Thuyết minh thiết kế ô tô tải thùng kín trên sát xi cơ sở

Thuyết minh thiết kế ô tô tải thùng kín trên ô tô sát xi, tính toán lý thuyết ô tô, tính bền thùng tải, bản vẽ chi tiết đầy đủ ( docx + bản vẽ: lh 0906562077 ) Thuyết minh thiết kế ô tô tải thùng kín trên ô tô sát xi, tính toán lý thuyết ô tô, tính bền thùng tải, bản vẽ chi tiết đầy đủ ( docx + bản vẽ: lh 0906562077 )

1 LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, do nhu cầu sử dụng ngày càng đa dạng của người tiêu dùng trên thị trường,cũng như tính chất vận tải hàng hoá khác nhau của các đơn vị vận tải mà các doanh nghiệp ôtôtrong nước cũng như các liên doanh sản xuất ôtô thường đưa ra thị trường loại ôtô chưa có côngnăng xác định (thường là ôtô sát-xi), hoặc ôtô nhập khẩu có dạng là ôtô sátxi có buồng lái, chưacó công năng vận tải hàng hóa, chính vì vậy theo yêu cầu của thị trường mà Công tiến hành:

THIẾT KẾ KỸ THUẬT Ô TÔ TẢI (THÙNG KÍN) TRÊN CƠ SỞ Ô TÔ SÁT XI TẢI HINO FC9JJTC

2 BỐ TRÍ CHUNG ÔTÔ

2.1 Mô tả ôtô cơ sở

Ô tô cơ sở là ô tô sát xi tải HINO FC9JJTC có :

- Kích thước bao (DxRxC) mm: 7490 x 2290 x 2470

- Chiều dài cơ sở (mm) : 4350

- Khối lượng bản thân ôtô (kg): 3150

- Khối lượng toàn bộ cho phép ôtô (kg): 11000

- Sử dụng động cơ: J05E UA

- Công suất động cơ (kW/vg/ph): 132 kW/2500 v/ph

- Mô men xoắn lớn nhất (N.m/vg/ph): 530 N.m/1500 v/ph

- Hộp số: Cơ khí, 06 số tiến - 01 số lùi

- Cỡ lốp trước /sau: 8.25-16 /8.25-16

2.2 Thông số kỹ thuật cơ bản ô tô tải (thùng kín) HINO FC9JJTC

Khối lượng hàng hóa cho phép chở : 6200 kg

Kích thước xe : Dài x Rộng x Cao : 7740x2500x3220 mm

Chiều dài lòng thùng hàng: 5800 mm

Chiều cao phần thành có tấm bọc (Hc): 2050 mm

Chiều cao lòng thùng hàng (Ht): 2050 (<1,07xWt) mm

Chiều dài đuôi xe (ROH): 2245 (<60%xWB) mm

* Như vậy, các thông số kỹ thuật cơ bản của xe tải (thùng kín) HINO FC9JJTC/VINHTHINH-TK1 phù hợp với Thông tư 42/2014/TT-BGTVT.

2.3.Mô tả thùng tải đóng mới

 Thùng tải đóng mới là thùng tải kín Kích thứơc thùng tải là :

- Phủ bì (DxRxC) : 5940x2500x2430 mm

- Lọt lòng (DxRxC) : 5800x2350x2050 mm 2.4 Nội dung thiết kế

Sử dụng lại sơ đồ bố trí chung của ô tô sát xi tải HINO FC9JJTC, hệ thống truyền lực(động cơ, ly hợp, hộp số, cac đăng, cầu chủ động), hệ thống phanh, hệ thống treo, hệthống lái… vẫn giữ nguyên, không thay đổi

Đóng mới thùng tải kín và lắp lên xe cơ sở

Gia công mới và lắp cản hông, cản sau, vè chắn bùn lên thùng tải trên xe cơ sở

Sơn, kiểm tra, chạy thử

Các hệ thống tổng thành khác không thay đổi

2.5 Tính toán bố trí chung

4350

780 750

2.4.1 Bố trí chung khối lượng

1 Khối lượng ô tô ca-bin sát-xi (kg) (Gsx) 3150 2025 1125

2 Khối lượng thùng đóng mới (kg) (Gth) 1205 215 990

4 Khối lượng kíp lái (03 CN) (kg) (Gn) 195 195 0

5 Khối lượng hàng chuyên chở cho phép tham

gia giao thông không phải xin phép (kg) (Gh) 6200 1065 5135

6 Khối lượng hàng chuyên chở theo thiết kế (kg) 6200 1065 5135

7 Khối lượng toàn bộ cho phép tham gia giao

8 Khối lượng toàn bộ theo thiết kế (kg) 10750 3500 7250

9 Khả năng chịu tải lớn nhất trên từng trục của

HINO HINO

3 ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA ÔTÔ

1.2 Nhãn hiệu, số loại HINO FC9JJTC HINO FC9JJTC/VINHTHINH-TK1

2.4 Vệt bánh xe sau phía ngoài,

mm

1930

3 Thông số về trọng lượng

3.1

1

Phân bổ lên trục bánh xe trước/

3.2 Khối lượng hàng chuyên chở

cho phép tham gia giao thông

không phải xin phép, kg

3.3 Khối lượng hàng chuyên chở

3.5 Khối lượng toàn bộ cho phép

tham gia giao thông không phải

3.7 Khả năng chịu tải lớn nhất trên

4 Thông số về tính năng chuyển

động

4.2 Độ dốc lớn nhất ôtô vượt được,

%

4.3 Thời gian tăng tốc của ôtô khi

đầy tải từ lúc khởi hành đến khi

đi hết quãng đường 200m, s

4.4 Góc ổn định ngang tĩnh của ôtô

4.5 Bán kính quay vòng theo vết

5.2 Loại nhiên liệu, số kỳ, số xy

lanh và cách bố trí, phương thức

làm mát

Diesel, 4 kỳ, 4 xy-lanh thẳng hàng, tăng áp, làm mát bằng nước

5.5 Đường kính xy lanh x Hành

5.6 Công suất lớn nhất (kW)/số

5.7 Mô men xoắn lớn nhất (N.m)/số

6 Ly hợp 01 đĩa ma sát khô, dẫn động thủy lực, trợ lực khí nén

Hộp số chính, hộp số phụ

- Nhãn hiệu, số loại, kiểu loại,

kiểu dẫn động

- Số cấp tỷ số truyền, tỷ số

truyền từng tay số

Cơ khí, 06 số tiến, 01 số lùi, điều khiển cơ khí

i1 =8,190 i2 = 5,072 i3 = 2,981 i4 = 1,848

i5 = 1,343 i6 =1,000 iL = 7,619

9 Cầu xe Cầu sau; io = 4,100

10 Vành bánh xe và lốp trước /

sau, tải trọng, áp suất

- Lốp trước: 8.25-16 LT 131/129J

- Lốp sau : 8.25-16 LT 131/129J

11 Hệ thống treo trước / sau – Trước: phụ thuộc, nhíp lá, giảm chấn thủy lực.

– Sau: phụ thuộc, nhíp lá

12 Hệ thống phanh trước/sau

– Phanh chính: tang trống, dẫn động thủy lực, điềukhiển khí nén

– Phanh dừng: tang trống, dẫn động cơ khí, tác dụnglên trục thứ cấp hộp số

– Phanh dự phòng: phanh khí xả

13 Hệ thống lái

– Dẫn động lái: cơ khí, trợ lực thủy lực Cơ cấu lái kiểu trục vít – êcu bi

– Tỷ số truyền cơ cấu lái: 18,6

15 Hệ thống điện

15.4 Hệ thống chiếu sáng, tín hiệu

– Phía trước: Giữ nguyên theo xe cơ sở

– Phía sau: đèn báo rẽ màu vàng, số lượng 02 đèn phanh màu đỏ, số lượng 02 đèn lùi màu trắng, số lượng 01 đèn soi biển số màu trắng, số lượng 01

17.1 Kích thước phủ bì thùng

17.2 Kích thước lọt lòng thùng hàng/

*Lưu ý: Khi sử dụng toàn bộ thể tích thùng xe để chuyên chở thì chỉ được chở các loại

hàng hóa có khối lượng riêng không vượt quá 221,9 kg/m 3

4 TÍNH TOÁN CÁC ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC

4.1 Tính toán xác định trọng tâm ôtô

Để đơn giản trong quá trình tính toán, có thể xem ô tô đối xứng dọc theo phương ngang vàtrọng tâm ô tô nằm trong mặt phẳng đối xứng dọc của ô tô

BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN TRỌNG TÂM

Ký hiệu Đơn vị Giá trị

4.1.1 Tọa độ trọng tâm ôtô theo chiều dọc

Khi ôtô không tải:

a, b (mm): Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm ôtô khi đầy tải đến đường tâm trục bánh

xe trước và đường tâm trục bánh xe sau

Thay vào công thức trên ta tính được:

4.1.2 Trọng tâm ô tô theo phương thẳng đứng

BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN CHIỀU CAO TRỌNG TÂM Thành phần trọng lượng Trọng lượng G i (kg) Chiều cao trọng tâm H i (mm)

Tọa độ trọng tâm được tính bằng công thức:

H G=∑(Gi H Gi)

G

Trong đó:

HG, mm: Chiều cao trọng tâm

HGi, mm: Chiều cao tâm các thành phần trọng lượng

Gi, mm: Trọng lượng các thành phần

G, mm: Trọng lượng toàn bộ ôtô

Thay các thông số vào công thức trên ta tính được:

HG0 = 1168 mm HG = 1729 mm

4.2 Kiểm tra tính ổn định của ô tô

BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH

Ký hiệu Đơn vị Giá trị

Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm ôtô khi không

tải đến đường tâm trục bánh xe trước/tâm trục

cân bằng cụm bánh xe sau

a0/ b0 mm 2113/223

7Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm ôtô khi đầy tải

đến đường tâm trục bánh xe trước/sau a/b mm

2934/1416Chiều cao trọng tâm ôtô khi không tải HG0 mm 1168Chiều cao trọng tâm ôtô khi đầy tải HG mm 1729

4.2.1 Góc giới hạn lật khi ô tô quay đầu lên dốc

Khi ôtô không tải:

4.2.2 Góc giới hạn lật khi ôtô quay đầu xuống dốc

Khi ôtô không tải:

tg α X 0= a0

H G 0= 1,808

4.2.3 Góc giới hạn lật trên đường nghiêng ngang

Khi ôtô không tải:

4.2.4 Vận tốc chuyển động giới hạn của ô tô khi quay vòng với bán kính R min

Khi ô tô không tải:

 02n mingh0

G0

B g.RV

2HTrong đó:

B02n = 1,930 m: Khoảng cách tâm hai bánh ngoài phía sau

g = 9,81 m/s2: Gia tốc trọng trường

Rmin = 4,46 m: Bán kính quay vòng nhỏ nhất tính đến tâm đối xứng dọc ô tô, khi ô tôkhông tải

HG0 = 1,168 m: Chiều cao từ trọng tâm ô tô khi không tải đến mặt đất

2HTrong đó:

Rmin = 4,46 m: Bán kính quay vòng nhỏ nhất tính đến tâm đối xứng dọc ô tô, khi ô tôđầy tải

HG = 1,729 m: Chiều cao từ trọng tâm ôtô khi đầy tải đến mặt đất

Suy ra: [Vgh] = 4,94 m/s = 17,78 (km/h)

KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

Nhận xét: Các giá trị giới hạn về ổn định của ô tô phù hợp với QCVN 09:2015/BGTVT và

điều kiện đường sá thực tế, đảm bảo ô tô hoạt động ổn định trong các điều kiện chuyển động

5 TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC KÉO

THÔNG SỐ TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC KÉO ÔTÔ

Động cơ

Hệ số chủng loại động cơ

5.1 Xây dựng đồ thị đặc tính ngoài động cơ

5.1.1 Công suất động cơ

Sử dụng công thức thực nghiệm của S.R.Laydecman:

Đồ thị đặc tính ngoài động cơ

5.1.3 Vận tốc V di chuyển của ô tô

V =0 , 377 n e R bx

i h i o (km/h)

5.2 Xác định đồ thị lực kéo ôtô

5.2.1 Lực kéo tiếp tuyến P K trên bánh xe chủ động

K = 0,06 kgs2/m4: Hệ số cản không khí

F (m2): Diện tích cản chính diện của ôtô

V (km/h): Vận tốc tương đối giữa ôtô và không khí

Diện tích cản chính diện của xe :

5.2.3 Lực cản lăn P f

f

Trong đó:

f = 0,02: Hệ số cản lăn

G =10750 kg: Trọng lượng toàn bộ của ô tô

5.2.4 Lực cản tổng hợp P C

GĐộ dốc tối đa ôtô vượt được: imax = Dmax – f

5.4 Gia tốc J di chuyển của ôtô

J= g( D−f )

Trong đó:

g = 9,81 (m/s2): Gia tốc trọng trường

i: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng quay

i = 1 + 0,05(1+ihi2)

ihi: Tỷ số truyền ở các tay số

5.5 Xác định thời gian tăng tốc

Thời gian t (s) để ôtô tăng tốc V1 đến V2 xác định theo công thức:

1

2

V V

Thời gian tăng tốc của ôtô trong khoảng tốc độ từ Vi1 đến Vi2:

Vi1, Vi2 (km/h): Vận tốc tương ứng điểm đầu và điểm cuối đã chọn

Jitb = 0,5(Ji1 + Ji2): Gia tốc trung bình giữa hai điểm Ji1 và Ji2 ứng với vận tốc ôtô đạt giátrị Vi1 và Vi2

Thời gian tăng tốc tổng cộng từ tốc độ ổn định cực tiểu Vmin đến tốc độ V:

5.6 Xác định quãng đường S (m) tăng tốc

Quãng đường để ôtô tăng tốc từ vận tốc V1 đến V2 xác định theo công thức:



1

2

V V

S Vdt

(m)Sử dụng phương pháp đồ thị trên cơ sở đồ thị thời gian tăng tốc vừa lập để giải tích phânnày Chia đường cong thời gian tăng tốc ra làm nhiều đoạn nhỏ và thừa nhận rằng trong mỗikhoảng thay đổi tốc độ ứng với từng đoạn này ôtô di chuyển đều với tốc độ trung bình:

Vitb = 0,5(Vi1+Vi2) (km/h)Quãng đường tăng tốc của ôtô trong khoảng tốc độ từ Vi1 đến Vi2:

Tại vị trí vận tốc nhỏ nhất Vmin, t = 0

Trị số giảm vận tốc chuyển động của ô tô V tính theo công thức sau:

V = f.g.tl/i (m/s)Trong đó:

f: Hệ số cản lăn

g = 9,81 m/s2: Gia tốc trọng trường

tl = 0.5 s: Thời gian chuyển số

Bảng kết quả giá trị tính toán:

Đồ thị kết quả tính toán

Vận tốc di chuyển lớn nhất theo lực cản: Vmax = 71,37 km/h

Độ dốc lớn nhất ôtô vượt được: imax = Dmax – f = 33,1%

ĐỒ THỊ VỀ THỜI GIAN, QUÃNG ĐƯỜNG CỦA Ô TÔ KHI ĐỦ TẢI

Từ kết quả trên có được thời gian tăng tốc (toàn tải) hết quãng đường 200 (m) là 23,22 (s),nhỏ hơn yêu cầu t  20 + 0,4G = 20 + 0,4.10,75 = 24,3 (s) Đảm bảo thỏa mãn yêu cầu củaQCVN 09:2015/BGTVT.

5.7 Tính kiểm tra khả năng vượt dốc theo điều kiện bám của bánh xe chủ động với mặt đường

Khả năng leo dốc cực đại của ô tô trên các loại đường tính theo khả năng bám của bánh xechủ động được tính toán như sau:

imax≤m ϕ Z ϕ ϕ

G −f = 0,547Trong đó:

m =1,2: Hệ số sử dụng trọng lượng bám khi kéo

Zφ = 7250 (kG): Tải trọng tác dụng lên cầu chủ động

 = 0,7: Hệ số bám dọc

f = 0,02: Hệ số cản lăn

G = 10750 (kG): Trọng lượng toàn bộ ôtô

BẢNG KẾT QUẢ

Nhân tố động lực học lớn nhất Dmax 0,351

Vận tốc Vmax tính toán (km/h) 93,91

Vận tốc Vmax thực tế theo hệ số cản của đường (km/h) 71,37  60

Khả năng vượt dốc lớn nhất cho phép theo điều kiện bám 54,7%

Thời gian tăng tốc (toàn tải) hết quãng đường 200m 23,22 t  20 + 0,4G = 24,3

Kết luận: Từ các kết quả tính toán trên cho thấy ô tô có tính năng động lực học cao Ô tô

có thể hoạt động tốt với các tuyến đường ở nước ta

6 TÍNH TOÁN SỨC BỀN CÁC KẾT CẤU CHÍNH

6.1 Tính toán sức bền dầm ngang sàn thùng tải

Các giả thiết khi tính toán:

 Trọng lượng toàn bộ khung xương vách tác dụng lên dầm ngang tại điểm đầu dầmngang

 Tự trọng mặt sàn thùng và tải trọng ôtô trải đều trên sàn xe

 Giả thiết các dầm ngang mặt sàn có tiết diện không thay đổi, các dầm đôi được xem như các dầm đơn về khả năng chịu lực và số lượng dầm ngang chịu lực là 14 dầm.Khi đó các dầm ngang sàn thùng chịu tác dụng của các tải trọng:

 Tải trọng phân bố đều trên chiều dài dầm ngang p (N/m):



 H N

N

G Gp

L n

Trong đó:

GH = 6200 (kg): Trọng lượng hàng hóa vận chuyển

GN = 850 (kg): Trọng lượng toàn bộ dầm ngang và tấm tôn mặt sàn

LN = 2,430 (m): Chiều dài tính toán mỗi dầm ngang

n = 14: Số dầm ngang chịu lực phân bố đều

Thay vào tính toán được: p = 207,23 (kg/m) = 2072,3 (N/m)

 Tải trọng tập trung tại các đầu mút dầm ngang Pd (N):

 T0d

GP2nTrong đó:

GT0 = 355 kg: Trọng lượng thùng tải không kể mảng sàn tác dụng lên đầu mút các dầm ngang

n = 14: Số dầm ngang chịu lực tập chung tại đầu mút

Thay vào tính toán được: Pd = 12,68 (kg) = 126,8 (N)

 Tiết diện chịu lực của dầm ngang:

Các dầm ngang được sử dụng từ thép U100x45x4, CT3/SUS có các thông số đặc trưng hìnhhọc của mặt cắt ngang:

Diện tích mặt cắt ngang A, (cm2): 5,52

Mô men quán tính JX, (cm4): 84,30

Mô men chống uốn WX, (cm3): 16,86

Ứng suất uốn cho phép của vật liệu [], (MPa): 120

Sơ đồ tính toán:

Tọa độ các nút: 1 (0,0); 2 (805,0); 3 (1625,0); 4 (2430,0) mm

Biểu đồ mô men uốn:

Mô men uốn lớn nhất: Mumax = 773500 (Nmm) tại nút 2 và nút 3

Biểu đồ chuyển vị:

Chuyển vị lớn nhất: ymax = 0,9656 (mm) tại nút 1 và nút 4.

Biểu đồ ứng suất:

Ứng suất uốn lớn nhất: Umax = 22,55 (MPa) tại nút 2 và nút 3

Kết luận: Từ kết quả tính toán ta có Umax = 22,55 (MPa) < [] = 120/102,5 (MPa) do đó

dầm ngang đủ bền.

6.2 Tính bền khung mui

6.2.1 Khi ô tô quay vòng

- Ngoại lực tác dụng :

- Tải trọng phân bố đều trên một cột đứng p 1 :

p1 = (Gv.V2

qv/Rminqv)/(33.Ld+30.Ln)Trong đó : - [ Vqv] = 4,94 : Vận tốc cho phép quay vòng khi đầy tải

- Rminqv = 4,46 : Khoảng cách từ tâm quay vòng đến trọng tâm thùng tải khi ô tôquay vòng với bán kính quay vòng nhỏ nhất

- Ld = 2,05 (m): Chiều cao các cột đứng tính toán

- Ln = 5,8 (m) : Chiều dài các cột dọc tính toán

- Gv = 6310 (kg) : Khối lượng vách hông thùng tải và hàng hóa tác động lên váchhông

Thay vào tính toán được: p1 = 142,88 (N/m)

- Tải trọng phân bố dọc thanh ngang tiếp giáp mui do lực ly tâm phần khối lượng khung mui gây

ra p 2

p2 = (Gmui.V2

qv/Rminqv)/(LD)Trong đó : - Gmui = 100 (kg) : Khối lượng khung xương mui và vỏ ốp ngoài mui

- LD = 5,8 (m) : Chiều dài thanh ngang tiếp giáp nócThay vào tính toán được: p2 = 94,34 (N/m)

- Tải trọng phân bố đều trên cột đứng sau cùng p 3 :

p3 = (Gcua.V2

qv/Rminqv)/(Lc)Trong đó : +Gcửa = 20 (kg): Khối lượng khung cửa sau và vỏ ốp ngoài cửa

+ Lc = 2,05 (m) : Chiều cao các cột đứng tính toán

Thay vào tính toán được: p3 = 53,38 (N/m)

- Tải trọng phân bố đều trên cột đứng trước p 4 :

p4 = (Gtruoc.V2

qv/Rminqv)/(Lc)Trong đó : + Gtruoc = 15 (kg) : Khối lượng vách trước

+ Lc = 2,05 (m) : Chiều cao các cột đứng tính toán

Thay vào tính toán được: p4 = 40,04 (N/m)

* Tiết diện chịu lực :

Các thanh khung xương vách được gia công từ thép cán định hình có các thông số đặc trưng hìnhhọc của mặt cắt ngang :

º 40 x 40 x 1,2 A = 2,31 (cm2); JYY = 5,715 ( cm4); JZZ = 5,715 (cm4)Ứng suất cho phép của vật liệu [σ], MPa : 102,5

 Sơ đồ tính toán

 Kết quả tính toán

Biểu đồ mômen uốn

Mơ men uốn lớn nhất: Mumax = 80313,48 N.mm

Biểu đồ ứng suất

Từ kết quả tính tốn ta thấy ứng suất uốn lớn nhất : max = 39,47 (MPa)

max = 39,47 (MPa)  [] = 102,5 (MPa).

Vậy, khung xương thùng tải đủ bền khi quay vịng.

6.2.2 Khi ô tô phanh gấp

Vì các vách thùng tải được liên kết cứng với nhau nên ta tính cho cả thùng tải

* Ngoại lực tác dụng :

Khi phanh đột ngột các thanh khung xương vách chịu tác dụng của các tải trọng :

- Tải trọng phân bố đều trên một cột đứng p 1 :

v Ph c

G

L n

Trong đó: + Gv = 110 (Kg) – Khối lượng vách hông thùng tải, không kể mảng sàn

+ Lc = 2,05 (m) – Chiều cao các cột đứng tính toán

+ n = 33 – Số cột tính toán

+ aPhmax = 7 (m/s2) – Gia tốc phanh lớn nhất khi ô tô di chuyển

Thay vào tính toán được : P1 = 20,87 (N/m)

- Tải trọng phân bố dọc thanh ngang tiếp giáp mui do lực quán tính phần khối lượng khung mui gây ra p 2 :

2*

mui Ph D

G

L

Trong đó : + Gmui = 100 (kg) – Khối lượng khung xương mui và vỏ ốp ngoài mui

+ LD = 5,8 (m) – Chiều dài thanh ngang tiếp giáp nóc

Thay vào tính toán được : P2 = 60,34 (N/m)

- Tải trọng phân bố đều trên cột đứng sau cùng p 3 :