Điều kiện làm việc và các yêu cầu cơ tính của vỏ xe 22 05

I Điều kiện làm việc yêu cầu tính vỏ xe Có chủng loại vỏ xe khác sử dụng loại vỏ xe khác như: xe dùng để đua, xe chuyên chở hành khách , xe tải, xe công ten nơ.v.v Trong đề tài này, nghiên cứu lựa chọn vật liệu sử dụng cho xe chở khách chỗ Để thiết kế vỏ xe cần đảm bảo yêu cầu sau: *yêu cầu tính với độ bền: Khả chịu lực, chịu tải, khả giảm chấn (Vùng hấp thụ xung lực xe ô tô kết cấu khung thép lắp đặt đầu xe Chúng có thiết kế "mềm" vùng khác để dễ bị bóp méo, uốn cong hay "co rụm" "chuyển hướng" lực tác động tránh xa khoang cabin hành khách xảy va chạm Vậy liệu vùng hấp thụ xung lực làm từ thép cứng, đó, số phần khung cửa làm từ thép cứng với độ dày cao ((1) nguồn http://www.tapchigiaothong.vn/nguyen-ly-hoat-dong-cuavung-hap-thu-xung-luc-tren-xe-o-to-d32798.html)) Giới hạn biến dạng, khó biến dạng va chạm *yêu cầu hóa-lý: Khả chống ăn mòn từ mơi trường khí Khả chịu tác động nhiệt từ môi trường động II Tính tốn u cầu tính vật liệu chế tạo vỏ xe Để đơn giản việc tính tốn ta coi vỏ xe ( không bao gồm phần khung xe ) nguyên khối chế tạo từ vật liệu Trong khơng tính tốn đến trường hợp xảy tai nạn (do đa dạng phức tạp) Khi xe di chuyển mặt đường, khơng khí ma sát với thân xe ln tạo nên lực cản khác nhaunên khó tính tốn, bỏ qua (tham khảo (2) https://www.oto-hui.com/diendan/threads/xe-hoi-va-luc-cankhong-khi.108179/) Bản vẽ cho xe chở khách chỗ - Độ bền( lực cản khơng khí tác động lên vỏ trước xe) Các thơng số tính tốn:     Hệ số ma sát 0,05 Gia tốc 2,7 m.s-2 Trọng lượng xe tải đủ : 3,2 Lực cản + Fd: Lực cản khơng khí (air resistance force – N) + ρ: Mật độ khơng khí (density - kg/m3) 1.2kg/m3 + V: Vận tốc xe (velocity – m/s)Vận tốc tối đa 200 km/h = 50/9 m/s + Cd: Hệ số cản khơng khí (drag coefficient) với xe khách 0.35 +A: Tiết diện cản gió tối đa xe (reference area – m2)Diện tích mặt trước xe: 2.2,3= 4,6 m2 Fcản=1/2 *1.2*0.35*4.6*50/92 →Fcản=29.8 N Fms N Fk Fcản m Trong điều kiện xe chạy với tốc độ cao 200 km/h gia tốc 2,7 m.s-2 bánh xe tạo với đường lực ma sát với hệ số ma sát 0.05 Mặt trước xe nơi chịu lực cản lực ma sát với khơng khí lớn Coi vỏ xe chất điểm tính tốn mặt trước xe Diện tích mặt trước 4,6 m2 Trong lượng xe chỗ đat tối đa 3,2 P Áp dụng định luật II Niu-ton: F – Fms –Fcản = m.a N = P F = Fms + m.a = N + m.a = 3,2*103 *9,8*0,05 + 3,2*103*2,7 +477*106*4,6 = 2,2*109 N = F/A = 478 ( N.mm-2) - Độ cứng:1,25.109 Pa ( (3) tham khảo sách “vật liệu học” Nghiêm Hùng) - Mô đun đàn hồi: 2,1.105 Pa ( (4)https://www.otosaigon.com/threads/kien-thuc-co-ban-cau-tao-o-totu-a-z-danh-cho-nguoi-chua-biet-gi.8688662/0) - Khả chống ăn mòn: mơi trường khí trung bình Bảng u cầu đặc tính cho vật liệu làm vỏ xe Giới hạn bền (N/m2) 478.106 Mô đun đàn hồi (Pa) 2,1.105 Độ cứng Brinel (Pa) 1,25.109 Khả chịu lực, tải Khả chống ăn mòn khí Khả chịu tác động nhiệt độ tùy môi trường(mặn, nóng, lớn lớn lạnh, ) III Sử dụng phần mềm CES lựa chọn vật liệu tìm vật liệu đáp ứng tốt Bảng 1: Độ bền Trục X: Dencity Trục Y: Tensile strength, yêu cầu ≥ 478 MPa Chọn 1027/1509 vật liệu thỏa mãn Bảng 2: Modun đàn hồi Trục X: Dencity Trục Y: Young’s Modulus, yêu cầu ≥ 0.21 MPa Chọn 1508/1509 vật liệu thỏa mãn Bảng 3: Độ cứng Trục X: Dencity Trục Y: Hardness, yêu cầu ≥ 1250 MPa Chọn 1508/1509 vật liệu thỏa mãn bảng 4: Khả chống ăn mòn khí Trục X: Dencity Trục Y: STRONG AXIT , yêu cầu : kém-trung bình Chọn 795/1509 vật liệu thỏa mãn Bảng 5: KHẢ NĂNG CHỊU TÁC ĐỘNG NHIỆT ĐỘ Trục X: Dencity Trục Y: THERMAL CONDUCTIVITY , yêu cầu : Y>= 52,36 W/m.K Chọn 961/1509 vật liệu thỏa mãn Bảng 6: Khả chịu lực, tải Trục X: Dencity Trục Y: COMPRESSIVE STRENGTH , yêu cầu : Lớn (Y>=396,4.10^6) Chọn 884/1509 vật liệu thỏa mãn Kết luận : tổng hợp tiêu bảng thu 301 vật liệu thỏa mãn IV Xây dụng hàm tiêu hiệu Chiều dài:a, chiều rộng: b, chiều dày:l Ta có ứng suất tác dụng lên vỏ xe: σ=F/A => A= F/σ A=a*b diện tích m= V*= a*b*l*= A*l* m= F*l*/ σ suy ra:  Hn= σ/  Hr= σ/(*Cm) Tên yêu cầu chức ràng buộc nội dung chịu lực chịu lực va chạm khơng bị lõm, nứt chịu ăn mòn khí Khả chịu tác động nhiệt độ mục tiêu nhẹ rẻ chiều dày lựa chọn vật liệu biến tự Xét hàm tiêu hiệu Hr  Chọn trục X [price]*[density]  Chọn trục Y [elacstic limit]  Chọn gradient line selection => chọn enter slop :1 Hình 4.1: lựa chọn vật liệu theo hàm tiêu giá  Từ hàm tiêu hiệu năng, phần mềm tối ưu 21 vật liệu có tiêu giá thành hợp lý Hình 4.2: vật liệu thỏa mãn yêu cầu giá Xét hàm tiêu hiệu Hn Chọn trục X [price] Chọn trục Y [elacstic limit] Chọn gradient line selection => chọn enter slop :1  Từ hàm tiêu hiệu năng, phần mềm tối ưu 29 vật liệu có tiêu độ nhẹ hợp lý Tổng kết Hình 4.3: bảng tổng kết vật liệu thỏa mãn tất yêu cầu V Dùng phương pháp loại trừ để lựa chọn đến vật liệu có tiêu hiệu cao Từ kết lựa chọn vật liệu phần mềm chọn nhóm vật liệu có hiệu cao nhóm thép bon nhóm hợp kim nhơm Nhóm Thép bon Tên mác AISI 1022 AISI 1095 Thành phần hóa học Fe-0,22%C0,7%Mn Fe-0,95%C0,5%Mn Giá thành 0,6 $/Kg 0,7$ /Kg Hợp kim nhôm Hk nhôm 7075 T-6 Al-5,6%Zn2,5%Mg1,6%CuCr 1,6 $/Kg Hợp KimNhơm 7075 lớp nhơm hợp kim có độ bền cao hợp kim nhôm biến dạng hóa bền Nó thường sử dụng chủ yếu ngành công nghiệp hàng không vũ trụ thổi - đúc, khí xác, vv, ứng dụng mà u cầu chống ăn mòn vết nứt Khơng thể hàn khả chống ăn mòn Tuy nhiên giá thành cao ứng dụng số lĩnh vưc hàng không vũ trụ Nhóm thép bon ứng dụng rộng rãi so với hợp kim nhơm, đặc tính dễ gia cơng cắt gọt, có độ bền kéo vừa phải, lại rẻ tiền, dễ cán, rèn hàn được(%C