ĐỒ ÁN MÔN HỌC TÍNH TOÁN BỀN KHUNG XE Ô TÔ TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

MSSV: 21145185

TP.HỒ CHÍ MINH, THÁNG 5, NĂM 2024

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

MSSV: 21145185

TP.HỒ CHÍ MINH, THÁNG 5, NĂM 2024

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT

NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2024

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ và tên SV: Hồ Tấn Kiệt MSSV: 21145185

Tên ĐAMH: Tính toán bền khung xe ô tô tải

1 Số liệu ban đầu:

(bản vẽ bố trí chung, số liệu đính kèm) 2 Nội dung tính toán và thuyết minh I-Giới thiệu chung về khung xe tải

II-Tính toán khung xe tải (đã cho) với phần mềm RDM:

- Giới thiệu về xe ô tô tải cần tính toán kiểm nghiệm khung (thông số cơ bản của xe, bố trí chung liên quan đến khung, thùng,…)

-Giới thiệu về khung xe: tổng thể, kích thước, vật liệu,… - Tính toán xác định tải trọng tác dụng lên khung xe

- Phân tích xác định các ràng buộc, điều kiện biên đối với khung xe

- Xây dựng mô hình bài toán trên phần mềm RDM (nêu và giải thích chi tiết cách thực hiện): lập bảng tọa độ các nút, thiết lập mô hình hình học, đặt điều kiện biên, đặt tải, thực hiện giải…

- Xuất kết quả, nhận xét đánh giá kết quả (đường đàn hồi (chuyển vị), biểu đồ nội lực,…) III- Kết luận – khuyến nghị:

3 Bản vẽ:

- 1 bản vẽ khung xe (A4)

- 1 bản vẽ tổng thể xe thể hiện vị trí khung xe với các bộ phận khác (A4)

Ngày giao nhiệm vụ: Ngày hoàn thành, nộp:

Giáo viên hướng dẫn

Trần Đình Quý

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Mặc dù đã có những đầu tư nhất định trong quá trình làm bài song cũng khó có thể tránh khỏi những sai sót, em kính mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy cô để đồ án môn học của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

Chương 1 Số liệu ban đầu và bản vẽ cho trước 9

Chương 2 Nội dung tính toán và thuyết minh 3

2.1 Giới thiệu chung về khung xe tải 3

2.1.1 Giới thiệu chung 3

2.1.2 Phân loại khung-vỏ xe 3

2.2.2 Xây dựng bài toán trên phần mền RDM 9

2.2.3 Xây dựng tọa đọa các nút 9

2.2.3 Xây dựng tọa đọa các nút 10

2.2.5 Xây dựng thêm kích thức các mặt cặt trên dầm dọc 12

2.2.6.4 Biểu đồ ứng suất tiếp Tô 16

2.2.6.5 Các kết quả trong RDM 17

2.2.6.6 Nhận xét kết quả bài toán 21

2.3 Kết luận và kiến nghị 2.3.1 Kết luận 21

2.3.2 Kiến nghị 22

2.3.3 Tổng kết 22

Chương 3 Bản vẽ 22

3.1 Bản vẽ khung xe 3.2 Bản vẽ tổng thể xe 22

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Bản vẽ cho trước và số liệu ban đầu……… …… 1

Hình 2.1 Khung xe tải……….……… 3

Hình 2.2 Khung xe chịu tải……….…… 4

Hình 2.3 Khung có dầm dọc hai bên…… ……….6

Hình 2.4 Khung có dầm dọc ở giữa…… ……… ……….6

Hình 2.5 Khung chữ X (hỗn hợp)…… ………….……….7

Hình 2.6 Các thành phần của khung xe……….……….……….7

Hình 2.7 Dạng tiết diện và các liên kết……….………… ……….8

Hình 2.8 Bản vẽ bố trí của xe……….……….……….9

Hình 2.9 Các liên kết trên khung xe……….……….……… ….10

Hình 2.10 Các điểm đặt lực tập trung……….………… ……… …….….10

Hình 2.11 Quy ước tọa độ trên RDM……… ……… … ….12

Hình 2.12 Bài toán trên phần mềm RDM……….……… …….12

Hình 2.13 Bài toán hoàn chỉnh trên RDM……….……… …….13

Hình 2.14 Chọn yêu cầu cho gối……….……….……….…….14

Hình 2.15 Chọn yêu cầu cho gối……….……….……….…….14

Hình 2.20 Biểu đồ ứng suất tiếp……….……….17

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Bảng số liệu ban đầu 2 Bảng 2.1 Tọa độ các nút 10

Chương 1 Số liệu ban đầu và bản vẽ cho trước

Hình 3.1 Bản vẽ cho trước và số liệu ban đầu

2

a (cm)

b (cm)

c (cm)

d (cm)

e (cm)

g (cm)

h (cm)

Lthùng (cm)

L (cm)

Khối lượng thùng xe và hàng hóa

n1 (mm)

m2 (mm)

n2 (mm)

m34 (mm)

n34 (mm)

k34 (mm)

m5 (mm)

n6 (mm)

m7 (mm)

n7 (mm)

m8 (mm)

Chương 2 Nội dung tính toán và thuyết minh 2.1 Giới thiệu chung về khung xe tải

2.1.1 Giới thiệu chung

Khung xe và vỏ xe là nên để đỡ, bắt chặt động cơ và các thành phần của hệ thống truyền lực, đồng thời cũng là nơi chịu tải trọng của xe, tác dụng từ mặt đường lên xe khi chuyển động, lực quán tính, lực phanh và các lực va chạm, ngoài ra còn phải đáp ứng nhu cầu về độ bền, độ cững vững, cũng như các yêu cầu về khí động học, công thái học nên khung vỏ ô tô rất đa dạng và phân thành nhiều loại theo các tiêu chí khác nhau

Hình 4.1 Khung xe tải

2.1.2 Phân loại khung-vỏ xe

Theo mối quan hệ giữa khung và vỏ phân ra các loại như sau: - Khung chịu tải

4

Hình 2.2 Khung xe chịu tải

- Khung chịu tải là là khung chịu lực tác động nhiều hơn vỏ nên có độ cứng vững cao và có thể biến dạng nhưng không truyền lên vỏ Vỏ xe còn thậm chí không chịu tác động của nội lực và mommet từ hệ thống truyền lực, hệ thống treo khung bệ mang theo các bộ phần điều khiển và truyền động vào vỏ xe

Loại khung chịu tải thường dùng cho xe tải, rơ moóc kéo, ít dùng cho xe ô tô con và sẽ làm tăng trọng lượng của xe hao tổn công suất động cơ

- Vỏ và khung cùng chịu tải

Trường hợp hợp này vỏ và khung cùng chịu tải trong qua trình vận hành và hoạt động của xe

2.1.3 Một số kiểu bố trí khung xe

- Khung có dầm dọc hai bên

Hình 2.3 Khung có dầm dọc hai bên

- Khung có dầm dọc ở giữa

Hình 2.4 Khung có dầm dọc ở giữa

- Khung chữ x ( hỗn hợp)

6

Hình 2.5 Khung chữ X (hỗn hợp) 2.1.4 Một số kiểu bố trí dầm dọc và kiểu dầm

- Khung có dạng dầm tiết diện vuông và dầm dọc bố trí song song - Khung có dạng dầm tiết diện hình thang và dầm thẳng

- Khung có phần đầu thu hẹp

2.1.5 Các thành phần của khung

Thông thường một khung xe bào gồm các thành phần: dầm gang, dầm dọc, giá treo

Hình 2.6 Các thành phần của khung xe

2.1.6 Một số dạng tiết diện dầm và cách liên kết dầm

Tùy theo mục đích sử dụng của từ loại xe nhà sản xuất sẽ chọn tiết diện dầm và cách liên kết

Các tính chất này đều phù hợp với thép carbon Thông thường xe tải để đáp ứng nhu cầu va đập và chịu tải lớn vật liệu được dùng thường là thép 25, thép 30T, các loại thép chuyên dụng như st3s, 18G2A của Nga hoặc thép kết cấp 08

8

2.1.8 Một số yêu cầu đối với khung xe

Khung xe là một phần không thể thiếu trong cấu trúc của một chiếc xe tải, đóng vai trò quan trọng trong việc chịu tải trọng và đảm bảo tính an toàn và hiệu suất của phương tiện nên phải có độ cứng vững cao, chịu tải tốt, bố trí thích hợp để đảm bảo tính kinh tết khi thi công lắp ráp Chịu được giới hạn uống, xoắn và chịu moment tốt

2.2.Thực hiện tính toán khung xe tải với phần mền RDM 2.2.1 Tổng quan

Khung xe có chiều dài tổng thể là 696 cm, với chiều dài thùng 434 cm Chịu tải trọng m = 6810 kg Vật liệu sử dụng cho khung là thép Có bản vẽ bố trí được cho như sau

Hình 2.8 Bản vẽ bố trí của xe

Lực phân bố tác dụng lên khung dưới sự ảnh hưởng tải trọng và trọng lực là: Ft = (mg)/l = (6810*10)/434 = 154.054 N/cm = 15.4054 daN/mm

Để thuận lợi cho việc tính toán nên rdm ta chia l thành từng đoạn tương ứng với các nút có trên thùng xe

Tại các điểu bắt nhíp sau khi giải phóng liên kết ta thu được các liên kết gói tựa

Hình 2.9 Các liên kết trên khung xe

Tại các điểm A, B, C có các lực tác dụng lần lượt bằng 350 daN, 250 daN, 250 daN

Hình 2.10 Các điểm đặt lực tập trung 2.2.2 Xây dựng bài toán trên phần mền RDM

2.2.3 Xây dựng tọa đọa các nút

Dựa vào khoảng các đầu đề đã cho ta thu được bảng tọa độ trên RDM

Hình 2.11 Quy ước tọa độ trên RDM 2.2.4 Xây dựng bài toán trên RDM

Dựa vào các toạ độ đã xây dựng ta thiết lập bài toán trên phần mền RDM với các tọa độ đã có

Hình 2.12 Bài toán trên phần mềm RDM

12 Tiếp theo ta xây các mặt cắt theo mặt cắt trên bản vẽ đầu đề đã cho và đặt lực tác dụng ở những nơi được yêu cầu ta thu được bài toán hoàn chỉnh trên RDM như sau:

Hình 2.13 Bài toán hoàn chỉnh trên RDM

Khung xe được đỡ nhờ nhíp nữa elip đối xứng, phản lực tác dụng lên hai gói của cùng một nhíp là bằng nhau, các gói này có xu hướng quay quanh trục cầu xe Do đó ta thiết lập điều

kiện tại các liên kết như sau, đặt phản lực liên kết tại các gói nhíp

Dầm dọc xe như có liên kết xoay, trục xoay liên kết với trục dọc khung, tâm cầu sau có định, tâm cầu trước có thể dịch chuyển theo phương dọc khung

14

2.2.5 Xây dựng thêm kích thức các mặt cặt trên dầm dọc

Do phần mền rdm sẽ báo lỗi khi không có kích thước mặt cắt tại các nút 3-4, 4-5, và 8-9, 10 Vì vậy ta phải sử dụng AutoCAD để tính kích thược của các mặt cắt này Đó là mặt cắt tại nút 4 và 9 có kích thược như sau: m = 212,35; n = 131,97 tại nút 4, và m = 126,74; n = 99,13 tại nút 9 Tương tự với các nút 14, 19 vì hai dầm này giống nhau

Hình 2.16 Mặt cắt tại nút 4 - 9 và nút 14 -19 2.2.6 Các kết quả trên RDM

2.2.6.1 Biến dạng của khung xe khi chịu lực

Sau khi mô hình hóa ta thực hiện tính toán thu kết quả biến dạng của khung xe khi chịu lực tác dụng

Hình 2.17 Biến dạng của khung xe 2.2.6.2 Biểu đồ lực lực cắt T

Hình 2.18 Biểu đồ lực cắt

0.0 0.0 0.0 0.0

2 3 -0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 -0.0 -1.157E-035 4 -0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 -0.0

0.0 0.0 0.0 0.0

3 5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.000E+000 6 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

0.0 0.0 0.0 0.0

4 7 0.0 0.0 0.0 -0.0 0.0 0.0 0.000E+000 8 0.0 0.0 0.0 -0.0 0.0 0.0

0.0 0.0 0.0 0.0

18 5 9 -0.0 -0.0 0.0 -0.0 -0.0 0.0 -6.190E-036

10 -0.0 -0.0 0.0 -0.0 -0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

6 11 0.0 175.0 0.0 -0.0 -0.0 3937.5 0.000E+000 12 0.0 -175.0 -0.0 -0.0 -0.0 3937.5

175.0 0.0 0.0 3937.5

7 4 0.0 0.0 0.0 -0.0 -0.0 0.0 1.128E-034 6 0.0 1365.1 0.0 -0.0 -0.0 -59383.5

1365.1 0.0 0.0 59383.5

8 6 0.0 -1008.2 0.0 0.0 0.0 -59383.5 0.000E+000 13 0.0 498.2 0.0 0.0 0.0 -34902.1

1008.2 0.0 0.0 59383.5

9 13 0.0 498.2 0.0 0.0 0.0 -34902.1 0.000E+000 7 0.0 1157.2 0.0 0.0 0.0 -69664.7

1157.2 0.0 0.0 69664.7

10 7 0.0 -2035.8 -0.0 -0.0 0.0 -69664.7 2.285E-035 14 0.0 -1172.8 -0.0 -0.0 0.0 18573.9

2035.8 0.0 0.0 69664.7

11 14 0.0 -1172.8 -0.0 -0.0 0.0 18573.9 5.238E-035

9 0.0 772.9 -0.0 -0.0 -0.0 43370.6 1172.8 0.0 0.0 62404.1

12 9 0.0 772.9 -0.0 0.0 0.0 43370.6 1.381E-035 15 0.0 1243.6 -0.0 0.0 0.0 13123.0

1243.6 0.0 0.0 43370.6

13 15 0.0 1243.6 -0.0 0.0 0.0 13123.0 3.181E-035 16 0.0 1243.6 -0.0 0.0 0.0 -49058.1

1243.6 0.0 0.0 49058.1

14 16 0.0 -360.7 0.0 0.0 0.0 -49058.1 1.026E-034 12 0.0 -360.7 0.0 0.0 0.0 0.0

360.7 0.0 0.0 49058.1

15 12 0.0 0.0 -0.0 0.0 -0.0 0.0 7.743E-035 1 0.0 0.0 -0.0 0.0 -0.0 0.0

16 3 -0.0 0.0 -0.0 -0.0 0.0 -0.0 -1.505E-034 5 -0.0 1365.1 -0.0 -0.0 -0.0 -59383.5

1365.1 0.0 0.0 59383.5

17 5 0.0 -1008.2 0.0 0.0 0.0 -59383.5 0.000E+000 17 0.0 498.2 0.0 0.0 0.0 -34902.1

20 1008.2 0.0 0.0 59383.5

18 17 0.0 498.2 0.0 0.0 0.0 -34902.1 0.000E+000 8 0.0 1157.2 0.0 0.0 0.0 -69664.7

1157.2 0.0 0.0 69664.7

19 8 0.0 -2035.8 -0.0 -0.0 0.0 -69664.7 1.028E-034 18 0.0 -1172.8 -0.0 -0.0 0.0 18573.9

2035.8 0.0 0.0 69664.7

20 18 0.0 -1172.8 -0.0 -0.0 0.0 18573.9 2.357E-034 10 0.0 772.9 -0.0 -0.0 -0.0 43370.6

1172.8 0.0 0.0 62404.1

21 10 0.0 772.9 -0.0 -0.0 0.0 43370.6 1.506E-035 19 0.0 1243.6 -0.0 -0.0 0.0 13123.0

1243.6 0.0 0.0 43370.6

22 19 0.0 1243.6 -0.0 0.0 0.0 13123.0 4.353E-036 20 0.0 1243.6 -0.0 0.0 0.0 -49058.1

1243.6 0.0 0.0 49058.1

23 20 0.0 -360.7 0.0 0.0 0.0 -49058.1 1.403E-035 11 0.0 -360.7 0.0 0.0 0.0 0.0

360.7 0.0 0.0 49058.1

24 11 -0.0 0.0 0.0 0.0 -0.0 0.0 -5.235E-036 2 -0.0 0.0 0.0 0.0 -0.0 0.0

0.0 0.0 0.0 0.0

2.2.6.6 Nhận xét kết quả bài toán

Sau khi thực hiện tính toán trên RDM thu được các kết quả cụ thể và các biểu đồ qua đó có thể đưa ra nhận xét sơ bộ như sau:

Tính ổn định: khung xe đáp ứng tính ổn định do momen của chúng hội tụ về 0 Khung xe có biến dạng khi chịu tải nhưng nằm trong ngưỡng cho phép của vật liệu Về chuyển vị khung xe có chuyển vị nhưng số điể tương đối ít không đáng kể

Cần kiểm tra bài toán bằng phương pháp thức nghiệm để thu được kết quả thực tế để chắc chắc rằng kết quả mô phỏng là đán tin cậy để có thể sản xuất và đưa vào hoạt động một cách

an toàn

2.3 Kết luận và kiến nghị 2.3.1 Kết luận

Kết quả đánh giá bền của khung xe tải dưới tải trọng đã cung cấp cái nhìn toàn diện về tính chất và hiệu suất của cấu trúc Dựa trên kết quả tính toán và phân tích, chúng ta có thể rút ra các kết luận sau:

Tính Chính Xác và Hợp Lý: Kết quả tính toán cung cấp thông tin chi tiết về dịch chuyển, phản ứng hỗ trợ và lực dư thừa của khung xe Tuy nhiên, cần tiếp tục kiểm tra và xác nhận tính chính xác và tính hợp lý của kết quả thông qua các phương pháp và thử nghiệm khác nhau

Tính Ổn Định của Cấu Trúc: Kết quả phân tích cho thấy khung xe tải có khả năng chịu được tải trọng theo cách mong muốn Tuy nhiên, việc đảm bảo tính ổn định và an toàn của cấu trúc đòi hỏi sự theo dõi và kiểm tra liên tục trong quá trình vận hành

22 Cải Thiện và Phát Triển: Để nâng cao hiệu suất và tính bền của khung xe tải, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các phương pháp tính toán, mô hình hóa và kiểm định Các phân tích chi tiết hơn cũng cần được thực hiện để hiểu rõ hơn về hành vi của cấu trúc trong các điều kiện hoạt động khác nhau

Thực Hiện Thử Nghiệm Thực Tế: Đề xuất thực hiện các thử nghiệm mô phỏng hoặc thực nghiệm thực tế để xác nhận kết quả tính toán và đánh giá hiệu suất của khung xe tải trong điều kiện thực tế

Đào Tạo và Nâng Cao Năng Lực: Cần đào tạo và nâng cao năng lực cho nhóm nghiên cứu và kỹ sư thực hiện đồ án để đảm bảo tính chuyên môn và độ tin cậy của kết quả Việc này sẽ giúp tăng cường khả năng ứng dụng và áp dụng của nghiên cứu vào thực tiễn

2.3.3 Tổng kết

Tóm lại, kết quả từ đồ án này đã cung cấp một cơ sở quan trọng để hiểu và đánh giá tính bền của khung xe tải dưới tải trọng Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất và tính chính xác của cấu trúc, đồng thời đảm bảo sự an toàn và ổn định trong quá trình vận hành

Chương 3 Bản vẽ 3.1 Bản vẽ khung xe 3.2 Bản vẽ tổng thể xe