Xây dựng phần mềm chuyên dụng sử dụng trong thiết kế ôtô nhiều tác giả, 171 trang

Bộ Khoa học Công nghệ Chơng trình KC.05 - Dự án KC.05.DA.13 Trung tâm Phát triển Công nghệ Ô tô =====o0o===== Tài liệu kỹ thuật Xây dựng số phần mềm chuyên dụng sử dụng thiết kế tính toán ô tô Chơng I Chơng II Chơng III Chơng IV Chơng V Chơng VI : Tính toán động lực học ô tô : Tính toán hệ thống phanh : TÝnh to¸n hƯ thèng treo : TÝnh to¸n hƯ thèng lái : Tính toán hệ thống ly hợp : Tính toán khung ô tô 6091-7 07/9/2006 Hà Nội 2004 Lời nói đầu Ngành ôtô máy kéo đà đời từ lâu giữ vị trí quan trọng kinh tế quốc dân Trớc đây, Việt Nam, ngành ôtô máy kéo chủ yếu mang tính chất sử dụng sửa chữa Trong thập kỷ cuối kỷ XX, 10 liên doanh hoạt động lắp ráp ôtô Việt Nam đà đợc thành lập vấn đề tăng tỷ lệ nội địa hoá sản xuất mục tiêu quan trọng ngành ôtô Việt Nam giai đoạn tới Để nhanh chóng đạt đợc điều này, mặt cần xây dựng chơng trình tính toán thiết kế riêng mình, mặt khác phải nghiên cứu sâu để hiểu rõ trình xảy bên hệ thống nh để can thiệp sâu vào trình nhằm thu đợc kết tối u Bên cạnh việc thiết kế, cải tiến, nhập sử dụng nhiều xe nớc Vấn đề quan trọng phải đánh giá đợc tính hoạt động hệ thống để kiểm định chất lợng loại xe Ngoài việc sử dụng phép đo thực nghiệm nh có, xu hớng tính toán mô máy tính đem lại kết nhanh chóng xác Hiện công việc thiết kế kiểm nghiệm hệ thống ôtô đợc nhà khoa học nhà chế tạo quan tâm Trong công tác kiểm định việc đo băng thử trạm đăng kiểm, ngày xu đánh giá số liệu tính toán Trớc kia, trình tính toán kiểm nghiệm thiết kế hạn chế công thức cồng kềnh, phức tạp thời gian tính toán dài Ngày công việc tính toán đà đợc trợ giúp máy tính đà phát triển nhiều, giải đợc vấn đề thời gian sức lao động Trên ôtô đại có nhiều hệ thống, hệ thống lại có kết cấu đa dạng phức tạp nên việc tính toán gặp nhiều khó khăn Từ trớc đến cha có chơng trình tính toán tổng quát để ứng dụng cho ngời sử dụng cách nhanh chóng có hệ thống mà lại đảm bảo tính hiệu quả, nghĩa rút ngắn đợc thời gian khối lợng tính toán Chúng đà tiến hành hệ thống hoá kết cấu hệ thống sử dụng rộng rÃi ôtô với phần tính toán thiết kế, cải tiến kiểm nghiệm chúng Chơng trình tổng hợp công thức tính toán đợc sử dụng lâu nay, hệ thống hoá xây dựng phần tính toán có giao diện tiếng Việt dễ đọc, dễ hiểu để sử dụng cách dễ dàng tiện lợi Chơng trình xây dùng víi h−íng më, nghÜa lµ ch−a tÝnh -3- toán triệt để số cụm phức tạp, số kÕt cÊu míi, nh−ng chóng ta cã thĨ dƠ dµng nhanh chóng mở rộng để kết nối với chơng trình cho hoàn thiện Chơng trình đà tổng hợp xây dựng phần chơng trình tính toán thiết kế, kiểm nghiệm số hệ thống ôtô có giao diện tiếng Việt ứng dụng phần mềm Matlab: - Xây dựng thuật toán chơng trình tính toán động lực học ôtô - Xây dựng thuật toán chơng trình tính toán hệ thống phanh (phanh dầu, dẫn động khí, khí có trợ lực loại chân không kết hợp thuỷ lực) - Xây dựng thuật toán chơng trình tính toán hệ thống treo (treo phụ thuộc với phận đàn hồi loại nhíp giảm chấn thuỷ lực) - Xây dựng thuật toán chơng trình tính toán hệ thống lái (cơ cấu lái loại trục vít êcu bi, dẫn động lái khí có trợ lực) - Xây dựng thuật toán chơng trình tính toán hệ thống ly hợp (cơ cấu ly hợp loại ma sát khô đĩa, đĩa, dẫn động khí có trợ lực) - Xây dựng thuật toán chơng trình tính toán khung ôtô Các phần mềm xây dựng đợc đà đợc công bố số hội nghị chuyên ngành đợc ứng dụng trình đào tạo công nghệ cho kỹ s kỹ thuật viên Công ty ôtô Sài Gòn (7/2004) Những phần mềm chuyên dụng dùng làm sở để tính toán thiết kế nghiên cứu sâu trình phức tạp hệ thống ôtô, nh làm tài liệu cho cán chuyên ngành Những nội dung cần tiếp tục mở rộng hoàn thiện trình thiết kế cụm, hệ thống phức tạp hơn, tiến hành thử nghiệm chế tạo cụm ôtô nh thử nghiệm tổng thể ôtô để hiệu chỉnh cho hoàn thiện hơn.- Hội nghị KH quốc tế Công nghệ ôtô cho Việt Nam (ICAT' 2002) tháng 10/2002 Trung tâm phát triển Công nghệ Ô tô Dự án KC.05.DA.13 -4- Mục lục Trang Lời nói đầu Môc lôc Chơng I Tính toán động lực học ôtô I Đặt vấn ®Ò 1.1 Tỉng qu¸t 1.2 NhiƯm vơ II C¸c b−íc tÝnh to¸n 2.1 Xây dựng đờng đặc tính tốc độ ®éng c¬ 2.2 Xây dựng tiêu động lực học ôtô 10 2.2.1 X¸c định tiêu công suất 10 2.2.2 Xác định chØ tiªu lùc kÐo 11 2.2.3 Xác định tiêu nhân tố động lực học 11 2.2.4 Xác định khả tăng tốc cuả «t« 11 III Sơ đồ thuật toán 13 IV X©y dựng chơng trình có giao diện tiếng Việt .16 V KÕt luËn .21 Chơng II Tính toán hệ thống phanh .22 I Đặt vấn đề 22 1.1 Tỉng qu¸t 22 1.2 Phân loại hệ thống phanh 22 1.3 NhiƯm vơ 25 II C¸c b−íc tÝnh to¸n 26 2.1 Bài toán thiết kế 26 2.1.1 Tính mô men phanh cần thiết sinh cấu phanh .26 2.1.2 Tính toán cấu phanh 27 2.1.3 TÝnh toán dẫn động phanh .29 2.1.4 TÝnh bÒn 31 2.2 Bài toán kiểm nghiệm .32 2.2.1 TÝnh lực tác dụng lên cấu phanh .32 2.2.2 TÝnh m« men phanh tác dụng lên cấu phanh .34 2.2.3 TÝnh lùc phanh tỉng céng t¸c dơng lên cấu phanh .35 -5- 2.2.4 Kiểm tra điều kiện làm việc hệ thèng 35 2.2.5 TÝnh bỊn mét sè chi tiÕt quan träng cđa hƯ thèng 36 2.2.6 KiĨm tra c¸c tiêu đánh giá hiệu phanh .37 III Sơ đồ thuật toán 39 3.1 Sơ đồ thuật toán tính toán thiết kế hÖ thèng phanh .39 3.2 Sơ đồ thuật toán tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh .43 IV Xây dựng chơng tr×nh cã giao diƯn tiÕng ViƯt .47 V KÕt luËn .59 Ch−¬ng III TÝnh to¸n hƯ thèng treo 60 I Đặt vấn đề 60 1.1 Tỉng qu¸t 60 1.2 Phân loại hệ thống treo 60 1.3 NhiÖm vô 62 II C¸c b−íc tÝnh to¸n 63 2.1 Bài toán thiết kế 63 2.1.1 Tính thông số dao động b¸nh xe 63 2.1.2 Tính toán phận đàn hồi .65 2.1.3 TÝnh to¸n bé phËn gi¶m chÊn 69 2.2 Bài toán kiểm nghiệm .72 2.2.1 Tính xác độ cứng độ võng cña khèi nhÝp 72 2.2.2 TÝnh bÒn nhÝp 73 2.2.3 KiĨm tra l¹i độ êm dịu hệ thống treo 73 2.2.4 TÝnh bỊn vµ tÝnh nhiƯt gi¶m chÊn 73 III Sơ đồ thuật toán 74 3.1 Sơ đồ thuật toán tính toán thiết kế phận ®µn håi hƯ thèng treo 74 3.2 Sơ đồ thuật toán tính toán kiểm nghiệm phận đàn hồi hệ thống treo 77 3.3 Sơ đồ thuật toán tính toán kiểm nghiệm phận giảm chấn hệ thống treo 80 IV Xây dựng chơng tr×nh cã giao diƯn tiÕng ViƯt .82 V KÕt luËn .94 Ch−¬ng IV TÝnh to¸n hƯ thèng l¸i 95 I Đặt vấn đề 95 1.1 Tỉng qu¸t 95 1.2 Phân loại hệ thống lái .95 1.3 NhiƯm vơ 97 -6- II C¸c b−íc tÝnh to¸n 98 2.1 Bài toán thiết kÕ 98 2.1.1 Tính toán động học dẫn ®éng l¸i 98 2.1.2 Xác định mômen cản quay vòng .99 2.1.3 Chän tØ sè truyÒn 99 2.1.4 Tính toán cấu lái 100 2.1.5 Tính toán dẫn động lái 102 2.2 Bµi to¸n kiĨm nghiƯm 104 2.2.1 KiĨm tra ®éng häc dẫn động lái 104 2.2.2 Xác định mômen cản quay vòng 104 2.2.3 TÝnh to¸n tØ sè trun 104 2.2.4 TÝnh bỊn c¸c chi tiÕt hÖ thèng 105 III Sơ đồ thuật toán 108 3.1 Sơ đồ thuật toán tính toán thiết kế hệ thèng l¸i 108 3.2 Sơ đồ thuật toán tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái 112 IV Xây dựng chơng trình có giao diện tiếng Việt 116 V KÕt luËn 127 Chơng V Tính toán hệ thống ly hợp 128 I Đặt vấn đề .128 1.1 Tỉng qu¸t 128 1.2 Phân loại hệ thống ly hợp .128 1.3 NhiƯm vơ 131 II C¸c b−íc tÝnh to¸n 132 2.1 Bài toán thiết kế 132 2.1.1 Xác định mômen ma sát ly hợp 132 2.1.2 X¸c định kích thớc ly hợp 132 2.1.3 Tính công trợt công trợt riêng .133 2.1.4 Tính toán hệ thống dẫn động ly hỵp .134 2.1.5 Tính bền số chi tiết điển hình .135 2.2 Bài toán kiểm nghiÖm 139 2.2.1 Xác định lực ép lên đĩa ma s¸t 139 2.2.2 Xác định mômen ma sát ly hợp 140 2.2.3 X¸c định hệ số dự trữ ly hợp 140 2.2.4 KiÓm tra công trợt kiểm tra công trợt riêng 140 -7- 2.2.5 Kiểm tra hành trình bàn đạp lực bàn đạp 140 2.2.6 TÝnh bÒn mét sè chi tiÕt cđa hƯ thèng 141 III Sơ đồ thuật toán 142 3.1 Sơ đồ thuật toán tính toán thiết kế ly hợp .142 3.2 S¬ đồ thuật toán tính toán kiểm nghiệm ly hợp 145 IV Xây dựng chơng tr×nh cã giao diƯn tiÕng ViƯt 148 V KÕt luËn 158 Ch−¬ng VI Tính toán khung ôtô .159 I Đặt vấn đề .159 1.1 Tỉng qu¸t 159 1.2 Mơc ®Ých .159 1.3 Gi¶ thiÕt tÝnh to¸n 159 II C¸c b−íc tÝnh to¸n 160 2.1 Xác định tải trọng đặt lên khung 160 2.2 Tính phản lực vị trí lắp đặt hệ thèng treo 160 2.3 Vẽ biểu đồ nội lực tác dụng lên khung, xác định vị trí nguy hiểm chịu lực tổng hợp lớn 161 2.4 KiÓm tra bỊn n khung t¹i tiÕt diƯn nguy hiĨm 161 2.5 KiĨm tra bỊn xo¾n khung .162 III Sơ đồ thuật toán 164 IV Xây dựng chơng trình có giao diện tiếng Việt 166 V KÕt luËn 170 KÕt luËn 171 Tài liệu tham khảo 172 -8- Ch−¬ng I Tính toán động lực học ôtô I Đặt vấn đề 1.1 Tổng quát Động đợc coi nguồn động lực để xe chuyển động đờng Bởi để khảo sát ôtô nào, nhiệm vụ phải khảo sát khả động lực học xe Một ôtô có tải trọng xác định, để chạy ổn định loại đờng xá định trớc hết phải có đủ công suất mômen kéo động phát Ngoài ra, việc đánh giá khả động lực khác ôtô nh thời gian, quÃng đờng tăng tốc, v.v công việc cần thiết Quá trình tính toán động lực học ôtô công tác để đánh giá xe Bởi chơng xin trình bày cách tổng hợp cách thức xây dựng lý thuyết chơng trình ứng dụng để tính toán động lực học ôtô 1.2 Nhiệm vụ Quá trình tính toán động lực học ôtô nhằm thoả mÃn nhiệm vụ sau: - Xây dựng đờng đặc tính tốc độ động Công việc nhằm đánh giá đợc công suất mômen xoắn động có đảm bảo đợc cho ôtô chuyển động đợc điều kiện định trớc hay không - Tính toán tiêu động lực học Đây trình đánh giá tiêu động lực động lắp đặt ôtô ®iỊu kiƯn chun ®éng cho tr−íc, tõ ®ã cã thĨ đánh giá đợc chất lợng động lực học ôtô II Các bớc tính toán: Qui trình tính toán động lực học ôtô gồm bớc sau: - Xây dựng đờng tốc độ động - Tính toán tiêu động lực học ôtô: + Tính toán tiêu công suất + Tính toán tiêu lực kéo + Tính toán tiêu nhân tố động lực học đầy tải tải thay đổi + Tính toán khả tăng tốc ôtô: gia tốc, thời gian tăng tốc, quÃng đờng tăng tốc 2.1 Xây dựng đờng đặc tính tốc độ động Các số liệu cho trớc thông số xe, thông số động cơ, vận tốc cực đại xe, điều kiện chuyển động, từ phải xây dựng đợc đờng đặc tính (công suất, mô men xoắn) động Công suất động Ne hàm số vòng quay ne theo c«ng thøc: ⎡ ⎛n N e = N e max ⎢a ⎜⎜ e ⎢⎣ ⎝ n N ⎞ ⎛n ⎟⎟ + b⎜⎜ e ⎠ ⎝ nN ⎞ ⎛n ⎟⎟ − c⎜⎜ e ⎠ ⎝ nN ⎞ ⎟⎟ ⎠ ⎤ ⎥ (m· lùc) ⎥⎦ M« men xoắn động hàm số vòng quay: -9- (1.1) M e = 716,2 Ne (kGm) ne (1.2) Trong đó: Nemax : Công suất cực đại động a, b, c : Là hệ số thực nghiệm Động xăng: a = b = c = Động điezel kỳ: a = 0,5; b = 1,5; c = Động điezel kú: a = 0,87; b = 1,13; c = ne: số vòng quay động cơ, ne biến thiên từ nemin đến nemax (vòng/phút) nN : Số vòng quay ứng với công suất lớn động Từ ta xây dựng đợc đờng Ne(ne) Me(ne) 2.2 Xây dựng tiêu động lực học ôtô 2.2.1 Xác định tiêu công suất - Công suất kéo bánh xe chủ động đợc xác định theo công thức: Nk = Ne t (mà lực) (1.3) Trong đó: t hiệu suất truyền lực - Số vòng quay động ứng với vận tốc cực đại: nV = i i hn Vmax (vßng/phót) 0,377.rb (1.4) i0: tØ sè trun cđa trun lùc chÝnh ihn: tØ sè truyÒn ë tay sè cao nhÊt Vmax: vận tốc cực đại ôtô (km/h) rb: bán kính làm việc trung bình bánh xe (m) rb = λ1.r0 (m) (1.5) λ1: hƯ sè kĨ ®Õn sù biÕn d¹ng cđa lèp λ1 = 0,93 - 0,95 r0: b¸n kÝnh thiÕt kÕ cđa b¸nh xe r0 = (Bl + dl/2) (m) B1: chiỊu réng lèp dl: ®−êng kÝnh vành bánh xe - Vận tốc chuyển động ôtô số truyền đợc tính theo công thức: Vm = 0,377 rb n e (km/h) i o i hm (1.6) Trong ®ã: m: chØ sè trun ®ang tÝnh (m = 1÷n) n: sè cÊp sè tiÕn cđa hép sè - 10 - ne: số vòng quay động cơ, ne biến thiên từ nemin đến nemax (vòng/phút) (nemax = nV) Từ xây dựng đợc đồ thị biểu diễn công suất kéo động theo vận tèc chun ®éng cđa xe ë tõng tay sè 2.2.2 Xác định tiêu lực kéo: - Lực kéo tiếp tuyến Pk bánh xe chủ động tay số thứ m đợc xác định theo công thức: Pkm = M e i hm i o η t rb (kG) (1.7) Trong đó: Me: Mô men xoắn trục khuỷu động (kGm) t: Hiệu suất hệ thống truyền lực Từ xây dựng đợc đồ thị biểu diễn lực kéo theo vận tốc chuyển động cđa xe ë tõng tay sè - TÝnh lùc c¶n không khí P tay số theo vận tốc: Pω = K.F.Vm2 13 (kG ) (1.8) Trong ®ã: K: Hệ số cản không khí (kGs2/m4) Ôtô du lịch: K = 0,02 - 0,035 Ôtô tải: K = 0,06 - 0,07 F: Diện tích cản diện ôtô (m2) F = B H (m2) (1.9) Vm: VËn tèc ôtô tay số (km/h) B: Chiều rộng sở ôtô (m) H: chiều cao toàn ôtô (m) 2.2.3 Xác định tiêu nhân tố động lực học: - Nhân tố động lực học tay số thứ m đợc xác định theo công thøc: Dm = Pkm - Pwm G (1.10) Tõ ®ã xây dựng đợc đồ thị biểu diễn nhân tè ®éng lùc häc theo vËn tèc chun ®éng cđa xe tay số 2.2.4 Xác định khả tăng tốc cuả ôtô a Xác định gia tốc: - Gia tèc ë tay sè thø m cđa «t« chạy đờng đợc xác định theo công thức: jm = ( D m - f )g (m/s2) δ im (1.11) Trong ®ã : - 11 - V KÕt luận Chơng trình "Tính toán thiết kế kiểm nghiệm hƯ thèng ly hỵp" víi giao diƯn b»ng tiÕng ViƯt thân thiện, dễ hiểu, dễ sử dụng đà đạt đợc số kết sau: - Tổng hợp đợc công thức số phơng pháp tính toán đà đợc sử dụng Việt Nam năm qua - Xây dựng đợc chơng trình tính toán có giao diƯn b»ng tiÕng ViƯt dƠ hiĨu, dƠ sư dơng Ch−¬ng trình giúp cho kỹ s chuyên ngành giảm nhẹ đợc công việc tổng hợp lại bớc công thức tính, nh giảm đợc khối lợng thời gian tính toán so với trớc phải sử dụng tay - Tổng hợp đợc trình tính toán số kết cấu hệ thống ly hợp đợc sử dụng rộng rÃi thị trờng Việt Nam áp dụng chơng trình để kiểm nghiệm loại xe này, nh dựa sở thông số loại xe có để thiết kế cho loại xe đóng Việt Nam có kết cấu tơng tự - Chơng trình mở rộng tÝnh to¸n cho mét sè kÕt cÊu cđa hƯ thèng ly hợp khác phức tạp nh hệ thống ly hợp có trợ lực, v.v Bên cạnh mặt đạt đợc, chơng trình có số khiếm khuyết sau: - Chơng trình xây dựng tổng hợp đợc số lợng hạn chế kết cấu có thị trờng chủ yếu xoay quanh hệ thống ly hợp có cấu dạng đĩa, đĩa với lò xo ép dạng lò xo trụ, dẫn động ly hợp loại khí khâu nên cha sâu giải triệt để loại kết cấu ly hợp khác Việt Nam - Phần tính toán trợ lực ly hợp dừng lại tính toán lực trợ lực mà cha thiết kế phần trợ lực nên cha hoàn thiện - Chơng trình chạy môi trờng phần mềm Matlab 5.3, phần mềm sẵn có sử dụng tơng đối thuận tiện nhng phải cài đặt phần mềm chạy đợc - 158 - Chơng Vi Tính toán khung ôtô I Đặt vấn đề 1.1 Tổng quát Khung ôtô dùng để đỡ cụm nằm để giữ cụm vị trí tơng quan với Khung phải đảm bảo yêu cầu sau: - Có độ bền lâu tơng ứng với tuổi thọ ôtô - Có độ cứng vững tốt biến dạng khung không làm ảnh hởng đến điều kiện làm việc cụm cấu ôtô - Có hình dạng thích hợp đảm bảo tháo lắp dễ dàng cụm 1.2 Mục đích Hiện việc tính toán khung nh tính toán vỏ ôtô đợc thực nhờ phơng pháp phần tử hữu hạn Tuy nhiên phơng pháp tơng đối phức tạp cần nhiều phần mềm chuyên dụng để tính toán Trong điều kiện có việc tính toán khung phơng pháp truyền thống mặt lý thuyết chấp nhận đợc, nhiên khối lợng thời gian tính toán lớn Bởi vậy, mục đích chơng trình tính khung tổng hợp công thức tính toán truyền thống xây dựng chơng trình tính toán dựa công thức 1.3 Giả thiết tính toán: Khi xe chạy đờng, khung chịu biến dạng tổng hợp uốn xoắn Bởi tính bền khung phải tính bền theo uốn theo xoắn Khi tính toán bỊn n khung cã mét sè gi¶ thiÕt sau: - Tính khung trờng hợp chịu tải trọng tĩnh - Chỉ xét đến phần trọng lợng đợc treo ôtô gây uốn khung, bỏ qua tợng xoắn trọng lợng thành phần tải trọng lệch so với đờng tâm khung - Các cụm, phận tải trọng tập trung có điểm đặt lực tâm cụm, tải trọng thùng xe phân bố theo chiều dài thùng - Khi tính toán khung xe ta giả thiết xét khung trờng hợp dầm chịu lực nhằm tăng hệ số dự trữ bền Tính khung theo xoắn chủ yếu theo chế độ tải trọng ôtô chạy điều kiện đờng xấu (khi ®i qua hè, r·nh, ®Êt thơt) tèc ®é cđa ôtô bị hạn chế khung bị vặn xoắn nhiều Các giả thiết tính toán bền xoắn khung - Theo phơng pháp tính khung theo xoắn gần dựa sở khung ôtô loại có hai dầm dọc có độ cứng xoắn uốn nhiều lần - Khi khung bị xoắn biến dạng uốn xà dọc bé so với biến dạng xoắn nhiều trờng hợp bỏ qua Ngời ta coi gần góc xoắn phần tử thiết kế khung tỷ lệ với độ dài khung - 159 - II Các bớc tính toán: Qui trình tính toán kiểm bền khung gồm bớc sau: - Xác định tải trọng đặt lên khung - Tính phản lực vị trí lắp đặt hệ thống treo - Vẽ biểu đồ nội lực tác dụng lên khung, xác định vị trí nguy hiểm chịu lực tổng hợp lớn - Kiểm tra bỊn n khung t¹i tiÕt diƯn nguy hiĨm - Kiểm tra bền xoắn khung 2.1 Xác định tải trọng đặt lên khung zi Pb Pkn Pdc Pi Pcb Phs Pnl Pcd qT O1 RT1 O2 RT2 RS2 RS1 RT RS l1 l2 Hình 2.1 Tải trọng tác dụng lên khung Thông thờng, xe tải có tải trọng đặt lên khung sau: - Ba đờ xóc: Pb - Két nớc: Pkn - Động cơ, cụm ly hợp: Pdc - Ca bin: Pcb - Hép sè: Phs - C¸c đăng: Pcd - Thùng hàng (coi nh tải trọng phân bố suốt chiều dài thùng): qT 2.2 Tính phản lực vị trí lắp đặt hệ thống treo Để tính phản lực vị trí lắp đặt hệ treo, phải xác định đợc vị trí (toạ độ) tải trọng đặt lên khung vị trí lắp đặt hệ treo theo nguyên tắc sau: - 160 - - Tại vị trí có tải trọng tập trung, giá trị phần tử Pi = giá trị tải tập trung - Tại vị trí tải trọng tập trung, Pi = - Tải trọng phân bố qT thùng hàng coi nh tập hợp tải trọng tập trung có giá trị qT dọc chiều dài thùng hàng Khi tính toán giả thiết khung đợc đặt gối tựa tơng ứng với toạ độ cầu trớc cầu sau (O1 O2 nh hình vẽ) Phản lực tác dụng lên hệ thống treo trớc RT đợc phân thành phản lực RT1 = RT2 = RT/2 phản lực tác dụng lên hệ thống treo sau RS đợc phân thành phản lực RS1 = RS2 = RS/2 Xét cân mômen điểm O2 ta tính đợc RT theo c«ng thøc: n RT = ∑ P (z i i =1 i − l2 ) l1 − l (kG) (6.1) Tơng tự RS đợc tính theo công thức: n RS = ∑ P (z i i =1 i − l1 ) l − l1 (kG) (6.2) Trong đó: n: số lợng tải trọng zi: toạ độ tải trọng thứ i Pi: Giá trị tải trọng thứ i (kG) 2.3 Vẽ biểu đồ nội lực tác dụng lên khung, xác định vị trí nguy hiểm chịu lực tổng hợp lớn Khung chịu lực cắt Qy mômen uốn Mx Tại vị trí zi, lực cắt Qy tính gần theo công thức: i Q yi = Pk (kG) (6.3) k =1 Tại vị trí zi, mômen uốn Mx tính gần theo c«ng thøc: i M xi = ∑ Pk z k (kGcm) (6.4) k =1 Sau đà xác định đợc Qy Mx, hoàn toàn vẽ đợc biểu đồ nội lực tác dụng khung, từ xác định đợc vị trí nguy hiểm cđa khung 2.4 KiĨm tra bỊn n khung t¹i tiÕt diƯn nguy hiĨm øng st n cđa dÇm däc: σx = M u (z ) Wu (kG/cm2) (6.5) Trong ®ã: Wu : Mô men chống uốn mặt cắt xét - 161 - h t Thông thờng khung đợc có kết cấu từ thép chữ U có thông số kích thớc mặt cắt ngang h , b, t (hình 6.2) b Hình 6.2 Các kích thớc mặt cắt ngang dầm Khi đó: Wu = th (h + 6.b) (cm3) (6.6) øng suÊt uèn ngang cña dÇm däc: σy = Qy Jx y (kG/cm2) (6.7) Trong đó: y : Khoảng cách từ tâm tiết diện tới điểm tính ứng suất (m) Jx : Mô men quán tính mặt cắt ngang: Jx = t.h (h + 6.b) (cm4) 12 (6.8) ứng suất tổng hợp dầm däc: σ th = σ 2x + σ 2y (kG/cm2) (6.9) ứng suất uốn cho phép dầm dọc đợc tÝnh theo c«ng thøc: [σ u ] = σ ch (kG/cm2) 1,15(k d + 1) (6.10) Trong ®ã: [σu]: øng st n cho phÐp cđa vËt liƯu kd : hƯ số dự trữ tính đến tải trọng động kd = 2,5 ữ 8,5 ch : Giới hạn chảy vật liƯu Víi thÐp 35: σch = 850 MPa = 8500 (kG/cm2) 2.5 KiĨm tra bỊn xo¾n khung øng st xo¾n khung đợc tính theo công thức: - 162 - x = .G (kG/cm2) L (6.11) Trong đó: G: Mô đun đàn hồi trợt xoắn vật liệu G = 8.103 (kG/cm2) L: chiều dài sở xe : Toạ độ quạt mép mặt cắt ngang dầm tới tâm tiết diện ngang dầm Với mặt cắt ngang dầm U, đợc tính theo c«ng thøc: ⎤ h2 ⎡b − t hbt ρ= +⎢ + ⎣ 2(hb − (h − t )(b − t ) ) ⎥⎦ (cm) (6.12) θ: góc xoắn xà ngang đợc tính theo công thức: = ln (rad) L (6.13) Trong đó: ln: Chiều dài xà ngang (cm) L: Chiều dài sở xe (cm) htmax : Góc xoắn chiều rộng sở B, góc đợc xác định theo góc quay tơng đối hai xà ngang lấy cầu ôtô Ta coi xe trạng thái xoắn khung xấu nhất, tức bên nhíp đà bị nén ®Õn møc ch¹m h¹n chÕ cđa hƯ thèng treo lấy khoảng dịch chuyển nhíp tới ụ hạn chÕ b»ng htmax nh− h×nh vÏ 6.3 α B H×nh 6.3 Góc xoắn chiều rộng sở Nh vậy, đợc tính theo công thức: = artg(hmax/B) (rad) (6.14) hmax: khoảng dịch chuyển lớn nhíp (cm) B: chiỊu réng c¬ së cđa xe (cm) - 163 - III Sơ đồ thuật toán Bắt đầu Nhập liệu Xác định tải trọng đặt lên khung Xác định phản lực mõ nhíp Tính toán nội lực xác định vị trí nguy hiểm Chọn vật liệu kích thớc mặt cắt ngang dầm Kiểm tra bền uốn khung Đúng Sai Sai Kiểm tra bền xoắn khung Đúng Xem kết Kết thúc Hình 6.1 Sơ đồ lôgíc thuật toán tính toán bền khung ôtô Với trình tự bớc tính bền khung ôtô nh phần II, đa sơ đồ thuật toán toán tính bền khung hình 6.1 Trong sơ đồ có khối chơng trình thực chức sau: 3.1 Khối nhập liệu: Khối thực chức lựa chọn phần nhập liệu tính toán, bao gồm: - Chiều dài sở «t« - ChiỊu réng c¬ së cđa «t« - 164 - - Chiều dài dầm ngang - Độ dịch chuyển lớn hệ thống treo (từ trạng thái tự đến chạm vào ụ hạn chế) - Trọng lợng ba đờ xóc vị trí trọng tâm ba đờ xóc - Trọng lợng két nớc vị trí trọng tâm két nớc - Trọng lợng động cơ, cụm ly hợp vị trí trọng tâm cụm động + ly hợp - Trọng lợng ca bin vị trí trọng tâm ca bin - Trọng lợng hộp số vị trí trọng tâm hộp số - Trọng lợng đăng vị trí trọng tâm cac đăng - Trọng lợng thùng hàng, chiều dài thùng vị trí đặt thùng - Vị trí đặt nhíp - Hệ số tải trọng động (Các vị trí so với đầu mút phía trớc khung) 3.2 Khối xác định tải trọng đặt lên khung: Khối thực việc phân bố lại tải trọng nh tải tập trung suốt chiều dài khung 3.3 Khối tính toán phản lực mõ nhíp: Khối thực việc tính toán phản lực dầm 3.4 Khối tính toán nội lực xác định vị trí nguy hiểm: Khối thực việc tính toán nội lực xác định vị trí nguy hiểm dầm dựa vào biểu đồ nội lực tác dụng lên dầm 3.5 Khối chọn vật liệu kích thớc mặt cắt ngang: Khối thực việc lựa chọn thông số vật liệu kích thớc dầm, thông số gồm có: - Kích thớc thép chữ U: h, b, t - Giới hạn chảy vật liệu - Mô đun đàn hồi trợt xo¾n vËt liƯu 3.6 Khèi kiĨm tra bỊn n khung: Khối thực việc tính toán kiểm tra bền uốn dầm 3.7 Khối kiểm tra bền xoắn khung: Khối thực việc tính toán kiểm tra bền xoắn dầm 3.8 Khối xem kết Sau đà tính toán kiểm tra bền khung, khối thể kết tính toán biểu ®å néi lùc khung 3.9 KÕt luËn Sau đà hoàn thành tính toán bền khung, đa kết luận khả chịu tải khung có kết luận cần thay đổi vật liệu, gia c−êng cho khung,v.v - 165 - IV X©y dựng chơng trình có giao diện tiếng Việt Trên sở sơ đồ thuật toán cho toán kiểm bền khung, tiến hành xây dựng chơng trình có giao diện tiếng Việt để thực thao tác cách trực quan máy tính Chơng trình đợc viết ngôn ngữ lập trình ứng dơng Matlab 5.3 Khi lùa chän tÝnh to¸n khung tõ chơng trình tổng thể, ban đầu có menu thông báo cho phép ngời dùng bắt đầu thực toán tính khung: Hình 6.4.1 Menu Nếu bấm chọn "Tiếp tục" đa menu chơng trình tính toán kiểm nghiệm khung xe Chọn "Thoát" để quay trở lại chơng trình tổng thể toàn hệ thống ôtô 4.1 Chơng trình tính toán kiểm nghiệm khung Khi lựa chọn "Tiếp tục" từ menu chạy phần chơng trình tính toán kiểm nghiện khung có giao diện nh sau: Hình 6.4.2 Menu "Tính toán kiểm nghiệm khung ôtô" - 166 - Trên menu có công cho phÐp chóng ta thùc hiƯn c¸c thao t¸c toán thiết kế Ban đầu "Nhập liệu", sau "Xem kết quả" kết thúc "Thoát khỏi chơng trình" Bên cạnh ngời sử dụng xem phần "Trợ giúp" để biết thêm thông tin giúp đỡ cách thức sử dụng chơng trình lần 4.2 Nhập liệu Đây phần chơng trình quan trọng, bao gồm liệu chung xe, tải trọng đặt lên khung, thông số dầm Modul nhập liệu gồm có hai phần: Nhập liệu từ bàn phím nhập liệu từ tệp 4.2.1 Nhập liƯu tõ tƯp Khi bÊm chän nhËp d÷ liƯu tõ tệp bảng lựa chọn tệp liệu xe sở đà có sẵn thông số cho phép ngời sử dụng lựa chọn để tham khảo số thông số nhập lần Hình 6.4.3 Nhập liệu từ tệp Khi ta chọn đợc tệp liệu chơng trình menu giống nh nhập liệu từ bµn phÝm cho phÐp ng−êi sư dơng cã thĨ tham khảo để giữ nguyên hay sửa đổi thông số xe 4.2.2 Nhập liệu xe Khi bấm chọn "Nhập liệu từ bàn phím" để nhập liệu, menu để ngời sử dụng nhập thông số phục vụ cho trình tính toán: Sau đà nhập đầy đủ thông số khung, lu lại thông số bấm vào "Lu lại", bấm "Tiếp tục" để kết thúc phần nhập liệu, chuyển sang phần Bấm "Thoát" nhập liệu sai không muốn nhập liệu 4.3 Lu liệu Sau đà nhập liệu, ngời sử dụng lu lại thông số để cần nhập lại số liệu nh để có đợc số thông số để tham khảo Khi chọn "Lu lại" chơng trình ®−a menu cho phÐp ng−êi dïng cã thÓ l−u lại tệp liệu theo tên tuỳ chọn - 167 - Hình 6.4.4 Nhập liệu từ bàn phím Hình 6.4.5 Lu liệu 4.4 Xem kết Sau đà hoàn thành phần nhập liệu, chơng trình tự động tính toán kết tính đợc thể ngời sử dụng bấm vào phần "Xem kết quả" menu Khi bấm vào "Xem kết quả", bảng kết chứa biểu đồ nội lực khung giá trị ứng suất điểm nguy hiểm Trên bảng thể kết quả, ngời sử dụng bấm "Thoát" kết thúc phần xem kết Sau xem xong kết mà không muốn thực công việc tính toán kiểm nghiệm khung ôtô nữa, ngời sử dụng lựa chọn "Thoát khỏi chơng trình" để quay menu nh ban đầu để kết thúc phần "Tính toán kiểm nghiệm khung ôtô" - 168 - Hình 6.4.6 KÕt qu¶ tÝnh bỊn khung - 169 - V Kết luận Chơng trình "Tính toán kiểm nghiệm khung ôtô" víi giao diƯn b»ng tiÕng ViƯt th©n thiƯn, dƠ hiĨu, dễ sử dụng đà đạt đợc số kết sau: - Tổng hợp đợc công thức số phơng pháp tính toán khung đà đợc sử dụng Việt Nam năm qua - Xây dựng đợc chơng trình tính toán có giao diện tiếng Việt dễ hiểu, dễ sử dụng Chơng trình giúp cho kỹ s chuyên ngành giảm nhẹ đợc công việc tổng hợp lại bớc công thức tính, nh giảm đợc khối lợng thời gian tính toán so với trớc phải sử dụng tay - Tổng hợp đợc trình tính toán số kết cấu khung đợc sử dụng rộng rÃi thị trờng Việt Nam áp dụng chơng trình để kiểm nghiệm khung loại xe này, nh tham khảo thông số loại xe có để lựa chọn thiết kế cho loại xe đóng Việt Nam Bên cạnh mặt đạt đợc, chơng trình có số khiếm khuyết sau: - Chơng trình xây dựng theo phơng pháp tính toán lâu đợc sử dụng Việt Nam nên cha thật xác so với phơng pháp tính toán đại nh phơng pháp phần tử hữu hạn phần mềm chuyên dụng để tính bền kết cấu - Cha tham khảo đợc nhiều số liệu vật liệu số lợng tải trọng hạn chế - Chơng trình chạy môi trờng phần mềm Matlab 5.3, phần mềm sẵn có sử dụng tơng đối thuận tiện nhng phải cài đặt phần mềm chạy đợc - 170 - Kết luận Trong thời gian năm nghiên cứu, đề tài đà thực đợc chơng trình nghiên cứu đạt đợc số kết sau: - Tổng hợp đợc công thức số phơng pháp tính toán hệ thống ôtô đà đợc sử dụng Việt Nam năm qua - Xây dựng đợc chơng trình tính toán có giao diện tiếng Việt dễ hiểu, dễ sử dụng - Chơng trình kiểm nghiệm đánh giá chất lợng động lực học ôtô - Chơng trình tính toán số kết cấu hệ thống phanh dầu - Chơng trình trình tính toán kết cấu hệ thống treo phụ thuộc - Chơng trình tính toán số kết cấu hệ thống lái - Chơng trình tính toán số kết cấu hệ thống ly hợp - Chơng trình tính toán số kết cấu khung Các chơng trình tính toán đợc áp dụng kiểm nghiệm kết cấu đợc sử dụng rộng rÃi thị trờng Việt Nam, nh tham khảo thông số loại xe có để lựa chọn thiết kế cho loại xe đóng Việt Nam Mặc dù số hạn chế định nh : chơng trình phải chạy phần mềm Matlab, cha hoàn thiện kết cấu nhng chơng trình xây dựng đợc đà tổng hợp cách tỉ mỉ phơng pháp công thức tính nh xây dựng đợc phần giao diện tiếng Việt Chơng trình giúp đánh giá đợc (trên lý thuyết) xe vận hành tính thông số kết cấu hƯ thèng chóng ta thiÕt kÕ xe míi Trªn sở kết nghiên cứu mở rộng nghiên cứu cụm khác phức tạp hệ thống nói trên, ph¸t triĨn tÝnh to¸n c¸c hƯ thèng kh¸c cịng nh− xây dựng thêm phần nghiên cứu chuyên sâu hệ thống Nhìn chung nội dung đà đợc nghiên cứu thực cách nghiêm túc, tỉ mỉ Các kết đạt đợc áp dụng bớc đầu vào trình đánh giá thiết kế làm sở cho nghiên cứu chuyên sâu, đặc biệt dùng làm tài liệu tham khảo cho sinh viên nh cán kỹ thuật ngành ôtô Với thời gian ngắn, kinh phí hạn chế nhóm nghiên cứu đà có nhiều cố gắng nhng không tránh khỏi thiếu sót Rất mong đợc góp ý đồng nghiệp, đồng chí bạn - 171 - Tài liệu tham khảo Thiết kế tính toán ôtô máy kéo; Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên; NXB ĐH&THCN; 1986 Lý thuyết ôtô; Chủ biên GS TSKH Nguyễn Hữu Cẩn; NXB KH&KT; 2000 NXB ĐH&THCN; 2000 Mastering Matlab; Duane Hanselman, Bruce Littlefield; University of Maine - Prentice Hall; 1995 Matlab for Engineers; Arial Brial, Moshe Breiner; Addition - Wesley Publishing Company; 1995 - 172 - ... hợp xây dựng phần chơng trình tính toán thiết kế, kiểm nghiệm số hệ thống ôtô có giao diện tiếng Việt ứng dụng phần mềm Matlab: - Xây dựng thuật toán chơng trình tính toán động lực học ôtô - Xây. .. số kỹ thuật ôtô - Loại xe (con hay tải) - Trọng lợng toàn ô tô - Chiều rộng sở ôtô - Chiều cao toàn ôtô - Vận tốc chuyển động lớn ôtô - Kích th−íc lèp - Tû sè trun cđa trun lùc chÝnh - Tû sè trun... lực) - Xây dựng thuật toán chơng trình tính toán khung ôtô Các phần mềm xây dựng đợc đà đợc công bố số hội nghị chuyên ngành đợc ứng dụng trình đào tạo công nghệ cho kỹ s kỹ thuật viên Công ty ôtô