MỤC LỤC

PHẦN I. MỞ ĐẦU…………………………………………………………..........................….1

1.1. Giới thiệu chung……………………………………………………....................…….…..1

PHẦNII. BỐ TRÍ CHUNG Ô TÔ………………………………………….........................…..2

2.1. Giới thiệu chung ô tô..................................................................................................2

2.2. Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng……………………………...............….4

2.3. Đặc tính kỹ thuật cơ bản của ô tô………………………………………...............……..5

PHẦN III. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ……………………………………...…........................….7

3.1. Xác định tọa độ trọng tâm ô tô“HINO WU342L-HKMRHD3/TTCM.TL”..................….8

3.2. Kiểm tra tính ổn định của ô tô………………………………………................….….…..9

PHẦN IV. TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC KÉO CỦA ÔTÔ…………........................…....10

4.1. Đường đặc tính ngoài của động cơ W04D  - TP…………………………..............….15

4.2. Đặc tính nhân tố động lực học của ô tô HINO WU342L-HKMRHD3/TTCM.TL.........21

4.3. Tính toán kiểm tra khả năng tăng tốc của ô tô thiết kế…………………................….26

PHẦN V. KẾT LUẬN…………………………………………………….......................……..27

TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………........................………28

MỤC LỤC………………………………………………………………….......................….…29

PHẦN I

MỞ ĐẦU

1.1. Giới thiệu chung

Trong giai đoạn phát triển hiện nay của nền kinh tế Việt Nam, nhu cầu giao lưu và hội nhập kinh tế ngày càng cao dẫn đến hoạt động của các phương tiện tham gia giao thông ngày càng tăng cả về chủng loại và số lượng.  Đặc biệt là các loại xe tải và các loại xe chở hàng yêu cầu đảm bảo không chịu mưa, nắng. trong khi giá thành nhập khẩu các loại xe này rất cao, thì với cơ sở hạ tầng và trình độ sản xuất của các cơ sở sản xuất trong nước hoàn toàn có thể sản xuất được các loại xe này. Đáp ứng nhu cầu đó Công ty CP cơ khí và xây dựng GTVT tiến hành làm thiết kế mang nhãn hiệu hàng hoá trong nước:

THIẾT KẾ KỸ THUẬT Ô TÔ TẢI (TỰ ĐỔ) TRÊN CƠ SỞ

Ô TÔ SÁT XI CÓ BUỒNG LÁI HINO WU342L-HKMGRHD3

Ký hiệu thiết kế          : TTCM- HINO WU342L-HKMGRHD3.TĐ-0912

Nhãn hiệu giao dịch  : HINO WU342L-HKMGRHD3/TTCM-TĐ

Sản xuất và lắp ráp tại : Công ty CP cơ khí và xây dựng GTVT

Thiết kế được thực hiện trên cơ sở đảm bảo các nguyên tắc sau:

1. Thiết kế để sản xuất lắp ráp theo thông tư 30/2011/TT - BGTVT.

2. Ô tô sát xi HINO WU342L-HKMRHD3 do liên doanh ô tô HINO Việt Nam, sản xuất mới 100%

3. Toàn bộ vật tư, thiết bị để chế tạo và lắp đặt lên ô tô cơ sở được nhập khẩu hoặc sản xuất trong nước. Công nghệ chế tạo đơn giản, dễ chế tạo và giá thành thấp phù hợp với khả năng cung cấp vật tư, phụ tùng và khả năng thi công của các cơ sở sản xuất lắp ráp trong nước.

4. Ô tô thiết kế mới phải đảm bảo không ảnh hưởng đến đặc tính động học, động lực học của xe cơ sở. Đồng thời đảm  bảo được các chỉ tiêu về an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường theo các quy định hiện hành.

5. Mầu sơn ô tô do cơ sở sản xuất đăng ký theo loại sản phẩm.

6. Ô tô đảm bảo chuyển động an toàn trên các loại đường giao thông công cộng.

PHẦN II

BỐ TRÍ CHUNG Ô TÔ

2.1. Nội dung thiết kế

Trên cơ sở ô tô sát xi có buồng lái HINO WU342L-HKMRHD3

- Chế tạo và lắp đặt cụm thùng chở hàng (Tự Đổ) lên sát xi ô tô cơ sở.

- Sơn chống gỉ và sơn phủ toàn bộ phần chế tạo lắp ráp mới.

- Kiểm tra, hiệu chỉnh và chạy thử.

Yêu cầu kỹ thuật:

- Các mối hàn phải đủ ngấu, đảm bảo đủ bền trong quá trình sử dụng.

2.2. Giới thiệu chung ôtô thiết kế

2.2.1. Tuyến hình.

Ô tô “HINO WU342L-HKMRHD3/TTCM-TĐ” là ô tô tải thùng lửng công thức

bánh xe 4x2 Ô tô có các thông số cơ bản sau.

- Kích thước bao ngoài (Dài x Rộng x Cao)               : 6350x1960x2165

- Chiều dài cơ sở                                                       : 3380 (mm)

- Vết bánh trước sau                                                 : 1405/1480 (mm)

- Góc thoát trước                                                       : 23⁰

- Góc that sau                                                            : 21⁰

- Khoảng sáng gầm xe                                             : 216 (mm)

Tuyến hình của ô tô có dạng như hình vẽ.

2.2.2. Giới thiệu chung ô tô sát xi tải có buồng lái HINO WU342L HKMGRHD3.

Ô tô sát xi có buồng lái HINO WU342L-HKMRHD3  được sản xuất tại Indonesia và được nhập khẩu bởi Công ty TNHH TM HINO MOTORS VIỆT NAM, công thức bánh xe 4 x 2, tay lái thuận. Có các thông số kỹ thuật cơ bản như sau:

-  Động cơ Diesel, 4 kỳ, 4 xi lanh bố trí thẳng hàng, phun nhiên liệu trực tiếp, làm mát bằng nước;

- Dung tích xilanh 4009 cm³;

- Đường kính xilanh x Hành trình piston:     104x118 (mm);

- Công suất lớn nhất 77KW (105 mã lực ) ở số vòng quay 2800 v/ph;

- Mô men xoắn lớn nhất  284 Nm  ở số vòng quay 1800 v/ph.

2.2.3. Giới thiệu chung thùng hàng

Kết cấu của thùng bao gồm:

- Thùng hàng của ô tô “HINO WU342L-HKMRHD3/TTCM-TĐ” được chế tạo trong nước có kích thước bao thùng : Dài x Rộng x Cao=3600x1860x640 (mm)

- Kích thước lòng thùng : L_t x B_t x H_t=3470 x 1770 x 540 (mm)

- Sàn thùng hang cấu tạo bởi 2 dầm dọc thép chữ U dập CT3, tiết diện [100 x 40 x50 phía trên các dầm dọc có hàn 09 dầm ngang bằng thép dập C  80 x 40 x 10 x 3 và 02 nẹp bên + 02 nẹp đầu cuối sàn bằng thép dập định hình [ 140 x 40 x 3.Sàn thùng được phủ tôn dày 2mm

2.3. Tính toán các khối lượng và phân bố khối lượng

- Khối lượng bản thân của ô tô cơ sở:  G₀₁ = 2275 kg

- Khối lượng thùng chở hàng: G_t = 875 kg

- Khối lượng khung phụ G_f =170 kg

- Khối lượng bảo hiểm và chắn bùn: G_bh+cb = 50 kg

- Khối lượng hệ thống nâng hạ : G_nh =135 kg

- Khối lượng bản thân ô tô: G₀ = G₀₁ + G_t + G_bh+cb + G_f +G _nh=  3505kg

- Khối lượng kíp lái(03 người): G_kl = 195 kg

2.4. Xác định khối lượng phân bố lên các trục của ô tô:

Ta có sơ đồ phân bố trọng lượng của cụm thụng,hàng ,kíp lái ,bảo hiểm chắn bùn,hệ thống nâng hạ như bên dưới.

PHẦN III

ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT Ô TÔ

3.1. Bảng thông số kỹ thuật ô tô

Thông số kỹ thuật ô tô như bảng 3.1.

PHẦN IV

TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ

Thông số tính toán ổn định như bảng 4.1.

Thông số tính toán chiều cao trọng tâm như bảng 4.2.

4.1. Tính toạ độ trọng tâm ô tô

4.1.1. Toạ độ trọng tâm ô tô theo chiều dọc

- Khoảng cách từ trọng tâm ôtô đến tâm cầu trước:

a =  (Z₂  .  L) / G

- Khoảng cách từ trọng tâm ôtô đến tâm cầu sau:

b = L - a

4.1.2. Toạ độ trọng tâm ô tô theo chiều cao

Căn cứ vào giá trị các thành phần khối lượng và tọa độ trọng tâm của chúng, ta xác định chiều cao trọng tâm của ô tô theo công thức:

h_g = (å G_i . h_gi)/ G

Trong đó:

h_g, G - Chiều cao trọng tâm và khối lượng của ô tô;

Kết quả tính toán như bảng 4.3.

4.2. Tính ổn định của xe ô tô

Trên cơ sở bố trí chung và tọa độ của trọng tâm của ôtô, có thể xác định được các giới hạn ổn định của ôtô như sau:

- Góc giới hạn lật khi lên dốc:

a_L = arctg (b / h_g)                 (Độ);

- Góc giới hạn lật khi xuống dốc:

a_X = arctg (a / h_g)                 (Độ);

- Góc giới hạn lật trên đường nghiêng ngang:

b = arctg (W_T / 2h_g)              (Độ);

Kết quả tính toán ổn định như bảng 4.5.

Nhận xét: Các giá trị về giới hạn ổn định của ô tô thiết kế ở chế độ đầy tải thoả mãn các tiêu chuẩn hiện hành và đảm bảo ô tô chuyển động ổn định trên các loại đường giao thông công cộng.

4.3. Tính toán động lực học kéo

4.3.1 - Đường đặc tính ngoài của động cơ W04D - TP.

Đường đặc tính ngoài của động cơ W04D - TP được xây dựng gần đúng theo phương pháp của Lây-đec-man 

Đồ thị đặc tính ngoài động cơ W04D-TP như hình 4.1.

4.3.2 - Đặc tính nhân tố động lực học của ô tô HINO WU342LHKMRHD3/TTCM.TĐ

Nhân tố động lực học của ôtô được xác định theo công thức:

D_i = (P_Ki - P_Wi)/ G_tb

Trong đó :

P_Ki  - Lực kéo ở tay số thứ i của ôtô:

P_Ki   = (M_e . i_hi . i_pi.i_{o .} h)/ R_bx     (kG) .

- Lực cản không khí  ở tay số thứ i:  P_Wi = ( K . F . V_i²)/ 13   (kG)

- Diện tích cản chính diện của ôtô . F = 0,8.H . B_t (m²)

- Tốc độ tay số thứ i của ôtô: V_i  =  0,377. (R_bx . n_e)/ (i_hi .i_p. i_o)  (km/h) .

Từ công thức trên ta có bảng giá trị tính toán của vận tốc, nhân tố động lực học và đồ thị bên dưới.

4.6. Kiểm tra động học và động lực học hệ thống nâng hạ thùng tự đổ.

a. Kiểm tra động học.

Sơ đồ động học hệ thống nâng hạ như hình 4.3.

Giải thích sơ đồ:

O - tâm chốt liên kết xilanh với khung phụ;

O₂ - tâm chốt liên kết thùng tự đổ với khung phụ;

B - tâm chốt liên kết xilanh với hệ thống nâng thùng tự đổ ;

Dùng phương pháp họa đồ xác định hành trình của xlanh:

Từ tâm 01 ta vẽ đường tròn bán kính O₁B₁ từ O ta vẽ đường tròn bán kính OB₁ từ đó ta xác định được B₁.

Hành trình của xylanh:

S=OB₁-OB

Ta có:OB²₁=  O ₁B²₁+ OO²₁+  2 .O₁B₁. OO₁ .cos85⁰

OB²₁= 470²+1340²+2.470.1340 .cos85⁰ =2126281

OB₁ =1458

Vậy hành trình làm việc của xylanh là:

S = OB₁-OB =1458-745=713

b. Kiểm tra động lực học.

* Xác định lực nâng thùng:

Lực lớn nhất tác dụng vào xylanh thủy lực khi thùng tự đổ bắt đầu nâng lên .tại thời điểm này ta có sơ tác dụng lực như dưới đây:

Để xác định giá trị lực nâng cần thiết của xylanh thủy lực tại thời điểm bắt đầu nâng thùng tự đổ và phản lực tại các gối ,khớp ta tiến hành tách liên kết của cơ cấu nâng hạ:

* Xét thanh O₂D:

Từ phương trình cân bằng mômen quanh chốt O₂, ta có:

R_D =(G_th +Q).1734/1442=(3400+875).1734/1442=5140 (kg)

* Xét khung O₁BC :

Từ phương trình cân bằng momen quanh chốt O₁ ta được:

R_B =R_c .642/326=5140.642/326=10122(kg)

Vậy lực tác dụng lên xylanh là:

R_xl =R_B =10122 (kg)

Nhận xét: Với hệ thống nâng hạ nhập đồng đồng bộ của Trung Quốc là hoàn toàn đảm bảo các điều kiện về động học và động lực học.

PHẦN V

 TÍNH TOÁN KIỂM TRA BỀN

5.1. Tính toán kiểm tra bền dầm ngang thùng hàng

Dầm ngang thùng hàng chịu tác dụng của trọng lượng hàng hoá và trọng lượng bản thân của thùng hàng, giả thiết rằng:

- Trọng lượng hàng hoá và phần sàn thùng hàng phân bố đều trên mặt sàn, tức là các phần trọng lượng này phân bố đều trên cho các dầm ngang và trên suốt chiều dài của dầm.

- Trọng lượng thành thùng hàng tác dụng lên dầm ngang tai điểm đầu mút của mỗi dầm.

Thông số tính toán như bảng 5.1.

Biểu đồ lực tác dụng lên dầm ngang thùng hàng được thể hiện trên hình vẽ 5.1.

Mô men uốn lớn nhất tại điểm đặt dầm ngang lên khung

M_umax = q x ((l_dn-l_dd)/2)²/2  + ((l_dn-l_dd)/2)x P/2

Mô men chống uốn của dầm ngang tại mặt cắt nguy hiểm là W_u:

Ứng suất uốn phát sinh tại mặt cắt có mô men lớn nhất là:

s_u = M_u / W_u

Ứng suất cho phép:

[s_u ] = d_ch / [1,5(K_d +1)] = d_ch / [1,5(1,5 + 1)]

Kết quả tính toán như bảng 5.2.

Kết luận : s_u  < [s_u ]. Vậy các dầm ngang sàn thùng của ô tô đủ bền.

5.2. Tính bền mối ghép dầm dọc thùng hàng  khung ô tô

Thông số tính toán như bảng 5.3.

Trong đó:

P_j - Lực quán tính do trọng lượng thùng hàng và hàng hoá sinh ra khi phanh với gia tốc phanh lớn nhất :

P_j = (Q_th + Q). j_p/g.

P_lt - Lực quán tính li tâm do trọng lượng thùng hàng và hàng hoá sinh ra khi quay vòng với bán kính quay vòng nhỏ nhất :

P_lt = (G_th + Q ). V²/(9,81.R_min)

P_ms - Lực ma sát giữa khung ô tô và dầm dọc sinh ra do lực ép của các bulông quang,  trọng lượng thùng hàng và hàng hoá:

P_ms =  (p_e1 .2. n + Q_th + Q). f_ms

Kết quả tính toán như bảng 5.4.

Kết luận : Do P_ms > P_j , P_ms > P_lt  nên mối ghép giữa khung ô tô và dầm dọc thùng hàng đảm bảo ổn dịnh không bị dịch chuyển trong mọi quá  trình chuyển động của ô tô.

5.3. Kiểm nghiệm các mối nghép cơ bản.

a. Kiểm tra bền chốt quay thùng thùng tự đổ.

Thùng tự đổ được lắp ghép với khung phụ thông qua chốt f40. Chốt quay chịu lực cắt và chèn dập dưới tác dụng của phản lực tại gối đỡ. Ta xét phản lực của gối đỡ trong các trường hợp sau:

- Lực quán tính do trọng lượng thùng tự đổ ( không kể trọng lượng khung phụ) và trọng tải sinh ra khi phanh

R₁ = P­_j = ( Q + G_th).j_p/g = (3400 + 875).6,54/9,81 = 2850(kG)

- Phản lực tại gối đỡ khi thùng tự đổ ở vị trí cao nhất ( j = 55⁰).

+ Xác định R_c

Theo định lý hợp lực, ta có:

R_c­ = (G_th + Q).sin54⁰ =(875+3400). sin54⁰=3458,5kg

Vậy ta chọn lực R_c = 3458,5 kG để tính bền chốt.

Ứng suất chèn dập chốt:

s_cd = R_c/(i.d.l) =3540/(2.4.10) = 44,25 (kG/cm²).

Chốt quay thùng tự đổ được chế tạo từ thép 45 có ứng suất cắt và chèn dập cho thép [t_c] = 880 (kG/cm²) và [s_cd] = 1760 (kG/cm²).

Như vậy chốt quay thùng tự đổ hoàn toàn đủ bền.

b. Nghiệm bền mối ghép bu lông liên kết khung phụ với khung ôtô.

Thùng tự đổ và khung phụ được liên kết chắc chắn với khung ôtô bằng 06 bu lông quang M18 ( mỗi bên 03) để hạn chế dịch chuyển ngang.

Khi chuyển động các bu lông liên kết chịu tác dụng của hai loại lực là lực quán tính khi phanh và lực quán tính ly tâm khi quay vòng. Trong quá trình chuyển động, hai loại lực này không đồng thời xuất hiện nên chỉ cần lấy giá trị lớn nhất của một trong hai trường hợp để tính.

- Xét khi quay vòng lực quán tính ly tâm là:

P_lt= ( Q + G_th). v_gh²/g.R_qmin= ( 3400 + 875).5,8²/9,81.6,5 = 2255,3 (kg)

- Lực quán tính lớn nhất khi phanh với gia tốc cực đại j_max :

P_pmax= ( Q + G_th). j_max/g= ( 3400 + 875).6,54/9,81= 2850 (kg)

Vậy P_pmax > P_lt nên khi tính toán lấy giá trị của P_pmax tức là xét trong trường khi phanh với gia tốc lớn nhất.

Điều kiện để thùng tự đổ và khung phụ không bị trượt tương đối so với khung xe khi phanh là:

P_pmax- ( Q + G_th).f_ms < n.P_e.f

Trong đó:

f_ms - Hệ số ma sát giữa khung phụ khung ôtô; Chọn f = 0,2.

P_e - Lực kẹp bu lông M12, với thép 45 ta có P_e= 1200kg ( tương ứng với mômen xiết 4,8 kg.m)

n - Số bu lông; n = 12 ( tương ứng với 06 bu lông quang)

2850 - (3400 +875).0,2 < 12.1200.0,2

<=> 1995 < 2880

Khung phụ còn liên kết với khung chính ngoài 06 bu lông quang còn thêm  06 bộ bích đứng ( mỗi bên 03) với bu lông M14. Do đó, thùng tự đổ không bị xê dịch tương đối so với không ôtô.

5.4. Kiểm tra ổn định khi ôtô đổ hàng.

Tính cho trường hợp nguy hiểm là khi nâng thùng đến góc 55⁰ thì mới  bắt đầu đổ hàng.

Điều kiện xảy ra lật đổ là: Z₁ £ 0  (1)

Từ sơ đồ các lực tác dụng khi ôtô đổ hàng, có thể viết phương trình cân bằng mômen tại tâm cầu sau:

Z₁ .3380 - G_TH+hh.120  = 0

Với: Z₁ - tải trọng thẳng đứng đè lên bánh trước khi ôtô đổ hàng.

Thay các giá trị vào công thức:

Z₁= 151,8 kG.  (2)

So sánh (1) và (2) có thể kết luận khi đổ hàng ôtô không bị lật.

5.5- Các chi tiết chế tạo trong nước và nhập khẩu.

5.5.1 Các chi tiết, tổng thành nhập khẩu (cho 01 ôtô)

Các chi tiết, tổng thành nhập khẩu (cho 01 ôtô) như bảng 5.4.

5.5.2 Các chi tiết, tổng thành sản xuất trong nước (cho 01 ôtô)

Các chi tiết, tổng thành sản xuất trong nước (cho 01 ôtô) như bảng 5.5.

PHẦN V

KẾT LUẬN

Từ nội dung tính toán kiểm tra và các kết quả nhận được có thể khẳng định ôtô tải thùng lửng “ HINO WU342L-HKMRHD3/TTCM.TL” đã thoả mãn các quy định trong tiêu chuẩn 22 TCN 307 - 06. Đảm bảo đủ bền và có đủ các tính năng động lực học cần thiết để chuyển động ổn định và an toàn trên đường giao thông công cộng.

Kính trình Cục Đăng kiểm Việt Nam thẩm định thiết kế và cho phép Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam là doanh nghiệp có đăng ký kinh doanh hành nghề đóng mới và sản xuất lắp ráp các loại ô tô theo quy định được phép thi công theo thiết kế.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Hữu Cẩn- Phan Đình Kiên: Thiết kế tính toán ôtô máy kéo, Nhà Xuất Bản Giáo Dục, 1996.

2. Ngô Thành Bắc: Sổ tay thiết kế ôtô con, Nhà Xuất Bản Giao thông vận tải, 1985.

3. Đỗ Kiến Quốc: Sức bền vật liệu, Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh, 2004.

4. Nguyễn Hữu Cẩn (chủ biên) cùng nhóm tác giả: Lý thuyết ôtô máy kéo, Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật.

5. Bộ Giao Thông Vận Tải: Thông tư 30/20101/TT-BGTVT, ngày 21 tháng 05 năm 2011.

6. Bộ Giao Thông Vận Tải: Quy chuẩn VN QCVN 09:2011/BGTVT.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ TÀI LIỆU"