Tính thoán thiết kế xe vận tải chuyên chơe xe con

Từ đó dặt ra nhu cầu thiết kế một loại xe vận tải chuyên dùng, loại xe này có thể chở đợc từ 5 đến 6 xe.. Hoàng Mạnh CờngChơng I Tổng quan về xe chuyên chở ôtô con I/ Khái quát chung: Ng

Lời Nói Đầu

Trong những năm gần đây đất nớc ta đang trên đờng hội nhập kinh tế thế giới, nền công nghiệp hiện đại ngày càng đợc chú trọng Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp khác, công nghiệp ôtô ngày càng thể hiện rõ tầm quan trọng của mình Ngày càng có nhiều doanh nghiệp ôtô trong nớc cũng nh nớc ngoài tham gia vào việc chế tạo và lắp ráp ôtô Hiện nay, trên thị trờng Việt Nam dòng xe du lịch đang chiếm một u thế rõ rệt về cả chủng loại lẫn chất lợng Số lợng xe tiêu thụ ngày càng nhiều, đòi hỏi việc vận chuyển từ nhà máy đến các đại lý phải thật nhanh chóng và an toàn.Tuy nhiên các nhà máy này thờng tập trung ở những khu công nghiệp lớn, cách xa nơi tiêu thụ, cho nên việc vận chuyển gặp nhiều khó khăn Việc vận chuyển xe có nhiều cách: bằng tàu thuỷ, máy bay, ôtô … Tuy nhiên, việc vận chuyển bằng ôtô vẫn Tuy nhiên, việc vận chuyển bằng ôtô vẫn

đợc sử dụng nhiều nhất ô tô tải thông thờng chỉ chuyên chở đợc từ 1 đến 2

xe, dẫn đến hiệu quả kinh tế không cao Từ đó dặt ra nhu cầu thiết kế một loại

xe vận tải chuyên dùng, loại xe này có thể chở đợc từ 5 đến 6 xe Sau khi xin ý

kiến của giáo viên hớng dẫn, em đã nhận đề tài tốt nghiệp: Xe vận tải“ Xe vận tải

chuyên chở xe con ”

Đây là một đề tài tơng đối mới, nếu phải hoàn chỉnh tất cả các khâu thiết kế thì đó là một khối lợng công viêc vô cùng lớn và phức tạp Do thời gian hoàn thành đồ án có hạn không thể cho phép thiết kế hoàn chỉnh cả xe, vì vậy đề tài chỉ nhấn mạnh tính toán cơ cấu làm việc và kiểm nghiệm độ bền của xe Công việc còn lại chỉ mang tính chất chọn trên cơ sở các xe tham khảo

Sau thời gian miệt mài và hết sức cố gắng em đã hoàn thành đồ án đúng hạn Song do kiến thức còn nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Em mong nhận đợc sự chỉ bảo của các thầy cô trong bộ môn

Cuối cùng em xin cảm ơn các thầy trong bộ môn ôtô - trờng ĐHBK Hà Nội đã trang bị cho em những kiến thức để làm việc Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Huy Hờng đã tận tình hớng dẫn chỉ bảo em trong thời gian hoàn thành đồ án tốt nghiệp

Hà Nội, ngày 11 tháng 5 năm 2006 Sinh viên:

Hoàng Mạnh Cờng Lớp Ôtô - K461

Hoàng Mạnh Cờng

Chơng I Tổng quan về xe chuyên chở ôtô con

I/ Khái quát chung:

Ngày nay trên thế giới, đặc biệt là các nớc có nền công nghiệp ôtô pháttriển thì việc vận chuyển ôtô con có rất nhiều cách nh: tàu thuỷ, máy bay, tàuhoả, ôtô,… Tuy nhiên việc dùng ôtô để vận chuyển đ Tuy nhiên việc dùng ôtô để vận chuyển đợc sử dụng rộng rãi hơncả do có nhiều u điểm nh:

+Hiệu quả cao

+Chi phí thấp

+Tính cơ động cao

… Tuy nhiên việc dùng ôtô để vận chuyển đ… Tuy nhiên việc dùng ôtô để vận chuyển đ

Thêm vào đó, hệ thống giao thông ngày càng đợc cải thiện thì việc dùng

ôtô để vận chuyển là giải pháp rất hợp lý

Ngày nay, với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin, điện tử viễn thông,

điều khiển tự động, … Tuy nhiên việc dùng ôtô để vận chuyển đ Thì các biện pháp an toàn cũng nh chất lợng lái xe

ngày càng đợc nâng cao Ngày càng có nhiều chiếc xe siêu trờng, siêu trọngkhông chỉ chuyên chở ôtô mà còn hoạt động trong nhiều lĩnh vực vận chuyểnkhác nhau Nếu nh ở những năm 70 của thế kỷ trớc mỗi chiếc xe chỉ chở đợckhoảng 2-3 xe con thì đến ngày nay mỗi chiếc xe có thể chở đợc khoảng 4-6

xe và thậm chí có thể lên đến 8-10 xe

Tuy nhiên, do vấn đề an toàn trong khi lu thông thì ta không thể thiết kế

và chế tạo những chiếc xe vận tải quá lớn đợc Việc giới hạn kích thớc và cáctiêu chuẩn kỹ thuật của xe đợc quản lý bởi cơ quan đăng kiểm của mỗi quốcgia Do vậy, khi thiêt kế ta phải quan tâm tới các tiêu chuẩn kỹ thuật và kíchthớc cho phép của từng loại xe Với các yêu cầu của Cục đăng kiểm Việt Namthì việc thiết kế chiếc xe chuyên chở khoảng 6 ôtô con là có tính kinh tế vàhợp lý nhất Mặt khác, với điều kiện đờng xá nh ở nớc ta hiện nay thì đó cũng

là phơng án tối u

Hình 1: Xe chuyên chở 6 xe con

II/ Phân loại và Phân tích một số kết cấu xe:

Việc phân loại xe chuyên dụng này có rất nhiều cách khác nhau: theo

số lợng xe vận chuyển, theo kết cấu, theo dạng xe cơ sở,… Tuy nhiên việc dùng ôtô để vận chuyển đ… Tuy nhiên việc dùng ôtô để vận chuyển đ

1/ Phân loại theo số l ợng xe vận chuyển:

1.1/ Xe chuyên chở 1 xe

Hoàng Mạnh Cờng Lớp Ôtô - K463

- Có thể hoạt động trong nội thành, các khu vực nhỏ.

- Phù hợp với các đại lý, cơ sở bán xe trực tiếp tới tận khách hàng

*Nhợc điểm:

- Chỉ vận chuyển đợc tối đa 1 xe cho mỗi lần dẫn tới năng suất và hiệuquả không cao

- Không kinh tế khi vận chuyển trên quãng đờng dài

- Không phù hợp với các nhà máy sản xuất, lắp ráp ôtô ở Việt Nam

1.2/Xe chuyên chở 2 xe:

Đây là loại xe có xe cơ sở vẫn là xe chở 1 ôtô con Để tăng tính hiệuquả và năng suất thì xe đợc thiết kế thêm một sàn tầng 2 và đợc nâng hạ bằngthuỷ lực

+ Số lợng xe chuyên chở đợc có giới hạn: 2 xe.

+ Không đáp ứng đợc nhu cầu vận chuyển của các nhà máy lớn

Do vậy loại xe này chỉ thích hợp cho nhu cầu vận chuyển của các đại lýnhằm phân phối xe tới tận tay khách hàng

1.3/ Xe chuyên chở nhiều hơn 2 xe:

a Xe chuyên chở 4 - 5 xe :

Hoàng Mạnh Cờng Lớp Ôtô - K465

Hình 4: Xe chuyên chở 4 hoặc 5 xe

Loại xe này đợc thiết kế với sàn dới cố định còn sàn trên di động Sàndới đợc thiết kế để chứa 2 xe, sàn trên chứa đợc 3 xe Sàn trên chở nhiều hơnsàn dới 1 xe do sàn trên không mất phần diện tích phần đầu xe Nh vậy, xe cóchiều dài không lớn lắm

*Ưu điểm:

+ Vận chuyển đợc số lợng tơng đối lớn xe

+ Năng suất và hiệu quả cao

+ Phù hợp với các nhà máy lớn :Vận chuyển xe từ nơi sản xuất tới các

đại lý

*Nhợc điểm:

+ Phạm vi hoạt động có giới hạn: Không thể hoạt động trong nội thànhcủa các thành phố lớn do kích thớc lớn Do vậy xe chỉ hoạt động trên đờng caotốc hay quốc lộ

b Xe chuyên chở nhiều xe :

Đây là loại xe có kích thớc lớn, nhiều xe siêu trờng, siêu trọng Kết cấu

xe phức tạp, đòi hỏi nhiều yêu cầu kỹ thuật và an toàn cao

Hình 5: Xe chuyên chở nhiều xe

Kết cấu xe thờng là khung đợc thiết kế riêng, dùng đầu kéo để dichuyển Thông thờng khối lợng vận chuyển của xe khoảng 15 - 20 tấn

2.Phân loại xe theo kết cấu:

2.1.Theo kết cấu khung sàn xe:

Hình 6: Khung xe có 2 sàn cố định

*Ưu điểm:

+ Kết cấu có độ bền cao, chắc chắn

+ Dễ bố trí các thiết bị : tín hiệu, đèn chiếu sáng,… Tuy nhiên việc dùng ôtô để vận chuyển đ

+ Tính ổn định cao khi di chuyển

+ Dễ bảo dỡng, sửa chữa

+ Kết cấu đơn giản, chi phí thấp

+ Chi phÝ thiÕt kÕ, chÕ t¹o cao h¬n.

+ Thêng xuyªn ph¶i b¶o dìng, söa ch÷a

c KÕt cÊu khung xe cã sµn trªn h¹ xuèng hoµn toµn:

Hoµng M¹nh Cêng Líp ¤t« - K469

H.8 Cơ cấu kéo cáp H.9 Sơ đồ hệ thống thuỷ lực

của Piston kéo cáp

*/Phân tích một số kết cấu nâng hạ sàn trên:

Hình 10: Hạ sàn

Hình 11: Nâng sàn

Khớp quayPiston

+ Cấu tạo:

- Sàn trên: Có một đầu bắt với 2 thanh đứng của khung xe ( bằng khớpquay ) Đầu dới đợc nối với cần đẩy của Piston, Xy-lanh đợc bắt với khung xe

+ Nguyên lý làm việc:

- Bình thờng sàn trên đợc hạ xuống Khi dầu đợc cấp vào Xy-lanh thì

đẩy Piston đi lên và đẩy phần sàn sau lên Nh vậy tạo đợc không gian đểchuyên chở đợc thêm xe một cách dễ dàng

**/ Kết cấu nâng hạ khung của xe chở 6 ôtô con:

Hình 12: Piston dẫn động sàn tầng 2

- Cấu tạo:

+ Sàn trên có phần đuôi lên kết với 2 thanh đứng của sàn dới bằng 1khớp trợt Hai thanh đứng có nhiệm vụ dẫn hớng khi nâng và đỡ sàn tầng 2 khinâng hết lên

+ Phần đầu sàn tầng 2 liên kết với sàn dới bằng một cụm thanh chốnghình tam giác Đầu thanh chống liên kết với sàn tầng 1 bằng khớp quay

+ Xe đợc bố trí 2 Xy-lanh thuỷ lực 2 bên để thực hiện việc nâng hạ sàntầng 2

- Nguyên lý hoạt động;

+ Trạng thái không hoạt động: Sàn trên đợc nâng lên nh trong hình Khi

đó phần đỡ sàn là 2 thanh đứng và cụm thanh chống hình tam giác

+ Khi cần xếp xe lên : Phần đuôi của sàn trên đợc hạ xuống để tạo mộtgóc nghiêng cho xe đi lên Để hạ sàn trên xuống ta mở chốt liên kết giữa sànvới thanh đứng đồng thời xả dầu trong xy-lanh Piston đỡ sàn đi xuống

Hoàng Mạnh Cờng Lớp Ôtô - K4611

Thanh chốngPiston

Để đảm bảo an toàn thì ở phần thanh đứng phía sau có bố trí cơ cấu hãm.

2.2/ Phân loại theo kết cấu đầu xe:

+ Xe dùng đầu kéo liền ( Nh xe vận tải thông thờng )

+ Xe dùng đầu kéo rời

Các đầu kéo đợc sử dụng nhiều hiên nay là của các hãng Huyndai,Hino, Kamaz, … Tuy nhiên việc dùng ôtô để vận chuyển đ

Hình 13: Dạng đầu kéo liền.

Hình 14: Dạng đầu kéo rời.

3/Phân tích một số kết cấu cầu lên cho xe con :

Để cho xe có thể di chuyển dễ dàng lên sàn tầng 1 cũng nh sàn tầng 2thì ta cần thiết kế cầu cho xe lên

Cầu lên có rất nhiều loại, sau đây là một vài phơng án:

+ Khi làm việc ( cho xe lên ), các thanh cầu sẽ đợc đẩy ra xa :

• Cầu gồm 2 thanh liên kết 2 thanh cầu sẽ lần lợt đợc đẩy ra tạothành cầu lên cho xe Tại các vị trí liên kết giữa các thanh có bố trí các chânchống

• Các thanh di trợt theo các rãnh và có con lăn dẫn hớng

*Ưu điểm của loại cầu này:

Hình 16: Dạng Cầu nâng

- Cấu tạo: gồm 2 phần:

+ Phần đầu (2) đợc liên kết với đuôi xe bằng các chốt quay

• Một đầu liên kết với 2 Piston thuỷ lực 2 Piston thuỷ lực cónhiệm vụ đẩy phần cầu này lên

+ Phần sau (1) đợc liên kết với phần trớc bằng chốt quay

• Một đầu của phần cầu này đợc liên kết với sàn xe bằng dây cáp.+ Kết cấu của 2 phần cầu nh hình trên: Gồm các tấm thép đợc hàn vớinhau thành một khung, phía trên có luới thép phủ lên

- Nguyên lý hoạt động:

+ Ban đầu cầu đợc nâng lên thẳng đứng do lực của 2 Piston Do tất cả

đều liên kết bằng khớp quay nên (1) gập sát vào (2)

+ Khi làm việc, dầu đợc tháo khỏi Xylanh, Piston đẩy phần đầu (2) từ từhạ xuống Lúc này, dây cáp đợc kéo căng Cầu bắt đầu đợc hạ xuống

+ Khi cáp căng thì (1) sẽ đợc kéo lại và bắt đầu duỗi ra Khi cáp cănghết cỡ thì cầu đợc mở hết

Hoµng M¹nh Cêng Líp ¤t« - K4615

H×nh 17: Mét sè lo¹i xe

Ch¬ng II

Xe c¬ së vµ c¸c ph¬ng ¸n thiÕt kÕ

I/ Xe c¬ së

Xuất phát từ nhiệm vụ của đồ án thiết kế : “ Xe vận tảiXe chuyên chở xe con” vàdựa vào điều kiện cụ thể ở trong nớc Ta chọn xe kéo Rơ-moóc KAMAZ

8Hình chữ V, góc 90˚

1-5-4-2-6-3-7-810,85

1H- 7,82 4H- 1,531B- 6,38 4B- 1,252H- 4,03 5H- 1,002B – 1 sàn di động 3,92 5B – 1 sàn di động0,815

Hoàng Mạnh Cờng Lớp Ôtô - K4617

- Bộ trích công suất

7,38

3B – 1 sàn di động 2,04 6,02

3XB-Từ hộp số truyền chính

ra 2 phía qua cửa nắp theoGOST 12323-66; phía phải từvành răng của khối bánh rănghành trình lùi; phía trái – 1 sàn di động từvành bánh của bánh răng hànhtrình lùi của trục trung gian

1406

-Sự phân bố khối lợng của ôtô

trang bị đầy đủ:

+ Cầu trớc + Cầu sau

- Sự phân bố khối lợng toànphần của ôtô:

+ Cầu trớc + Cầu sau

- Khối lợng rơ-moóc cho phép

- Khối lợng đoàn ôtô kéo moóc

rơ-35203480

4395139302900033225

II/Chọn phơng án thiết kế

2.1Lựa chọn phơng án.

Sau khi đã phân tích các u, nhợc điểm của các phơng án đã đề xuất, kếthợp với điều kiên thực tế ở nớc ta Ta đã chọn đợc phơng án sau:

a Về kết cấu khung xe

Ta chọn kết cấu sàn trên di động: Phần đuôi sàn có thể hạ đợc xuống sátsàn dới tạo thành góc (8 – 1 sàn di động 10) so với ph° so với ph ơng ngang đảm bảo cho xe có thể dichuyển lên đợc Phần đầu sàn trên đợc liên kết với sàn dới bằng cụm thanhchống hình tam giác

b Về kết cấu cầu lên xuống.

Hoàng Mạnh Cờng Lớp Ôtô - K4619

khiển thuỷ lực chính xác, êm dịu.

c Về hệ thống dẫn động.

Chọn hệ thống dẫn động thuỷ lực cho toàn bộ các cơ cấu trên xe Nhvậy sẽ giảm chi phí chế tạo, lắp đặt cũng nh tận dụng hết công suất của hệthống

+ Cơ cấu nâng sàn dùng 2 Piston thuỷ lực

+ Cơ cấu nâng cầu lên dùng 2 Piston thuỷ lực

H×nh 18: KÕt cÊu xe khi h¹ sµn

Hoµng M¹nh Cêng Líp ¤t« - K4621

H×nh 19: KÕt cÊu xe khi n©ng sµn

Ch¬ng iii

TÝnh to¸n kÕt cÊu khung xe

I TÝnh to¸n, kiÓm nghiÖm bÒn khung xe

b Chän xe mÉu: lµ xe Toyota Vios - Limo

*Th«ng sè kü thuËt cña xe Toyota Vios:

Hoµng M¹nh Cêng Líp ¤t« - K4623

đầy tải (3 xe ở sàn trên và 3 xe ở sàn dới), sàn tầng 2 đợc nâng lên hết và đã

đ-ợc cố định bởi cơ cấu hãm

Việc quy về tính tải trọng tĩnh sẽ dễ dàng hơn và khi đó ta sẽ chỉ xétcho trờng hợp xe chuyển động (khung dao động) bằng việc nhân với hệ số antoàn cho phép và kết hợp kiểm nghiệm độ ổn định của khung theo tiêu chuẩncủa Đăng Kiểm Việt Nam

1.2/ Lựa chọn công cụ tính toán:

Việc tính toán khung đợc thực hiện nhờ phần mềm SAP2000.

*/Khả năng tính toán của phần mềm SAP200

- Phần tử mẫu gồm có: thanh dàn, dầm (Frame/Truss), tấm vỏ - màng(Shell/Plate), phần tử 2 chiều ứng suất phẳng biến dạng phẳng, đối xứng trục(Plane/Asolid), phần tử khối (Solid) cho tới phần tử phi tuyến (NLink)

- Vật liệu có thể là tuyến tính đẳng hớng hoặc trực hớng và phi tuyến

- Các liên kết bao gồm: liên kết cứng, liên kết đàn hồi, liên kết cục bộkhử bớt các thành phần phản lực

- Đa hệ toạ độ: có thể dùng nhiều hệ toạ độ để mô hình hoá từng phầncủa kết cấu

- Nhiều cách thức ràng buộc các phần khác nhau của kết cấu

- Tải trọng bao gồm các lực tập trung tại nút, áp lực lên phần tử, ảnh ởng của nhiệt độ, tải trọng phổ gia tốc, tải trọng điều hoà và tải trọng di

h-động… Tuy nhiên việc dùng ôtô để vận chuyển đ Chúng có thể đặt tại nút, hoặc phân bố đều, hình thang, tập trung và

áp lực trên phần tử… Tuy nhiên việc dùng ôtô để vận chuyển đ

- Khả năng giải các bài toán không hạn chế về ẩn số, giả thuật ổn định

và hiệu quả cao

- Các phơng án tải có thể kết hợp với nhau

- Một kết cấu có thể có nhiều loại phần tử mẫu

*/Sơ đồ tính toán của Sap2000:

Hoàng Mạnh Cờng Lớp Ôtô - K4625

Hình học

Mô hình (Đối t ợng)

Tổ Hợp Tải Trọng

Kết quả

Phân tích

Về phần tính toạ độ trọng tâm của dầm, thanh, sàn thì sau khi ta xáclập đợc mô hình khung trong Cad và trong Sap2000 Chơng trình Sap2000 sẽ

tự động xác định trọng tâm chính xác Từ đó ta có điểm đặt lực chính xác

1.3/Xác định các tải trọng, sơ đồ phân bố lực trên hệ Khung-Dầm:

Tải trọng phân bố cầu trớc - cầu sau của xe Vios là: 540(kG) – 1 sàn di động410(kG)

Vậy khi chia đều ra các bánh xe thì:

- Lực tác dụng của mỗi bánh trớc xuống sàn:

• N2 : Phản lực từ mặt đờng tác dụng lên bánh xe

(N2truyền qua Nhíp rồi tác dụng lên khung xe tại các quang treo Nhíp)

• T : Ph¶n lùc thanh chèng c¹nh tam gi¸c t¸c dông lªn sµn tÇng 2 ph©ntÝch theo ph¬ng ngang.

• P* : Lùc t¸c dông cña côm thanh chèng tam gi¸c xuèng sµn tÇng 1

Hoµng M¹nh Cêng Líp ¤t« - K4627

Hình 22 : Sơ đồ phân bố lực.

1.4 Tính toán bằng phần mềm Sap2000:

Sau khi xây dựng đợc sơ đồ đặt lực Ta tiến hành xây dựng mô hình 3Dcủa khung xe trong AutoCad rồi gán vào chơng trình Sap2000.

Mô hình khung xe đợc dựng trong AutoCad sau đó chuyển sang Sap2000

Hoàng Mạnh Cờng Lớp Ôtô - K4629

ở sàn dới, do không mô hình các phần tử nhận tải trực tiếp từ bánh xetruyền xuống khung ( là các xà gồ bằng gỗ ) nên để an toàn ta chia đôi tảitrọng dới bánh xe sang 2 bên, mỗi bên chịu 1/2 tải trọng.

Tiến hành chạy chơng trình Sap2000 ta có:

Độ võng lớn nhất của khung:

 = 0.65 mm   

Kết quả tính sơ bộ độ võng lớn nhất của khung

Đây chỉ là kết quả sơ bộ đối với khung Kết quả cho thấy khung đủ bền,

an toàn

Sau đây ta sẽ tính toán chi tiết cho từng sàn, từng dầm cũng nh từngthanh chống chịu lực.Kết quả mà Sap2000 cho ta là biểu đồ mômen, lực cắtcủa từng sàn, từng dầm, từng thanh,… Tuy nhiên việc dùng ôtô để vận chuyển đ cụ thể

Hoàng Mạnh Cờng Lớp Ôtô - K4631

1100 2515 1177 1005

630 255 2515

Hoµng M¹nh Cêng Líp ¤t« - K4633

885 1115 1400 2190 2515 2810 104

704 1090

Hoµng M¹nh Cêng Líp ¤t« - K4635

250 1700

885 2515 2220 2515 2220 2515

Hoµng M¹nh Cêng Líp ¤t« - K4637

885 2515 2220 2515 2220 2515

250 1700

Hoµng M¹nh Cêng Líp ¤t« - K4639

1.5 TÝnh to¸n, kiÓm nghiÖm bÒn c¸c thanh, dÇm theo Søc BÒn VËt LiÖu: