Thiết kế tính toán và ứng dụng máy tính trong thiết kế tính toán ôtô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
“
“
Thiết kế tính toán và ứng dụng máy tính trong thiết kế tính
Thiết kế tính toán và ứng dụng máy tính trong thiết kế tính
toán ô tô ”
toán ô tô ”
NỘI DUNG BÀI GIẢNG
NỘI DUNG BÀI GIẢNG
N
Ộ
I

D
U
N
G

B
À
I

G
i
Ả
N
G
Chương IV: Tính toán thiết kế hệ thống phanh

Chương III: Tính toán thiết kế hệ thống
truyền lực
Chương II: Tính toán động cơ.
Chương I: Bố trí chung trên ô tô
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
CHƯƠNG I: BỐ TRÍ CHUNG TRÊN ÔTÔ
1.1. Bố trí động cơ.
1.2. Bố trí các hệ thống gầm trên ô tô.
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
1.1. Bố trí động cơ.
Phương án bố trí
Hình vẽ
1.1.1. Động cơ đặt ở đằng trước.
( FF)
a). Động cơ đặt đằng trước và
nằm ngoài buồng lái.
b) Động cơ đặt trước và nằm
trong buồng lái.( hình 1.1b)
Hình 1.1a. Động cơ đặt ở đằng trước và
nằm ngoài buồng lái
Hình 1.1b. Động cơ đặt trước
và nằm trong buồng lái.
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
1.1.2. Động cơ đặt ở đằng sau.
(FR)
1.1.3. Động cơ đặt giữa buồng
lái và thùng xe.

Xe MFR
Hình 1.1d. Động cơ đặt ở đằng sau
Hình 1.1c. Động cơ đặt giữa
buồng lái và thùng xe
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
1.2.1. Bố trí hệ thống truyền lực theo công thức 4x2.
Phương án bố trí Hình vẽ
Động cơ đặt trước,
cầu sau chủ động
(4x2). Thường bố
trí xe du lịch và xe
tải nhẹ.
Hình 1.2. Động cơ đặt trước, cầu sau chủ động (4x2)
1.2. Bố trí các hệ thống gầm trên ô tô
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
Động cơ đặt sau, cầu
sau chủ động (4x2).
sử dụng ở 1 số xe du
lịch và xe khách, gọn
đơn giản và không
cần đến trục các
đăng.
Hình 1.3. Động cơ đặt sau, cầu sau chủ động.
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
Động cơ đặt
trước, cầu trước
chủ động (4x2).

Hình 1.5. Động cơ đặt trước, cầu trước chủ động
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
Hình 1.7. Hệ thống truyền lực của xe VAZ. 2121
1. Cơ cấu khóa vi sai giữa hai cầu
2. Vi sai giữa hai cầu
1.2.2. Bố trí hệ thống truyền lực theo công thức 4x4
1.2.3. Bố trí hệ thống truyền lực theo công thức 6x4.
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
Hình 1.8. Hệ thống truyền lực xe KAMAZ 5320
1.2.4.Bố trí hệ thống truyền lực theo công thức 6x6
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
Hình 1.9. Hệ thống truyền lực của xe URAL 375.
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ Ô TÔ
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ Ô TÔ
2.2. Các vấn đề tính bền trong động cơ ô tô.
2.1. Động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
2.3. Tính nhóm thanh truyền
2.4. Tính toán trục khuỷu
2.1. Động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
2.1. Động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN


2.1.1.
2.1.1.

Động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền giao tâm
Động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền giao tâm
2.1.2.
2.1.2.


Động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền lệch tâm
Động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền lệch tâm

Chuyển vị và lực tác dụng
2.1.1.1. quy luật động học của cơ cấu
trục khuỷu thanh truyền.
a, Chuyển vị của piston
b, Vận tốc của piston
c, Gia tốc của piston

Sơ đồ lực
( ) ( )
1 cos 1 cos2 ( )
4
x R m
λ
ϕ ϕ
 
≈ − + −
 
 
sin sin 2 ( / )

2
v Rw m s
λ
ϕ ϕ
 
≈ +
 ÷
 
2
( / )m s


2.1.1. Động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền giao tâm
2.1.1. Động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền giao tâm
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
2.1.1.2. Lực và mô men tác dụng.
Hình 2.2 Sơ đồ động học cơ
cấu trục khuỷu thanh truyền
giao tâm.
;
;
4
2
D
PFPP
ktpktkt
π

==
)2cos(cos
2
ϕλϕω
+−=−= RmjmP
npnpj
ϕω
cos
2
1
RmP
npj
−=
ϕλω
2cos
2
2
RmP
npj
−=
jkt
PPP +=
1
β
tgPN
1
=
β
cos/
1

PP
tt
=
)sin(
βϕ
+=
tt
PT
)cos(
βϕ
+=
tt
PZ
TRM =
ε
jMM
c
+=
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN

Chuyển vị và lực tác dụng
2.1.2.1. quy luật động học của cơ cấu
trục khuỷu thanh truyền lệch tâm.
a) Vị trí điểm chết:
b) Hành trình của piston.

Sơ đồ động học cơ
cấu trục khuỷu thanh
truyền lệch tâm.

2.1.2 Động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền lệch tâm
2.1.2 Động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền lệch tâm
R
a
+
=
1
sin
1
α
;
R
a
−
=
1
sin
2
α















−






−
−−






+
=
2
2
2
2
1
1
1
1
k
k

RS
λ
λ
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
-
Chuyển vị piston.
Vận tốc của piston.
- Gia tốc của piston.
( ) ( )
1 cos (1 cos2 ) sin
4
x R k m
λ
α α λ α
 
= − + − −
 
 
(sin sin 2 cos )( / )
2
v R k m s
λ
ω α α λ α
= + −
2 2
(cos cos2 sin )( / )j R k m s
ω α λ α λ α
= + −
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN

GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN

Hệ lực tác dụng lên cơ cấu trục
khuỷu thanh truyền lệch tâm.
jkt
PPP +=
∑
β
cos
1
∑
= PP
tt
β
tgPN
∑
=
β
βα
cos
)sin( +
=
∑
PT
β
βα
cos
)cos( +
=
∑

PZ
- Mô men lật:
)cos(sin
αβα
tgkRPM
N
+−=
∑
)
sin
(sin
λ
β
α
−=
∑
RPM
P
- Tổng mô men lật:
MRPM
l
=
+
=
∑∑
)
cos
)sin(
β
βα

Hình 2.4. Sơ đồ động
Học cơ cấu trục khuỷu
thanh truyền lệch tâm.
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
- Trong quá trình tính toán sức bền các chi tiết máy của động cơ đốt trong, sự lựa
chọn trạng thái làm việc của động cơ sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến trị số của lực khí
thể, lực quán tính, mô men tác dụng, trạng thái dao động và cả ứng suất nhiệt của chi
tiết máy. Như đã biết, các lực tác dụng và mô men biến thiên theo góc quay và trạng
thái phụ tải và tình hình chịu lực của các chi tiết máy cũng rất phức tạp.
- Để đơn giản hóa quá trình tính toán nghiệm bền, ta thường dùng khá nhiều giả thiết
như đơn giản hóa hình dạng kết cấu của chi tiết máy để gần sát với các bài tính của
sức bền vật liệu; coi lực tác dụng đều trên chi tiết; phân đoạn trục khuỷu để tính
nghiệm bền theo bài toán tĩnh định của một dầm, coi đỉnh piston là một đĩa tròn có độ
dày đồng đều, từ đó áp dụng các công thức tính ứng suất đã quen trong sức bền
vật liệu.
2.2. Các vấn đề tính bền trong động cơ ô tô.
2.2. Các vấn đề tính bền trong động cơ ô tô.
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
- Thông thường chọn ba trạng thái sau đây để tính:
+ Trạng thái chịu mô men xoắn lớn nhất.
+ Trạng thái tốc độ lớn nhất.
+ Trạng thái công suất lớn nhất.
-
Như trong lý thuyết động cơ đốt trong đã chỉ rõ: trường hợp thứ nhất là trường hợp
trong xi lanh động cơ có áp suất khí cháy lớn nhất, còn lực quán tính thì nhỏ. Trường
hợp thứ 2 là trường hợp có lực quán tính lớn nhất ứng với tốc độ cực đại do bộ đồng
tốc khống chế. Trường hợp thứ 3 là có công suất lớn nhất, lực quán tính, ứng suất
nhiệt, đều lớn nên cũng thường dùng để tính nghiệm bền các chi tiết động cơ đốt

trong.
-
Ngoài ra khi tính toán tải trọng động người ta cũng tính hệ số an toàn của các chi tiết
như lý thuyết ứng suất giới hạn mỏi của sức bền vật liệu
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
2.3. TÍNH NHÓM THANH TRUYỀN.
2.3. TÍNH NHÓM THANH TRUYỀN.


2.3.1.
2.3.1. Bản vẽ kết cấu và tính đa dạng của kết cấu








2.3.2.
2.3.2.
Tính toán sức bền các chi tiết nhóm thanh
Tính toán sức bền các chi tiết nhóm thanh
truyền
truyền


GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN

2.3.1. Bản vẽ kết cấu và tính đa dạng của kết cấu
2.3.1. Bản vẽ kết cấu và tính đa dạng của kết cấu


a. Bản vẽ kết cấu.
Đầu
nhỏ
Thân
Đầu to
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
2.3.2. Tính toán sức bền các chi tiết nhóm thanh
2.3.2. Tính toán sức bền các chi tiết nhóm thanh
truyền
truyền


2.3.2.1.
2.3.2.1.


Tính sức bền đầu nhỏ thanh truyền.
Tính sức bền đầu nhỏ thanh truyền.
2.3.2.2
2.3.2.2
Tính sức bền thân thanh truyền.
Tính sức bền thân thanh truyền.
2.3.2.3.
2.3.2.3.
Tính sức bền đầu to thanh truyền.

Tính sức bền đầu to thanh truyền.
2.3.2.4.
2.3.2.4.
Tính sức bền bu lông thanh truyền.
Tính sức bền bu lông thanh truyền.
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
2.3.2.1. Tính sức bền đầu nhỏ thanh truyền.
2.3.2.1. Tính sức bền đầu nhỏ thanh truyền.
Hình 2.10. Sơ đồ tính toán
đầu nhỏ thanh truyền
a, Tính sức bền đầu nhỏ thanh truyền dày.
a, Tính sức bền đầu nhỏ thanh truyền dày.
•
Ứng suất kéo và (do P
Ứng suất kéo và (do P
j
j
và M
và M
I-I
I-I
)
)
k
δ
)/(;
2
)1()(
2

2
mMN
sl
RmM
d
IInp
k
λω
δ
++
=
−
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
2.3.2.1. Tính sức bền đầu nhỏ thanh
2.3.2.1. Tính sức bền đầu nhỏ thanh
truyền.
truyền.
Hình 2.10. Sơ đồ tính toán
đầu nhỏ thanh truyền
a, Tính sức bền đầu nhỏ thanh truyền dày.
a, Tính sức bền đầu nhỏ thanh truyền dày.
•
Ứng suất kéo trên mặt
trong đầu nhỏ (coi lực
quán tính phân bố đều trên
mặt trong).
2 2
2
2 1

2 2
2 1
;( / )
k
d d
P MN m
d d
σ
+
=
−