Bài giảng Kỹ thuật thân vỏ - khí động lực học ô tô

PowerPoint Präsentation 8/23/2023 1 Bộ môn Kỹ thuật Ô tô Bài giảng Kỹ thuật thân vỏ khí động lực học ô tô Trường Đại học Thủy Lợi Khoa Cơ khí Bộ môn Kỹ thuật Ô tô Email nguyendangtan@tlu edu vn Tel +8[.]

Trang 1

Bộ môn Kỹ thuật Ô tô

Trường Đại học Thủy Lợi

3 Giới thiệu về phương pháp kết cấu bề mặt đơn giản (SSS)

4 Mô hình SSS cho kết cấu của xe

5 Tính toán lực và mô men

6 Áp dụng phương pháp SSS cho kết cấu xe đầy đủ

7 Giới thiệu về khí động học ô tô

8 Lực cản khí động học của xe con

9 Lực cản khí động học của xe thương mại

Mục tiêu môn học

• Giới thiệu về kết cấu thân vỏ các loại ô tô

• Cung cấp kiến thức về tính toán kết cấu thân vỏ ô tô dựa trên việc áp dụng các phương pháp đơn giản hóa

trong thiết kế ô tô, nhất là trong giai đoạn thiết kế "concept"

• Trang bị kiến thức cơ bản liên quan đến tính toán lực cản khí động học của xe

Yêu cầu môn học

Hiểu được các kiến thức cơ sở về kết cấu thân vỏ

• Hiểu được công dụng, cấu tạo của thân vỏ

• Phân loại các kết cấu thân vỏ

Hiểu được cách xác định lực lên kết cấu thân vỏ

• Hiểu được phương pháp SSS

• Hiểu được lực tác dụng lên các kết cấu khung xe khác nhau

Hiểu được các kiến thức về khí động lực học

• Hiểu được các nguyên lý cơ bản

• Hiểu được khí động học ngoại biên và nội biên của xe

• Hiểu được lực cản khí động

• Hiểu được các giải pháp tối ưu hóa biên dạng thân vỏ

Trang 2

Dr.-Ing Nguyễn Đăng Tấn

Tài liệu tham khảo

Giáo trình:

Các tài liệu tham khảo:

[1] J.C.Brown, A.J.Robertson, S.T.Serpento Motor vehicle structure: Concepts and fundamentals Butterworth-Heinemann,

2002

[2] W.H.Hucho (Editor) Aerodynamics of road vehicles: From Fluid Mechanics to Vehicle Engineering 4th edition,

Butterworth-Heinemann, 1990

[3] Nguyễn Khắc Trai Cơ sở thiết kế ô tô Nhà xuất bản Giao thông vận tải, 2006

[4] J.Katz Automotive aerodynamics John Wiley & Sons, Ltd 2016

[5] С.М Кудрявцев, Г.В Пачурин, Д.В Соловьев, В.А Власов ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ПРОИЗВОДСТВА

И МАТЕРИАЛЫ КУЗОВА СОВРЕМЕННОГО АВТОМОБИЛЯ Нижний Новгород, 2010

[6] Donald E Malen Fundamentals of Automobile Body Structure Design SAE International, 2011

[7] QCVN 09:2011/BGTVT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường đối với ô

tô

Đánh giá học phần

• Bài kiểm tra: Kiểm tra trên lớp 2-3 câu hỏi

• Kết thúc môn học: làm bài tiểu luận theo nhóm, mỗi nhóm 5-6 sinh viên

1.1 Yêu cầu cơ bản về độ cứng và độ bền của thân vỏ ô tô

1 Giới thiệu về thân vỏ ô tô

Thân vỏ (hay khung vỏ) là nền tảng để lắp đặt, cố định và liên kết tất cả bộ phận trên xe ô tô thành một chủ thể hợp nhất Bên

cạnh đó, thân vỏ còn giúp định hình kết cấu bên trong và hình dạng bên ngoài của xe, đóng vai trò quan trọng trong việc bảo

vệ an toàn khi xe xảy ra va chạm

Có 2 loại cấu tạo thân vỏ xe ô tô cơ bản: thân khung rời (body-on-frame) và thân khung liền (unibody).

Với cấu trúc thân khung rời (body on frame), thân xe sẽ được

đặt trên một khung gầm riêng biệt

Ưu điểm cấu trúc body-on-frame là dễ thiết kế và

sửa chữa, ít tiếng vọng từ gầm, khả năng chịu tải cao

(chống xoắn tốt), bền bỉ…

Nhược điểm là trọng lượng nặng nên ảnh hưởng

nhiều đến hiệu suất vận hành cũng như mức tiêu thụ

nhiên liệu, trọng tâm cao… Các dòng xe sử dụng cấu

trúc thân khung rời: SUV, xe bán tải, xe tải, xe

chuyên dụng…

Trang 3

Thân khung liền

Với cấu trúc thân khung liền (unibody), thân xe và khung gầm bên dưới liền nhau tạo thành một khối thống nhất

Ưu điểm cấu trúc unibody là trọng lượng nhẹ (nhờ đó mà cải thiện đáng kể hiệu suất vận hành và mức tiêu hao nhiên liệu),

trọng tâm thấp hơn (tăng độ ổn định xe)…

Nhược điểm là khó sửa chữa, khả năng chịu tải không cao… Các dòng xe sử dụng cấu trúc thân khung liền: sedan,

• Vỏ xe gồm: nắp capo, lưới tản nhiệt, ba đờ sốc, ốp

sườn xe, cánh cửa xe, nắp cốp, cản sau…

• Kính xe gồm: kính chắn gió, kính hậu, kính cửa

sổ…

• Các phụ tùng thân vỏ gồm: gương chiếu hậu, đèn

xe, tay nắm cửa xe, gạt mưa, chắn bùn…

Mục đích của kết cấu thân vỏ là duy trì hình dạng của xe và chịu được các tải trọng khác nhau tác dụng lên nó Kết cấu

thường chiếm một tỷ trọng lớn trong chi phí phát triển và sản xuất xe mới, và nhiều mẫu kết cấu khác nhau có sẵn cho

người thiết kế Điều cần thiết là cái tốt nhất phải được kết cấu có thể chấp nhận được trong phạm vi các ràng buộc thiết kế

khác như chi phí, khối lượng và phương pháp sản xuất, ứng dụng sản phẩm, v.v

Đánh giá hiệu năng của một kết cấu xe liên quan đến công suất và độ cứng của nó Mục đích thiết kế là đạt được đủ các

mức này với khối lượng càng ít càng tốt

a) Độ bền

Độ bền có thể được định nghĩa theo cách khác là lực lớn nhất mà kết cấu có thể chịu được Các trường hợp tải trọng khác

nhau gây ra tải trọng thành phần cục bộ khác nhau, nhưng kết cấu phải có đủ độ bền cho tất cả các trường hợp tải trọng

Khái niệm độ bền và độ cứng

b) Độ cứng

Độ cứng của kết cấu liên quan đến biến dạng được tạo ra khi tác dụng của tải

trọng Nó chỉ áp dụng cho các kết cấu trong phạm vi đàn hồi và là độ dốc của

đồ thị tải trọng so với biến dạng

Độ cứng của kết cấu xe có ảnh hưởng quan trọng đến khả năng xử lý và ứng

xử dao động của nó Điều quan trọng là phải đảm bảo rằng độ lệch do tải trọng

quá lớn không lớn đến mức làm ảnh hưởng đến chức năng của xe, chẳng hạn

như cửa sẽ không đóng lại hoặc hình dạng hệ thống treo bị thay đổi Độ cứng

thấp có thể dẫn đến rung động không thể chấp nhận được

Trang 4

1.2 Lịch sử và tổng quan về các kiểu cấu trúc thân vỏ ô tô

a) Lịch sử phát triển

Vào những năm 1920, khi việc sản xuất hàng loạt đã trở nên phổ biến, cấu hình tiêu chuẩn của xe hơi là cấu trúc

‘body-on-chassis’ riêng biệt Điều này có một số lợi thế nhất định, bao gồm tính linh hoạt trong sản xuất, cho phép kết hợp các

kiểu thân xe khác nhau một cách dễ dàng và cho phép ‘khung xe’ được coi như một bộ phận riêng biệt, kết hợp tất cả các

thành phần cơ khí Hình dạng của khung gầm rất thích hợp để lắp lò xo bán elip vào hệ thống treo trục dầm, hệ thống phổ

biến vào thời điểm đó Ngoài ra, sự sắp xếp này cũng được ưa chuộng bởi vì ngành công nghiệp thời đó được chia thành

các nhà sản xuất "khung xe" và "thân xe" riêng biệt Truyền thống đóng một vai trò quan trọng trong việc lựa chọn

phương pháp xây dựng này

Khung gầm dưới sàn, được coi là kết cấu của ô tô, bao gồm một ‘khung thang’ phẳng Điều này kết hợp hai khung bên có

phần mở (thường là phần chữ C được ép lại) chạy hết chiều dài của xe, được kết nối với nhau bằng các thanh ngang có

phần mở chạy ngang và được tán vào khung bên ở các khớp nối vuông góc Khung như vậy thuộc về một lớp cấu trúc

được gọi là cấu trúc phẳng' Mục đích kết cấu khung phẳng để chịu tải trọng thông thường

Khung xe hình thang mở (1920)

Tải trọng tác dụng lên khung (1920)

Vào đầu những năm 1920, phần lớn xe du lịch có phần thân hở, về bản chất là linh hoạt Vào thời điểm đó, người ta

thường cho rằng thân xe không chịu tải trọng đường bộ (chỉ trọng lượng bản thân, hành khách và trọng tải), và do đó, nó

không được thiết kế để chịu tải Điều này đặc biệt đúng đối với tải trọng xoắn

Thử nghiệm ban đầu với các thân vỏ bằng kim loại, đặc biệt là ở dạng 'sedan', nơi độ cứng xoắn được tạo ra một cách

ngẫu nhiên và vô tình, dẫn đến các vấn đề 'lạch cạch' giữa khung và thân xe, đồng thời 'kêu' và nứt vỡ ở các điểm khác

nhau bên trong thân xe, do mang tải trọng kết cấu Đây là một trường hợp cổ điển của "dư thừa" hoặc “siêu tĩnh’’ trong kết

cấu Trong trường hợp đơn giản, thân và khung chỉ được kết nối ở đầu của chúng

Sản xuất thân xe trong những năm 1920

Sơ đồ hai lò xo mắc song song

Trang 5

Vào những năm 1930, khung gầm sàn phụ vẫn được làm bằng các thành phần hở,

tán đinh với nhau, và nó vẫn được coi là "cấu trúc" của chiếc xe Tuy nhiên, từ phép

tương tự "lò xo song song", có thể thấy rằng một phần lớn tải trọng hiện đã được

truyền qua thân xe, do độ cứng lớn hơn của nó

Các giá đàn hồi đã được thêm vào giữa khung gầm và thân xe Các cặp cách đều

nhau của các giá đỡ này hoạt động như lò xo xoắn về trục dọc của xe giữa khung và

thân xe

Cặp giá treo thân xe được lắp bên ngoàiPhần mở trong công nghệ khung khung có đinh tán vẫn là

tiêu chuẩn trong những năm 1930, và do đó, một phương

pháp tăng độ cứng xoắn, nhưng vẫn sử dụng các bộ phận mở

Khung giằng hình chữ thập 1938

Biểu đồ mô men xoắn và giữ lên khung xe giằng chữ thập

Đến giữa những năm 1930, người ta nhận ra rằng thân xe bằng thép

cứng hơn nhiều so với khung xe cả về uốn và xoắn 'Tích hợp' thân

xe với khung gầm cũng được sử dụng trong một số thiết kế Một

phần thân được gắn vào khung bằng một số lượng lớn các vít, do đó

sử dụng một số độ cứng xoắn cao của phần thân

Gắn nhiều phần của thân xe vào khung (giữa những năm 1930)

Khung ống đôi của xe đua Auto Union 1934

Phiên bản cuối cùng của khung gầm dưới sàn sử dụng các bộ

phận nhỏ là khung ‘ống đôi’ hoặc ‘nhiều ống’ Về cơ bản,

đây vẫn là một khung phẳng kiểu bậc thang, được kết nối

bằng các thanh chéo bên Tuy nhiên, bây giờ cả thanh bên và

mặt cắt ngang đều bao gồm các ống tiết diện kín

Trang 6

b) Các kiểu cấu trúc hiện đại

Trong thời hiện đại hơn, cấu trúc xoắn ống kín (hoặc hộp kín) đã được sử dụng để đạt được hiệu quả cao hơn bằng cách

sử dụng các bộ phận có tiết diện lớn hơn nhưng thành mỏng hơn Mô men quán tính J đối với cấu kiện kín có thành mỏng

tỷ lệ với bình phương diện tích AEđược bao bởi các thành của mặt cắt

𝐽 = 4𝐴2𝑡 / 𝑆Trong đó t = chiều dày thành và S = khoảng cách Do đó có một lợi thế lớn trong việc tăng chiều rộng và chiều sâu của

tấm

Độ cứng xoắn K của cấu kiện khung tiết diện kín khi đó là: K = GJ / L

trong đó G = môđun cắt vật liệu và L = chiều dài của cấu kiện, do đó: 𝑇 = 𝐾 ∙ 𝜃 trong đó T = mômen tác dụng và θ = độ

xoắn)

Khung xương sống bằng thép tấm (Ô tô Lotus)

Cấu trúc khung gầm ‘Backbone’ là một ví dụ tương đối hiện

đại của khái niệm ‘ống tiết diện lớn’ Điều này được sử dụng

trên các xe thể thao chuyên dụng như Lotus được thể hiện

trong Hình Nó vẫn tương đương với một "khung gầm riêng

biệt"

Có thể xây dựng một khung tương tự của khung gầm ‘xương sống’

bằng cách sử dụng các ống tiết diện nhỏ hình tam giác Cách tiếp cận

này được sử dụng trong một số xe thể thao chuyên dụng

Khung xương làm bằng ống nối hình tam giác

Cách cuối cùng của việc sử dụng nguyên tắc ‘ống’ là làm cho

ống bao bọc toàn bộ thân xe Một phiên bản của điều này

được thể hiện trong cấu trúc xe thể thao hình tam giác trong

Hình bên Giờ đây, ‘lồng cuộn’ có hình tam giác kéo dài

xung quanh khoang hành khách Do đó, diện tích mặt cắt

ngang của thân xe rất lớn, và do đó mô men quán tính cũng

Trang 7

Kiểu kết cấu ô tô hiện đại được sử dụng rộng rãi nhất, là thân xe bằng

thép tấm kim loại dạng tấm 'tích hợp' (hoặc 'đơn nhất'), được hàn tại

chỗ Nó rất phù hợp với các phương pháp sản xuất hàng loạt

Cấu trúc khung - thân xe liền khối (1934)

Một ví dụ hiện đại về một "body-in-white" tích hợp (tức là

vỏ thân trần) Phần thân tích hợp thực sự là sự pha trộn giữa

kiểu khung liền khối và kiểu ‘lồng chim’ Thân xe tạo thành

cấu trúc xoắn 'hộp kín' (do đó có độ cứng cao) Các vách

hoặc 'bề mặt' của hộp bao gồm các tấm (chẳng hạn như mái,

vách ngăn sàn, v.v.) Ở những nơi khác, các khung vòng mở

(khung bên, khung kính chắn gió, v.v.) tạo thành bề mặt của

hộp, bất cứ nơi nào cần có lỗ mở Các bộ phận dầm cũng

được sử dụng để thực hiện các tải trọng ngoài mặt phẳng, ví

dụ như trong sàn

1.3 Vật liệu làm thân vỏ

Thép

Thép là vật liệu dùng để sản xuất thân vỏ ô tô phổ biến nhất Thép là một loại hợp kim có thành phần chính gồm sắt và

carbon Thép có các đặc tính như cứng, dễ uốn, sức bền cao và giá thành tương đối thấp nên phù hợp để sản xuất thân vỏ ô

tô Thành phần carbon trong thép giúp tăng độ cứng của thép Tỷ lệ carbon càng cao thì thép sẽ càng cứng

Phần lớn các dòng xe ô tô hiện nay đều có thân vỏ làm

bằng thép Toàn bộ khung xe trên, khung gầm dưới, bệ

máy, dầm cửa, mái, các ốp tấm thân xe đều được làm

bằng thép Không chỉ thế, thép còn được dùng ở nhiều

bộ phận khác trên xe như động cơ, ống xả…

Trang 8

Nhôm

Nhôm là loại vật liệu mới đang dần dần được sử dụng nhiều hơn trong ngành sản xuất ô tô Nhôm có lợi thế nhẹ hơn thép đến

40% Điều này giúp cải thiện đáng kể hiệu suất vận hành của xe cũng như mức tiêu thụ nhiên liệu Bên cạnh đó nhôm còn có

ưu điểm khó bị ăn mòn, dễ chế tạo, có thể tái chế 100%…

Nhôm có độ cứng khá tốt, khả năng chống xoắn cao Một thanh nhôm với cấu trúc nhiều ngăn bên trong sẽ gia tăng đáng kể

độ cứng và độ chắc chắn Điều này giúp xe đạt được độ ổn định tốt, nhất là khi vào cua hay chạy tốc độ cao Một ưu điểm

đặc biệt khác của nhôm là khả năng hấp thụ xung lực khi va chạm rất tốt nên cho độ an toàn cao

Thân vỏ ô tô bằng nhôm có lợi thế nhẹ hơn thép rất nhiều

Hiện nay đã có nhiều hãng ô tô sử dụng vật liệu nhôm

để làm thân vỏ, khung gầm xe, thậm chí toàn bộ thân

vỏ xe Một số mẫu ô tô có thân xe chủ yếu làm bằng

nhôm như:

Acura NSX, Jaguar F-Type, Mercedes-Benz SL, Audi

A8, Land Rover Range Rover, Ferrari F12 Berlinetta,

Ford F-150, Aston Martin DB9…

Nhựa

Không chỉ dùng trong nội thất mà nhựa cũng được sử trong để làm thân vỏ xe ô tô Tuy nhiên loại nhựa dùng trong sản xuất

thân vỏ ô tô là nhựa Fibre-reinforced plastic – FRP (nhựa gia cố sợi – còn gọi là nhựa sợi thuỷ tinh hay nhựa composite)

Loại nhựa này khác với nhựa nhiệt dẻo sử dụng trong các vật dụng hàng ngày Nhựa FRP được hình thành từ chuỗi polyme

được gia cố bằng sợi Những loại sợi sử dụng thường là sợi thủy tinh, carbon, aramid hoặc bazan Polyme thường là epoxy,

vinyl este hoặc polyester…

Ưu điểm nhựa FRP là dễ tạo hình, chống biến dạng tốt, trọng lượng nhẹ… Nhựa FRP hiện nay được sử dụng nhiều trong

ngành công nghiệp ô tô, hàng không vũ trụ, hàng hải, xây dựng… Hiện hãng xe Lamborghini đã ứng dụng vật liệu composite

trong sản xuất thân vỏ của một số mẫu siêu xe của hãng này

Thân vỏ xe bằng nhựa FRP là chống biến dạng tốt, trọng lượng nhẹ

Trang 9

Sợi carbon

Sợi carbon là những sợi có đường kính 5 – 10 micromet, thành phần chủ yếu là nguyên tử carbon Ưu điểm của sợi carbon là

độ cứng cao, độ bền kéo cao, khả năng chịu nhiệt tốt và đặc biệt là trọng lượng nhẹ Do đó đây được xem là loại vật liệu rất

hấp dẫn trong chế tạo thân vỏ xe ô tô

Sợi carbon được xem là loại vật liệu rất hấp dẫn trong chế tạo

thân vỏ xe ô tô

Tuy nhiên do giá thành của sợi carbon cao nên loại vật liệu này chỉ được sử dụng trên những mẫu xe thể thao cao cấp Một số

hãng xe đã ứng dụng sợi carbon trong chế tạo thân vỏ xe như: Lamborghini, Bugatti, Ferrari, Pagani, Koenigsegg,

Mercedes-Benz…

1.4 Thiết kế thân vỏ và tích hợp kiểu dáng

1.4 1 Thiết kế cấu trúc thân vỏ tốt nhất [6]

Vấn đề cấu trúc liên kết có thể được phát biểu chính thức hơn như sau:

Mục tiêu: Xác định cách sắp xếp không gian tốt nhất của các phần tử cấu trúc (thường “tốt nhất” có nghĩa là giảm thiểu khối

lượng)

1 Đáp ứng tất cả các yêu cầu cấu trúc về độ bền, độ cứng và khả năng hấp thụ năng lượng

2 Đáp ứng các hạn chế về không gian và bề mặt bên ngoài thân xe

1.4 2 Bố trí thân vỏ

1 Thiết lập không gian cho người ở bao gồm chỗ ngồi, cửa xe và tầm nhìn

2 Thiết lập mối quan hệ của sản xe đối với người ngồi trong xe

3 Xác định vị trí các hệ thống phụ có vị trí được yêu cầu bởi các tiêu chuẩn của chính phủ, ví dụ vị trí cản va

4 Vị trí các hệ thống phụ cho chức năng trong xe

5 Bao bọc xe trong một lớp vỏ được xác định bởi bề mặt bên ngoài thân xe, được xác định bởi kiểu dáng và khí động học

Trang 10

1.4 1 Thiết kế cấu trúc thân vỏ tốt nhất

Vấn đề cấu trúc liên kết có thể được phát biểu chính thức hơn như sau:

Mục tiêu: Xác định cách sắp xếp không gian tốt nhất của các phần tử cấu trúc (thường “tốt nhất” có nghĩa là giảm thiểu khối

lượng)

1 Đáp ứng tất cả các yêu cầu cấu trúc về độ bền, độ cứng và khả năng hấp thụ năng lượng

2 Đáp ứng các hạn chế về không gian và bề mặt bên ngoài thân xe

1.4 2 Bố trí thân vỏ [6]

1 Thiết lập không gian cho người ở bao gồm chỗ ngồi, cửa xe và tầm nhìn

2 Thiết lập mối quan hệ của sản xe đối với người ngồi trong xe

3 Xác định vị trí các hệ thống phụ có vị trí được yêu cầu bởi các tiêu chuẩn của chính phủ, ví dụ vị trí cản va

4 Vị trí các hệ thống phụ cho chức năng trong xe

5 Bao bọc xe trong một lớp vỏ được xác định bởi bề mặt bên ngoài thân xe, được xác định bởi kiểu dáng và khí động học

1.4 2.1 Bố cục xe nhìn từ bên ngoài

Mục đích cơ bản của xe du lịch là chở người, người ngồi trong một cấu hình

thoải mái Với số lượng người có kích thước khác nhau, chỗ ngồi dựa trên một

mẫu thống kê Tùy thuộc vào loại xe — xe thể thao, sedan, xe thể thao đa dụng

— chúng tôi có lựa chọn chiều cao ghế,khoảng cách từ sàn đến chỗ ngồi tham

chiếu điểm nằm ở hông (reference point located at the hip SRP)

Khi chiều cao ghế được chọn, vị trí để chân có thể được thiết

lập để tạo sự thoải mái Các nghiên cứu về sự thoải mái của

chỗ ngồi đưa ra mối quan hệ giữa chiều cao của ghế và

khoảng cách nằm ngang từ bóng của chân đến chỗ ngồi tham

FCH = Chiều cao ghế trước (mm), 170 mm <FCH <455 mm

BOF = Kích thước ngang của chân đến điểm tham chiếu chỗ

ngồi (mm)

Trang 11

Thiết lập chiều dài xe nhỏ gọn nhất: Vị trí ghế sau

Hành khách ngồi phía sau được định hướng tương đối

so với người ngồi phía trước Nói chung, SRP phía sau

cao hơn một chút so với phía trước và, một lần nữa

dựa trên loại xe, chỗ đầu gối mong muốn sẽ thiết lập

hàng ghế sau

Thiết lập chiều dài xe nhỏ gọn nhất: Vị trí ghế trước

Với cả người ngồi phía trước và phía sau được định hướng,

vị trí của mắt được thiết lập và xác định bởi một hình elip

theo 95% dân số Theo cách tương tự, biên dạng đầu được

thêm vào

Thiết lập chiều dài xe nhỏ gọn nhất: Vị trí bánh xe

Dựa trên ước tính khối lượng sơ bộ cho chiếc xe, kích thước

lốp có thể được lựa chọn và định hướng phù hợp với người

ngồi trên xe

Lốp được định vị với khoảng hở trước tối thiểu từ chân người

lái đến lốp Khoảng trống này sẽ phụ thuộc vào việc đây là cấu

hình dẫn động bánh trước hay bánh sau Tương tự, bánh sau

được đặt càng gần người ngồi sau càng tốt Khoảng sáng gầm

sau này sẽ phụ thuộc vào hành trình của hệ thống treo và quỹ

đạo của bánh xe, được xác định bởi loại hệ thống treo

Thiết lập chiều dài xe nhỏ gọn nhất: Chiều dài tổng thể

Với các bánh xe được định vị, hệ thống truyền lực có thể

được định hướng ở vị trí phía trước Phía trước của chiếc xe

được xác định bằng cách đặt trong không gian biến dạng cần

thiết cho khả năng va chạm phía trước Ở phía sau, không

gian cho hàng hóa thiết kế hoặc không gian cho khả năng va

chạm phía sau— tùy theo giá trị nào lớn hơn Quy trình này

dẫn đến việc xây dựng kích thước chiều dài tổng thể tối thiểu

của xe

Trang 12

Thiết lập xe nhỏ gọn nhất: Thiết lập chiều cao xe

Thiết lập hướng thẳng đứng của chỗ ngồi so với

mặt đất Khi định hướng chỗ ngồi, gắn hệ tọa độ

được gắn cố định vào thân xe Khi làm như vậy,

đường mặt đất “di chuyển” so với phần thân cố

định

Tùy thuộc vào tải trọng trên xe, hệ thống treo trước trong đó

xác định bốn điều kiện: Vị trí thiết kế trong đó xe chở hai

người, hành trình di chuyển của hệ thống treo

Định nghĩa di chuyển của hệ thống treo

1.4.2.1 Bố cục xe nhìn từ bên ngoài

Thiết lập chiều cao xe nhỏ gọn nhất: Ràng buộc

khoảng sáng gầm xe

Khi các tuyến đường đã được thiết lập, các điều

kiện khoảng sáng gầm xe được áp dụng Hình bên

cho thấy một trong số này, bao gồm góc khởi hành,

lề đường, đoạn đường vượt, vị trí thẳng đứng của

cản

1.4.2.2 Bố cục xe nhìn từ phía trước

Thiết lập chiều rộng xe nhỏ gọn nhất

Để thiết lập chiều rộng xe nhỏ gọn nhất xem xét ba tiêu chí:

1) chiều rộng cần thiết để người ngồi có chỗ ngồi thoải mái,

2) chiều rộng cần thiết để lắp ráp hệ thống truyền lực — đặc

biệt đối với hệ dẫn động cầu trước ngang, và

3) chiều rộng cần thiết để ổn định chống lật nhào Tiêu chí

yêu cầu chiều rộng lớn nhất sẽ thiết lập kích thước nhỏ nhất

hoặc gọn nhất

Trang 13

a) Chiều rộng cần thiết để người ngồi ngồi thoải mái

Các kích thước của con người nhìn từ phía trước

Để xác định chiều rộng cần thiết để người ngồi có chỗ ngồi

thoải mái, chúng ta tưởng tượng chọn ngẫu nhiên n người (n

= số hành khách ở hàng ghế trước) và xem xét phân phối xác

suất 99% người khảo sát

Tính xác suất để hai người lớn

có tổng chiều rộng vai cho trước

Hãy xem xét một chiếc xe hai hành khách, n = 2, và xác

suất để hai người lớn bất kỳ có chiều rộng kết hợp cho

trước được thể hiện trong Hình Khi không gian cho

quần áo và thao tác điều khiển được bao gồm, khoảng

trống vai khoảng 1200 mm Chiều rộng của xe có thể

được xác định dựa trên tiêu chí về chỗ để vai này

b) Chiều rộng cần thiết để lắp ráp hệ truyền động

Thiết lập chiều rộng xe nhỏ gọn nhất: Theo

hệ thống truyền lực

Khoảng cách giữa các bánh xe – vết bánh xe- phải phù hợp với tổng chiều

rộng của hệ thống truyền lực, chiều rộng của hai giá chứa khoang động cơ,

khe hở giữa giá treo và hệ thống truyền lực (thường được thiết lập bằng khe

hở để lắp ráp) và lốp khi nó di chuyển từ phải sang trái hoàn toàn (bao gồm

cả xích lốp nếu sử dụng) Đối với xe dẫn động bánh trước, tiêu chí này

thường là trường hợp xác định chiều rộng xe tối thiểu

Xác định kích thước bao lốp xe

Để xác định chiều rộng dựa trên gói hệ thống truyền lực, cần

có lốp Đường bao này phụ thuộc vào các góc rẽ và nhữnggóc này liên quan trực tiếp đến yêu cầu về đường kính rẽgiữa lề đường Đường kính rẽ là một thuộc tính quan trọngcủa khách hàng mà càng nhỏ thì càng tốt Giá trị điển hìnhcho ô tô con là 10 m

Trang 14

c) Chiều rộng cần thiết để ổn định chống lật nhào

Thiết lập chiều rộng xe nhỏ gọn nhất: Vệt bánh

xe dựa trên ngưỡng lật nhào

Khả năng vào cua tổng — ngưỡng lật nhào— phụ thuộc

vào chiều rộng vệt bánh xe

Xét một xe đang quay với tốc độ ổn định, lực bên do gia tốc

ly tâm tác dụng vào trọng tâm và hướng ra ngoài từ tâm của

vòng quay Khi đường tác dụng của tổng vectơ của lực bên

và trọng lượng của xe nằm ngoài vị trí của bánh xe, xe đang

ở trạng lật

Tỷ số gia tốc bên thiết kế, (a / g), phụ thuộc vào loại xe

và gia tốc bên động tối đa Hình bên cho thấy các giá

trị điển hình của (a / g) theo loại xe Đối với ô tô chở

người, phạm vi là 1,25 <(a / g) <1,50

Ngưỡng lật xe: Các giá trị điển hình cho gia tốc bên theo loại xe

1.4.2.3 Bố cục xe nhìn từ phía trên

Những hạn chế về tầm nhìn đối với các cột A, B

Các ràng buộc quan trọng đối với cấu trúc liên kết thân xe là

các giới hạn do nhu cầu thị lực áp đặt lên cấu trúc bên trên

Hình minh họa sự che khuất tầm nhìn cho phép của trụ A và

trụ B

Hạn chế tầm nhìn về phía trước và phía sau

Hình minh họa các hạn chế điển hình đối với tầm nhìn vềphía trước và phía sau, hạn chế vị trí của các đầu trụ mái, trụ

đỡ và trụ C

Trang 15

1.4.3 Thiết kế thân xe tải [5]

Tư thế lái của tài xế xe tải

Khi thiết kế nơi làm việc của người lái xe tải, cần phải tính

đến không chỉ hình dạng và kích thước của hình nộm mà còn

phải tính đến vị trí của các hình nộm thuộc các nhóm chiều

cao khác, và quan trọng nhất là cung cấp cho họ khả năng lái

xe một chiếc ô tô, nghĩa là, để xem tình hình giao thông,

bảng điều khiển và các chỉ số của chúng., vận hành vô lăng,

bàn đạp và cần gạt của hộp số và phanh đỗ

Ngoài ra, sự dễ dàng ra vào của người lái xe từ nơi làm việc

của anh ta là rất quan trọng Thiết kế của một chiếc xe tải

phải tính đến khả năng bảo dưỡng động cơ và bộ truyền

động Những khó khăn khi thực hiện công việc như vậy

thường liên quan đến vị trí của các đơn vị này dưới gầm xe

hoặc thân xe

1.4.4 Thiết kế thân xe buýt [5]

Vị trí của các cửa xe

Số lượng cửa xe trong thiết kế được lựa chọn tùy

thuộc vào số lượng hành khách và hạng xe: với số

lượng từ 71 đến 100 người, xe buýt hạng I nên có ba

cửa

Chiều cao của các cửa là 1.873 mm, chiều rộng của cửa

trước là 708 mm, các cửa ở phần giữa của thân xe là 1.230

mm Diện tích cửa sổ dự phòng là 1.620.060 mm2 và

1.722.875 mm2 Các kích thước này phải là: chiều cao cửa

-1800 mm, chiều rộng cửa trước - 650 mm, đôi - 1200 mm;

diện tích cửa sổ thoát hiểm tối thiểu 400.000 mm2

Do xe buýt được thiết kế là loại sàn thấp nên hành khách chỉ cần leo lên một bậc thang là có thể vào được khoang hành

khách Chiều cao của nó là 307 mm tính từ mặt đất (theo Quy tắc - không quá 350 mm) Để vào phía sau cabin, dành cho

hành khách ngồi, hai bậc được thiết kế cao 200 mm và sâu 308 mm (theo Quy tắc, chiều cao tối thiểu không dưới 120 mm,

tối đa không quá

Trang 16

1.4.4 Thiết kế thân xe buýt [5]

Kích thước của ghế hành khách

F = 200 mm; G = 225-250 mm

Bố trí xe buýt 1 tầng thấp

Việc không có bậc thềm khi lên xe buýt tạo thuận lợi rất lớn

cho việc lên xuống của hành khách, đặc biệt đối với người già

và người tàn tật, nhưng lại làm phức tạp thiết kế của xe buýt,

cụ thể là phần thân xe

Bản vẽ lắp ráp các thành bên của khung xe buýt

1.4.5 Thông số điển hình theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 09 : 2011/BGTVT

Chiều cao lớn nhất cho phép của xe có khối lượng toàn bộ

không lớn hơn 5,0 tấn

Kích thước giới hạn cho phép của xe

+ Chiều dài: Không lớn hơn 20 m đối với xe nối chuyến;

-Không lớn hơn 12,2 m đối với các loại xe còn lại

+ Chiều rộng: Không lớn hơn 2,5 m

+ Chiều cao: - Không lớn hơn 4,2 m đối với xe khách hai

tầng; - Không lớn hơn 4,0 m đối với các loại xe khác

Ngoài ra, đối với các loại xe có khối lượng toàn bộ không lớn

hơn 5,0 tấn thì chiều cao của xe phải thỏa mãn điều kiện sau:

𝐻𝑚𝑎𝑥 ≤ 1,75 𝑊𝑇Trong đó: Hmax - Cho phép chiều cao tối

đa của xe; WT - Khoảng cách giữa xúc cảm của hai bánh xe

sau với đường

+ Chiều dài đuôi xe: - Không lớn hơn 65% chiều dài cơ sở

đối với xe khách (chiều dài cơ sở của xe khách nối toa được

tính cho toa xe đầu tiên) - Không lớn hơn 60% chiều dài cơ sở

đối với xe tải (không áp dụng đối với xe tải chuyên dùng nêu

tại TCVN 7271)

+ Khoảng sáng gầm xe: Không nhỏ hơn 120 mm (trừ các loại

xe chuyên dùng)

Trang 17

+ Trục đơn: 10 tấn

+ Trục kép phụ thuộc vào khoảng cách hai tâm trục d: d < 1,0 m: 11 tấn; 1,0 ≤ d < 1,3 m: 16 tấn; d ≥ 1,3 m: 18 tấn

+ Trục ba phụ thuộc vào khoảng cách hai tâm trục liền kề nhỏ nhất d: d ≤ 1,3 m: 21 tấn; d > 1,3 m: 24 tấn

Tải trọng trục cho phép lớn nhất

a) Xe và các bộ phận trên xe phải phù hợp với việc tham gia giao thông bên phải theo quy định

b) Khối lượng phân bố lên trục dẫn hướng (hoặc các trục dẫn hướng) không nhỏ hơn 20% khối lượng của toàn xe trong cả

hai trường hợp xe không tải và xe đầy tải Đối với xe khách nối toa tỉ lệ này được xác định đối với toa xe đầu tiên

c) Góc ổn định tĩnh ngang của xe khi không tải không nhỏ hơn giá trị sau: + 280 đối với xe khách hai tầng; + 300 đối với xe

có khối lượng toàn bộ không lớn hơn 1,2 lần khối lượng bản thân; + 350 đối với các loại xe còn lại

d) 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

e) Khối lượng tính toán cho một người được xác định theo quy định của nhà sản xuất nhưng không nhỏ hơn 65 kg/người

Các yêu cầu khác

Yêu cầu riêng đối với xe khách có bố trí giường nằm

a) Giường nằm phải được lắp đặt chắc

chắn và bố trí dọc theo chiều chuyển

động của xe; mỗi giường chỉ cho một

người nằm và phải có dây đai an toàn

loại hai điểm

b) Giường phải được bố trí đảm bảo

đủ không gian để người sử dụng có

thể ra, vào thuận tiện và phải thoả

mãn các kích thước

Trong đó:

+ D không nhỏ hơn 1400 mm;

+ R1không nhỏ hơn 450 mm;

+ R2không nhỏ hơn 350 mm (không áp dụng đối với giường

ở hàng cuối cùng của xe);

+ C1không nhỏ hơn 750 mm;

+ C2không nhỏ hơn 780 mm

Trang 18

Yêu cầu riêng đối với xe khách có bố ghế

Chiều rộng đệm ngồi không nhỏ hơn

400 mm, chiều sâu đệm ngồi không nhỏ

hơn 350 mm tính cho một người Đối

với xe khách, khoảng trống giữa hai

hàng ghế (L) không nhỏ hơn 630 mm;

đối với ghế lắp quay mặt vào nhau (L0)

không nhỏ hơn 1250 mm

Đối với xe trẻ em, Chiều rộng và đệm ngồi

không nhỏ hơn 270 mm tính cho một người

Khoảng trống giữa hai hàng ghế (L) không nhỏ

hơn 460 mm

Chiều cao từ mặt sàn (không áp dụng cho các vị trí trên hốc lắp bánh xe, nắp che khoang động cơ) tới mặt đệm ngồi ghế

khách (H) của xe khách phải nằm trong khoảng từ 380 mm đến 500 mm

Cửa lên xuống

Cửa thoát hiểm

Cửa thoát khẩn cấp nếu là loại đóng mở được thì phải có kích thước nhỏ nhất là: rộng x cao = 550 x 1200 mm;

+ Cửa sổ phía sau có thể được sử dụng làm cửa thoát khẩn cấp khi cho phép đặt lọt một dưỡng hình chữ nhật có kích thước

cao 350 mm, rộng 1550 mm với các góc của hình chữ nhật có thể được làm tròn với bán kính không quá 250 mm

Trang 19

1.5 Các kiểu thân xe

Sedan: Kiểu xe du lịch, thân xe có 3 khoang riêng biệt gồm khoang động cơ, khoang hành khách và khoang hành lý Đây là

kiểu xe phong cách sang trọng, thanh lịch

Khung vỏ có cấu trúc liền kín tạo nên bởi thép định

hình, tấm nóc hàn liền hoặc có cửa mở, đuôi xe hạ bậc

Phía sau xe có kính lớn tạo khả năng quan sát phía sau,

cửa mở khoang hành lý dạng tấm liền, giữa khoang

hành khánh và khoang hành lý có vách ngăn kín

Hatchback:

Kiểu thân xe này tương tự sedan nhưng chỉ có 2 khoang gồm khoang động cơ và khoang hành khách thông nhau với khoang

hành lý Phía sau khoang hành lý có cửa riêng Đây kiểu xe mang phong cách nhỏ gọn, năng động, trẻ trung

Loại sedan có cấu trúc đuôi phẳng được gọi là

hatchback hay liftback Cửa phía sau rộng, hình dáng

khung vỏ cho phép trọng tâm hình học của vỏ trên mặt

phẳng dọc chuyển dịch về phía sau, nâng cao khả năng

ổn định của xe

Trang 20

Convertible (mui trần): Kiểu thân xe tương tự sedan nhưng phần trần xe có thể mở ra và đóng lại.

Convertible là từ chỉ chung những mẫu coupe có khả năng mở mui thành "mui trần" Loại xe này vẫn có thể đóng kín bằng

mui mềm từ vải hoặc mui cứng có thể xếp gọn khi mở nắp cốp phía sau Một tên gọi khác thường dùng ở châu Âu cho dòng

này là cabriolet Những dòng convertible của siêu xe thường được các hãng gọi với tên roadster

Crossover (CUV): Kiểu xe đa dụng gầm cao với thân xe xây dựng trên nền tảng xe du lịch, có cấu tạo thân liền khung

Xe CUV hay crossover có tên gọi đầy đủ là crossover utility vehicle (CUV) Xe CUV là dòng xe ô tô đa dụng có cấu tạo

lai giữa xe SUV và hatchback lẫn sedan hay xe coupe Xe hơi CUV thường sử dụng kết cấu thân xe liền khung (unibody)

giống xe hơi du lịch thay vì sử dụng khung rời như những chiếc xe SUV, từ đó giúp cho xe có trọng lượng nhẹ hơn trong

khi không gian vẫn rộng rãi không kém gì một chiếc xe hơi thể thao đa dụng

Ưu điểm

Mẫu xe CUV sẽ khắc phục được nhược điểm về kích cỡ lớn, sự linh hoạt

trong di chuyển hay sự tiêu hao quá nhiều xăng như các dòng SUV, hoặc có

gầm thấp là thiết kế yếu của những chiếc xe sedan

Một ưu điểm nổi bật tiếp theo của dòng xe crossover là sử hệ thống khung

gầm bằng thép cứng tương tự như các loại xe tải, điều này sẽ giúp xe tránh

vặn xoắn trên các địa hình khó, giúp tăng cao khả năng chịu tải, làm giảm

thiểu được độ ồn và tác dụng của mặt đường lên phần khoang xe

Ngoài ra, do sở hữu kết cấu thân vỏ và khung gầm liền khối cùng với trọng

lượng của xe CUV thấp hơn nên chúng sẽ thường được lắp loại động cơ nhỏ

hơn, từ đó giúp chúng có khả năng tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn so với những

chiếc xe SUV cùng phân khúc

Trang 21

Xe thể thao đa dụng (SUV): Kiểu xe thể thao đa dụng gầm cao, cấu tạo thân khung rời tương tự xe tải

SUV là dòng xe thể thao đa dụng viết tắt của cụm từ Sport

Utility Vehicle với thiết kế vuông vắn, mạnh mẽ, cơ bắp cùng

kết cấu thân trên khung như xe tải và khoảng sáng gầm cao,

động cơ mạnh cho khả năng vượt nhiều địa hình, có nội thất

rộng rãi cho 5-7 người bao gồm cả hành lý Để tối ưu khả

năng vận hành nhiều mẫu SUV đều được trang bị hệ thống

dẫn động 4 bánh giúp xe không bị hụt hơi trên những địa

hình khó, tận dụng tốt nhất sức mạnh của động cơ

Xe MPV Multi Purpose Vehicle : Kiểu xe đa dụng, thân xe xây dựng trên nền tảng xe dung lịch, cấu tạo thân liền khung.

Khoang hành khách thông với khoang hành lý rất rộng rãi, hướng đến đa chức năng vừa chở nhiều người lẫn vừa chở nhiều

hàng hoá

Ưu điểm của xe MPV

Phải kể đến ưu điểm đầu tiên của dòng xe MPV chính là

phần không gian bên trong được thiết kế rộng rãi Với những

mẫu xe 5+2, 7 chỗ hay 9 chỗ ngồi các hàng ghế phía sau đều

có thể di chuyển được Bạn có thể gập, trượt để tăng không

gian chở đồ

Với những gia đình đông thành viên thì một chiếc xe MPV sẽ

đáp ứng đủ nhu cầu cho cả nhà trong những chuyến đi bao

gồm chở người và hành lý

Nhược điểm của xe MPV

Ngoại hình của dòng xe MPV chưa được khánh hàng đánh giá cao Kiểu dáng xe đơn giản, không có tính chất mạnh mẽ

Những khách hàng yêu thích kiểu dáng thể thao chắc chắn sẽ không hài lòng với điều này

Hàng ghế thứ 3 của các dòng xe MPV có không gian chưa thật sự thoải mái Thường hàng ghế sát với khoang để đồ nên

phần không gian sẽ bị giới hạn để tăng sức chứa

Về khả năng vận hành động cơ của các dòng xe MPV không cho người lái có cảm giác trải nghiệm, thường ở những mẫu xe

này động cơ không quá mạnh mẽ, chỉ phục vụ đủ cho khối lượng vận hành theo thiết kế

Đối với những khách hàng có sở thích đi đường trường đây không phải là dòng xe được ưu tiên lựa chọn

Trang 22

Xe bán tải Pickup: Kiểu xe có cabin phía trước và thùng hàng phía sau, cấu trúc thân khung rời Xe chuyên dùng để vận

chuyển hàng hoá Xe tải có 3 loại khung thùng hàng gồm: bảo ôn (thùng hộp kín hoàn toàn), mui bạt (thùng hở có khung để

phủ bạt che), thùng lửng (lắp bửng xung quanh không có mui phủ)

Trang 23

2.1 Giới thiệu [1]

2 Các tải trọng xe cơ bản và ước lượng chúng

Quá trình thực tế xác định tải trọng lên xe bắt đầu với việc lấy mẫu môi trường tải trọng làm việc của xe mà khách hàng sử

dụng trên các tuyến đường đường công cộng

Sau đó, những dữ liệu này được sử dụng để tạo, sửa đổi hoặc cập nhật lịch trình đường của để phù hợp hơn với việc sử dụng

của khách hàng trong thế giới thực

Các ước tính tải đơn giản chỉ áp dụng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ, khi không có dữ liệu thử nghiệm hoặc mô phỏng đảm

bảo điều đó Ngoài ra, mỗi công ty sẽ có các hệ số tải trọng riêng, dựa trên kinh nghiệm của các thiết kế thành công

2.2 Điều kiện vận hành của phương tiện và thử nghiệm trên mặt đường[1]

Đối với kết cấu thân xe du lịch, các khả năng thử nghiệm quan trọng có thể được chia thành hai loại: (a) quá tải tức thời; (b)

hư hỏng do mỏi.

Thử nghiệm chịu khả năng tải mỏi

Dữ liệu về môi trường và mức sử dụng của khách hàng là cơ sở cho các loại mặt đường, khoảng cách thử nghiệm, tốc độ và số

lần lặp lại áp dụng cho lịch trình thử nghiệm

Thử nghiệm chịu tải trọng xoắn

2.2 Điều kiện vận hành của phương tiện và thử nghiệm trên mặt đường[1]

Kiểu tải Số lần

lặp lại

Biên độ tải (N)

Tiêu chí chấp nhận Ví dụ minh chứng mặt đường

Quá tải

tức thì

<10 Cao (104) Hạn chế biến dạng vĩnh viễn, duy trì

chức năng làm việc của xe

Hố lớn, va chạm lề đường, va chạm lớn,phanh gấp, vào cua cao, mô-men xoắn bộtruyền động cao

Mỏi >102 Trung

bình (103)

Chu kỳ hoặc khoảng cách để bắt đầuvết nứt, hạn chế lan truyền vết nứt,duy trì chức năng làm việc của xe

Đường đá cuội, hố cỡ trung, đường lát đáviên, đường gồ gề gây xoắn

Tải trọng mỏi được đặc trưng bởi lịch sử thời gian phức tạp với biên độ thấp hơn nhưng số lần xuất hiện nhiều hơn, số chu kỳ

từ 104đến 105

2.3 Các trường hợp tải trọng và hệ số tải trọng [1]

Người thiết kế phương tiện cần phải biết tải trọng xấu nhất hoặc hư hại nặng nhất mà kết cấu có thể phải chịu, (a) để đảm bảo

rằng kết cấu sẽ không bị hỏng do quá tải tức thời và (b) để đảm bảo tuổi thọ mỏi thỏa đáng

Đối với các tính toán thiết kế ban đầu, tải trọng động thực tế trên xe thường được thay thế bằng ‘hệ số tải trọng tĩnh', do

đó: tải trọng động  (tải trọng tĩnh) × (hệ số tải trọng động)

Đôi khi được sử dụng thêm 'hệ số an toàn': tức là tải trọng tương đương ≡ (tải trọng tĩnh) × (hệ số tải động) × (hệ số an

toàn)

So sánh các loại tải và liệt kê một số sự kiện mặt đường điển hình

Trang 24

2.4 Các trường hợp tải trọng cơ bản chung [1]

Hệ trục tạo độ phương tiện

Đối với xe di chuyển bình thường, các trường hợp tải trọng như sau:

1 Tải trọng đối xứng dọc thân xe (‘trường hợp uốn’) gây ra sự uốn cong quanh trục OY

2 Tải trọng không đối xứng dọc thân xe (‘trường hợp xoắn’) gây ra xoắn quanh trục OX và uốn quanh trục OY

3 Tải trọng phía trước và phía sau (phanh, tăng tốc, kéo)

4 Tải trọng bên (vào cua, va vào lề đường, gió ngang v.v.)

Ngoài ra còn tải trọng do va chạm, đóng cửa Nhưng không được xem xét ở đây

Để có thể mô tả các lực và chuyển động trên một chiếc xe, trước

tiên người ta đưa ra một hệ tọa độ, trong đó lực, mômen, tốc độ

và quãng đường theo một hướng nào đó

Hệ tọa độ này được đặt tại trọng tâm của xe, trục x hướng xe di

chuyển thẳng, trục z hướng lên Theo quy ước hệ trục tọa độ để

xác định hướng trục y

Lực, mômen, gia tốc, vận tốc và khoảng cách được xác định

dương nếu chúng hướng theo chiều tọa độ dương

2.4.1 Trường hợp tải trọng đối xứng dọc thân xe (uốn thân xe

quanh trục OY)

Điều này xảy ra khi cả hai bánh xe trên một trục của xe gặp phải

chướng ngại vật đối xứng đồng thời Trọng lượng bản thân của xe

và người, hàng hóa trên xe sẽ gây uốn thân xe quanh trục OY

Để xác định tải trọng gây uốn, cần xác định tải trọng động và hệ

số an toàn tính toán Các hệ số tải được lấy như sau:

• Hệ số tải động: 2 hoặc 2,5 hoặc 3

• Hệ số an toàn: 1,4–1,6; 1,5–2,0 (động cơ và giá treo)

Tải trọng đối xứng

Trang 25

Mức độ xoắn của xe được tạo ra sẽ phụ thuộc vào độ cứng của hệ thống treo trước

và sau và độ cứng xoắn của thân xe Chúng hoạt động như ba lò xo xoắn mắc nối

tiếp, do đó độ cứng xoắn tổng thể KTổngđược đưa ra bởi:

Trường hợp tải không đối xứng dọc

trong đó KTổngvà KSaulà độ cứng xoắn của hệ thống treo trước và sau và KThân xelà độ cứng xoắn của thân xe

2.4.2 Trường hợp không đối xứng dọc

Điều này xảy ra khi chỉ có một bánh xe trên trục bị va chạm không đối xứng Ví dụ

được thể hiện trong Hình Tải trọng không đối xứng theo phương thẳng đứng lên

các bánh xe gây ra mô men xoắn cũng như uốn đối với thân xe Đối với trường

hợp này, tải trọng xoắn là gây biến dạng nghiêm trọng hơn biến dạng do uốn

Các loại xe khác nhau sẽ chịu tải trọng xoắn khác nhau, đối với một chiều cao cản

cho trước, tùy thuộc vào các đặc điểm và hình học xe Để liên hệ tải trọng xoắn của

bất kỳ phương tiện nào với điều kiện vận hành, Erz (1957) đề xuất rằng tải trọng

không đối xứng nên được xác định bằng chiều cao cản va tối đa H của một chỗ va

đập mà một bánh của một trục nằm trên nó, với tất cả các bánh khác trên mặt đất

Mô-men xoắn được tạo ra bởi chiều cao mấp mô H

Do đó, mô-men xoắn T được tạo ra bởi chiều cao cản va

tối đa H (khi tất cả các bánh xe đều tiếp xúc) được cho

bởi:

𝑇 = 𝐾𝑇ổ𝑛𝑔∙ 𝜃

Thân xe thường có cứng dọc trục hơn nhiều so với hệ thống treo trước và sau Do đó, độ xoắn của thân xe so với độ xoắn

tổng thể θ thường không đáng kể Trong những trường hợp như vậy, giá trị 1/KThân xelà nhỏ và có thể được bỏ qua trong

phương trình trên

Trục 2

Trục 1

Góc xoắn 𝜃Chiều rộng

Thân xe

Chiều cao cản

va tối đaH

Mô men xoắn TNhưng độ xoắn ở trục 1, θ ≈ H / B nên 𝑇 = 𝐾𝑇ổ𝑛𝑔∙𝐻

𝐵Mômen T gây ra do trọng lượng truyền lên bánh xe

Trang 26

Lực và mômen trên trục 1

PTrụclà tổng tải trọng lên trục, và PLvà PR là phản lực bên trái

và bên phải của bánh xe

Mô-men xoắn sẽ đạt đến giới hạn khi bánh xe bên phải R nhấc lên, tức là khi PR= 0 (và do đó PL= PTrục)

Phản lực lên bánh xe khi bánh phải bị nhấc lên

Chiều rộng B

Tải trọng lên bánh xe

Tải trọng lên trục

PtrụcMô-men chống xoắn từ thân xe và

hệ thống treoTổng lực tác dụng lên trục 1 Phương trình cân bằng mô men

PTrục

PTrục

Chiều cao cản va HSuy ra

𝑇max = 𝐾𝑇ổ𝑛𝑔𝐻𝑚𝑎𝑥

𝐵 = 𝑃𝑇𝑟ụ𝑐

𝐵2

𝐻max =𝑃𝑇𝑟ụ𝑐𝐵

22𝐾𝑇ổ𝑛𝑔

Thông thường, đối với những chiếc xe du lịch hiện đại có lò xo mềm, hệ thống treo sẽ tác động đến 'điểm giới hạn hành trình'

đối với những cản va không đối xứng nhỏ hơn HMAX Tải trọng xoắn sau đó sẽ được tác dụng lên xe qua điểm giới hạn hành

trình (cứng hơn nhiều so với lò xo treo)

Các nghiên cứu khác nhau đã đề xuất các giá trị khác nhau của H=0,2 m cho trường hợp xoắn Pawlowski (1969) đề nghị áp

dụng thêm hệ số động lực nếu xe thường xuyên gặp điều kiện gồ ghề

Trường hợp tải xoắn thuần túy

Trước

SauErz (1957) và Pawlowski (1969) đều cho rằng mômen sinh ra bởi trường hợp

tải này nên được áp dụng như một trường hợp tải xoắn thuần túy Đối với điều

này, thành phần uốn của trường hợp không đối xứng thẳng đứng được loại bỏ,

để lại các cặp thuần túy bằng nhau và đối diện ở hai đầu xe

Điều này không thể xảy ra trong thực tế vì nó sẽ yêu cầu phản lực âm tại bánh

xe Tuy nhiên, trường hợp tải trọng xoắn thuần túy rất quan trọng vì nó tạo ra

tải trọng bên trong rất khác nhau trong kết cấu xe so với trường hợp tải trọng

uốn Như vậy là một trường hợp thiết kế kết cấu khác

Trang 27

2.4.3 Tải trọng dọc xe

(a) Tải khi đóng cắt ly hợp

Khi phanh sẽ có sự thay đổi lực tác dụng lên bánh xe trước và sau Lực tác dụng lên các bánh xe khi phanh

𝑀𝑎 = 𝜑𝑀𝑔 = 𝜑1𝐹𝐹 + 𝜑2𝐹𝑅trong đó μ = hệ số bám, M = khối lượng xe, a = gia tốc phanh và W=Mg = trọng lượng xe

FFphản lực bánh xe trước là: FF= W (LR+ 𝜑1h) / L

Tương tự, phản lực bánh xe sau FRlà: FR= W (LF- 𝜑2h) / L

Gia tốc dọc khi đóng cắt ly hợp trường hợp này được cho là nhỏ hơn tải trọng

phanh Tuy nhiên, trường hợp này khá nghiêm trọng đối với bề mặt truyền

động

(b) Phanh

Cân bằng lực dọc xe

Phương tiện đang dừng được thể hiện trong Hình Sử dụng

cân bằng tĩnh, tải lốp trước và sau, PFvà PR, có thể được xác

Cân bằng theo phương ngang: P cos θ = PH

Như vậy: PH= (PV/ sin θ) cos θ = (PV/ tan θ)

trong đó Pv = tải trọng tĩnh tác dụng lên bánh xe theo phương

thẳng đứng và PHlà lực theo phương ngang

Bánh xe di chuyển va chạm vào bậc có chiều cao C

sin θ = (R - C) / R = 1 - (C / R)

C

Hướng di chuyển

Nâng bánh xeBậc

Trang 28

2.4.3 Tải trọng dọc xe

(d) Tải trọng dọc khi va chạm với vật cản

Đối với chiều cao va chạm C và lực đứng PVcho trước, lực ngang PHphụ

thuộc vào bán kính bánh xe (bánh xe nhỏ hơn lực lớn hơn)

Ở kích thước bậc va chạm tiến gần đến độ lớn của bán kính bánh xe, lực dọc

trở nên rất lớn, bởi vì tan 𝜃 tiến gần đến không Trong thực tế, lực dọc không

thể đạt đến vô cùng, như thể hiện trong bảng, bởi vì độ bền của hệ thống treo

sẽ đặt ra giới hạn đối với lực mà xe phải chịu

Tải trọng dọc được vẽ theo chiều cao của bậc(không kể đến yếu tố động học)

W/R

C/R=1 C/R

C/R

Tính toán trên đã bỏ qua các ảnh hưởng động lực học bao gồm cả quán tính của bánh xe Những điều này rất quan trọng

Garrett (1953) đã đề xuất hệ số tải động KDYN= 4,5 nên

PH= KDYN(PV/ tan θ)

2.4.4 Tải trọng ngang

(a) Lốp xe trượt khi vào cua

Trường hợp tải trọng bên do lực ly tâm khi mặt đường nằm ngang

Lực tối ngang tối đa là μMg

trong đó Mg = trọng lượng xe và μ = hệ số bám

Trong quá trình làm việc, xuất hiện tải trọng ngang xe Tải trọng

này bao gồm tải trọng gió, lực ly tâm khi xe vào cua Lực của gió

tác dụng theo phương ngang sẽ được xác định trong phần tính toán

lực cản khí động học Lực theo phương ngang tác dụng lên xe như

Trang 29

2.4.4 Tải trọng ngang

(b) Lật Lực bên đạt cực đại khi bánh xe (A) đối diện với lề

đường vừa nâng lên (Thực tế xe sẽ lật trừ khi có đủ năng lượng

trước đó tác động để nâng trọng tâm xe lên điểm B về phía

điểm tiếp xúc lề đường C)

𝐹

𝐿𝐴𝑇ℎ = 𝑀𝑔𝐵

2ℎ𝐾

trong đó F(LAT)= lực bên (lực ly tâm), h = độ cao của trọng tâm so với mặt đất, B =

chiều rộng hai bánh xe, K = hệ số an toàn động (do xung thời gian ngắn và quán

tính quay) Garrett (1953) đề xuất K = 1,75 Các tác giả khác đề nghị K = 1,4

Sự phân bổ tải lên phía trước và phía sau bánh xe khi vào cua

Trường hợp tải trọng bên

Sự phân bố tải trọng bên lên bánh trước và sau , lấy các mômen về trục thẳng

đứng thông qua trọng tâm của xe

𝑃𝐹𝐿1− 𝑃𝑅𝐿2= 0 (mô men về trọng tâm)

PF+ PR= FLAT(cân bằng lực bên)

Để thuận tiện cho việc tính toán, các trường hợp

tải trọng thường được chia thành các trường hợp

lý tưởng hóa riêng biệt và kết quả sau đó được kết

hợp bằng cách cộng (tức là sử dụng nguyên tắc

cộng véc tơ) để cho ra tác dụng của tải trọng thực

Các trường hợp tải trọng lý tưởng hóa chính là:

Phía sauPhía trước

PFR

PRR

PRL

PFLPhía trước

Tổ hợp 1: Uốn + Xoắn

Tổ hợp 2: Uốn + tải trọngngang (tải trọng do gió, lực lytâm)

Tổ hợp 3: Uốn + tải trọng dọc(do phanh)

Tổ hợp 4: Tải trọng ngang +tải trọng dọc (phanh, gióngang hoặc phanh khi vàocua)

Tổ hợp 5: Uốn + tải trọng dọc(bánh xe va với bậc)

Trang 30

3.1 Định nghĩa bề mặt cấu trúc đơn giản (SSS) [1]

3 Giới thiệu về phương pháp bề mặt kết cấu đơn giản (SSS)

Định nghĩa bề mặt kết cấu đơn giản

Bề mặt kết cấu đơn giản ( simple structural surface SSS ) là một

phần tử kết cấu phẳng hoặc bộ phận lắp ráp phụ có thể được coi là

cứng chỉ trong mặt phẳng của chính nó Một phần tử kết cấu như

vậy trong đó chiều dài a và chiều cao b lớn so với chiều dày t của

nó Xét các mặt cắt qua phần tử trong mặt phẳng x –y và mặt phẳng

y –z, mômen quán tính mặt cắt ngang theo các trục được xác định

như sau:

𝐼𝑥 = 𝑎𝑡3/ 12

𝐼𝑦 = 𝑡𝑏3/ 12

𝐼𝑧= 𝑏𝑡3/ 12

Vì t là nhỏ nên mô men quán tính thứ hai của 𝐼𝑥và 𝐼𝑧sẽ rất nhỏ

so với Iy Do đó, SSS có khả năng chống lại mômen uốn đối với

trục y, nhưng có rất ít hoặc không có lực cản đối với mômen đối

với trục x và trục z

𝐼𝑦≫ 𝐼𝑥

𝐼𝑦 ≫ 𝐼𝑧

Trang 31

3.2 Các cụm kết cấu con có thể được biểu diễn bằng một kết cấu đơn giản (SSS) [1]

a) Tấm ván b)Tấm dập

c) Tấm với lỗ gia cố

d) Khung được nối bằng chốt

e) Khung kính chắn gió

Cấu trúc ô tô chở người bao gồm một số cụm

lắp ráp con có thể được đại diện bởi cácSSS

Mặc dù do kiểu dáng hiện đại và các yêu cầu

khí động học, cấu trúc có các bề mặt cong

đáng kể, nó sẽ được giả định như một phép

gần đúng đầu tiên rằng các bề mặt này có thể

được biểu diễn bằng một bề mặt phẳng Các

cụm kết cấu con có thể được đại diện bởi một

SSS là những cụm có độ cứng tốt trên toàn bộ

mặt phẳng của chúng

Tất cả các ví dụ đều phù hợp với mang tải

trọng cắt như được chỉ ra bởi tải trọng theo các

cạnh Q1và Q2

Tấm cơ bản được hiển thị tại (a) sẽ có hạn chế

nếu độ dày của nó nhỏ do xu hướng bị vênh

Làm cứng tấm bằng cách dập lỗ (b) hoặc lỗ gia

cố (c) có thể làm tăng khả năng chịu tải

Khung được nối bằng chốt được chỉ ra tại (d)

cũng sẽ cung cấp các đặc tính kết cấu phù hợp

cho tải Q1 và Q2 Khung vòng chẳng hạn như

khung kính chắn gió (e) miễn là nó có đủ độ

cứng khớp góc và độ cứng dầm bên

Ví dụ về kết cấu là bề mặt kết cấu đơn giản

Q2

Tấm đơn giản được chỉ ra trong Hình (a) trên

có thể được thực hiện hiệu quả hơn bằng cách

thêm các làm cứng dọc theo các cạnh Trong

ví dụ này, cụm tấm được sử dụng như một

dầm công xôn giữ bên phải với tải trọng

thẳng đứng F zở đầu bên trái Cần thẳng

đứng phân bố tải trọng Fz vào tấm bằng tải

trọng cắt cạnh Q2 Cần có thể được gắn vào

tấm bằng các mối hàn điểm, đinh tán, bu lông

hoặc gấp hoặc ép Tải trọng cắt cạnh Q1và tải

trọng cuối K1và K2là cần thiết để duy trì

trạng thái cân bằng

Hình (b) minh họa việc sử dụng một dầm phụ để mang

tải trọng thường lên bề mặt Lực thẳng đứng Fztác dụng

lên tấm sàn nên dầm phụ đã được thêm vào trong mặt

phẳng y –z được giữ ở trạng thái cân bằng bởi các lực K3

và K4 Bản thân tấm sàn tất nhiên có thể chịu tải trọng

cắt cạnh Q3và Q4trong mặt phẳng x –y của chính nó

Biến dạng của thanh ngàm dưới lực tác dụng F

a) Cần và lắp ghép các tấm

b) Tấm sàn với thanh trợ lực

Trang 32

Ví dụ về hệ thống phẳng không phải là bề mặt kết cấu đơn giản

Hình minh họa ba hệ thống phẳng không thể được coi là

SSS

Tại (a) có một cơ cấu liên kết bốn thanh trong khi tại (b) và

(c) lần lượt có một vòng không liên tục và một tấm có

đường cắt lớn

Các cấu trúc tại (b) và (c) sẽ bị uốn cục bộ và độ võng lớn,

như được minh họa, trong mặt phẳng của chúng

Ví dụ về các cụm kết cấu xe có thể được biểu diễn dưới dạng

các bề mặt kết cấu đơn giản

Ngược lại với các SSS không đạt yêu cầu này,Hình bên cho thấy khung bên của xe khách vàkhung bên của xe buýt tạo thành các SSS rất hiệuquả, miễn là các khớp góc có khả năng chống lạimômen uốn

3.3 Điều kiện cân bằng [1]

Phương trình của tĩnh để xác định mối quan hệ và giá trị của các lực

𝑄1𝑏 − 𝑄2𝑎 = 0

𝐹𝑍 − 𝑄2= 0

Mô men về góc dưới bên phải 𝐹𝑧𝑎 − 𝐾1𝑏 = 0

Lấy mô men về một góc của tấm sàn:

Trang 33

3.4 Cấu trúc hộp đơn giản [1]

Thùng xe chịu tải trọng uốn

Tải trọng (Fpl) cộng với trọng lượng của kết cấu (Fi) được áp

dụng ở tâm của dầm ngang được đỡ ở các cạnh của thùng bởi

các thành bên

Các lực K1là lực đỡ bởi dầm và ngược chiều trong các thành

bên Cần lưu ý rằng lực K1tác dụng trong mặt phẳng của cả

dầm ngang và thành bên

K1= Fzs/2

Xà ngang được thể hiện ở vị trí cách đầu xe phía trước khoảng cách ‘a’ và thùng

xe có chiều dài L Thành bên phải được giữ ở trạng thái cân bằng bằng các lực tác

động ở các cạnh phía trước và phía sau, nơi các lực này có thể phản ứng trong các

mặt phẳng của tấm phía trước và phía sau

K3= K1a/L K2+ K3− K1= 0trong đó K3là lực cạnh giữa thành bên và tấm phía sau K2là lực giữa

thành bên và mặt trước

Rf= K2trong đó Rflà phản lực từ một hệ thống treo trước

Rr= K3trong đó Rrlà phản lực của một hệ thống treo sau

Cấu trúc loại phương tiện đơn giản nhất là thùng chở

hàng bao gồm sáu SSS Hình bên cho thấy một kết

cấu thuộc loại này nhưng bao gồm thêm một SSS,

một dầm ngang, được yêu cầu để phân phối tải trọng

trên sàn

Kết cấu thùng xe đơn giản tương tự được thể hiện trong

Hình khi nó chịu lực xoắn Đặt tải trọng treo lên trên một

bên và xuống phía bên kia, điều kiện xoắn tĩnh lớn nhất

sẽ đạt được Trong ví dụ này nếu b> a thì tải trọng phía

sau sẽ nhẹ hơn và do đó các phản lực nhẹ hơn Rrđược

thể hiện như hình bên Rrlà phản lực từ một hệ thống

treo sau trong điều kiện uốn tĩnh

Lấy mô men cho tấm phía trước: 𝑅𝑓𝑓 − 𝑄5𝑤 − 𝑄4ℎ = 0

Lấy mô men về một góc cho tấm nóc, phương trình mô men là: 𝑄4𝐿 − 𝑄6𝑤 = 0

Phương trình mô men đối với thành bên trái (mô men về một góc) là: 𝑄6ℎ − 𝑄5𝐿 = 0

Từ đó suy ra:

𝑄4 =𝑅𝑓𝑓2ℎ

𝑄5 =𝑅𝑓𝑓2𝑤

𝑄6 =𝑅𝑓𝑓𝐿2ℎ𝑤

Trang 34

Nếu khung không có cửa sau hoặc khung có độ cứng thấp, thì tấm phía sau không thể chịu lực cắt Do đó ta có điều kiện tải

trọng như Hình, tải trọng biên Q4không thể tồn tại do các mặt bên của khung cửa bị khuyết và các khớp góc mềm không thể

truyền tải trọng lên đỉnh Vì Q4không tồn tại nên không có lực cắt tác dụng lên mái và Q6không cần thiết để cân bằng mái

Mái không có bất kỳ tải trọng nào tác dụng Vì Q6không tồn tại, Q5không cần thiết cho trạng thái cân bằng của thành bên

Thành bên không có bất kỳ tải trọng nào Do đó sàn (hoặc khung gầm dưới sàn) phải truyền mômen xoắn từ phía trước ra

phía sau

Thùng SSS không tồn tại mô men xoắn

3.5 Ví dụ thân vỏ xe liền khối với SSS ý tưởng hóa [1]

Cấu trúc thân vỏ ô tô sedan

Một thân vỏ sedan điển hình được biểu diễn bằng các SSS như một nửa

mô hình dưới Nửa mô hình được hiển thị rõ ràng và đại diện cho phía bên

phải của xe

Cấu trúc nửa mô hình SSS của sedan

1- dầm ngang dưới ghế trước;

2- dầm dọc trung tâm;

3- tấm sàn4- dầm ngang hàng ghế sau5- tấm sàn khoang hành lý6- dầm dọc khoang hành lý và hệ thống treo sau7- dầm dọc chịu tải động cơ, hộp số, hệ thống treo trước8- tấm cản va trước

9- tấm cản va sau10- tấm cạnh dọc xe11- khung chính cạnh dọc xe12- thanh ngang phía trên13- khung kính chắn gió14- mái

15- khung đèn sau16- khung khoang hành lý

Trang 35

3.5 Ví dụ thân vỏ xe liền khối với SSS ý tưởng hóa [1]

Một thân vỏ estate car điển hình được biểu diễn bằng các SSS như một

nửa mô hình dưới Nửa mô hình được hiển thị rõ ràng và đại diện cho phía

bên phải của xe

Nửa mô hình SSS của xe estate

2- Dầm ngang ghế trước

3- Dầm ngang hàng ghế sau

4- Sàn sau được nâng lên

5- Tấm dọc theo xe khu ghế sau

hoạt động như các thành viên mang lực cắt

3.6 Vai trò của phương pháp SSS trong phân tích tải trọng đường/độ cứng [1]

Mô hình hóa các phương tiện bằng phương pháp SSS chỉ ra các vấn đề trong thiết kế Nó đảm bảo các bộ phận trên khung

vỏ đạt độ cứng vững

Ví dụ về các SSS bị thiếu và các giải pháp

Hai điểm yếu khác về cấu trúc được thể hiện

trong các mô hình của Hình (a) và (b) Những

điều này cho thấy các vấn đề về uốn cong khi xe

có tải Tại (a) việc thiếu SSS trong mặt phẳng

ngang ở tấm bảng điều khiển sẽ dẫn đến tải bình

thường lên tấm dẫn đến biến dạng lớn

Một giải pháp cho vấn đề này là bao gồm một

tấm phía trên có độ cứng tốt trong mặt phẳng

nằm ngang như thể hiện ở (b)

Tại (c) thanh đỡ động cơ không được để dưới

tấm sàn trung tâm để được gắn vào dầm ngang

dưới ghế trước Phương pháp hỗ trợ thanh đỡ

động cơ thay thế được chỉ ra tại (d) trong đó hộp

xoắn (hoặc ‘hộp mô-men xoắn’) kết nối thanh

ray động cơ với khung bên Mômen uốn trong

ray động cơ được truyền theo lực cắt trên bề mặt

của hộp xoắn

Thiếu tấm nằm ngang

Thêm tấm nằm ngang

Xoay các tấm cánh bên trong do tải trọng ngoài Phản lực ngang từ cánh bên trong từ thành sàn

và tấm trên

Sự quay của giá

đỡ động cơ do tải trọng ngoài

Giá đỡ không nối tiếp với sàn

Sử dụng hộp xoắn (bốn SSS nhỏ)

Trang 36

4.1 Giới thiệu chung [1]

Chiếc sedan tiêu chuẩn, bao gồm một khoang hành khách,

bao gồm sàn, mái, khung bên, vách ngăn phía trước và phía

sau và kính chắn gió Để đơn giản, tất cả các bề mặt này

được giả định là mặt phẳng

Các tải trọng của hệ thống treo, ở cả phía trước và phía sau,

được lắp trên các thanh công-xôn gắn vào các đầu của

khoang Đây là một đại diện đơn giản của các tấm cánh bên

trong Các cần đại diện cho các thanh phía dưới (ví dụ: để lắp

động cơ) và các mặt bích phía trên Để giữ cho mô hình đơn

giản, tải trọng treo được đưa trực tiếp vào mạng của các công

1 Dầm sàn ngang (phía trước) chở hành khách phía trước

2 Gầm sàn ngang (phía sau) chở người ngồi sau

3 và 4 Các tấm cánh bên trong mang hệ truyền động và hệ thống treo trước

5 Bảng nằm ngang giữa hành khách và khoang động cơ

6 Kệ để bưu kiện phía trước

7 và 8 Tấm phía sau chở hành lý và được đỡ bởi hệ thống treo sau

9 Tấm phía sau hàng ghế sau

10 Kệ để bưu kiện phía sau

Trang 37

4.2 Trường hợp tải uốn cong cho sedan tiêu chuẩn [1]

Mô hình cơ sở - tải trọng uốn

Tải trọng chính của hệ truyền động 𝐹𝑝𝑡, hành khách /

ghế ngồi phía trước 𝐹𝑝𝑓, hành khách / ghế ngồi phía

sau 𝐹𝑝𝑟, và chỉ 𝐹𝑙hành lý được xem xét

Mô hình cơ sở - tải trọng uốn

4.2.1 Phân bố tải trọng

Phân bố tải trọng

Trang 38

4.2.1 Phân bố tải trọng

Xuất phát từ mô hình cơ sở của xe sedan, tách các

phần của thân xe được thể hiện trong Hình bên, yêu

cầu tải trọng tác dụng lên các tấm SSS đều ở trạng

thái cân bằng Các tải trọng cạnh/cuối này được biểu

thị bằng các lực từ P1đến P13

4.2.2 Sơ đồ thân xe tự do cho cấu trúc SSS

Mô hình cơ sở - trường hợp uốn, tải trọng lên cạnh SSS

Các dầm ngang 1 và 2 được đỡ mỗi đầu bởi các lực

khung bên P1và P2

Tải trọng tác động lên SSS (3) và (4) là tải trọng từ hệ

thống truyền lực Ppt/2 và từ hệ thống treo trước RFL

Tải trọng tác dụng Fpt/2 và RFLđược giữ ở trạng thái

cân bằng bởi tải cuối P4và P5và bởi tải trọng biên

(cắt) P3 Tải trọng cắt P3phản ứng vào tấm trong khi

tải trọng cuối P4phản ứng vào kệ phía trước (6) và P5

vào tấm sàn (11) Các lực này có thể nhận được bằng

các phương trình tĩnh

Khi xây dựng mô hình SSS các lực phải tác động trong mặt

phẳng của SSS Lưu ý, SSS nằm ngang (6) là cần thiết để

truyền lực P4

Trang 39

4.2.3 Các phương trình cân bằng SSS

Dầm sàn ngang (phía trước) (1) 𝑃1= 𝐹𝑝𝑓/2

Dầm sàn ngang (phía sau) (2) 𝑃2= 𝐹𝑝𝑟/2

Tấm cánh bên trong bên trái và bên phải phía

Kệ bưu kiện phía sau (10)

Tấm phía sau hàng ghế sau (9) 𝑃11= 𝑃8

𝑃12= 𝑃9

Tấm sàn (11) 2𝑃13= 2(𝑃10− 𝑃5)

Khung bên trái và bên phải (12) và (13)

𝑃7+ 𝑃13− 𝑃12= 0

𝑃1𝑙3+ 𝑃2𝑙4− 𝑃11𝑙5− 𝑃12(ℎ2− ℎ1) = 0

Cần lưu ý rằng khung kính chắn gió (14),tấm lợp (15) và đèn nền (16) SSS không phảichịu bất kỳ tải trọng nào đối với trường hợpuốn này

4.2.4 Biểu đồ mô men và lực cắt cho các thành phần chính

Biểu đồ lực cắt và mô men uốn

Hình (a) cho thấy biểu đồ tải trọng, lực cắt và mô

men uốn đối với dầm sàn ngang phía trước

Trong Hình (b) tải trên tấm được hiển thị, một

điều kiện tương tự áp dụng cho tấm phía sau

hàng ghế sau

Điều kiện chất hàng trên kệ bưu kiện phía

trước và phía sau tương tự nhau Giá phía

trước thể hiện trong Hình (c) được tải sao cho

trong hình chiếu bằng nó bị lệch về phía sau

(mô men uốn +) trong khi giá sau trong Hình

(d) bị lệch về phía trước (mô men uốn −) Cả

hai kệ này phải có đặc tính uốn cong tốt ở

trung tâm và các kết nối chịu cắt phù hợp với

khung bên

Trang 40

Biểu đồ lực cắt và mô men uốn

Xét các tải ở phía trước và phía sau của kết

cấu ta có các điều kiện như hình bên Tại (a)

tải trên tấm cánh bên trong phía trước và tại

(b) tải trên tấm phía sau

Tiêu đề	Bài giảng Kỹ thuật thân vỏ - khí động lực học ô tô
Người hướng dẫn	Dr.-Ing. Nguyễn Đăng Tấn
Trường học	Trường Đại học Thủy Lợi
Chuyên ngành	Kỹ thuật Ô tô
Thể loại	Bài giảng
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	141
Dung lượng	17,07 MB