Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County

Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County)

Mục Lục
1.Mục đích, ý nghĩa đề tài ........................................................................................... 5
1.1.Mục đích, yêu cầu. ............................................................................................. 5
1.2.Ý nghĩa về kỹ thuật và kinh tế. .......................................................................... 5
2.Tổng quan Ô tô cơ sở Huyndai County ................................................................... 7
2.1.Sơ đồ tổng thể ô tô sát xi cơ sở Hyundai County. ............................................. 7
2.2.Các thông số kỹ thuật của ô tô sát xi cơ sở Hyundai County. .......................... 8
2.3.Giới thiệu các bộ phận chính của ô tô sát xi cơ sở Hyundai County............... 11
2.3.1.Cụm động cơ – ly hợp – hộp số – truyền lực chính .................................. 11
2.3.2.Hệ thống lái ............................................................................................... 13
2.3.3.Hệ thống treo ............................................................................................. 13
2.3.4.Hệ thống phanh ......................................................................................... 14
3.Thiết kế kỹ thuật xe buýt ........................................................................................ 16
3.1.Những yêu cầu – lựa chọn kiểu dáng khi thiết kế xe buýt. ............................. 16
3.1.1.Yêu cầu khi thiết kế. .................................................................................. 16
3.1.2.Lựa chọn kiểu dáng khi thiết kế. ............................................................... 17
3.2.Phương án bố trí cửa lên xuống trên xe buýt. .................................................. 18
3.2.1.Phương án 1 ............................................................................................... 18
3.2.2.Phương án 2 ............................................................................................... 19
3.2.3.Phương án 3 ............................................................................................... 19
3.3.Phương án bố trí ghế ngồi trong khoang hành khách ...................................... 19
3.3.1.Phương án 1 ............................................................................................... 19
3.3.2.Phương án 2 ............................................................................................... 19
3.4.Bố trí khoang lái .............................................................................................. 20
3.5.Sơ đồ tổng thể ô tô thiết kế .............................................................................. 23
3.6.Giới thiệu tổng quan về ô tô thiết kế ............................................................... 24
3.6.1.Tuyến hình ................................................................................................. 24
3.6.2.Sàn ô tô. ..................................................................................................... 25
3.6.3.Thân vỏ ô tô. .............................................................................................. 25

3.6.4.Ghế hành khách. ........................................................................................ 25
3.6.5.Cửa lên xuống............................................................................................ 25
3.6.6.Hệ thống âm thanh. ................................................................................... 26
3.6.7.Lốp xe. ....................................................................................................... 26
3.6.8.Các hệ thống khác. .................................................................................... 26
3.7.Thiết kế ghế hành khách. ................................................................................. 26
3.8.Thiết kế cửa lên xuống trên ô tô thiết kế. ........................................................ 30
1


Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County)
4.Tính toán đặc tính động học, động lực học ............................................................ 31
4.1.Xác định trọng lượng xe buýt thiết kế và phân bố tải trọng ............................ 31
4.1.1.Trọng lượng toàn bộ ô tô khách thiết kế ................................................... 31
4.1.2.Phân bố tải trọng trên ô tô thiết kế. ........................................................... 32
4.2.Xác định tọa độ trọng tâm ôtô. ........................................................................ 33
4.2.1.Toạ độ trọng tâm theo chiều dọc. .............................................................. 33
4.2.2.Toạ độ trọng tâm theo chiều cao. .............................................................. 34
4.3.Xác định bán kính quay vòng của ô tô. ........................................................... 35
4.4.Tính toán kiểm tra ổn định............................................................................... 37
4.4.1.Tính ổn định dọc ô tô. ............................................................................... 37
4.4.2.Tính ổn định ngang ô tô. ........................................................................... 38
4.5.Tính toán động lực học của ô tô ...................................................................... 40
4.5.1.Các thông số ban đầu................................................................................. 40
4.5.2.Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ D4DD ................................ 41
4.5.3.Xây dựng đồ thị đặc tính kéo của ô tô....................................................... 43
4.5.4.Xây dựng đặc tính nhân tố động lực học ô tô thiết kế. ............................. 46
4.5.5.Xây dựng đồ thị gia tốc của ô tô J – V ...................................................... 49
4.5.6.Thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô ............................................. 51
5.Thiết kế, tính kiểm nghiệm bền thân xe, cửa hành khách và ghế ngồi .................. 58

5.1.Thiết kế, tính kiểm nghiệm bền thân xe. ......................................................... 58
5.1.1.Thiết kế khung xương ............................................................................... 58
5.1.2.Tính kiểm nghiệm bền dầm ngang, dầm dọc sàn xe. ................................ 61
5.1.3.Tính kiểm nghiệm bền liên kết giữa các dầm ngang và dầm dọc. ............ 61
5.1.4.Tính kiểm nghiệm bền dầm dọc ................................................................ 63
5.1.5.Tính kiểm nghiệm bền khung xương ........................................................ 65
5.2.Thiết kế, tính kiểm nghiệm bền cửa lên xuống ............................................... 76
5.2.1.Thiết kế phương án bố trí, số lượng và kiểu cửa ....................................... 76
5.2.2.Thiết kế phương án dẫn động cửa ............................................................. 79
5.2.3.Tính kiểm nghiệm bền cửa: ....................................................................... 82
5.3.Thiết kế và tính kiểm nghiệm bền ghế............................................................. 84
5.3.1.Thiết kế ghế đơn ........................................................................................ 84
5.3.2.Thiết kế ghế đôi ......................................................................................... 86
5.3.3.Kiểm nghiệm bền ghế................................................................................ 87
5.3.4.Tính kiểm nghiệm liên kết giữa ghế và sàn xe .......................................... 90
6.Các biện pháp thông gió, giảm ồn, cách nhiệt, cách âm cho khoang hành khách . 92
6.1.Hệ thống thông gió và chiếu sáng khoang hành khách ................................... 92
2


Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County)
6.2.Biện pháp giảm ồn và cách nhiệt cho khoang hành khách .............................. 92
6.3.Tính toán cân bằng nhiệt hệ thống điều hòa nhiệt độ ...................................... 93
6.3.1.Nhiệt tỏa ra do các nguồn sáng nhân tạo Q1 ............................................. 94
6.3.2.Nhiệt do người tỏa ra Q2 ........................................................................... 94
6.3.3.Nhiệt tỏa ra từ bề mặt sàn phía trên động cơ Q3 ....................................... 94
6.3.4.Nhiệt do bức xạ mặt trời qua cửa kính Q4 ................................................. 95
6.3.5.Nhiệt do bức xạ mặt trời qua thành và nóc xe Q5 ..................................... 96
6.3.6.Nhiệt do lọt không khí vào khoang hành khách Q6................................... 97
6.3.7.Nhiệt truyền qua kết cấu bao che Q7 ......................................................... 97

7.Bảng kê các cụm tổng thành, chi tiết nhập khẩu và sản xuất trong nước .............. 99
8.Đánh giá động lực học, độ bền và tính năng làm việc của các hệ thống treo,
phanh, lái ................................................................................................................... 99
8.1.Độ bền của hệ thống truyền lực ....................................................................... 99
8.2.Hệ thống chuyển động ..................................................................................... 99
8.3.Hệ thống lái .................................................................................................... 100
8.4.Hệ thống phanh .............................................................................................. 100
8.5.Hệ thống treo ................................................................................................. 100
9.Kết luận và hướng phát triển ................................................................................ 100

3


Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County)
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, Việt Nam bước vào giai đoạn hội nhập quốc tế,
bên cạnh những thay đổi tích cực về kinh tế còn có thể nhận thấy chất lượng cuộc
sống người dân ngày càng được nâng cao, cơ sở hạ tầng phục vụ giao thông được
cải thiện. Lúc này, công nghiệp ôtô ngoài nhiệm vụ cơ bản là phục vụ kinh tế còn
mang thêm một nhiệm vụ mới: phục vụ cho nhu cầu đi lại, giải trí của người dân.
Chính vì vậy, việc tối ưu hóa phương tiện di chuyển công cộng để phục vụ nhu cầu
đi lại cho người dân là thiết thực.
Với tư cách là một sinh viên ngành Động lực, vấn đề tối ưu hệ thống giao
thông nói chung, cụ thể là phương tiện giao thông là việc không ngoài trách nhiệm
và cần thiết. Đây là lý do mà em chọn đề tài: “Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân
xe minibus (Hyundai County)”, để phục vụ cho đồ án tốt nghiệp của mình.
Sau thời gian thực hiện đề tài với sự nổ lực của bản thân, sự kết hợp làm việc
của nhóm và sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy cô giáo trong bộ môn, bạn bè và đặc biệt
là các cán bộ hướng dẫn kỹ thuật của Công ty cổ phần ô tô Trường Hải (Chu Lai –
Núi Thành – Quảng Nam) đã giúp nhóm em hoàn thành đề tài. Tuy kết quả chưa

thật thành công nhưng đây là bước đệm giúp những sinh viên như nhóm em tiến
bước trên con đường của mình.
Sau cùng em xin gửi cảm ơn chân thành đến gia đình và các thầy trong khoa
đặc biệt là thầy giáo TS. Lê Văn Tụy đã tận tình hướng dẫn nhóm em trong suốt
quá trình làm đồ án vừa qua.
Xin chân thành cảm ơn .

Đà Nẵng, ngày 11 tháng 06 năm 2012
Sinh viên thiết kế

Nguyễn Thế Khánh
Lê Ngọc Thịnh
Đặng Ngọc Vũ

4


Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County)
1.

Mục đích, ý nghĩa đề tài

1.1. Mục đích, yêu cầu.
Giao thông vận tải nói chung và vận tải ô tô nói riêng là một ngành quan trọng
của quá trình phát triển kinh tế - xã hội của mỗi quốc gia cũng như trên toàn thế
giới. Con người và các sản phẩm sản xuất trong xã hội luôn có xu hướng di chuyển
từ nơi này đến nơi khác. Chính vì vậy mà ngành giao thông vận tải đã ra đời. Ngành
giao thộng vận tải được xem là mạch máu của nền kinh tế quốc dân.
Hiện nay, tình hình kinh tế - xã hội của đất nước đang phát triển nhanh, nhu
cầu vận chuyển hàng hóa và hành khách ngày càng tăng, xe buýt cỡ nhỏ ngày càng

thích hợp với các tuyến đường ngắn, trung bình, nội tỉnh. Ngoài ra, xe buýt cỡ nhỏ
cũng đảm bảo yêu cầu thực tế hơn cả, phù hợp với đô thị hiện nay như lưu lượng
hành khách luân chuyển lớn, số lượng hành khách nhiều, v..v...
Không ngoài mục đích đem lại ứng dụng thiết thực cho đời sống, em đã chọn
đề tài tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County), mẫu xe do Công ty CP Ô tô
Trường Hải liên doanh lắp ráp với sự hỗ trợ của Hyundai Hàn Quốc, với các yêu
cầu chính khi thiết kế là:
 Giữ nguyên toàn bộ động cơ, hệ thống truyền động và các cơ cấu điều khiển của
ô tô sát xi như: Sát xi, động cơ, hộp số, các đăng, trục trước, cầu sau, các hệ
thống phanh, treo, lái.
 Không làm ảnh hưởng đến chất lượng, độ bền của sát xi.
 Đảm bảo các thông số về bước ghế, khoảng cách từ sàn xe đến trần xe, chiều cao
cửa xe, chiều rộng ghế khách theo quy định của tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) và
các tiêu chuẩn hiện hành có liên quan.
 Đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật, mỹ thuật, kinh tế và yêu cầu sử dụng của ô tô.
 Phù hợp với yêu cầu vật tư và công nghệ trong điều kiện ở Việt Nam hiện nay.
1.2. Ý nghĩa về kỹ thuật và kinh tế.
Ô tô với đặc điểm là có tính cơ động và linh hoạt cao đã trở thành phương tiện
rất cần thiết trong ngành giao thông vận tải. Ô tô đã đóng góp một vai trò chính
trong phát triển công nghiệp và kinh tế, đồng thời nó còn là phương tiện nâng cao
tiện nghi đời sống con người và hỗ trợ giao lưu, phát triển văn hóa xã hội.
Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam hiện nay hoạt động chủ yếu trên hình thức
lắp ráp liên doanh với các công ty sản xuất ô tô nước ngoài. Đề tài thiết kế và tính
toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County) rất phù hợp với tình hình và điều
5


Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County)
kiện kỹ thuật hiện tại của Việt Nam. Những phương tiện kỹ thuật, công nghệ, vật tư
được sử dụng trong đề tài này rất phổ biến và được hỗ trợ bởi Công ty CP Ô tô

Trường Hải. Do vậy, đề tài này có nhiều thuận lợi về mặt kỹ thuật khi thiết kế.
Sản phẩm Hyundai County được lựa chọn làm cơ sở cho xe thiết kế, là loại
sản phẩm rất được khách hàng ưa chuộng, là lựa chọn của nhiều nhà thiết kế và các
công ty lắp ráp ô tô trong nước. Vì đó là sản phẩm của một công ty sản xuất ô tô
Hyundai uy tín và nổi tiếng, mang thương hiệu của Hàn Quốc, chất lượng đảm bảo,
giá thành của xe sau khi lắp ráp rất phù hợp,… Với những lý do trên, đây là đề tài
rất có ý nghĩa cả về mặt kinh tế lẫn kỹ thuật.

6


Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County)
2. Tổng quan Ô tô cơ sở Huyndai County
2.1. Sơ đồ tổng thể ô tô sát xi cơ sở Hyundai County.

Hình 2-1: Hình vẽ tổng thể ô tô sát xi cơ sở Hyundai County
7


Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County)
2.2. Các thông số kỹ thuật của ô tô sát xi cơ sở Hyundai County.
Bảng 2-1: Các thông số kỹ thuật của ô tô sát xi cơ sở Hyundai County.
STT

Ký
hiệu

Thông số

Đặc điểm kỹ thuật

Thông tin chung

1
1.1

Loại phương tiện

1.2

Kiểu loại khung gầm

1.3

Công thức bánh xe

Hyundai County
Long Body
4  2R

4 bánh, 1 cầu chủ động

Kích thước

2
2.1

Kích thước bao(D  R  C)

2.2

Chiều dài cơ sở

2.3

Vệt bánh xe trước/sau

2.4

Đơn
vị

L

Vệt bánh xe sau phía ngoài

mm

7080  2035  2755

mm

4085

mm

1705/1495

mm

1745

2.5

Chiều dài đầu xe

mm

1190

2.6

Chiều dài đuôi xe

mm

1805

2.7

Khoảng sáng gầm xe

mm

195

2.8

Góc thoát trước/sau

độ

18/12

3
3.1
3.2

3.3

H

Phân bố trọng lượng
Trọng lượng bản thân

kg

4260

Tr.lượng toàn bộ cho phép

kg

6660

Phân bố lên trục trước

kg

2560

Phân bố lên trục sau

kg

4100

Bán kính quay vòng theo
vết bánh xe trước phía
ngoài

m

7,5

Động cơ

4

4.1

Kiểu loại động cơ

4.2

Phương thức làm mát

D4DD
4 kỳ, 4 xy lanh thẳng hàng
có Turbo tăng áp, CRDi

Làm mát bằng dung dịch
8


Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County)
4.3

Dung tích xy lanh

4.4

Tỷ số nén

cm3
ε

3907
18:1

4.5

Đường kính xy lanh
 hành trình piston

DS

mm

104  115

4.6

Công suất động cơ

Ne

kW

103 kW/2800 [v/ph]

4.7

Mô men xoắn lớn nhất

Me

Nm

380 Nm/1600 [v/ph]

4.8
4.9

5

Phương thức

Công nghệ phun dầu điện

cung cấp nhiên liệu

tử (Common Rail Diesel)

Vị trí bố trí động cơ trên
khung xe

Phía trước
Kiểu đĩa đơn, ma sát khô,
dẫn động thuỷ lực,
trợ lực chân không.

Ly hợp
Hộp số

6

Cơ khí: 5 số tiến,1 số lùi

6.1

Hộp số kiểu MO35S5

6.2

Tỷ số truyền số thứ 1

ih1

5,380

6.3

Tỷ số truyền số thứ 2

ih2

3,028

6.4

Tỷ số truyền số thứ 3

ih3

1,700

6.5

Tỷ số truyền số thứ 4

ih4

1,000

6.6

Tỷ số truyền số thứ 5

ih5

0,722

6.7

Tỷ số truyền số lùi

ir

5,380

Cầu xe

7
7.1

Cầu trước
Tải trọng cho phép

Dầm chữ I
G1

kG

2570

Tải trọng cho phép

G2

kG

4100

Tỷ số truyền
truyền lực chính

i0

Cầu sau
7.2

5,375

Lốp xe

8
8.1

Cỡ lốp trước/sau

Inch

7.00R16/ Dual 7.00R16

8.2

Tải trọng cho phép

kG/1

1285
9


Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County)
lốp trước
8.3

lốp

Tải trọng cho phép
lốp sau

kG/1
lốp

1250

Hệ thống treo

9

Phụ thuộc,
nhíp lá dạng nửa elip,

Hệ thống treo trước và sau

có giảm chấn thuỷ lực với
thanh cân bằng.
Hệ thống phanh

10

10.1

Phanh công tác

10.2

Đường kính trống phanh
 bề rộng má phanh

10.3

Loại phanh tang trống,
dẫn động thuỷ lực,
trợ lực chân không, 2 dòng
mm

Φ320  85
Loại phanh tang trống,
dẫn động cơ khí, tác dụng
lên trục thứ cấp hộp số

Phanh tay
Hệ thống lái

11
11.1

Kiểu loại

11.2

Tỷ số truyền cơ cấu lái

11.3

Góc quay vòng trung bình
của các bánh xe dẫn
hướng

Trục vít - Ecu bi,
trợ lực thuỷ lực.
18  22


[độ]

32

Hệ thống điện

12
12.1

Ắc quy

24V  90Ah

12.2

Máy phát

24V  70A

12.3

Động cơ khởi động

24V  3,2kW

10


Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County)
2.3. Giới thiệu các bộ phận chính của ô tô sát xi cơ sở Hyundai County
2.3.1. Cụm động cơ – ly hợp – hộp số – truyền lực chính
2.3.1.1. Động cơ
Ô tô sát xi cơ sở Hyundai County sử dụng một trong hai loại động cơ của hãng
Hyundai sản xuất là Hyundai - D4DB hoặc Hyundai - D4DD. Đây là loại động cơ
4 kỳ, 4 xy lanh thẳng hàng sử dụng nhiên liệu diesel. Động cơ đặt phía trước, gần
người lái tạo điều kiện thuận lợi cho việc bố trí các cơ cấu điều khiển và việc theo
dõi, bảo dưỡng động cơ. Điểm khác nhau lớn nhất của hai động cơ trên là ở hệ
thống cung cấp nhiên liệu. Hệ thống nhiên liệu của động cơ Hyundai - D4DB sử
dụng bơm cao áp truyền thống, đạt tiêu chuẩn khí thải EURO II. Động cơ Hyundai D4DD được trang bị hệ thống cung cấp nhiên liệu điện tử Common Rail Diesel, đạt
tiêu chuẩn khí thải EURO III. Do vậy công suất và mômen cực đại của động cơ
Hyundai - D4DD là cao hơn so với động cơ Hyundai - D4DB.
Ô tô thiết kế có thể sử dụng động cơ Hyundai - D4DB hoặc Hyundai - D4DD
tùy theo yêu cầu của khách hàng. Đề tài này lựa chọn ô tô sát xi cơ sở sử dụng động

cơ Hyundai - D4DD để thiết kế và tính toán. Động cơ Hyundai - D4DD có những
đặc điểm nổi bật:
 Động cơ có Turbo tăng áp;
 Sử dụng hệ thống cung cấp nhiên liệu hiện đại và tiên tiến nhất hiện nay
(công nghệ Common Rail Diesel);
 Công suất và mômen cực đại của động cơ D4DD là cao hơn so với động cơ
D4DB;
 Động cơ hoạt động êm và ít ồn hơn động cơ D4DB, tiêu hao nhiên liệu ít
hơn, tuổi thọ cao hơn;
 Khí thải động cơ đạt tiêu chuẩn EURO III, giảm thiểu ô nhiễm môi trường;
 Lúc hệ thống nhiên liệu gặp sự cố thì việc tìm ra lỗi và khắc khục rất nhanh
chóng;
Tuy nhiên, động cơ D4DD cũng tồn tại một số nhược điểm:
 Yêu cầu kiểm tra, bảo dưỡng khắt khe khi vận hành;
 Khi hệ thống nhiên liệu gặp sự cố thì phải mang xe đến hãng mới có đủ dụng
cụ, máy móc để khắc phục sự cố…

11


Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County)
Bảng 2-2: Các thông số kỹ thuật của động cơ Hyundai - D4DD
Nhãn hiệu động cơ

-

D4DD

Nhiên liệu sử dụng

-

Diesel

Hệ thống cung cấp NL

-

Common Rail Diesel (CRDi)

Hệ thống làm mát

-

Làm mát bằng dung dịch

Số xy lanh

-

Dung tích xy lanh
Tỷ số nén
Đường kính xy lanh x

4 xy lanh thẳng hàng
3

cm

3907

-

18:1

mm

104 x 115

Công suất động cơ

kW

103 kW/ 2800 v/ph

Mômen xoắn cực đại

Nm

380 Nm/1600 v/ph

hành trình piston

Thứ tự làm việc

-

1–3–4–2

2.3.1.2. Cụm ly hợp – hộp số

- Ly hợp được dẫn động bằng thủy lực có trợ lực chân không. Là loại ly hợp ma
sát khô, đĩa đơn, kiểu lò xo ép đĩa nón cụt. Ly hợp sử dụng lò xo kiểu này có
nhiều ưu điểm nổi bật:
 Chỉ có một lò xo đĩa côn bố trí ở giữa nên áp lực phân bố đều lên bề mặt ma
sát, không làm cong vênh đĩa ép, tránh tình trạng mòn không đều của đĩa ép và
đĩa ma sát;
 Lò xo làm luôn nhiệm vụ của đòn mở nên kết cấu ly hợp rất gọn nhẹ;
 Đặc tính của lò xo là phi tuyến nên điều khiển nhẹ nhàng.
 Ly hợp loại này rất phù hợp để sử dụng cho xe du lịch và xe khách cỡ nhỏ hoạt
động trong điều kiện đường tốt.
- Hộp số trang bị trên ô tô sát xi Hyundai County là hộp số cơ khí loại 3 trục
(hộp số đồng trục), có 5 số tiến và 1 số lùi. Kiểu loại hộp số: MO35S5.
Tỷ số truyền của từng tay số là:
 Tỷ số truyền số thứ 1:
5,380
 Tỷ số truyền số thứ 2:
3,028
 Tỷ số truyền số thứ 3:
1,700
 Tỷ số truyền số thứ 4:
1,000
 Tỷ số truyền số thứ 5:
 Tỷ số truyền số lùi:

0,722
5,380

12

Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County)
2.3.1.3. Truyền lực chính
Truyền lực chính để tăng momen xoắn và truyền momen xoắn qua cơ cấu phân
chia đến các nửa trục (bán trục) đặt dưới một góc nào đó (thường là 900) đối với
trục dọc của ô tô, máy kéo. Ô tô sát xi cơ sở Huyndai County được trang bị truyền
lực chính đơn, một cấp loại truyền động Hypoit.
Tỷ số truyền của truyền lực chính là:
Khoảng sáng gầm xe là:
2.3.2. Hệ thống lái

i0 = 5,375;
H = 195 mm.

Hệ thống lái của ô tô sát xi cơ sở Hyundai County được nhập khẩu đồng bộ
với khung gầm ô tô. Hệ thống lái được lắp liên hệ với cầu trước của ô tô (bánh xe
trước chủ động). Hệ thống lái của ô tô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ô
tô bằng cách xoay bánh trước (bánh dẫn hướng hay bánh lái). Hệ thống lái gồm có
cơ cấu lái và dẫn động lái.
Cơ cấu lái có tác dụng giảm bớt lực mà người lái cần tác động vào vòng lái
(vô-lăng). Cơ cấu dẫn động lái gồm một loạt đòn bẩy và thanh kéo, có tác dụng xác
định tư thế cho bánh dẫn hướng của ô tô, làm cho bánh xe phải xoay đi một góc phù
hợp với góc quay của vô-lăng.
Hệ thống lái sử dụng trên ô tô sát xi cơ sở Huyndai County là loại Trục vít –
Ecubi. Tỷ số truyền của cơ cấu lái từ 18 ÷ 22. Hệ thống lái có trang bị cường hóa lái
thuỷ lực để giảm nhẹ sức lao động cho người lái và tăng an toàn chuyển động.
2.3.3. Hệ thống treo
Hệ thống treo của ô tô sát xi cơ sở Hyundai County được nhập khẩu đồng bộ
với khung ô tô và gầm ô tô. Hệ thống treo là tập hợp các cơ cấu dùng để nối đàn hồi
khung hoặc vỏ với các cầu hay hệ thống chuyển động (bánh xe) ô tô.
Hệ thống treo bao gồm ba bộ phận sau:

 Bộ phận đàn hồi: là bộ phận làm nhiệm vụ tiếp nhận và truyền tải trọng thẳng
đứng, giảm va đập và tải trọng tác dụng lên khung vỏ và hệ thống chuyển
động, để đảm bảo chuyển động được êm dịu.
 Bộ phận dẫn hướng: làm nhiệm vụ tiếp nhận và truyền các lực dọc, ngang, các
mômen phản lực, mômen phanh, tải trọng tác dụng thẳng đứng lên bánh xe.
Động học của bộ phận dẫn hướng xác định đặc tính dịch chuyển tương đối của
bánh xe đối với khung vỏ.

13


Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County)
 Bộ phận giảm chấn: cùng với ma sát trong hệ thống treo, có nhiệm vụ tạo lực
cản, dập tắt các dao động của những bộ phận được treo và không được treo,
biến cơ năng của dao động thành nhiệt năng tiêu tán ra môi trường xung
quanh.
Hiện nay, có nhiều loại hệ thống treo khác nhau, nếu phân loại theo dạng bộ
phận dẫn hướng thì hệ thống treo được chia thành hai loại:
 Hệ thống treo phụ thuộc: là hệ thống treo được đặc trưng bởi dầm cầu liền và
dịch chuyển của các bánh xe trên một cầu phụ thuộc lẫn nhau. Việc truyền lực
và momen từ bánh xe lên khung có thể thực hiện trực tiếp qua các phần tử đàn
hồi dạng nhíp hay nhờ các thanh đòn.
 Hệ thống treo độc lập: với dầm cầu cắt, cho phép các bánh xe dịch chuyển độc
lập. Bộ phận dẫn hướng trong trường hợp này có thể là loại đòn, loại đòn - ống
hay còn gọi là Mac-pher-xôn.
Đặc điểm hệ thống treo của ô tô sát xi cơ sở Hyundai County: Hệ thống treo
kiểu phụ thuộc, phần tử đàn hồi loại nhíp lá bán elip, gồm 5 lá nhíp (treo trước), 7 lá
nhíp (treo sau), có cường hóa, giảm chấn thủy lực dạng ống, có thanh ổn định
ngang.
Bảng 2-3: Các thông số hệ thống treo trên ô tô sát xi cơ sở Hyundai County.

STT

Thông số

Đơn vị

Nhíp trước

Nhíp sau

1

Loại hệ thống treo

Phụ thuộc

2

Kiểu

3

Số lá nhíp

lá

5

7

4

Chiều rộng lá nhíp

mm

70

70

5

Chiều dày lá nhíp

mm

9

10

Bán elíp đối xứng

2.3.4. Hệ thống phanh
Đặc điểm của hệ thống phanh dùng trên ô tô sát xi cơ sở Hyundai County:
 Cơ cấu phanh: là bộ phận trực tiếp tạo lực cản và làm việc theo nguyên lý
ma sát, kết cấu cơ cấu phanh bao giờ cũng có hai phần chính là: các phần tử
ma sát và cơ cấu ép. Phần tử ma sát của cơ cấu phanh dùng trên ô tô sát xi
cơ sở Hyundai County có dạng trống – guốc.

14

Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County)

Cơ cấu phanh trước

Cơ cấu phanh sau

Hình 2-2: Cơ cấu phanh Trống – Guốc
 Dẫn động phanh: Hệ thống phanh chính dùng trên ô tô sát xi cơ sở Hyundai
County sử dụng dẫn động phanh bằng thủy lực, hai dòng dẫn động độc lập.

1

6

5

7

2

4
3

Hình 2-3: Sơ đồ phân dòng dẫn động thủy lực
1. Cơ cấu phanh trước; 2. Cơ cấu phanh sau; 3. Bàn đạp phanh; 4. Bầu trợ lực chân
không; 5. Xi lanh chính; 6. Xi lanh công tác; 7. Bình tích chân không.
 Trợ lực phanh: Trên ô tô sát xi cơ sở Hyundai County có tích hợp trợ lực
chân không cho hệ thống phanh nhằm giảm nhẹ sức lao động và tăng tính tiện

nghi cho lái xe. Ô tô sát xi cơ sở Hyundai County sử dụng động cơ diesel, có
số vòng quay trục khuỷu thấp và độ chân không trên đường nạp nhỏ do không
có bướm ga. Do vậy, với trường hợp này nếu muốn sử dụng bộ trợ lực chân
không thì cần phải có bơm riêng để tạo nguồn áp suất chân không. Bơm chân
không sử dụng trên ô tô sát xi này là loại bơm cánh gạt. Bơm chân không được
nối với bình tích chân không qua van 1 chiều để luôn tạo sẵn áp suất chân
không cho trợ lực.
15


Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County)
 Phanh đỗ: Ô tô sát xi cơ sở Hyundai County sử dụng phanh dừng loại tác
động lên hệ thống truyền lực, dẫn động bằng cơ khí.
 Phanh chậm dần: Ô tô sát xi cơ sở Hyundai County có trang bị hệ thống
phanh chậm dần nằm trên đường ống xả của động cơ. Khi phanh chậm dần
hoạt động thì một van bố trí trên đường thải động cơ sẽ đóng đường thải lại
nhờ áp suất chân không tại bình tích chân không.

3. Thiết kế kỹ thuật xe buýt
3.1. Những yêu cầu – lựa chọn kiểu dáng khi thiết kế xe buýt.
3.1.1. Yêu cầu khi thiết kế.
16


Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County)
Những yêu cầu chung:
 Đường bao ngoài xe có dạng khí động học tốt;
 Có hình dáng đẹp, hiện đại;
 Các hệ thống chiếu sáng, tín hiệu phải đầy đủ, và bố trí hợp lý;
 Phân bố trọng lượng hợp lý, tận dụng tốt diện tích sàn xe;

 Phù hợp với yêu cầu vật tư và công nghệ trong điều kiện Việt Nam;
 Đảm bảo các thông số về ghế (dàirộngcao), khoảng cách từ sàn đến trần ô tô;
 Bố trí trong khoang lái, khoang hành khách hợp lý để tạo cảm giác thoải mái, dễ
chịu cho lái xe và hành khách;
 Đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, mỹ thuật và yêu cầu sử dụng của ôtô.
Hình dáng các loại xe buýt trong và ngoài nước hiện nay rất đa dạng. Có hình
dáng đẹp, tiện nghi và hiện đại. Do đó, để chọn hình dáng cho xe thiết kế ta cần
tham khảo các xe buýt tương đương, các mẫu xe phù hợp với công nghệ sản xuất
của nhiều cơ sở trong nước. Để đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật của Bộ Giao thông
vận tải Việt Nam, yêu cầu đặt ra là:
 Thùng xe phải có dạng khí động học tốt để giảm sức cản của không khí khi xe
chuyển động tốc độ cao. Tầm quan sát của người lái và hành khách thông
thoáng, hành khách lên xuống dễ dàng.
 Có độ cứng vững đủ lớn để khi biến dạng không làm ảnh hưởng đến điều kiện
làm việc bình thường của các cụm chi tiết và các cơ cấu lắp đặt trên nó, không
gây kẹt, vênh các cánh cửa và vỡ kính.
 Hình dạng, kích thước thích hợp. Đảm bảo tháo lắp các cụm chi tiết dễ dàng, hạ
thấp chiều cao trọng tâm của xe, chiều cao chất tải thấp.
 Có hình dáng đẹp, bố trí trang thiết bị hợp lý, tiện nghi hiện đại phù hợp với
công nghệ sản suất của các cơ sở trong nước.
3.1.2. Lựa chọn kiểu dáng khi thiết kế.
Hình dạng, kích thước thùng xe ảnh hưởng đến tính cản khí động học của ôtô.
Sức cản khí động học tổng cộng của ô tô khi chuyển động bao gồm các thành phần
sau:
 Sức cản do hình dạng thùng xe chiếm 57% phát sinh chủ yếu do hình thành
áp lực của không khí đối với một ô tô chuyển động. Phía đuôi xe hình thành vùng
xoáy quẩn. Độ chênh lệch áp suất phía trước và phía sau xe quyết định mức cản
hình dáng của xe. Để giảm bớt thành phần cản này ta phải chú ý đến các góc lượn,
phần chuyển tiếp của phía trước, phía sau, kính bên, giá để hàng trên mui...
17

Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County)


Sức cản phụ chiếm 15% phát sinh do các phần nhô ra của ô tô: Gương chiếu

hậu, các đèn, thanh chống va, ăngten, bảng số, tay khóa cửa ...
 Sức cản bên trong chiếm 12% hình thành bởi dòng không khí luồn lách bên
trong xe làm nhiệm vụ thông gió bên trong khoang hành khách và làm mát động cơ.


Sức cản ma sát bề mặt chiếm 9% phụ thuộc vào độ nhẵn bề mặt ngoài của

xe, độ bám bụi và mật độ không khí tiếp xúc với thân xe.
 Sức cản hiệu ứng chiếm 7% phát sinh do tác động lực nâng (do chênh lệch
áp suất mặt trên và mặt dưới của xe).
Vì vậy việc thiết kế thùng xe, ta phải chọn phương án tốt nhất để giảm các thành
phần lực cản trên đây, trước tiên là thành phần lực cản do hình dáng hình học của
ôtô gọi tắt là tuyến hình của ôtô.
3.2. Phương án bố trí cửa lên xuống trên xe buýt.
Hiện nay, xe buýt có các phương án bố trí cửa như trên hình 3-1:

Hình 3-1: Phương án bố trí cửa trên ô tô khách
I. Bố trí 3 cửa lên xuống; II. Bố trí 2 cửa lên xuống; III. Bố trí 1 cửa lên xuống
1.Cửa lên xuống của hành khách; 2. Buồng lái.

3.2.1. Phương án 1
Xe buýt được bố trí 03 cửa lên xuống dành cho hành khách phía thân xe bên
phải. Bố trí như vậy chỉ phù hợp với những xe có chiều dài thân xe lớn và số lượng

chỗ ngồi lớn. Phương án này không phù hợp với xe buýt đang thiết kế.
18


Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County)
3.2.2. Phương án 2
Xe buýt sẽ có 02 cửa lên xuống dành cho hành khách phía thân xe bên phải.
Hai cửa này có thể chọn dạng cửa kép cho cả cửa trước và cửa sau, hoặc cửa trước
là cửa đơn còn cửa sau là cửa kép. Phương án này phù hợp với các loại xe buýt cỡ
nhỏ, cở trung bình và xe buýt trong thành phố có số lượng hành khách lớn, lưu
lượng hành khách luân chuyển lớn, phù hợp điều kiện trong nội thành.
3.2.3. Phương án 3
Xe buýt chỉ có 01 cửa lên xuống dành cho hành khách phía thân xe bên phải.
Cửa sử dụng cho phương án này là dạng cửa kép kiểu cánh gập. Loại này không
phù hợp điều kiện nội thành.
Phương án 2 là phương án bố trí cửa lên xuống phù hợp và tối ưu hơn cả. Vậy,
chọn phương án 2 làm phương án bố trí cửa lên xuống trên xe buýt thiết kế.
3.3. Phương án bố trí ghế ngồi trong khoang hành khách
3.3.1. Phương án 1

Hình 3-2: Sơ đồ bố trí ghế ngồi phương án 1
Với phương án này, có bố trí ghế phụ ở trước, gây cản trở cho tài xế khi lên
khoang lái. Phương án này không phù hợp.
3.3.2. Phương án 2
Bố trí theo phương án này sẽ khắc phục ngược điểm cho phương án 1. Do vậy,
phương án 2 là phương án tối ưu hơn. Chọn cách bố trí ghế ngồi theo phương án 2.

19

Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County)

Hình 3-3: Sơ đồ bố trí ghế ngồi phương án 2
3.4. Bố trí khoang lái
Một số yêu cầu trong buồng lái:
 Kính chắn gió phía trước buồng lái phải là loại kính an toàn (hai lớp kính, ở
giửa có lớp nhựa hoặc loại kính khi vỡ mảnh vụn, không có cạnh sắc).
 Cột kính ở góc không được quá lớn làm giảm tầm nhìn của người lái.
 Phải có tấm chắn che ánh nắng mặt trời chiếu thẳng, tấm này phải có khả
năng điều chỉnh được vị trí.
 Các thiết bị, đèn báo hiệu, đồng hồ và công tắc điều khiển liệt kê dưới đây
(nếu có) phải được lắp đặt trong phạm vi giới hạn bởi hai mặt phẳng song
song với mặt phẳng trung tuyến dọc của xe cách đường tâm trục lái 500 mm
về hai phía và đảm bảo cho người lái có thể nhận biết, điều khiển chúng một
cách dễ dàng:
- Công tắc khởi động, tắt động cơ;
- Các cơ cấu điều khiển hệ thống phanh, ly hợp và bàn đạp ga;
- Công tắc đèn chiếu sáng phía trước, còi, đèn báo rẽ, gạt nước;
- Đồng hồ tốc độ, đèn báo hiệu tình trạng làm việc của các đèn báo
rẽ, đèn pha, hệ thống nhiên liệu, nước làm mát động cơ, dầu bôi
trơn, hệ thống phanh và hệ thống nạp ắc quy.
 Cơ cấu lò xo hồi vị của bàn đạp ga, phanh, ly hợp (nếu có) phải đảm bảo tự
đưa các bàn đạp này trở về được vị trí ban đầu khi người lái thôi tác dụng
lực.
 Phải có ký hiệu để nhận biết được dễ dàng vị trí các tay số.
 Việc bố trí chỗ ngồi bên cạnh người lái không được ảnh hưởng tới khả
năng điều khiển xe của người lái;
20

Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County)
 Ghế lái phải được lắp đặt sao cho đảm bảo tầm nhìn của người lái để điều
khiển xe. Ghế lái phải có đủ không gian để người lái vận hành các thiết bị
điều khiển một cách dễ dàng. Độ lệch tâm giữa ghế lái và trục lái không
được không được ảnh hưởng đến khả năng điều khiển xe của người lái và
không được lớn hơn 40 mm.
 Ghế lái điều chỉnh được theo chiều dọc của xe trong khoảng 120 mm, đệm
tựa lưng điều chỉnh được độ nghiêng từ 90 ÷ 1350.
Khoảng không gian buồng lái là phần không gian dành riêng cho người lái và
các bộ phận điều khiển (bảng đồng hồ, vô lăng, các bàn đạp ga, ly hợp, phanh chân,
phanh tay, ...). Khoảng không gian buồng lái ảnh hưởng đến tính linh hoạt và tính
hiệu quả của người điều khiển. Do đó cần phân tích và bố trí một cách hợp lý. Hiện
nay có năm phương án ngăn khoảng không gian buồng lái như hình 3-4.

Hình 3-4: Các sơ đồ bố trí không gian buồng lái.
 Sơ đồ 1: Ngăn hẳn buồng lái, người lái ra vào bằng cửa riêng và liên hệ với
người phụ (người bán vé) bằng micrôphone, tín hiệu còi hoặc qua cửa phía sau
vách ngăn. Phương án này đảm bảo an toàn cho người lái nhưng hạn chế quan sát
và thông thoáng cho người lái và hành khách, thích hợp xe có cửa riêng cho tài
xế.
 Sơ đồ 2: Vách phía sau cố định, có cửa ra vào để qua lại giữa buồng lái và hành
khách. Có thể có hoặc không có cửa dành cho người lái nằm ở bên trái buồng lái.
Loại này phổ biến trên các loại xe buýt.
 Sơ đồ 3: Vách phía sau người lái ngăn lửng, người lái lên xuống bằng cửa phía
bên phải buồng lái.
21


Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County)
 Sơ đồ 4: Ngăn bằng thanh chắn và tấm ngăn di động được. Loại này thường được

áp dụng trên các loại xe khách nội tỉnh, xe buýt thành phố.
 Sơ đồ 5: Không ngăn hẳn, chỉ bằng vài thanh chắn phía sau buồng lái, có bố trí
kính an toàn trong suốt cho tài xế.
Năm sơ đồ trên, mỗi sơ đồ có ưu nhược điểm riêng, ta chọn sơ đồ 5 để ngăn
khoảng không gian
buồng
lái.
Vì
phương án này có
ưu điểm là

tạo

khoảng không gian
lớn, người lái dễ
quan sát phía trong
ngoài xe nhờ các
gương chiếu hậu.
Do đó tạo độ thoải
mái cho người lái
khi làm việc và đảm
bảo tận dụng được
nhiều diện tích sàn
xe.
Hình 3-5:
Bố trí khoang lái
1. Dây đai an toàn;
2. Phanh tay;
3. Bàn đạp ly hợp;
4. Bàn đạp phanh;

5. Bàn đạp ga;
6. Cần số;
7. Khóa đai an toàn

22


Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County)
3.5. Sơ đồ tổng thể ô tô thiết kế

Hình 3-6: Sơ đồ thiết kế tổng thể xe buýt.
MẶT TRƯỚC

MẶT SAU

Hình 3-7: Mặt trước và mặt sau của ô tô thiết kế.
23


Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County)
3.6. Giới thiệu tổng quan về ô tô thiết kế
3.6.1. Tuyến hình
Việc bố trí ghế ngồi trong khoang hành khách gồm 17 ghế (16+1), trong đó:
 9 ghế phụ bố trí bên trái, lưng ghế tựa vào thành xe.
 1 ghế đôi bố trí phía sau bên trái xe.
 Bên phải bố trí 5 ghế đơn, trong đó 3 ghế ở phần giữa thân, 2 ghế còn lại bố trí
phía khoang trước.
 Khoảng diện tích còn lại bố trí chỗ đứng. Theo thiết kế xe toàn tải bố trí 23
chỗ đứng (kể cả diện tích 250 mm khu vực bậc lên xuống khi xe đang chạy và
cửa đóng).

Tổng cộng 40 chỗ cả ngồi lẫn đứng (kể cả ghế của lái xe). Ghế ngồi trong
khoang hành khách được bố trí với khoảng cách từ lưng đệm tựa ghế trước đến
bụng đệm tựa ghế sau không nhỏ hơn 630 mm.
Việc thông gió và chiếu sáng được thực hiện bằng phương pháp tự nhiên nhờ
các cửa sổ (cửa sự cố) nằm dọc hai bên thân xe, cửa thông gió nóc xe. Trong xe có
bố trí 03 đèn trần theo chiều dọc của trần xe để đảm bảo độ chiếu sáng tối thiểu tại
mỗi vị trí ghế ngồi không nhỏ hơn 70 lux.
Ô tô thiết kế có các cửa sổ thoát hiểm kiểu kính đẩy được bố trí hai bên thân
xe, bên phải 02 cửa, bên trái 03 cửa. Phía trước và sau ô tô lắp kính cố định. Các
loại kính sử dụng trên ô tô đều là loại kính an toàn. Cửa thông gió nóc xe: Ô tô thiết
kế có 01 cửa thông gió nóc xe nằm trên nóc của ô tô. Cửa có ba tư thế mở khác
nhau.
Xe không có khoang hành lý.
Cửa cho lái xe bố trí bên trái phía trước.
Cửa lên xuống của hành khách bố trí ở thân xe bên phải, loại bản lề hai cánh
gập, 02 cửa. Cửa thoát hiểm và dụng cụ phá cửa thoát hiểm (loại búa nhỏ đầu bịt
cao su) được bố trí hai bên thân xe, bên phải 02 cửa, bên trái 03 cửa.
Bậc lên xuống được làm bằng thép góc V40 được hàn trực tiếp vào khung xe,
sàn bậc lên xuống bằng tôn 2 mm phía trên được lót 1 lớp nhôm chống trượt để đảm
bảo an toàn cho khách khi bước lên xe đồng thời tăng tính thẩm mỹ của xe. Thành
bậc lên xuống dùng tôn 1,2 mm hàn dính vào khung.
24


Thiết kế, tính toán tối ưu hóa thân xe minibus (Hyundai County)
Gương chiếu hậu bố trí ở hai bên đầu xe, mỗi bên 01 gương (có hệ thống sấy
nóng gương), đảm bảo cho người lái quan sát được không gian phía sau bên ngoài
thân xe.
Gạt mưa gồm 02 chiếc được bố trí ở mép dưới kính trước ô tô. Một thanh an
toàn bố trí phía trên trần bên phải.

3.6.2. Sàn ô tô.
Sàn ô tô được tạo thành từ các dầm ngang chính bằng Thép chấn 3.0 và các
thanh giằng dọc bằng thép tấm, thép []50x50x2.0, []50x30x5.0. Các dầm ngang sàn
được liên kết chắc chắn với dầm ngang của khung ô tô sát xi bằng bulông M12.
3.6.3. Thân vỏ ô tô.
Khung xương phần thân của ô tô gồm có các mảng: khung xương mảng hông
phải, mảng hông trái, mảng mui và mảng đuôi.
Hệ khung xương được tạo thành bởi các cột đứng bằng thép hình []50x25x2.
Các cột chính được gia cường để tăng độ bền và độ cứng vững bởi các thanh giằng
ngang bằng thép hình []40x40x2. Vật liệu chế tạo khung xương là thép CT3.
Mặt ngoài của khung xương được bọc bằng tôn mạ kẽm dày 1.2 mm, phía
trong có bọc lớp cách nhiệt và cách âm. Thân vỏ ô tô được liên kết với các dầm
ngang sàn bằng phương pháp hàn hồ quang trong môi trường có khí CO2 bảo vệ.
Phần thân vỏ và mảng sàn ô tô sử dụng của ô tô tham khảo do Công ty CP Ô
tô Trường Hải sản xuất.
3.6.4. Ghế hành khách.
Trong khoang hành khách bố trí ghế ngồi cho 17 người, kể cả người lái. Chiều
rộng mặt ghế cho mỗi chỗ ngồi của các loại ghế đảm bảo tiêu chuẩn 400x350 mm,
chiều cao từ sàn ô tô đến mặt đệm ngồi là 400 ÷ 500 mm, đảm bảo theo tiêu chuẩn
Việt Nam.
Khung xương ghế được chế tạo từ thép ống Φ27. Ghế ngồi được bắt chắc chắn
với sàn ô tô bằng các bulông M10.
3.6.5. Cửa lên xuống.
Ô tô thiết kế có 2 cửa lên xuống loại bản lề hai cánh gập dành cho hành khách
và 1 cửa lái xe bản lề 1 cánh bố trí bên phải thân xe.

25