Đối với một sinh viên cuối khóa, việc chuẩn bị những hành trang và một tỉnh thần sẵn sàng đến với một chương mới trong cuộc sống là một trong những nhiệm vụ bắt buộc. Và trước khi đến với một chương mới đầy những thử thách ấy, mỗi người đều phải trải qua một cánh cửa, đây có thể gọi là một bài tập cuối cùng trong cuộc đời của một người học sinh sinh viên, đó chính là thực hiện luận văn tốt nghiệp. Đối với em, luận văn tốt nghiệp không hẳn là một bài kiểm tra cuối cùng mà nó chỉ mang tính chất của việc tự bản thân nhìn nhận lại khả năng của bản thân. Và để hoàn thành bài luận văn, sức lực của mỗi mình em là không đủ, mà còn có sự hướng dẫn tận tình của thầy.
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Tính cấp thiết của đề tài
Ô tô tải là phương tiện vận chuyển chuyên chở hàng hóa đặc biệt quan trọng của Việt Nam cũng như là trên thế giới Thiết nghĩ, việc nghiên cứu, chế tạo, thiết kế ô tô là điều cần làm ở nước ta Với mục đích tối đa hóa trên từng phương tiện vận chuyển mà vẫn đảm bảo được sự an toàn và bền bỉ cho phương tiện vận chuyển nên em đã tiến hành thiết kế ô tô tải (có mui phủ) ISUZU QKR QMR77HE4A – MB trên nên xe cơ sở ISUZU QKR QMR77HE4 Ô tô tải (có mui) ISUZU QKR QMR77HE4A – MB được thiết kế để vận tải hàng hóa Xe thiết kế phải đảm bảo chất lượng, an toàn kỹ thuật và không gây ô nhiễm môi trường.
Mục đích thực hiện
Trong quá trình hoàn thành luận văn tốt nghiệp em được tiếp xúc thực tế hơn về quá trình thiết kế tạo ra một chiếc xe ô tô tải cũng như là nâng cao khả năng vẽ trên phần mềm chuyên dùng của mình Việc nghiên cứu tìm tòi này cũng giúp em bổ sung cho mình tinh thần ham học hỏi và đam mê với công việc thiết kế trong công việc tương lai.
Nhiệm vụ nghiên cứu
- Hiểu biết cơ bản về quá trình thiết kế
- Nâng cao khả năng vẽ cũng như đọc bản vẽ và sử dụng các phần mềm liên quan
- Hiểu rõ các công đoạn thực tế lắp ráp thùng thiết kế.
Phương pháp nghiên cứu
- Tìm hiểu các tài liệu tham khảo liên quan
- Tham khảo quá trình thực tế lắp ráp đóng thùng xe tải
- Học hỏi thêm từ các kỹ sư thiết kế
- Tổng kết và rút ra được những kinh nghiệm cho bản thân mình.
TỔNG QUAN
Nội dung thiết kế
Sử dụng bố trí chung của ô tô sắt xi tải, hệ thống truyền lực (động cơ, ly hợp, hộp số, cầu chủ động), hệ thống phanh, hệ thống treo, hệ thống lái, vẫn giữ nguyên, không thay đổi Đóng thung mở có mui phủ và lắp lên trên sắt xi ô tô
Gia công, lắp ráp trang bị như: Vè chắn bùn, rào chắn bên hông, rào cản đuôi xe Kiểm tra toàn bộ, chạy thử, hoàn thiện, sơn,…
Yêu cầu thiết kế
Thùng tải được bố trí lắp đặt trên phần khung của ô tô sắt xi tải ISUZU QKR QMR77HE4, phải thõa mãn các yêu cầu sau:
- Thiết kế sản xuất lắp ráp mang nhãn hiệu hàng hóa trong nước theo thông tư 30/2011/TT – BGTVT, thông tư 42/2014/TT – BGTVT, thông tư 54/2014/TT – BGTVT, thông tư 46/2015/TT – BGTVT và thõa mãn quy chuẩn QCVN09:2015/BGTVT
- Khối lượng của ô tô khi đầy tảu phân bố lên cầu trước, cầu sau phải đảm bảo cho ô tô ổn định an toàn trong mọi điều kiện vận hành của ô tô trên đường giao thông ở Việt Nam
- Kết cầu thùng tải phải đủ bền, vững chắc khi ô tô chở đầy tải trong mọi điều kiện vận hành của ô tô
- Liên kết thùng tải với khung sắt xi phải đủ độ bền khi ô tô chở đầy tải trong điều kiện ô tô phanh gấp, hoặc ô tô quay vòng với vận tốc quay vòng lớn nhất cho phép
- Sản xuất thùng với vật tư, phụ tùng trong nước, phù hợp với công nghệ chế tạo tại Việt Nam.
Thông số kỹ thuật cơ bản của ô tô thiết kế
Các thông số kỹ thuật cơ bản của xe ISUZU QKR QMR77HE4A – MB
- Kích thước bao (DxRxC), mm: 6220 x 2000 x 2850
- Khối lượng ô tô thiết kế, kG: 2805
- Khối lượng hàng chuyển chở theo thiết kế, kG: 1990
- Khối lượng người (kể cả người lái), kG: 195 (3 người)
- Khối lượng toàn bộ theo thiết kế, kG: 4990
- Công suất động cơ, kW/vg/ph: 77/3200
Kiểm tra sự phù hợp với QCVN
STT Nội dung đánh giá theo
Yêu cầu Xe thiết kế Kết luận
1 Chiều dài đuôi xe tính toán (LROH) Đối với xe tải hoặc xe tải chuyên dùng:
2 Chiều dài toàn bộ Hmax
(đối với xe có tổng trọng tải G < 5 tấn)
3 Chiều rộng thùng hàng đối với xe tải
4 Khối lượng phân bố lên trục (hoặc các trục) dẫn hướng
Bảng 2 1 Kiểm tra sự phù hợp với QCVN
Xe được trang bị các tấm cao su chắn bùn tại các bánh xe đáp ứng được các yêu cầu:
- Chiều rộng của tấm che bánh xe là 470 mm che phủ được các bánh xe
- Khoảng hở so với mặt đường của các tấm che bánh xe là 150 mm < 230 mm Như vậy ô tô thiết kế thỏa mãn các điều kiện của thông tư 42/2014/TT – BGTVT và QC 09:2015/BGTVT.
BỐ TRÍ CHUNG VỀ Ô TÔ THIẾT KẾ
Tuyến hình ô tô thiết kế
Hình 3 1 Hình chiếu đứng của ô tô thiết kế
Hình 3 2 Hình chiếu bằng của ô tô thiết kế
Hình 3 3 Hình chiếu cạnh của ô tô thiết kế
Hình 3 4 Hình chiếu theo phương A của ô tô thiết kế
Mô tả kết cấu thùng hàng
- Dầm ngang sàn thùng: Thanh U đúc U80x40x3mm (số lượng 13 cây)
- Dầm dọc sàn thùng: Thanh U đúc U120x55x4 (số lượng 2 cây)
- Liên kết dầm ngang dầm dọc: Liên kết bằng mối hàn hồ quang điện qua các bát liên kết V50x50x3,0mm
- Màn sàn: Thép tấm CT3 dày 3,0 mm
- Khung xương: Thép CT3 cán định hình 40x40x1,4
- Liên kết các thanh khung xương: Mối hàn hồ quang điện
- Vách ngoài thép CT3 dập gân dày 1,5 mm liên kết với khung xương bằng rive
- Vách trong được sử dụng bằng thép tấm kẽm 0,5mm phẳng và được liên kết với khung xương bằng các rive
3.2.3 Tấm vách hông thùng hàng
- Vách hông: được cấu tạo gồm các khung xương kèo, khung cắm kèo, các trụ trước, trụ sau, trụ giữa và các bửng hông o Trụ trước và trụ sau được chấn hình từ thép CT3 dày 3mm, trụ giữa được chấn hình tạo thành U140x50x3mm o Bao sàn: bao hông sàn thùng được chế tạo từ Inox 201 dày 2,0mm Bao đuôi sàn thùng được chế tạo từ Inox 201 dày 2,0mm o Khung cắm kèo và khung xương kèo được cấu tạo từ thanh kẽm []40x40x1.4mm o Kốo mui được làm từ thanh kẽm ỉ27x1,4mm o Kèo đầu và kèo đuôi được là chấn hình từ thép CT3 U50x30x3,0mm o Bửng hông và bửng sau được sử dụng với phương án:
Bửng sử dụng các thanh thép hộp kẽm []80x40x1,4mm làm khung bao và có các thanh thép hộp bên trong gia cường kẽm []30x30x1,4mm
Tôn bửng trong là tấm Inox 430 dày 0,5mm phẳng
Tôn ngoài bửng là tấm Inox 430 dày 0,5mm chấn sóng theo hình
- Liên kết giữa các khung xương với nhau bằng mối hàn hồ quang điện
- Liên kết giữa bửng với thùng nhờ các bát cong liên kết với khóa tôm trên các trụ và các bản lề liên kết giữa bửng và biên thùng
- Liên kết giữa khung xương hông với trụ trước, giữa, sau bằng các bu lông thông qua các thanh xương liên kết
- Vỹ sau: Sử dụng khung bao là các thanh Inox 201 []40x20x1,2 các xương đứng và xương ngang là các thanh Inox 201 []20x10x1,2mm
- Vỹ sau được liên kết với thùng nhờ thanh giằng trên Inox 201 []60x30x1,2mm thông qua các bản lề và khóa tôm o Tôn vỹ được sử dụng từ Inox 430 chấn sóng dày 0,5mm
3.2.5 Liên kết thùng hàng với sắt xi
- Thùng hàng được liên kết với sắt xi ô tô thông qua 4 bu lông quang và 4 bát chống xô
- Lót đà dọc sắt xi bằng cao su bố dày 20mm
Sự phân bố khối lượng lên các trục xe
Hình 3 5 Vị trí OS của xe với thùng hàng
PHÂN BỐ KHỐI LƯỢNG XE ISUZU QKR QMR77HE4A – MB
STT Các thành phần khối lương
Kí hiệu Trị số (kg) Trục trước
1 Khối lượng bản thân ô tô cơ sở
2 Khối lượng thùng thiết kế Gth 850 125 725
3 Khối lượng ô tô thiết kế G0 2805 1455 1350
4 Khối lượng kíp lái (03 người)
5 Khối lượng hàng hóa CP
6 Khối lượng toàn bộ CP
Bảng 3 1 Phân bố khối lượng trên xe thiết kế
TÍNH TOÁN CÁC ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC 9 4.1 Tính toán xác định tọa độ trọng tâm và bán kính quay vòng của xe
Tọa độ trọng tâm ô tô theo chiều dọc
- a0,b0 (mm): Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm ô tô khi không tải đến đường tâm trục bánh xe trước và đường tâm trục bánh xe sau
- L0 = 3360 mm : chiều dài cơ sở ô tô
- Z02 = 1350 kG: trọng lượng phân bổ lên trục bánh xe sau khi không tải
Thay vào công thức trên ta tính được:
- a,b (mm): khoảng cách từ tọa độ trọng tâm ô tô khi đầy tải đến đường tâm trục bánh xe trước và đường tâm trục bánh xe sau
- Z2 = 3040 kG: trọng lượng phân bố lên trục bánh xe sau khi đầy tải
- G = 4990 kG: trọng lượng toàn bộ ô tô
Thay vào công thức trên ta tính được:
Trọng tâm ô tô theo phương thẳng đứng
Thành phần khối lượng Khối lượng Gi (kG) Chiều cao trọng tâm Hi
Thùng hàng 850 1700 Ô tô thiết kế khi không tải 2805 HG0
Hàng hóa 1990 1800 Ô tô thiết kế khi đầy tải 4990 HG
Bảng 4 3 Thông số tính toán trọng tâm ô tô theo phương thẳng đứng
Tọa độ trọng tâm được tính bằng công thức:
- HG (mm): chiều cao trọng tâm ô tô thiết kế
- HGi (mm): chiều cao tâm các thành phần khối lượng
- Gi (kG): khối lượng các thành phần
- G (kG): khối lượng toàn bộ ô tô
Thay vào công thức trên ta được:
Xác định bán kính quay vòng của ô tô
Bán kính quay vòng nhỏ nhất theo vệt bánh xe trước phía ngoài được tính
- θ : góc quay trung bình của các bánh xe dẫn hướng θ = 36 0
- L = 3360m: chiều dài cơ sở (tương đương) của ô tô
- B : vệt bánh xe dẫn hướng (trục 1)
𝑅 1 = √𝑅 𝑞𝑚𝑖𝑛 2 − 𝐿 2 − 𝐵/2 = √6580 2 − 3360 2 − 1398/2 = 4958 𝑚𝑚 Bán kính quay vòng nhỏ nhất tính đến tâm đối xứng dọc ô tô:
Thay số vào tính toán ta được:
Kiểm tra tính ổn định của ô tô
BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN
Kí hiệu Đơn vị Giá trị Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm ô tô khi không tải đến đường tâm trục bánh xe trước/sau a0/b0 mm 1617/1743
Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm ô tô khi đầy tải đến đường tâm trục bánh xe trước/sau a/b mm 2047/1313
Chiều cao trọng tâm ô tô khi không tải HG0 mm 1003
Chiều cao trọng tâm ô tô khi đầy tải HG mm 1334
Vết bánh xe trước B01 mm 1398
Vết bánh xe sau phía ngoài B02n mm 1655
Bán kính quay vòng nhỏ nhất Rqmin m 5,128
Bảng 4 4 Thông số tính toán ổn định của xe
4.2.1 Góc giới hạn lật khi ô tô quay đầu lên dốc
Khi ô tô không tải: tan 𝛼 𝐿0 = 𝑏 0
- bo = 1743 mm : khoảng cách từ trọng tâm ô tô khi không tải đến đường tâm trục bánh xe sau
- HG0 = 1003 mm : chiều cao từ trọng tâm ô tô không tải đến mặt đất
Thay số vào công thức ta được: tan 𝛼 𝐿0 = 𝑏 0
Khi ô tô đầy tải: tan 𝛼 𝐿 = 𝑏
- b = 1313 mm : khoảng cách từ trọng tâm ô tô khi đầy tải đến đường tâm trục bánh xe sau
- HG = 1334 mm: chiều cao từ trọng tâm ô tô khi không tải đến mặt đất
Thay vào công thức ta được: tan 𝛼 𝐿 = 𝑏
4.2.2 Góc giới hạn lật khi ô tô quay đầu xuống dốc
Khi ô tô không tải: tan 𝛼 𝑋0 = 𝑎 0
- a0 = 1617 mm: khoảng cách từ trọng tâm ô tô khi không tải đến đường tâm trục bánh xe trước
- HG0 = 1003 mm: chiều cao từ trọng tâm ô tô khi không tải đến mặt đất
Thay vào công thức ta được: tan 𝛼 𝑋0 = 𝑎 0
Khi ô tô đầy tải: tan 𝛼 𝑋 = 𝑎
- a = 2047 mm: khoảng cách từ trọng tâm ô tô khi đầy tải đến đường tâm trục bánh xe trước
- HG = 1334 mm: chiều cao từ trọng tâm ô tô khi đầy tải đến mặt đất
Thay vào công thức ta được: tan 𝛼 𝑋 = 𝑎
4.2.3 Góc giới hạn lật trên đường nghiêng ngang
Khi ô tô không tải: tan 𝛽 0 = 𝐵 02
- B02 = 1655 mm : khoảng cách tâm hai bánh sau phía ngoài
- HG0 = 1003 mm : chiều cao từ trọng tâm ô tô khi không tải đến mặt đất
Thay số vào ta có: tan 𝛽 0 = 𝐵 02
Khi ô tô đầy tải: tan 𝛽 = 𝐵 02
- B02 = 1655 mm: khoảng cách tâm hai bánh sau phía ngoài
- HG = 1334 mm: chiều cao từ trọng tâm ô tô khi đầy tải đến mặt đất
Thay số vào công thức ta có: tan 𝛽 = 𝐵 02
4.2.4 Vận tốc chuyển động giới hạn của ô tô khi quay vòng với bán kính Rmin
- B02n = 1655 mm = 1,655 m: khoảng cách tâm hai bánh ngoài phía sau
- Rmin = 5,255 m : bán kính quay vòng nhỏ nhất tính đến tâm đối xứng dọc ô tô
- HG0 = 1003 mm = 1,003 m : chiều cao từ trọng tâm ô tô khi không tải đến mặt đất
- HG = 1368 mm = 1,368 m: chiều cao từ trọng tâm ô tô khi đầy tải đến mặt đất
- Rmin = 5,128 m : bán kính quay vòng nhỏ nhất tính đến tâm đối xứng dọc ô tô
Bảng 4 5 Kết quả tính toán ổn định của xe thiết kế
- Các giá trị giới hạn về ổn định của ô tô thiết kế ISUZU QKR QMR77HE4A –
MB phù hợp với điều kiện đường sá thực tế, đảm bảo ô tô hoạt động ổn định trong các điều kiện chuyển động
CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC KÉO CỦA Ô
THÔNG SỐ TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC KÉO
Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
Khối lượng toàn bộ ô tô G kG 4990
Phân bố lên cầu chủ động Gz2 kG 3040
Khối lượng bản thân G0 kG 2805
Hệ số biến dạng của lốp λ 0,95
Bán kính bánh xe Rbx m 0,3783
Hệ số cản không khí k Ns 2 /m 4 0,06
Hệ số bám φ 0,6 Động cơ
Công suất lớn nhất Nemax kW 77
Số vòng quay cực đại nN v/ph 3200
Momen xoắn cực đại Memax N.m 230
Số vòng quay nM v/ph 1400 – 3200
Hệ số chủng loại động cơ a 1,0003 b 0,0021 c 0,0024
Tỉ số truyền hộp số
CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC KÉO CỦA Ô TÔ
Xây dựng đồ thị đặc tính ngoài động cơ
Công thức SR.Lay Decman:
- Nemax (kW): công suất hữu ích cực đại của động cơ
- Ne: công suất hữu ích động cơ ứng với số vòng quay bất kì của trục khuỷu trên đồ thị đặc tính ngoài
- nM(vòng/phút): số vòng quay của trục khuỷu động cơ tương ứng với công suất cực đại
- ne (vòng/phút): số vòng quay của trục khuỷu động cơ tương ứng với công suất
- a,b,c: các hệ số thực nghiệm có kể đến sự ảnh hưởng của buồng đốt và loại động cơ ( động cơ Diesel 4 kỳ):
Các hệ số a, b, c được xác định bằng công thức sau:
- Memax (Nm) : mômen xoắn cực đại của động cơ
- MN : mômen xoắn tại vị trí công suất động cơ cực đại
- nN : số vòng quay tương ứng với công suất cực đại động cơ
- nM : số vòng quay trục khuỷu tại vị trí đạt momen xoắn cực đại
5.1.2 Moment xoắn M e trên trục khuỷu động cơ
- Ne (kW): công suất của động cơ
- Me (kW): mô men xoắn trên trục động cơ
- ne (vòng/phút): số vòng quay của trục khuỷu động cơ tương ứng với công suất Ne
5.1.3 Xây dựng đồ thị đặc tính ngoài của động cơ
Sau khi có các giá trị Ne, Me tương ứng với các giá trị ne ta có thể vẽ đồ thị Ne f(ne) và đồ thị Me = f(ne)
Trên cơ sở xây dựng được đường đặc tính tốc độ ngoài động cơ chúng ta xác định tính chất động lực học của ô tô
Xác định nhân tố động lực học D
- G: khối lượng toàn bộ xe (kG)
- PK: lực kéo trên bánh xe chủ động (kG)
- ihi,io: tỉ số truyền hộp số và truyền lực chính
- Pw: lực cản không khí (kG)
- F: diện tích cản chính diện xe (m 2 )
𝐹 = 𝐵 𝐻 0,8 (𝑚 2 ) o Với 0,8 hệ số diện tích cản chính diện (xe con = 0,8; xe tải, xe khách
𝛿 𝑔 (𝑚/𝑠 2 ) o Gia tốc trọng trường: g = 9,81 m/s 2 o Hệ số tính đến ảnh hưởng của khối lượng quán tính quay:
𝛿 = 1,05 + 0,05 𝑖 ℎ𝑖 2 Độ dốc lớn nhất mà ô tô có thể khắc phục được xác định theo công thức:
𝑖 𝑚𝑎𝑥 = 𝐷 𝑚𝑎𝑥 − 𝑓 o f: hệ số cản lăn của mặt đường
Xác định thời gian tăng tốc
Thời gian t (s) để ô tô tăng tốc V1 đến V2 xác định theo công thức:
Trong đó: J (m/s 2 ): gia tốc di chuyển của ô tô
Sử dụng phương pháp đồ thị để giải tích phân này Chia đường cong gia tốc ra nhiều đoạn nhỏ và cho rằng mỗi khoảng tốc độ ứng với đoạn đường cong đó thì ô tô tăng tốc với một gia tốc không đổi
Thời gian tăng tốc của ô tô trong khoảng tốc độ từ Vi1 đến Vi2:
Trong đó: Jtb = 0,5(Ji1 + Ji2): Gia tốc trung bình giữa hai điểm Ji1 và Ji2 ứng với vận tốc ô tô đạt giá trị V1 và V2
Thời gian tăng tốc tổng cộng từ tốc độ ổn định cực tiểu Vmin đến tốc độ V:
Xác định quãng đường S (m) tăng tốc
Quãng đường để ô tô tăng tốc từ vận tốc V1 đến V2 xác định theo công thức:
Sử dụng phương pháp đồ thị trên cơ sở đồ thị thời gian tăng tốc vừa lập để giải tích phân này Chia đường cong thời gian tăng tốc ra làm nhiều đoạn nhỏ, và thừa nhận rằng trong mỗi khoảng thay đổi tốc độ tương ứng với từng đoạn này ô tô di chuyển đều với tốc độ trung bình:
𝑉 𝑖𝑡𝑏 = 0,5 (𝑉 𝑖1 + 𝑉 𝑖2 ) Quãng đường tăng tốc của ô tô trong khoảng tốc độ từ Vi1 đến Vi2:
∆𝑆 𝑖 = 𝑉 𝑖𝑡𝑏 ∆𝑡 𝑖 (𝑚) Quãng đường tăng tốc tổng cộng từ tốc độ ổn định cực tiểu đến tốc độ V:
Tại vị trí lớn nhất của ô tô Vmax thì gia tốc J = 0 do đó 1/J = Vì vậy khi lập đồ thị và tính toán ta chỉ lấy giá trị vận tốc của ô tô trong khoảng từ Vmin đến 95%Vmax
Tại vị trí vận tốc nhỏ nhất Vmin, t = 0.
Tính kiểm tra khả năng vượt dốc theo điều kiện bám của bánh xe chủ động với mặt đường
Theo lý thuyết ô tô thì:
- Memax : momen xoắn cực đại của động cơ
- ih1 : tỉ số truyền số 1 hộp số
- ih0 : tỉ số truyền lực chính
- ψ = f + i :hệ số cản tổng cộng của đường (lấy theo ô tô nguyên thủy)
- mφ = 1,2 là hệ số sử dụng khối lượng bám khi kéo
- Zφ = 3040 Kg: tải trong tác dụng lên cầu chủ động (kg)
- G = 4990 kG khối lương toàn bộ ô tô
- Rbx = 0,3783 m: bán kính động lực học bánh xe (m)
Như vậy khả năng leo dốc cực đại của ô tô trên các loại đường tính theo khả năng bám của bánh xe chủ động được tính toán như sau:
Trong đó imax là độ dốc cực đại imax A,86 % lớn hơn độ dốc cực đại của ô tô có thể vượt được nên ô tô không bị mất bám khi lên dốc.
Trình bày kết quả tính toán
5.6.1 Trình bày các kết quả cơ bản
Thông số Đơn vị Giá trị Giới hạn áp dụng
Nhân tốc động lực học lớn nhất Dmax 0,32
Vận tốc Vmax tính toán (km/h) Km/h 101,65 ≥ 60 Vận tốc Vmax thực tế theo hệ số cản của đường (km/h)
Khả năng vượt dốc lớn nhất imax 30,24% ≥ 20%
Khả năng vượt dốc lớn nhất cho phép theo điều kiện bám
Thời gian tăng tốc (đầy tải) hết quãng đường 200m s 19,6 ≤21,996
Bảng 5 2 Bảng kết quả tính toán động lực học ô tô thiết kế
5.6.2 Trình bày các kết quả tính toán chi tiết
Các bảng kết quả chi tiết các thông số động lực ne vg/ph 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
Bảng 5 3 Thông số chi tiết động lực học của xe thiết kế
Các đồ thị: o Đồ thị đặc tính ngoài của động cơ:
Hình 5 1 Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ
Nemax = 77 kW o Đồ thị cân bằng lực kéo
Hình 5 2 Đồ thị cân bằng lực kéo
Me ( Nm ) ne (vg/ph) Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ
V (km/h) Đồ thị cân bằng lực kéo
Pk1 Pk2 Pk3 Pk4 Pk5 Series6 o Đồ thị nhân tố động lực học
Hình 5 3 Đồ thị nhân tố động lực học
Dmax = 0,32 o Đồ thị gia tốc
Hình 5 4 Đồ thị gia tốc
Jmax = 1,29 m/s 2 o Bảng giá trị tăng tốc của ô tô:
V (Km/h) Đồ thị nhân tố động lực học
V (km/h) Đồ thị gia tốc
Bảng 5 4 Thông số giá trị vận tốc – thời gian – quãng dường của xe
Hình 5 5 Biểu đồ vận tốc theo thời gian
Hình 5 6 Biểu đồ quãng đường theo thời gian
Kết luận: Từ các kết quả tính toán trên cho thấy ô tô thiết kế có tính năng động lực học cao Ô tô có thể hoạt động tốt với các tuyến đường ở nước ta
BIỂU ĐỒ VẬN TỐC THEO THỜI
BIỂU ĐỒ QUÃNG ĐƯỜNG THEO
TÍNH TOÁN SỨC BỀN CÁC KẾT CẤU CHÍNH
Tính toán sức bền dầm ngang sàn thùng tải
Các giả thiết khi tính toán:
Khối lượng toàn bộ khung xương vách tác dụng lên dầm ngang tại điểm đầu dầm ngang
Khối lượng mặt sàn thùng và tải trọng ô tô trải đều trên sàn xe
Giả thiết các dầm ngang mặt sàn có tiết diện không thay đổi và số lượng dầm ngang chịu lực là
Khi đó các dầm ngang sàn thùng chịu tác dụng của các tải trọng
Tải trọng phân bố đều trên chiều dài dầm ngang p (N/m):
- GH = 1990 kG: khối lượng hàng hóa vận chuyển
- GN B5 kG: khối lượng toàn bộ dầm ngang và tấm tôn mặt sàn
- LN = 1950 mm : chiều dài tính toán mỗi dầm ngang
- n = 13: số dầm ngang chịu lực phân bố đều
Tải trọng tập trung tại các đầu mút dầm ngang Pd (N):
- GT0 = 340 kG: trọng lượng thùng tải không kể mảng sàn tác dụng lên đầu mút các dầm ngang
- n = 13 :số dầm ngang chịu lực tập trung tại đầu mút
Thay vào tính toán được:
Tiết diện chịu lực của dầm ngang:
Các dầm ngang được sử dụng từ thép dập định hình CT3 U80x40x3 có các thông số:
Ứng suất uốn cho phép của vật liệu [σ] (Mpa) = 120 Mpa
Hình 6 1 Sơ đồ tính toán dầm ngang
Hình 6 2 Biểu đồ chuyển vị dầm ngang
Biểu đồ moment uốn của dầm ngang:
Hình 6 3 Biểu đồ momen uốn của dầm ngang
Biểu đồ ứng suất uốn của dầm ngang:
Hình 6 4 Biểu đồ ứng suất của dầm ngang
Ta có [σumax] = 12,95 Mpa Kết luận σumax < [σ] = 120 Mpa nên dầm đủ bền
Tính toán sức bền khung xương vách thùng tải
Tính bền thành bên của thùng hàng ta xét trường hợp ô tô xếp hàng hóa bằng chiều cao thùng xe (theo thông tư 46/2015/TT – BGTVT) Thành bên chịu tác dụngớn nhất khi ô tô quay vòng với bán kính quay vòng nhỏ nhất Tổng lực tác dụng lên thành bên được chia làm hai phần Phần thứ nhất phân bố lên các cột phía dưới (tính từ sàn thùng lên đến thành trên thành trên bửng bên) Phần thứ hai phân bố đều lên phần khung mui (tính từ thành trên bửng bên đến thanh trên khung mui)
BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN
STT Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
1 Khối lượng hàng hóa chuyên chở Ghh kG 1990
2 Khối lượng một bên thành thùng hàng
3 Chiều dài xương đứng thành bên L1 mm 1890
4 Chiều dài xương ngang thành bên L2 mm 4350
5 Số cột thành bên K1 Thanh 3
6 Số thanh đứng khung mui K2 Thanh 9
7 Bán kính quay vòng nhỏ nhất tính đến trọng tâm ô tô
8 Vận tốc khi quay vòng v m/s 5,59
9 Hệ số ma sát giữa hàng và sàn thùng hàng fms 0,3
10 Kích thước mặt cắt nguy hiểm cột thành bên
11 Kích thước mặt cắt nguy hiểm khung mui
Thép CT3 mm ắc xô ỉ27x1,4
12 Ứng suất cho phép vật liệu CT3 [σ] Mpa 120
Bảng 6 1 Bảng thông số tính toán vách thùng
Plt: lực quán tính ly tâm do khối lượng thành thùng hàng và hàng hóa sinh ra khi ô tô quay vòng với bán kính quay vòng nhỏ nhất
Pms: lực ma sát giữa khối lượng hàng hóa chuyên chở và sàn thùng hàng khi ô tô quay vòng với bán kính quay vòng nhỏ nhất
P: tổng lực tác dụng lên thành bên khi xe quay vòng với bán kính quay vòng nhỏ nhất
P1: lực tác dụng lên các trụ thành bên do tải trọng hàng hóa và thành bên khi quay vòng
Lực phân bố dều lên chiều dài tính toán khi đó là:
P2: Lực tác dụng lên các thanh ắc xô và thanh ngang thùng
Lực phân bố đều lên chiều dài tính toán khi đó là
BẢNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
STT Thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị
1 Lực quán tính khi quay vòng Plt 1290 Kg
2 Lực ma sát giữa hàng và sàn Pms 597 Kg
3 Tổng lực tác dụng lên thành bên P 693 Kg
4 Lực tác dụng lên các trụ thành bên P1 210 Kg
5 Lực phân bố đều lên chiều dài tính toán q1 0,02 Kg/mm
6 Lực tác dụng lên các thanh ắc xô và thanh ngang thùng
7 Lực phân bố đều lên chiều dài tính toán q2 0,037 Kg/mm
Bảng 6 2 Bảng kết quả tính toán lực tác dụng lên vách thùng
Tiết diện chịu lực: Thành bên thùng được chế tạo bằng thép CT3 40x40x1,4 và thộp U140x50x43 Núc với kốo cú kớch thước là ỉ27x1,4 Ứng suất cho phộp của vật liệu là [σ] = 120 Mpa
Hình 6 5 Sơ đồ tính toán vách thùng
Sơ đồ tiết diện tính toán
Hình 6 6 Sơ đồ tiết diện tính toán vách thùng
Sơ đồ lực tác dụng
Hình 6 7 Sơ đồ lực tác dụng lên vách thùng
Hình 6 8 Sơ đồ chuyển vị vách thùng
Hình 6 9 Sơ đồ momen uốn vách thùng
Hình 6 10 Sơ đồ ứng suất vách thùng
Kết luận: [σumax] = 62,29 Mpa < [σu] = 120 Mpa
Vậy thành bên thùng hàng ô tô đủ bền
Tính bền thành trước thùng hàng
Khi tính bền thành trước ta xét trường hợp ô tô xếp hàng hóa bằng chiều cao của thành trước Thành trước chịu tác dụng lực lớn nhất khi ô tô phanh gấp với gia tốc cực đại khi đầy tải, coi các thanh đứng chịu toàn bộ lực phanh, các thanh ngang là kết cấu gia cường
BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN
STT Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
1 Khối lượng hàng hóa chuyên chở Ghh Kg 1990
2 Khối lượng thành trước thùng hàng Gtt Kg 85
3 Chiều dài một cột thành trước chịu tác dụng lực
4 Số xương đứng vách trước K1 Thanh 5
5 Số xương ngang vách trước K2 Thanh 5
6 Gia tốc phanh lớn nhất Jpmax m/s 2 6,86
7 Hệ số ma sát giữa hàng và thùng hàng f m/s 0,3
7 Kích thước mặt cắt nguy hiểm cột thành trước mm 40x40x1,4 ỉ27x1,4
8 Ứng suất cho phép vật liệu (CT3) [σ] Mpa 120
Bảng 6 3 Thông số tính toán vách trước thùng hàng
Khi phanh gấp, thành trước thùng hàng chịu tác dụng của các lực:
Lực quán tính của khối lượng thành trước và hàng hóa:
Lực ma sát giữa hàng hóa và sàn thùng:
Tổng hợp lực tác dụng lên thành trước:
Lực phân bố đều lên chiều dài cột thành trước là:
BẢNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
STT Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
1 Lực quán tính khi phanh Pjtt Kg 1382
2 Lực ma sát hàng hóa và sàn thùng Pms Kg 597
3 Tổng lực tác dụng lên thùng hàng P Kg 785
4 Lực phân bố lên chiều dài tính phần thứ nhất q Kg/mm 0,08
Bảng 6 4 Kết quả tính toán lực tác dụng lên vách trước thùng
Sơ đồ lực tác dụng
Hình 6 11 Sơ đồ lực tác dụng lên vách trước thùng
Hình 6 12 Sơ đồ chuyển vị của vách trước thùng
Hình 6 13 Sơ đồ momen uốn của vách trước thùng
Hình 6 14 Sơ đồ ứng suất của vách trước thùng
Kết luận: σumax = 70,96 Mpa < [σ] = 120 Mpa
Vậy vách thùng trước của ô tô đủ bền
Tính toán sức bền mối lắp thùng tải với chassis ô tô
STT Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
1 Khối lượng hàng hóa chuyên chở Ghh Kg 1990
2 Khối lượng thùng Gth Kg 850
3 Gia tốc phanh lớn nhất Jpmax m/s2 6,86
4 Bán kính quay vòng nhỏ nhất theo trọng tâm ô tô
5 Vận tốc khi quay vòng V m/s 5,59
6 Hệ số ma sát giữa khung, đệm cao su và dầm dọc
STT Thông số bu lông
Loại Số lượng Vật liệu Mx
Bảng 6 5 Thông số tính toán sức bền mối lắp thùng tải với chassis ô tô
Thùng tải được lắp trên chassis ô tô qua 8 bulông quang M16x1,5 Do đó, để đơn giản cho việc tính toán kiểm tra sức bền cho 10 bulông quang Việc tính toán dựa trên cơ sở lực ép của bulông và hệ số làm việc của các chi tiết Điều kiện để không có sự xê dịch giữa thùng hàng và khung ô tô Pms > Pj
Lực quán tính sinh ra do khối lượng thùng hàng và hàng hóa khi phanh với gia tốc lớn nhất:
Thay số vào ta được:
Lực quán tính ly tâm do khối lượng thùng hàng và hàng hóa khi phanh với gia tốc phanh lớn nhất:
𝑔 𝑅 𝑚𝑖𝑛 Thay số vào ta được:
Lực ma sát giữa khung và dầm dọc sinh ra do lực ép của các bu lông quang:
𝑃 𝑚𝑠1 = (2𝑛 𝑃 𝑒 ) 𝑓 𝑚𝑠 Thay số vào ta được:
Lực ma sát giữa khung và dầm dọc sinh ra do tự trọng của thùng và hàng hóa:
𝑃 𝑚𝑠2 = (𝐺 ℎℎ + 𝐺 𝑡ℎ ) 𝑓 𝑚𝑠 Thay số vào ta được:
Lực ma sát tổng cộng:
𝑃 𝑚𝑠 = 𝑃 𝑚𝑠1 + 𝑃 𝑚𝑠2 Thay số vào ta được:
STT Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
1 Lực quán tính khi phanh với gia tốc lớn nhất
2 Lực quán tính ly tâm Plt Kg 1730
3 Lực ma sát do bu lông quang Pms1 Kg 6000
4 Lực ma sát do khối lượng thùng, hàng Pms2 Kg 710
5 Lực ma sát tổng cộng Pms Kg 6710
Bảng 6 6 Kết quản tính toán sức bền mối lắp thùng tải với chassis ô tô
Kết luận: Do Pms > Pj và Pms > Plt nên mối ghép giữa thùng và khung ô tô đảm bảo hệ thùng hàng không bị dịch chuyển trong mọi quá trình chuyển động của ô tô
Tính toán các hệ thống khác của ô tô
Do trọng lượng toàn bộ, phân bố trọng lượng lên các cầu không thay đổi nhiều (trong giới hạn cho phép) so với nguyên thủy nên hệ thống treo đủ bền, thông số vẫn giữ nguyên do không thay đổi chiều dài và số lá nhíp
Do khối lượng quán tính không đôie, phân bố trọng lượng lên các cầu tương đương xe nguyên thủy nên moment phanh của hệ thống phanh cũng như quãng đường phanh, thời gian phanh vẫn giữ nguyên và hệ thống phanh đủ bền
Trọng lượng phân bố lên cầu trước, chiều dài cơ sở, toàn bộ kết cáu của hệ thống lái không đổi so với ô tô nguyên thủy, nên động học lái không thay đổi tính năng và hệ thống lái đủ bền
Trọng lượng toàn bộ và trọng lương phân bố lên cầu trước và cầu sau của ô tô thiết kế không thay đổi nhiều so với nguyên thủy nên hệ thống truyền động của ô tô hoạt động bình thường và đủ bền
6.5.5 Độ bền của hệ thống truyền lực
Do toàn bộ động cơ, ly hợp, hộp số, các đăng, cầu sau,… đều giữ nguyên trong khi tổng trọng lượng ô tô khi đầy tai không đổi nên hệ thống truyền lực đảm bảo đủ bền
6.5.6 Đánh giá hiệu quả phanh
Do phân bố trọng lượng lên từng cầu nhỏ hơn sự cho phép của nhà sản xuất nên không cần tính hiệu quả phanh của xe.
CÁC CHI TIẾT, TỔNG THÀNH CHẾ TẠO TRONG NƯỚC VÀ NHẬP KHẨU
Các chi tiết, tổng thành chế tạo trong nước (cho 01 ô tô)
STT Tên chi tiết chế tạo trong nước
Số lượng Nhãn hiệu, số loại Nơi sản xuất
1 Ô tô cơ sở 01 ISUZU QKR
Công ty TNHH Ô tô ISUZU Việt Nam
Bảng 6 7 Các chi tiết chế tạo trong nước
Các chi tiết phụ trên xe
7.2.1 Cản hông và cản sau
- Cản hông: o Chân cản hông được chấn hình từ Inox 201 dày 2,5mm theo hình dạng yêu cầu o Cản hông được chấn hình từ Inox 201 dày 1,5mm theo hình dạng yêu cầu
- Cản sau: o Chân cản sau được làm từ thép hộp Inox 201 []80x40x1,4mm dài 400mm o Cản sau được chấn hình từ Inox 201 dày 1,5mm theo hình dạng yêu cầu
Hình 7 1 Chấn hình chân cản hông và cản hông
Hình 7 2 Chấn hình cản sau
7.2.2 Vè xe, thanh đỡ vè
Vè xe được chấn hình từ Inox 201 dày 1,2mm theo yêu cầu sau
Hình 7 3 Chấn hình vè xe và thanh đỡ vè
7.2.3 Các tấm biên thùng, biên đuôi
Biên thùng và biên đuôi được chấn hình từ Inox 201 dày 2,0mm
Chiều dài biên thùng là 4470mm và chiều dài biên đuôi là 1850mm
Hình 7 4 Chấn hình biên thùng và biên đuôi
7.2.4 Các chi tiết ốp trụ gia cường
- Các tấm ốp trụ gia cường tại chân trụ được làm từ thép CT3 dày 3,0mm được
Hình 7 5 Chấn hình ốp trụ gia cường
Hình 7 6 Chấn hình ốp trụ trang trí
Ngoài những chi tiết kể trên thì trên xe còn được trang bị thêm thùng đồ nghề cần thiết
Thùng đồ nghề được làm từ Inox 201 dày 1,5mm Các chi tiết thành thùng, đáy thùng và nắm thùng được chấn hình theo các yêu cầu sau
Thùng đồ nghề được liên kết với dầm dọc và dầm ngang thùng thông qua một giá đỡ được chấn hình V50x1,5mm tạo thành từ thép CT3
Hình 7 7 Chấn hình thành thùng, đáy thùng và nắp thùng
Định mức sơ bộ vật tư sản xuất
- 2 tấm thép tấm khổ 1500x6000x3,0mm được dùng để cắt và gia công các chi tiết như tôn sàn, trụ trước, trụ sau, trụ giữa, V liên kết, thanh xương liên kết thành thùng với trụ và các chi tiết phụ khác
- 1 cuộn thép Inox khổ 1200x5000x2,0mm để cắt và gia công các chi tiết như biên thùng và chân cản,…
- 1 cuộn thép Inox khổ 1200x2500x1,5mm để gia công và cắt các chi tiết như ốp trụ trang trí và cản sau, thùng đồ nghề
- 1 cuộn thép Inox khổ 1200x2500x1,2mm để gia công các chi tiết như vè xe,…
- 1 cuộn thép Inox 430 khổ 1200x12500x0,5mm để gia công các chi tiết như vách trong ngoài bửng, vách trong thành trước và các chi tiết phụ khác
- 1 thanh ống kẽm ỉ34x2,0mm để gia cụng ống đỡ vố
- 7 ống kẽm ỉ27x1,4mm được dựng để làm kốo mui,
- 2 ống Inox 201 ỉ27x1,4m được dựng để làm cỏc thanh múc bạt
- 6 thanh hộp kẽm []80x40x1,4mm để làm khung bửng
- 2 thanh hộp kẽm []30x30x1,4mm để làm xương bửng
- 9 thanh hộp kẽm []40x40x1,4mm để làm khung xương kèo và cách xương vách trước
- 2 thanh hộp Inox 201 []60x30x1,2mm để làm khung bao đèn sau và thanh liên kết vỹ sau
- 1 thanh hộp Inox 201 []40x20x1,2mm để làm khung bao vỹ sau
- 2 thanh hộp Inox 201 []20x10x1,2mm để làm xương vỹ
7.3.5 Một số chi tiết phụ khác
STT Tên gọi SL ĐVT Vật li
1 Bu lông quang 4 Bộ Sắt
2 Bát chống xô 4 Bộ Sắt
5 Cao su lót khổ 80x4500x20mm 2 Tấm Cao su
7 Móc buộc bạt 25 Cái Inox
9 Bu lông liên kết M12x30mm
Bảng 7 1 Một số chi tiết phụ cần có
MỘT SỐ HÌNH ẢNH CỦA Ô TÔ THIẾT KẾ
Hình ảnh trong quá trình lắp ráp
Hình 8 1 Đà ngang, đà dọc và biên thùng
Hình 8 5 Mặt hông xe đang hoàn thiện
Hình ảnh sơ bộ xe đã hoàn thiện
Hình 8 6 Xe nhìn từ bên hông
Hình 8 7 Xe nhìn từ phía sau
Hình 8 8 Mặt trước xe (có bạt phủ)
Hình 8 9 Mặt trước xe (không bạt phủ)
Hình 8 10 Mặt sau xe (có bạt phủ)
Hình 8 11 Mặt sau xe (không có bạt phủ)
CÁC YÊU CẦU VÀ HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG XE
Trước khi vận hành
Kiểm tra kỹ các chất bôi trơn, dầu nhờn động cơ, dầu nhờn bôi trơn cầu chủ động, dầu hộp số, bình điện, áp suất lốp… trước khi vận hành lần đầu tiên hoặc sau một thời gian dài không sử dụng
Chất hàng hóa lên thùng xe ngay ngắn theo nguyên tắc nặng dưới, nhẹ trên và chất từ trong ra ngoài Hàng hóa phải được ràng buộc chắc chắn với thùng xe trước khi vận hành Đảm bảo tất cả các cửa thùng, bửng thùng, bạt phủ… được đóng kín và cài khóa chắc chắn trước khi vận hành xe
Không được phép chở hàng hóa vượt quá tải trọng cho phép của xe Việc chở quá tải không những ảnh hưởng đến tuổi thọ của xe mà còn gây nguy hiểm cho chính sự an toàn của quý khách hàng và những người tham gia giao thông.
Trong quá trình vận hành
Trong quá trình sử dụng xe cần quan tâm đến sự vận hành chắc chắn của các bản lề, khoá tôm và các bu lông liên quan
Các bu lông liên kết giữa khung kèo và kèo mui có thể tháo lắp dễ dàng để tối đa hàng hóa vận chuyển và đặc biệt là các hàng hóa có kích thước lớn
Vỹ sau được mở và giữ nhờ thanh chống đặt cạnh vỹ và vỹ có thể tháo lắp rời thùng nhờ các khóa tôm thuận lợi cho việc xếp dỡ hàng hóa có kích thước lớn.
