Học viện kỹ thuật quân khoa động lực-bộ môn ôtô quân Báo cáo đồ án tốt nghiệp Hà nội 07-2007 Đề tài Nghiên cứu sở tính bền mỏi khung xe ôtô Học viên thực hiện: Danh Giáo viên hướng dẫn: Đặng Đình TS Trần Minh Sơn ôtô Thuyết minh - Mở đầu - Chương Tổng quan - Chương Cơ sở đánh giá độ bỊn mái khung xe - Ch¬ng TÝnh bỊn mái khung xe CH-551 b»ng phÇn mỊm AnsysWorkbench - KÕt ln - Phơ lơc B¶n vÏ - Bè trÝ chung xe CH-551 A0-1 b¶n - KÕt cÊu khung xe CH-551 A0-1 - Mô hình đặt lực khung xe CH-551 A0-1 Mở đầu Ngày nay, loại ôtô phương tiện vận tải thiếu ngành đặc biệt lực lượng vũ trang điều kiện chiến tranh đại việc động ngư ời với phương tiện kỹ thuật quân có ý nghĩa sống Các loại ôtô Việt nam nói chung Quân đội nói riêng chủ yếu nhập ngoại nguyên lắp ráp nước với phận phải nhập ngoại Trong chương trình nội địa hoá công nghệ lắp ráp ôtô, số cụm chi tiết chế tạo Việt Nam, có khung xe đà dần trở thành thực công nghiệp sản xuất ôtô Việt Nam Việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo khung xe có ý nghĩa đặc biệt quan trọng nhằm đáp ứng yêu cầu thực tế nói chung trang bị ôtô cho Quân đội nói riêng Để đáp ứng yêu cầu cần hoàn thiện sở lý thuyết đánh giá độ bền, độ cứng vững độ bền mỏi Việc đánh giá chất lượng khung xe phương pháp thực nghiệm lý thuyết Theo phương pháp thực nghiệm đòi hỏi nhiều thời gian, công sức tiền của, phù hợp với toán cuối cùng; theo phương pháp lý thut cã nhiỊu thn lỵi víi sù trỵ gióp máy tính Trở Hiện nay, công cụ tính toán trợ giúp máy tính, đặc biệt có nhiều phần mềm chuyên dụng : Ansys Workbench, Sap,…phơc vơ cho viƯc ph©n tÝch kÕt cấu với nhiều phư ơng pháp tiên tiến Các phần mềm phân tích kết cấu có tính tư ơng thích cao với phần mềm đồ họa : Solidwords, Inventor, .Trong phương pháp phần tử hữu hạn áp dụng phổ biến, toán phân tích kết cấu phương pháp giải nhiều toán kết cấu phức tạp Đối với toán đánh chất lượng khung xe áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn có nhiều thuận lợi cho kết đủ độ tin cậy Mặt khác toán đánh giá chất lượng kết cấu nói chung khung xe ôtô nói riêng theo độ bền mỏi Việt Nam toán khó mẻ việc nghiên cứu sở lý thuyết tiến hành tính toán cho toán tính bền mỏi khung xe có ý nghÜa rÊt quan träng khai th¸c, thiÕt kÕ chế tạo Trở Với mục đích phương pháp đó, em nhận (được giao) đồ án tốt nghiệp với đề tài là: Nghiên cứu sở tÝnh bỊn mái khung xe «t« Néi dung thut minh đồ án gồm phần sau: ã ã ã ã Mở đầu Chương Tổng quan Chương Cơ sở đánh giá độ bền mỏi khung xe ôtô Chương Tính bền mỏi khung xe CH-551 phần mỊm AnsysWorkbench • KÕt ln • Phơ lơc Trë vỊ Ch¬ng Tỉng quan 1.1 Giíi thiƯu chung vỊ khung xe ô tô - Khung xe chịu tải dùng để đỡ bắt chặt động cơ, cụm hệ thống truyền lực, đồng thời nơi chịu toàn tải trọng xe, tác động thay đổi từ mặt đường lên xe xe chuyển động, tác động lực cản khí động, lực quán tính, lực phanh lực va chạm - Phân loại: Theo hƯ thèng chÞu lùc: khung chÞu lùc, vá chÞu lực, hỗn hợp; Theo kết cấu: khung có dầm dọc hai bên, khung có dầm dọc giữa, hỗn hợp; Theo dạng bố trí dầm dọc: tiết diện hình vuông, tiết diện thang, - Yêu cầu: + Tiết diện theo phép tính uốn xoắn, thay đổi theo thay đổi mô men + Để hạ thấp trọng tâm cần uốn cong khung chỗ lắp cầu xe + Để đảm bảo độ cứng vững cần dần ngang hợp lý Trở 1.2 Đặc điểm kết cấu khung xe ôtô quân Khung ôtô thường có kết cấu dầm dọc dầm ngang liên kết cứng với Các dầm thường chế tạo vật liệu có tính chất đàn hồi cao như: thép cácbon, thép hợp kim. Dầm ngang gắn đáy dầm dọc thành dầm dọc, đầu gắn vào đáy dầm dọc đầu vào thành dầm dọc Dầm ngang gắn vào dầm dọc đinh tán phụ nghiêng đinh tán mối hàn Kích thước khung ôtô xác định kích thước ôtô Muốn tăng độ cứng khung xe có dầm dọc độ dài đà xác định cần làm chiều réng cđa khung xe lín lªn nhng kÝch thíc chiỊu rộng ôtô bị hạn chế bố trí chung ôtô Vật liệu làm khung phải đảm bảo yêu cầu: Giới hạn chảy dẻo cao, nhạy cảm víi hiƯn tỵng tËp trung øng st, cã thĨ sư dụng để gia công phương pháp dập nguội, hàn - Tải trọng tĩnh (do tự trọng khung xe, trọng lượng cụm hệ thống lắp đặt lên phản lực tĩnh từ mặt đường) - Tải trọng động (chủ yếu tải trọng thẳng đứng xe chuyển động qua ổ gà tải trọng nằm ngang xe tăng tốc, phanh, quay vòng) Các tải trọng gây kết cấu khung xe ứng suất thay đổi theo thời gian làm chúng xuất hưhỏng như: khung vỏ bị gÃy, vỡ, nứt 1.4 Tầm quan trọng nghiên cứu độ bền mỏi Hiện tượng phá huỷ chi tiết máy ứng suất thay đổi theo thời gian gây đà phát cách 100 năm Người ta thấy ứng suất nhỏ nhiều so với giới hạn đàn hồi vật liệu, tÝnh to¸n theo øng suÊt cho phÐp tá cha ®đ tin cËy Tõ ®ã xt hiƯn lÜnh vùc míi nghiên cứu thiết kế chi tiết máy Lý thuyết mỏi Đối với khung ôtô hưhỏng độ bền mà thường xuất vết nứt mỏi Khung xe kết cấu siêu tĩnh bậc cao phức tạp việc đánh giá độ bền mỏi không đơn giản Hiện nay, có số phần mềm chuyên dụng giúp việc đánh giá độ bền mỏi Chương Cơ sở đánh giá độ bền mỏi khung xe ôtô 2.1 Tổng quan toán mỏi - Lý thuyết mỏi chi tiết máy - Khái niệm tổn thương mỏi - Bài toán mỏi 2.2 Cơ sở đánh giá độ bền mỏi khung xe ôtô - Bằng kết thực nghiệm - Bằng tính toán lý thuyết Trở Chương TÝnh bỊn mái khung xe CH-551 b»ng phÇn mỊm AnsysWorkbench 3.1 Giới thiệu công cụ xây dựng mô hình tÝnh bỊn mái - Giíi thiƯu phÇn mỊm SolidWorks 2005 - Giíi thiƯu phÇn mỊm Ansys Workbench 9.0 3.2 Giíi thiệu mô đun Fatigue Tool - Cách sử dụng - Các khai báo 3.3 ứng dụng mô đun Fatigue Tool tính bền mỏi khung xe CH-551 - Xây dựng mô hình hình học - Khái quát mô hình phần tử hữu hạn - Khai báo tuỳ chọn tham số tính toán - Kết tính Kết luận Đồ án đà trình bày tổng quan khung xe ôtô, đặc điểm kết cấu, tải trọng tác dụng tầm quan trọng nghiên cứu mỏi Đồ án đà nghiên cứu sở tính bền mỏi kết cấu nói chung khung xe ôtô nói riêng Qua trình tìm hiểu đồ án đà chọn công cụ để xây dựng mô hình hình học khung xe CH-551 phần mềm SolidWorks mô hình phần tử hữu hạn, tính bền mỏi phần mềm Ansys Workbench 9.0 Đồ án đà bước đầu khai thác mô đun Fatigue Tool phần mềm Ansys Workbench 9.0 để tính bền mỏi khung xe ôtô CH-551 Đồ án đà tính bền mỏi khung xe CH-551 số trường hợp cụ thể Kết tính tiêu đánh giá độ bền mỏi nh: chu kú mái, hƯ sè an toµn mái, øng suất mỏi, biến dạng, mối qun hệ hệ số tải trọng tuổi thọ lại, Kết tính toán xuất dạng định tính (các đường mức mô hình, đồ thị) dạng định lượng (dạng văn bản) Kết tính toán làm tài liệu tham khảo cho toán tính toán thiết kế khung xe ôtô Trở Xin chân thành cảm ơn ! Do thời gian trình độ hạn chế, lượng kiến thức rộng đồ án không tránh khói thiếu sót, mong thầy bạn góp ý để kết hoàn thiện Qua em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Trần Minh Sơn thầy môn ôtô quân đà định hư ớng giúp đỡ em hoàn thành đồ án Trë vÒ ... tÝch kÕt cÊu víi nhiều phư ơng pháp tiên tiến Các phần mềm phân tích kết cấu có tính tư ơng thích cao với phần mềm đồ họa : Solidwords, Inventor, .Trong phương pháp phần tử hữu hạn áp dụng phổ biến,... kết cấu dầm dọc dầm ngang liên kết cứng với Các dầm thường chế tạo vật liệu có tính chất đàn hồi cao như: thép cácbon, thép hợp kim. Dầm ngang gắn đáy dầm dọc thành dầm dọc, đầu gắn vào đáy dầm... cđa ôtô bị hạn chế bố trí chung ôtô Vật liệu làm khung phải đảm bảo yêu cầu: Giới hạn chảy dẻo cao, nhạy cảm với tượng tập trung ứng suất, sử dụng để gia công phương pháp dập nguội, hàn - T¶i