GVHD: Nguyễn Thành Công SVTH:Đỗ Khắc Trọng Đề án tổt nghiệp 2008 Trờng ĐHGTVT 1 Mục lục Mục lục 1 Lời nói đầu 4 Giới thiệu chung ý nghĩa và tầm quan trọng của đề tài nghiên cứu 5 I. Tình hình chế tạo xe khách trên thế giới 5 II. Tình hình chế tạo xe khách trong nớc 5 III . Sự cần thiết của đề tài 7 Chơng I: Tổng quan về khung vỏ xe khách . Lựa chọn phơng án thiết kế 9 I.Tổng quan về khung vỏ xe khách 9 I.1. Chức năng, nhiệm vụ 9 I.2. Phân loại 9 II. Lựa chọn xe ôtô cơ sở 11 II.1. Đề xuất một số phơng án thiết kế. 11 II.2. Lựa chọn xe ôtô cơ sở cho phơng án thiết kế 13 Chơng II: Bố trí tổng thể, thiết kế khung xơng, cửa, ghế 18 I.Đặt vấn đề 18 II. Bố trí tổng thể, thiết kế khung xơng, ghế và các khoang chức năng 19 II.1. Bố trí buồng lái 19 II.2. Bố trí khoang hành khách 22 1. Bố trí mặt cắt ngang của xe thiết kế 22 2. Bố trí của lên xuống 22 3. Cửa sổ và lối thoát hiểm khẩn cấp 24 4.Bậc lên xuống 25 5. Ghế ngồi cho khách 26 6. Lối đi dọc 28 GVHD: Nguyễn Thành Công SVTH:Đỗ Khắc Trọng Đề án tổt nghiệp 2008 Trờng ĐHGTVT 2 7. Hệ thống thông gió trên ô tô 28 8. Hệ thống chiếu sáng trong khoang hành khách 28 9 . Sàn ôtô 28 10. Chiều cao hữu ích của khoang hành khách 29 II.3. Những kích thớc tổng thể của ôtô khách thiết kế 29 1. Chiều dài toàn bộ (L tb ) 29 2. Chiều dài đuôi xe (L đuôi ) , và chiều dài đầu xe (L đầu ) 30 3. Chiều rộng toàn bộ của xe (B tb ) 30 II.4. Thiết kế khung xơng 31 1. Yêu cầu 31 2. Vật liệu làm khung 32 3. Khung xơng ôtô thiết kế 32 II.5. thiết kế tạo dáng bên ngoài cho xe 38 1. Thiết kế mặt đầu ôtô khách 39 2. Thiết kế đuôi ôtô khách 40 III. Các thông số cơ bản của xe thiết kế 41 Chơng III: Tính toán và kiểm nghiệm xe thiết kế 42 I. MộT Số giả thiết tính toán và các thành phần lực tác dụng lên khung 42 II.Các chế độ tải trọng 42 II.1 Chế độ tải trọng tĩnh 42 II.2. Chế độ tải trọng động 43 III. Các phơng pháp tính bền khung xe 45 III.1. Theo phơng pháp cổ điển 45 III.2. Sử dụng phần mềm tính kết cấu ANSYS 45 GVHD: Nguyễn Thành Công SVTH:Đỗ Khắc Trọng Đề án tổt nghiệp 2008 Trờng ĐHGTVT 3 III.3. Nhận xét 45 IV. kiểm nghiệm bền khung xe bằng phần mềm ansys 47 IV.1. Giới thiệu về phần mềm ANSYS, các lĩnh vực áp dụng 47 IV.2. các bớc giải bài toán trong ansys 48 1. Xây dựng mô hình 49 2. Giải bài toán 51 3. Hiển thị các kết quả 52 IV.3.các phần tử sử dụng trong tính toán khung xe 52 1. Phần tử BEAM 188 52 2. Phần tử lò xo, giảm chấn COMBIN14 56 IV.4. Xây dựng mô hình cho xe khách thiết kế 59 1. Phơng án xây dựng mô hình khung 59 2. Phơng án đặt tải 59 3. Xây dựng mô hình 60 4. Đặt tải và giải bài toán 66 5. Lấy kết quả tính toán ở các trờng hợp 67 6. Đánh giá kết quả tính toán 73 Kết Luận 7 4 GVHD: Nguyễn Thành Công SVTH:Đỗ Khắc Trọng Đề án tổt nghiệp 2008 Trờng ĐHGTVT 4 lời nói đầu Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế quốc dân. Sự tăng nhanh dân số và xu hớng công nghiệp hoá hiện đại hoá diễn ra trong cả nớc, đời sống nhân dân ngày càng đợc nâng lên, nhu cầu đi lại và trao đổi, vận chuyển hàng hoá của nhân dân ngày càng cao. Để đáp ứng nhu cầu này, trong thời gian qua các loại hình vận tải nh: vận tải đờng sắt, đờng bộ, đờng thuỷ, đờng hàng không đã tham gia tích cực và có hiệu quả, trong đó ta phải kể tới sự đóng góp rất lớn của ngành vận tải đờng bộ. Nhận thấy rõ tầm quan trọng của ngành vận tải nói chung và ngành vận tải bằng ôtô nói riêng,trong những năm qua nhà nớc ta đã có những định hớng, u tiên để phát triển ngàng công nghiệp ôtô Việt Nam. Nhờ chính sách mở cửa của Chính phủ đã tạo điều kiện thuận lợi cho các nhà đầu t nớc ngoài tham gia vào thị trờng nội địa. Cụ thể, cho tới nay hầu hết các hãng ôtô hàng đầu thế giới nh TOYOTA, MERCEDES - BENZ VMC, FORD, MITSUBISHI, NISSAN, DEAWOO đều đã gián tiếp hoặc trực tiếp đầu t hoặc chuyển giao công nghệ sản xuất lắp ráp các loại xe chất lợng cao đáp ứng nhu cầu trong nớc đặc biệt là xe khách. Đợc sự giúp đỡ của Thầy giáo Nguyễn Thành Công em thực hiện đề tài: Thiết kế tính toán khung vỏ xe khách 46 chỗ. Và sử dụng ANSYS trong tính toán khung xơng xe. Sau một quá trình làm việc nghiêm túc dới sự hớng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Thành Công, cùng các thầy trong bộ môn ô tô em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp .Tuy nhiên trong quá trình làm không tránh khỏi những sai xót nên em rất mong nhận đợc sự đóng góp ý kiến của các thầy và các bạn để đồ án của em đợc hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cám ơn ! GVHD: Nguyễn Thành Công SVTH:Đỗ Khắc Trọng Đề án tổt nghiệp 2008 Trờng ĐHGTVT 5 Giới thiệu chung ý nghĩa v tầm quan trọng của đề tI nghiên cứu I. Tình hình chế tạo xe khách trên thế giới Đợc ra đời từ đầu thế kỷ 18 ngành công nghiệp ô tô phát triển khá nhanh và không ngừng đợc cải tiến về cả phơng diện kỹ thuật lẫn thẩm mỹ phù hợp với yêu cầu của xã hội hiện đại. Với mức độ tăng dân số và nhu cầu đi lại của ngời dân ngày càng tăng dẫn đến sự gia tăng các phơng tiện tham gia giao thông,trong khi đó cơ sở hạ tầng nh đờng xá, bến bãi không thể đáp ứng đợc gây ra ùn tắc. Do đó việc sử dụng xe khách có ý nghĩa rất lớn trong việc giải quyết tình trạng trên. Ngày nay nhu cầu của con ngời ngày càng cao vì vậy những chiếc xe không chỉ đảm bảo về mặt chất lợng mà còn phải có tính tiện nghi, kiểu dáng đẹp. Từ những yêu cầu đó mà các nhà thiết kế, chế tạo, sản xuất đã không ngừng hoàn thiện về chất lợng, kiểu dáng để cho ra đời những chiếc xe có tính năng kỹ thuật cao .Tính tiện nghi cao ( Hệ thống lạnh, hệ thống sởi ấm, âm thanh). Hiện tại trên thế giới có rất nhiều hãng sản xuất và cung cấp các loại xe tốt nh : TOYOTA, MERCEDES, HUYDAI, ASIA, FORD, HINO Mỗi nhà sản xuất đều có phong cách thiết kế riêng nhng đều chung một mục đích là nâng cao chất lợng và tính tiện nghi của xe để đáp ứng nhu cầu ngày một cao của con ngời trong thời đại ngày nay. II. Tình hình chế tạo xe khách trong nớc Hiện nay chúng ta đã là thành viên chính thức của tổ chức thơng mại lớn nhất hành tinhWTO, nền kinh tế Việt Nam đang từng bớc vơn lên hoà nhập với nền kinh tế thế giới .Trớc vận mệnh mới của đất nớc ,bên cạnh sự phát triển bùng GVHD: Nguyễn Thành Công SVTH:Đỗ Khắc Trọng Đề án tổt nghiệp 2008 Trờng ĐHGTVT 6 nổ của công nghệ thông tin, điện tử viễn thông và các ngành kinh tế khác thì ngành công nghiệp ôtô cũng có sự hội nhập sâu rộng. Ngày 3 tháng 12 năm 2002 Thủ tớng Chính phủ đã có quyết định số 175/2002/QĐ-TTG về việc phê duyệt chiến lợc phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đến năm 2010, tầm nhìn đến năm 2020. Là xây dựng và phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam trở thành một ngành quan trọng của đất nớc, có khả năng đáp ứng ở mức cao nhất nhu cầu thị trờng trong nớc và tham gia vào thị trờng khu vực và trên thế giới. Các mục tiêu cụ thể gồm các loại xe thông dụng (xe tải, xe khách, xe con) đáp ứng khoảng 40-50% nhu cầu trong nớc và đạt tỷ lệ nội địa hóa đến 40% năm 2005; đáp ứng trên 80% nhu cầu trong nớc và đạt tỷ lệ nội địa hóa 60% vào năm 2010. Đối với xe chuyên dụng, đáp ứng 30% nhu cầu trong nớc và nội địa hóa 40% (năm 2005); đáp ứng 60% và năm 2010; Các loại xe tải, xe khách cao cấp phấn đấu đạt tỷ lệ sản xuất trong nớc từ 35- 40% và năm 2010. Mục tiêu xa hơn của quy hoạch phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam là đến năm 2020, trở thành một ngành công nghiệp quan trọng của đất nớc, có khả năng đáp ứng ở mức cao nhất nhu cầu thị trờng nội địa và tham gia vào thị trờng khu vực và thế giới. Chúng ta đang tiến hành khai thác, sử dụng những xe hiện có và nhập khẩu xe mới. Không những thế chúng ta con tiến hành lắp giáp nhiều chủng loại xe để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về số lợng và chất lợng ngày càng đợc nâng cao.Cụ thể là trong lĩnh vực xe trở khách chúng ta có thể đóng mới xe khách trên cơ sở sát xi ngoại nhập để đáp ứng nhu cầu vận chuyển hành khách ngày càng tăng. Hiện nay, hớng chế tạo xe khách ở trong nớc chủ yếu dựa trên cơ sở nhập ngoại satxi đối với các công ty trong nớc và lắp ráp đối với các liên doanh nớc ngoài. Các công ty trong nớc chủ yếu là làm khung xơng và đóng vỏ. Sau đó sơn và bố trí nội thất, và cải tiến cho phù hợp với điều kiện sử dụng ở Việt Nam. GVHD: Nguyễn Thành Công SVTH:Đỗ Khắc Trọng Đề án tổt nghiệp 2008 Trờng ĐHGTVT 7 Trên cơ sở đó ta tính toán, thiết kế và lắp đặt khung vỏ xe lên satxi cùng với trang thiết bị nội thất, ghế ngồi cho hành khách, hệ thống điện, hệ thống thông gió và hệ thống điều hoà không khí cho phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và tạo dáng cho xe. Hiện nay trong nớc đã có rất nhiều công ty tham ra vào lĩnh vực sản xuất và lắp giáp ô tô ,sản xuất ra những chiếc xe khách mang thơng hiệu Việt nam nh công ty ô tô 1-5, công ty ô tô Hoà bình, công ty ô tô 3-2 Đã sản xuất ra những chiếc xe ô tô khách với giá thành thấp , chất lợng kỹ thuật tốt, tiện nghi đáp ứng đợc những đòi hỏi khách hàng và hành khách .Điển hình nhất là công ty cơ khí ôtô 1-5 thuộc Tổng công ty Công Nghiệp ôtô Việt Nam đi tiên phong nhận chuyển giao công nghệ của tập đoàn Huyndai ( Hàn Quốc).Trớc mắt sẽ lắp ráp loại xe khách từ 25 chỗ ngồi trở lên sau đó tiến đến nhập dây chuyền chế tạo động cơ, sản xuất ôtô mang nhãn hiệu Việt nam. III. Sự cần thiết của đề ti. Thực trạng ở nớc ta hiện nay tồn tại khá nhiều những chiếc xe đợc sản xuất cách đây khá lâu(do các nớc xã hội chủ nghĩa anh em viên trợ hay nhập khẩu xe cũ từ các nớc), không còn đảm bảo các tiêu chuẩn về an toàn, kinh tế kỹ thuật, môi trờng. Đặc biệt là các phơng tiện vận tải hành khách đang tiềm ẩn những nguy hiểm đến tính mạng con ngời và gây ô nhiễm môi trờng. Do vậy việc làm cấp bách là phải tiến hành thay thế những xe ôtô không đủ tiêu chuẩn đó. Để thay thế chúng ta tiến hành theo ba phơng thức cơ bản sau: + Nhập khẩu hoàn toàn xe mới. + Liên doanh sản xuất lắp ráp. + Tự sản xuất trên cơ sở Sat xi nhập khẩu. Cả ba phơng thức trên đều có những u, nhợc điểm nhng phơng thức tự sản xuất trên cơ sở Sat xi nhập khẩu tỏ ra có những u điểm vợt trội hơn. GVHD: Nguyễn Thành Công SVTH:Đỗ Khắc Trọng Đề án tổt nghiệp 2008 Trờng ĐHGTVT 8 - Đồ án đã hoàn thành đợc việc thiết kế khung xe khách với việc lựa chọn các thông số về kích thớc, kết cấu và kiểm bền khung xơng xe có độ chính xác cao. - Giải quyết đợc vấn đề mà từ trớc tới nay ở Việt Nam chỉ có một số lợng nhỏ thực hiện, đó là việc Tính bền khung xơng xe bằng phần mềm ANSYS. Nhng chỉ mới dừng lại ở mức độ tính bền trong trờng hợp tải tĩnh. - Đa ra phơng pháp mới cho việc thiết kế khung xơng xe ở các công ty sản xuất ôtô trong nớc một cách nhanh và chính xác đem lại hiệu quả kinh tế cao. GVHD: Nguyễn Thành Công SVTH:Đỗ Khắc Trọng Đề án tổt nghiệp 2008 Trờng ĐHGTVT 9 CHƯƠNG I tổng quan về khung vỏ xe khách Lựa chọn phơng án thiết kế I.Tổng quan về khung vỏ xe khách I.1. Chức năng, nhiệm vụ Khung xe là hệ thống dầm truyền lực, nhận và truyền tất cả các lực cũng nh phản lực trong quá trình vận hành của xe. Nó là cơ sở lắp đặt các cụm, các hệ thống của xe nh động cơ, hệ thống truyền lực, hệ thống treo, các cơ cấu điều khiển, hệ thống lái và các thiết bị phụ chuyên dùng, cabin, tải trọng. I.2. Phân loại 1. Theo kết cấu của khung: Dựa theo kết cấu của khung ta có thể chia khung ra làm ba loại chính nh sau: +. Loại khung có xà dọc ở hai bên ( hình 1. a,b) +. Loại khung có xà dọc ở giữa ( hình 1.c) +. Khung hình chữ X ( hình 1.d ) Hình 1.1. Kết cấu các loại khung ô tô a,b có xà dọc hai bên; c dầm dọc ở giữa; d khung hình chữ X. GVHD: Nguyễn Thành Công SVTH:Đỗ Khắc Trọng Đề án tổt nghiệp 2008 Trờng ĐHGTVT 10 2. Theo dạng xà dọc và sự bố trí xà dọc trong mặt phẳng: Dựa theo dạng xà dọc và sự bố trí xà dọc trong mặt phẳng ta có thể chia khung ra làm ba loại chính nh sau: - Loại có tiết diện hình vuông và bố trí song song. - Loại có tiết diện hình thang và xà thẳng. - Loại có phần đầu khung thu hẹp. 3. Theo các loại hệ thống chịu lực trên ô tô: Dựa theo các loại hệ thống chịu lực trên ô tô ta có thể chia khung ra làm ba loại chính nh sau: - Vỏ chịu lực: Loại vỏ này đồng thời là khung (Không có khung chính thức nên vỏ chịu toàn bộ ngoại lực tác dụng lên ô tô). (Hình a) - Khung chịu lực: Khi vỏ đặt lên khung qua các mối nối đàn hồi. Trờng hợp này khung cứng hơn vỏ nhiều nên chịu đợc các tác động của ngoại lực và có thể biến dạng nhng không truyền đến vỏ. ( Hình b) - Vỏ khung cùng chịu lực: Khung nối cứng với vỏ bằng mối hàn, bulông hoặc đinh tán nên cả khung và vỏ đều chịu các tác dụng của ngoại lực tác dụng lên ô tô. (Hình c) [...]... tơng đối của bánh xe chủ động với khung xe nhờ bán trục và các đăng đồng tốc II.2 Lựa chọn xe ôtô cơ sở cho phơng án thiết kế Qua sự phân tích những u, nhợc điểm của các phơng án thiết kế và với tình hình thực tế ở Việt Nam đồng thời trên cơ sở nhiệm vụ đợc giao em thiết kế loại xe ôtô khách 46 chỗ ngồi đợc sản xuất và lắp ráp tại Việt Nam trên cơ sở sắt xi nhập ngoại Em chọn phơng án: * Động cơ đặt... bảo khung xơng xe thiết kế có thể lắp đặt lên satxi xe mà không vớng vào các tổng thành khác - Khung xơng đợc thiết kế sao cho khi lắp ghép vỏ lên khung xơng, thu đợc vỏ xe với kích thớc nh tuyến hình xe Ngoài ra dựa vào mức độ chịu tải và cách bố trí các ô chức năng trên từng mảng mà trên mỗi mảng có kết cấu, vật liệu và mặt cắt của các thanh dầm khung xơng là khác nhau, phụ thuộc vào ngời thiết kế. .. có hàm lợng cacbon trung bình Đối với khung vỏ thiết kế em lựa chọn thép CT3 là vật liệu để chế tạo khung Đây là loại vật liệu vừa đảm bảo các tính chất trên lại sẵn có ở trong nớc 3 Khung xơng ôtô thiết kế - Khung xơng ôtô thiết kế thuộc loại khung vỏ cùng chịu lực Khung xơng đợc chế tạo từ các thanh đứng, thanh dọc, thanh ngang, thanh chéo, thanh cong Đề án tổt nghiệp 2008 Trờng ĐHGTVT GVHD: Nguyễn... Hình 2.11: Kết cấu mảng nóc Mảng nóc xe có vai trò quan trọng trong kết cấu khung xơng ôtô khách Với ôtô khách đờng dài có giá để hành lý trên trần xe, trên nóc xe có gắn hệ thống điều hoà (đối với ôtô bus còn có lắp quang treo để hành khách bám trong quá trình xe chuyển động) thì phần nóc xe phải đảm bảo độ cứng vững, chịu đợc tải trọng hàng hoá và các thiết bị lắp đặt trên nóc xe Đề án tổt nghiệp 2008... giảm thiểu thiệt hại về ngời và của khi xẩy ra tai nạn - Tính toán, thiết kế khung xe đảm bảo kích thớc khung xe đủ không gian bố trí ghế ngồi, chỗ đứng, tận dụng hết khả năng tải của ôtô tải nguyên thuỷ * Khi xe chuyển động nó chịu tác động rất mạnh của các lực chấn động Lực quán tính khi phanh và lực ly tâm khi quay vòng, do đó khung xơng phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Khung xơng đảm bảo độ cứng vững,... xuống dễ dàng và thuận tiện Đề án tổt nghiệp 2008 Trờng ĐHGTVT GVHD: Nguyễn Thành Công 23 SVTH:Đỗ Khắc Trọng Theo thiết kế xe khách chạy liên tỉnh mà chúng ta chế tạo có khả năng chở 46 ngời, vì thế ta chọn phơng án thiết kế một cửa đơn, cửa đợc thiết kế cho hành khách vừa lên vừa xuống Đối với các loại xe khách theo quy định tại tiêu chuẩn 22TCN 307-06 kích thớc cửa hữu ích đợc cho trong bảng dới... là thép CT3, 30XC Mặt ngoài của khung đợc bọc bằng tôn dày 1mm, phía trong có bọc lớp cách nhiệt và cách âm - Khung xơng cùng lớp vỏ xe hàn trên nó đợc đặt trên satxi xe cơ sở CA6900D210 Khi thiết kế khung xơng ta căn cứ vào tuyến hình và kích thớc tổng thể xe, vị trí chịu lực và các thanh, dầm cho phù hợp với yêu cầu Ngoài ra kích thớc tổng thể khung xơng phải căn cứ vào khoảng cách các gối, kích thớc... của xe H2 R1 R R2 L4 L3 H1 H3 L1 L2 a 2 A2 3 B1 B2 A B A1 B2 1 a Hình 2.2: Bố trí bên trong buòng lái Đề án tổt nghiệp 2008 Trờng ĐHGTVT GVHD: Nguyễn Thành Công 22 SVTH:Đỗ Khắc Trọng II.2 Bố trí khoang hành khách 2 Bố trí mặt cắt ngang của xe thiết kế Việc bố trí không gian khoang hành khách phải đảm bảo sự thoải mái và an toàn cho hành khách đồng thời đảm bảo hệ số sử dụng diện tích sàn xe, tận dụng. .. khách lớn hơn 16 ngời (không kể lái xe) và đợc chia làm 3 loại : - Ô tô khách thành phố: là ôtô khách đợc thiết kế và trang bị cho việc vận chuyển hành khách theo tuyến chạy cố định trong thành phố và ngoại ô, có điều kiện đờng tốt (mặt đờng bê tông nhựa hoặc bê tông át phan ) và thích ứng với việc đỗ xe thờng xuyên Ô tô khách loại này ngoài số chỗ ngồi còn có thể có thêm một số chỗ đứng cho hành khách. .. khách đi trên quãng đờng đi dài Đề án tổt nghiệp 2008 Trờng ĐHGTVT GVHD: Nguyễn Thành Công 19 SVTH:Đỗ Khắc Trọng Một ô tô có thể đợc coi là thuộc nhiều loại Trong trờng hợp đó nó có thể đợc công nhận theo từng loại ô tô tơng ứng với nó Vì thế, trong đồ án này em xin trình bày phơng án thiết kế loại xe ô tô khách chạy liên tỉnh Khi thiết kế, em đã tham khảo một số loại xe khách chạy liên tỉnh đang hoạt . cho xe 38 1. Thiết kế mặt đầu ôtô khách 39 2. Thiết kế đuôi ôtô khách 40 III. Các thông số cơ bản của xe thiết kế 41 Chơng III: Tính toán và kiểm nghiệm xe thiết kế 42 I. MộT Số giả thiết. xe chất lợng cao đáp ứng nhu cầu trong nớc đặc biệt là xe khách. Đợc sự giúp đỡ của Thầy giáo Nguyễn Thành Công em thực hiện đề tài: Thiết kế tính toán khung vỏ xe khách 46 chỗ. Và sử dụng. ANSYS, các lĩnh vực áp dụng 47 IV.2. các bớc giải bài toán trong ansys 48 1. Xây dựng mô hình 49 2. Giải bài toán 51 3. Hiển thị các kết quả 52 IV.3.các phần tử sử dụng trong tính toán khung