MỤC LỤC

MỤC LỤC.. ......................................................................................................................................................1

LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................................................................. 3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG Ô TÔ TẢI LOẠI NHỎ Ở VIỆT NAM...5

1.1 Tổng quan về việc chế tạo và sử dụng ô tô tải nhỏ....................................................................................5

1.2 Lựa chọn phương án thiết kế......................................................................................................................6

1.2.1. Các loại hình sản xuất lắp ráp................................................................................................................6

1.2.2. Phân tích ưu, nhược điểm của các phương án đã chọn........................................................................8

1.2.3. Phương án thiết kế hình dáng tổng thể ô tô tải nhỏ..............................................................................10

1.2.4. Các phương án bố trí chung trên ô tô tải nhỏ........................................................................................11

1.3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu của đề tài ..................................................................................,13

CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ SƠ BỘ VÀ TÍNH TOÁN SỨC BỀN KHUNG Ô TÔ TẢI LOẠI NHỎ ........................15

2.1. Thiết kế hình dáng bên ngoài ..................................................................................................................15

2.1.1. Các cơ sở để chọn hình dáng bên ngoài ô tô tải nhỏ...........................................................................,15

2.1.2. Bố trí chung buồng lái, thùng xe, các hệ thống thiết bị phụ...................................................................16

2.2. Tính toán ổn định của xe..........................................................................................................................18

2.2.1 Phân bố trọng lượng:.............................................................................................................................18

2.2.2  Chọn lốp và tính toán bánh xe:.............................................................................................................19

2.2.3 Ổn định dọc............................................................................................................................................20

2.2.4 Ổn định ngang của ô tô..........................................................................................................................22

2.3. Tính động lực học kéo.............................................................................................................................23

2.3.1. Ý nghĩa của việc tính toán sức kéo ôtô.................................................................................................23

2.3.2. Tính toán sức kéo của ô tô...................................................................................................................23

2.3.3. Trình tự tính toán..................................................................................................................................24

2.4. Tính độ bền khung xe..............................................................................................................................35

2.4.1. Khái niệm..............................................................................................................................................35

2.4.2. Kết cấu khung.......................................................................................................................................37

2.4.3. Chế độ tải trọng tính toán.....................................................................................................................37

2.4.4. Nội dung tính toán................................................................................................................................37

CHƯƠNG 3. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO KHUNG XE..................................................................47

3.1. Phân tích kết cấu khung và điều kiện chịu lực........................................................................................47

3.2. Quy trình công nghệ chế tạo khung xe...................................................................................................52

KẾT LUẬN.....................................................................................................................................................54

TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................................................56

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, đất nước ta đang trong thời kỳ mở cửa phát triển kinh tế với nền kinh tế thị trường nhiều thành phần. Chúng ta đang tiến hành xây dựng công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, xây dựng cơ sở vật chất của nền kinh tế xã hội chủ nghĩa. Điều đó làm cho bộ mặt kinh tế xã hội của đất nước đang từng ngày từng giờ thay đổi một cách nhanh chóng. Điều đó tạo nên một khung cảnh phát triển kinh tế rất sôi động và nhiều màu sắc.

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế quốc dân thì ngành giao thông vận tải nói chung và ngành ô tô nói riêng phát triển để đáp ứng nhu cầu đi lại giao lưu giữa các miền, các vùng lãnh thổ của đất nước, cũng như nhu cầu vận chuyển hàng hoá ngày càng tăng đòi hỏi một thị trường lớn xe tải, xe ca, xe buýt và xe du lịch.

Những năm gần đây do nhu cầu xây dựng lớn cho nên cần có những xe chuyên chở vật liệu xây dựng như sắt, thép, xi măng…và cần một số lượng lớn. Với nhu cầu lớn như vậy chúng ta đã nhập một số loại xe mới hoàn thiện của nước ngoài, thị trường hiện nay đa số nhập các loại xe của Nhật, Hàn Quốc như: Suzuki, Daihatsu, Samsung, Hyundai… Song thực tế cho thấy chúng ta đi theo hướng này thì hiệu quả kinh tế bị hạn chế do giá thành các loại xe này cao nên không thể nhập với số lượng lớn vì nền kinh tế còn hạn hẹp.

Vậy để phát triển nền kinh tế nói chung và tạo điều kiện cho ngành cơ khí ô tô nước ta phát triển nhà nước ta đã thực hiện chính sách nhập một số linh kiện chính của nước ngoài còn một số cụm chi tiết, tổng thành sản xuất chế tạo trong nước. Để góp phần giải quyết những nhu cầu cấp thiết về vận chuyển hàng hoá, vật liệu xây dựng… của nền kinh tế đang phát triển mạnh. Trong đồ án tốt nghiệp này em tiến hành: “Thiết kế ô tô tải tải trọng 01 tấn” trên cơ sở tham khảo một số thông số kỹ thuật của hãng Hyundai (Hàn Quốc).

Từ ý thức sâu sắc tầm quan trọng của nhiệm vụ được giao của bản đồ án thiết kế tốt nghiệp với sự cố gắng nỗ lực của bản thân, em đã học hỏi, tìm hiểu vận dụng những kiến thức đã tích luỹ được trong quá trình học tập tại nhà trường, cùng với sự tham khảo các tài liệu trong nước và ngoài nước.

Cho nên, sau ba tháng làm việc nghiêm túc, được sự hướng dẫn tận tình của thầy: TS…………….., em đã hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp của mình.

Tuy nhiên do trình độ còn hạn chế cho nên mặc dù đã cố gắng song bản đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót. Vậy em kính mong các thầy giáo bộ môn Cơ khí ô tô và các bạn đồng nghiệp xem xét và đóng góp ý kiến để bản đồ án tốt nghiệp của em được hoàn thiện.

Em xin chân thành cảm ơn!

                                                                                                            Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                                                                            Sinh viên thực hiện

                                                                                                          ………………….

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG Ô TÔ TẢI LOẠI NHỎ Ở VIỆT NAM

1.1 Tổng quan về việc chế tạo và sử dụng ô tô tải nhỏ

Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, cuộc sống vật chất và tinh thần của người dân ngày càng được nâng cao, nhu cầu đi lại và vận chuyển hàng hoá của người dân ngày càng tăng nhanh chóng về số lượng, đa dạng về chủng loại hàng hoá. Sự phát triển không ngừng về dân số dẫn đến nhu cầu nhà ở ngày càng cao, đi song song với nó ngày càng nhiều các công trình xây dựng dân dụng, xây dựng giao thông đường xá, cầu cống, các khu công nghiệp, các khu liên doanh nước ngoài… làm tăng thêm nhu cầu vận tải hàng hoá bằng ô tô tải. 

Ở trên thế giới, các nước tư bản và các nước phát triển nhu cầu sử dụng các phương tiện ô tô tải nhỏ đã có từ rất lâu, nhằm phục vụ cho các khu công nghiêp, nông nghiệp, chăn nuôi trang trại và nhu cầu vận chuyển vật liệu xây dựng, hàng hoá… Các nhà thiết kế chế tạo ô tô đã nhanh chóng nắm bắt kịp thời thị hiếu của người sử dụng. Các nhà máy ô tô đã sản xuất ra hàng loạt các phương tiện vận tải cỡ nhỏ đa dạng về chủng loại, số lượng, mẫu mã …

1.2 Lựa chọn phương án thiết kế

1.2.1. Các loại hình sản xuất lắp ráp

Trong sự phát triển chung mạnh mẽ của nền kinh tế nước ta cũng như cơ sở hạ tầng ngành giao thông vận tải, các loại phương tiện giao thông cũng đang phát triển nhanh chóng về mặt số lượng, chất lượng và chủng loại. Những năm gần đây, do nhu cầu xây dựng về nhà ở, các công trình giao thông công cộng dẫn đến nhu cầu vận chuyển hàng hoá phát triển nhanh tạo nên sự quá tải về nhu cầu vận chuyển. Việc đầu tư và phát triển phương tiện giao thông vận tải nói chung, ô tô tải nhỏ nói riêng không chỉ là bài toán đơn thuần về kinh tế mà còn phần nâng cao năng suất vận chuyển góp phần đẩy nhanh tốc độ phát triển đô thị hoá các vùng công nghiệp và thành phố.

a) Lắp ráp SKD

Xe ô tô được lắp ráp từ các tổng thành  cụm. Xe ô tô được lắp ráp từ các tổng thành cụm. Máy, cụm chi tiết và chi tiết rời rạc nhập khẩu

b) Lắp ráp CKD

Loại hình này được chia làm 2 dạng:

- Lắp ráp CKD 1

Xe ô tô được lắp ráp từ các tổng thành cụm máy, cụm chi tiết và cụm chi tiết rời nhập khẩu và gia công trong nước

Thùng và vỏ xe nhập khẩu đã hàn tán và sơn lót

Loại hình này có tỷ lệ nội địa hoá không đáng kể  < 5%

1.2.2. Phân tích ưu, nhược điểm của các phương án đã chọn

a) Chọn phương án tối ưu:

Để đánh giá chính xác ưu nhược điểm của các loại hình lắp ráp trên, ta đánh giá  thông qua các đặc điểm chủ yếu của chúng.

b) Ưu, nhược điểm của các loại hình lắp ráp:

- Loại hình SKD:

Chất lượng kỹ thuật cao, hiệu quả sử dụng tốt, nhưng giá thành nhập khẩu cao, không phát huy được khả năng sản xuất trong nước dẫn đến tỷ lệ nội địa hoá thấp.

- Loại hình CKD:

Loại hình này có khả năng nội địa hoá, tạo được điều kiện sản xuất một số linh kiện phụ tùng trong nước, dẫn đến tạo công việc cho người lao động. Nhưng loại hình này có tỷ lệ nội địa hoá còn rất thấp khoảng 5% ¸ 10%, cho nên vẫn chưa thúc đẩy sản xuất trong nước.

- Loại hình IKD:

1.2.4. Các phương án bố trí chung trên ô tô tải nhỏ

Bố trí chung trên ô tô tải phụ thuộc bởi cách bố trí động cơ và sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực.

a) Bố trí động cơ

Động cơ ô tô có các loại bố trí như sau:

- Khi bố trí động cơ ở đằng trước và ngoài buồng lái thì động cơ được chăm sóc dễ dàng hơn, bởi vì có khoảng không gian rộng rãi, nhưng trong trường hợp này  hệ số sử dụng chiều dài ô tô sẽ bé đi ( bao gồm chiều dài thùng chứa và chiều dài chung của ô tô ).Nhược điểm chủ yếu của loại này là người lái nhìn không được thoáng.

- Khi bố trí động cơ trong buồng lái, người lái nhìn thấy thoáng hơn và hẹ số sử dụng chiều dài sẽ tăng lên, nhưng thể tích buồng lái sẽ nhỏ hơn và yêu cầu phải có cách nhiệt, cách tiếng động tốt. Bố trí động cơ trong buồng lái làm cho khoảng không gian sẽ chật hẹp, khó chăm sóc động cơ, ngoài ra trọng tâm của ô tô trong trường hợp này cũng bị nâng cao lên. Để chăm sóc động cơ dễ dàng khi bố trí động cơ trong buồng lái người ta dùng loại buồng lái lật, trong trường hợp này kết cấu buồng lái phức tạp hơn. 

b) Bố trí hệ thống truyền lực

Loại hệ thống truyền lực có ảnh hưởng nhiều đến bố trí chung của ô tô.

Do ô tô tải chủ yếu là chạy trên các loại đường công cộng nên không cần bố trí nhiều cầu chủ động dễ dẫn đến sự tuần hoàn công suất, làm giảm khả năng dẫn hướng của bánh xe cầu trước.

1.3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu của đề tài

Để đáp ứng nhu cầu vận tải hàng hoá ngày càng đòi hỏi về nâng cao chất lượng, số lượng, đa dạng về chủng loại và phù hợp với điều kiện đất nước, quan điểm và chủ trương của Đảng và Nhà nước.Vậy với sự phân tích như trên thì việc thiết kế chế tạo ô tô tải nhỏ là hoàn toàn cần thiết cho nhu cầu vận tải hàng hoá nói riêng và sự phát triển đất nước nói chung. Đây là đề tài có tính khả thi cao, nếu thực hiện thì sẽ đóng góp một số lượng lớn ô tô tải nhỏ vào khai thác có hiệu quả, nâng cao năng xuất vận chuyển tăng sản xuất nội địa hoá và góp phần giải quyết việc làm cho người lao động, cũng như góp phần vào sự phát triển của nền kinh tế đất nước. 

Nội dung của đồ án bao gồm 03 chương:

Chương 1: Tổng quan về thiết kế, chế tạo và sử dụng ô tô tải loại nhỏ ở Việt nam

Chương 2:  Thiết kế sơ bộ và tính toán sức bền khung ô tô tải loại nhỏ

Chương 3: Quy trình công nghệ chế tạo khung xe

Phương pháp nghiên cứu của đồ án là thực hiện các tính toán lý thuyết trên cơ sở chương trình đã học kết hợp với tham khảo các mẫu xe sản xuất ở nước ngoài và trong nước đang được khai thác ở Việt nam để từ đó tiến tới xây dựng quy trình thiết kế và chế tạo hoàn thiện cho mẫu xe tải 01 tấn nhằm phục vụ tốt cho nhu cầu sử dụng ô tô tải loại nhỏ hiện nay.

CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ SƠ BỘ VÀ TÍNH TOÁN SỨC BỀN KHUNG Ô TÔ TẢI LOẠI NHỎ

2.1. Thiết kế hình dáng bên ngoài

2.1.1. Các cơ sở để chọn hình dáng bên ngoài ô tô tải nhỏ

Ô tô tải nhỏ thường hoạt động trên các loại đường công cộng, thành phố, thị xã, những nơi ngõ hẻm nhỏ hẹp. Cho nên hình dáng của ô tô tải nhỏ phải có kết cấu sao cho nhỏ gọn phù hợp với điều kiện địa hình khai thác. Dựa trên cơ sở đó, ta tham khảo một số hình dáng bên ngoài ô tô tải nhỏ 01 tấn của hãng Hyundai (loại Porter)

* Kích thước cơ bản của ôtô:

+ Kích thước bao ngoài : L₀  x B₀ x H₀ =4580 x 1690 x 1890

+ Chiều dài cơ sở: L=2350 (mm)

+ Khoảng cách tâm vết bánh trước: 1435 (mm)

+ Khoảng cách tâm vết bánh sau: 1250 (mm)

+ Góc vát trước: 33⁰

+ Góc vát sau: 30⁰

+ Khoảng sáng gầm xe: 450 (mm )

+ Kích thước của thung xe: (L₁ x B₁ x H₁) =(2450 x 1590 x 370)

2.1.2. Bố trí chung buồng lái, thùng xe, các hệ thống thiết bị phụ

a) Bố trí chung buồng lái

Khoảng không gian buồng lái là phần không gian dành cho người lái; trong đó bố trí ghế người lái và 02 ghế (phụ xe và chủ hàng). Ngoài ra, còn bố trí các bộ phận điều khiển như: bảng đồng hồ (tốc độ, nhiên liệu, đèn báo…), vành tay lái, các chân phanh, chân li hợp, chân ga, tay phanh, cần hộp số…Ngăn cách giữa buồng lái và thùng xe bởi tấm thép dập có ô kính để nhìn thông ra phía sau.

- Ghế người lái được thiết kế đảm bảo về chiều cao, độ mở tựa lưng, vị trí ghế so với tâm vành tay lái… để tạo độ thoải mái cho người lái.

- Kính chắn gió phía trước buồng lái được làm bằng loại kính an toàn (02 lớp kính có lớp nhựa ở giữa hoặc loại kính khi vỡ mảnh vụn không có cạnh sắc).

- Bố trí gương nhìn sau, trong và ngoài xe tại vị trí người lái dễ quan sát nhất phù hợp với yêu cầu về vệ sinh lao động và độ thoải mái của người lái.

b) Bố trí thùng xe

Thùng hàng được bố trí cách ca bin một khoảng 100 mm, chiều dài thò đuôi của thùng so với khung xe 150 mm. Tải trọng của hàng hoá tác dụng lên sàn thùng xe được phân bố đều trên khung thông qua 06 thanh xà ngang hình chữ U. Các thanh xà ngang chữ U này được bắt nối với khung xe nhờ các mối ghép bu lông. Khi phanh gấp để chống xô hàng hoá vào ca bin ta bố trí thêm thanh chống xô ở mặt trước thùng xe, chống xô giữa thùng xe với khung xe có bắt thêm các mối ghép bu lông.

2.2. Tính toán ổn định của xe

2.2.1 Phân bố trọng lượng:

Thành phần trọng lượng bản thân G₀ được tạo nên bởi các cụm tổng thành có trọng lượng cụ thể như bảng 2.

Mục đích để xác định trọng lượng của ô tô tác dụng lên mỗi bánh xe

Để xác định được Z₁, Z₂ ta coi ô tô như một dầm chịu lực đặt trên 2 gối là 2 bánh xe, các trọng lượng được đặt trên khung dọc với các toạ độ xác định tại vị trí trọng tâm của các cụm tổng thành.

* Sơ đồ phân bố tải trọng:

Phân bố trọng lượng các cụm tổng thành như hình 5.

=> Z₁= G – Z₂ = 2520-1738.955= 781.045 (KG)

- Xác định tọa độ trọng tâm:

+ Khoảng cách từ tâm trục trước đến trọng tâm ô tô:

a =Z₂*L/G₀ =1738.955*2.35/2520 = 1.621 (m)

+ Khoảng cách từ tâm trục sau đến trọng tâm ô tô:

b = Z₁*L/G₀ =781.045 *2.35/2520 = 0.728 (m)

+ Chiều cao của tọa độ trọng tâm:

Để xác định chiều cao trọng tâm ô tô, ta xác định chiều cao của các cụm tổng thành lắp trên ô tô.

Chiều cao trọng tâm ô tô:

hg = å h_i*G_i/ G

Từ đó ta tính được:

hg = (80*0.3+110*0.3+455*0.8+300*1.4+175*0.6+400*0.5+1000*0.9)/2520

hg = 0.812 (m)

2.2.2  Chọn lốp và tính toán bánh xe:

Ta chọn lốp theo tải trọng tác dụng lên lốp sau:

- Tải trọng tác dụng lên bánh trước:

G­₁ = Z₁/2 = 781.045 /2 = 390.523 (KG)

- Tải trọng tác dụng lên bánh sau:

G₂ = Z₂/4 = 1738.955/4 = 434.739 (KG )

Suy ra:   r_b = 0,93. 0.318 = 0.259 (m)

2.2.3 Ổn định dọc

a) Ổn định dọc tĩnh

Khi xe đứng yên trên đường có độ dốc nhỏ và hãm cứng bánh xe phía sau

=> ô tô đảm bảo điều kiện ổn định dọc tĩnh khi đứng yên trên dốc.

- Khi xe đứng yên trên đường có độ dốc và quay đầu xuống dốc.

Ô tô đảm bảo điều kiện ổn định dọc tĩnh khi đứng yên quay đầu xuống dốc.

b) ổn định dọc động:

Là khả năng ô tô không bị lật hoặc trượt khi chuyển động trên dốc.

=> tagα_lật= arctg(0.897 ) =  41⁰ 53’

tgα_trượt= 0.7

_trượt= arctg(0.7) = 34⁰ 59’

Như vậy: _trượt< _lật  ô tô đảm bảo điều kiện trượt trước khi lật.

- Kiểm tra tính ổn định khi ô tô chạy trên đường bằng.

a) Khi ô tô chuyển động trên đường nghiêng ngang õ

- Giả thiết trọng tâm của xe nằm trên trục đối xứng của ô tô.

- Tâm 2 vết bánh xe là trùng nhau.

B_L = arctg(0.884)= 41⁰27’

b) ổn định quay vòng trên đường bằng:

Khi quay vòng do tác dụng của lực quán tính li tâm, ô tô có thể bị lật khi chạy với vận tốc lớn.

- Vận tốc giới hạn trượt khi quay vòng:

V_T =5,474 (m/s)

V_T < V_L  Ô tô đảm bảo điều kiện trượt trước khi lật.

2.3. Tính động lực học kéo

2.3.1. Ý nghĩa của việc tính toán sức kéo ôtô

- Biết được những độ tốc nào của xe mà có thể khắc phục được trên những đoạn đường khác nhau, với những tải trọng bất kỳ và ở những tay số khác nhau.

- Tìm được tốc độ cực đại mà xe có thể đạt được trên mặt đường bằng.

- Xác định được khả năng tăng tốc của ôtô tới những tốc độ quy định.

2.3.2. Tính toán sức kéo của ô tô

a} Thông số cho trước

- Chủng loại xe: xe tải nhỏ

- Tải trọng định mức cần chuyên chở: 1000 (KG)

-  Số chỗ ngồi: 03 (kể cả người lái)

- Tốc độ cực đại mà xe cần phải đạt được trên loại đường quy định với tải trọng định mức: V_max = 100 (km/h)

b) Các thông số chọn

- Tải trọng bản thân của ôtô: G_o = 13550 (KG)

- Hệ số cản của không khí K và diện tích cả chính diện của ôtô (F)

Ôtô thiết kế là ô tô tải nhỏ nên chọn hệ số K dạng khí động học

Diện tích cản chính diện:

F = 0,85 x B_o x H

c) Các thông số cần tính

- Tính công suất và mô men của động cơ ở các tay số.

2.3.3. Trình tự tính toán

2.3.3.1. Xác định trọng lượng toàn bộ của ôtô

Xe được tính  theo công thức của xe tải:

Ta có:

G = G₀ + n₀.A + G_e

Suy ra: G = 1355 + 3. 55 + 1000 = 2520 (KG)

2.3.3.2. Xác định công suất của động cơ

Do phương án lựa chọn thiết kế xe tải là IKD, nên ta chọn động cơ ký hiệu D4BX của hãng xe HYUN DAI có các thông số:

- Công suất lớn nhất của động cơ tại số vòng quay: N_{e max}=73 (ml)/4200 (v/ph)

- Mô men xoắn cực đại của động cơ tại số vòng quay:

M_max = 14.9 (KG)/ 2500 (v/ph)

Công suất của động cơ ở chế độ bất kỳ:

N_e= N_{e Max}(a.(n_e/n_N)+b.( n_e/n_N)²-c.( n_e/n_N)³);   (ml)

Các giá trị công suất và mômen xoắn của động cơ như bảng 3.

2.3.3.3. Tỷ số truyền của hộp số và hệ thống truyền lực

Do hệ thống truyền lực nhập khẩu từ hãng Huyndai nên ta có các thông số như sau:

a) Tỷ số truyền của truyền lực chính:

Ta có:  i₀ = 4.625

b) Tỷ số truyền của hộp số

i₁= 4,33 ;    i₂ =2,355;   i₃ = 1,509 ;   i₄= 1,00 ;   i₅ = 0,879

Tỷ số truyền của tay số lùi: i_L = 5.2

2.3.3.4. Xác định các dạng công suất

a) Tính vận tốc của xe ở các tay số tương ứng với các số vòng quay

Chia khoảng biến thiên số vòng quay của động cơ từ n_min (0,2.n_N) đến n_max (1,0.n_N) thành 9 khoảng bằng nhau:

Tính vận tốc theo công thức:

v_i  = 0,377.r­_bx.n_e/i_hi.i₀

b) Tính công suât kéo của tất cả các tay số theo vận tốc của xe:

Ta tính theo công thức: N_ki = N_ei. _t với _t = 0,85

Giá trị của công suât kéo được thể hiện ở bảng 4.

2.3.3.5. Xác định lực kéo tiếp tuyến và các dạng lực cản

Lập đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô trong trường hợp không kéo moóc, chuyển động nhanh dần và lên dốc.

Phương trình cân bằng lực kéo có dạng:

P_k = P_f+P_i+P_w+P_j=

=> P_k  = G.cos .f+G.sin  + K.F.v²/(3,6)²+G. .j/g

Khi xe chạy với vận tốc cực đại V_max ,và trên đường bằng (  khi đó phương trình trên có đạng:

P_­k = P_f+P_w = G.f + K.F.v²/(3,6)² (KG)

2.3.3.7. Tính gia tốc của xe ở các tay số

Từ công thức tổng quát:

j =(D-ỉ).g/

Ta xét cho trường hợp khi chuyển động trên đường bằng và chở đủ tải:

J = (D - f).g/    chọn f = 0,025

2.3.3.8. Tính thời gian và quãng đường tăng tốc

Lập đồ thị thời gian và đồ thị quãng đường tăng tốc của xe

a) Tính thời gian tăng tốc và lập đồ thị t - v

Để giải tích phân này ta sử dụng phương pháp tính tích phân đồ thị. Cách giải được thực hiện theo các bước sau:

- Lập đồ thị gia tốc nghịch đảo: 1/j = f(v)

Dựa vào các giá trị ở bảng 9 để tính các giá trị 1/j  ở các tay số trên bảng 10

Độ giảm vận tốc trong khi sang số:

A_VC= g.y.t_c/

Với: t_c: Thời gian chuyển số; chọn t_c = 1,3 (s)  (đối với động cơ Diezel)

A_VC12= 9,81. 0,35. 1,3 /2,3 = 1,94 (km/h)

A_VC13 = 9,81.0,35. 1,3 /1,609 = 2,774 (km/h)

A_VC14 = 9,81.0,35. 1,3 /1,3 = 3,434 (km/h)

A_VC15 = 9,81.0,35. 1,3 /1,162 = 3,841(km/h)

 b) Quãng đường tăng tốc:

Để tính được quãng đường tăng tốc, người ta coi rằng ở mỗi khoảng tốc độ của ôtô chuyển động đều với tốc độ trung bình:

v_tb = (v₁+v₂)/2

2.4. Tính độ bền khung xe

2.4.1. Khái niệm

- Khung xe dùng để đỡ và bắt chặt động cơ cùng các tổng thành, các cụm của hệ thống truyền lực, các cụm chi tiết khác trên nó.

- Phân loại:

* Theo kết cấu của khung chia ra làm 3 loại:

+ Loại khung xe có xà dọc 2 bên.

+ Loại khung hỗn hợp hay còn gọi là khung chữ X.

+ Loại khung có xà dọc ở giữa.

* Theo loại hệ thống chịu lực trong ô tô chia ra:

+ 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 tác dụng của ngoại lực và có thể bị biến dạng nhưng không truyền đến vỏ.

+ Loại vỏ chịu lực: Thường áp dụng trong xe khách và xe con nhằm giảm trọng lượng của xe (có thể giảm được 20 - 25% trọng lượng so với xe cùng loại có khung).

2.4.3. Chế độ tải trọng tính toán

Khi tính toán sức bền khung xe ta có hai trạng thái tải trọng sau:

- Tải trọng tĩnh:

Khi xe đứng yên do các trọng lượng của động cơ, hộp số, cabin và bản thân khung xe.

- Tải trọng động:

+ Khi xe chạy trên đường bằng với tốc độ cao gặp mấp mô trên mặt đường hoặc chuyển động trên đường không bằng phẳng sẽ phát sinh ra tải trọng động thẳng đứng.

+ Khi ô tô tăng tốc, khi phanh hoặc khi quay vòng sẽ phát sinh ra tải trọng động theo phương ngang.

2.4.4. Nội dung tính toán

- Ta thấy độ cứng của khung xe phụ thuộc vào khoảng cách giữa các dầm dọc, phụ thuộc vào số lượng và vị trí của các dầm ngang cũng như kích thước và tiết diện của dầm.

- Khi ta tính toán do tải trọng phân bố lên 2 xà dọc là chủ yếu, cho nên ta xem dầm dọc chịu hoàn toàn tải trọng còn các dầm ngang không kể đến và tải trọng tác dụng lên 2 dầm cũng như trọng lượng của các cụm tổng thành hay chi tiết sẽ được chia đôi và xem như chúng tác dụng trong mặt phẳng đi qua trọng tâm tiết diện của dầm dọc. ở đây, ta còn  các mô men xoắn trọng lượng của các

2.4.4.1. Các giả thiết khi tính toán

Trong việc tính toán bền khung xe để thuận tiện ta sử dụng một số giả thiết:

- Coi xà dọc như một thanh thẳng chịu lực, bỏ qua việc ảnh hưởng do sự uốn cong xà dọc và xà dọc chịu tác dụng của các lực tập trung và phân bố.

- Khi tính toán các lực tác dụng lên khung xe được chia đều cho 2 xà dọc ta coi các xà dọc chịu hoàn toàn tải trọng không kể đến các xà ngang mà chỉ xem chúng như các thanh gia cường.

2.4.4.2. Tính lực cắt, mô men uốn và vẽ biểu đồ của chúng

Để tính toán ta không tính đến khối lượng không được treo bao gồm:

- Khối lượng của lốp và bánh xe:  6*25

- Khối lượng của cầu trước:   80 ( KG)

- Khối lượng của cầu sau:      110 (KG)

- Khối lượng hệ thống treo:    80 (KG)

Tổng khối lượng của phần không được treo: Q_kđt= 420 (KG)

Khối lượng của phần được treo:

Q_đt= Q - Q_kđt = 1520 – 420 = 1100 ( KG)

a) Xác định phản lực tại gối nhíp

Tổng hợp tất cả các lực tác dụng theo phương thẳng đứng, ta có:

T₁+ T ₂ = 1135 (KG)

Với: T ₁, T ₂ : Các giá trị lực tác dụng từ hệ thống treo lên xà dọc ở cầu trước và cầu sau.

Vì nhíp đối xứng nên T”₁ = T’₁ và T’₂= T”₂     hay  2. T’₁+ 2. T’₂ = 1135 (KG)

Ta lấy mô men tại G:

å M_G = 2.35*T₂ + ( q_cb +q_kh )*1.05²/2 – Q_đc*1.0 – Q_cs*  2.35 –

-(q_th + q_hg )* 2.3 ( 2.3/2 + 0.93) - q_kh  *3.23²/2 - q_cb*0.6²/2 = 0

=> T₁ = 1135 – 745.638 = 389.362 ( KG )

=> T₂’= T₂’’= 372.819 (KG)

=> T₁’= T₁’’= 194.681 (KG)

b) Xác định lực cắt Q_y và mô men uốn M_u

Chúng ta sử dụng phương pháp mặt cắt trong đoạn của xà dọc để tính Q_y và M_u.

- Xét mặt cắt 1 ta có:

Q_y= 0 ; M_u = 0

- Xét mặt cắt 2 ta có:

Q_y = - (q_cb + q_kh)*0.55 = - 71.846 (KG)

M_u = - (q_cb + q_kh)*0.55²/2 = - 19.758 (KG.m)

- Xét mặt cắt 5 ta có:

Q_y= - q_cb*1.65 - q_kh * 1.98 +T₁’+T₁’’ =160.717 (KG)

M_u = -q_cb*1.65*(1.65/2+0.33) - q_kh*1.98²/2 + T₁’*1.43 + T₁’’*0.43

M_u = 110.998 (KG.m)

- Xét mặt cắt 6 ta có:

Q_y=- q_cb*1.65 - q_kh * 2.05 -(q_th+q_hg)*0.07 +T₁’+T₁’’ =135.795 (KG)

M_u = -q_cb*1.65*(1.65/2+0.4) - q_kh*2.05²/2 -(q_th+q_hg)*0.07²/2 +

+T₁’*1.5 + T₁’’*0.5 =121.376 (KG.m)

2.4.4.3. Kiểm nghiệm bền dầm dọc

Như ta đã biết dầm dọc của khung xe chủ yếu chịu tác dụng của mô men uốn, do đó ta tiến hành kiểm tra ứng suất uốn tại vị trí có mô men uốn lớn nhất.

Xà dọc khung xe có tiết diện hình chữ C, các thông số kích thước của tiết diện như sau:

h= 12(cm);  b= 5.2 (cm);  d=0.48 (cm)

Xác định ứng suất uốn cho phép:

Giá trị ứng suất uốn cho phép xác định theo công thức:

[ s_u ] = s_ch/1.5*(K­_đ + 1);    (KG/cm²)

Với: s_ch : Giới hạn chảy của vật liệu chế tạo xà dọc; (KG/ cm²)

Vật liệu làm khung xe ta chọn thép 30T có giới hạn chảy s_ch = 3600 (KG/cm²)

K_đ : Hệ số tải trọng động; chọn K_đ = 2,5

[ s_u ] = 3600/1.5*(2.5 + 1) = 686(KG/cm²)

So sánh giá trị ứng suất uốn ở mặt cắt 6 ta thấy s_u < [ s_u ]

Như vậy khung xe đảm bảo điều kiện bền và xe có thể hoạt động tốt.

CHƯƠNG 3.  QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO KHUNG XE

3.1. Phân tích kết cấu khung và điều kiện chịu lực

Trên hình 12 trình bày kết cấu loại khung có xà dọc hai bên.

Hai xà dọc 1 và 7 được nối cứng với nhau bằng các xà ngang 2, 3, 4, 5, 6 làm thành khung. Xà dọc và ngang thường chế tạo bằng cách dập thép ít cácbon hay thép hợp kim. Vật liệu để dập các phần tử của khung phải có độ đàn hồi cao.

Ô tô tải nặng và ô tô tự đổ thường dùng khung có các xà dọc, ngang bằng thép cán có tiết diện không đổi hoặc thép hàn vì vậy trọng lượng khung thường lớn.  Trọng lượng khung ô tô tải kể cả các mặt bích và ụ đỡ cao su chiếm đến 10% ¸ 15% trọng lượng riêng ô tô.

Các dạng thanh xà ngang khác nhau trên hình 12a, b; thanh ngang có dạng chữ K và X đảm bảo độ cứng khung lớn nhất theo chiều dọc và đường chéo.

Khung ô tô du lịch có vỏ kín cần phải có độ cứng theo góc cao để giữ vỏ và các cụm khác gắn trên khung khỏi chịu các biến dạng lớn quá khi vỏ cầu và dầm cầu ô tô bị nghiêng. Các biến dạng của vỏ làm vỏ dịch chuyển các phần riêng, nên cửa ra vào của ô tô thường bị kêu là bị kẹt. Đối với các ô tô tải người ta chỉ làm khung có độ cứng trung bình. Khung có độ cứng không cao lắm để khi vỏ cầu và dầm cầu bị nghiêng đối với khung thì bánh xe vẫn còn tiếp xúc với đường. 

Tăng chiều rộng b’’ có lợi cho việc lắp thùng ô tô và tăng được khoảng cách giữa các lá nhíp và tăng độ ổn định bên của ô tô.

Để sử dụng tốt các kích thước của xà dọc, các loại xà dọc của khung thường không bố trí song song mà bố trí dưới một góc nhất định hay là uốn các xà dọc trong mặt phẳng nằm ngang, cho nên ta có b’’ > b’.

3.2. Quy trình công nghệ chế tạo khung xe

Từ nhu cầu thị trường, xã hội đang có xu hướng sử dụng ngày càng nhiều ô tô tải nhỏ, vì vậy để phù hợp với nhu cầu trên ta chọn dạng sản xuất chế tạo khung xe thuộc loại hình sản xuất hàng loạt lớn.

Sản xuất hàng loạt có một số đặc điểm sau:

- Sử dụng máy công cụ vạn năng kèm theo các đồ gá và trang bị công nghệ chuyên dùng.

- Máy công cụ có thể được bố trí theo tiến trình công nghệ.

- Sản phẩm chế tạo ra có tính lắp lẫn ở mức độ nhất định.

- Lắp ghép các chi tiết khác lên xà dọc, xà ngang bằng mối ghép đinh tán, bulông - đai ốc.

- Hàn các chi tiết lên xà ngang và xà dọc: mõ nhíp trước sau của nhíp trước, bản lề ca bin, tai bắt thùng xe và khung xe, ống xà ngang treo mõ trước của nhíp sau…

- Kiểm tra các yêu cầu kỹ thuật và chất lượng các mối ghép.

KẾT LUẬN

Những năm gần đây do nhu cầu phát triển nền kinh tế rất lớn nên cần có một số lượng lớn xe tải loại nhỏ để vận chuyển hàng hóa ở những thành phố, đô thị và giao thông nông thôn phù hợp với cơ sở hạ tầng của Việt Nam hiện nay còn nhiều hạn chế. Với nhu cầu này chúng ta đã nhập một số loại xe của nước ngoài, tuy nhiên hiệu quả kinh tế chưa cao và chưa tạo điều kiện để phát triển ngành công nghiệp ô tô trong nước. Trong đồ án tốt nghiệp này em tiến hành : “Thiết kế ô tô tải tải trọng 01 tấn” trên cơ sở tham khảo một số thông số kỹ thuật của hãng Hyundai (Hàn Quốc).

Trong đồ án đã nghiên cứu phương án thiết kế hình dáng tổng thể và bố trí động cơ, hệ thống truyền lực trên ô tô tải loại 01 tấn được sử dụng rất phổ biến hiện nay; đồng thời đồ án cũng đã tiến hành tính toán ổn định và động lực học kéo của xe như : Tính toán công suất, sức kéo, lực cản chuyển động, tỷ số truyền của hộp số và hệ thống truyền lực, nhân tố động lực học, khả năng tăng tốc của xe khi khai thác thông qua gia tốc, thời gian và quãng đường tăng tốc. Đồ án cũng thực hiện các tính toán độ bền của khung xe khi chuyển động trên đường để từ đó đánh giá được khả năng chịu tải của khung xe đã thiết kế, xây dựng quy trình công nghệ chế tạo khung xe tải 01 tấn. Những tính toán của đồ án góp phần vào các nghiên cứu để nâng cao khả năng nội địa hóa sản xuất ô tô trong nước và cũng có thể làm tài liệu tham khảo cho các bạn sinh viên khi học tập các môn học chuyên ngành công nghệ ô tô.

Đồ án cần có những tính toán về khả năng quay vòng, hệ thống phanh và khả năng cơ động và tiêu hao nhiên liệu của xe để có thể hoàn thiện đầy đủ thiết kế xe tải 01 tấn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Nguyễn Hữu Cẩn (2008), Lý thuyết ô tô máy kéo, NXB KHKT

[2]. Cao Trọng Hiền, Đào Mạnh Hùng (2010), Lý thuyết ô tô, NXB GTVT

[3]. Ngô Hắc Hựng (2003), Lý thuyết ô tô, NXB Giao thông Vận tải

[4]. Nguyễn Khắc Trai, Nguyễn Trọng Hoan (2009), Kết cấu ô tô, NXB Bách khoa Hà Nội

[5]. Nguyễn Hữu Cẩn (1978), Thiết kế và tính toán ô tô, NXB Đại học và THCN

[6]. Nguyễn Trọng Hoan (2011), Thiết kế tính toán ô tô, NXB Bách khoa Hà Nội

[7]. Nguyễn Văn Nhậm, Nguyễn Quang Anh (1993), Sức bền vật liệu, NXB Giao thông vận tải

[8]. Trịnh Chí Thiện (2004), Công nghệ lắp ráp ô tô, Trường Đại học Giao thông Vận tải

[9]. Trần Đình Quý, Trương Nguyễn Trung, Trần Thị Vân Nga (2009), Công nghệ chế tạo phụ tùng, NXB Giao thông vận tải

[10]. Hồ Thanh Giảng (2001), Công nghệ chế tạo phụ tùng ô tô máy kéo , NXB Giao thông vận tải

[11]. Reza N.Jazar (2008), Vehicle Dynamics Theory and Application, Springer Science + Business Media LLC

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"