Căn cứ vào tình trạng thực tế và yêu cầu của hàng hóa trong quá trình vận chuyển, từ đó đề tài luận văn “Tính toán, thiết kế thùng xe tải kín trên Chassis HINO FG8JP7A bằng phần mềm auto
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Khái niệm thùng xe tải
Thông tư 42/2014/TT-BGTVT quy định về thùng xe tự đổ, xe xi téc, xe tải tham gia giao thông đường bộ [1] định nghĩa như sau:
Xe tự đổ bao gồm các loại phương tiện như ô tô tải tự đổ (bao gồm cả ô tô tải tự kéo, đẩy, nâng hạ thùng xe như Arm Roll Truck và Hook Lift Truck) với thùng xe kiểu hở, rơ moóc tải tự đổ và sơ mi rơ moóc tải tự đổ.
Xe xi téc bao gồm nhiều loại phương tiện như ô tô xi téc, rơ moóc xi téc, và sơ mi rơ moóc xi téc, bao gồm cả xe xi téc chuyên chở hàng rời.
Xe tải bao gồm nhiều loại phương tiện như ô tô tải, rơ moóc tải, sơ mi rơ moóc tải, xe ô tô tải VAN, ô tô bán tải chở hàng, ô tô chở hàng chuyên dụng và các loại ô tô chở hàng khác.
[4] Thùng xe: bao gồm thùng kín và thùng hở
Thùng hở là loại thùng xe có thiết kế dạng hộp với phần trên mở, cho phép dễ dàng xếp dỡ hàng hóa qua các thành bên và thành phía sau Có hai loại thùng hở: thùng hở có mui phủ và thùng hở không có mui phủ.
Hình 2.1 Xe tải thùng hở không có mui phủ
Hình 2.2 Xe tải thùng hở có phủ bạt
[6] Thùng kín: là thùng xe được thiết kế dạng hộp kín, có thể bố trí cửa ở thành phía sau, thành bên của thùng xe để xếp, dỡ hàng hóa
Hình 2.3 Xe tải thùng kín
[7] Thùng bảo ôn: là thùng kín có trang bị lớp vật liệu cách nhiệt
[8] Thùng đông lạnh: là thùng kín có các trang bị lớp vật liệu cách nhiệt và thiết bị làm lạnh
Khối lượng riêng biểu kiến γv là tỷ lệ giữa khối lượng hàng tối đa mà xe tự đổ có thể chở (tấn) và thể tích chứa hàng của thùng xe (m3).
Chiều cao bên trong của thùng xe Ht (m) được xác định là khoảng cách thẳng đứng từ mặt trên của sàn thùng xe đến trần thùng xe đối với thùng kín hoặc thùng hở có mui phủ Đối với thùng hở không có mui phủ, chiều cao này là khoảng cách từ mặt trên của sàn thùng xe đến điểm cao nhất của thành bên.
[11] Mui phủ bao gồm tấm phủ và khung mui, được lắp trên thùng hở, dùng để che phủ cho hàng hóa
Trong các loại đã nêu thì mẫu thùng kín chính là đối tượng nghiên cứu trong luận văn tốt nghiệp của em.
Lựa chọn phương án thiết kế xe tải thùng kín
− Công dụng: Xe tải thùng kín dùng để chuyên chở các loại hàng hóa phù hợp với những yêu cầu, tính chất sau:
Hàng hóa có khối lượng riêng nhỏ như thực phẩm, rau củ, bánh kẹo và quần áo cần được bảo vệ khỏi các yếu tố thời tiết như mưa, nắng, gió và khói bụi để đảm bảo chất lượng và an toàn cho người tiêu dùng.
+ Hàng hóa rời, kích thước không quá cồng kềnh, cần được sắp xếp hợp lý, cần chống xô đổ khi vận chuyển…
Phân loại thùng kín phụ thuộc vào nhu cầu, mục đích sử dụng và loại hàng hóa cần chuyên chở Người sử dụng sẽ đưa ra các yêu cầu cụ thể khi đóng thùng.
Xe tải thùng kín được thiết kế với hai cửa sau và một cửa hông, là loại phương tiện vận chuyển phổ biến Chúng thường được sử dụng để chuyên chở các loại hàng hóa như nông sản, hàng khô ráo, hàng tạp hóa, vải cho may mặc và quần áo.
Hình 2.4 Xe tải thùng kín có hai cửa sau và một cửa hông
Xe tải thùng kín với hai cửa sau và ba cửa hông (sáu cánh) là giải pháp lý tưởng cho việc chuyên chở pallet và hàng mút xốp, mang lại hiệu quả cao trong việc vận chuyển hàng hóa nhẹ.
3 cửa hông giúp tạo không gian rộng rãi khi lên xuống và sắp xếp hàng hóa
Hình 2.5 Xe tải thùng kín có hai cửa sau và ba cửa hông
Xe tải thùng kín cửa kiểu cánh dơi là lựa chọn tối ưu cho việc vận chuyển hàng hóa có kệ Với hệ thống xy-lanh thủy lực, cửa hai bên hông thùng dễ dàng được mở và đóng, giúp việc bốc dỡ kiện hàng pallet trở nên thuận tiện và tiết kiệm thời gian hơn.
Hình 2.6 Xe tải thùng kín cửa kiểu cánh dơi
Xe tải thùng kín có bửng nâng mang lại lợi ích lớn trong việc tải và dỡ hàng hóa, đặc biệt là các mặt hàng nặng như thùng hàng, gỗ, bàn ghế gỗ và tác phẩm nghệ thuật Việc sử dụng bửng nâng giúp giảm thiểu thời gian xếp dỡ, từ đó tối ưu hóa quy trình vận chuyển hiệu quả hơn.
Hình 2.7 Xe tải thùng kín có bửng nâng
Lựa chọn thiết kế xe tải thùng kín hai cửa sau và một cửa hông cho xe HINO FG8JP7A là giải pháp lý tưởng để chuyên chở các loại hàng hóa như rau, củ, vải, quần áo, bánh kẹo và hàng tạp hóa Thiết kế này không chỉ đảm bảo an toàn cho hàng hóa khô ráo mà còn thuận tiện trong việc bốc dỡ hàng.
Kết cấu và những quy định về xe tải thùng kín
❖ Kết cấu chung của thùng kín:
− Xe tải thùng kín với kết cấu cơ bản bao gồm: Khung xương sàn, vách trước, hai vách bên và khung mui thùng xe
Khung xương sàn (đà thùng) là kết cấu chịu lực chính của thùng, bao gồm dầm dọc, dầm ngang và được liên kết bằng bulong hoặc hàng ke trợ lực, tùy thuộc vào vật liệu chế tạo Khung sàn có thể được làm từ nhiều loại vật liệu, phổ biến là thép chữ U, I, H, và cũng có thể sử dụng hợp kim nhôm hoặc gỗ Việc chọn loại vật liệu phù hợp phụ thuộc vào mục đích sử dụng và yêu cầu của khách hàng, nhằm đạt hiệu quả tối ưu Khung xương sàn không chỉ liên kết thùng hàng với chassis mà còn chịu tải trọng của hàng hóa và bản thân thùng hàng.
Vách trước thùng xe được chế tạo từ khung thép hộp chữ nhật hoặc vuông, với kích thước và số lượng thanh được lựa chọn theo kinh nghiệm thiết kế, đảm bảo độ bền theo quy định của thông tư 46/2015/TT-BGTVT Phần vách này được ghép nối với khung xương sàn thông qua phương pháp hàn.
Vách bên thùng xe được cấu tạo từ các khung thép hộp chữ nhật hoặc vuông được hàn chắc chắn với nhau Phía bên trái của thùng xe có trụ và khoảng trống để lắp đặt cửa hông, tạo thuận lợi cho việc ra vào.
− Khung mui thùng xe: gồm các thanh thép hộp vuông được hàn với nhau,phải đảm bảo bền khi lợp tôn và trọng lượng phải nhẹ
Vách sau thùng xe được cấu tạo từ các thanh thép hộp chữ nhật hoặc thép chữ U, được hàn ghép chắc chắn để tạo thành một khung đỡ vững chãi cho hai cửa sau Khung này được hàn chặt vào khung xương sàn, các vách bên và khung mui thùng, đảm bảo tính ổn định và bền bỉ cho thùng xe.
Hình 2.8 Kết cấu khung của thùng kín
Để đảm bảo an toàn giao thông cho người tham gia và các phương tiện cơ giới đường bộ, mỗi xe tải cần tuân thủ các quy định kỹ thuật theo "QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA VỀ CHẤT LƯỢNG AN TOÀN KỸ THUẬT VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG ĐỐI VỚI Ô TÔ" (QCVN 09: 2015/BGTVT), do Cục Đăng kiểm Việt Nam biên soạn và Bộ Khoa học và Công nghệ thẩm định.
Bộ Giao thông vận tải ban hành theo Thông tư số 87/2015/TT-BGTVT ngày 31 tháng
12 năm 2015) [2] như sau: a) Kích thước giới hạn cho phép
− Chiều dài: Không lớn hơn 12,2 mét
− Chiều rộng Không lớn hơn 2,5 mét
− Chiều cao: Không lớn hơn 4,2 mét đối với xe khách hai tầng; Không lớn hơn 4,0 m đối với các loại xe khác
Hmax là chiều cao lớn nhất cho phép của xe
+ Khoảng cách giữa tâm vết tiếp xúc của hai bánh xe sau với mặt đường
+ Khoảng cách giữa tâm vết tiếp xúc của hai bánh xe sau phía ngoài với mặt đường, trường hợp trục sau lắp bánh kép
Hình 2.9 Khoảng cách giữa tâm vết tiếp xúc W t
− ROH≤ 60% L CS (với ROH là chiều dài đuôi xe tính toán; L CS là chiều dài cơ sở tính toán)
− Ht ≤ 1,07 Wt (trừ ô tô tải có thùng đông lạnh, có máy lạnh gây ảnh hưởng đến việc nâng hạ cabin và sơ mi rơ móoc tải thùng đông lạnh)
Hình 2.11 Chiều cao lọt lòng của thùng kín H t
Trang 10 b) Tải trọng trục cho phép lớn nhất:
− Cụm trục kép phụ thuộc vào khoảng cách hai tâm trục d d < 1,0 m:
− Cụm trục ba phụ thuộc vào khoảng cách hai tâm trục liền kề nhỏ nhất d: d ≤ 1,3 m: d > 1,3 m:
24 tấn. c) Khối lượng toàn bộ cho phép lớn nhất
STT Loại phương tiện Khối lượng toàn bộ cho phép lớn nhất (tấn)
1 Xe có tổng số trục bằng 2: 16 tấn;
2 Xe có tổng số trục bằng 3: 24 tấn;
3 Xe có tổng số trục bằng 4: 30 tấn
4 Xe có tổng số trục bằng 5 hoặc lớn hơn:
Xe có khoảng cách tính từ tâm trục đầu tiên đến tâm trục cuối cùng ≤ 7m: 32 tấn;
Xe có khoảng cách tính từ tâm trục đầu tiên đến tâm trục cuối cùng > 7m: 34 tấn d) Các yêu cầu khác
− Xe và các bộ phận trên xe phải phù hợp với việc tham gia giao thông bên phải theo quy định
Khối lượng phân bố lên trục dẫn hướng cần phải đáp ứng các yêu cầu nhất định cho cả xe không tải và xe đầy tải Đối với xe khách nối toa, tỷ lệ này được xác định dựa trên toa xe đầu tiên.
+ Không nhỏ hơn 25% đối với xe khách (trừ xe ô tô khách thành phố)
+ Không nhỏ hơn 20% đối với các loại xe khác
− Góc ổn định tĩnh ngang của xe khi không tải không nhỏ hơn giá trị sau:
+ 28 0 đối với xe khách hai tầng
+ 30 0 đối với xe có khối lượng toàn bộ không lớn hơn 1,2 lần khối lượng bản + thân
+ 35 0 đối với các loại xe còn lại
− Các hệ thống, tổng thành của xe phải đảm bảo các tính năng kỹ thuật khi hoạt động trên đường trong các điều kiện hoạt động bình thường
Các xe chở người và xe chở hàng (thuộc nhóm ô tô tải) được trang bị thùng nhiên liệu chứa nhiên liệu lỏng phải tuân thủ các quy định tại QCVN 52:2013/BGTVT về kết cấu an toàn chống cháy của xe cơ giới, hoặc theo quy định UNECE No.34 về việc phê duyệt xe liên quan đến sự chống cháy, phiên bản tương đương hoặc cao hơn.
Khối lượng tính toán tối thiểu cho mỗi người theo quy định của nhà sản xuất là 65 kg, bao gồm cả 3 kg hành lý xách tay.
Số khung, hay còn gọi là số nhận dạng phương tiện (VIN), là yếu tố bắt buộc trên xe, phải được đóng số với nội dung và cấu trúc giống như VIN Tuy nhiên, ngoại lệ áp dụng cho các xe được sản xuất hoặc lắp ráp từ những xe đã có sẵn số khung hoặc số VIN.
THIẾT KẾ THÙNG KÍN
Giới thiệu về Chassis Hino FG8JP7A
Chassis cơ sở HINO FG8JP7A kết hợp thiết kế đột phá và hiệu suất vượt trội, là lựa chọn lý tưởng cho nhu cầu vận tải đa dạng Với các thông số kỹ thuật ưu việt, sản phẩm này mang lại nhiều ưu thế nổi bật, đáp ứng nhu cầu vận chuyển hiệu quả và tin cậy.
Chassis này sở hữu động cơ mạnh mẽ, mang lại khả năng vận chuyển hàng hóa mượt mà trên nhiều loại địa hình Sức mạnh của động cơ không chỉ đảm bảo tốc độ và hiệu suất tối ưu mà còn giúp tiết kiệm nhiên liệu hiệu quả.
Chassis HINO FG8JP7A nổi bật với khả năng tải trọng cao, cho phép vận chuyển hàng hóa nặng mà không làm giảm hiệu suất vận hành Điều này rất phù hợp cho các doanh nghiệp có nhu cầu vận chuyển hàng hóa lớn.
Thiết kế động cơ và hệ thống truyền động tối ưu giúp tiết kiệm nhiên liệu, từ đó giảm chi phí vận hành một cách hiệu quả trong thời gian dài.
HINO FG8JP7A sở hữu khả năng vận hành linh hoạt nhờ hệ thống treo được thiết kế đặc biệt, cho phép xe di chuyển mượt mà trên mọi loại địa hình Điều này đảm bảo quá trình vận chuyển hàng hóa diễn ra thuận lợi mà không gặp phải trở ngại nào từ địa hình.
Chassis cơ sở HINO FG8JP7A mang lại khả năng tùy biến linh hoạt, đáp ứng nhu cầu kinh doanh đa dạng Người dùng có thể điều chỉnh kích thước thùng chở hàng, thiết kế nội thất và thêm các tùy chọn bổ sung theo yêu cầu cụ thể.
Hình 3.1 Xe Chassis HINO FG8JP7A
Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật ô tô cơ sở HINO FG8JP7A
TT Thông số Giá trị
1 Thông số chung Chassis cơ sở
1.1 Loại phương tiện Ô tô chassis
1.2 Nhãn hiệu, số loại HINO FG8JP7A
2 Thông số về kích thước
2.1 Kích thước bao LxBxH, mm 9550 x 2490 x 2770
2.2 Chiều dài cơ sở L0, mm 5530
2.3 Vết bánh xe trước/sau B01/B02, mm 2050/1835
2.4 Chiều dài đầu/đuôi xe, mm 2110/7375
2.5 Khoảng sáng gầm xe, mm 240
3 Thông số về trọng lượng
3.1 Trọng lượng bản thân, kG 5560
3.2 Phân bố lên cầu trước/sau, kG 3260/2300
3.3 Trọng lượng cho phép, kG 3900/4250
3.4 Số người cho phép chở, người 3
4 Thông số về tính năng chuyển động
4.1 Tốc độ cực đại Vmax, km/h 84,8
4.2 Độ dốc lớn nhất xe vượt được, % 30
4.3 Bán kính quay vòng nhỏ nhất Rmin, m 9.71
Diesel, 4 kỳ, 6 XL thẳng hàng, có tua-bin tăng nạp và làm mát khí nạp
5.3 Dung tích xi lanh Vh, cm 3 7684
5.5 Đường kính x Hành trình piston
5.6 Công suất lớn nhất Nemax/nN, kW/v/p 260/2500
5.7 Mô men lớn nhất, Memax/nM, Nm/v/p 794/1500
5.8 Phương thức cung cấp nhiên liệu Phun nhiên liệu điều khiển điện tử
5.9 Vị trí bố trí động cơ trên xe Trước
6 Ly hợp Loại đĩa đơn ma sát khô giảm
Trang 14 chấn lò xo, dẫn động thủy lực, trợ lực khí nén
7 Tỷ số truyền hộp số, ih Cơ khí 5 cấp: 6.515; 4.224;
8 Truyền động tới cầu chủ động Cơ cấu các đăng
9 Tỷ số truyền cầu chủ động, i0 5,857
10 Lốp xe trước/sau 11.00R20/11.00R20 (kép)
11 Hệ thống treo trước/sau - Trước: Nhíp lá Parabol với giảm chấn thủy lực
12 Cơ cấu phanh trước/sau
- Phanh công tác (chân): Tang trống/ Tang trống
- Phanh dừng (phanh tay): Tang trống, tác dụng lên bánh xe trục 2; tự hãm
- Cơ cấu lái kiểu trục vít – ê cu bi
- Dẫn động lái: cơ khí có trợ lực thủy lực
14 Khung xe/cabin Khung chassis/cabin lật.
Đề xuất phương án bố trí chung và lựa chọn phương án thiết kế
3.2.1 Thiết kế sơ bộ thùng xe
Căn cứ vào quy định về thông số cơ bản của xe tải thùng kín trong “QUY CHUẨN KỸ
Thuật quốc gia về chất lượng an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường đối với ô tô yêu cầu thiết kế thùng kín với kích thước sơ bộ như sau: a) Kích thước thùng xe.
Kích thước lọt lòng của thùng kín (DxRxC) mm là: 7100x2360x2320 và được lắp đặt trên Chassis HINO FG8JP7A b) Khối lượng thùng
Khung xương sàn: Chọn thép hình U là vật liệu làm khung xương sàn Thép chữ
Thép hình U có thiết kế dạng chữ U với nhiều ưu điểm vượt trội như khả năng chịu tải tốt, giúp phân bổ lực tác động đồng đều Việc gia công và lắp đặt thép hình U cũng rất dễ dàng Đặc biệt, thép hình U thường được phủ lớp sơn hoặc mạ, tăng cường khả năng chống ăn mòn và giúp sản phẩm bền bỉ trước thời tiết và môi trường ẩm ướt.
Bảng 3.2 Bố trí khung xương sàn
STT Bộ phận Vật liệu Số lượng
Ke ghép nối giữa đà dọc và đà ngang
Tấm gia cường cho đà ngang ở đầu và đuôi thùng
Hình 3.2 Khung xương sàn thùng
Sàn thùng xe tải là một phần thiết yếu, cung cấp không gian an toàn để chứa và vận chuyển hàng hóa, bảo vệ chúng khỏi hư hỏng trong quá trình di chuyển Thiết kế của sàn thùng giúp dễ dàng xếp dỡ hàng hóa, tối ưu hóa quy trình vận chuyển, tiết kiệm thời gian và công sức Ngoài ra, sàn thùng có khả năng tùy chỉnh để phù hợp với nhiều loại hàng hóa khác nhau Các vật liệu thường được sử dụng cho sàn thùng bao gồm
Sắt đen sơn (thép tấm) nổi bật với độ bền cao và độ cứng vượt trội, giúp chịu lực tốt trong các ứng dụng Nhờ vào đặc tính này, sản phẩm hạn chế được tình trạng cong vênh trong quá trình vận chuyển và thi công.
Inox 430 và Inox 304 có những đặc điểm khác nhau về giá thành và ứng dụng Inox 430 có bề mặt sáng bóng nhưng dễ bị oxi hóa, thích hợp cho việc vận chuyển hàng khô như vải và giấy, với giá thành rẻ Ngược lại, Inox 304 có độ bền cao, bề mặt mờ và gần như không bị gỉ sét, phù hợp cho việc vận chuyển hàng ẩm ướt như tôm cá và rau củ, nhưng có giá thành tương đối cao.
Khi thiết kế thùng kín cho Chassis HINO FG8JP7A, lựa chọn sàn thùng lý tưởng là thép tấm phẳng với dập chống trượt kiểu lá me, sử dụng loại thép A36 Kích thước của sàn thùng là 7100 mm chiều dài, 2361 mm chiều rộng và 2 mm chiều dày, với tổng khối lượng đạt 194.9 Kg.
Việc sử dụng sàng chống trượt có nhược điểm là khó khăn trong việc sắp xếp hàng hóa Tuy nhiên, nó giúp giảm lực quán tính khi xe phanh gấp, từ đó giảm tác động lên thùng xe và tăng độ bền cho thùng.
Hình 3.3 Tôn sàn thùng có dập chống trượt kiểu lá me
Khung xương của thùng xe tải được tạo thành từ các thanh thép hộp 80x40x3 và 40x40x3 hàn chặt với nhau, sử dụng vật liệu mác thép SS400, mang lại độ bền cao và khả năng chịu áp lực tốt Đây là cấu trúc chính của thùng xe, giữ cho các thành phần như vách trái, vách phải, nóc thùng và vách sau được kết nối chắc chắn Khung xương thùng không chỉ tăng cường tính ổn định mà còn nâng cao hiệu suất vận chuyển hàng hóa an toàn và hiệu quả cho xe tải.
Khung xương vách phải là hệ thống kết cấu bên trong vách phải của thùng xe tải, bao gồm các thanh dọc, thanh ngang và các kết nối tạo thành khung xương cố định Nó có vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ vách phải, ngăn ngừa biến dạng hoặc hỏng hóc trong quá trình vận chuyển và sử dụng, đồng thời tăng cường độ chắc chắn và độ cứng của thùng xe tải.
Do khung xương vách phải có bố trí cửa hông nên ta sử dụng thêm 2 thanh thép 80x40x3 để làm khung cửa, để có thể chịu được lực lớn
Bảng 3.3 Bố trí khung xương vách bên trái
Hình thức Vật liệu SL
Hình 3.4 Bố trí khung xương vách phải
Khung xương vách trái đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì hình dáng và bảo vệ vách trái của thùng xe tải khỏi các yếu tố bên ngoài Được thiết kế và lắp đặt ở phía bên trái, khung xương này tương tự như khung xương vách phải nhưng không có cửa hông.
Bảng 3.4 Bố trí khung xương vách bên trái
Hình thức Vật liệu SL
Hình 3.5 Bố trí khung xương vách trái
Khung xương vách trước của thùng xe tải không chỉ hỗ trợ và kết nối các phần như sàn thùng, vách trái, vách phải và nóc thùng, mà còn đảm bảo hoạt động hài hòa và hiệu quả cho toàn bộ thùng Bên cạnh đó, nó cũng đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ hàng hóa an toàn, đặc biệt trong trường hợp xe phanh gấp.
Bảng 3.5 Bố trí khung xương vách trước
Hình thức Vật liệu SL
Hình 3.6 Bố trí khung xương vách trước
Khung xương nóc thùng là yếu tố thiết yếu giúp duy trì hình dáng và cấu trúc của thùng xe tải, đồng thời tạo lớp bảo vệ cho hàng hóa bên trong Nó ngăn chặn sự tiếp xúc và ảnh hưởng từ các yếu tố môi trường bên trên, đảm bảo an toàn cho hàng hóa trong suốt quá trình vận chuyển.
Bảng 3.6 Bố trí khung xương nóc
Hình thức Vật liệu SL
Hình 3.7 Bố trí khung xương nóc
Khung xương vách sau đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường độ cứng vững cho thùng xe, chịu lực và hấp thụ tác động từ cửa sau Ngoài ra, nó còn kết nối và lắp đặt các phần khác của thùng xe tải như nóc, sàn và các vách bên trái, bên phải, đảm bảo tính chắc chắn và hoàn thiện cho cấu trúc thùng.
Bảng 3.7 Bố trí khung xương vách sau
Hình thức Vật liệu SL
Hình 3.8 Bố trí khung xương
Khung xương cửa giữ cho cửa không bị biến dạng hoặc lệch trong quá trình sử dụng, giúp việc mở và đóng trở nên dễ dàng và hiệu quả Đồng thời, nó còn bảo vệ hàng hóa khỏi những tác động vật lý và các yếu tố môi trường bên ngoài.
Bảng 3.8 Bố trí khung xương cửa
Hình thức Vật liệu SL
Hình 3.9 Khung xương cửa phụ
Hình 3.10 Khung xương cửa chính
− Đuôi thùng xe: Là những mảng khung được dập định hình từ thép SS400 với độ dày 3mm và được hàn cố định lại với nhau
Vách ngoài thùng xe tải đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ hàng hóa, cung cấp cách nhiệt và duy trì tính thẩm mỹ Nó bảo vệ hàng hóa bên trong khỏi tác động của môi trường như mưa, gió, bụi bẩn và ánh nắng mặt trời Các kiểu vách ngoài thường được sử dụng bao gồm vách phẳng, dập sóng chừa phẳng 3 khoảng, dập sóng chừa phẳng khoảng giữa và dập sóng toàn bộ Vật liệu thường được sử dụng cho vách ngoài thùng xe tải cũng rất đa dạng.
TÍNH TOÁN CÁC ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC
Tính toán các tọa độ trọng tâm của ô tô
Bảng 4.1 Thông số tính toán tọa độ trọng tâm
STT Thành phần Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 Chiều dài cơ sở Lo mm 5530
2 Vết bánh xe trước B01 mm 2050
3 Vết bánh xe sau phía ngoài B02N mm 2450
4 Khối lượng bản thân Go kg 7458
5 Khối lượng toàn bộ G kg 15800
6 Bán kính quay vòng nhỏ nhất của ô tô theo vết bánh xe phía ngoài Rmin mm 9710
4.1.1 Tọa độ trọng tâm theo chiều dọc
− Trong trường hợp ô tô không tải (Theo [3] trang 60):
+ a 0 :Là khoảng cách từ tọa độ trọng tâm đến mặt thẳng đứng từ đường đi qua tâm trục cầu trước khi không tải (mm)
+ b 0 :Là khoảng cách từ tọa độ trọng tâm đến mặt thẳng đứng từ đường đi qua tâm trục cầu sau khi không tải (mm)
+ Z 02 : Là trọng lượng phân bố lên trục trục sau trong khi không tải
+ G 0 : Là tổng trọng lượng của ô tô khi không tải (N)
− Trong trường hợp ô tô đầy tải:
+ a :Là khoảng cách từ tọa độ trọng tâm đến mặt thẳng đứng từ đường đi qua tâm trục cầu trước khi đầy tải (mm)
+ b:Là khoảng cách từ tọa độ trọng tâm đến mặt thẳng đứng từ đường đi qua tâm trục cầu sau khi đầy tải (mm)
+ Z 2 : Là trọng lượng phân bố lên trục sau trong khi đầy tải (N)
+ G: Là tổng trọng lượng của ô tô khi đầy tải (N)
Hình 4.1 sơ đồ tính toán phân bố tải trọng và tọa độ trọng tâm theo chiều dọc
4.1.2 Tọa độ trọng tâm theo chiều cao
Bảng 4.2 thông số tọa độ trọng tâm theo chiều cao
STT Thành phần trọng lượng G i H i
4 Bản thân ô tô khi không tải 74580 hg0
7 Toàn bộ tô khi đầy tải 158000 hg
Ghi chú: Hi là tọa độ trọng tâm theo chiều cao của khối lượng thành phần thứ i (tính từ mặt đất đến trọng tâm khối lượng thành phần)
Tọa độ trọng tâm theo chiều cao được tính theo công thức: i Gi g h G h
+ hg : Là chiều cao trọng tâm ô tô thiết kế (mm)
+ Gi : Là thành phần trọng lượng thứ i (N)
+ hgi : Là chiều cao trọng tâm theo thành phần trọng lượng thứ i (mm)
+ G : Là toàn bộ trọng lượng ô tô (N)
Từ công thức (4.1) (4.2) (4.3) ta tính ra kết quả của tọa độ trọng tâm như bảng bên dưới
Bảng 4.3 Kết quả tính toán tọa độ trọng tâm
STT Trạng thái ô tô Thông số a (mm) b (mm) h g (mm)
Kiểm tra tính ổn định của ô tô
− Góc giới hạn lật khi xe đứng trên dốc quay đầu lên (theo [3] trang 205): l g tg b
− Góc giới hạn lật khi xe đứng trên dốc quay đầu xuống (theo [3] trang 205): x g tg a
− Góc giới hạn lật trên đường nghiêng ngang (theo [3] trang 215):
− Vận tốc giới hạn khi ô tô quay vòng với bán kính quay vòng nhỏ nhất
+ R TT : Là bán kính quay vòng tính toán ổn định của ô tô
+ R: Là bán kính quay vòng nhỏ nhất tới tâm đối xứng
+ B 02N : Là khoảng cách vết bánh xe sau phía ngoài
+ b n : Là cánh tay đòn Độ dài thường được xác định dựa trên thực nghiệm, với ô tô tải loại thường thì b n 0 60 mm , với ô tô tải loại lớn thì b n = 60 100 mm (theo
+ g: Là gia tốc trọng trường g=9.81(m s/ 2 )
+ B: Là khoảng cách giữa hai đường tâm quay đứng
= − Hình 4.2 Sơ đồ động học quay vòng của ô tô Bảng 4.4 kết quả tính toán tính ổn định của ô tô
STT Trạng thái Thông số
RTT (m) αl (độ) αx (độ) β (độ) νgh (km/h)
Tính toán động lực học
Bảng 4.5 thông số để tính toán động lực học
STT Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
1 Kích thước phủ bì LxBxH mm 9671x2506x3669
2 Chiều dài cơ sở L0 mm 5530
3 Vệt bánh xe trước/sau B01/B02 mm 2050/1835
4 Trọng lượng toàn bộ ô tô G N 15800
4.1 Phân bố lên cầu trước Z1 N 76300
4.2 Phân bố lên cầu sau chủ động Z2 N 81230
6 Bán kính làm việc trung bình bánh xe rbx m 0,827
7 Hệ số cản không khí K Ns 2 /m 4 0,5
9 Hệ số cản lăn (chọn để tính) f 0,02
10 Công suất lớn nhất Nemax kW 191.23
11 Số vòng quay cực đại nN v/ph 2500
12 Momen xoắn cực đại Me Nm 794
13 Số vòng quay nm v/ph 1500
14 Tỷ số truyền hộp số 6,515; 4,224;2,441; 1,000; 0,702;
16 Thời gian trễ khi chuyển số t s 1
4.3.1 Xây dựng đồ thị đặc tính ngoài
4.3.1.1 Công suất động cơ Ne theo số vòng quay ne Áp dụng công thức thực nghiệm của SR Lay Decman (theo [3] trang 11):
− Ne: Công suất có ích của động cơ (KW)
− ne: Số vòng quay của trục khuỷu ứng với một điểm bất kỳ của đường đặt tính ngoài (vg/ph)
− Nemax: Công suất có ích cực đại của động cơ (KW)
− nn: Số vòng quay ứng với công suất có ích cực đại (vg/ph)
− a; b; c: Là các hệ số thực nghiệm được chọn theo loại động cơ (theo [3] trang 12):
0,87; 1,13; 1 a = b = c = + Động cơ Diesel 4 Kỳ có buồng cháy trực tiếp:
0,5; 1,5; 1 a = b = c = + Động cơ Diesel 4 Kỳ có buồng cháy dự bị:
0, 6; 1, 4; 1 a = b = c = + Động cơ Diesel 4 Kỳ có buồng cháy xoáy lốc:
4.3.1.2 Momen xoắn của động cơ Me
Từ các giá trị Ne và ne ta có thể tính toán được momen xoắn của động cơ (theo
− Ne: Công suất của động cơ (KW)
− ne: Số vòng quay trục khủy (vg/ph)
− Me: Momen xoắn của động cơ (N.m)
Từ các công thức (4.8) và (4.9) ta có thể tính được kết quả của công suất động cơ
Ne và momen xoắn của động cơ
Bảng 4.6 Kết quả tính toán thông số đặt tính ngoài của động cơ ne (v/p) Ne (PS) Me (N.m) ne (v/p) Ne (PS) Me (N.m)
4.3.1.3 Đồ thị đặt tính ngoài của động cơ
Dựa trên các giá trị tính toán của công suất động cơ (Ne), số vòng quay trục khuỷu (ne) và mô men xoắn động cơ (Me) được trình bày trong bảng, chúng ta có thể xây dựng đồ thị đặc tính ngoài như hình bên dưới.
Hinh 4.3 Đồ thị đặt tính ngoài của động cơ
4.3.2 Xây dựng đồ thị đặt tính lực kéo ô tô trên đường bằng
Phương trình cân bằng lực kéo được xác định (theo [3] trang 16): k f i j
− Pk: là lực kéo tiếp tuyến phát ra ở các bánh xe chủ động
− Pf: là lực cản lăn
− Pi: là lực cản dốc
− Pω: là lực cản không khí
− Pj: là lực cản quán tính
4.3.2.1 Lực kéo tiếp tuyến Pk được xác định (theo [3] trang 16):
Me(kG.m) Ne(Ps) ne(v/ph) ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI ĐỘNG CƠ
− Me: Momen xoắn trên trục khuỷu động cơ (N.m)
− ihi, i0 : Tỷ số truyền hộp số và cầu chủ động
− rbx: Bán kính làm việc trung bình bánh xe (m)
− ηt : Hiệu suất truyền lực của hệ thống truyền lực Và được xác định bằng kinh nghiệm theo từng loại xe (theo [3] trang 15):
Bảng 4.7 thông số hiệu suất của hệ thống truyền lực η t
Loại xe Giá trị Ô tô du lịch 0.93 Ô tô tải truyền lực chính 1 cấp 0.89 Ô tô tải truyền lực chính 2 cấp 0.85
Lực cản không khí trong quá trình ô tô vận hành được xác định theo công thức sau (theo [3] trang 27):
− K: hệ số cản của không khí, phụ thuộc vào hình dạng của ô tô (Ns 2 /m 4 ) Chọn K=0,6 (theo [3] trang 29, bảng I-4)
− F: diện tích cản chính diện của ô tô (m 2 )
− vo: là vận tốc tương đối của ô tô và không khí (m/s)
Lực cản lăn của ô tô được xác định bởi công thức sau (theo [3] trang 25, I-22):
− α: là gốc dốc mặt đường, khi ô tô chuyển động trên mặt đường nằm ngang thì α=0
− f: là hệ số cản lăn
4.3.3.4 Lực cản lên dốc Pi
Lực cản lên dốc của ô tô được xác định bởi công thức (theo [3] trang 25, I-24):
Lực quán tính của ô tô được xác định bởi công thức (theo [3] trang 33, I-50): j j
Tốc độ của ô tô được xác định (theo [3] trang 33, VI-7):
− ne: Số vòng quay trục khủy (vg/ph)
− rb: Bán kính của bánh xe (m)
− it: Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực
Từ công thức trên, ta lập được bản thông số lực tính toán tác dụng lên ô tô như bên dưới:
Bảng 4.8 thông số kết quả tính toán lực kéo trên bánh xe chủ động ở các tay số ne
Tay số 1 Tay số 2 Tay số 3 Tay số 4 Tay số 5
Bảng 4.9 thông số kết quả tính toán lực cản không khí của ô tô ở các tay số ne
Tay số 1 Tay số 2 Tay số 3 Tay số 4 Tay số 5
Bảng 4.10 Lực cản tổng cộng của đường và không khí ne
Hình 4.4 Đồ thị cân bằng lực kéo
4.3.3 Xây dựng đồ thị nhân tố động học D
Nhân tố động học D là tỷ lệ giữa hiệu số lực kéo tiếp tuyến và lực cản không khí so với trọng lượng tổng thể của ô tô Công thức tính D được trình bày trong tài liệu (theo [3] trang 102, IV-15).
− Pk: là lực kéo tiếp tuyến phát ra ở các bánh xe chủ động
− Pω: là lực cản không khí
Để đảm bảo bánh xe chủ động của ô tô không bị trượt quay trong quá trình di chuyển, trọng lượng toàn bộ của ô tô (G) cần phải thỏa mãn điều kiện động học D, với công thức: m G Wv^2.
Bảng 4.11 kết quả tính toán nhân tố động học D
Từ bảng số liệu kết quả tính toán nhân tố động học, tiếp theo tiến hành xây dựng đồ thị:
Hình 4.5 Đồ thị nhân tố động học (D-V)
4.3.4 Xây dựng đồ thị gia tốc tịnh tiến
Căn cứ vào đồ thị nhân tố động học D=f(v) được gia tốc của ô tô (theo [3] trang
− ψ = f =0,015 (f là hệ số cản lăn)
− δi: Hệ số tính đến sự ảnh hưởng của khối lượng quay
Bảng 4.12 kết quả tính toán của gia tốc tịnh tiến ne
Tay số 1 Tay số 1 Tay số 1 Tay số 1 Tay số 1
Từ bảng số liệu kết quả tính toán gia tốc tịnh tiến của ô tô, tiến hành xây dựng dồ thị gia tốc:
Hình 4.6 Đồ thị gia tốc J-V
4.3.5 Xác định thời gian tăng tốc của ô tô
Thời gian tăng tốc của ô tô từ tốc độ v1 đến tốc độ v2 (theo [3] trang 114, IV-24):
Tích phân trong công thức (4.21) không thể giải bằng phương pháp giải tích thông thường do không có mối quan hệ phụ thuộc giữa gia tốc và vận tốc của ô tô Do đó, bài toán này chỉ có thể được giải bằng phương pháp đồ thị.
Thời gian tăng tốc của ôtô trong khoảng tốc độ từ Vi1 đến Vi2 được xác định:
Tổng thời gian tăng tốc từ tốc độ cực tiểu V min đến tốc độ V :
4.3.6 Xác định quãng đường tăng tốc của ô tô
Quãng đường tăng tốc của ô tô S từ vận tốc v1 đến vận tốc v2 được xác định bởi công thức (theo [3] trang 117, IV-26):
Tích phân trong công thức (4.24) không thể giải bằng phương pháp giải tích do không có mối quan hệ phụ thuộc giữa thời gian tăng tốc và vận tốc của ô tô Do đó, bài toán này chỉ có thể được giải quyết bằng phương pháp đồ thị.
Quãng đường tăng tốc của ô tô trong khoảng tốc độ vi1 đến vi2:
Tổng quãng đường tăng tốc từ tốc độ cực tiểu V minđến tốc độ V :
4.3.7 Kiểm tra khả năng vượt dốc theo điều kiện bám của bánh xe chủ động với mặt đường emax h1 0 bx
− Memax: là momen xoắn cực đại của động cơ
− ih1: là tỷ số truyền của tay số 1 của hộp số
− i0: là tỷ số truyền của chuyền lực chính
− η: là hiệu suất truyền lực của hệ thống truyền lực
− mφ: là hệ số sử dụng khối lượng bám khi kéo, mφ = 1,2
− Zφ: Trọng lượng tác dụng lên cầu chủ động (KG)
− G: Trọng lượng toàn bộ ô tô (KG)
− Ψ: Hệ số cản tổng cộng của đường, Ψ = f+ i
− i: Độ dốc xe khắc phục được
Khả năng leo dốc cực đại của xe ô tô trên các loại đường theo khả năng bám của bánh xe chủ động được tính theo công thức sau: max
Bảng 4.13 Kết quả tính toán động lực học
Thông số Đơn vị Giá trị Giới hạn
Nhân tố động lực học lớn nhất DMax 0.3211
Nhân tố động lực học nhỏ nhất DMin 0.0031
Vận tốc VMax tính toán VMaxTT Km/h 115.74
Vận tốc VMax thực tế theo hệ số cản của mặt đường VMax
Khả năng vượt dốc lớn nhất i Max % 30,11% 20%
Khả năng vượt dốc lớn nhất theo điều kiện bám % 55,31%
Thời gian tăng tốc (đầy tải) hết quãng đường 200 m, t 20 + 0, 4 G giây 22.3 26,32
TÍNH TOÁN KIỂM TRA BỀN TRÊN PHẦN MỀM ANSYS
Tính toán lắp đặt thùng
Bảng 5.1 Thông số thiết kế cho tính toán lắp đặt
STT Thành phần Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 Trọng lượng hàng hóa Ghh 85000 N
2 Trọng lượng thùng hàng Gth 18990 N
3 Gia tốc phanh cực đại jpmax 6,687 m/s 2
5 Hệ số ma sát khô giữa thép và μ 0,2
6 Lực ép của bulong M16 (x10) Pe1 12000 N
7 Lực ép bulong của 4 bộ bát chống xô M12 Pe2 12000 N
5.1.1 Lực quán tính khi phanh gấp
Khi ô tô phanh gấp, hàng hóa và thùng hàng bị đẩy về phía trước do lực quán tính Pj Để đảm bảo độ cứng vững khi lắp đặt thùng hàng vào khung chassis, cần tính toán lực quán tính theo công thức phù hợp.
− Ghh - là trọng lượng hàng hóa
− Gth - là trọng lượng thùng hàng
− jpmax = φ.g = 0,7.9,81= 6,867 m/s 2 - Gia tốc phanh cực đại
Thay các số liệu vào (5.1) ta được:
5.1.2 Lực ma sát giữa chassis và thùng xe
Tổng lực ma sát giữa đà dọc thùng hàng và đà dọc chassis được tạo ra bởi trọng lượng hàng hóa, trọng lượng thùng hàng và lực xiết bulong, có thể được xác định bằng công thức sau:
Pbl là lực ép do các bulong tạo ra giữa thùng hàng và chassis:
Bảng 5.2 Kết quả tính toán bền của mối ghép
STT Thành phần Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 Lực quán tính khi phanh gấp Pj 72793 N
2 Lực ma sát do lực ép bulong tạo ra Pbl 312000 N
3 Tổng hợp lực ma sát Pms 83198 N
Theo bảng kết quả tính toán, Pms lớn hơn Pj, cho thấy rằng liên kết bulong có khả năng chống lại sự dịch chuyển dọc của thùng hàng khi chịu tác động của lực quán tính.
Ứng dụng phần mềm Ansys Workbench kiểm tra bền
5.2.1 Khái quát về phần mềm Ansys Workbench
5.2.1.1 Giới thiệu sơ lược về phần mềm
Hình 5.1 Phần mềm Ansys Workbench
Ansys Workbench là phần mềm mô phỏng và tính toán mô hình hóa phức tạp, phổ biến trong kỹ thuật và khoa học Phát triển bởi ANSYS.inc, công ty hàng đầu trong lĩnh vực phần mềm mô phỏng, Ansys Workbench cung cấp môi trường tích hợp cho phân tích và mô phỏng trong các lĩnh vực như cơ học, động học, điện từ, và nhiệt độ.
ANSYS Workbench mang đến giao diện đồ họa trực quan, giúp người dùng dễ dàng tạo và quản lý các mô hình mô phỏng Với hình ảnh và màu sắc bắt mắt, phần mềm này không chỉ đơn thuần là công cụ tính toán khô khan mà còn tạo cảm hứng cho người sử dụng.
Hình 5.2 Giao diện làm việc của phần mềm
ANSYS Mechanical là phần mềm phổ biến trong việc thực hiện các phân tích cơ học, cấu trúc và động học Nó được sử dụng cho nhiều mục đích như phân tích cấu trúc, phân tích động học, phân tích nhiệt và nhiệt độ, phân tích phản ứng cơ học, tối ưu hóa thiết kế, và đặc biệt là khả năng phân tích tương tác đa vật liệu.
ANSYS Fluent là công cụ hàng đầu trong mô phỏng động lực học chất lỏng, cho phép người dùng mô phỏng các luồng chất lỏng phức tạp như khí, nước và các chất lỏng khác trong các hệ thống như động cơ đốt trong và thiết bị tản nhiệt Phần mềm này dự đoán các đặc điểm chảy, áp suất, nhiệt độ và các thông số quan trọng khác, giúp người dùng hiểu rõ hơn về tương tác giữa chất lỏng và cấu trúc Nhờ đó, ANSYS Fluent góp phần cải thiện hiệu suất và hiệu quả của sản phẩm cũng như quy trình kỹ thuật.
ANSYS HFSS là một công cụ tiên tiến trong lĩnh vực mô phỏng điện từ, giúp nghiên cứu, thiết kế và phân tích các thiết bị điện từ như anten, mạch vi mạch và các thành phần điện tử Với khả năng mô phỏng tín hiệu và trường điện từ ở tần số cao, HFSS hỗ trợ người dùng dự đoán và xác định hiệu suất của các sản phẩm điện tử một cách chính xác Sử dụng ANSYS HFSS, người dùng có thể tối ưu hóa thiết kế và cải thiện hiệu quả hoạt động của các hệ thống điện tử.
Trang 51 phân tích tương tác giữa sóng điện từ và cấu trúc, từ đó tối ưu hóa thiết kế và đảm bảo hoạt động ổn định của các thiết bị điện tử trong các ứng dụng từ viễn thông đến y tế và năng lượng Và cùng nhiều công cụ khác giúp người dùng có thể thực hiện nhiều loại phân tích khác nhau trong một môi trường duy nhất
5.2.1.2 Thao tác với Ansys Workbench
Hình 5.3 Không gian làm việc của phần mềm
− Về cơ bản ta chỉ cần quan tâm đến hai khu vực quan trọng trong giao diện làm việc của phần mềm đó là:
{1} - Không gian làm việc, nơi thể hiện các dự án toán cũng như các thông số cài đặt cơ bản về công cụ tính toán
{2} – Hộp công cụ, nơi chứa các công cụ phù hợp cho dự án mình cần phân tích Gồm một số công cụ phổ biến thường sử dụng như:
+ Fluid Flow: dùng để phân tích bài toán về dòng chảy
+ LS-DYNA: dùng để phân tích bài toán động học
+ Static Structure: dùng để phân tích mô hình, kết cấu tĩnh học
Trong Ansys Workbench, việc chọn tính toán trên công cụ phân tích tĩnh học là rất quan trọng Dưới đây là một số tính năng cần thiết liên quan đến quá trình thực hiện phân tích tĩnh học.
{1} – Công cụ phân tích tĩnh học
Dữ liệu cơ khí (Engineering Data) cho phép người dùng tùy chỉnh và cài đặt các thông số vật liệu cần thiết cho bài toán, bao gồm khối lượng riêng, ứng suất giới hạn và hằng số Poisson.
Để tiến hành phân tích, việc thiết lập mô hình vật lý 3D là rất quan trọng Chúng ta có thể sử dụng các công cụ có sẵn trong phần mềm để dựng mô hình 3D hoặc nhập dữ liệu từ các mô hình 3D đã được tạo ra từ phần mềm khác.
{4} – Mô hình phân tích (Model): cài đặt vật liệu cho chi tiết hay cụm chi tiết, chia lưới và chọn mắc lưới phù hợp
Cài đặt mô hình bài toán bao gồm việc xác định các điều kiện biên và áp dụng lực tác dụng Đồng thời, cần lựa chọn các giá trị kết quả cần thiết như chuyển vị và ứng suất để phân tích hiệu quả.
Phần mềm sẽ tự động giải bài toán dựa trên các thông số và điều kiện đã được cài đặt ở các bước trước đó.
{7} –Kết quả (Results): Sau khi thực hiện tính toán máy tính sẽ thể hiện kết quả của bài toán
Hình 5.4 Giao diện làm việc của công cụ phân tích tĩnh học
5.2.2 Xây dựng bài toán trên Ansys workbench
− Trọng lượng toàn bộ của vách tác dụng lên dầm ngang ngay tại điểm đầu của dầm ngang
− Trọng lượng của sàn thùng và hàng hóa được phân bố đều lên sàn xe
− Các dầm ngang có tiết diện không đổi và số lượng dầm là 17
Do trọng lượng mối ghép hàn rất nhỏ so với trọng lượng của ô tô, ta có thể giả thuyết rằng trọng lượng mối hàn là 0 Vật liệu thùng xe và vật liệu hàn được coi là đồng nhất.
Để tính toán điều kiện bền cho thùng xe, cần xem xét hai trường hợp quan trọng Trường hợp đầu tiên là khi xe đang di chuyển với vận tốc cực đại và thực hiện phanh gấp, điều này ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của thùng xe Trường hợp thứ hai là khi xe quay vòng với vận tốc lớn nhất và bán kính quay vòng nhỏ nhất, điều này cũng tác động mạnh đến cấu trúc và độ bền của thùng xe.
− Lực tác động của hàng hóa trực tiếp lên bề mặt của các thanh thép khung xương
− Lực cản của gió tác động lên thùng xe là rất nhỏ do được chắn bởi cabin nên bỏ qua lực cản của gió tác động vào thùng xe
Bảng 5.3 thông số vật liệu Thép SS400
STT Thông số Đơn vị Giá trị
3 Ứng suất biến dạng đàn hồi (Young’s Modulus) Pa 2,06E+11
4 Ứng suất nén (Bulk Modulus) Pa 1,521E+11
5 Ứng suất cắt (Shear Modulus) Pa 8,267E+10
6 Giới hạn ứng suất [] MPa 510
Bảng 5.4 thông số khối lượng thùng xe thiết kế
STT Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 Trọng lượng hàng hóa chuyên chở Ghh 85000 N
2 Trọng lượng thùng hàng (bao gồm chi tiết phụ) Gth 18990 N
3 Trọng lượng toàn bộ sàn Gs 7527 N
4 Trọng lượng thành bên phải thùng hàng Gtt 2403,2 N
5 Trọng lượng thành bên trái thùng hàng Gtp 2585,3 N
6 Trọng lượng vách trước thùng hàng Gvt 1210,3 N
7 Trọng lượng chi tiết phụ Gp 540 N
8 Trọng lượng nóc thùng Gnt 2414 N
9 Gia tốc phanh cực đại jmax 6,867 m/s 2
11 Số lượng thanh đà ngang ndn 17 thanh
12 Diện tích chịu lực của sàn Ss 2,35732 m 2
13 Diện tích chịu lực vách trước St 1,06992 m 2
14 Diện tích chịu lực của thành phải Stt 2,9248 m 2
15 Diện tích chịu lực của thành trái Stp 2,8704 m 2
16 Vận tốc quay vòng cực đại khi đầy tải vgh 23,2 Km/h
17 Bán kính quay vòng nhỏ nhất khi đầy tải RTT 7,18 m
5.2.2.1 Kiểm tra bền trong trường hợp ô tô phanh gấp a) Các thành phần lực tác động
Khi ô tô phanh gấp ở vận tốc cao sẽ phát sinh ra các lực tác động tịnh tiến về phía trước như:
− Lực quán tính của khối lượng thùng hàng tính từ sàn lên nóc thùng
− Từ (5.1) suy ra, Lực quán tính của khối lượng thùng hàng khi phanh gấp tác động lên diện tích chịu lực của vách trước là:
− Lực quán tính của khối lượng hàng hóa tác động lên vách trước
− Lực ma sát của khối lượng hàng hóa lên mặt sàn
− Tổng lực quán tính của khối lượng hàng hóa chuyển động tịnh tiến về phía trước là:
− Từ (5.4) suy ra, Lực quán tính của khối lượng hàng hóa khi phanh gấp tác động lên diện tích chịu lực của vách trước là:
− Trọng lượng hàng hóa tác dụng lên diện tích chịu lực của sàn:
− Trọng lượng thùng hàng tác dụng lên các đầu của thanh đà ngang:
− Trọng lượng của cản hông tác dụng lên đầu thanh đà ngang:
Bảng 5.5 Lực tác động của hàng hóa và thùng hàng khi ô tô phanh gấp
STT Thành phần Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 Lực quán tính của thùng hàng Pqtth 7500 Pa
2 Lực quán tính của khối lượng hàng hóa Pqthh 39723 Pa
3 Trọng lượng của hàng hóa Pghh 36058 Pa
4 Trọng lượng của thùng hàng Pgth 559 N/p
5 Trọng lượng của cản hông Pgp 135 N/p b) Xây dựng bài toán phanh gấp trên phần mềm Ansys Workbench
Bước 1: Chọn Công cụ phân tích tĩnh học như (Hình 5.4)
Bước 2: Vào mục Dữ liệu kỹ thuật (Engineering Data) để thiết lập một số thông số cơ bản cho bài toán
Hình 5.5 Thiết lập thông số cơ bản cho vật liệu
1 Chọn vào ô {1} để tạo tên cho vật liệu mới
2 Điền khối lượng riêng cho vật liệu là 7850 Kg/m 3 vào ô {1}
3 Điền giới hạn ứng đàn hồi (Young’s Modulus) là 2,06E+11 vào ô {3}
4 Điền hằng số Poisson (Poisson’s Ratio) là 0,3 vào ô {4}
Bước 3: Thiết lập mô hình cho bài toán Để có thể thêm mô hình vào công cụ phân tích tĩnh học của bài toán, ta chọn:
1 Chọn chuột phải vào vật thể (Geometry) ở ô {1}
2 Tiếp theo chọn thêm vật thể (Import Geometry) ở ô {2}
3 Tiếp đến ta chọn duyệt (Browse) ở ô {3} để chọn dữ liệu muốn thêm vào
Hình 5.6 Thêm vật thể vào bài toán
Sau khi thêm vật thể vào bài toán, bạn cần cập nhật và cài đặt chi tiết cho vật thể đó Để thực hiện điều này, hãy nhấp chuột phải vào ô vật thể (Geometry) và chọn "Chỉnh sửa bằng DesignModeler" Màn hình sẽ chuyển sang không gian làm việc của công cụ để bạn tiến hành chỉnh sửa.
Hình 5.7 Thiết lập chi tiết cho vật thể trong công cụ DesignModeler
Trang 58 Ở khung xem chi tiết (Details view) thiết lập như sau:
{1} – Chuyển sang chế độ thêm vật liệu (Add Material)
{2} – Thiết lập Đơn giản hóa vật thể (Simplify Geometry), Đơn giả hóa kết cấu liên liên kết (Simplify Geometry) chuyển sang chế độ Có (Yes)
{3} – Chuyển Dung sai liên kết (Tolerance) sang chế độ tắt
{4} – Sau khi thiết lập chi tiết cho vật thể, chọn Xuất ra (Generate) để cập nhật vật thể và các thiết lập đã thay đổi lên vật thể
Bước 4: Chia lưới và lựa chọn vật liệu cho từng thành phần của mô hình bằng cách chọn ô Mô hình (Model) như được hiển thị trong Hình 5.4.
Hình 5.8 Công cụ thiết lập vật liệu và chia lưới
1 Chọn vào Vật thể (Geometry) ô {1} để thiết lập vật liệu cho từng chi tiết của mô hình ở mục Vật liệu (Material)
2 Chọn vào Lưới (Mesh) ô {2} sẽ hiện ra bản Chi tiết của lưới (Details of Mesh) và thiết lập các cài đặt như ô {3}
Cuối cùng chọn chuột phải vào Lưới (Mesh) ô {2} → Xuất lưới ra (Generate mesh) để phần mềm chạy tính năng chia lưới cho mô hình
Bước 5: Thiết lập các điều kiện biên Để thiết lập điều kiện biên cho bài toán, Chọn vào Cấu trúc tĩnh học A5 (Static
Structure A5) ở ô {1} → Chọn Thêm vào (Insert) → xuất hiện bảng {2}
MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG THÙNG KÍN TRÊN PHẦN MỀM AUTODESK INVENTOR
Khái quát về phần mềm Autodesk Inventor
Thiết kế 3D đang trở thành xu hướng quan trọng trong lĩnh vực thiết kế sản phẩm như y tế, điện tử và cơ khí Việc dựng mô hình 3D giúp các nhà thiết kế và các bên liên quan hiểu rõ hơn về dự án, đồng thời dễ dàng kiểm tra và phát hiện lỗi thiết kế Điều này không chỉ giảm thiểu việc sản xuất mẫu thử nghiệm vật lý mà còn tiết kiệm thời gian và nguồn lực trong quá trình thiết kế chế tạo Autodesk Inventor là một trong những phần mềm tiêu biểu đang được đầu tư phát triển mạnh mẽ hiện nay.
Autodesk Inventor, phát triển bởi Autodesk, nổi bật với khả năng xử lý dữ liệu và giao thức hiệu quả Phần mềm này giúp người dùng dễ dàng và nhanh chóng thực hiện các tác vụ thiết kế.
Autodesk có các môi trường nổi trội như dựng mô hình 3D, mô phỏng vật lý quá trình làm việc, mô phỏng tháo lắp, xuất bản vẽ chế tạo,…
Xây dựng mô hình trên phần mềm Autodesk Inventor
Để bắt đầu xây dựng mô hình trên phần mềm Autodesk Inventor, người dùng cần tạo tệp quản lý dữ liệu (Project file.ipj) trong thư mục chứa mô hình Việc này giúp quản lý sự liên kết của các mô hình và tránh xảy ra lỗi khi mở lại mô hình sau khi thiết kế.
Tạo tệp quản lý dự án ta chọn vào dấu ba chấm (Project and setting) ở ô {1}
→ Chọn Tiếp theo (next) → Chọn Dự án một người dùng (new single user project)
→ Chọn thiết lập nơi lưu, tên cho tệp quản lý ở ô {3}
Hình 6.1 Tạo tệp quản lý dự án cho thư mục
To start creating a 3D model in Autodesk Inventor, press Ctrl+N to open the "Create New File" dialog, which presents essential options for your project.
{2} - Tạo cụm lắp ghép (Assembly)
Những lệnh dựng mô hình cơ bản trong thiết kế 3D bao gồm Dựng khối (Extrude), Dựng khối tròn xoay (Revolve), Dựng khối chạy theo đường định dạng (Sweep), và Dựng biên dạng xoắn của lò xo (Coil).
{5} – Bảng Mô hình (Model) để quản lý các lệnh, các thao tác của chúng ta trong quá trình dựng mô hình
Hình 6.2 Giao diện bắt đầu tạo mô hình 3D
❖ Ứng dụng phần mềm vào dựng mô hình 3D thùng xe tải, dưới đây là một số hình ảnh mô hình 3D trong quá trình thiết kế
Hình 6.3 Mô hình 3D chassis cơ sở
Hình 6.6 Mút xốp vách phải
Hình 6.7 Mút xốp vách trái
Hình 6.12 Xe tải thùng kín Hino FG8JP7A
Xuất bản vẽ gia công và bản vẽ lắp
Dưới đây là một số hình ảnh về xuất bản vẽ trong phần mềm Autodesk Inventor
Hình 6.13 Bản vẽ lắp khung xương thùng
Hình 6.14 Bản vẽ đà sàn thùng
Hình 6.15 Bản vẽ khung xương nóc
Hình 6.16 Bản vẽ khung xương vách trước
Hình 6.17 Bản vẽ khung xương vách trái
Hình 6.18 Bản vẽ khung xương vách phải