LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, ở các thành phố lớn đặc biệt là thủ đô Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh, hiện tượng tắc đường và tai nạn giao thông đã lên đến mức báo động.Chính vì vậy, trong những năm gần đây, nhà nước đã có nhiều chủ chương chính sách và dành sự đầu tư rất lớn cho phát triển giao thông công cộng. Tuy nhiên cho tới thời điểm này việc đầu tư và phát triển xe khách thành phố (xe buýt) vẫn là phương án đúng đắn và khả thi nhất. So với các loại phương tiện giao thông công cộng khác xe buýt an toàn, thuận tiện, nhanh chóng và đòi hỏi sự đầu tư ít hơn.
Chính vì vậy nhu cầu của thị trường về xe buýt là rất lớn. Trước tình hình đó nhà nước đã có nhiều chính sách ưu đãi khuyến khích đầu tư sản xuất xe khách trong nước. So với việc nhập xe từ nước ngoài thì việc sản xuất trong nước cho giá thành thấp hơn nhiều đồng thời thúc đẩy quá trình chuyển giao công nghệ và tạo công ăn việc làm cho công nhân. Tuy nhiên do trình độ và công nghệ còn yếu kém, các nhà máy thường đóng mới xe khách trên cơ sở sắt xi tải nhập từ nước ngoài. Việc chế tạo khung vỏ nói chung là phù hợp với trình độ và cơ sở vật chất của chúng ta mặt khác tăng tỉ lệ nội địa hoá lên cao hơn 30%.
Xuất phát từ những nhu cầu đó em được giao nhiệm vụ “Thiết kế xe khách thành phố dựa trên cơ sở xe tải Hyundai CA-A1 (Loại xe tải Hyundai 8 tấn)”.
Trong đồ án này em sử dụng phần mềm ANSYS, MATLAB để tính toán, thiết kế đồng thời áp dụng những tiêu chuẩn mới nhằm mục đích cho kết quả chính xác hơn, phù hợp với những yêu cầu hiện nay.
Được sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy: PGS.TS……………… và các thầy trong Bộ môn Ô tô đến nay chúng em đã hoàn thành đồ án này. Tuy nhiên do trình độ và thời gian có hạn nên chúng em không thể tránh khỏi những thiếu xót. Vì vậy rất mong sự đóng góp chỉ đạo của các thầy.
Chúng em xin chân thành cảm ơn.
CHƯƠNG I
KHÁI QUÁT TÌNH HÌNH VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XE KHÁCH THÀNH PHỐ Ở NƯỚC TA
I. NHU CẦU CỦA THỊ TRƯỜNG VỀ XE KHÁCH THÀNH PHỐ
Hiện nay, ở các thành phố lớn đặc biệt là thủ đô Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh, hiện tượng tắc đường và tai nạn giao thông đã lên đến mức báo động. Nguyên nhân chính là do hạ tầng giao thông còn yếu kém, không đồng bộ với tốc độ đô thị hoá, công nghiệp hoá của các thành phố. Thêm vào đó mật độ dân cư dày đặc, phương tiện cá nhân quá nhiều, giao thông công cộng còn hạn chế cũng góp phần gây ra hiện tượng này.
Chính vì vậy nhu cầu của thị trường về xe buýt nói riêng và các loại ô tô khác nói chung là rất lớn. Trước tình hình đó, nhà nước đã hướng đầu tư rất nhiều cho một số nhà máy sản xuất xe khách, xe tải như : Nhà máy cơ khí ôtô 1-5, nhà máy cơ khí ô tô Đà Nẵng, nhà máy cơ khí ôtô quận 5, công ty cơ khí giao thông thành phố Hồ Chí Minh. Tuy nhiên với trình độ công nghệ còn yếu kém, lạc hậu việc sản xuất ô tô buýt hoàn toàn của Việt Nam là điều không thể. Chính vì vậy các nhà máy, doanh nghiệp thường đóng xe chở khách trên cơ sở sắt xi xe tải nhập từ nước ngoài.
II. KHÁI QUÁT TÌNH HÌNH CÔNG NGHỆ LẮP RÁP, CHẾ TẠO XE KHÁCH THÀNH PHỐ
II.1. Công nghệ lắp ráp chế tạo xe khách, xe tải của công ty cơ khí giao thông 2 :
Căn cứ vào yêu cầu của Chính Phủ, việc chế tạo một số chi tiết của ôtô phải được tiến hành song song với việc lắp ráp dạng CKD và IKD do vậy việc sản xuất sẽ được bắt đầu đưới dạng CKD bao gồm lắp ráp vỏ thân xe, khung gầm và láp ráp từng cụm chủ yếu cùng với việc lắp ráp sườn và xử lý sơn sơ bộ. Trong thời gian ngắn nhất sẽ chuyển sang lắp ráp dạng IKD.
a) Công nghệ sản xuất khung xe :
- Chế tạo dầm dọc và dầm ngang từ khâu tạo phôi tới hoàn chỉnh bằng phương pháp xấn trên máy xấn dài 12m. Dập định hình trên máy dập 3000T -6000T.
- Gia công các lỗ trên khung xe đồng thời với dập vuốt tạo hình dầm dọc.
- Lắp ráp, gá hàn khung xe trên đồ gá chuyên dùng bằng thiết bị hàn tự động, bán tự động, tán đinh gá lắp bằng các thiết bị chuyên dùng đối với các xe tải lớn
c) Công nghệ sản xuất thùng xe :
- Khung xương thùng xe được chế tạo bằng phương pháp dập định hình trên các máy dập 600T -1000T, máy xấn thuỷ lực.
- Tấm dày, thành bên, thành trước, thành xe (loại xe tải thùng) được dập trên các máy dập 1000T - 3000T và máy xấn thuỷ lực.
g) Công nghệ láp ráp :
Thực hiện công nghệ lắp ráp xe theo dây chuyền với trang thiết bị chuyên dùng như máy vào lốp, giá lật khung xe, các xe chuyên dùng. Cơ giới hoá toàn bộ khâu lắp ráp, sử dụng các máy siết bulông bằng khí nén, bằng điện.
h) Công nghệ kiểm tra sản phẩm:
- Kiểm tra tốc độ bằng băng thử tốc độ.
- Kiểm tra phanh bằng băng thử phanh.
- Kiểm tra sự trượt ngang xe bằng bệ thử trượt ngang.
- Kiểm tra góc lái bằng các dụng cụ chuyên dùng.
II.2. Công nghệ lắp ráp, sản xuất xe khách ở Công ty 1-5 :
a) Nội dung công việc thực hiện :
- Tháo gỡ thùng hàng và buồng lái ra khỏi ôtô, đồng thời tiến hành nối đuôi khung ô tô.
- Dịch trục để thay đổi chiều dài cơ sở cho phù hợp với điều kiện hoạt động của xe.
- Đóng khung vỏ ô tô khách lên sắt xi ôtô theo kết cấu và kích thước bản vẽ.
- Lắp ghế vào sàn ôtô khách.
b) Mô tả chi tiết công nghệ sản xuất, lắp ráp khung xương và vỏ xe :
Công nghệ chế tạo khung xương và vỏ xe khách được tiến hành theo các bước sau:
* Chế tạo khung xương vỏ xe :
- Pha cắt vật liệu tôn 2 - 3mm để làm khung xương.
- Xấn dải tôn làm phôi tạo phụ kiện khung xương trên máy xấn thuỷ lực.
- Dập uốn khung xương theo biên dạng vỏ xe.
* Bọc vỏ tôn :
- Cán phẳng tôn cuộn và dập cắt tôn tấm mỏng theo chiều dày (dày 0,8-1,2mm)
- Dập cắt tạo phôi các mảng đầu, hậu, cửa xe…
- Dập tạo hình.
- Dập sửa ba via.
* Lắp hoàn thiện xe :
- Lắp khung vỏ xe với ôtô sắt xi.
- Lắp hệ thống điều hoà.
- Làm sàn gỗ.
- Bọc ống dẫn khí điều hoà.
III. NHẬN XÉT VÀ ĐỀ XUẤT
Tuy đã có những bước phát triển rất đáng khích lệ nhưng ngành công nghiệp ô tô ở nước ta nói chung vẫn còn lạc hậu. Chúng ta vẫn chưa tiếp cận được với những công nghệ hiện đại của thế giới, chưa có được những máy móc, dây chuyền sản xuất đồng bộ, quá trình sản xuất còn mang tính thủ công, sản lượng thấp. Về mặt thiết kế chế tạo, chúng ta vẫn chủ yếu sử dụng những phương pháp tính toán cổ điển, cho độ chính xác chưa cao và chưa tối ưu. Những phương pháp này đã lạc hậu và không còn phù hợp với trình độ hiện nay.
CHƯƠNG II
GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ANSYS
I. GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM ANSYS, CÁC LĨNH VỰC ÁP DỤNG.
Phần mềm ANSYS do Công ty phần mềm ANSYS ( Hoa Kỳ) phát triển, là một gói phần mềm hoàn chỉnh dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn để mô phỏng ứng sử của một hệ vật lý khi chịu tác động của các loại tải trọng khác nhau. Phép phân tích các phần tử hữu hạn là một phương pháp nhờ sự trợ giúp của máy tính để xác định ứng suất, biến dạng của các kết cấu.
Phần mềm ANSYS có nhiều tiện ích, giúp cho người sử dụng tính toán thiết kế nhanh chóng các nội dung nghiên cứu. Đồng thời cũng cho phép liên kết với một số chương trình phần mềm khác.
Chính vì vậy phần mềm ANSYS đã được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới trong hầu hết các lĩnh vực kỹ thuật :
- Phân tích kết cấu : được sử dụng để xác định trường chuyển vị, biến dạng, ứng suất và các phản lực.
- Động lực học biến dạng lớn : dùng để mô phỏng biến dạng rất lớn khi lực quán tính đóng vai trò quyết định.
- Phân tích nhiệt : dùng để xác định trường phân bố nhiệt độ trong một vật thể, lượng nhiệt mất đi hoặc tăng lên, gradient nhiệt và dòng nhiệt.
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN TRONG ANSYS.
Thông thường quá trình phân tích trong ANSYS có 3 bước:
1. Xây dựng mô hình (Preprocessing)
2. Giải bài toán (Solution)
3. Hiển thị các kết quả (Postprocessing)
II.1. Xây dựng mô hình
Xây dựng mô hình là một công việc tương đối phức tạp và chiếm nhiều thời gian khi giải bài toán bằng ANSYS.
* Xây dựng mô hình phần tử hữu hạn trực tiếp :
Theo phương pháp này các nút và phần tử được người dùng trực tiếp tạo ra bằng các câu lệnh trong ANSYS hoặc từ một số phần mềm khác. Phương thức này rất dễ hiểu và đặc biệt phù hợp với các mô hình đơn giản nhưng với các mô hình phức tạp thì phương pháp trực tiếp trở nên rất cồng kềnh đôi khi đòi hỏi một nỗ lực thời gian lớn.
Có ba bước để tạo lưới phần tử
- Định nghĩa các thuộc tính phần tử.
- Xác định các thông số điều khiển việc chia lưới.
- Tạo lưới.
- Các phần tử một chiều (line elements).
- Các phần tử vỏ (shells).
- Các phần tử khối 2D (2D solids).
- Các phần tử khối 3D (3D solids).
* Điều khiển tổng thể :
- Kích thước thông minh : Xác định kích thước phần tử bằng cách ấn định tất cả các khoảng chia trên tất cả các đường có tính đến độ cong, vị trị lân cận lỗ và một số đặc tính khác.
- Kích thước phần tử tổng thể : Cho phép ấn định kích thước cạnh phần tử lớn nhất cho toàn bộ mô hình (hoặc số khoảng chia trên mỗi đường).
II.2. Giải bài toán
Trong quá trình giải bài toán , có hai bước chính là
- Đặt tải lên mô hình.
- Giải bài toán.
Trong phần mềm ANSYS, chúng ta có thể định nghĩa năm loại tải :
- Những ràng buộc (DOF) : áp đặt bằng DOF, ví dụ như chuyển vị trong một phân tích ứng suất hoặc nhiệt độ trong một phân tích nhiệt.
II.3. Hiển thị các kết quả
Xử lý kết quả là bước cuối cùng trong quá trình phân tích phần tử hữu hạn. Từ các kết quả thu được ta sẽ đưa ra các quyết định về thiết kế nên cần khai thác kết quả một cách cẩn thận, đồng thời phải kiểm định lại kết quả.
III.2. Loại phần tử lò xo, giảm chấn COMBIN14
COMBIN14 có phần tử co giãn theo chiều dọc hay xoắn trong ứng dụng 1, 2 hay 3 chiều. Phần tử co giãn của lò xo giảm xóc là một phần tử kéo nén với 3 độ tự do ở mỗi giao điểm, tịnh tiến theo trục x, y, và z không bị ảnh hưởng bởi sự cong và xoắn.
III.2.1. Dữ liệu vào
Về mặt hình học, vị trí giao điểm, và hệ toạ độ của phần tử này được thể hiện ở hình trên. Phân tử này được xác định bởi hai điểm, một hằng số độ cứng k của lò xo và hệ số chống rung Cv1 và Cv2. Hệ số chống rung không được ứng dụng cho cách phân tích chuyển động tĩnh hay không rung.
III.2.2. Dữ liệu ra
Trong bảng sử dụng các ký hiệu sau đây:
Dấu 2 chấm (:) trong cột Name chỉ ra thông tin có thể truy cập bằng phương pháp Component Name.
III.2.3. Cách định nghĩa thuộc tính vật liệu
Để thuận tiện cho việc giải quyết bài toán, em xin trình bày cách định nghĩa, nhập thuộc tính vật liệu cho phần tử Combin 14
* Định nghĩa phần tử Combin 14 : Việc định nghĩa phần tử Combin 14 hoàn toàn tương tự như việc định nghĩa phần tử Beam 188
- Chọn đường dẫn lệnh ‘Main menu’>‘Preprocessor’>’Element Type’> ’Add/Edit/Delete’, hộp thoại ‘Element Type’ sẽ xuất hiện, nháy chuột vào Add, hộp thoại ‘Library Element Type’ sẽ hiện ra.
- Trong hộp cuộn bên trái ta chọn ‘Combination’ sau đó chọn ‘Spring- damper’ ở hộp cuộn bên phải
* Nhập thuộc tính độ cứng cho phần tử Combin 14:
- Chọn đường dẫn lệnh ‘Main menu’>‘Preprocessor’>’Real Constants’> ’Add/Edit/Delete’, hộp thoại ‘Real Constants’ xuất hiện, nháy vào ‘Add’, chọn ‘Type 2 Combin 14’, nháy vào ‘OK’, hộp thoại ‘Real Constants Set Number 1, For Combin 14’ xuất hiện.
CHƯƠNG III
TỔNG QUAN VỀ KHUNG VỎ VÀ HỆ THỐNG TREO TRÊN Ô TÔ CHỞ KHÁCH
I. TỔNG QUAN VỀ KHUNG VỎ Ô TÔ CHỞ KHÁCH.
I.1. Chức năng, nhiệm vụ
Khung xe là hệ thống dầm truyền lực, nhận và truyền tất cả các lực cũng như phản lực trong quá trình vận hành của xe. Nó là cơ sở lắp đặt các cụm, các hệ thống của xe như động cơ, hệ thống truyền lực, hệ thống treo, các cơ cấu điều khiển, hệ thống lái và các thiết bị phụ chuyên dùng, cabin, tải trọng.
I.2. Phân loại
I.2.1. Theo kết cấu của khung:
Dựa theo kết cấu của khung ta có thể chia khung ra làm ba loại chính như sau:
- Loại khung có xà dọc ở hai bên.
- Loại khung có xà dọc ở giữ.
I.2.3. Theo các loại hệ thống chịu lực trên ô tô:
Dựa theo các loại hệ thống chịu lực trên ô tô ta có thể chia khung ra làm ba loại chính như sau:
- Khung chịu lực: Khi vỏ đặt lên khung qua các mối nối đàn hồi. Trường hợp này khung cứng hơn vỏ nhiều nên chịu được các tác động của ngoại lực và có thể biến dạng nhưng không truyền đến vỏ.
- Vỏ chịu lực: Loại vỏ này đồng thời là khung (Không có khung chính thức nên vỏ chịu toàn bộ ngoại lực tác dụng lên ô tô).
I.3. Yêu cầu
Khi thiết kế khung của ôtô phải thoả mãn các yêu cầu sau:
- Tiết diện ngang của xà dọc phải được chọn theo các phép tính uốn và xoắn khung.
- Mô men thay đổi trên suốt chiều dài của xà dọc từ giá trị không đến gía trị cực đại. Để tiết kiệm nguyên vật liệu, giảm trọng lượng của khung và đảm bảo độ cứng của xà dọc là đều nhau, khi chế tạo xà dọc nên làm với tiết diện thay đổi. Để thoả mãn yêu cầu này xà dọc thường được chế tạo bằng phương pháp dập.
II. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO Ô TÔ CHỞ KHÁCH
II.1. Chức năng, nhiệm vụ
- Hệ thống treo là hệ thống nối đàn hồi giữa bánh xe và khung xe, tạo điều kiện cho bánh xe dịch chuyển theo phương thẳng đứng và hạn chế dịch chuyển theo phương khác.
- Hệ thống treo đảm nhận khả năng dập tắt dao động tạo nên khả năng bám giữa bánh xe với mặt đường, nâng cao độ êm dịu.
II.3. Yêu cầu của hệ thống treo
- Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kĩ thuật của xe như chạy trên nền đường tốt hoặc xe có khả năng chạy trên nhiều loại địa hình khác nhau.
- Bánh xe có khả năng dịch chuyển trong một giới hạn không gian hạn chế.
III. PHÂN TÍCH XE CƠ SỞ
III.1. Phân tích xe cơ sở
Xe Huyndai CA - A1 là loại xe tải có trọng tải 8 Tấn, công thức bánh 4x2, li hợp ma sát khô loại hai đĩa điều khiển cơ khí, cầu sau chủ động kiểu kép, có tỉ số truyền 5,571. Sắt xi ô tô có dạng hai dầm dọc, được liên kết bởi các dầm ngang.
III.2 Phân tích kết cấu khung xe tải Huyndai CA - A1
Khung xe ô tô tải Huyndai CA -A1 là loại khung có dầm dọc ở hai bên. Hai dầm dọc có tiết diện hở (tiết diện hình chữ U) hướng vào trong, được dập từ thép lá 30T có chiều dày 8 mm. Chiều cao dầm dọc có kích thước thay đổi từ 180 mm đến 300 mm, chiều rộng dầm không đổi trên toàn bộ chiều dài dầm và bằng 90 mm.
Kiểu gia cường (a): dùng để gia cường cho các vị trí bắt mõ nhíp, đặt bình nhiên liệu, ăc quy.
Kiểu gia cường (b): dùng để gia cường cho các vị trí đỡ động cơ, li hợp, hộp số.
Chiều dài toàn bộ dầm dọc là 9470 mm.
CHƯƠNG IV
TÍNH BỀN KHUNG XE CƠ SỞ
I. MỘT SỐ GIẢ THIẾT TÍNH TOÁN VÀ CÁC THÀNH PHẦN LỰC TÁC DỤNG LÊN KHUNG
I.1. Các giả thiết tính toán
Để có thể tính uốn khung một cách dễ dàng đồng thời vẫn đảm bảo hệ số an toàn cho phép ta đưa ra một số giả thiết sau :
- Tính uốn khung trong trường hợp chịu tải trọng tĩnh, tăng hệ số an toàn cho phép.
- Chỉ xét phần trọng lượng được treo của ô tô gây uốn trong mặt phẳng dọc của khung, không kể đến hiện tượng xoắn do trọng lượng các cụm đặt lệch đi so với đường tâm khung như bình nhiên liệu, ắc quy.
I.2. Các thành phần tải trọng đặt lên khung
Như vậy trọng lượng thùng xe và tải trọng định mức sẽ gây ra lực phân bố đều trên suốt chiều dài thùng đặt lên khung : qt = 13,53 (KG/cm)
II. TÍNH BỀN KHUNG XE CƠ SỞ BẰNG PHƯƠNG PHÁP MẶT CẮT
II.1. Xác định mômen uốn khung
Ta có sơ đồ đặt lực như trên hình 4.1 :
Phương trình mô men tại điểm O1 :
S mO1 = Pb .149 + Pkn .118 + Pl .99 + Pđc .29 + Pcb .11 - Phs .44 - Paq .118,6 - Pnl .231 - qt .750.423 + RS .575 = 0
=> RS = 7492 (KG)
Phương trình momen tại điểm O2 :
S mO2 = Pb .724 + Pkn .693 + Pl .674 + Pđc .604 + Pcb .586 + Phs .531 + Paq .456,4 + Pnl .344 + qt .527.263,5 - qt .223.111,5 - RT .575 = 0
=> RT = 4596 (KG)
Áp dụng phương pháp mặt cắt ta tìm được mô men uốn dầm dọc
- Xét tại mặt cắt Z = 0
Mx = 0
- Xét tại mặt cắt Z = 138
Mx = Pb .138 + Pkn .107 + Pl .88 + Pđc .18 = 29630 (KG.cm)
- Xét tại mặt cắt Z = 149
Mx = Pb .149 + Pkn .118 + Pl .99 + Pđc .29 + Pcb .11 = 45470 (KG.cm)
- Xét tại mặt cắt Z = 193
Mx = Pb .193 + Pkn .162 + Pl .143 + Pđc .73 + Pcb .55 - RT .44 = -93394(KG.cm)
- Xét tại mặt cắt Z = 724
Mx = Pb .724 + Pkn .693 + Pl .674 + Pđc .604 + Pcb .586 + Phs .531 + Paq.456,4 + Pnl.344 - qt .527.263,5 - RT .575 = 330867(KG.cm)
=> Mxmax = 330867 (KG.cm) tại mặt cắt Z = 724
Mxmin = - 402752 (KG.cm) tại mặt cắt Z = 380
II.2. Tính khung theo sức bền uốn
Các lực tác dụng lên dầm dọc mà ta đã phân tích ở trên ngoài gây uốn khung còn gây ứng suất cắt khung. Vì vậy việc kiểm tra bền dầm dọc theo uốn khung còn phải xét đến ảnh hưởng của lực cắt.
II.2.1. Tính ứng suất uốn.
Ta có mô men uốn lớn nhất Mmax = 402752 (KG.cm) tại mặt cắt Z = 380. Ta có các thông số mặt cắt h = 30(cm), b = 9(cm), d = 0,8(cm)
=> Wu =672 (cm3)
=> su = 299,67 (KG/cm2).
II.2.2. Tính ứng suất tiếp do lực cắt gây ra.
Qy = Pb+Pkn+Pl+Pđc+Pcb+Phs+Paq -RT
=> Qy=-2806(KG)
=> t = 32,1(KG/cm2)
II.2.4. Tính ứng suất uốn cho phép.
Ta có [s] =685,7(KG/cm2).
So sánh ứng suất tổng hợp trên với ứng suất cho phép ta kết luận khung đủ bền theo uốn.
III.3. Đặt tải và giải bài toán
- Sau khi xây dựng được mô hình phần tử hữu hạn của khung xe, ta tiến hành đặt tải để giải quyết bài toán. Những giả thiết và phương án đặt tải đã được trình bày chi tiết ở phần trên (bảng 4.1 và 4.2).
- Các bước cụ thể để giải bài toán như sau :
a) Bước 1 : Đặt các ràng buộc cho bài toán
- Chọn đường dẫn lệnh ‘Main menu’>‘Solution’>’Define Loads’ > ’Apply’ > ’Structural’>’Displacement’>’On Keypoints’
- Chọn các điểm 6, 11.
d) Bước 4 : Chạy chương trình
- Trong menu ‘ Solution’, chọn ‘ Current LS’ để yêu cầu máy phân tích ở chế độ tải trọng hiện thời.
- Nháy chuột vào ‘OK’ trên cửa sổ hiện ra để kết thúc quá trình phân tích.
III.4. Lấy kết quả
- Ở bài toán tính bền khung, giá trị mà chúng ta quan tâm là lực cắt, mô men và ứng suất tại các phần tử trên khung xe. Chú ý rằng với mỗi phần tử chúng ta có hai giá trị kết quả ứng với điểm đầu và điểm cuối của phần tử.
- ANSYS cung cấp cho chúng ta kết quả dưới dạng biểu đồ hoặc file số liệu. Ở dạng biểu đồ, các giá trị độ lớn được thể hiện qua các dải màu sắc khác nhau, rất thuận tiện cho việc nhận xét và đánh giá kết quả.
IV. SO SÁNH HAI KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN
Kết quả tính theo phương pháp mặt cắt
Mxmax = 330867 (KG.cm) tại mặt cắt Z = 724
Mxmin = - 402752 (KG.cm) tại mặt cắt Z = 380
Kết quả tính bằng phần mềm Ansys
Mxmax = 330463 (KG.cm) tại phần tử 185 tương ứng với các nút có toạ độ, Z = (720 ->728)
Mxmin = - 403686 (KG.cm) tại phần tử 103 tương ứng với các nút có toạ độ, Z = (380 ->388)
Như vậy, kết quả theo hai cách tính có chênh lệch là không đáng kể, chỉ có 0.23%. Các điểm nguy hiểm là giống nhau, điểm nguy hiểm nhất có toạ độ Z = 380 tương ứng với điểm đặt thùng nhiên liệu.
CHƯƠNG V
THIẾT KẾ ĐÓNG MỚI XE Ô TÔ CHỞ KHÁCH THÀNH PHỐ
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Sau khi kiểm tra, tính bền khung xe cơ sở, ta tiến hành đóng mới xe ô tô chở khách dựa trên cơ sở xe tải Huyndai CA- A1.
- Ô tô khách thành phố: là ôtô khách được thiết kế và trang bị cho việc vận chuyển hành khách theo tuyến chạy cố định trong thành phố và ngoại ô, có điều kiện đường tốt (mặt đường bê tông nhựa hoặc bê tông át phan...) và thích ứng với việc đỗ xe thường xuyên.
- Ô tô khách đường dài: là ôtô khách được thiết kế và trang bị cho việc vận chuyển hành khách trên các quãng đường dài (nội tỉnh hoặc liên tỉnh), điều kiện đường sá không đồng đều (có thể có các đoạn đường cấp phối, đường đất...), các điểm đỗ xe đón trả khách thường cố định và cách xa nhau.
II. NHỮNG KÍCH THƯỚC TỔNG THỂ CỦA XE KHÁCH
II.1. Chiều dài toàn bộ xe khách :
Khi thiết kế xe chở khách từ xe tải cơ sở ta cần thay đổi chiều dài khung xe để tận dụng tối đa tải trọng cho phép của xe cơ sở đồng thời tạo sự cân đối cho xe khách chế tạo. Theo tiêu chuẩn 22TCN 302 - 02 chiều dài ô tô khách không lớn hơn 12,20 m, riêng đối với ô tô khách nối toa không lớn hơn 20,00 m.
Theo sổ tay thiết kế xe khách, chiều dài toàn bộ của ô tô khách phải nằm trong gam kích thước sau đây : 5,5 ; 7 ; 8,5 ; 9,5 ; 11 và 11,5. Cho phép thiết kế ô tô có chiều dài toàn bộ sai lệch với trị số trên là ± 0,5 m.
II.2. Chiều dài cơ sở :
Theo sổ tay thiết kế xe khách, chiều dài cơ sở nằm trong giới hạn sau:
L0 = (0,5 - 0,65)L
Sau khi tham khảo chiều dài cơ sở một số loại xe khách thành phố đang hoạt động trên thị trường ta chọn L0 = 5200 mm.
II.3. Chiều dài đầu và đuôi xe :
Theo sổ tay thiết kế xe khách ta có :
Lđầu < (0,30 ¸ 0,35) L0
Lđuôi < (0,50 ¸ 0,65) L0
Ta chọn:
Lđầu = 1550 mm
Lđuôi = 3100 mm
II.5. Kích thước mặt cắt ngang ô tô khách chế tạo :
Kích thước mặt cắt ngang ô tô khách chế tạo phụ thuộc vào cách bố trí không gian khoang hành khách. Tuy nhiên theo tiêu chuẩn 22TCN 302 - 02, ô tô khách thành phố phải có chiều rộng không lớn hơn 2,50 m, chiều cao với ô tô có khối lượng toàn bộ trên 5 tấn phải nhỏ hơn 4,00 m.
Sau khi tham khảo một số xe khách thành phố đang hoạt động trên thị trường ta chọn : Chiều rộng B = 2460 mm ; Chiều cao H = 3140 mm
IV. BỐ TRÍ KHOANG HÀNH KHÁCH
Việc bố trí không gian khoang hành khách phải đảm bảo sự thoải mái và an toàn cho hành khách đồng thời đảm bảo hệ số sử dụng diện tích sàn xe, tận dụng tối đa tải trọng cho phép của ô tô cơ sở.
Sau khi tham khảo một số loại xe khách thành phố đang hoạt động trên thị trường như xe của các hãng Deawoo, Mercedes - Benz, Transinco 1-5 và tiêu chuẩn 22TCN 302 - 02, em xin đưa ra hai phương án bố trí không gian khoang hành khách mà em cho là phù hợp với điều kiện của chúng ta hơn cả.
IV.1. Bố trí cửa lên xuống
Ô tô khách thành phố là phương tiện vận chuyển hành khách theo tuyến chạy cố định, trên những quãng đường ngắn vì thế lượng người lưu thông là tương đối lớn. Vì vậy khi bố trí và thiết kế cửa lên xuống ta cần đảm bảo cho hành khách lên xuống dễ dàng và thuận tiện.
Sơ đồ bố trí và bản vẽ cửa được thể hiện trên các bản A0
IV.2. Lối thoát khẩn cấp
Để đảm bảo an toàn cho hành khách khi có tai nạn xảy ra, trên xe khách phải có đủ số lối thoát khẩn cấp. Tuỳ thuộc vào số lượng hành khách mà tiêu chuẩn 22TCN 302 - 02 đưa ra số lượng lối thoát khẩn cấp tối thiểu theo bảng.
IV.4. Ghế ngồi cho hành khách
Khi bố trí ghế ngồi phải đảm bảo khoảng cách giữa các hàng ghế hợp lý sao cho hành khách ra vào ghế thuận tiện, khi ngồi phải thoải mái không bị vướng đầu gối vào lưng tựa của ghế phía trước. Việc thiết kế ghế ngồi cũng phải tạo cảm giác thoải mái, an toàn cho hành khách. Về vấn đề này, tiêu chuẩn 22TCN 302 - 02 đưa ra một số tiêu chuẩn sau :
- Kích thước ghế :
Chiều rộng ghế ngồi : ³ 400 mm
Chiều sâu ghế ngồi : ³ 350 mm
Chiều cao mặt ghế ngồi (H) : 400 ¸ 500 mm
- Khoảng cách từ mặt sau đệm tựa của ghế trước đến mặt trước của đệm tựa ghế sau của hai dãy ghế liền kề (L) không nhỏ hơn 630 mm.
- Khoảng cách giữa 2 mặt trước đệm tựa của hai ghế quay mặt vào nhau (L0) không nhỏ hơn 1250 mm.
V. MỘT SỐ GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ KHI TIẾN HÀNH ĐÓNG XE KHÁCH THÀNH PHỐ
Ta tiến hành đóng mới xe khách thành phố theo trình tự sau:
1. Tháo gỡ thùng hàng và ca bin ra khỏi xe cơ sở, giữ nguyên cụm động cơ hộp số, hệ thống lái .
2. Tháo các xà ngang số 3, 4, 5, 6, 7 và cụm nối nhíp sau ra khỏi khung.
3. Dịch chuyển cụm cầu sau về phía trước 500 mm, đảm bảo thu ngắn chiều dài cơ sở từ 5700 mm xuống còn 5200 mm.
9. Cải tạo lại trục các đăng trung gian sau ( giữ nguyên trục các đăng trung gian trước và trục các đăng chính) :
- Phá vỡ các mối hàn cũ, tháo nạng các đăng ra khỏi ống trục, cắt bớt ống trục các đăng trung gian sau đảm bảo kích thước lắp 850 mm.
- Đóng lại nạng và hàn lại mối hàn.
10. Chế tạo giường xe khách:
- Dầm ngang sàn xe được làm bằng thép U80x40x4, các dầm ngang được liên kết với khung xe bằng các bulông.
- Các thanh đỡ sàn được liên kết với các dầm ngang bằng hàn điện.
14. Lắp vỏ xe với sắt xi (dùng bulông để bắt chặt vỏ xe với sắt xi)
15. Làm ghế ngồi:
- Sử dụng thép ống f25 để làm khung ghế, khung ghế và chân ghế được liên kết với nhau bằng hàn điện.
- Đệm ghế được làm bằng mút xốp bên ngoài bọc giả da, đệm được bắt chặt vào khung ghế bằng vít tôn.
- Các kích thước cơ bản của ghế được thể hiện trên bản vẽ Ao.
VI. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA XE THIẾT KẾ
VI.1. Trọng lượng khung vỏ xe khách chế tạo và hành khách
Thống kê trọng lượng thân vỏ xe khách chế tạo như bảng 5.8.
Theo tính toán, ta có tổng trọng lượng ghế ngồi, thân vỏ xe khách thành phố chế tạo là 3950 KG.
Theo thiết kế, xe khách chế tạo cho phép chở 62 người (kể cả người lái) gồm 30 chỗ ngồi và 32 chỗ đứng. Theo tiêu chuẩn Việt Nam, đối với xe khách thành phố, trọng lượng của mỗi hành khách là 65 KG. Như vậy tổng trọng lượng của hành khách là : 65 x 62 = 4030 KG.
VI.2. Các thông số cơ bản của xe thiết kế
Các thông số cơ bản của xe thiết kế như bảng 5.9.
CHƯƠNG VI
THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Hệ thống treo dùng để nối đàn hồi khung vỏ ô tô với bánh xe, có tác dụng làm êm dịu quá trình chuyển động, đảm bảo đúng động học bánh xe (bánh xe dao động trong mặt phẳng thẳng đứng) và truyền lực giữa khung vỏ với bánh xe.
Do đó để đáp ứng được yêu cầu về tính êm dịu mà vẫn giữ được sự ổn định cho xe khách chế tạo, ta quyết định thiết kế lại hệ thống treo.
Sau khi tham khảo một số tài liệu hướng dẫn, em xin đưa ra 4 phương án thiết kế mới hệ thống treo cho xe khách thành phố :
I.1. Phương án 1 : Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp
- Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp gồm có các lá nhíp và bộ phận để bắt chặt các phần tử đàn hồi. Ta sử dụng hệ thống treo nhíp loại nửa elip trong đó nhíp vừa làm nhiệm vụ bộ phận đàn hồi vừa làm nhiệm vụ bộ phận hướng.
- Bộ phận giảm chấn : Sử dụng giảm chấn ống, có tác dụng hai chiều, hai lớp vỏ. Ưu điểm của loại giảm chấn này là tuổi thọ cao, giá thành thấp, độ nhạy cao, vấn đề bao kín tốt. Tuy nhiên nó có nhược điểm là làm mát kém.
I.3. Phương án 3 : Hệ thống treo khí
- Trong phương án này ta sử dụng bộ phận đàn hồi không khí nén, phần chủ yếu của bộ phận đàn hồi là các túi khí làm bằng sợi nilon và cao su. Các túi khí nén có dạng buồng xếp hoặc dạng trụ. Hệ thống treo loại khí được sử dụng tốt ở các loại ô tô có trọng lượng phần được treo thay đổi khá lớn. Tuy nhiên nó có kết cấu rất phức tạp và cần có khoảng không gian lớn để bố trí.
I.4. Phương án 4 : Hệ thống treo loại thuỷ khí
- Bộ phận đàn hồi thuỷ khí thường bao gồm chất lỏng chịu tải và chất khí được nén ở áp suất nhất định. Ở mỗi bánh xe đều đặt một bộ phận đàn hồi có khả năng làm luôn cả nhiệm vụ giảm chấn. Chiều cao thân xe và độ cứng của bộ phận đàn hồi được điều chỉnh thông qua hệ thống máy tính điện tử
Các thông số cần thiết để thiết kế hệ thống treo
- Chiều dài cơ sở : L0 = 5200 mm.
- Trọng lượng bản thân: G0 = 7140Kg
Phân ra cầu trước G1=3660Kg.
Phân ra cầu sau G2=3480 Kg.
- Tải trọng Gt = 7980Kg.
- Trọng lượng toàn bộ G= 15120Kg.
Phân ra cầu trước G1= 5914 Kg.
Phân ra cầu sau G2 = 9206Kg.
II.1. Xác định các thông số cơ bản của hệ thống treo trước:
II.1.1. Chọn tần số dao động.
Chọn sơ bộ tần số dao động của xe n = 60 ¸85 lần/phút. Tần số dao động được lựa chọn theo yêu cầu về tính tiện nghi của xe, nhằm đảm bảo độ êm dịu cho xe khách chế tạo.
Nếu chọn n càng nhỏ thì độ êm dịu càng cao nhưng lại không đủ bền vững cho hệ thống treo. Nếu chọn n quá lớn sẽ không đảm bảo yêu cầu về độ êm dịu.
II.1.3. Xác định chiều dài các lá nhíp (l).
l = (0,26 - 0,35).L0
Trong đó:
L0 : là chiều dài cơ sở của xe L0 = 5200 (mm)
=> l = (0,26 - 0,35).5200 = 1352 ¸ 1820 (mm)
Việc chọn chiều dài nhíp chính phải dựa trên cơ sở phù hợp với không gian của gầm xe. Đồng thời nếu lá nhíp chính càng dài thì có thể giảm số lá nhíp, do vậy ma sát giữa các lá nhíp khi làm việc giảm xuống.
Để đảm bảo ta chọn l = 1600 (mm) = 160 (cm)
II.1.6. Tính bề rộng các lá nhíp.
Ta có mối quan hệ giữa bề dày và bề rộng của các lá nhíp như sau :
6 < b/h < 10 Þ 6 < b/9,8 <10
=> 58,8 < b < 98. Chọn bề rộng các lá nhíp b = 90 (mm)
II.1.8. Tính chiều dài các lá nhíp.
Trong thiết kế tính toán ta chọn chiều dài lá nhíp thứ nhất bằng chiều dài lá nhíp thứ hai nên: l1 = l2 = 160 (cm)
Vì l1 = l2 = 160 (cm). Ta loại phương trình (1) ra khỏi hệ trên
Đặt x1 = l3 ; x2 = l4 ; x3 = l5 ; x4 = l6 ; x5 = l7 ; x6 = l8 ; x7 = l9 ; x8 = l10 ;
x9 = l11 ; x10 = l12 ; x11= l13 ; x12= l14 ;
II.1.9. Xác định bán kính cong ở trạng thái tự do của các lá nhíp.
Ta có:
l: Chiều dài của lá nhíp chính. l=160cm.
ft: Độ võng tĩnh của khối nhíp f1 = 14cm.
y1: Độ võng tương đối được xác định từ tải trọng, với các hệ treo hiện nay thì y1= 0.
y2: Biến dạng dư của nhíp sau khi xiết.
y2= (5,5 - 7,5)%ftb Þ chọn y2= 6%.ftb= 0,06.24,5 = 1,47(cm)
=> Ro = 207 (cm).
II.2. Tính kiểm tra nhíp trước.
II.2.1. Kiểm tra độ cứng và độ võng của nhíp.
Ta có:
a: hệ số biến dạng nhíp a= 0,85
ak=lk-lk+1: khoảng cách từ đầu mút lá nhíp này đến đầu mút lá nhíp kia
yk= 1/jk ; jk: Mô men quán tính lá nhíp thứ k.
Q=G/2 G:là trọng lượng phần được treo ở cầu trước.
=> Q=5604/2 =2802(KG) = 28020(N)
E: Mô đuyn đàn hồi của vật liêu làm nhíp E=2,1.107 (N/cm2)
II.2.2. Tính ứng suất sinh ra trong các lá nhíp.
Với nhíp 1/2 elíp như trên ta coi nhíp bị ngàm chặt ở giữa, khi tính ta chỉ tính toán một nửa nhíp với các giả thiết như sau:
- Coi nhíp là loại 1/4 elíp, một đầu được ngàm chặt một đầu chịu lực.
- Bán kính cong các lá nhíp bằng nhau, các lá nhíp chỉ tiếp xúc ở đầu mút và lực chỉ truyền qua đầu mút.
- Biến dạng ở vị trí tiếp xúc giữa hai lá nhíp gần nhau thì bằng nhau.
Khi đó ta có giá trị các phản lực tại đầu mút là:
X1=P =14010(N); X2=12665(N); X3=12620(N); X4=12703(N); X5=12648(N);
X6=12746(N); X7=12674(N); X8=12567(N); X9=12646(N); X10=12744(N);
X11=12502(N); X12=12441(N); X13=12750(N); X14=12918(N);
II.2.3. Xác định mô men uốn ở từng lá nhíp.
Coi nhíp bị ngàm ở giữa với:
MAk = Xk(lk-lk+1)
MBk = Xk.lk – Xk+1.lk+1
Ta có mô men chống uốn của từng lá nhíp :
W=Jn/y = b.h2/6 = (9.0,982)/6 = 1,44(cm3).
Với vật liệu làm nhíp ta có ứng suất cho phép
[s] =900¸ 1000 (N/mm2) = 90000¸100000 (N/cm2).
Khi đó ta có ứng suất uốn tại tiết diện A và B của lá nhíp thứ k là: suAk= MAk/W ; suBk= MBk/W.
Sử dụng phần mềm MATLAB để viết chương trình tính mô men và ứng suất sinh ra trong các lá nhíp. Ta có mô men lớn nhất trong lá nhíp tại điểm A và điểm B.
Tra trong sổ tay vật liệu đối với vật liệu làm nhíp ta có ứng suất cho phép [s] = 90000 - 100000 (N/cm2).
Theo kết quả tính toán ứng suất sinh ra trong lá nhíp tại các tiết diện nguy hiểm A và B có giá trị nhỏ hơn giá trị ứng suất cho phép [s] = 90000 ¸100000 (N/cm2). Do đó các lá nhíp trong hệ thống treo trước thoả mãn điều kiện bền khi làm việc.
II.3. Kiểm bền một số chi tiết khác của hệ thống treo.
II.3.1. Kiểm bền tai nhíp.
Thay vào ta có ứng suất tổng hợp tai nhíp: sth = Pp max= 239,2 (N/mm2)
Ta thấy sth <[sth] = 350(N/mm2).
Vậy tai nhíp thoả mãn điều kiện bền khi làm việc.
II.3.2. Kiểm bền chốt nhíp, bạc chốt.
=> scd = 14010/(40.90) =3,89 (N/mm2)
Ta thấy scd < [scd] Þ Chốt nhíp thoả mãn điều kiện bền khi làm việc.
III. THIẾT KẾ GIẢM CHẤN CHO HỆ THỐNG TREO TRƯỚC.
III.1. Tính các thông số cơ bản ngoài của giảm chấn
III.1.1. Xác định hệ số cản của giảm chấn.
Trong thực nghiệm thường thấy ở các giảm chấn hiện nay có quan hệ sau :
ktr = (2,5 - 3,0).kn Þ chọn ktr = 3.kn
=> Hệ số cản của giảm chấn trong hành trình nén kn= 29,9(Ns/cm).
Hệ số cản của giảm chấn trong hành trình trả ktr = 89,7(Ns/cm)
III.1.2. Xác định lực cản sinh ra khi giảm chấn làm việc.
- Lực cản sinh ra ở hành trình trả nhẹ và nén nhẹ:
Ptr1=ktr.v1; Pn1=kn.v1
=> Ptr1 =89,7.30 = 2691(N)
Pn1 = 29,9.30 = 897(N)
- Lực cản sinh ra ở hành trình trả mạnh và nén mạnh.
Ptr2= Ptr1 + k’tr(v2-v1)
Pn2= Pn1 + k’n(v2-v1)
III.1.3. Xác định các kích thước cơ bản của giảm chấn.
Theo tải trọng của xe ta lấy đường kính xylanh giảm chấn dx= 60(mm), hành trình Piston hg= 250 (mm).
- Đường kính thanh đẩy piston giảm chấn.
dt= (0,4¸0,6)dx Þ chọn dt = 24(mm)
- Đường kính ngoài xylanh.
dn = 1,1.dx = 66 (mm)
- Chiều dài cụm làm kín
lk = (0,75¸ 1,1).dx =84 (mm)
- Chiều dài cụm Piston giảm chấn.
l0 = (0,75¸1,1).dx = 60(mm)
- Chiều dài cụm van đế
lvđ= (0,4¸0,9).dx = 54 (mm)
- Đường kính khoang bù
Ddt = (1,25¸1,5)dx =90 (mm)
III.1.5. Xác định công suất toả nhiệt của giảm chấn.
Để đánh giá khả năng làm việc bền của giảm chấn ta kiểm tra khả năng truyền nhiệt của giảm chấn khi giảm chấn làm việc.
NQmax = m.a.F.(Tmax-T0).A/t
=> NQmax = 954,8(Nm/s)
Ta có Npmax < NQmax : Ta thấy công suất nhiệt sinh ra trong giảm chấn nhỏ hơn công suất toả nhiệt của giảm chấn. Vì vậy nhiệt của giảm chấn sinh ra khi làm việc không làm hỏng các chi tiết của giảm chấn. Do đó giảm chấn thoả mãn điều kiện bền nhiệt.
III.2. Xác định kích thước các van giảm chấn.
III.2.1. Van trả
* Xác định kích thước các van trả nhẹ khi vận tốc Piston < 0,3(m/s).
- Áp suất của chất lỏng tác dụng lên Piston ở hành trình trả nhẹ :
ptrn= Ptr1/Ftr.
Vậy áp suất của chất lỏng tác dụng lên piston ở hành trình trả nhẹ : ptrn = 1133530(N/m2)
- Xác định chiều dày đĩa van
ft1=n1.d1.hdv Þ hdv= ft1/n1.d1 = 24,43/5.2,5 =1,95(mm)
* Xác định kích thước các van trả mạnh:
- Lưu lượng chất lỏng qua van khi van mở hoàn toàn.
Qmax =vmax.Ftr
=> Qmax = 0,6.0,002374 = 0,0014244(m3/s)=142,44.10-5(m3/s)
- Lưu lượng chất lỏng qua van trả mạnh :
Q2= Qmax - Q’ = (142,44 -90).10-5 = 52,44.10-5(m3/s)
III.2.3. Xác định kích thước van thông qua để lưu lượng chất lỏng cần điền đầy vào khoang dưới Piston khi giảm chấn làm việc ở hành trình trả.
Q3=vpmax.Ftđ = 0,6.0,000452 = 0,0002712 (m3/s)
Chọn số lỗ van thông qua n3 =4 lỗ. => d3 = 1,53(mm)
III.3. Xác định lò xo các van.
III.3.1. Lò xo van trả.
- Lực tác dụng lên lò xo được xác định theo công thức :
Plx max =61,48(N)
- Số vòng làm việc của lò xo: no = 1,5(vòng)
=> Số vòng toàn bộ của lò xo là: n = no+(1¸1,5) = 1,5+(1¸1,5) =3(vòng).
III.3.2. Lò xo van nén.
Lực tác dụng lên lò xo được xác định theo công thức: Plx n =37,9(N)
=> Số vòng toàn bộ của lò xo van nén là: n = no+(1¸1,5) =2,4+(1¸1,5) = 4(vòng).
III.4. Tính bền một số chi tiết cơ bản của giảm chấn.
III.4.1. Xác định chế độ tải trọng khi tính bền chi tiết của giảm chấn.
- Để đảm bảo độ kín khít trong quá trình làm việc của buồng chứa phải xiết chặt đai ốc lắp buồng chứa. Khi xiết đai ốc sẽ phát sinh ra lực căng lò xo bảo vệ buồng chứa và nén các chi tiết bên trong. Lực căng do xiết đai ốc ký hiệu là Pb.
- Do sự chênh lệch áp suất giữa các khoang trong xi lanh (trên và dưới pittông) khi giảm chấn làm việc tạo ra lực Pa làm thay đổi lực Pb. Lực Pa đạt cực đại ở hành trình trả mạnh.
III.4.2. Tính bền xi lanh giảm chấn.
Với vật liệu làm xi lanh giảm chấn là 42CrMoS4 có ứng suất bền sb=850(N/mm2) và hệ số an toàn n=2. Xi lanh của giảm chấn khi làm việc sẽ chịu tác dụng của lực PS và áp lực của dầu Þ Xi lanh được kiểm tra theo ứng suất tương đương.
III.4.3. Tính bền thanh đẩy pittông của giảm chấn.
Chọn vật liệu thanh đẩy pittông là CTM0S4.Với sb = 420(N/mm2); sx = sb/2 =210(N/mm2)
Khi giảm chấn làm việc, thanh đẩy sẽ chịu kéo ở hành trình trả và nén ở hành trình nén (hay uốn dọc). Do đó thanh đẩy được kiểm tra theo ứng suất kéo và uốn dọc.
Plmin =1917345(N)
nođ = 205 >> [nođ] =2
Vậy thanh đẩy đủ bền.
Vậy đối với giảm chấn do ta thiết kế tính toán sau khi chọn sơ bộ một số kích thước cơ bản của giảm chấn kiểm tra lại ta thấy giảm chấn thoả mãn các điều kiện bền khi làm việc.
IV. THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO SAU
IV.1. Tính toán các thông số cơ bản của hệ thống treo sau.
IV.1.1. Chọn tần số dao động.
Theo tính toán hệ thống treo trước để đảm bảo yêu cầu về tính tiện nghi (đảm bảo về tính êm dịu) ta chọn tần số dao động của hệ thống treo là n = 80 (lần/phút)
IV.1.2.Xác định độ cứng sơ bộ, độ võng tĩnh và độ võng động của nhíp.
Áp dụng công thức
n = (30/n)2 = (30/80)2 = 0,14m = 14cm.
Chọn fđ = 0,7.ft = 0,7.14 = 9,8 (cm).
Độ võng toàn bộ của nhíp là: ftb= ft + fđ = 14 + 9,8 = 23,8(cm).
IV.1.3. Xác định chiều dài các lá nhíp.
l = (0,26¸0,35).L0
=> l = (0,26¸0,35).5200 = 1352¸1820 (mm)
Việc chọn chiều dài nhíp chính phải dựa trên cơ sở phù hợp với không gian của gầm xe, đồng thời nếu lá nhíp chính càng dài thì có thể giảm số lượng
lá nhíp do vậy ma sát giữa các lá nhíp khi làm việc giảm xuống.
Để đảm bảo ta chọn l =1650 (mm) = 165 (cm)
IV.1.6. Tính bề rộng các lá nhíp.
Ta có mối quan hệ giữa bề dày và bề rộng của các lá nhíp như sau
6 < b/h < 10 Þ 6 < b/10 <10
=> 60 < b < 100 Chọn bề rộng các lá nhíp b = 96 (mm)
IV.1.8. Tính chiều dài các lá nhíp.
Để nâng cao khả năng làm việc của bộ nhíp cũng như tăng tuổi thọ của bộ nhíp khi thiết kế tính toán ta chọn chiều dài lá nhíp thứ nhất bằng chiều dài lá nhíp thứ hai nên: l1 = l2 = 165 (cm)
Khi đó ta lấy chiều dài của các lá nhíp trong bộ nhíp sau là :
l1= l2= 165 cm; l3= 157cm; l4= 149cm; l5= 141cm; l6= 132cm; l7= 124cm;
l8= 116cm; l9= 108cm; l10= 99cm; l11= 91cm; l12= 83cm; l13= 75cm; l14= 66cm;
l15= 58cm; l16= 49cm; l17= 41cm; l18= 32cm; l19= 23cm; l20= 14cm;
IV.2. Tính kiểm tra nhíp sau.
IV.2.1. Kiểm tra độ cứng và độ võng của nhíp sau.
Q = G/2: G: là trọng lượng phần được treo ở cầu sau.
Q = 81260/2 = 40630(N)
E: Mô đuyn đàn hồi của vật liêu làm nhíp E=2,1.107 (N/cm2)
Để tìm ra được độ cứng và độ võng tĩnh của nhíp ta dùng phần mềm MATLAB để viết chương trình giải.
Trong môi trường của MATLAB ta gọi chương trình tính độ cứng của nhíp khi đó ta được kết quả tính sẽ là:
c = 2.2943e+003; ft = 15.0530; n = 77.3231
Khi đó độ cứng của nhíp sau được tính lại là C=2294,3(N/cm)
Độ võng tĩnh ft=15(cm); Tần số dao động là n =77(lần/phút)
IV.2.2. Tính ứng suất sinh ra trong các lá nhíp.
Với nhíp 1/2 elíp như trên ta coi nhíp bị ngàm chặt ở giữa, khi tính ta chỉ tính toán một nửa nhíp với các giả thiết như sau.
- Coi nhíp là loại 1/4 elíp, một đầu được ngàm chặt một đầu chịu lực
- Bán kính cong các lá nhíp bằng nhau, các lá nhíp chỉ tiếp xúc ở đầu mút và lực chỉ truyền qua đầu mút.
- Biến dạng ở vị trí tiếp xúc giữa hai lá nhíp gần nhau thì bằng nhau
IV.3. Kiểm bền một số chi tiết khác của hệ thống treo sau.
IV.3.1. Kiểm bền tai nhíp.
Thay số được: Pp max = 40630.0,7 = 28441 (N)
Thay vào công thức tính ứng suất tổng hợp ta có: sth= 349,6 (N/mm2)
Ta thấy sth <[sth] = 350(N/mm2).
=> Tai nhíp thoả mãn điều kiện bền khi làm việc.
IV.3.2. Kiểm bền chốt nhíp, bạc chốt.
Ta có:
Z: Lực thẳng đứng tác dụng lên đầu nhíp. Z= P =20315 (N)
D: đường kính chốt nhíp D= 24(mm).
b: Bề rộng lá nhíp. b=96(mm).
=> Hệ số cản của giảm chấn là: kg = 86,7 (Ns/cm)
Hệ số cản của giảm chấn được coi là giá trị trung bình của hai hệ số cản hành trình nén và hệ số cản hành trình trả.: kg = (kn+ktr)/2 = 86,7(Ns/cm).
scd =20315 /(24.96) =8,82 (N/mm2)
=> scd < [scd] -> Chốt nhíp thoả mãn điều kiện bền khi làm việc.
V. Thiết kế giảm chấn cho hệ thống treo sau.
V.1. Xác định hệ số cản của giảm chấn.
V.1.2. Xác định lực cản sinh ra khi giảm chấn làm việc.
- Lực cản sinh ra ở hành trình trả nhẹ và nén nhẹ:
Ptr1=ktr.v1; Pn1=kn.v1
Thay số được:
Ptr1 =130,05.30 = 3901,5(N)
Pn1 = 43,35.30 = 1300,5(N)
- Lực cản sinh ra ở hành trình trả mạnh và nén mạnh.
Ptr2= Ptr1 + k’tr(v2-v1)
Pn2= Pn1 + k’n(v2-v1)
=> Ptr2 = 3901+ 78,03.(60 - 30) = 6241,9(N)
=> Pn2 = 1300,5 + 26,01(60 - 30) = 2080,8 (N).
V.1.3.Xác định các kích thước cơ bản của giảm chấn.
Theo tải trọng của xe ta chọn sơ bộ đường kính xylanh giảm chấn dx= 70(mm) hành trình Piston hg= 250 (mm).
- Đường kính thanh đẩy piston giảm chấn.
dt= (0,4-0,6)dx =(0,4-0,6).70 =28¸42 Þ chọn dt = 30(mm)
- Đường kính ngoài xylanh.
dn = 1,1.dx = 1,1.70 =77(mm)
- Chiều dài cụm làm kín.
lk = (0,75-1,5).dx =(0,75-1,5).70 = 52,5¸105Þchọn lk= 84 (mm)
- Chiều dài cụm Piston giảm chấn.
l0 = (0,75-1,1).dx = (0,75-1,1).70 =52,5¸77Þchọn lo= 60(mm)
V.1.4. Xác định công suất nhiệt sinh ra trong giảm chấn ống.
Công suất nhiệt sinh ra trong giảm chấn khi làm việc:
Npmax=g.b.hg.Ptbmax.w
hg: hành trình của piston. hg=250(mm) =0,25(m)
b: Là hệ số truyền nhiệt b= (0,05¸0,15), lấy b =0,06.
Ptbmax: Lực cản trung bình trong hành trình trả và nén lớn nhất : Ptbmax = Ptr2 = 6241,9(N)
=> Npmax = 1,5.0,06.0,25.6241,9.8,06 = 1131,97 (Nm/s).
V.2. Xác định kích thước các van giảm chấn.
V.2.1. Van trả
V.2.1.1. Xác định kích thước các van trả nhẹ khi vận tốc Piston < 0,3(m/s).
- Áp suất của chất lỏng tác dụng lên Piston ở hành trình trả nhẹ.
ptrn= Ptr1/Ftr.
Vậy áp suất của chất lỏng tác dụng lên piston ở hành trình trả nhẹ là:
ptrn= 3901,5/0,00314 =1242515,9(N/m2) =1,24(N/mm2)
Lưu lượng chất lỏng qua van khi giảm chấn làm việc ở hành trình trả nhẹ:
Q1=v1.Ftr
=> Q1 = 0,3.0,00314 = 0,000942(m3/s)
- Xác định chiều dày đĩa van
ft1=n1.d1.hdv Þ hdv= ft1/n1.d1 = 30,86/5.2,8 =2,2(mm).
V.2.1.2. Xác định kích thước các van trả mạnh.
- Lưu lượng chất lỏng qua van khi van mở hoàn toàn.
Qmax =vmax.Ftr
- Áp suất trong hành trình trả mạnh: ptrmax = 3313110,4(N/m2)
- Lưu lượng chất lỏng qua van trả mạnh: Q2= Qmax - Q’ = (0,001884 - 0,001538) = 0,000346(m3/s)
- Đường kính lỗ van trả mạnh: d2 = 1,5(mm). Ta chọn số lỗ van n2= 4
V.2.2. Van nén
V.2.2.1. Xác định kích thước các van nén nhẹ.
- Lưu lượng chất lỏng qua van khi giảm chấn làm việc ở hành trình nén nhẹ :
Qn1 = v1.Fn
- Áp suất chất lỏng trong hành trình nén nhẹ: pn1 = 338055,6(N/m2)
- Lưu lượng chất lỏng qua van nén nhẹ: Qn1=v1.Fn = 0,3.0,003847 = 0,001154 (m3/s)
- Tổng diện tích các lỗ van: fn1 = 72,47.10-6(m2) = 72,47(mm2)
Chọn số lỗ van nén nhẹ m1= 8 lỗ
- Bề dày đĩa van: h’=fn1/m1.dn1 = 72,47/(8.3,4) = 2,7(mm)
V.2.2.2. Xác định kích thước van nén mạnh.
- Lưu lượng chất lỏng qua van nén mạnh khi van mở hoàn toàn:
Qnmax= vpmax.Fn
- Áp suất sinh ra trong hành trình nén mạnh: pnmax = 540889(N/m2)
- Lưu lượng chất lỏng qua các van nén mạnh: Qn2 = Qnmax-Q’n = 0,0023 - 0,00146 =0,00084(m3/s)
- Đường kính van nén mạnh: dn2 =3(mm). Ta chọn số lỗ van nén mạnh m2=6lỗ
V.2.3. Xác định kích thước van thông qua để lưu lượng chất lỏng cần điền đầy vào khoang dưới Piston khi giảm chấn làm việc ở hành trình trả .
Thay số ta được: Q3 = vpmax.Ftđ = 0,6.0,000707 = 0,000424(m3/s)
=> Tổng diện tích các lỗ thông qua: f3 = 0,0000085(m2) =8,5(mm2)
Chọn số lỗ van thông qua n3 =4 lỗ. => d3 = 1,65(mm)
V.3. Xác định lò xo các van.
V.3.1. Lò xo van trả.
Lực tác dụng lên lò xo được xác định theo công thức Plx max =67,78(N)
Số vòng làm việc của lò xo: no = 1,7(vòng)
=> Số vòng toàn bộ của lò xo là: n = no+(1-1,5) = 3(vòng)
V.3.2. Lò xo van nén.
Ta có:
Dtb: là đường kính trung bình của vòng lò xo
Dtb=(Dt+Dn)/2 = (29,5+32,5)/2 = 31(mm) = 0,031(m)
Plx n: Lực cản lò xo van nén.
[T]: ứng suất xoắn cho phép. [T] =7.103(N/mm2).
k:Hệ số tập trung ứng suất k=1,14.
=> dlx = 0,94(mm). Lấy dlx=1,5(mm)
Số vòng làm việc của lò xo: no = 1,4(vòng)
=> Số vòng toàn bộ của lò xo van nén là: n=no+(1-1,5) = 3(vòng).
V.4. Tính bền một số chi tiết cơ bản của giảm chấn.
V.4.1. Xác định chế độ tải trọng khi tính bền chi tiết của giảm chấn.
- Để đảm bảo độ kín khít trong quá trình làm việc của buồng chứa phải xiết chặt đai ốc lắp buồng chứa. Khi xiết đai ốc sẽ phát sinh ra lực căng lò xo bảo vệ buồng chứa và nén các chi tiết bên trong. Lực căng do xiết đai ốc ký hiệu là Pb.
- Do sự chênh lệch áp suất giữa các khoang trong xi lanh (trên và dưới pittông) khi giảm chấn làm việc tạo ra lực Pa làm thay đổi lực Pb. Lực Pa đạt cực đại ở hành trình trả mạnh.
- Bỏ qua lực do nhiệt độ tăng gây lên
Vậy tổng hợp các lực tác dụng lên buồn chứa
PS= Pb + Pa
Thay vào công thức trên ta có các độ cứng được tính ra là:
Cxl =2,275.105(N/mm); CH =219,8.105(N/mm); Co =159,1.105(N/mm)
=> Pb =7355(N)
=> PS =Pa+Pb = 6241,9 + 7355 = 13596,9(N).
V.4.2. Tính bền xi lanh giảm chấn.
Với vật liệu làm xi lanh giảm chấn là 42CrMoS4 có ứng suất bền sb=850(N/mm2) và hệ số an toàn n=2. Xi lanh của giảm chấn khi làm việc sẽ chịu tác dụng của lực PS và áp lực của dầu Þ Xi lanh được kiểm tra theo ứng suất tương đương.
- Ứng suất do áp lực dầu gây ra
sn =33,1.106(N/m2) = 33,1(N/mm2)
=> stđ = 28,69(N/mm2) < [stđ]
Pmin = 26919441(N)
nođ =1980 >> [n] =2.
Þ Xy lanh đủ bền khi làm việc.
V.4.3. Tính bền thanh đẩy pittông của giảm chấn.
Chọn vật liệu thanh đẩy pittông là CTM0S4 . Với sb= 420(N/mm2); sx = sb/2 =210(N/mm2)
Khi giảm chấn làm việc, thanh đẩy sẽ chịu kéo ở hành trình trả và nén ở hành trình nén (hay uốn dọc). Do đó thanh đẩy được kiểm tra theo ứng suất kéo và uốn dọc.
=> nođ = 104 >> [nođ] =2
=> Thanh đẩy đủ bền.
Vậy đối với giảm chấn do ta thiết kế tính toán sau khi chọn sơ bộ một số kích thước cơ bản của giảm chấn kiểm tra lại ta thấy giảm chấn thoả mãn các điều kiện bền khi làm việc.
CHƯƠNG VII
TÍNH BỀN KHUNG XE CHẾ TẠO
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Khi thiết kế đóng mới xe khách từ xe tải cơ sở, ta đã có những thay đổi về kết cấu khung như :
- Kéo dài khung để tăng diện tích chở khách.
- Thay đổi chiều dài cơ sở.
- Thay đổi vị trí các tai bắt nhíp.
- Thay đổi và thêm các dầm ngang vào phần khung nối thêm.
I.1. Phương án xây dựng mô hình phần tử hữu hạn của khung xe
Để xây dựng chính xác mô hình khung xe ta sử dụng phương pháp xây dựng mô hình hình học sau đó chia lưới để tạo mô hình phần tử hữu hạn. Mô hình hình học ở đây là những đoạn thẳng mô tả khung xe, được định nghĩa thông qua những điểm chốt của mô hình. Trong bài toán này các điểm chốt là các điểm nút của dầm hoặc các điểm đặt lực trên khung xe.
I.2. Phương án đặt các gối tựa đàn hồi
Khung xe được bắt với cầu trước và cầu sau thông qua hệ thống treo mà cụ thể là bộ nhíp. Nhíp được nối cứng với các cầu bởi bulông quang nhíp. Các lá nhíp được gắn với dầm dọc của khung xe thông qua các mõ nhíp và tai nhíp. Tại mõ nhíp trước, nhíp được cố định với khung bởi tai nhíp và chốt nhíp. Tại điểm này nhíp được coi là nối cứng vì nó không có khả năng di chuyển theo phương ngang mà chỉ có thể xoay quanh giá đỡ trước.
I.3. Phương án đặt tải
- Ta giả thiết rằng tính uốn khung trong trường hợp chịu tải trọng tĩnh.
- Các lực tập trung : Coi các cụm chi tiết, các bộ phận như Ba đờ sốc, két nước…,có tải trọng tương đối nhỏ, là các tải trọng tập trung, đặt tại các điểm tương ứng trên hai dầm dọc của khung xe.
- Các lực phân bố : Coi tải trọng của khung, vỏ xe và hành khách là phân bố đều trên hai dầm dọc. Tải trọng của cụm động cơ, li hợp, hộp số, bình nhiên liệu, ắc quy coi là phân bố đều trên đoạn dầm đỡ tương ứng.
II. XÂY DỰNG MÔ HÌNH
Để xây dựng mô hình chính xác của khung xe ta chọn phương pháp xây dựng mô hình hình học sau đó chia lưới để tạo mô hình phần tử hữu hạn. Cần chú ý rằng để giải quyết bài toán phần tử hữu hạn chúng ta cần có nút và phần tử chứ không chỉ là mô hình hình học, mô hình hình học không tham gia vào lời giải phần tử hữu hạn.
III. ĐẶT TẢI VÀ GIẢI BÀI TOÁN
Sau khi xây dựng được mô hình phần tử hữu hạn của khung xe, ta tiến hành đặt tải để giải quyết bài toán. Những giả thiết và phương án đặt tải đã được trình bày chi tiết ở phần trên (Bảng 7.1 và 7.2).
IV. LẤY KẾT QUẢ
- Ở bài toán tính bền khung, giá trị mà chúng ta quan tâm là lực cắt, mômem và ứng suất tại các phần tử trên khung xe. Chú ý rằng với mỗi phần tử chúng ta có hai giá trị kết quả ứng với điểm đầu và điểm cuối của mỗi phần tử.
- ANSYS cung cấp cho chúng ta kết quả dưới dạng biểu đồ hoặc file số liệu. ở dạng biểu đồ, các giá trị độ lớn được thể hiện qua các dải màu sắc khác nhau, rất thuận tiện cho việc nhận xét và đánh giá kết quả.
V. NHẬN XÉT VÀ SO SÁNH PHƯƠNG ÁN ĐẶT GỐI TỰA ĐÀN HỒI VỚI CÁC PHƯƠNG ÁN KHÁC
Trên cùng một bài toán tính bền khung xe, ta đã sử dụng 3 phương án khác nhau:
- Phương án 1 : Tính bền khung xe bằng phương pháp mặt cắt cổ điển.
- Phương án 2 : Tính bền khung xe bằng phần mềm ANSYS với mô hình một dầm dọc, dùng gối tựa cứng.
- Phương án 3 : Tính bền khung xe bằng phần mềm ANSYS, xây dựng mô hình chính xác của khung xe trong không gian với cách đặt lực hợp lý và sử dụng các gối tựa đàn hồi.
VI. TRƯỜNG HỢP MỘT BÁNH TRƯỚC BỊ HẪNG.
VI.1. Đặt vấn đề và giải bài toán
Khi xe hoạt động trên đường, có thể gặp phải ổ gà làm hẫng bánh xe xuống. Đây là trường hợp nguy hiểm, có thể làm hỏng khung xe. Nếu như ở trạng thái tĩnh, bốn bánh đều chạm đất, khung xe hầu như không chịu mô men xoắn do các tải trọng đối xứng trên hai dầm dọc thì ở trường hợp này khung xe phải chịu mô men xoắn khá lớn. Trong bài toán này em tính toán cho trường hợp một bánh xe trước bị hẫng xuống 25 cm.
VI.2. Lấy kết quả
IV.2.1. Lấy các kết quả dưới dạng văn bản
Việc lấy kết quả là hoàn toàn giống với phần trên. Tuy nhiên ở trường hợp này ta phải chú ý tới mô men xoắn. Để lấy giá trị mô men xoắn ta làm như sau :
- Chọn mục ‘Element Table’>’Difine Table’>‘Add’, hộp thoại ‘Difine Additional Element Table Items’ xuất hiện. Ở mục ‘Lab’ ta nhập ‘MYI’, ở cửa sổ ‘Items, Compr’ bên trái ta chọn ‘By Sequense num’, bên phải chọn ‘SMISC,3’. Nháy vào ‘Apply’ để tiếp tục.
- Tương tự như trên, ở mục ‘Lab’ ta nhập ‘MYJ’, ở cửa sổ ‘Items, Compr’ bên trái ta chọn ‘By Sequense num’, bên phải chọn ‘SMISC,16’.
- Chọn tiếp ‘Element Table’>’List Elem Table’, hộp thoại ‘List -Element Table Data’ xuất hiện. Ở mục ‘Lab’ chọn ‘MYI’ hoặc ‘MYJ’, các giá trị mô men xoắn sẽ xuất hiện dưới dạng văn bản.
Trên màn hình cho ta thấy chuyển vị lớn nhất của mô hình theo phương OX là DMX = 43,301 cm.
Ta có ứng suất lớn nhất là smax1 = 1574 (KG/cm2).
Để kiểm bền khung trong trường hợp chịu tải trọng động ta lấy smax1 nhân với hệ số tải trọng động k = 2,1 Þ smax = smax1 . k = 3305.4(KG/cm2).
Vật liệu làm khung là thép 30T có ứng suất cho phép là [s] = 3600 (KG/cm2) Þ So sánh ứng suất smax với ứng suất cho phép ta kết luận khung xe chế tạo đủ bền trong trường hợp này. Tuy nhiên ta cũng nhận thấy rằng ứng suất trong trường hợp này là khá lớn, gần bằng ứng suất cho phép, vì vậy nếu bánh xe bị hẫng lớn hơn thì rất có thể khung xe sẽ bị hỏng.
CHƯƠNG VIII
TÍNH BỀN KHUNG XE CHẾ TẠO CÓ KỂ ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA PHẦN XƯƠNG XE
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Khi tiến hành thiết kế, đóng mới xe khách từ xe tải cơ sở Huyndai CA - A1, ta đã lựa chọn loại khung chịu lực, vỏ được đặt lên khung qua các mối nối đàn hồi. Theo lý thuyết trong trường hợp này khung cứng hơn vỏ nhiều lần nên chịu được các tác động của ngoại lực và có thể biến dạng nhưng hầu như không truyền đến vỏ. Mặt khác với cách tính truyền thống, việc tính toán cho toàn bộ phần khung, vỏ xe là điều hết sức khó khăn. I.1.Phương án xây dựng mô hình khung, vỏ xe
I.1. Phương án xây dựng mô hình khung, vỏ xe
Đối với vỏ xe khách chế tạo của chúng ta, thì phần chịu lực chính là xương xe, phần tôn chỉ mang tác dụng che chắn, bọc ngoài. Vì thế khi xây dựng mô hình ta chỉ xét đến phần khung, xương xe.
I.2. Phương án đặt tải
- Ta giả thiết rằng tính uốn khung trong trường hợp chịu tải trọng tĩnh.
- Các lực tập trung : Coi các cụm chi tiết, các bộ phận như Ba đờ sốc, két nước…,có tải trọng tương đối nhỏ, là các tải trọng tập trung, đặt tại các điểm tương ứng trên hai dầm dọc của khung xe.
I.3. Phương án đặt gối tựa đàn hồi và đặt ràng buộc
Đối với việc đặt các gối tựa đàn hồi cũng như đặt các ràng buộc, ta sử lý hoàn toàn giống với chương VII.
III. ĐẶT TẢI VÀ GIẢI BÀI TOÁN
Sau khi xây dựng được mô hình phần tử hữu hạn của khung xe, ta tiến hành đặt tải để giải quyết bài toán. Những giả thiết và phương án đặt tải đã được trình bày chi tiết ở phần trên.
IV. LẤY KẾT QUẢ
Việc lấy kết quả là hoàn toàn giống với phần trên. Tuy nhiên ở đây em chỉ giới thiệu các kết quả dưới dạng biểu đồ.
Hoàn toàn tương tự ta có thể đưa ra biểu đồ của lực cắt và mô men uốn, mô men xoắn cũng như mô hình phân bố ứng suất
Trong trường hợp hẫng một bánh trước, mô men xoắn tác dụng lên khung là khá lớn. Phần xương xe cũng chịu tác dụng của mô men xoắn, tuy nhiên mô men xoắn ở đây có giá trị tương đối nhỏ. Mô men xoắn lớn nhất là 7214 KG/cm tại phần tử 120.
Trên màn hình cho ta thấy chuyển vị lớn nhất của mô hình theo phương OX là DMX = 46,566 cm.
Ta có ứng suất lớn nhất là smax1 = 1502 (KG/cm2).
Để kiểm bền khung trong trường hợp chịu tải trọng động ta lấy smax1 nhân với hệ số tải trọng động k = 2,1 Þ smax = smax1 . k = 3154.2(KG/cm2).
Vật liệu làm khung là thép 30T có ứng suất cho phép là [s] = 3600 (KG/cm2) Þ So sánh ứng suất smax với ứng suất cho phép ta kết luận khung xe chế tạo đủ bền trong trường hợp này. Tuy nhiên ta cũng nhận thấy rằng ứng suất trong trường hợp này là khá lớn, gần bằng ứng suất cho phép, vì vậy nếu bánh xe bị hẫng lớn hơn thì rất có thể khung xe sẽ bị hỏng.
Ta so sánh kết quả này với kết quả khi tính bền khung xe không kể đến ảnh hưởng của phần xương xe :
- Tính bền khung xe có kể đến ảnh hưởng của phần xương xe cho ta ứng suất tương đương là 1502 (KG/cm2)
- Tính bền khung xe không kể đến ảnh hưởng của phần xương xe cho ta ứng suất tương đương là 1574 (KG/cm2)
Ta nhận xét rằng phương pháp này cho ta kết quả gần giống với phương pháp tính bền khung xe không kể đến ảnh hưởng của phần xương xe (đã trình bày ở chương VII). Vì vậy giả thiết coi như phần xương xe không chịu ảnh hưởng của ngoại lực là cũng tương đối chính xác. Tuy nhiên nhìn vào hai kết quả ta cũng thấy rằng phần xương xe cũng có ảnh hưởng dù rất nhỏ và nó có tác dụng chống xoắn cho xe.
CHƯƠNG IX
PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA KHUNG VỎ XE KHÁCH CHẾ TẠO
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Đối với xe ô tô khách thành phố, ta phải đặc biệt chú ý tới vấn đề an toàn cho hành khách, giảm thiểu tối đa hậu quả đáng tiếc khi có tai nạn xảy ra. Chính vì vậy, sau khi thiết kế đóng mới xe khách, ta phải kiểm tra độ cứng vững của toàn bộ phần khung vỏ xe. Thông thường người ta sử dụng 3 phương pháp thử nghiệm sau để kết luận về tính an toàn của khung vỏ xe khi có tai nạn xảy ra:
- Thử va đập của xe với vật cứng ở tốc độ nhất định : Ví dụ như cho xe chạy với tốc độ 60 km/h rồi đâm vào tường.
- Thử va đập của xe khi rơi từ độ cao nhất định : Ví dụ như đưa xe lên độ cao 1m, dùng lực vừa đủ đẩy xe rơi xuống mặt đất.
- Cho xe lộn ngược lại, phần nóc tiếp xúc với mặt đường.
I.1. Phương án xây dựng mô hình khung, vỏ xe
Đối với vỏ xe khách chế tạo của chúng ta, thì phần chịu lực chính là xương xe, phần tôn chỉ mang tác dụng che chắn, bọc ngoài. Vì thế khi xây dựng mô hình ta chỉ xét đến phần khung, xương xe. Cách xây dựng mô hình khung, xương xe đã trình bày chi tiết ở chương VIII
I.2. Phương án đặt tải
Trong trường hợp này, tải tác dụng lên khung xương xe chính là trọng lượng các cụm, các bộ phận của xe. Ngoài các cụm, bộ phận đã xét tới ở phần trên ta phải kể đến các bộ phận khác như : lốp, các đăng, cầu xe, hệ thống treo… Để tăng hệ số an toàn cho khung xương, ta coi các cụm, các bộ phận này có trọng tải là 4 tấn và phân bố đều trên hai dầm dọc. Cần chú ý rằng khi xe lộn ngược thì hướng của lực tác dụng cũng ngược lại.
I.3. Phương án đặt ràng buộc
Khi xe lộn ngược lại, phần nóc sẽ hoàn toàn tiếp xúc với mặt đường. Vì vậy khi tính toán ta ràng buộc cứng tất cả các phần tử dầm thuộc nóc xe.
II. XÂY DỰNG MÔ HÌNH
Phương pháp xây dựng mô hình giường, xương xe là hoàn toàn giống như chúng ta đã làm ở chương VIII. Tuy nhiên ở bài toán này, chúng ta không cần xây dựng các gối tựa đàn hồi nữa.
III. ĐẶT TẢI VÀ GIẢI BÀI TOÁN
- Sau khi xây dựng được mô hình phần tử hữu hạn của khung xe, ta tiến hành đặt tải để giải quyết bài toán. Những giả thiết và phương án đặt tải đã được trình bày chi tiết ở phần trên. Các bước cụ thể để giải bài toán như sau
a) Bước 1 : Đặt các ràng buộc cho bài toán
- Chọn đường dẫn lệnh ‘Main menu’ > ‘Solution’ > ’Define Loads’ > ’Apply’> ’Structural’>’Displacement’>’On Lines’
- Chọn tất cả các đoạn thẳng thuộc phần nóc xe.
c) Bước 3 : Đặt các lực phân bố
- Chọn đường dẫn lệnh ‘Main menu’ > ‘Solution’ > ’Define Loads’ > ’Apply’ > ’Structural’>’Pressure’>’On Beam’
- Chọn lần lượt các đoạn dầm theo bảng sau, nháy chuột vào ‘Apply’, hộp thoại ‘Apply Pres on Beams’ sẽ xuất hiện.
- Nhập giá trị lực tương ứng vào mục ‘VALI’
d) Bước 4 : Bắt đầu quá trình phân tích
- Trong menu ‘ Solution’, chọn ‘ Current LS’ để yêu cầu máy phân tích ở chế độ tải trọng hiện thời.
- Nháy vào OK trên cửa sổ hiện ra để kết thúc quá trình phân tích.
IV. LẤY KẾT QUẢ
- Ở bài toán kiểm tra khung vỏ xe, giá trị mà chúng ta quan tâm là chuyển vị của phần tử xương xe.
* Lấy mô hình chuyển vị khung xương:
- Chọn mục ‘General Postproc’ >‘Plot Results’>‘Deformet Shape’, mô hình chuyển vị khung xương sẽ xuất hiện
Trên màn hình đồ họa ta nhận được chuyển vị lớn nhất của khung, xương xe trong chế độ thử lật ngược xe là DMX = 0.810213 cm. Giá trị này là tương đối nhỏ và hoàn toàn có thể chấp nhận được. Ta có thể kết luận rằng hệ thống khung xương xe khách mà chúng ta thiết kế là đủ điều kiện an toàn trong trường hợp kiểm tra này.
KẾT LUẬN
Sau một thời gian học tập và nghiên cứu dưới sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy: PGS.TS……………… em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp với những nội dung sau:
1. Tính bền khung xe tải cơ sở.
2. Thiết kế, đóng mới xe khách thành phố.
3. Thiết kế hệ thống treo cho xe khách chế tạo.
4. Tính bền khung xe khách chế tạo.
5. Phương pháp kiểm tra khung vỏ xe khách chế tạo.
Trong đồ án này em sử dụng phần mềm ANSYS để tính toán, thiết kế. Cụ thể là xây dựng phương pháp tính bền khung vỏ ô tô bằng phần mềm ANSYS. Việc sử dụng phần mềm này giúp chúng ta tối ưu hoá quá trình thiết kế và tối ưu kết cấu, cho chúng ta một kết quả chính xác và có độ tin cậy cao hơn các phương pháp tính truyền thống. Đồng thời em cũng áp dụng những tiêu chuẩn mới nhằm mục đích thiết kế xe khách thành phố đáp ứng được các tiêu chuẩn kĩ thuật mới, phù hợp với yêu cầu hiện nay.
Tuy nhiên trong đồ án này em chỉ tính toán trong trường hợp xe chịu tải trọng tĩnh, có kể đến hệ số tải trọng động. Với phần mềm ANSYS ta hoàn toàn có thể tính toán trong các trường hợp động. Mặt khác ta có thể tính toán phần khí động học của ô tô cũng bằng phần mềm ANSYS. Do thời gian làm quen với phần mềm này là tương đối ngắn nên chúng em chưa thể hoàn thành những bài toán trên. Đây cũng có thể được coi là bước phát triển cao hơn của đồ án này.
Do thời gian cũng như trình độ và kinh nghiệm của chúng em còn có hạn, nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Chúng em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp của các thầy và các bạn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn.
Hà nội, ngày … tháng … năm 20..
Sinh viên thực hiện
……………..
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Hữu Cẩn - Phan Đình Kiên “Thiết kế tính toán ô tô máy kéo” - Nhà xuất bản đại học và THCN Hà Nội - 1978.
2. Nguyễn Hữu Cẩn - Dư Quốc Thịnh - Phạm Minh Thái - Nguyễn Văn Tài - Lê Thị Vàng “Lý thuyết ô tô máy kéo ” - Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật - 1996.
3. Lê Quang Minh - Nguyễn Văn Vượng “Sức bền vật liệu” - Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật - 1992.
4. Lều Thọ Trình “Sổ tay kết cấu thép ” - Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật - 1993.
5. Ngô Thành Bắc “Sổ tay thiết kế ô tô khách” - Nhà xuất bản GTVT - 1985.
6. Nguyễn Việt Hùng - Nguyễn Trọng Giảng “ANSYS & Mô phỏng số trong công nghiệp bằng phần tử hữu hạn” - Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật -2003.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"