loại khung gầm khác, toàn bộ cấu trúc thực chất chỉ là một lớp vỏ bên ngoài nên không cần đến sự có mặt của ống truyền động lớn, ngưỡng cửa cao hay thanh uốn to bản… Hiển nhiên, loại khung gầm này có sức hút rất lớn với các loại xe sản xuất hàng loạt. * Ưu điểm: sản xuất hàng loạt rẻ, khả năng bảo vệ khi xảy ra va chạm tốt và tiết kiệm không gian. * Nhược điểm: nặng và không thích hợp cho các dây chuyền sản xuất qui mô nhỏ. Các loại xe ứng dụng khung gầm liền khối: gần như toàn bộ các mẫu xe sản xuất hàng loạt và tất cả thành viên của gia đình Porsche. 12 CẤU TẠO CỦA XE Ô TÔ ĐỘNG LỰC 2.1.1.4/. Khung gầm hình xương sống Hình 9: khung gầm hình xương sống LONGERON RH: sườn dọc theo thân phi cơ bên phải LONGERON LH: Sườn dọc theo thân phi cơ bên trái CHASSIS FRAME: khung gầm FRONT FRAME: khung trước UNDER FRAME: dưới khung Khung gầm hình xương sống dùng cho mẫu xe Lotus Elan Mk II.Colin Chapman, người sáng lập ra nhãn hiệu Lotus đã phát minh khung gầm hình xương sống trong chiếc Elan roadster nguyên bản của mình. Sau khi thử nghiệm loại khung gầm liền khối sợi thủy tinh rơi vào thất bại, Chapman phát hiện ra một loại khung gầm rắn chắc mà lại rẻ hơn rất nhiều. Đó là thời điểm ra đời của loại khung gầm hình xương sống. Khung gầm hình xương sống rất đơn giản: một xương sống hình ống rắn chắc (thường cắt hình chữ nhật) nối trục trước và sau đồng thời tạo ra gần như toàn bộ lực cơ học. Bên trong loại khung gầm này có một khoảng trống dành cho trục lái rất thích hợp với những loại xe dẫn động cầu sau, động cơ đặt trước như Elan. Toàn bộ hệ dẫn động, động cơ và hệ thống treo đều nối với hai đầu của xương sống. Thân xe được dựng trên xương sống thường làm từ sợi thủy tinh. * Ưu điểm: thích hợp cho dòng xe thể thao loại nhỏ. Dễ chế tạo bằng tay kéo theo chi phí thấp đối với các dây chuyền sản xuất qui mô nhỏ. Cấu trúc đơn giản giúp giảm chi phí. Tiết kiệm không gian hơn cả loại khung gầm liền khối. * Nhược điểm: không phù hợp với dòng xe thể thao high-end. Khung gầm xương sống không thể bảo vệ người lái trong các vụ va chạm bên hoặc so le. Do đó, nó cần đi kèm các thiết bị bù khác trong thân xe. Không tiết kiệm chi phí nếu sản xuất hàng loạt. Các loại xe sử dụng khung gầm hình xương sống: Lotus Espirit, Elan Mk II, TVR và Marcos. 13 CẤU TẠO CỦA XE Ô TÔ ĐỘNG LỰC 3.1) Hệ thống truyền lực Hệ thống truyền lực gồm: li hợp, hộp số,,trục các đăng,cầu chủ động... Công Dụng: truyền và biến đổi momen xoắn từ động cơ đến bánh xe.thực hiện đổi chiều chuyển động tạo khả năng chuyển động êm dịu và thay đổi tốc độ. 3.1.1/ Trục Các đăng: Trục các đăng dùng để truyền moment quay từ những cụm được đặt cố định trên khung như động cơ và hộp số đến những cụm di động tương đối được với khung như cầu chủ động khi tốc độ thay đổi. Hình 10: Trục các đăng 3.1.1.1/. Bố trí hệ thống truyền lực: Hình 11 : Sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực: 1-Động cơ; 2-hộp số; 3-khớp nối các đăng; 4-trục các đăng; 5-truyền lựcchính; 6-bộ vi sai; 7-bánh răng bao; 8-bán trục; 9-bánh răng mặt trời; 10-cần dẫn bánh răng hành tinh; 11-bánh răng hành tinh 14 CẤU TẠO CỦA XE Ô TÔ ĐỘNG LỰC 3.1.1.2/ Cấu tạo trục các đăng: Trục cácđăng gồm có 2 đầu lắp với mặt bích qua khớp khác tốc.Đầu trước gắn với trục ra của hộp số.Đầu sau gắn với truyền lực chính. Hình 12: cấu tạo trục cácđăng. 1.vú mỡ; 2-vòng định vị; 3-trục 4.1/ Hệ thống phanh ôtô Hệ thống phanh giảm tốc độ hay dừng xe, hay ngăn không cho xe trôi khi đỗ xe. . Hình 13: Hệ thống phanh trên xe ô tô 1 Bàn đạp phanh 2 Trợ lực phanh 3 Xi lanh phanh chính 4 Van điều hoà lực phanh (van P) 5 Phanh đĩa 6 Phanh trống Khi đạp phanh, nó tạo ra áp suất thuỷ lực, hoạt động của nó như sau. Phanh đĩa: Hãm chuyển động quay của bánh xe do ma sát sinh ra khi má phanh đĩa ép vào rôto phanh đĩa. 15 CẤU TẠO CỦA XE Ô TÔ ĐỘNG LỰC Phanh trống: Các guốc phanh bung ra. Nó hãm chuyển động quay của bánh xe do ma sát sinh ra khi má phanh đĩa ép vào trống phanh. Hình 14: Sơ đồ hệ thống phanh trên xe ô tô 1 Bình chứa2 Xi lanh 3 Đến các phanh trước 4 Đến các phanh sau 16 CẤU TẠO CỦA XE Ô TÔ ĐỘNG LỰC 4.1.1/ Phanh Đĩa Ép má phanh đũa vào rôto phanh đĩa gắn trên các bánh xe và tạo ra ma sát. Điều khiển chuyển động của bánh xe bằng lực ma sát. Hình 15: Nguyên lý hoạt động của phanh đĩa A Trước khi hoạt động B Trong khi hoạt động 1 Càng phanh đĩa 2 Má phanh đĩa 3 Rôto phanh đĩa 4 Píttông 5 Dầu 4.1.2/ Phanh Trống Một trống phanh quay cùng với bánh xe. Guốc phanh sẽ ép vào trống phanh từ bên trong. Ma sát này sẽ điều khiển chuyển động quay của bánh xe.. Cần phải kiểm tra trống phanh và má phanh. Hình 16: Phanh trống 5.1/ Điện ôtô: Điện trên ô tô gồm: 17 CẤU TẠO CỦA XE Ô TÔ ĐỘNG LỰC - Hệ thống điện động cơ: hệ thống khởi động, hệ thống nạp, hệ thống đánh lửa. - Hệ thống điện thân xe: hệ thống chiếu sáng, hệ thống gạt nước mưa, một số hệ thống điều khiển khác. 5.1.1/ Khái quát về máy khởi động Hình 17: Sơ đồ nguyên lý hệ thống khởi động. 1- Ăcquy; 2- Máy khởi động; 3- Lò xo; 4- Khớp truyền động; 5- Cần gạt; 6- Lõi Solennoid; 7- Cuộn hút; 8- Cuộn giữ; 9- Đĩa tiếp điện; 10- Tiếp điểm; 11- Cầu chì; 12- Rơle máy khởi động; 13- Công tắc máy khởi động. Vì động cơ không thể tự khởi động nên cần phải có một ngoại lực để khởi động động cơ đốt trong. Để khởi động động cơ, máy khởi động làm quay trục khuỷu thông qua vành răng. Máy khởi động cần phải tạo ra mô men lớn từ nguồn điện hạn chế của ắc qui đồng thời phải gọn nhẹ. Vì lý do này người ta dùng một mô tơ điện một chiều* trong máy khởi động. Để khởi động động cơ thì trục khuỷu phải quay nhanh hơn tốc độ quay tối thiểu. Tốc độ quay tối thiểu để khởi động động cơ khác nhau tuỳ theo cấu trúc động cơ và tình trạng hoạt động, thường từ 40 - 60 vòng/ phút đối với động cơ xăng và từ 80 100 vòng/phút đối với động cơ diesel. 18 CẤU TẠO CỦA XE Ô TÔ ĐỘNG LỰC 5.1.2/ Hệ thống gạt nước và rửa kính Hệ thống gạt nước và rửa kính là một hệ thống đảm bảo cho người lái nhìn được rõ bằng cách gạt nước mưa trên kính trước và kính sau khi trời mưa. Hệ thống có thể làm sạch bụi bẩn trên kính chắn gió phía trước nhờ thiết bị rửa kính. Hệ thống gạt nước và rửa kính là một hệ thống đảm bảo cho người lái nhìn được rõ ràng bằng cách gạt nước mưa trên kính trước và kính sau khi trời mưa. Hệ thống có thể làm sạch bụi bẩn trên kính chắn gió phía trước nhờ thiết bị rửa kính. Hình 18: Cần gạt nước và thanh gạt nước 19 CẤU TẠO CỦA XE Ô TÔ ĐỘNG LỰC 5.1.3/ Hệ thống sạc Hình 19: hệ thống sạc trên xe ô tô -Máy phát điện : phát sinh ra điện. -Tiếết chếế : điếều chỉnh điện áp do máy phát điện tạo ra. -Accu : dự trữ và cung cấếp điện. -Đèn báo sạc : cảnh báo cho tài xếế khi hệ thốếng sạc gặp sự cốế. -Cống tắếc máy : đóng và ngắết dòng điện. 5.1.4/ Hệ thống đánh lửa Hình 20: hệ thống đánh lửa Khi động cơ chạy, dòng điện từ ắếc quy chạy qua IC đánh l ửa, vào cuộn sơ cấếp, phù hợp với tn hiệu thời điểm đánh lửa (IGT) do ECU động cơ phát ra và sau đó bugi sẽẽ đánh lửa 20