การออกแบบลักษณะยานยนต์eng.sut.ac.th/me/box/3_54/436306/1.pdf · การออกแบบลักษณะยานยนต์...

การออกแบบลกษณะยานยนต

ในปจจบนเทคโนโลยดานวศวกรรมยานยนตไดถกพฒนาไปอยางมาก ขอมลดานเทคนค เชน

-ขอมลดานเครองยนต ในสวนของอตราสวนก าลงอด ก าลงสงสด

-ขอมลระบบสงก าลง และคลทช

-ในสวนหนาเปนแบบอสระ ปกนกคพรอมคอยลสปรง

-อปกรณมาตรฐานความปลอดภย ระบบเบรกแบบ ABS ปองกนลอลอก

เมอยานยนตนบตงแตถกประดษฐขนมาครงแรกจนถงในยคปจจบน งานดานวศวกรรมยานยนตไดมการเปลยนแปลงมาโดยตลอด อกทงความเจรญกาวหนาทางดานเทคโนโลยในดานตาง ๆ

-เทคโนโลยดานวสดศาสตร

-เทคโนโลยดานอเลกทรอนกส

-เทคโนโลยดานการออกแบบ

-ระบบควบคมการท างานของรถยนต

-ดานมลพษ และผลกระทบสงแวดลอม

การออกแบบลกษณะยานยนต

-เทคโนโลยดานเครองยนตดเซล ไดน าระบบฉดน ามนเชอเพลงแรงดนสง เขามาใชกบเครองยนตดเซล เพอเพมประสทธภาพการเผาไหมและลดมลพษทางอากาศ

-มการพฒนาน าระบบควบคมการท างานของยานยนตโดยระบบคอมพวเตอร เพอเพมประสทธภาพการท างานของรถยนต

-การน าระบบดาวเทยมใสในรถยนตเพอเพมความสะดวกในการเดนทางของผขบรถ

-ระบบการท างานพนฐานของเครองยนต หรอระบบสนบสนนของยานยนตโดยสวนใหญยงคงพนฐานดานวศวกรรมยานยนตอยเชนเดม เชน ระบบก าลงรองรบก าลงอดของเครองยนต ยงคงใชลกสบ และถายทอดก าลงไปยงกานสบ เพลาขอเหวยง ลอชวยแรง ผานระบบสงก าลงไปยงลอ เพอขบเคลอนรถยนตใหสามารถเคลอนทไปได

การออกแบบลกษณะยานยนต

สวนประกอบของระบบตาง ๆ ของยานยนต

สวนประกอบตาง ๆ ของรถยนต (Ford Motor Company)

การพฒนาเทคโนโลยดานตาง ๆ และระบบสนบสนนตาง ๆ ของงานดานวศวกรรมยานยนต ยอมสงผลโดยตรงตอระบบตาง ๆ และสวนประกอบของรถยนตมความซบซอนมากขน และเพมอ านวยความสะดวกของผขบขมากขน

ประวตของยานยนต

ยานยนตเกดขนครงแรกราว ค.ศ. 1769 (พ.ศ. 2312) โดยวศวกร ชอ Nicholas Joseph Cugnot ซงเปนชาวฝรงเศสในกองทพของฝรงเศส ยานยนตทเขาประดษฐมลกษณะเปนรถ 3 ลอ ใชไอน าในการขบเคลอนใหรถเคลอนท โดยมวตถประสงคในการลากจงปนใหญ

-ป ค.ศ. 1784 (พ.ศ. 2327) James Watt วศวกรชาว สกอต ไดพฒนากลจกรไอน าขนแตไมประสบผลส าเรจเทาทควร

-ป ค.ศ. 1802 (พ.ศ.2345) Richard Trevithick ชาวองกฤษ ไดพฒนารถบส พลงงานไอน า ( Steam Coach ) ใชเดนทางจากเมอง Cornwall ไปยงเมอง London แตเกดระเบดขนระหวางทาง เนองจาก Trevithick ลมดบไฟของหมอไอน า แตอยางไรกตามธรกจรถบสพลงงานไอน ากไดด าเนนตอไป ในประเทศองกฤษ

-ป ค.ศ. 1865 ธรกจรถบสไดประสบปญหา เกดการแขงขนกบรถไฟทเกดขน และการเขมงวดของกฎหมายขององกฤษ ธรกจรถบสจงยตลง

ประวตของยานยนต

-ป ค.ศ.1886 (พ.ศ. 2429) ยานยนตทสามารถใชงานไดจรงเปนครงแรก เปนเครองยนตแกสโซลน (Gasoline Engine) ประดษฐโดย Karl Benz (1844-1929)

และ Gottlieb Daimler (1834-1900) หลงจากนนยานยนตกไดพฒนาโดยนกประดษฐอกหลายทานทเราคนเคยกน เชน Rene Panhard, Emile Levassor,

Armand Peugeot, Frank และ Charies Duryea และHenry Ford

-ป ค.ศ.1908 (พ.ศ. 2451) อตสาหกรรมยานยนตไดเรมเกดขนในสหรฐอเมรกา โดย Henry Ford โดยเขาใชกระบวนการผลตแบบท (Model T) และ General Motors ในขณะเดยวกนในยโรปกไดเกดอตสาหกรรมยานยนตขนดวยเชนกน ชอยานยนตทเราคนเคยกน เชน Daimler, Opel หรอแมแต Benz

ประวตของยานยนต

-ในระหวางป ค.ศ. 1900 ถง ค.ศ. 1912 การออกแบบในอตสาหกรรมยานยนตไมคอยมการเปลยนแปลงมากนก และโดยการออกแบบเนนทการผลตทรวดเรว เพมความสะดวกสบาย และความนาเชอถอของยานยนต

-สงครามโลกครงท 1 (พ.ศ.2457–พ.ศ.2461) การพฒนาดานวศวกรรมยานยนต มความกาวหนาอยางรวดเรวเพอรองรบการขนสงในระหวางสงคราม

-หลงจากสงครามสนสด การออกแบบยานยนตจะเนนดานเครองยนต และชนสวนตาง ๆ ของยานยนต จนถงสงครามโลกครงท 2 (พ.ศ.2480 ถง พ.ศ.2488) ไดมการใชยานยนตในการบรการงานในสงคราม และขนสงอปกรณตาง ๆ ในสงคราม

ประวตของยานยนต

ส าหรบประเทศไทยมการน าเขายานยนตเขามาใชในประเทศนานแลว และปจจบนประเทศไทยเปนฐานก าลงการผลตของรถยนตหลายคายใหญ ในปจจบนยานยนตไดถกพฒนาไปอยางรวดเรว โดยเฉพาะระบบควบคมการท างานของยานยนต ซงเปนผลมาจากการวจยและพฒนาของผผลตยานยนตเพอใหสามารถครอบครองตลาดใหไดมากทสด การพฒนาวศวกรรมยานยนตในปจจบน เ ชน มการประดษฐยานยนตประเภท Hybrid ซงเปนการผสมผสานการท างานของเครองยนตกบระบบมอเตอรไฟฟาในการขบเคลอนการเคลอนทของรถยนต ซงสามารถประหยดการสนเปลองของน ามนเชอเพลง และยงชวยลดมลพษทเกดจากการเผาไหมของเครองยนตทไมสมบรณดวย

Hybrid

เครองยนตทใชเชอเพลง Hydrogen หรอเราเรยกวาเครองยนต FCHV

(Fuel Cell Hydrogen Vehicle ) อกทงปจจบนโลกเราก าลงตนตวกบปญหาสงแวดลอม โดยเฉพาะปญหามลพษทางอากาศ ท าใหการวจยและพฒนาดานยานยนตยงตองมงเนนในเรองการลดมลพษทางอากาศทเกดจากการเผาไหมของเครองยนต เชน ในเครองยนตดเซล มการน าระบบการฉดน ามนเชอเพลงดวยแรงดนสง หรอทเรารจกในระบบ Common Rail การเพมแรงดนในการฉดน ามนท าใหน ามนเปนฝอยมากขน ท าใหการเผาไหมในหองเผาไหมมความสมบรณมากขน ซงสงผลโดยตรงตอสภาพอากาศทเกดจากการเผาไหมดขนไปดวย

Hydrogen

พลงงานทดแทน

ในสวนอนทเกยวของการยานยนต คอ มการวจยและพฒนาระบบพลงงานทดแทนน ามน ซงเปนเชอเพลงหลกของรถยนต และชวยลดการน าเขาของน ามนจากตางประเทศ เชน มการวจยและพฒนา Bio Diesel เพอทดแทนหรอลดการใชน ามนดเซล หรอ Gasohol

โดยการน า Ethanol Alcohol ผสมลงใน Gasoline ประมาณ 10 % ในสวนของระบบควบคมการท างานของยานยนต หรอการเพมความสะดวกสบายของผขบข เชน มระบบน าทาง ซงจะบอกต าแหนงทคณอย คนหาเสนทางทเหมาะสม และน าทางคณไปสจดหมาย

แตอยางไรกตามถงแมวศวกรรมยานยนตจะถกพฒนาใหกาวหนาอยางไรกตาม การท างานพนฐานของยานยนตยงคงไมเปลยนแปลงไปมากนก เชน การท างานของเครองยนต ซงเปนเครองยนตทเผาไหมในหองเผาไหม ท าใหเกดความดนสง สงก าลงไปยงลกสบ เพลาขอเหวยง ระบบสงก าลงของยานยนต และไปยงลอในทสด

ระบบของยานยนต ( Automotive Systems )

ในระบบของยานยนต สามารถแบงไดเปน 2 สวนใหญ คอ ระบบโครงสรางหลกของยานยนต และระบบทไมใชโครงสรางหลก เชน ระบบเครองยนต ระบบรองรบ ระบบสงก าลง เปนตน

ระบบโครงสรางหลกของยานยนต ( Construction of Automotive )

ระบบโครงสรางของยานยนต ซงเปนสวนทสรางความแขงแรงใหยานยนต รวมถงสรางความสวยงาม และรปแบบ รปลกษณของยานยนต

1. Unitized Construction

2. โครงสรางแบบ Body Over Frame

Unitized Construction

ลกษณะโครงสรางของยานยนตแบบนจะเปนชนเดยวกน (Unibody) ไมสา มารถแยกเปนสวนยอยได โครงสรางแบบนจะเพมความแขงแรงใหตวโครงสรางของรถยนต เนองจากโครงสรางมชนเดยว เกดจากการเชอมตดกนทงหมด

โครงสรางรถแบบนมแนวโนมทจะใชในรถยนตเพมมากขนเนองจากโครงสรางแบบนจะชวยปองกนผขบข และผโดยสารใหปลอดภยจากการชนไดดกวาโครงสรางของรถแบบ Body Over Frame เนองจากลกษณะโครงสรางมลกษณะเปนชนเดยวกน ท าใหสามารถกระจายแรงเนองจากการชนไดด

โครงสรางแบบ Body Over Frame

โครงสรางของรถแบบนเปนแบบพนฐานทใชในรถยนตทวไป คอมการแยกสวนของ Body และ Frame โครงสรางแบบน Frame ตองมความแขงแรงเพยงพอทใหชนสวนของรถยนตยงคง Alignment อยไดถาเกดการชนกนของรถยนต เพอปองกนอนตราย โครงสรางแบบนจะไมมการเชอมระหวางชนสวนโครงสรางหลก โดยทวไปจะยดโครงสรางดวยการใชนต ในสวนการยดระหวาง Body และ Frame จะมยางรองในจดทมการยด เพอลดการสนสะเทอนเมอรถเคลอนท การออกแบบโครงสรางแบบนปจจบนมใชงาน รถกระบะ รถต หรอรถโดยสาร

รปรางของรถยนต ( Body Shape )

ในการแบงประเภทของรถยนต มการแบงไดหลายรปแบบ เชน

ใชชนดของเครองยนตในการแบง

ใชรปราง/โครงสรางของรถยนต

ใชชนดของเชอเพลง

ใชการขบเคลอน

แบงตามความรสกของผบรโภค เชน รปรางภายนอกของรถยนต หรอการวางเบาะทนงของผโดยสาร หรอแมแตจ านวนประตของรถยนต

ปจจบนสามารถแบงได 7 รปแบบดวยกน คอ

รปรางของรถยนต

1. Sedan รปรางลกษณะของรถยนตซงสวนใหญเปนรถนงสวนบคคลแบบเกง มทนงทงขางหนา และขางหลง โดยทวไปสามารถนงได 4–6 คน มทงแบบ 2 ประต และ 4 ประต

2. แบบเปดประทน (Convertible Top) ลกษณะรถแบบนมหลงคาทสามารถเปดขน-ลง โดยทวไปหลงคาท าจากวสดไวนล (Vinyl) รถแบบนมทง 2 ประต และ 4

ประต รถทมเบาะทนงเฉพาะดานหนา เราเรยกวา รถสปอรต (Sports)

3. Liftback หรอ Hatchback ลกษณะรถแบบ Liftback หรอ Hatchback รถแบบนจะมประตดานหลงซงท าไวส าหรบเปนชองเปด-ปดใสสมภาระ สวนลกษณะภายนอกอยางอนจะมลกษณะคลายกบรถซดาน รถแบบนมทงแบบ 3 ประต และ 5 ประต

4. Station Wagon ลกษณะรถแบบ Station Wagon มหลงคายนยาวไปถงดานหลง บรเวณดานหลงจะมทเกบสมภาระ และมประตเปด-ปด ลกษณะการเปดสามารถออกแบบใหเปดไดหลายวธ เชน อาจเปดขนขางบน หรอเปดออกทางดานขาง รถแบบ Station Wagon มทง 2 ประต หรอ 4 ประต

5. Pick-ups หรอรถกระบะ ลกษณะรถแบบ Pick-ups รถแบบนถกออกแบบใหดานทาย หรอบรเวณดานหลงคนขบ เปนกระบะ ใชงานส าหรบงานบรรทก บางรนเพมพนทดานหลงคนขบภายในหองโดยสารใหมพนทเพมมากขน โดยเราเรยกวา CAP รถกระบะมทงแบบขบเคลอน 2 ลอ และ 4 ลอ หรอเราเรยกวา 4x4 หรอบางครงมการออกแบบใหขบเคลอน 4 ลอตลอดเวลา

6. Vans ลกษณะรถแบบ Vans ออกแบบใหมหลงคายาวไปถงทายรถยนต ดานหลงคนขบมพนทไวงานไดหลายรปแบบ เชน ใชส าหรบเปนรถโดยสาร สามารถนงไดถง 12

คน หรอใชส าหรบขนสงสนคา แลวแตการออกแบบเพอใชงาน

7. Multipurpose Vehicles หรอ รถอเนกประสงค ลกษณะรถแบบ Vans

ออกแบบมาเพอใหใชประโยชนไดหลายรปแบบดวยกน โดยหลงคายาวคลมตลอดตวรถ มพนทดานหลงคนขบไวใชงาน มแบบทง ขบเคลอน 2 ลอ และ 4 ลอ หรอ ขบเคลอน 4 ลอตลอดเวลา