tính bền khung xe zil - 13 1

Đặt vấn đề
Cùng với sự phát triển và hiện đại hóa quân đội, việc vận chuyển trang thiết bị,
khí tài quân sự và bộ binh đóng vai trò quan trọng. So với các loại phơng tiện vận
tải quân sự khác thì vận chuyển bằng ôtô có nhiều u thế hơn do đặc tính đơn giản
và cơ động cao. Ô tô có thể đến đợc nhiều vùng mà các phơng tiện vận tải khác khó
có thể đến đợc. Điều này đã thể hiện rất rõ trong các cuộc chiến tranh giữ nớc của
dân tộc ta nhất là cuộc chiến tranh chống Mỹ , các đoàn xe vận tải đã vận chuyển
hàng triệu tấn hàng hoá , đạn dợc , vũ khí phục vụ chiến trờng.
Ngày nay, do đặc điểm của hoạt động quân sự là chiến đấu trong điều kiện
chiến tranh hiện đại, nhu cầu vận chuyển con ngời và khí tài là rất lớn. Đặc điểm
địa hình nớc ta lại rất phức tạp, trong khi đó phơng tiện vận chuyển của quân đội ta
chủ yếu do Liên Xô cũ chế tạo với nhiều chủng loại khác nhau. Từ thực tế này mà
việc nghiên cứu sử dụng và cải tiến các phơng tiện vận tải quân sự cho phù hợp với
điều kiện khí hậu và địa hình Việt Nam đã trở thành một vấn đề cấp thiết. Trong
chơng trình nội địa hoá và ngay cả trong các công nghệ lắp ráp cao, một số cụm chi
tiết sẽ đợc chế tạo tại Việt Nam, trong đó có khung vỏ. Việc nghiên cứu, thiết kế và
chế tạo khung vỏ có ý nghĩa đặc biệt quan trọng và là yêu cầu thực tế, có khả năng
hiện thực đối với nền công nghiệp sản xuất ô tô Việt Nam nói chung và ôtô trang bị
cho quân đội nói riêng. Với mục đích đó , tôi chọn đề tài:" Tính bền khung xe ZIL
- 131 ".
Nội dung đồ án gồm các phần chính sau:
Đặt vấn đề.
Chơng 1. Giới thiệu chung xe.
Chơng 2: Phân tích kết cấu khung xe ZIL - 131.
3
Chơng 3: Tính bền khung xe ZIL - 131.
Kết luận.
Tác giả đồ án xin trân trọng cám ơn TS.Trần Minh Sơn, GV bộ môn xe
quân sự đã tận tình hớng dẫn và định hớng và phơng pháp nghiên cứu để đồ án
đợc hoàn thành tốt đẹp.

Ngày 04 tháng 01 năm 2007
Học viên thực hiện

Đoàn Thanh Toàn
4
Chơng 1
Giới thiệu chung xe
1.1. Giới thiệu chung.
Xe ô tô ZIL - 131 do nhà máy chế tạo ô tô mang tên "Li Kha Trốp" sản xuất
năm 1967, xe đợc đa vào Việt Nam sử dụng chủ yếu trong lĩnh vực quân sự kéo
khí tài phòng không. Đây là loại xe kéo có ba cầu chủ động . công thức bánh xe 6
x 6 có tính cơ động cao, sức kéo từ 7500 KG đến 12000 KG, hoạt động trên tất cả
các loại đờng và địa hình phức tạp không có đờng sá, xe có thể hoạt động đợc tren
tẩt cả các vùng khí hậu khác nhau (ôn dới và nhiệt đới) có thể hoạt động hiệu quả ở
vùng nhiệt độ từ -40
0
c đến +50
0
c. Trên cơ sở khung xe ZIL - 131 nhà máy có thể
sản xuất ra nhiều loại xe ZIL khác nhau khác.
1.2. Đặc điểm Xe ZIL - 131.
Đây là loại xe tải có ba cầu chủ động
Hình 1. Xe ZIL - 131
5
- Động cơ. là loại động cơ xăng 4 kỳ 8 xy lanh bố trí hình chữ V, có góc nhị
diện = 90
0
, đờng kính xi lanh = 100 mm, tỷ số nén = 6,5, công suất lớn nhất ở
vòng quay n = 3200 vòng/phút là 150 mã lực, (110,32KW), mô men xoắn lớn nhất

ở vòng quay n = 3000 vòng/phút là 4100 N.m, thứ tự làm việc của các xi lanh là:
1 - 5 - 4 - 2 - 6 - 3 - 7 - 8.
- Hệ thống điện đợc bọc kín bằng lới kim loại để bâo đảm chống nhiễu do hệ
thống đánh lửa gây ra cho các thiết bị thông tin liên lạc , máy khởi động kiểu CT -
2, bộ chia điện P - 351, tăng điện 5 - 118, nến diện loại CA - 307.
- Hệ thống bôi trơn: Kiểu hỗn hợp bôi trơn bằng áp suất kết hợp vung té, đáy
các te kiểu ớt, bơm dầu kiểu bánh răng, sử dụng dàu bôi trơn loại AC - 8; AC - 10.
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu: Dùng xăng A - 76, chế hoà khí kiểu K - 88A,
bơm nhiên liệu kiểu màng đợc dẫn động bằng cam lệch tâm của trục cam, có thể
cung cấp nhiên liệu đợc bằng cả bơm máy và bơm tay,. Dung tích của các thùng
nhiên liệu là: Thùng chính 170 lít, thùng phụ 170 lít.
- Hệ thống làm mát: Đợc làm bằng chất lỏng (nớc) tuần hoàn theo chu trình
kín, có két làm mát nớc. Bơm nớc kiểu ly tâm đợc dẫn động bằn dây đai và đầu
trục khuỷu.
- Ly hợp : Loại ly hợp đơn ma sát khô, dẫn động điều khiển bằng cơ khí.
- Hộp số: Hộp số chính có 5 số chính và 1 số lùi, các trục của hộp số đợc quay
trơn trên các vòng bi và đợc truyền động qua các cặp bánh răng. Các số tiến 2, 3,
4, 5 có bố trí kiểu đồng tốc hoàn toàn.
Tỷ số truyền của các tay số
i
1
= 7,74 i
4
= 1,47
i
2
= 4,1 i
5
= 1
i

3
= 2,29 i
lui
= 7,09
Hộp số phân phối kiểu 2 cấp có tỷ số truyền là:
6
i
1
= 2,08 i
2
= 1
- Truyền động các đăng kiểu hở, truyền lực qua các then hoa, cấu tạo các đăng
kiểu ống và số lợng là 3 trục, khớp trục truyền dùng ổ bi kim.
- Hệ thống phanh: Cơ cấu phanh bánh xe kiểu tang trống với 2 guốc phanh đợc
bố trí ở tất cả các bánh xe, dẫn động phanh chân bằng khí nén. Lực phanh do ngời
lái tác dụng lên bàn đạp phanh truyền qua hệ thống thanh kéo, thanh đẩy tới van
tổng phanh điều khiển khí nén đến các bầu phanh bánh xe.
+Phanh tay: Là phanh kiểu tang trống đợc bố trí sau hộp số phụ trên trục
truyền, dẫn động bằng cơ khí.
+Máy nén khí: Kiểu pit tông xi lanh, dẫn động máy nén khí bằng dây đai từ
đàu trục khuỷu động cơ.
+ Khoá phanh: Kiểu 2 tầng, môt tầng trên để điều khiển phanh rơ moóc, một
tầng dùng để điều khiển phanh xe.
+ Bình chứa khí nén: Gồm 3 bình, dung tích mỗi bình 20 lít.
- Khung xe đợc bố trí hai dầm dọc hai bên có tiết diện hình chữ [, hai dầm dọc
đợc nối với nhau bằng năm dầm ngang có tiết diện hình chữ [, hoặc hai chữ [ ghép
lại với nhau, chúng đợc liên với nhau bằng bu lông và đinh tán.
7
Hình 2: Xe ZIL - 131 thùng.
Trên cơ sở khung xe ZIL - 131 có thể sản xuất ra nhiều loại khác nhau nh:

- Xe ô tô ZIL - 131A đây là loại xe tải thùng dài với hệ thống điện không có l-
ới chống nhiễu trên xe đợc đặt hệ thống điện tơng tự nh xe ZIL - 130 nhng có thêm
bớt một số thiết bị cho phù hợp với tính năng hoạt động của xe ZIL - 131.
8
H×nh 3. ZIL - 131 A
9
1.3. Các thông số cơ bản và tính năng kỹ thuật chủ yếu của xe ZIL - 131.
TT Tên các thông số Đơn vị Tính năng kỹ thuật
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Kiểu động cơ
Loại động cơ
Số xi lanh
Thứ tự làm việc của xi lanh
Góc công tác
Chiều quay của trục khuỷu

Đờng kính xi lanh
Hành trình pít tông
Thể tích công tác
Tỷ số nén
Mô Men lớn nhất (Memax)
Số vòng quay ứng với
Memax(n
M
)
Công suất lớn nhất
(Nemax)
Số vòng quay ứng với
Nemax (n
N
)
Suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ
nhất (ge
min
)
Số lợng xupap
Chiếc
Độ
mm
mm
dm
3
Nm
v/ph
KW
v/ph

g/mlh
Chiếc
Zil - 131
4 kỳ, đốt cháy hỗn hợp c-
ỡng bức
8
1-5-4-2-6-3-7-8
90
0
Cùng chiều kim đồng hồ
(nhìn từ đầu động cơ)
108
95
6
6. 5
466
1800
3200
240
16
10
17
18
19
20
Góc mở đóng của xupap
phối khí
- Xupap nạp
- Xupap thải
Góc đánh lửa sớm

áp suất dầu nhờn khi động
cơ chạy với:
- Số vòng quay định mức
- Số vòng quay không tải
Số vòng quay không tải nhỏ
nhất
Độ
Độ
Độ
kg/cm
2
kg/cm
2
v/ph
Mở trớc ĐCT 31
0
Đóng sau ĐCD 83
0
Mở trớc ĐCD 67
0
Đóng sau ĐCT 47
0
9
0
3. 2
1. 2
500
11
Chơng 2
Phân tích kết cấu khung xe ZIL - 131.

2.1. Khái quát chunh về khung xe .
Trên xe ô tô, khung xe là phần tử xơng cốt của xe, là phần tử chịu lực của xe là
chi tiết đợc dùng để đỡ và bắt chặt hầu hết các cụm, cơ cấu và hệ thống trên xe, nh
động cơ, hệ thống truyền lực, phần vận hành, các hệ thống điều khiển, các cụm của
các thiết bị phụ và thiết bị đặc biệt đồng thời nó là nơi hứng chịu toàn bộ những
tác động thay đổi từ mặt đờng lên xe khi xe chuyển động.
Theo độ cứng của vỏ và mối liên kết giữa vỏ và khung xe, phần tử chịu lực đợc
chia thành ba loại:
+ Loại khung chịu lực: Đây là loại phổ biến ở xe tải, vỏ đợc đặt lên khung xe
qua liên kết mềm.
+ Loại vỏ chịu lực: Dùng trên các xe không khung chủ yếu là các xe chở
khách.
+ Loại hỗn hợp: Vỏ đợc đặt lên khung thông qua liên kết cứng.
Do có công dụng nh trên, đặt ra các yêu cầu là: Phần tử chịu lực phải có độ
cứng cững cao, độ biến dạng nhỏ, độ bền lâu cao đồng thời pahỉ có kết cấu hợp lý,
hình dạng thích hợp để bố trí lắp đặt các cụm, hệ thống, thiết bị trên xe và đạt độ
bền đều của kết cấu.
Với các xe vận tải, phần tử chịu lực có hình dạng kết cấu kiểu khung dầm dọc
chịu lực là thành quả của nhiều năm thiết kế và sử dụng ô tô vận tải trên thế giới.
Và hiện nay, dờng nh không có một dấu hiệu nào của việc thay kết cấu này bằng
một dạng kết cấu khác trong tơng lai tới.
Theo hình dạng kết cấu của khung, khung xe đợc chia thành ba loại nh sau:
12
Hình 4. Cấu tạo khung xe
+ Loại có dầm dọc hai bên: Đây là loại phổ biến nhất. Hình a
+ Loại có dầm dọc ở giữa (kiểu xơng cá). Hình b
+ Loại hỗn hợp (khung có dạng chữ X). Hình c
Theo dạng xà dọc và sự bố trí xà dọc trong mặt phẳng khung chia ra:
+ loại có tiết diện hình vuông và xà bố trí song song
+ Loại có tiết diện hình thang và xà thẳng.

+ Loại có phần đầu khung thu hẹp
13
Hình 5. Kết cấu loại khung có xà dọc
ở nớc ta hầu nh toàn bộ các xe tải hiện nay đều có khung xe kiểu dầm dọc hai
bên, đợc liên kết với nhau bởi các dầm ngang.
14
2.2. Đặc điểm kết cấu khung xe ZIL - 131.
Khung xe ZIL - 131 là phần xơng cốt của xe, trên đó có lắp đặt :
động cơ, cụm truyền lực, phần vận hành, cơ cấu điều khiển, thiết bị
phụ chuyên dùng, một phần cabin, tải trọng Khung là hệ thống
dầm truyền lực, nhận và truyền tất cả các lực , phản lực, hệ thống vận
hành lên.
Khung xe gồm hai dầm dọc chính có tiết diện hình chữ [, có chiều dài 6155
mm, tiết diện dầm thay đổi theo chiều dài. Phần đầu dầm (tính từ đầu xe trở lại) có
tiết diện [140x80x6, phần cuối dầm (trên chiều dài 4800mm) có tiết diện
[245x80x6. Trên 2 dầm dọc có một số vị trí lắp động cơ, ắc quy, thùng nhiên liệu,
thùng xe Hai dầm dọc đợc liên kết bằng năm dầm ngang thờng có tiết diện chữ
[ hoặc hai dầm [ ghép với nhau (vị trí cần cân bằng). Các vị trí nối ghép, liên kết th-
ờng bằng đinh tán. Kết cấu khung xe đợc mô tả nh hình vẽ.
Hình 6. Kết cấu khung xe ZIL - 131
15
1.Giảm va đập phía trớc, 2. Móc kéo, 3. Giá tay quay khởi động, 4. Xà ngathứ nhất,
5. Giá chắn bụi động cơ, 6. Giá gối đỡ sau động cơ, 7. Giá bắt giảm chấn phía trên,
8. Giá kẹp van điện từ khí nén đóng dẫn động cầu trớc, 9. Xà ngang thứ 2, 10. Giá
treo cabin phía sau, 11. Giá bắt hộp số phân phối trên xà ngang thứ 2 và tứ 3, 12.
Xà ngang thứ 3, 13. Xà ngang thứ 4, 14. Xà ngang thứ 5, 15. Đầu nối rơ moóc, 16.
Móc kéo, 17. Giảm va nhíp sau, 18. Giá bắt nhíp trớc phía sau, 19. Xà dọc, 20. Giá
bắt nhíp trớc phía trớc.

2.2.1 Điều kiện làm việc - chế độ tải trọng của khung xe ZIL - 131:

Khung xe là phần tử chịu tải chính của ôtô. Khung xe có kết cấu phức tạp, hệ
kết cấu có khối lợng phân bố trong không gian, chế độ hoạt động (tải trọng, tốc
độ ) thay đổi trong các điều kiện địa hình, thời tiết đa dạng nên chế độ tải trọng
tác dụng lên khung xe rất phức tạp cả về dạng và chế độ
làm việc. Sau đây chỉ phân tích chế độ tải chung nhất:
1.Các dạng tải chung:
+ Tải trong tĩnh:
Khi xe đứng yên hoặc chuyển động đều trên đờng phẳng, có các dạng tải
trọng sau tác dụng lên khung vỏ xe:
- Tự tải: trọng lợng bản thân, phần đợc treo.
- Tải ngoài đặt thêm; Tải trọng các cụm thiết bị, ngời, hàng hoá.
- Ngoài ra còn có các thành phần tải do nhiệt độ, ứng suất trớc trong mối
hàn.
+ Tải trọng động:
Khi xe chuyển động trên đờng mấp mô hoặc khi vận tốc thay đổi. Xe chịu
kích động từ nền đờng thông qua các gối tựa có tính đàn hồi. Các kích động gây
nên tải trọng động tác dụng lên khung vỏ xe. Thành phần động gồm có:
16
- Các kích động học, phản lực từ mặt đờng.
- Các thành phần lực quán tính, ly tâm, rung do động cơ và các cụm thiết bị
làm việc.
- Các tải động xung(do va chạm )
2. Chế độ tải trọng tính toán:
Khi tính toán độ bền kết cấu khung xe, ta có hai chế độ tải trọng tính toán là:
tính theo uốn và tính theo xoắn.
+ Tải trọng khi tính theo uốn;
G
1tr
= 0,5 . m
tr

. g . a
2
/ L.
G
2tr
= 0,5 . m
tr
. g . a
1
/ L.
Trong đó:
G
itr
Trọng lợng phần đợc treo của xe[KG].
m
tr
Khối lợng phần đợc treo của xe.
a
1
, a
2
khoảng cách từ trọng tâm phần treo đến các cầu [mm].
g gia tốc trọng trờng.
L chiều dài cơ sở của xe.
+ Tải trọng khi tính theo xoắn (Với xe có tải trọng phân lên cầu trớc nhỏ hơn
cầu sau):
M=0,5 . m
tr
.g .a
2

. B
1
/ L.
Khi một bánh xe tách khỏi nền đờng thì mômen xoắn lớn nhất xác định theo
công thức:
M = 0,5 . m . g . a
2
.B
1
/L.
Trong đó:
a
i
Khoảng cách từ trọng tâm phần treo đến các cầu [mm].
M Mômen xoắn khung.
m Khối lợng toàn bộ xe.
17
Theo yêu cầu và trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp, đề tài chỉ tính toán ở các
chế độ tải trọng trong tĩnh và có kể thêm hệ số tải trọng động k
d
.
2.2.2. Yêu cầu chung kết cấu khung:
Do mục đích, công dụng khác nhau, chế độ khai thác và tải trọng đa dạng và
phức tạp nên có những yêu cầu chung nhất đối với khung nh sau:
1.Độ bền:
Khung xe yêu cầu phải có độ bền, cứng vững (chống uốn, xoắn) cao với trọng
lợng nhỏ nhất để hạn chế tối đa dao động, các phần tử không bị cong, gãy và bố trí
tốt các cụm. Điều này cũng bảo đảm độ êm dịu chuyển động cho ngời và hàng hoá.
Các kết cấu khung vỏ cũng phải bảo đảm độ bền va chạm nhất định.
2.Kết cấu:

Khung xe phải có kết cấu hợp lý, cho phép bố trí gá đặt các cụm thiết bị lên
khung thuận lợi, tiết kiệm không gian. Bên ngoài gọn nhất nhng cho không gian sử
dụng bên trong rộng nhất. Ngoài ra kết cấu vở còn phải bảo đảm tính tiện nghi:
giảm độ ồn, nhiệt, bụi
3.Dạng hình học:
Khung xe phải có kết cấu hình học dạng khí động học hợp lý, bảo đảm giảm
lực cản, tăng tính ổn định khi lái Dạng hình học của khung xe cũng phải bảo đảm
giảm trọng tâm xe, tăng hành trình hệ thống treo, góc quay vòng của bánh xe dẫn h-
ớng
2.3 Các bài toán tính bền khung xe.
2.3.1 Khái quát chung về tính bền khung.
Khung xe là phần tử chịu lực chủ yếu của xe, trên nó lắp đặt hầu hết các
cụm, cơ cấu, hệ thống trên xe, nó phải hứng chịu mọi sự tác động cùng những thay
đổi của các trọng lợng đợc đeo, hứng chịu mọi tác động từ mặt đờng lên xe. Do vậy
18
đặt ra những yêu cầu về mặt chịu đựng đối với khung xe là: Nó phải có độ cứng
vững cao, độ biến dạng nhỏ, độ bền lâu cao.
Vì thế khi quan tâm đến vấn đề tính bền khung xe, phải quan tâm tới đầy đủ
các yếu tố về động học và lực học của khung xe. Các yếu tố về động học của khung
có ảnh hởng quyết định tới vị trí tơng quan của các cụm, cơ cấu, hệ thống đặt trên
nó. Các yếu tố về lực học phải kết hợp hài hoà giữa độ bền và độ bền lâu của khung.
Khung xe là một chi tiết lớn trong xe, nó đỡ hầu hết các cụm, cơ cấu, hệ
thống trên xe, do vậy sự hỏng hóc của nó dới bất kỳ dạng nào đều ảnh hởng lớn đến
quá trình khai thác xe. Vấn đề độ bền đặt ra yêu cầu khung xe phải có độ cứng cao,
song vấn đề độ bền lâu lại yêu cầu khung xe phải có độ mềm dẻo thích hợp.
Khung xe với đặc trng là sự có mặt của hai dầm dọc tiết diện ngang hình
chữ [, thay đổi theo chiều dài khung, liên kết với nhau bởi các dầm ngang, là kết
quả của quá trình nhiều năm thiết kế và sử dụng ô tô vận tải trên thế giới. Cho đến
nay, có thể nói, các khung xe đợc sản xuất ra và đa vào sử dụng, nếu độ bền đợc
đảm bảo thì các yếu tố về động học và độ bền lâu cũng coi nh không cần quan tâm

tới.
Vấn đề tính toán đảm bảo độ bền cho khung xe, qua rất nhiều các nghiên
cứu thí nghiệm và thực nghiệm nhìn chung hiện nay, đều thống nhất nh sau: Hai
chế độ tải trọng nguy hiểm nhất đối với khung xe là:
1: Ô tô chuyển động với tải trọng lớn nhất trên đờng mấp mô với vận tốc đủ
lớn. Khi đó sẽ phát sinh tải trọng thẳng đứng lớn, giá trị của tải trọng động thẳng
đứng này đợc xác định bằng lực quán tính của phần đợc treo.
2: Ô tô chạy chậm với tải trọng lớn nhất trong điều kiện đờng xấu (đờng đất
bị lở nhiều, khi qua hố rãnh, đất thụt, mấp mô lớn ). Tốc độ ô tô bị hạn chế và
khung bị nghiêng, xoắn nhiều.
19
Và: Trong điều kiện bố trí các cụm bình thờng thì các tải trọng phụ tác dụng
lên khung khi ô tô tăng tốc, phanh, quay vòng không lớn lắm so với hai trờng hợp
tải trọng kể trên (theo[II]).
Hay nói gọn lại là: Độ bền của khung xe sẽ đợc tính toán trong các chế độ
tải trọng nguy hiểm nhất mà thực tế chuyển động của xe có thể gặp.
Nh vậy, tính toán đảm bảo độ bền của khung xe cần phải thực hiện trong hai
chế độ tải trọng: Khung xe chịu uốn nguy hiểm nhất và khung xe chịu xoắn nguy
hiểm nhất. Các yếu tố ảnh hởng khác, nh vấn đề vật liệu chế tạo không đồng chất.
Chế tạo, hay những yếu tố mà làm cho quá trình tính toán trở lên phức tạp, khó thực
hiện, đợc bỏ qua trong các giả thiết sẽ kể đến bởi một hệ số an toàn. Theo [I], hệ số
an toàn này thờng đợc chọn trong giới hạn từ (1,3ữ1,8).
Với điều kiện đờng và chế độ sử dụng thông thờng, hệ số này đợc chọn
là 1,5.
ứng suất phát sinh trong khung xe là kết quả tổng hợp của các ảnh hởng cả
về uốn và xoắn. Việc tính toán, đặc biệt là khảo sát độ bền của khung xe ca cải tạo
trên cơ sở khung xe tải. cả về uốn và xoắn là rất phức tạp, với một khối lợng công
việc rất lớn và đa dạng. Do vậy, với một điều kiện thời gian hạn chế, phải thực hiện
rất nhiều công việc khác nhau, từ khảo sát thực tế, tìm hiểu vấn đề, thu thập, xử lý
số liệu, xây dựng chơng trình tính toán, khảo sát đối với cả độ bền uốn và độ bền

xoắn là khó có thể thực hiện đợc. Vì thế, trong nội dung của những phần tiếp theo
đây, tôi chỉ cố gắng tập trung giải quyết riêng các vấn đề về độ bền vốn của khung
xe.
Tải trọng tác dụng lên khung xe có hai loại: Tải trọng tĩnh và tải trọng động.
Tải trọng tĩnh sinh ra do trọng lợng các cụm, cơ cấu hệ thống đặt trên khung, phát
sinh khi xe đứng yên và chạy chậm trên đờng ngang. Tải trọng động sinh ra khi xe
20
chạy nhanh trên đờng không bằng phẳng. Tải trọng gây nguy hiểm đối với khung xe
là tải trọng động, nên việc tính bền cho khung xe cần phải đợc thực hiện với các giá
trị tải trọng động, song việc làm này hết sức phức tạp. Hiện nay, đã có những
nghiên cứu đợc thừa nhận về ảnh hởng của tải trọng động khi xe chuyển động và lý
thuyết sức bền vật liệu cũng chỉ ra rằng: Việc đánh giá độ bền của khung xe hoàn
toàn có thể thực hiện đợc bằng cách xác định độ bền tĩnh của khung xe và so sánh
với ứng suất cho phép. Còn phải có một hệ số kể đến ảnh hởng của tải trọng động.
Theo [7], tuỳ thuộc vào điều kiện sử dụng xe, hệ số tải trọng động này đợc chọn
trong giới hạn từ (2,5 ữ 3,5)
Và nh vậy, khung xe sẽ bị uốn dới tác dụng của các trọng lợng đợc treo và
các phản lực bánh xe cân bằng với chúng. Các lực tác dụng lên khung từ đòn quay
dọc của hệ thống lái, lực kéo của rơ moóc lực của giảm chấn; lực dọc khi phanh, lực
kéo, lực quán tính của các cụm cơ cấu khi xe chuyển động sẽ đợc đảm bảo bởi việc
tính toán độ bền của các mặt bích hay mối liên kết và chúng đợc kể đến trong hệ số
tải trọng động và hệ số an toàn khi tính toán ứng suất cho phép.
Một điều rõ ràng, là để thực hiện khảo sát các yếu tố ảnh hởng tới độ bền
của khung xe, ta không thể thực hiện bằng các thao tác tính toán thông thờng, bởi
khối lợng công việc tính toán rất lớn và rất dễ nhầm lẫn. Do vậy cần phải tìm kiếm
một công cụ tính toán mạnh, để có thể nhanh chóng đạt đợc mục đích và tránh
nhầm lẫn, cùng một phơng pháp tính phù hợp với nó. Một công cụ tính toán nh vậy,
hiện nay là có thực, đó là máy vi tính, nó là sản phẩm của trí tuệ loài ngời.
Cùng với đà phát triển của công nghệ tin học chúng ta có thể tính trên
Pascal, Matlab, Mechanical, Sap

21
Khung xe là một kết cấu không gian siêu tĩnh bậc cao. Tính toán chính xác
khung xe là một bài toán phức tạp và khó khăn. Đối với kết cấu siêu tĩnh thờng có
rất nhiều phơng pháp tính bền uốn khung xe:
2.3.2 các phơng pháp tính bền khung:
Về phơng pháp tính, hiện nay có rất nhiều phơng pháp tính bền uốn khung
xe:
- Phơng pháp mặt cắt là phơng pháp thờng đợc sử dụng trong sức bền vật
liệu để giải các bài toán dầm chịu lực. Phơng pháp này, để có đợc các giá
trị mô men uốn, lực cắt, ứng suất, phải viết đợc các phơng trình cân bằng
cho tất cả các đoạn, mỗi đoạn là khoảng cách giữa hai lực liên tiếp (mặt
cắt trong đoạn đó) và giải các phơng trình này. Nh vậy, với một số lợng tải
trọng đầu vào nh tính khung xe thì số phơng trình phải viết sẽ rất nhiều và
công việc tính toán sẽ rất phức tạp và rời rạc.
- Phơng pháp tính bền uốn khung xe theo toạ độ quạt của tác giả H.
Colapoba. Theo phơng pháp này để có đợc giá trị mô men uốn tại một mặt
cắt phải giải một loạt các phơng trình vi phân, tích phân và đạo hàm riêng
theo toạ độ quạt tính toán và toạ độ quạt chính và nhiều phơng pháp
khác.
- Phơng pháp thông số ban đầu
Các phơng pháp trên, nếu ứng dụng trên máy vi tính để khảo sát và tính bền
khung xe, thì khối lợng công việc mà ngời lập trình và ngời sử dụng chơng trình
phải xử lý là quá lớn. Với mong muốn giảm nhẹ khối lợng công việc phải làm khi
tính toán khảo sát, qua tham khảo các tài liệu, tôi chọn đợc một phơng pháp tính
bền uốn khung đó là phơng pháp thông số ban đầu, có thể nói là phù hợp với mục
đích đề ra.
22
Nhng các phần mềm tính toán nói trên đều tơng đối khó sử dụng, đặc biệt với
những đối tợng trình độ tin học còn hạn chế.
Để đáp ứng yêu cầu tính toán nhanh mà độ chính xác của kết quả có thể chấp

nhận đợc và đặc biệt là sử dụng dễ dàng với mọi đối tợng, tôi đã xây dựng chơng
trình trợ giúp tính toán, kiểm bền khung xe ZIL - 131 bằng phần mềm code.
Chơng 3
Tính bền khung xe ZIL - 131.
Bằng phơng pháp code
3.1 Phơng pháp code
3.1 Cấu trúc chơng trình:
Chơng trình trợ giúp tính toán, kiểm bền khung ôtô bao gồm một số mẫu biểu
(Form) và các môđun tính toán:
- FormMain - cho phép chọn lựa trờng hợp tải trọng tính toán, thể hiện
các kết quả tính toán dới dạng đồ thị (các biểu đồ nội lực). Hình ảnh form
chính nh sau:
23
Hình 3.1 Form chính của chơng trình
- FormForce - là form cho phép ta nhập số lực, tọa độ các gối đỡ, chiều
dài khung, các thông số xác định các tải trọng (độ lớn, tọa độ, chiều dài tác
dụng). Hình ảnh của form này nh sau:
24
Hình 3.2 - Form nhập thông số trờng hợp tải trọng
- FormFrameFeature - cho phép ta nhập, thay đổi số mặt cắt đặc biệt
(mặt cắt mà tại đó kích thớc mặt cắt thay đổi) của dầm, giá trị các kích thớc
các mặt cắt đặc biệt này,
25
Hình 3.3 - Form Nhập thông số mặt cắt của khung tính toán
- FormRemove - Cho phép ta xóa đi một hay nhiều trờng hợp tải trọng
tính toán.
Hình 3.4 - Form Xóa trờng hợp tải trọng tính toán
26
- FormCheck - Cho phép ta biết các giá trị nội lực (lực cắt, mômen
uốn, ứng suất, ) tại một điểm có tọa độ bất kỳ trên khung.

Hình 3.5 - Form Kiểm tra các giá trị nội lực tại một mặt cắt bất kỳ
- ModuleMain - là môđun chứa các hàm tính toán chính: tính lực cắt
Q
y
, mômen uốn M
x
, mômen chống uốn W
x
,ứng suất
u
, tại một điểm bất
kỳ và trên toàn dầm.
- ModuleDrawing - là môđun chứa các hàm cho phép xuất kết quả tính
toán (giá trị số) dới dạng các biểu đồ.
3.2. Cơ sở thuật toán:
Vì bài toán tính toán bền khung ở đây là một bài toán tổng quát (trờng hợp
tải trọng bất kỳ - gồm n lực tập trung, m lực phân bố, ) nên ta phải giải quyết vấn
đề cơ bản nhất là xây dựng các hàm tính toán giá trị nội lực (lực cắt Q
y
, mômen uốn
M
x
, mômen chống uốn W
x
, ứng suất pháp
u
).
Theo sức bền vật liệu, ta có thể áp dụng nguyên lý độc lập tác dụng: tính toán
các giá trị nội lực do từng tải trọng riêng biệt gây ra trên dầm, sau đó cộng dồn tất
cả, ta sẽ đợc các giá trị nội lực do tổng hợp các tải trọng gây ra trên dầm.

27