Giáo trình Tính toán thiết kế ô tô

o xe khách và xe con 
nhằm giảm trọng lượng của xe (có thể giảm được 20 ÷ 25% trọng lượng so với xe cùng loại 
có khung). 
c) Khung liền vỏ: Vỏ và khung nối cứng với nhau bằng đinh tán hoặc bằng bulông, 
như thế khung và vỏ chịu tất cả tải trọng. 
 Ngoài ra khung và vỏ còn có phân loại riêng. 
3. Yêu cầu: 
 Khung phải đảm bảo các yêu cầu sau: Có độ bền lâu tương ứng với tuổi thọ của cả 
xe ôtô, có độ cứng vững tốt để cho biến dạng của khung không làm ảnh hưởng đến điều 
kiện làm việc của các cụm và các cơ cấu của ô tô, có hình dạng thích hợp đảm bảo tháo 
lắp dễ dàng các cụm. 
Tùy theo từng loại, có yêu cầu riêng với vỏ xe, nhưng yêu cầu tổng quát là khoảng 
không gian của vỏ xe phải đảm bảo đủ để chứa hàng hoá, hành khách, thiết bị, đảm bảo 
tính tiện nghi, vệ sinh, che mưa nắng, bụi, đảm bảo tính thẩm mĩ thích ứng với từng giai 
đoạn dài. 
 271
II. KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN KHUNG: 
1. Kết cấu khung: 
 Khung xe có nhiều loại: Khung có xà dọc ở hai bên (hình 14.1a), khung có xà dọc ở 
giữa kiểu xương cá (hình 14.1b), khung hình chữ X (hình 14.1c). 
a)
b)
c)
Hình 14.1: Kết cấu khung xe. 
 Tuy các loại khung xe có dạng khác nhau, nhưng tổng quát có những điểm chung. 
- Các xà dọc và xà ngang được chế tạo bằng thép và nối với nhau bằng đinh tán, hạn 
hữu với nối bằng hàn. 
- Tiết diện các xà ngang, hình dáng và khoảng cách giữa chúng với nhau phụ thuộc 
vào vị trí của các cụm như động cơ, hộp số gắn trên chúng. 
- Các xà dọc có thể hình ống, hình hộp, hoặc chữ C, trong đó thép dập hình chữ C là 
phổ biến nhất. Để giảm trọng tâm của xe, đôi khi xà dọc uốn vồng lên ở chỗ đỡ các cầu 
xe. 
- Trên xà dọc có khoan nhiều lỗ để nối với vỏ xe hoặc các cụm khác bằng bulông, 
đinh tán. Ngoài ra nhiều lỗ bỏ trống, mục đích để khung xe chịu ứng suất đều. 
 272
2. Tính toán khung: 
Hiện nay tính toán khung đang là một vấn đề thu hút sự chú ý nhiều nhà nghiên cứu. 
Nhiều tài liệu chuyên đề đã đưa ra các giả thuyết và trên cơ sở đó đã đưa ra các phương 
pháp tính toán khác nhau. 
Ở tập giáo trình này, chúng tôi trình bày khái quát một quan điểmvề tính khung xe. 
Độ cứng của khung phụ thuộc bởi khoảng cách của các dầm dọc, số lượng và vị trí 
của các dầm ngang cũng như kích thước và tiết diện dầm. 
Tải trọng tác dụng lên khung có thể chia ra tải trọng tĩnh (do trọng lượng của động cơ 
với hộp số, buồng lái cùng với người lái, vỏ ôtô với tải trọng hữu ích, v.v) và tải trọng 
động (chủ yếu là tải trọng thẳng đứng sinh ra khi ôtô chuyển động trên đường không bằng 
phẳng, và tải trọng nằm ngang khi tăng tốc, phanh và quay vòng). Các tải trọng phân bố 
đối xứng theo dầm dọc sẽ uốn khung, còn tải trọng phân bố không đối xứng sẽ xoắn khung. 
Các tải trọng phân bố không đối xứng sinh ra khi ôtô chuyễn động trên đường không bằng 
phẳng, khi mà một trong các bánh xe đi qua các ụ gồ ghề. Khi đi qua ổ gà với góc 450 sẽ 
sinh ra tải trọng vừa xoắn vừa uốn khung. 
Kích thước tiết diện của dầm khung được chọn sơ bộ bằng cách tính dầm theo uốn 
dưới tác dụng của tải trọng tĩnh. Khi tính toán xem như hai dầm dọc chịu hoàn toàn tải 
trọng, các dầm ngang không kể đến. Trọng lượng các cụm sẽ được chia đôi và xem như 
chúng tác dụng trong mặt phẳng đi qua trọng tâm tiết diện của dầm dọc. Mômen xoắn do 
các cụm đặt xa các dầm dọc (thí dụ thùng nhiên liệu) khi tính toán không kể đến. 
Khi tính khung cần phải vẽ biểu đồ mômen uốn với dầm dọc. Muốn thế phải đặt lực 
tác dụng do trọng lượng các cụm gây nên trên dầm dọc theo đúng vị trí của chúng. Trọng 
lượng của vỏ ôtô xem như là tải trọng phân bố đều theo chiều dài. Đối với ôtô tải khi tính 
toán sơ bộ người ta thừa nhận tải trọng có ích phân bố đều theo chiều dài của thùng chứa. 
Vị trí của trọng tâm các cụm được đo từ sau của dầm dọc. Kích thước a xác định độ dôi của 
thùng chứa khỏi khung (hình 14.2) . 
Xác định vị trí trọng tâm các cụm, chúng ta sẽ đặt lực do trọng lượng các cụm sinh ra 
tại vị trí tương ứng. Sau đó tìm các phản lực T1 và T2 do các cầu tác dụng lên bộ nhíp. Lực 
T1 và T2 phải bằng tổng số các lực thẳng đứng tác dụng lên khung. Biết được T1 và T2 có 
thể tìm các phản lực T’1, T’’1 và T’2, T’’2 tại các chỗ nối nhíp với khung. Nếu nhíp đối 
xứng thì: 
2
TTT 1"1
'
1 == 
2
TTT 2"2
'
2 == 
Sau khi xác định tất cả các lực tác dụng lên khung, sẽ tiến hành vẽ biểu đồ mômen 
uốn tác dụng lên khung (hình 14.2). Cho ứng suất uốn cho phép [σ] ở dầm dọc rồi tính ra 
mômen chống uốn Wu cần thiết đối với mỗi tiết diện của nó, từ đấy định sơ bộ hình dạng 
của tiết diện dầm dọc cũng như kích thước và chiều dài các tấm cường hóa. 
 273
Ứng suất uốn cho phép của dầm dọc được chọn theo công thức: 
)1K(5,1
][ s +
σ=σ
đ
 (14.1) 
σs – Giới hạn chảy của vật liệu chế tạo dầm dọc. 
Kđ – Hệ số dự trữ tính đến tải trọng động, thừa nhận bằng 2,3 ÷ 3,5. 
T'1 T"1 T'2 T"2
a
Hình 14.2: Tải trọng tác dụng lên khung 
Thí nghiệm khung trên bệ thử và trong điều kiện sử dụng trên đường chỉ rõ rằng khi 
khung chịu tác dụng bởi các lực thẳng đứng gây nên sự uốn khung thì thực tế các dầm 
ngang sẽ không chịu lực nào cả. Điều này chứng tỏ phương pháp tính toán khung nêu trên 
(không kể các dầm ngang) trong trường hợp tải trọng như thế cho kết quả tương đối tốt. Khi 
có tải trọng gây sự xoắn khung thì ứng suất sinh ra không những ở dầm dọc mà cả ở dầm 
ngang nữa. Ứng suất đạt trị số lớn nhất tại chỗ gắn dầm ngang với dầm dọc. 
III. KẾT CẤU VỎ XE: 
1. Vỏ xe khách : 
Vỏ xe khách có nhiều dạng, trong đó dạng kiểu toa tàu chịu lực phổ biến hơn cả (hình 
14.3), vì dạng này có hệ số lợi dụng diện tích cao nhất (1) và các chỉ tiêu sử dụng, bền, 
kinh tế cao. Khung xương của loại này thể hiện ở hình 14.3. Các chi tiết giá nền 1, cột 
chống 2, 4, nóc 5, đỡ ngoài 3, 6 là những thanh thép dập hoặc thép góc được nối cứng với 
nhau thành một khoảng không gian nhiều thanh cứng: Bao quanh các khung xương ở phía 
( )1 Hệ số lợi dụng diện tích : 
2
1
F
F=η , trong đó F1 – diện tích sàn xe; F2 – diện tích bao ngoài theo hình chiếu 
bằng . 
 274
trong và phía ngoài là các tấm thép hoặc kim loại màu, các tấm này nối với nhau và với 
khung xương bằng hàn hoặc đinh tán. Khoảng không giữa hai lớp trong và ngoài thường 
chứa chất cách nhiệt. 
Đánh giá độ bền của khung xương chủ yếu theo độ cứng khi xoắn. Góc xoắn tương 
đối của vỏ xe khách cho phép trong khoảng 3,50 ÷ 5,50 trên 1 m chiều dài vỏ. 
Trọng lượng của khung xương và đáy, sàn (không kể ghế) so với diện tích bao ngoài 
của mặt chiếu bằng khoảng 1100N/m2 . 
1 2
4 65
3
Hình 14.3: Khung xương vỏ xe khách. 
2. Vỏ xe du lịch: 
 Có nhiều loại, phổ biến nhất là loại vỏ kín có 4 cửa, hai hàng ghế, loại xe này có tên 
gọi là Sedan (Xê-đan). Hình dáng đảm bảo khí động học tốt nhất . 
 Loại thứ hai là loại vỏ kín, có 2 cửa, có 1 hoặc 2 hàng ghế, được gọi là coupe (cu-pê). 
 Loại thứ ba là loại vỏ có mui mềm mở được, có 2 hàng ghế. Nếu vỏ này có 4 cửa thì 
gọi là cabriolet. Nếu nó chỉ có 2 cửa thì gọi là coupe carbriolet ( cupê-cabơriôlét). 
 Vỏ xe con rất đắt, chiếm 55% giá bán một chiếc xe. Vỏ xe thường là tấm dập và có 
khung chống. Tỷ trọng của vỏ so với diện tích nền khoảng 650 ÷ 700N/m2. Độ cứng xoắn 
khoảng 6,1.105Nm/độ. 
3. Vỏ xe tải: 
Vỏ xe tải và thùng chứa hàng thường tách rời. Vỏ xe dập có cột chống, các yêu cầu 
thiết kế ở Liên Xô theo tiêu chuẩn GOST 9734-61 “ca-bin, chỗ của lái xe”. 
 275
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Nguyễn Hữu Cẩn Thiết kế và tính toán ô tô, máy kéo. 
 Phan Đình Kiên Nhà xuất bản Đại học và THCN Hà Nội – 1984. 
 Tập 1, 2 và 3. 
[2] Thái Nguyễn Bạch Liên Kết cấu và tính toán ô tô. 
Nhà xuất bản giao thông vận tải Hà Nội – 1984. 
[3] Prof. Ing. M. Apetaur, DrSc. Motorova Vozidla 
 Doc. Ing. V. Stejskal, CSc. Tập 1, 2, 3, 4 và 5 
 Nhà xuất bản SNTL Praha – 1988. 
[4] Prof. Ing. M. Apetaur, DrSc. Vypoctove metody ve stavbe motorovych vozidel. 
Nhà xuất bản CVUT –1984. 
Praha –Czech Republic. 
[5] Prof. Ing. Frantisek Vlk, DrSc. [5.1] Teorie Vozidel. 
Nhà xuất bản SNTL Praha – 1982. 
[5.2] Dynamika motorovych vozidel. 
[5.3] Podvozky motorovych vozidel. 
[5.4] Prevodova ustroji motorovych vozidel. 
[5.5] Karoserie motorovych vozidel. 
[5.6] Koncepce motorovych vozidel. 
[5.7] Ulohy z dynamiky motorovych vozidel. 
Nhà xuất bản SNTL Praha – 2000. 
[6] Prof. Ing. Petranek Jan, CSc Uùstroji Automobilu. 
Nhà xuất bản SNTL Praha – 1980. 
[7] Prof. Heldt. P.M. The automotive chassis. 
The University of New York – 1962. 
[8] Prof. Bekker M.G. Theory of land locomotion. 
The University of Michigan – 1956. 
 276
 MỤC LỤC 
CHƯƠNG I: BỐ TRÍ CHUNG TRÊN ÔTÔ 1 
I. BỐ TRÍ ĐỘNG CƠ TRÊN ÔTÔ :................................................................................................1 
II. BỐ TRÍ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN ÔTÔ :..................................................................3 
CHƯƠNG II :TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÁC BỘ PHẬN VÀ CHI TIẾT CỦA Ô TÔ 9 
I. KHÁI NIỆM VỀ CÁC LOẠI TẢI TRỌNG :...............................................................................9 
II. CÁC TRƯỜNG HỢP SINH RA TẢI TRỌNG ĐỘNG :...........................................................10 
III .TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN DÙNG TRONG THIẾT KẾ Ô TÔ : ...........................................16 
CHƯƠNG III :LY HỢP 21 
I. CÔNG DỤNG ,PHÂN LOẠI VÀ YÊU CẦU :..........................................................................21 
II. ẢNH HƯỞNG CỦA LY HỢP ĐẾN SỰ GÀI SỐ :...................................................................22 
III. TÁC DỤNG CỦA LY HỢP KHI PHANH ÔTÔ:...................................................................26 
IV. CÔNG TRƯỢT SINH RA TRONG QUÁ TRÌNH ĐÓNG LY HỢP: ....................................28 
V. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN, TÍNH TOÁN HAO 
 MÒN VÀ NHIỆT ĐỘ CỦA LY HỢP : ....................................................................................32 
VI. TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT CHỦ YẾU CỦA LY HỢP :....................................................36 
 CHƯƠNG IV :HỘP SỐ CƠ KHÍ 41 
I. CÔNG DỤNG,YÊU CẦU,PHÂN LOẠI:..................................................................................41 
II. TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN HỘP SỐ CÓ CẤP CỦA Ô TÔ:......................................................42 
III. SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC MỘT SỐ LOẠI HỘP SỐ CỦA Ô TÔ: .................................................42 
IV. CHỌN TỶ SỐ TRUYỀN CỦA HỘP SỐ: ..............................................................................44 
V. TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT CỦA HỘP SỐ: .........................................................................45 
CHƯƠNG V :HỘP SỐ TỰ ĐỘNG 61 
I. CÔNG DỤNG,YÊU CẦU,PHÂN LOẠI:...................................................................................61 
II. LY HỢP THỦY ĐỘNG:............................................................................................................62 
III. BIẾN MÔMEN THỦY LỰC: .................................................................................................67 
IV.HỘP SỐ HÀNH TINH:.............................................................................................................74 
CHƯƠNG VI :TRUYỀN ĐỘNG CÁC ĐĂNG 79 
I.CÔNG DỤNG , YÊU CẦU , PHÂN LỌAI:................................................................................79 
II. ĐỘNG HỌC CỦA CƠ CẤU CÁC ĐĂNG: ..............................................................................80 
III. ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CƠ CẤU CÁC ĐĂNG:...................................................................88 
IV. SỐ VÒNG QUAY NGUY HIỂM CỦA TRỤC CÁC ĐĂNG : ...............................................90 
V.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG CÁC ĐĂNG:.......................................................92 
CHƯƠNG VII :TRUYỀN LỰC CHÍNH 99 
I. CÔNG DỤNG ,YÊU CẦU ,PHÂN LOẠI :................................................................................99 
II. CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU CỦA TRUYỀN LỰC CHÍNH : ...........................................100 
III. THIẾT KẾ CÁC KÍCH THƯỚC CỦA TRUYỀN LỰC CHÍNH : ........................................104 
IV.TÍNH TOÁN TRUYỀN LỰC CHÍNH:...................................................................................106 
V. CÁC BIỆN PHÁP TĂNG CƯỜNG ĐỘ CỨNG VỮNG CỦA TRUYỀN LỰC CHÍNH :....110 
VI.VẬT LIỆU CHẾ TẠO TRUYỀN LỰC CHÍNH ....................................................................113 
CHƯƠNG VIII :VI SAI 114 
I. CÔNG DỤNG ,YÊU CẦU ,PHÂN LOẠI :..............................................................................114 
II. ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA VI SAI : ..............................................................115 
III. ẢNH HƯỞNG CỦA VI SAI ĐẾN TÍNH CHẤT KÉO CỦA XE : .......................................118 
IV. KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN MỘT SỐ BỘ VI SAI :............................................................123 
 277
V. VẬT LIỆU CHẾ TẠO CÁC CHI TIẾT CỦA VI SAI:...........................................................130 
CHƯƠNG IX :TRUYỀN ĐỘNG ĐẾN CÁC BÁNH XE CHỦ ĐỘNG 132 
I. CÔNG DỤNG, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI :..............................................................................132 
II. TÍNH TOÁN NỬA TRỤC THEO ĐỘ BỀN : .........................................................................135 
III. BÁNH XE VÀ LỐP CỦA ÔTÔ: ...........................................................................................144 
CHƯƠNG X :DẦM CẦU – VỎ CẦU 149 
I. CÔNG DỤNG,YÊU CẦU,PHÂN LOẠI:.................................................................................149 
II. TÍNH VỎ CẦU CHỦ ĐỘNG KHÔNG DẪN HƯỚNG:........................................................150 
III. TÍNH DẦM CẦU TRƯỚC DẪN HƯỚNG THEO BỀN: ....................................................159 
CHƯƠNG XI :HỆ THỐNG TREO 164 
I.CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU .............................................................................. 164 
II. PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG TREO....................................................................... 166 
A. BỘ PHẬN DẪN HƯỚNG. ................................................................................................... 168 
I. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU. ............................................................................ 168 
II. KẾT CẤU CỦA BỘ PHẬN DẪN HƯỚNG......................................................................... 170 
III. TÍNH TOÁN BỘ PHẬN DẪN HƯỚNG............................................................................. 174 
B.BỘ PHẬN ĐÀN HỒI. ............................................................................................................ 178 
I. PHÂN LOẠI . ......................................................................................................................... 178 
II.ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH ĐÀN HỒI CỦA HỆ THỐNG TREO. ................................................ 178 
III. TÍNH TOÁN PHẦN TỬ ĐÀN HỒI KIM LOẠI................................................................. 182 
IV. PHẦN TỬ ĐÀN HỒI LOẠI KHÍ. ....................................................................................... 197 
V. HỆ THỐNG TREO THỦY KHÍ. .......................................................................................... 198 
VI. ĐIỀU CHỈNH HỆ THỐNG TREO...................................................................................... 199 
C. BỘ PHẬN GIẢM CHẤN. 201 
I. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU ............................................................................. 202 
II. ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA GIẢM CHẤN THỦY LỰC...................................................... 203 
III. TÍNH TOÁN GIẢM CHẤN THUỶ LỰC ........................................................................... 204 
CHƯƠNG XII: HỆ THỐNG PHANH 206 
I. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU. ............................................................................ 206 
II. KẾT CẤU CHUNG HỆ THỐNG PHANH........................................................................... 207 
A. TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH........................................................................................... 213 
I. XÁC ĐỊNH MÔMEN PHANH CẦU SINH RA Ở CÁC CƠ CẤU PHANH. ....................... 213 
II. TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH GUỐC .............................................................................. 215 
III. TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH ĐĨA.................................................................................. 228 
IV. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CỦA MÁ PHANH. ............................................................... 230 
V. TÍNH TOÁN NHIỆT PHÁT RA TRONG QUÁ TRÌNH PHANH. ..................................... 232 
B. TRUYỀN ĐỘNG PHANH.................................................................................................... 233 
I. TRUYỀN ĐỘNG PHANH BẰNG CƠ KHÍ . ........................................................................ 233 
II. TRUYỀN ĐỘNG PHANH BẰNG CHẤT LỎNG (DẦU).. ................................................. 236 
III. TRUYỀN ĐỘNG PHANH BẰNG KHÍ . ............................................................................ 239 
IV. BỘ ĐIỀU HOÀ LỰC PHANHVÀ BỘ CHỐNG HÃM CỨNG ......................................... 243 
CHƯƠNG XIII: HỆ THỐNG LÁI 246 
I. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU. ............................................................................ 246 
II. TỈ SỐ TRUYỀN CỦA HỆ THỒNG LÁI ............................................................................. 247 
III. KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI. .............................................................................................. 249 
IV. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI. .......................................................................................... 260 
CHƯƠNG IV: KHUNG VÀ VỎ. 271 
I. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU. ............................................................................ 271 
 278
II. KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN KHUNG. ................................................................................ 272 
III. KẾT CẤU VỎ XE................................................................................................................ 274 
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................................... 276 
MỤC LỤC.................................................................................................................................. 277 
 279