Đồ án Học phần: Thiết Kế và Tính Toán Ô tô Xe Con 7 Chỗ Ngồi - Đại học Nha Trang

Đồ án thiết kế ô tô 7 chỗ: Tài liệu tham khảo thiết kế, tính toán chi tiết. Phù hợp sinh viên ngành kỹ thuật ô tô, cơ khí động lực. Tải ngay!

• Tác giả: Nguyễn Huy Hoàng
• Người hướng dẫn: ThS. Huỳnh Trọng Chương
• Trường học: Trường Đại học Nha Trang
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Ô Tô
• Đề tài: Thiết Kế Và Tính Toán Ô Tô Xe Con – 7 Chỗ Ngồi
• Loại tài liệu: Đồ án học phần
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Khánh Hòa

Mục lục chi tiết

• I. THÔNG SỐ YÊU CẦU
• I.1. Xe Thương mại
• I.2. Số chỗ ngồi, S = 7 chỗ ngồi
• I.3. Khối lượng hàng hóa, Ghh = 0 kilogram (kg)
• I.4. Vận tốc lớn nhất, mặt đường tương ứng
• I.4. Vận tốc lớn nhất, vmax = 155 kilometer/hour (km/h)
• I.4. Mặt đường tương ứng với vmax, chọn
• I.5. Mặt đường, loại: nhựa hoặc bê tông, khô và sạch
• I.6. Độ dốc mặt đường, không đáng kể
• I. XE MẪU
• 1. Nhãn hiệu: Toyota Rush 2021
• 2. Số chỗ ngồi, S = 7 chỗ ngồi
• 3. Vận tốc lớn nhất, vmax = 160 km/h
• 4. Công thức bánh xe, (A x B) = 4x2
• 5. Thông số kỹ thuật
• 5. Kích thước tổng thể
• 6. Chiều dài tổng thể, Lo = 4435 milimeters (mm)
• 7. Chiều rộng tổng thể, Wo = 1695 mm
• 8. Chiều cao tổng thể, Ho = 1705 mm
• 9. Vệt bánh trước, WF = 1450 mm
• 10. Vệt bánh sau, WR = 1460 mm
• 11. Chiều dài cơ sở, L = 2685 mm
• 12. Khoảng sáng gầm xe, Gc = 220 mm
• 6. Khối lượng
• 13. Khối lượng bản thân, Go = 1290 kg
• 14. Phân bổ lên
• 15. Phía trước, Go1 = 775 kg
• 16. Phía sau, Go2 = 515 kg
• 17. Khối lượng toàn bộ, Ga = 1870 kg
• 18. Phân bổ lên
• 19. Phía trước, Ga1 = 1120 kg
• 20. Phía sau, Ga2 = 750 kg
• 21. Tải trọng 580 kg
• 7. ĐỘNG CƠ
• 22. Số kỳ: 4 kỳ
• 23. Hệ thống nhiên liệu: Phun xăng điện tử
• 24. Công suất cực đại, Nmax = 102 kilowatt (kW)
• 25. Mô men xoắn cực đại, Mmax = 134 Newton–meter (Nm)
• 8. Hệ thống truyền động
• 26. Hộp số
• 27. Loại:… số tiến; … số lùi
• 28. Tỷ số truyền những số tiến
• 29. tay số 1, ih1 = xxx
• 30. tay số 2, ih2 = xxx
• 31. tay số 3, ih3 = xxx
• 32. tay số 4, ih4 = xxx
• 33. tay số 5, ih5 = xxx
• 34. Tỷ số truyền số lùi ihlui = xxx
• 9. Truyền lực chính
• 35. Thuộc trong hộp số/cầu trước/cầu sau với, tỷ số truyền, io = …/…
• 10. Hệ thống lái
• 36. Cơ cấu lái hộp
• 37. Trợ lực có
• 11. Hệ thống treo
• 38. Cầu phía trước
• 39. Loại độc lập
• 40. Đàn hồi lò xo
• 41. Giảm chấn 1 ống
• 42. Cầu phía sau
• 43. Loại phụ thuộc
• 44. Đàn hồi thanh xoắn
• 45. Giảm chấn 1 ống
• 12. Hệ thống phanh
• 46. Phanh đỗ
• 47. Dẫn động phanh, loại cáp
• 48. Cơ cấu phanh, Đặt tiếp sau hộp số
• 49. Loại trống phanh
• 50. Phanh dừng
• 51. Dẫn động phanh, loại: cáp
• 52. Cơ cấu phanh, loại: trống phanh
• 53. Trợ lực: chân không
• 13. Lốp xe
• 54. Phía cầu trước 215/60R17 96H
• 55. Phía cầu sau 215/60R17 96H
• III. THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHỌN SƠ BỘ
• III.1. CÔNG THỨC BÁNH XE
• a. Tổng số trục cầu xe
• b. Công thức bánh xe
• III.2. Vận tốc nhỏ nhất ô tô
• III.3. HỆ SỐ BÁM, HỆ SỐ CẢN LĂN, ĐỘ DỐC MẶT ĐƯỜNG
• a. Hệ số bám, hệ số cản lăn
• b. Độ dốc mặt đường
• III.4. KÍCH THƯỚC TỔNG THỂ
• a. Chiều dài tổng thể
• b. Chiều rộng tổng thể
• c. Khoảng cách vệt 2 bánh xe phía trước
• d. Chiều cao tổng thể
• e. Chiều dài cơ sở
• f. Khoảng sáng gầm xe
• III.5. THIẾT BỊ TẠO NĂNG LƯỢNG
• III.6. HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG Ô TÔ
• a. Hộp số chính
• b. Hộp số phụ hay hộp phân phối
• c. Khớp nối
• d. Truyền lực chính & vi sai
• e. Trục truyền
• f. Hiệu suất hệ thống truyền lực
• III.7. CÁC HỆ THỐNG CHÍNH
• III.8. Hệ thống treo
• a. Treo cầu trước
• b. Treo cầu sau
• III.9. Hệ thống lái
• III.10. Hệ thống phanh
• a. Phanh đỗ
• b. Phanh dừng
• III.11. THÔNG SỐ KHỐI LƯỢNG
• III.12. Khối lượng người tham gia
• III.13. Khối lượng hành lý người tham gia
• III.14. Khối lượng xe
• a. Khối lượng bản thân xe
• III.15. Khối lượng toàn bộ xe
• III.16. Các loại bánh xe
• d. Điều kiện chọn mâm và lốp xe
• 1. Điều kiện chọn mâm bánh xe
• 2. Điều kiện chọn lốp xe
• e. Bánh xe chịu tải lớn nhất
• III.17. Áp suất lốp bánh xe
• III.18. Chọn đường kính mâm bánh xe
• III.19. Chọn lốp bánh xe
• III.20. XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ VỀ KHÍ ĐỘNG HỌC
• III.21. Diện tích cản chính diện
• a. Diện tích cản chính diện
• III.22. Hệ số cản không khí
• III.23. Nhân tố cản không khí
• IV. XÁC ĐỊNH THIẾT BỊ
• IV.1. XÁC ĐỊNH THIẾT BỊ TẠO NĂNG LƯỢNG
• IV.2. Công suất ĐCĐT ứng với vmax của xe

Tóm tắt

I. Hướng dẫn thực hiện đồ án thiết kế và tính toán ô tô 7 chỗ

Thực hiện một đồ án: Thiết kế và Tính toán Ô tô 7 Chỗ là một nhiệm vụ phức tạp, đòi hỏi sự kết hợp nhuần nhuyễn giữa lý thuyết cơ sở và kỹ năng ứng dụng thực tiễn. Mục tiêu chính của đồ án không chỉ là tạo ra một bộ bản vẽ kỹ thuật ô tô hoàn chỉnh mà còn phải đi kèm một bản thuyết minh đồ án tốt nghiệp chi tiết, giải thích rõ ràng các quyết định thiết kế và cơ sở tính toán. Quá trình này bắt đầu từ việc xác định các thông số kỹ thuật đầu vào, lựa chọn một mẫu xe tham khảo phù hợp, và tiến hành phân tích sâu rộng các hệ thống cơ bản của xe. Sinh viên cần nắm vững kiến thức về động lực học ô tô, cơ học kết cấu, và các nguyên lý vận hành của từng cụm chi tiết. Một trong những yếu tố cốt lõi là việc áp dụng các phần mềm chuyên dụng như phần mềm SolidWorks, Ansys, hay CATIA để mô phỏng và kiểm nghiệm thiết kế, đảm bảo tính khả thi và an toàn trước khi đi vào sản xuất. Đồ án này không chỉ là một bài tập cuối kỳ mà còn là một công trình nghiên cứu thu nhỏ, phản ánh toàn bộ kiến thức tích lũy của sinh viên trong đồ án ngành công nghệ ô tô. Sự thành công của đồ án phụ thuộc lớn vào một quy trình thiết kế xe hơi bài bản, logic và có cơ sở khoa học vững chắc.

1.1. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của đồ án thiết kế xe

Mục tiêu trọng tâm của đồ án là thiết kế hoàn chỉnh một mẫu xe SUV 7 chỗ dựa trên các thông số đầu vào cho trước, chẳng hạn như vận tốc tối đa 155 km/h và số chỗ ngồi là 7. Phạm vi nghiên cứu bao trùm toàn bộ các hệ thống chính của xe: từ lựa chọn động cơ, hệ thống truyền lực, cho đến thiết kế khung gầm xe và kết cấu thân vỏ. Đồ án yêu cầu sinh viên phải thực hiện các bước tính toán chi tiết, bao gồm tính toán sức bền vật liệu cho các chi tiết chịu lực và phân tích động lực học ô tô để đảm bảo xe vận hành ổn định. Các hệ thống phụ trợ như hệ thống phanh, hệ thống lái, và hệ thống treo cũng nằm trong phạm vi cần được tính toán và lựa chọn. Kết quả cuối cùng là một bộ hồ sơ thiết kế hoàn chỉnh, có khả năng ứng dụng thực tế.

1.2. Tổng quan quy trình thiết kế xe hơi từ ý tưởng đến mô phỏng

Một quy trình thiết kế xe hơi chuyên nghiệp bắt đầu từ giai đoạn xác lập ý tưởng và các thông số cơ bản. Dựa trên tài liệu gốc, bước đầu tiên là lựa chọn xe mẫu (ví dụ: Toyota Rush 2021) để tham khảo các thông số về kích thước, khối lượng và phân bố tải trọng. Tiếp theo, sinh viên tiến hành tính toán sơ bộ các thông số động học và động lực học, như lực cản lăn, lực cản không khí. Giai đoạn thiết kế chi tiết sử dụng các phần mềm CAD như phần mềm SolidWorks để dựng mô hình 3D cho từng cụm chi tiết và lắp ráp tổng thể. Song song đó, quá trình mô phỏng bằng phân tích phần tử hữu hạn (FEA) được thực hiện để kiểm tra sức bền, độ cứng vững của khung gầm và thân vỏ. Quy trình này đảm bảo thiết kế được tối ưu hóa về hiệu suất, chi phí và an toàn ô tô trước khi ra sản phẩm cuối cùng là bản thuyết minh và bản vẽ chi tiết.

II. Bí quyết xác lập thông số nền tảng cho thiết kế ô tô 7 chỗ

Giai đoạn xác lập thông số nền tảng là bước đi quan trọng nhất, quyết định đến toàn bộ hướng đi của đồ án: Thiết kế và Tính toán Ô tô 7 Chỗ. Việc lựa chọn sai lầm ở giai đoạn này có thể dẫn đến những tính toán không thực tế và kết quả thiết kế thiếu khả thi. Dựa trên tài liệu tham khảo, quá trình này bắt đầu bằng việc phân tích một mẫu xe thực tế, ở đây là Toyota Rush 2021, để có cơ sở dữ liệu về kích thước tổng thể, khối lượng bản thân, và sự phân bổ khối lượng lên các trục. Từ đó, các thông số thiết kế sơ bộ được chọn lựa, ví dụ như chiều dài cơ sở (L = 2695 mm) và khối lượng bản thân (Go = 1300 kg). Các yếu tố về khí động học xe cũng được xem xét thông qua việc xác định diện tích cản chính diện (F) và hệ số cản không khí (K). Việc xác định chính xác các thông số này giúp đảm bảo các bước tính toán về động lực học ô tô và cân bằng lực kéo sau này có độ chính xác cao, tạo ra một thiết kế xe SUV 7 chỗ cân bằng và hiệu quả.

2.1. Phân tích xe mẫu và lựa chọn các thông số kích thước cơ bản

Việc phân tích xe mẫu đóng vai trò then chốt. Tài liệu gốc đã chọn Toyota Rush 2021 làm tham chiếu, từ đó đưa ra các lựa chọn thiết kế cho xe mới. Ví dụ, chiều dài tổng thể được chọn là Lo = 4445 mm, chiều rộng Wo = 1705 mm, và chiều cao Ho = 1715 mm. Các thông số này không được chọn ngẫu nhiên mà dựa trên khoảng giá trị thực tế của phân khúc xe SUV 7 chỗ (Bảng 3, tài liệu gốc). Việc xác định các kích thước cơ bản này ảnh hưởng trực tiếp đến bố trí không gian nội thất, tính ổn định khi vận hành và các đặc tính khí động học xe. Khối lượng bản thân (Go) và khối lượng toàn bộ (Ga) cũng được xác định ở bước này, cùng với sự phân bổ lên trục trước và sau, là dữ liệu đầu vào không thể thiếu cho việc tính toán hệ thống treo và hệ thống phanh.

2.2. Tính toán sơ bộ các hệ số cản và khối lượng toàn bộ xe

Sau khi có kích thước, bước tiếp theo là tính toán các yếu tố cản trở chuyển động. Hệ số cản lăn (fvmax) và hệ số cản không khí (K) được xác định dựa trên các công thức thực nghiệm. Tài liệu gốc chỉ rõ, fvmax = 0.076 và nhân tố cản không khí W = 0.771 Ns²/m², các con số này rất quan trọng để tính toán công suất động cơ cần thiết. Khối lượng toàn bộ xe (Ga) được tính bằng tổng khối lượng bản thân (Go), khối lượng người tham gia (Gp), và khối lượng hành lý (Ghl), với Ga = 1804 kg (ký hiệu III.38). Việc tính toán chính xác Ga và sự phân bổ của nó lên các bánh xe (Ga1, Ga2) là nền tảng để đảm bảo an toàn ô tô, đặc biệt là trong các bài toán về thiết kế hệ thống phanh ABS và độ bám đường.

III. Phương pháp tính toán hệ thống truyền lực động lực học ô tô

Sau khi các thông số cơ bản được xác lập, phần cốt lõi của đồ án: Thiết kế và Tính toán Ô tô 7 Chỗ chính là tính toán các hệ thống cơ khí chính. Hệ thống truyền lực là trái tim của chiếc xe, có nhiệm vụ truyền mô-men xoắn từ động cơ đến các bánh xe chủ động. Quá trình này bao gồm việc lựa chọn động cơ có công suất phù hợp, sau đó tính toán và chọn lựa các tỷ số truyền cho hộp số chính và truyền lực chính. Theo tài liệu gốc, công suất lớn nhất của động cơ được tính toán là Nmax(tt) = 85.8 kW, từ đó chọn động cơ thực tế có công suất Nmax(c) = 102 kW. Song song đó, các phân tích về động lực học ô tô được tiến hành để xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo, xác định khả năng tăng tốc và leo dốc của xe. Những tính toán này phải đảm bảo xe đạt được vận tốc yêu cầu (vmax = 155 km/h) và vận hành ổn định trong mọi điều kiện, thể hiện rõ năng lực của sinh viên trong đồ án ngành công nghệ ô tô.

3.1. Lựa chọn động cơ và xác định công suất yêu cầu

Việc lựa chọn động cơ phải dựa trên công suất cần thiết để khắc phục mọi lực cản khi xe chạy ở vận tốc lớn nhất. Biểu thức Nvmax = (1/ηt).[fvmax.Ga + Ga.i + W.(vmax)²].vmax được sử dụng để tính công suất tại vận tốc tối đa. Với các thông số đã chọn, tài liệu gốc tính được Nvmax = 82.2 kW. Từ đó, công suất lớn nhất yêu cầu của động cơ được xác định là Nmax(tt) = 85.8 kW. Dựa trên kết quả này, một động cơ xăng 4 kỳ có công suất cực đại 102 kW tại 6300 vg/ph được chọn. Sự lựa chọn này không chỉ đáp ứng yêu cầu về hiệu suất mà còn có một khoản dự trữ công suất, giúp xe vận hành bền bỉ và linh hoạt hơn.

3.2. Tính toán và phân bổ tỷ số truyền cho hệ thống truyền động

Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực quyết định khả năng biến đổi mô-men xoắn và tốc độ của xe. Mục tiêu là xác định tỷ số truyền của hộp số (ih) và truyền lực chính (io) sao cho xe đạt được cả vận tốc lớn nhất (vmax) và lực kéo lớn nhất ở tay số thấp. Dựa vào công thức vmax = (0.377 * rb * nN) / (ihn * io), tỷ số truyền ở tay số cao nhất được xác định. Ngược lại, tỷ số truyền ở tay số 1 (ih1) được tính toán để đảm bảo lực kéo thắng được lực cản tổng cộng lớn nhất. Quá trình này đòi hỏi sự cân đối giữa khả năng tăng tốc và hiệu quả nhiên liệu. Việc xây dựng một chuỗi tỷ số truyền theo cấp số nhân là phương pháp phổ biến để đảm bảo xe chuyển số mượt mà và tối ưu hóa dải hoạt động của động cơ.

IV. Quy trình thiết kế khung gầm xe và hệ thống treo tối ưu

Bên cạnh hệ thống truyền lực, phần kết cấu chịu lực là yếu tố sống còn đảm bảo an toàn ô tô. Một đồ án: Thiết kế và Tính toán Ô tô 7 Chỗ hoàn chỉnh không thể thiếu phần thiết kế khung gầm xe và tính toán hệ thống treo. Khung gầm (chassis) là bộ xương của chiếc xe, chịu toàn bộ tải trọng tĩnh và tải trọng động phát sinh khi xe vận hành. Thiết kế khung gầm phải đảm bảo độ cứng vững, độ bền mỏi và khả năng hấp thụ năng lượng khi va chạm. Song song đó, hệ thống treo kết nối khung gầm với bánh xe, có nhiệm vụ dập tắt các dao động từ mặt đường, mang lại sự êm dịu và duy trì độ bám cho bánh xe. Tài liệu gốc đề xuất sử dụng hệ thống treo trước độc lập và treo sau phụ thuộc, một lựa chọn phổ biến cho dòng xe SUV 7 chỗ nhờ sự cân bằng giữa chi phí, độ bền và hiệu quả vận hành. Việc tính toán sức bền vật liệu và mô phỏng FEA cho các thành phần này là bắt buộc.

4.1. Nguyên tắc thiết kế kết cấu thân vỏ và khung gầm chịu lực

Việc thiết kế khung gầm xe và kết cấu thân vỏ tuân theo các nguyên tắc cơ bản về cơ học kết cấu. Vật liệu được lựa chọn thường là thép hợp kim cường độ cao để tối ưu hóa tỷ lệ giữa độ bền và khối lượng. Cấu trúc khung gầm dạng thang (ladder frame) hoặc unibody (thân vỏ liền khối) được cân nhắc tùy thuộc vào mục đích sử dụng. Đối với xe SUV, cấu trúc unibody ngày càng phổ biến vì giúp giảm trọng lượng và cải thiện khả năng xử lý. Các vùng hấp thụ xung lực được thiết kế ở phía trước và sau xe để bảo vệ hành khách. Việc sử dụng phần mềm phân tích phần tử hữu hạn (FEA) cho phép các kỹ sư mô phỏng các tình huống tải trọng khác nhau, từ đó tối ưu hóa hình dạng và độ dày của các dầm, cột trụ để đạt được độ cứng vững yêu cầu.

4.2. Tính toán và lựa chọn hệ thống treo trước và sau phù hợp

Việc tính toán hệ thống treo bao gồm xác định độ cứng của lò xo và đặc tính của giảm chấn để phù hợp với khối lượng xe và điều kiện vận hành. Tài liệu gốc lựa chọn hệ thống treo trước độc lập loại MacPherson với lò xo trụ và hệ thống treo sau phụ thuộc dùng thanh xoắn. Lựa chọn này cân bằng giữa sự thoải mái và khả năng kiểm soát. Các thông số như tần số dao động riêng của phần được treo và không được treo được tính toán để đảm bảo sự êm dịu. Thêm vào đó, các thanh cân bằng được tích hợp ở cả treo trước và sau để giảm độ nghiêng thân xe khi vào cua, qua đó cải thiện tính ổn định và an toàn ô tô.

V. Cách mô phỏng thiết kế ô tô 7 chỗ bằng SolidWorks và FEA

Công nghệ mô phỏng trên máy tính đã trở thành một phần không thể thiếu trong quy trình thiết kế xe hơi hiện đại. Trong khuôn khổ một đồ án: Thiết kế và Tính toán Ô tô 7 Chỗ, việc sử dụng các công cụ này giúp kiểm nghiệm và tối ưu hóa thiết kế một cách hiệu quả trước khi tạo ra sản phẩm vật lý. Phần mềm SolidWorks là một lựa chọn mạnh mẽ để xây dựng mô hình 3D chi tiết của toàn bộ chiếc xe, từ những con ốc nhỏ nhất đến toàn bộ kết cấu thân vỏ và khung gầm. Từ mô hình 3D này, các bản vẽ kỹ thuật ô tô 2D có thể được xuất ra một cách nhanh chóng và chính xác. Quan trọng hơn, mô hình CAD là đầu vào cho quá trình phân tích phần tử hữu hạn (FEA), cho phép dự đoán ứng suất, biến dạng và độ bền của các chi tiết dưới tác động của các loại tải trọng khác nhau, từ đó đảm bảo các tiêu chuẩn về an toàn ô tô được đáp ứng.

5.1. Xây dựng mô hình 3D và xuất bản vẽ kỹ thuật ô tô chi tiết

Sử dụng phần mềm SolidWorks, sinh viên có thể dựng mô hình 3D cho từng hệ thống: động cơ, hệ thống truyền lực, hệ thống treo, và khung gầm. Quá trình này không chỉ là vẽ lại hình dạng mà còn là việc lắp ráp các cụm chi tiết, kiểm tra sự va chạm và đảm bảo khả năng lắp lẫn. Từ mô hình lắp ráp tổng thể, các bản vẽ kỹ thuật ô tô chi tiết cho từng bộ phận có thể được tạo ra. Các bản vẽ này tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật, bao gồm đầy đủ các hình chiếu, kích thước, dung sai và yêu cầu vật liệu, là tài liệu quan trọng cho giai đoạn chế tạo và là một phần không thể thiếu của bản thuyết minh đồ án tốt nghiệp.

5.2. Phân tích phần tử hữu hạn FEA để kiểm tra sức bền vật liệu

Mô phỏng phân tích phần tử hữu hạn (FEA) là bước kiểm tra độ bền ảo của thiết kế. Mô hình 3D từ SolidWorks được nhập vào các phần mềm như Ansys hoặc Abaqus. Các điều kiện biên và tải trọng thực tế được áp dụng, ví dụ như tải trọng do khối lượng xe, lực quán tính khi phanh gấp hoặc vào cua. Phần mềm sẽ tính toán và hiển thị trực quan các vùng có ứng suất tập trung cao, các vùng có nguy cơ biến dạng hoặc phá hủy. Dựa trên kết quả này, sinh viên có thể điều chỉnh thiết kế, chẳng hạn như tăng độ dày vật liệu hoặc thêm các gân gia cường tại các vị trí quan trọng, nhằm tối ưu hóa thiết kế khung gầm xe và đảm bảo tính toán sức bền vật liệu là chính xác.

VI. Hoàn thiện thuyết minh đồ án và hướng phát triển tương lai

Giai đoạn cuối cùng của đồ án: Thiết kế và Tính toán Ô tô 7 Chỗ là tổng hợp tất cả các kết quả nghiên cứu, tính toán và thiết kế vào một bản thuyết minh đồ án tốt nghiệp hoàn chỉnh. Đây là tài liệu quan trọng nhất, trình bày một cách logic và khoa học toàn bộ quá trình thực hiện đề tài. Một bản thuyết minh tốt cần có cấu trúc rõ ràng, diễn giải chi tiết từng bước tính toán, và lý giải cho các quyết định thiết kế đã đưa ra. Nó phải bao gồm tất cả các phần, từ cơ sở lý thuyết về động lực học ô tô, quá trình lựa chọn động cơ, cho đến kết quả mô phỏng phân tích phần tử hữu hạn (FEA). Ngoài ra, việc đề xuất các hướng phát triển trong tương lai, chẳng hạn như tối ưu hóa khí động học xe hay ứng dụng vật liệu mới, sẽ nâng cao giá trị khoa học của đồ án, mở ra những tiềm năng nghiên cứu sâu hơn cho sinh viên và ngành công nghệ ô tô.

6.1. Cấu trúc và nội dung cần có trong một bản thuyết minh đồ án

Một bản thuyết minh đồ án tốt nghiệp chuẩn mực phải bao gồm các phần chính: Đặt vấn đề, Tổng quan tài liệu, Cơ sở lý thuyết, Tính toán và thiết kế các hệ thống (truyền lực, treo, phanh, lái), Mô phỏng và phân tích kết quả, Kết luận và Kiến nghị. Mỗi phần tính toán cần trình bày rõ công thức áp dụng, các thông số đầu vào và kết quả thu được. Các bảng biểu, đồ thị và hình ảnh minh họa từ mô hình 3D và kết quả mô phỏng FEA cần được tích hợp một cách hợp lý để tăng tính trực quan và thuyết phục. Phần kết luận phải tóm tắt được những kết quả chính mà đồ án đã đạt được, so sánh với mục tiêu ban đầu và tự đánh giá những hạn chế.

6.2. Đề xuất các hướng nghiên cứu và cải tiến cho thiết kế xe

Phần cuối cùng của đồ án nên mở ra các hướng phát triển tiềm năng. Dựa trên thiết kế hiện tại, các cải tiến có thể bao gồm việc tối ưu hóa kết cấu thân vỏ bằng vật liệu composite để giảm khối lượng, nghiên cứu sâu hơn về khí động học xe để giảm lực cản không khí, hoặc tích hợp các hệ thống an toàn chủ động tiên tiến như phanh khẩn cấp tự động. Một hướng đi khác là điện hóa hệ thống truyền lực, chuyển đổi từ động cơ đốt trong sang động cơ hybrid hoặc thuần điện. Việc đề xuất các hướng đi này không chỉ cho thấy tầm nhìn của người thực hiện mà còn khẳng định giá trị thực tiễn và tính bền vững của đề tài trong bối cảnh ngành công nghệ ô tô đang thay đổi nhanh chóng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG BỘ MÔN KỸ THUẬT Ô TÔ ĐỒ ÁN HỌC PHẦN THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN Ô TÔ XE CON – 7 CHỖ NGỒI Giáo viên hướng dẫn: ThS. Huỳnh Trọng Chương Sinh viên thực hiện: Nguyễn Huy Hoàng Mã số sinh viên: 64130738 Khánh Hòa – 11/2024 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG BỘ MÔN KỸ THUẬT Ô TÔ ĐỒ ÁN HỌC PHẦN THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN Ô TÔ XE CON – 7 CHỖ NGỒI Giáo viên hướng dẫn: ThS. Huỳnh Trọng Chương Sinh viên thực hiện: Nguyễn Huy Hoàng Mã số sinh viên: 64130738 Khánh Hòa – 11/2024 I. THÔNG SỐ YÊU CẦU a.

Xe Thương mại Thuộc chủng loại ô tô: con (I. Số chỗ ngồi, S = 7 chỗ ngồi (I. Khối lượng hàng hóa, Ghh = 0 kilogram (kg) (I. Vận tốc lớn nhất, mặt đường tương ứng: + Vận tốc lớn nhất, vmax = 155 kilometer/hour (km/h) (I.4) + Mặt đường tương ứng với vmax, chọn: - Mặt đường, loại: nhựa hoặc bê tông, khô và sạch (I.5) - Độ dốc mặt đường, không đáng kể (I.

XE MẪU 1 Nhãn hiệu: Toyota Rush 2021 2 Số chỗ ngồi, S = 7 chỗ ngồi 3 Vận tốc lớn nhất, vmax = 160 km/h 4 Công thức bánh xe, (A x B) = 4x2 5 Thông số kỹ thuật 5. Kích thước tổng thể Chiều dài tổng thể, Lo = 4435 milimeters (mm) Chiều rộng tổng thể, Wo = 1695 mm Chiều cao tổng thể, Ho = 1705 mm Vệt bánh trước, WF = 1450 mm Vệt bánh sau, WR = 1460 mm Chiều dài cơ sở, L = 2685 mm Khoảng sáng gầm xe, Gc = 220 mm 5. Khối lượng + Khối lượng bản thân, Go = 1290 kg Phân bổ lên: - Phía trước, Go1 = 775 kg - Phía sau, Go2 = 515 kg + Khối lượng toàn bộ, Ga = 1870 kg Phân bổ lên: - Phía trước, Ga1 = 1120 kg - Phía sau, Ga2 = 750 kg + Tải trọng 580 kg 6. ĐỘNG CƠ Số kỳ: 4 kỳ Hệ thống nhiên liệu: Phun xăng điện tử Công suất cực đại, Nmax = 102 kilowatt (kW) Mô men xoắn cực đại, Mmax = 134 Newton–meter (Nm) 7.

Hệ thống truyền động 7. Hộp số Loại:… số tiến; … số lùi a. Tỷ số truyền những số tiến tay số 1, ih1 = xxx tay số 2, ih2 = xxx tay số 3, ih3 = xxx tay số 4, ih4 = xxx tay số 5, ih5 = xxx. Tỷ số truyền số lùi ihlui = xxx 7.

Truyền lực chính Thuộc trong hộp số/cầu trước/cầu sau với, tỷ số truyền, io = …/… 8. Hệ thống lái Cơ cấu lái hộp Trợ lực có 9. Hệ thống treo a. Cầu phía trước Loại độc lập Đàn hồi lò xo Giảm chấn 1 ống b.

Cầu phía sau Loại phụ thuộc Đàn hồi thanh xoắn Giảm chấn 1 ống 10. Hệ thống phanh 10. Phanh đỗ Dẫn động phanh, loại cáp Cơ cấu phanh, Đặt tiếp sau hộp số Loại trống phanh 10. Phanh dừng Dẫn động phanh, loại: cáp Cơ cấu phanh, loại: trống phanh Trợ lực: chân không 11.

Lốp xe + Phía cầu trước 215/60R17 96H + Phía cầu sau 215/60R17 96H III. THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHỌN SƠ BỘ III. CÔNG THỨC BÁNH XE a. Tổng số trục cầu xe Xe được phân thành 2 phần: + Phần phía trước Số lượng chọn sơ bộ: 01 trục cầu Mỗi đầu trục cầu được kết nối với 01 bánh xe Trục cầu trước cùng 2 bánh xe làm nhiệm vụ: Đỡ một phần khối lượng của xe; Dẫn hướng cho xe di chuyển; … + Phần phía sau Số lượng chọn sơ bộ: 01 trục cầu Mỗi đầu trục cầu kết nối với 01 bánh xe Trục cầu sau cùng 2 bánh xe làm nhiệm vụ: Đỡ một phần khối lượng của xe; … Như vậy, xe được chọn với: Số lượng trục cầu: 02 Số lượng bánh xe: 04 b.

Công thức bánh xe Công thức bánh xe, có ký hiệu: A x B Với, Tổng số bánh xe tiếp xúc và sẽ lăn trên mặt đường: A Số bánh xe chủ động: B; thuộc: trục cầu phía sau (III.1) Nên, công thức bánh xe được thể hiện: A x B = 4x2 (III. Vận tốc nhỏ nhất ô tô Tùy theo từng chủng loại ô tô mà khoảng trị số vận tốc nhỏ nhất (vmin) Được thiết lập trong bảng 1. Khoảng giá trị vận tốc nhỏ nhất của ô tô CHỦNG LOẠI XE Vmin (km/h) Con, khách cỡ nhỏ 5÷7 Tải, khách cỡ trung 4÷5 Tải lớn, Sơ mi rơ moóc 2÷3 Với chủng loại ô tô (ký hiệu I.1): con Trị số vmin thường thuộc khoảng [5, 7] km/h (III.3) Chọn, vmin = 6 ∈ [5, 7] km/h (III. HỆ SỐ BÁM, HỆ SỐ CẢN LĂN, ĐỘ DỐC MẶT ĐƯỜNG a.

Hệ số bám, hệ số cản lăn Tùy theo loại đường và tình trạng mặt đường mà khoảng trị số thực nghiệm, của: Hệ số bám (φ), và Hệ số cản lăn ứng với vận tốc không lớn hơn (≤) 80 km/h, (fo) Được thể hiện trong bảng 2. Hệ số bám và cản lăn của mặt đường LOẠI ĐƯỜNG HỆ SỐ & TÌNH TRẠNG MẶT Bám Cản lăn (f0) ứng với V< ĐƯỜNG (φ) hoặc = 80 km/h Đường nhựa 0.018 hoặc đường bêtông 0.015 - Khô và sạch 0.030 Đường đất - Pha sét, khô 0.15 - Đất sau khi cày 0.5 Xe được thử nghiệm đạt vận tốc lớn nhất (vmax) Trên mặt đường: nhựa hoặc bê tông khô và sạch Nên, theo bảng 2: + Hệ số bám (φ) Thuộc trong khoảng, φ ∈ [0.5) + Hệ số cản lăn ứng với vận tốc (vet) không lớn hơn (≤) 80 km/h: fo Thường thuộc khoảng, fo ∈ [0. Hệ số cản lăn ứng với vmax Bằng thực nghiệm, đã xác định hệ số cản lăn là một hàm số: fvet = f(vet) Biến đổi theo vận tốc, vet; Và tìm ra biểu thức: fvet = f(vet) = (32+(vet2)/1500) (III.7) Ngoài ra, khi xe di chuyển trên mặt đường nhựa hoặc bêtông khô và sạch, hệ số cản lăn cũng xác định bởi một hàm số thực nghiệm: fvet = f(vet) = (32+vet)/2800 (III.8) Khi thay đổi trị số vet: từ, vận tốc nhỏ nhất: vet → vmin; đến, vận tốc lớn nhất: vet → vmax. tức, vmin → vmax với, Đã chọn (ký hiệu (III.4)) vmin = 6 km/h hay vmin = 1.9) Theo yêu cầu (ký hiệu (I.4)) vmax = 155 km/h hay vmax = 43.10) Do đó, vận tốc thay đổi trong khoảng: [vmin, vmax] = [1.11) Trị số của hệ số cản lăn ứng với vận tốc lớn nhất, fvmax Được xác định bởi ký hiệu (III.10): vmax = 155 Nên, fvmax = 0.

Độ dốc mặt đường Độ dốc mặt đường xe di chuyển, i Để đạt được vận tốc lớn nhất, vmax Thường có độ dốc: không đáng kể Và thường thuộc khoảng, i ∈ [0.4), khi xe di chuyển đạt vmax = 155 km/h Ứng với độ dốc được chọn: i = 0. KÍCH THỨC TỔNG THỂ Theo thực tế, thông số kích thước một số ô tô được thể hiện trong bảng 3 [6], [7], [8] Bảng 3. Thông số kích thước xe theo thực tế Kích thước chủng loại xe (mm) 5 chỗ 7 chỗ 16 chỗ 29 chỗ 47 chỗ tải L 2550 ÷ 3270 2380 ÷ 3025 2555 ÷ 3950 3900 ÷ 4260 5950 ÷ 6200 2640 ÷ 6650 W(F) 1470 ÷ 1967 1420 ÷ 1730 1475 ÷ 1760 1665 ÷ 2050 2010 ÷ 2092 1385 ÷ 1910 Lo 4070 ÷ 5362 4025 ÷ 5100 4695 ÷ 7080 6990 ÷ 8730 11880 ÷ 12200 5235 ÷ 10270 Wo 1560 ÷ 2075 1485 ÷ 2176 1695 ÷ 2098 1873 ÷ 2480 2490 ÷ 2945 1760 ÷ 2500 Ho 1416 ÷ 1965 1490 ÷ 1990 1980 ÷ 2940 1724 ÷ 3390 3480 ÷ 3690 2000 ÷ 3210 Dựa theo bảng 3 với xe đã chọn: a. Chiều dài tổng thể Chiều dài tổng thể – Overall Length, Lo Khoảng thường sử dụng, Lo ∈ [4025, 5100] mm Theo xe mẫu, Lom = 4435 mm Chọn cho xe, Lo = 4445 ∈ [4025, 5100] mm (III.

Chiều rộng tổng thể Chiều rộng tổng thể – Overall Width,Wo Khoảng thường sử dùng, Wo ∈ [1485, 2176] mm Theo xe mẫu, Wom = 1695 mm Chọn cho xe, Wo = 1705 ∈ [1485, 2176] mm (III. Khoảng cách vệt 2 bánh xe phía trước Chiều rộng cơ sở (khoảng cách vệt 2 bánh xe phía trước), WF Khoảng thường sử dùng, WF ∈ [1420, 1730] mm Theo xe mẫu, WFm = 1450 mm Chọn cho xe, WF = 1500 ∈ [1420, 1730] mm (III. Chiều cao tổng thể Chiều cao tổng thể – Overall Height, Ho Khoảng thường sử dùng, Ho ∈ [1490, 1990] mm Theo xe mẫu, Hom = 1705 mm Chọn cho xe, Ho = 1715 ∈ [1490, 1990] mm (III. Chiều dài cơ sở Chiều dài cơ sở – Wheelbase, L Khoảng thường sử dùng, [L] ∈ [2380, 3025] mm Theo xe mẫu, Lm = 2685 mm Chọn cho xe, L = 2695 ∈ [2380, 3025] mm (III.

Khoảng sáng gầm xe Khoảng sáng gầm xe – Ground Clearance Gc Khoảng thường sử dụng, [Gc] ∈ […, …] mm Theo xe mẫu, Gcm = 220 mm Chọn cho xe, Gc = 230 ∈ […, …] mm (III. THIẾT BỊ TẠO NĂNG LƯỢNG Thiết bị tạo động năng cho xe di chuyển là động cơ: đốt trong (III.20) + Vị trí động cơ - Đặt ở phía: trước cầu trước - Nằm: dọc + Hệ thống nhiên liệu động cơ đốt trong - Sử dụng nhiên liệu: xăng - Có bộ hạn chế số vòng quay động cơ. Với các thông số đã chọn cho hệ thống nhiên liệu, theo thực nghiệm (bảng 4): Bảng 4. Khoảng giá trị số vòng quay ứng với động cơ sử dụng nhiên liệu BỘ HẠN CHẾ LIÊN QUAN SỐ VÒNG QUAY ĐẾN SỐ VÒNG QUAY ĐCĐT NHIÊN LIỆU SỬ DỤNG Không Có nmin (vg/ph) nmax (vg/ph) λ = nmax/nN X 600 ÷ 1100 5000 ÷ 7000 1.9 nmax = nN = Diesel 500 ÷ 600 2000 ÷ 2600 ndm Tốc độ quay nhỏ nhất ĐCĐT, nmin Thường thuộc trong khoảng, nmin ∈ [500, 600] Revolutions Per Minute (rpm) chọn, nmin = 550 ∈ [500, 600] rpm (III.21) Tỷ số giữa số vòng quay lớn nhất (nmax) với số vòng quay ứng với công suất lớn nhất (nN), λ = nmax/nN (III.22) Thường thuộc trong khoảng: λ ∈ [0.23) + Động cơ đốt trong - số kỳ: 4 - buồng đốt, loại: trực tiếp Với các thông số đã chọn, theo thực nghiệm (bảng 5) trị số của các hệ số để tính toán công suất ĐCĐT: a = 1; b = 1; c = 1 (III.

Giá trị các hệ số thực nghiệm của ĐCĐT Sử dụng Các hệ số thực nghiệm Kỳ Buồng cháy nhiên liệu a b c Xăng 4 1 1 1 Diesel 2 0.13 1 Diesel 4 Trực tiếp 0.5 1 Diesel 4 Dự bị 0.4 1 Diesel 4 Xoáy lốc 0. HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG Ô TÔ Động cơ truyền: Công suất, Ne; hay Mô men, Me; và Số vòng quay tương ứng, ne đến: trục cầu xe phía sau Truyền qua các thiết bị, bao gồm: a. Hộp số chính + Hộp số, loại: nhiều cấp + Tay số truyền tiến đầu tiên (số 1), ih1 Thường thuộc khoảng ih1 ∈ [xxx, xxx] (III.