Thiết kế xe cứu hộ giaothông cỡ nhỏ dựa trên xe cơ sở huyndai mighty II

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay cùng với sự phát triển của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật, lượng phương
tiện giao thông lưu hành ngày càng lớn. Mặc dù hệ thống hạ tầng cơ sở giao thông ngày
càng được nâng cấp nhưng số vụ tai nạn hàng ngày vẫn xảy ra nhiều. Bên cạnh đó chất
lượng xe lưu hành tại Việt Nam không còn được đảm bảo do đa số là xe cũ, nên việc xe
gặp sự cố giữa đường thường hay xảy ra. Những lúc như thế, với hệ thống giao thông
hiện nay của Việt Nam, đặc biệt là đường thành thị thì việc tất yếu xảy ra là ắch tắc giao
thông.Việc nhanh chóng giải tỏa ách tắc giao thông sau khi xảy ra tai nạn, hay xe gặp sự
cố giữa đường là vấn đề được đặt ra, trên cơ sở đó các loại phương tiện cứu hộ giao
thông được ra đời để đáp ứng nhu cầu trên.
Xe cứu hộ giao thông được chế tạo với nhiều chủng loại và kích cỡ để có thể đưa
được mọi loại phương tiện bị tai nạn, hay gặp sự cố ra khỏi vùng ắch tắc giao thông, hoặc
đưa về các trạm sửa chữa bảo hành. Hiện nay, nền kinh tế nước ta phát triển nhanh, cùng
với sự hội nhập kinh tế thế giới, nền công nghiệp ôtô cũng trên đà phát triển mạnh mẽ,
được thể hiện bằng sự đầu tư mở rộng nhanh chóng của các công ty ôtô như: TOYOTA,
DEAWOO, NISSAN, HUYNDAI, FORD,...Do đó lượng xe tham gia giao thông tăng
đáng kể, đi theo đó là sự phát sinh của vấn đề tai nạn giao thông và cứu hộ giao thông.
Dựa trên cơ sở tìm hiểu nhu cầu của xe cứu hộ giao thông hiện nay, cùng với sự hướng
dẫn của thầy giáo Thiều Sỹ Nam, em đã được giao đề tài “Thiết kế xe cứu hộ giao
thông cỡ nhỏ dựa trên xe cơ sở huyndai mighty II” làm đề tài tốt nghiệp của mình.
Nội dung trình bày thuyết minh đồ án gồm các phần chính sau:
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XE CỨU HỘ GIAO THÔNG
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ XE CỨU HỘ GIAO THÔNG
CHƯƠNG 3:QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ TRỤC TANG
Sau một thời gian nghiên cứu, làm việc đến nay đồ án của em đã được hoàn thành, song
không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự góp ý và hoàn thiện đề tài
của các thầy và các bạn đồng nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Thiều Sỹ Nam đã tận tình giúp đỡ em trong thời
gian qua!
Sinh viên thực hiện

Lương Văn Sáng

1


MỤC LỤC
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ XE CỨU HỘ GIAO THÔNG...........................................4
1.1. VẤN ĐỀ GIAO THÔNG VẬN TẢI VÀ VAI TRÒ CỦA XE CỨU HỘ GIAO
THÔNG............................................................................................................................4
1.1.1. Các vấn đề của giao thông........................................................................................4
1.1.2. Vai trò của xe cứu hộ giao thông..............................................................................4
1.2. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ...........................................5
1.2.1 Giới thiệu về một số xe cứu hộ giao thông................................................................5
1.2.1.1. Loại xe cứu hộ cỡ nhỏ...........................................................................................5
1.2.1.2. Loại xe cứu hộ cỡ vừa...........................................................................................5
1.2.1.3. Loại xe cứu hộ cỡ trung.........................................................................................6
1.2.1.4. Loại xe cứu hộ cỡ lớn............................................................................................7
1.2.2. Các cơ cấu và thiết bị cứu hộ trên xe........................................................................7
1.2.3. Phân tích lựa chọn phương án cứu hộ......................................................................8
1.2.3.1. Kéo xe bằng thanh cứng........................................................................................8
1.2.3.2. Kéo xe trên xe lăn.................................................................................................9
1.2.3.3. Chở xe bị nạn trên thùng xe..................................................................................9
1.2.3.4. Kéo xe trên càng nâng thuỷ lực (kéo xe ở độ cao 20 cm)....................................10
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ XE CỨU HỘ GIAO THÔNG.........................12
2.1. THIẾT KẾ XE CỨU HỘ........................................................................................12
2.1.1. Phân tích lựa chọn xe cơ sở....................................................................................12
2.1.2. Lựa chọn xe để tính toán........................................................................................13
2.1.3. Tính toán phản lực và lực kéo cần thiết khi nâng xe ở độ cao hx...........................14
2.1.3.1. Toạ độ trọng tâm của xe kéo................................................................................14
2.1.3.2. Tính phản lực và lực kéo xe cần thiết..................................................................15

2.1.4. Tính ổn định xe cứu hộ...........................................................................................18
2.1.4.1. Tọa độ trọng tâm của xe cứu hộ..........................................................................18
2.1.4.2. Tính ổn định dọc tĩnh của xe kéo........................................................................19
2.1.4.3. Tính ổn định dọc động của xe cứu hộ..................................................................20
2.1.5.Tính toán hệ thống thủy lực....................................................................................21
2.1.5.1. Chọn bơm thủy lực..............................................................................................22
2.1.5.2. Tính xy lanh nâng hạ cần....................................................................................22
2.1.6. Kiểm tra độ bền kết cấu..........................................................................................24
2.1.6.1. Kiểm tra độ bền phần I........................................................................................24
2.1.6.2.Tính toán phần II..................................................................................................29
2


2.2 TÍNH TOÁN CỤM TỜI KÉO.................................................................................36
2.2.1. Tính toán tang tời...................................................................................................36
2.2.1.1. Thông số cơ bản..................................................................................................36
2.2.1.2. Tính trục tang......................................................................................................37
2.2.2. Chọn động cơ thuỷ lực...........................................................................................41
2.2.3. Tính toán hộp giảm tốc...........................................................................................42
2.2.3.1. Thông số cơ bản của hộp giảm tốc......................................................................42
2.2.3.2. Tính toán cặp truyền trục vít – bánh vít...............................................................43
2.2.3.3. Tính toán trục......................................................................................................48
2.2.3.4. Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi.................................................................56
2.2.3.5. Chọn ổ lăn...........................................................................................................58
CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT...............................63
3.1. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN SẢN XUẤT..........................................................63
3.1.1. Điều kiện làm việc của trục tang............................................................................63
3.1.2. Tính công nghệ trong kết cấu chi tiết trục tang......................................................63
3.1.3. Xác định dạng sản xuất..........................................................................................63
3.1.4. Phương pháp chế tạo phôi......................................................................................63

3.2. NGUYÊN CÔNG CHẾ TẠO.................................................................................64
3.2.1. Nguyên công 1: Tiện mặt đầu và khoan lỗ tâm......................................................64
3.2.2. Nguyên công 2: Tiện mặt đầu còn lại, khoan lỗ tâm..............................................65
3.2.3. Nguyên công 3: Tiện mặt trụ 74 ,  70 , 65 ......................................................65
3.2.4. Nguyên công 4: Tiện mặt trụ 70 và 65 của đầu còn lại...................................67
3.2.5. Nguyên công 5: Phay rãnh then..............................................................................68
3.2.6. Nguyên công 6: Mài các bề mặt trụ........................................................................69
KẾT LUẬN...................................................................................................................... 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................71

3


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ XE CỨU HỘ GIAO THÔNG
1.1. VẤN ĐỀ GIAO THÔNG VẬN TẢI VÀ VAI TRÒ CỦA XE CỨU HỘ GIAO
THÔNG
1.1.1. Các vấn đề của giao thông
Thị trường ôtô của Việt Nam mới phát triển trong vài năm trở lại đây, lượng xe ôtô tăng
lên đáng kể song đa số trong số đó là xe cũ. Để tận dụng các xe cũ này lại được cải tiến
và sửa chữa, trong khi lưu hành lại thường xuyên hoạt động trong tình trạng quá tải. Do
đó việc các xe này gặp sự cố giữa đường là việc thường xuyên xảy ra, gây nên tình trạng
ắch tắc giao thông đồng thời ảnh hưởng đến hoạt động kinh tế sản xuất của chủ xe.
Sự phát triển của ngành Công nghiệp ôtô vượt quá sự phát triển của hệ thống giao thông
cũng làm nảy sinh nhiều vấn đề, một trong những vấn đề được quan tâm nhiều đó là tai
nạn giao thông. Trên cơ sở dự báo nhu cầu vận tải hàng hóa, hành khách, lựa chọn chủng
loại phương tiện hợp lý và dự báo các chỉ tiêu khai thác phương tiện trong tương lai, xác
định được nhu cầu phương tiện vận tải đường bộ đến năm 2020 như sau: Giai đoạn 2002
- 2010, tốc độ tăng trưởng bình quân của phương tiện đường bộ toàn quốc là 1317%/năm, trong đó xe con dưới 9 chỗ là 13-18%/năm, xe khách trên 10 chỗ là 1622%/năm và xe tải là 12-14%/năm. Giai đoạn 2010 - 2020, tốc độ tăng trưởng bình quân
của phương tiện đường bộ toàn quốc là 7-12%/ năm, trong đó xe con dưới 9 chỗ là 514%/năm, xe khách trên 10 chỗ là 6-12%/năm và xe tải là 8-10%/năm.
Sự tăng trưởng quá nhanh về số lượng phương tiện trong khi kết cấu cơ sở hạ tầng chưa

kịp phát triển theo đã làm nảy sinh nhiều vấn đề: sự bất tiện trong đi lại; tình trạng ùn tắc
giao thông lúc giờ cao điểm chưa được giải quyết; đặc biệt nghiêm trọng là vấn đề tai nạn
giao thông; ...
1.1.2. Vai trò của xe cứu hộ giao thông
Trong khi các vụ tai nạn giao thông vẫn chưa có được những biện pháp cụ thể để ngăn
ngừa, thì việc giải quyết các vụ tai nạn đã xảy ra cũng cần được đề cập đến. Trong thành
phố, các vụ tai nạn giao thông khi xảy ra, đặc biệt là tai nạn ôtô thường gây nên sự ùn tắc
giao thông, gây rất nhiều ảnh hưởng đến sự đi lại của các phương tiện khác và các hoạt
động kinh tế, sản xuất. Đối với các xe đường trường thì các tai nạn thường xảy ra do lao
xuống vực. Vấn đề đặt ra ở đây là cần có biện pháp nhanh chóng giải tỏa ách tắc giao
thông và đưa xe bị nạn, gặp sự cố ra khỏi vùng ắch tắc, hay về nơi bảo dưỡng sửa chữa.
Từ đó xe cứu hộ là một biện pháp hữu hiệu để giải quyết vấn đề.

4


1.2. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
1.2.1 Giới thiệu về một số xe cứu hộ giao thông
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều loại xe cứu hộ giao thông được chế tạo và sản xuất.
Tùy vào kết cấu mà các xe cứu hộ được sử dụng trong các trường hợp khác nhau. Có một
số nhóm xe như sau:
1.2.1.1. Loại xe cứu hộ cỡ nhỏ

Hình 1.1: Loại xe cứu hộ cỡ nhỏ
Loại này sử dụng xe cơ sở 2.5 tấn, càng cứu hộ sức nâng 4 tấn, mức tải kéo tối đa với xe
tải là 5 tấn, với xe chở khách là dưới 25 chỗ ngồi. Khi cứu hộ loại xe này sử dụng bộ tời
kéo để lật xe và nâng xe lên một độ cao nhất định, sau đó càng nâng được đưa vào dưới
gầm xe, cố định bánh xe và kéo đi. Tốc độ chuyển động khi kéo xe là khá cao, xe bị nạn
chuyển động ổn định mà không cần sự điều khiển của người lái. Loại xe này chỉ cứu hộ
được một xe bị nạn, thường chỉ sử dụng trong phạm vi đường thành thị. Nhược điểm của

xe này là không cứu hộ được những xe bị hỏng cả bốn bánh, hỏng hệ thống truyền lực và
hai bánh sau, xe có hộp số tự động. Phạm vi hoạt động của càng nâng thuỷ lực bị hạn
chế, khi không hoạt động càng nâng được co gọn vào thân xe.
1.2.1.2. Loại xe cứu hộ cỡ vừa
5


Hình 1.2: Loại xe cứu hộ cỡ vừa
Sử dụng loại xe cơ sở 5 tấn, càng cứu hộ sức nâng 8 tấn, bộ tời kéo 5 tấn, kéo xe
dưới 45 chỗ. Xe sử dụng bộ tời kéo để lật và nâng xe. Với những xe không bị lật thì càng
nâng thủy lực sẽ được mở ra, đưa xướng dưới gầm xe và nhấc xe lên, cố định bánh xe rồi
kéo đi. Khi không hoạt động thì càng nâng được gấp sát vào thân xe. Với kết cấu như
trong hình thì mặc dù có bộ tời kéo nhưng xe này vẫn không sử dụng để cứu hộ những xe
bị nạn khi lao xuống vực do không có độ vươn của tay cẩu.
1.2.1.3. Loại xe cứu hộ cỡ trung

Hình 1.3: Loại xe cứu hộ cỡ trung

6


Sử dụng loại xe cơ sở 11 tấn, trang bị đầy đủ thiết bị trợ lực hơi, càng kéo 15 tấn,
tời kéo 15 tấn, kéo xe tải 15 tấn trở lên.Về cơ bản thì loại xe này cũng có kết cấu và sự
hoạt động giống như xe cứu hộ cỡ trung, nhưng được tăng sức tải.
1.2.1.4. Loại xe cứu hộ cỡ lớn

Hình 1.4: Loại xe cứu hộ cỡ lớn
Sử dụng xe cơ sở 15 tấn, càng kéo 25 tấn, tời kép 25 tấn, 2 tời được kiểm soát
riêng rẽ, cứu hộ và kéo xe tải 30 tấn. Cơ cấu công tác của xe này sử dụng hệ điều khiển
thuỷ lực. Bộ tời kéo có sức nâng lớn và có tay cẩu có thể vươn xa lên có thể cứu hộ được

các xe bị nạn khi lao xuống vực. Nguyên lý hoạt động về cơ bản vẫn là sử dụng bộ tời
kéo để lật và nâng xe. Càng nâng thuỷ lực được đưa xuống dưới gầm xe, nâng lên và kéo
xe đi.
1.2.2. các cơ cấu và thiết bị cứu hộ trên xe
- Kiểu càng thủy lực theo mô hình xe nâng hàng.
- Kiểu càng thủy lực theo mô hình Centry F3.
- Kiểu càng thủy lực theo mô hình tự động kẹp lốp.
- Kiểu xe chở xe hỏng.
Xe cứu hộ được chế tạo trên cơ sở một chiếc xe tải, thông thường được một nhà máy sản
xuất xe chuyên và lắp ráp. Trên xe được trang bị đầy đủ các thiết bị:
- Cần kéo xe là một thiết bị như một chiếc cần cẩu nhỏ được lắp phía sau, dưới gầm xe
cứu hộ, nó có thể kệp chặt hai lốp trước của xe hỏng, nâng nửa trước hoặc sau chiếc xe
đó lên khỏi mặt đường để kéo xe di chuyển bằng các bánh xe còn lại.
- Cần cẩu là loại cần cẩu có khả năng vượt tải lớn, cấu tạo gọn, đơn giản và có thể làm
việc theo nhiều tư thế khó khăn mà cần cẩu hàng không thực hiện được.
7


- Tời thuỷ lực là một thiết bị cuộn dây cáp thép có khả năng kéo được những vật nặng,
những chiếc ôtô hỏng từ dưới vực lên đường.
- Sàn chở xe là một mặt sàn bằng kim loại đặt trên lưng xe cứu hộ có khả năng trượt
xuống đường để dễ dàng đưa ôtô hỏng lên, sau khi cố định chiếc xe hỏng vào sàn bằng
các dây tăng chuyên dùng, sàn sẽ mang chiếc xe hỏng lên lưng xe cứu hộ để chở đi.
- Dây tăng là một thiết bị cầm tay có một đoạn dây bạt hoặc xích, một đầu là chiếc khoá
có cấu tạo đặc biệt giúp nhân viên cứu hộ có thể trói chặt các lốp của xe hỏng vào sàn xe
cứu hộ.
- Kìm cứu hộ là một dụng cụ cầm tay có khả năng nhanh chóng cắt được các lớp khung
vỏ ôtô để cứu người mắc kẹt.
1.2.3. Phân tích lựa chọn phương án cứu hộ
Phương án cứu hộ được đưa ra tuỳ thuộc vào kết cấu và sự trang bị của xe

cứu hộ. Có một số phương án như sau:
1.2.3.1. Kéo xe bằng thanh cứng

Hình 1.5:Kéo xe bằng thanh cứng
1.X e cứu hộ; 2.Thanh cứng; 3.Xe bị nạn
Phương pháp: Nối xe cơ sở với xe bị hỏng thông qua một thanh cứng, sau đó xe bị hỏng
được kéo về nơi sửa chữa. Loại xe này thường chỉ các tác dụng kéo xe, ý nghĩa cứu hộ rất
ít.
Ưu điểm: Xe cứu hộ có kết cấu đơn giản, các thao tác ít, không yêu cầu trình độ đối với
người điều khiển. Xe cứu hộ không cồng kềnh, chỉ cần yêu cầu xe cơ sở có khả năng tải.
Nhược điểm: Chỉ kéo được những xe không hỏng hệ truyền động. Không kéo được
những xe có hộp số tự động, xe bị hỏng hệ truyền động. Xe kéo đi không ổn định, cần có
người điều khiển xe bị nạn. Thường chỉ dùng để kéo xe gặp sự cố chết máy dọc đường.
Không có hệ thống tời kéo để lật xe những xe đổ.
Loại này hiện nay hầu như không còn sử dụng.
1.2.3.2.Kéo xe trên xe lăn
8


1

2

3

7

6

4

5

Hình1.6: Phương án kéo xe trên xe lăn
1. Xe cứu hộ; 2.Tời kéo; 3.Xe bị nạn; 4.Sàn lên; 5.Sàn lăn
6.Gối chặn; 7.Thanh cứng
Phương pháp: Đưa xe bị hỏng lên xe lăn bằng tời kéo, xe bị hỏng được cố định sau
đó xe cơ sở sẽ kéo cả xe lăn và xe bị hỏng về nơi sửa chữa.
Ưu điểm: Xe cứu hộ có kết cấu đơn giản, kéo được xe bị hỏng cả 4 bánh, hỏng hệ
thống truyền động, xe có hộp số tự động.
Nhược điểm: Hệ thống xe cồng kềnh vì phải kéo theo xe lăn, di chuyển không
thuận tiện, nhiều khi gây cản trở sự đi lại của các xe khác, gây ồn khi di chuyển, tốc độ
di chuyển không cao. Xe bị nạn cần dược cố định trên sàn xe lăn.
Loại này hiện nay cũng không còn sử dụng, được thay thế bằng loại chở xe bị nạn
trên thùng xe.
1.2.3.3. Chở xe bị nạn trên thùng xe

Hình 1.7: Phương án chở xe bị nạn trên thùng xe
1.Xe cứu hộ; 2.Xe bị nạn; 3.Gối chặn; 4.Sàn mở
Phương pháp: Xe bị nạn được đưa nên thùng xe cứu hộ, cố định trên sàn sau đó được đưa
về nơi sửa chữa. Các xe cứu hộ hiện nay có hệ thống sàn trượt để đưa xe lên và xuống.

9


Ưu điểm: Cứu hộ các xe bị hỏng cả bốn bánh, bị hỏng hệ truyền động, xe có hộp số tự
động. Kết cấu xe gọn, có thể di chuyển với tốc độ cao, khả năng thông qua cao.
Nhược điểm: Cần có hệ thống đưa xe lên sàn, hệ thống dây cáp cố định xe bị nạn trên
sàn. Kích thước của xe cứu nạn bị hạn chế bởi kích thước của thùng xe. Khả năng tải của
xe cứu hộ cần cao hơn vì phải trực tiếp chịu thêm tải trọng của xe bị nạn.

1.2.3.4. Kéo xe trên càng nâng thuỷ lực (kéo xe ở độ cao 20 cm)

Hình 1.8:Kéo xe trên càng nâng thuỷ lực
1.Xe cứu hộ; 2.Tời kéo; 3.Càng nâng; 4.Xylanh thuỷ lực; 5.Xe bị nạn
Phương pháp: Bộ tời kéo sẽ lật xe hoặc nâng xe lên. Càng nâng được đưa xuống phía
dưới gầm xe bị nạn rồi nâng lên độ cao 20cm đến 25 cm phần đầu hoặc đuôi xe bị nạn.
Hai lốp xe được cố định sau đó được kéo về nơi sửa chữa. Hiện nay tại Việt Nam chủ yếu
là sử dụng loại xe này.
Ưu điểm: Các thao tác nhẹ nhàng, có thể kéo được các xe bị hỏng hệ thống tryền động.
Xe được kéo chuyển động ổn định, có thể di chuyển với tốc độ cao. Sử dụng được hết
khả năng tải của xe.
Nhược điểm: Không kéo được xe có hộp số tự động bị hỏng bánh sau, xe bị hỏng
cả bốn bánh. Do xe có nhiều hệ thống thủy lực và xylanh nên cần yêu cầu độ chính xác
gia công cao. Bên cạnh đó yêu cầu kinh nghiệm và khả năng xử lí của người điều khiển.
Các trung tâm cứu hộ hiện nay còn có cả loại xe cứu hộ kết hợp vừa kéo xe trên
càng nâng vừa chở xe trên thùng. Do đó có thể cùng lúc cứu hộ cả hai xe nhỏ bị nạn. Sàn
trượt hoặc sàn mở sẽ đưa một xe lên lưng xe cứu hộ. Càng nâng thủy lực được đưa xuống
phía dưới gầm xe còn lại, cố định bánh và kéo đi.

10


3

1

4
5

2

6

Hình 1.9:Sơ đồ chở và kéo xe bằng càng nâng thuỷ lực
1.Xe cứu hộ; 2.Gối chặn xe; 3,5.Xe bị nạn;
4.Sàn mở; 6.Càng nâng thủy lực
Loại xe này yêu cầu sức tải cao hơn, tốc độ di chuyển chậm hơn. Tính năng động của xe
được nâng cao, rất tiện lợi khi có tai nạn do hai xe đâm nhau hoặc các tai nạn xảy ra theo
dây chuyền.
Dựa trên điều kiện sản xuất hiện tại và xu hướng sử dụng loại xe cứu hộ hiện nay
ta chọn phương án cứu hộ là kéo xe trên càng nâng thuỷ lực.

11


CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ XE CỨU HỘ GIAO
THÔNG
2.1. THIẾT KẾ XE CỨU HỘ
2.1.1. Phân tích lựa chọn xe cơ sở
Bảng số liệu về các xe cơ sở:
Loại xe

Jambo

Mighty

Mighty II

Frontier

Trade

Dài (mm)

6138

5195

6240

6185

6060

Rộng (mm)

2010

2030

1980

2035

1975

Cao (mm)

2210

2285

2155

2330

2160

Dài(mm)

4300

3410

4300

4300

4300

Rộng(mm)

1890

1920

1860

1195

1860

Cao (mm)

380

380

385

370

370

12

3350

3750

3360

3340

3285

Trước(mm)

1630

1665

1470

1640

1390

Sau (mm)

1435

1495

1490

1470

1470

Tự trọng (KG)

2750

2625

2590

2610

2490

Tải trọng (KG)

2500

2500

2500

2500

2500

Trọng lượng toàn bộ (KG)

5125

5320

5285

5305

5185

Số chỗ ngồi

3

3

3

3

3

Vận tốc lớn nhất Vmax
(Km/h)

106

106

110

107

107

Khả năng leo dốc tg

0,493

0,395

0,422

0,471

0,484

Bán kính vòng quay min
(m)

6,5

5,0

6,5

6,3

6,9

Động cơ

D4AF

D4AF

SH

SH

SH

Công suất (ps/prm)

100/4000

100/3400

102/3200

102/3200

102/3200

Mômen xoắn (Kgm/rpm)

24/2200

24/2000

24,5/1700

24,5/1700

26,5/1700

Dung tích động cơ (cc)

3568

3568

3581

3581

3581

Thùng nhiên liệu (lit)

60

100

100

100

100

7,00x16

7,00x16

7,00x16

7,00x16

7,00x16

10PR

10PR

10PR

10PR

10PR

Th.g số

Thùng xe
Khoảng cách
hai trục
Vệt bánh xe

Cỡ lốp

Trước

12

titan


Loại xe
Th.g số
Sau

Mighty

Mighty II

Frontier

Trade

Jambo
titan

7,00x16

7,00x16

7,00x16

7,00x16

7,00x16

10PR

10PR

10PR

10PR

10PR

Xe cơ sở được lựa chọn phải thỏa mãn một số điều kiện như: Đảm bảo khả năng tải, kết
cấu gọn để không làm cản trở giao thông, Có đủ sức tải. Với điều kiện của nước ta hiện
nay cần có phương án sử dụng các xe cơ sở có giá thành thấp. Với yêu cầu của đề tài là

thiết kế xe cứu hộ giao thông cỡ nhỏ tức là để cứu hộ xe tải có tải trọng từ 1,5 tấn và xe
con dưới 9 chỗ, kết hợp với phương án cứu hộ kéo xe bằng càng nâng thủy lực ta chọn
loại xe tải trung bình làm xe cơ sở. Từ bảng thông số loại xe Mighty II có thông số phù
hợp nhất nên chọn làm xe cơ sở.
2.1.2. LỰA CHỌN XE ĐỂ TÍNH TOÁN
Mục đích thiết kế để cứu hộ xe con dưới 9 chỗ ngồi, do đó ta có bảng liệt kê những loại
xe đang lưu hành tại Việt Nam.
Th.g số

D

R

C

L0

G0

Cỡ lốp

Dewoo Matis

2495

1495

1485

2340

776

155/65R13

Dewoo Lanos

4240

1680

1430

2520

1036

175/70R13

Ford Escape

3995

1650

1720

2430

1184

175/65R14

Ford laser

4350

1590

1385

2550

1450

205/65R14

BMW 318iA

4325

1670

1435

2510

1425

205/65R14

BMW 525iA

4350

1675

1440

2550

1605

205/65R14

Isuzu Hilander

4253

1635

1750

2610

1625

175/65R14

KIA Spectra

4150

1635

1410

2480

1169

175/65R13

Mazda 323

4230

1625

1395

2475

1055

175/64R14

Mazda 6

4210

1630

1450

2395

1334

175/64R14

Camry CE_4CYL

4806

1821

1470

2776

1675

P215/60R16

Corolla CE

4529

1699

1486

2601

1615

P185/65R15

Land Cruiser 07

4890

1941

1859

2850

1725

P275/60R18

Pajero Supreme

4765

1775

1910

2725

2100

265/70R16

Grandis

4765

1795

1700

2705

1630

215/60R16

Jolie SS

4640

1750

1830

2670

1520

185R146

Lance

4595

1695

1445

2600

1230

195/60R15

Loại xe

Từ bảng liệt kê trên ta chọn xe Land Cruiser 07 để tính toán
13


2.1.3. TÍNH TOÁN PHẢN LỰC VÀ LỰC KÉO CẦN THIẾT KHI NÂNG XE Ở ĐỘ
CAO HX
2.1.3.1. Toạ độ trọng tâm của xe kéo.
Xe Land Cruiser có thông số như sau:
-

Chiều dài tổng: 4890 (mm)

-

Chiều cao tổng: 1859 (mm)

-

Chiều rộng tổng: 1941 (mm)

-

Chiều dài cơ sở: 2850 (mm)

-

Trọng lượng toàn bộ: 2320 (KG)
- Loại lốp: P275/60R18, là loại lốp kí hiệu theo tiêu chuẩn Châu Âu loại serier P.

Trong đó:

P là mục đích sử dụng, Passenger car (ôtô con)
275 là bề rộng B (mm)
Tỷ số profil 60%
R là kết cấu lốp mành hướng kính
Kích thước lắp d = 18 inch

G

Hình 2.1:Sơ đồ tính toạ độ trọng tâm xe được kéo
a: Khoảng cách từ bán trục trước tới trọng tâm xe;
b: Khoảng cách từ bán trục sau tới trọng tâm xe;
hg: Độ cao trọng tâm của xe so với mặt đường;
L: Chiều dài cơ sở của xe

14


Land Cruiser là loại xe 4x2, cầu sau chủ động, nên trọng lượng phân bố lên các
cầu trước và sau như sau:
G1 = 0,3G
G2 = 0,7G
G1 là trọng lượng phân bố ra cầu trước
G2 là trọng lượng phân bố ra cầu sau
G là trọng lượng toàn bộ

Lại có:

G.a
G1 
L  a  0,3
b 0,7
G.b
G2 
L

a + b = L = 2850 (mm)
=>

a = 855 (mm)
b = 1995 (mm)

Độ cao trọng tâm so với mặt đường hg (0,4 0,8) (m) . Land Cruise là loại xe việt
dã nên có khoảng sáng gầm xe khá cao, do đó chọn hg = 0,8 m.
2.1.3.2. Tính phản lực và lực kéo xe cần thiết
Tính toán lực trong điều kiện nâng xe đuợc kéo ở độ cao h x = 0,25 m khi đang lên dốc,
góc dốc 16o. Ta có sơ đồ phản lực và lực tác dụng lên xe kéo khi nâng ở độ cao h x = 0,25
m.

Hình 2.2: Sơ đồ tính phản lực tác dụng lên đầu ngàm và lực kéo cần thiết
G: Trọng lượng của xe
15


Z’1: Phản lực từ mặt đường lên cần trước
Z’2: Phản lực từ mặt đường lên cần sau
 1 : Độ dốc của đường  1 16 

 2 : Góc nghiêng giữa xe và mặt phẳng đường

 2 arctg

hx
250

5 o
l o 2850

F: Lực kéo xe cần thiết

Mf2: Momen cản lăn ở bánh xe sau
Pf2: Lực cản ma sát lăn
Phân tích trọng lượng G ra làm 2 thành phần, có:
G '1 G. cos( 1   2 ) 2320. cos(16 o  5 o ) 2166 ( KG )
G ' 2 G. sin( 1   2 ) 2320. sin(16 o  5 o ) 831,4 ( KG )

Chiếu các lực lên 2 phương song song và vuông góc với mặt đường ta có các
phương trình sau:
 PK  PF2  G. sin  1 0
 '
 Z 1  Z ' 2  G. cos  1 0

(3.1)

Xét phương trình cân bằng momen đến với O2 ta có
Z '1 .L0  b.G. cos( 1   2 )  G. sin( 1   2 )  M f 2  FK .hx 0

(3.2)

Từ (3.1) và (3.2) ta có hệ phương trình (3.3)
 PK  PF2  G. sin  1 0
 '
'
 Z 1  Z 2  G. cos  1 0
 '
 Z 1 .LO  b.G. cos( 1   2 )  G. sin( 1   2 )  M F2  FK .hx 0

(3.3)

Trong đó lực cản lăn PF được tính như sau:

2

Pf 2  f .Z 2'

Hệ số cản lăn f (0,008 0,02)
Ta thấy rằng khi PF tăng thì F cũng tăng => để tính toán ta lấy PF max 
2

K

2

f max 0,02
M f 2  p p2 . rb  Z ; 2 .Z ' 2 . f .rb
d
rb là bán kính bánh xe: rb ( .25,4  275).0,93 468,35(mm)
2

Thay vào (3.3) ta có:
16


 F K  f .Z ' 2  G. sin  1 0
 '
'
(3.4)
 Z 1  Z 2  G. cos  1 0
 '
'
 Z 1 .L0 cos  2  b.G. cos( 1   2 )  G. sin( 1   2 )  Z 2 . f .rb  FK .hx 0

Từ (3.4) ta tính

Z

'
2

'

Rút FK và Z 2 từ phương trình thứ nhất và thứ hai của (3.4) rồi thay vào phương
trình thứ ba của (3.4). Đặt  3  1   2 ta có
( G. cos  1  Z ' 2 .L0 . cos  1  b.G. cos  3  Z ' 2 . f .rb  hx ( f .Z ' 2  g. sin  1 ) 0
Z 2' 

L0 . cos 2  1  b. cos  3  sin  3  hx sin  1
.G
L0 . cos  1  f .rb  hx . f

Z 2' 

2,85. cos 2 16 0  1,995. cos 210  sin 210  0,25. sin16 0
.2320
2,85. cos16 0  0,02.0,46835  0,25.0,025

Z

'
2

899,5
'
2

Thay Z

( KG)

vào (3.4) ta tìm được Z

'
1

Z '1 G. cos  1  Z ' 2 2320. cos16 0  899,5 1330,6

( KG )

Từ sơ đồ hình (3.1) ta thấy Z’1 là lực P tác dụng lên đầu ngàm kéo khi nâng ở độ
cao hx = 250 mm
Tính FK
FK  PP2  G. sin  1  f .Z '1  G sin  1
FK 0,02.1330,6  2320 . sin 16 0
FK 666,1

( KG )

Vậy: - Lực kéo xe cần thiết là FK = 666,1 (KG)
- Phải lực tác dụng lên đầu ngàm khi kéo xe là P = 1330,6 (KG)
2.1.4. TÍNH ỔN ĐỊNH XE CỨU HỘ
2.1.4.1. Tọa độ trọng tâm của xe cứu hộ

17


Hình 2.3: Sơ đồ tính toạ độ trọng tâm xe kéo
a, b: Khoảng cách từ trọng tâm tới cầu trước và sau của xe
hg: Độ cao trọng tâm của xe so với mặt đường
Tải trọng tác dụng lên cần trước: G1 = 1670(KG)
Tải trọng tác dụng lên cần sau : G2 = 955 (KG)
Chiều dài cơ sở của xe

: L0 = 2750 (mm)

 a G1
 
=> a = 1750 (mm); b = 1000 (mm)
 b G2
 a  b 2750


Chọn hg = 700 (mm)
2.1.4.2. Tính ổn định dọc tĩnh của xe kéo

18


Hình 2.4: Sơ đồ tính ổn định dọc tĩnh của xe kéo
a, b: Khoảng cách từ trọng tâm tới cầu trước và sau của xe
hg: Độ cao trọng tâm của xe so với mặt đường
B: Khoảng cách từ cầu sau xe kéo tới điểm đặt lực P

Coi cả xe cứu hộ và xe kéo là một khối thống nhất. Xét xem ở trạng thái tĩnh dưới
tác dụng của P (phản lực tác dụng tại ngàm kéo) xe có bị lật quanh O2 hay không.
Xét phương trình cân bằng mômen đối với điểm O2
 M O 2 0
 Z 1 .L  P.B  b.G 0
 Z1 

b.G  P.B 1000 .2625  1330 ,6.1800

83,61
L
2750

Ở trạng thái tĩnh Z1 < G1 => Xe không bị lật quanh 02
=> Xe đảm bảo tính ổn định dọc tĩnh.

2.1.4.3. Tính ổn định dọc động của xe cứu hộ

19

( KG )


Hình 2.5: Sơ đồ tính ổn định dọc động của xe kéo
a, b: Khoảng cách từ trọng tâm tới cầu trước và sau của xe
hg: Độ cao trọng tâm của xe so với mặt đường
B: Khoảng cách từ cầu sau xe kéo tới điểm đặt lực P
Lo: Chiều dài cơ sở của xe kéo
P: Phản lực tác dụng lên ngàm
Fk: Lực kéo cần thiết

Pf2: Lực cản lăn
Mục đích tính toán là kiểm tra xem ở trạng thái chuyển động, dưới tác dụng của F K và P
thì xe cứu hộ có bị lật quanh 02 hay không.
Tính trong điều kiện xe chuyển động lên dốc, vận tốc xe chuyển động chậm và ổn định.
Do đó không xét đến lực cản của gió và lực quán tính:
P 0

PJ 0

Xét phương trình cần bằng momen đối với điểm 02 ta có
 M O 2 0
 Z 1 L0  hg .G. sin  1  b.G. cos  1  M f 2  FK .hx  P.B 0
 Z1 

Với

G. cos  1 (b  f rb )  hg .G sin  1  FK .hx  P.B

rb = 0,93.(

L
16
 7 ).25,4
2

20


rb = 354,33 (mm)
Khi xe bị lật quanh 02 thì Z1 = 0

Z1 

2625 cos16 0 (1000  0,02.354,33)  700.2625 sin 160  666,1.250  1330,6.1800
2750

Z1 = 482,7 (KG)
=> Xe đảm bảo điều kiện ổn định dọc động của xe
2.1.5.TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THỦY LỰC

5

4

3
6

7
8
2
9

1

Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống thuỷ lực
1.Bộ lọc dầu; 2.Bơm thủy lực; 3.Van một chiều; 4.Van phân phối;
5.Động cơ thủy lực;
6.Xylanh nâng hạ cần;
7.Van tiết lưu;
8.Xylanh đỡ đầu ngàm; 9. Van an toàn
2.1.5.1. Chọn bơm thủy lực

21


Do tốc độ của các cơ cấu công tác thủy lực không cần nhanh, để cho đơn giản ta
chỉ cần chọn loại bơm bánh răng. Để chọn được loại bơm bánh răng cụ thể ta cần đi tính
toán.
2.1.5.2. Tính xy lanh nâng hạ cần
Khi làm việc do xy lanh nâng hạ cần chịu lực là chủ yếu do đó chỉ tính với xy lanh nâng
hạ cần.
Đường kính xy lanh: D 

4.Fx
.p

Trong đó:
D: Đường kính xy lanh
Fx: Lực tác dụng dọc xy lanh
p: Áp suất của hệ thống thủy lực p = 100 KG/cm2

Hình 2.7: Sơ đồ tính lực tác dụng lên xylanh nâng hạ cần
Từ hình trên ta có:
 FX1  FX . cos 30 0

 M 0 0  FX1 2 P

P là phản lực tác dụng lên ngàm P = 1330,6 (KG)

22

FX 1

2.P
2.1330,6

0
cos 30
cos 30
cos 30 0
Fx 3072,9 ( KG )

 FX 

0



Đường kính của xy lanh nâng hạ cần là:
D

4.3072,9
6,3
 .100

(cm)

Trong thực tế ta lấy D = 6,5 (cm) = 65 (mm)
Độ dày thành xy lanh 
 Dn

 D 1,2

   Pn  D

2

Trong đó
Dn: Đường kính ngoài
D: Đường kính trong
 : Độ dày thành xy lanh
1,2 D  D

0,1D 0,65
2

(cm)

Cần đẩy hoạt động với tốc độ chậm V= 4 (m/ph) = 400 (cm/ph). Ta tính được lưu lượng
của hệ thống thủy lực:
Qlt 
Qlt 

 .D 2
.V
4

 .6,5 2
.400 13273
4

(cm 3 / ph)

Lưu lượng riêng của hệ thống
Qlt
q
 CK . b .n

Với:
n: Số vòng quay của bơm, n = 1000 vg/ph
 CK : Hiệu suất cơ khí,  CK = 0,80
 b : Hiệu suất thể tích,  b = 0,85
Qlt
13273
13273
 q


19,5
 CK . b .n 0,80.0,85.n 0,80.0,85.1000

23

(cm 3 )


2.1.6. KIỂM TRA ĐỘ BỀN KẾT CẤU
Để kiểm tra độ bền của cơ cấu càng nâng ta chia ra làm 2 phần tính.

Hình 2.8: Sơ đồ tính toán độ bền kết cấu
2.1.6.1. Kiểm tra độ bền phần I

Xác định lực tập trung Q do lực phân bố q gây ra ta xét momen cân bằng đối với điểm O
1000P =10Q
Với P là lực tác dụng trên ngàm
=>

Q = 10P = 13306 (KG)

=>

q

Q
66,53 ( KG / mm)
200

Phản lực tại chốt 0, chiếu theo phương thẳng đứng 0y ta có.
N0 = P + Q
=>

N0 = 1330,6 + 13306 = 14636,6 (KG)

Ta có biểu đồ momen

24


Hình 2.9: Biểu đồ mômen trên phần I
Từ biểu đồ trên thấy tiết diện nguy hiểm là mặt cắt A-A đi qua chốt nối giữa phần I và
phần II. Chọn vật liệu là thép hộp có kích thước b x h x d = 190 x140 x8. Và có ứng suất
cho phép [  ] = 240 MPa.

Tại mặt cắt A-A dầm chịu đồng thời cắt và uốn. Theo thuyết bền thế năng biến đổi hình
dáng ta có:
 td 



2
z

2

 3. zy [ ]

a. Tính ứng suất pháp  z
25