TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA KHUNG XE, CẦU TRƯỚC, CẦU SAU KHI XE CHỞ QUÁ TẢI

Bộ Giáo Dục và Đào Tạo
ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM

Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
TÊN ĐỀ TÀI:
TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA KHUNG XE, CẦU TRƯỚC, CẦU SAU
KHI XE CHỞ QUÁ TẢI
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:
SINH VIÊN THỰC HIỆN:
I. Nội dung :
 Xác định các tải trọng tác dụng lên cầu xe khi xe chở quá tải
 Tính toán, kiểm tra khung xe khi xe chở quá tải
 Tính toán, kiểm tra cầu trước khi xe chở quá tải
 Tính toán, kiểm tra cầu sau khi xe chở quá tải
 Đưa ra kết luậ và đề nghị
 Viết thuyết minh đề tài
II. Trình bày :
Thuyết minh đề tài: 01 cuốn thuyết minh
III. Thời gian thực hiện :
1. Ngày bắt đầu :
2. Ngày hoàn thành :
Tp. Hồ Chí Minh, ngày…. ,tháng…. ,năm 2020
TRƯỞNG BỘ MÔN

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
Tp Hồ Chí Minh, ngày… , tháng… , năm 2020
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
Tp Hồ Chí Minh, ngày… , tháng… , năm 2020
GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN


LỜI CÁM ƠN
Để hoàn thành đề tài luận văn và kết thúc chương trình học, với lòng biết ơn, chúng
em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí
Minh, đã tạo điều kiện cho chúng em có môi trường học tập, rèn luyện, hoàn thiện bản thân
trên con đường trưởng thành của mình. Chúng em cũng xin gửi lời cám ơn đến thầy, cô
khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao nói chung và cách riêng với các thầy, cô khoa Cơ Khí Động

Lực đã tận tâm, tận lực truyền đạt nhưng bài học quý giá và định hướng cho mỗi sinh viên
về con đường sự nghiệp sau này. Những tâm huyết, sự tận tụy của thầy cô nhằm thắp lên
ngọn lửa đam mê trong mỗi sinh viên, trở thành những trang kí ức đẹp, làm hành trang cho
mỗi sinh viên chúng em bước chân vào hành trình mới. Một lần nữa, chúng em xin cảm ơn
và kính chúc sức khỏe với tất cả các thầy, cô ở trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành
phố Hồ Chí Minh, từ các thầy cô làm nghề giáo nói chung, các thầy cô văn thư, quản lí
sinh viên, thư viện, phòng y tế; chúng em xin kính chúc các thầy cô được nhiều sức khỏe,
càng được tôn vinh và thành công hơn nữa trên con đường giảng dạy và nghiên cứu.
Trong lần thực hiện đề tài tốt nghiệp lần này, với khoảng thời gian ba tháng, có thể
nói rằng không quá ngắn cũng không quá dài để chúng em có thể hoàn thành nhiệm vụ lần
này. Hơn hết chúng em xin chân thành gửi lời cám ơn đến thầy ThS Msc Đặng Quý đã tư
vấn, cung cấp tài liệu chọn đề tài cũng như đã tận tình giảng giải, theo dõi và kiểm tra từng
bước một trong quá trình làm. Chúng em đã gặp không ít những vấn đề khó khăn, vướng
mắc trong lần đầu tiên thực hiện một đề tài lớn như vậy, nhưng chúng em vẫn vượt qua
nhờ sự hướng dẫn của thầy. Đồng thời em xin gửi lời cám ơn tới các đại lý đã hỗ trợ thông
tin, tài liệu, tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành đề tài lần này.
Cuối cùng, chúng em xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới gia đình, cha mẹ đã cho chúng
em có cơ hội ngồi trên giảng đường đại học và theo đuổi đam mê của mình, là hậu phương
giúp chúng em có thể hoàn thành chương trình đại học và đề tài tốt nghiệp lần này.
Chúng em xin chân thành cám ơn.
NHÓM THỰC HIỆN ĐỀ TÀI


TÓM TẮT
Trong bài báo cáo đề tài lần này, chúng em tập trung vào các vấn đề sau:
 Tình trạng và nguyên nhân xe chở quá tải trong và sau đại dịch COVID-19
 Tập trung vào nghiên cứu dòng xe tải – hiện là phương tiện vận tải chính của các
đơn vị vận chuyển.
 Đưa ra tổng quan sơ bộ của các bộ phận chịu tải; bị uốn, nén, xoắn khi làm việc
quá tải.

 Tính toán kiểm tra độ bền của các bộ phận chịu tải quan trọng trên xe.
 Phân tích, đưa ra các nhận xét sau khi tính toán để đảm bảo tính an toàn khi xe
vận hành.
 Đưa ra các đề nghị bổ sung. sửa đổi hoặc thay thế các bộ phận chịu tải quan trọng
trên xe.
Để tiến hành thực hiện đề tài lần này, chúng em đã nghiêm túc ôn lại, thậm chí là
tiếp thu kiến thức mới về tính toán ở môn “Cơ lý thuyết”, “Sức bền vật liệu”, các nghiên
cứu và tài liệu về thiết kế ô tô; sau đó dành thời gian tìm kiếm, tổng hợp các tài liệu hỗ trợ
cho tính toán. Những vấn đề khó xử lý hơn chúng em đã nhờ sự hướng dẫn từ thầy Đặng
Quý để có hướng đi đúng đắn.
Quá trình nghiên cứu lần này vừa giúp chúng em củng cố kiến thức cũ, vừa học hỏi
thêm được nhiều kiến thức mới từ thực tế, từ đó hiểu sâu hơn về các vấn đề đã học khi áp
dụng lý thuyết vào tính toán, chúng em có thể xác định tải trọng tối đa cho xe tải bất kì.
Bên cạnh đó, kĩ năng làm việc nhóm, thuyết trình, phản biện cũng được trau dồi trong quá
trình thực hiện và báo cáo đề tài.


MỤC LỤC
Danh mục các chữ viết và kí hiệu..................................................................................... 8
Danh mục các hình .......................................................................................................... 12
CHƯƠNG 1: Tổng quan đề tàI ...................................................................................... 14
1.1. Lý do chọn đề tài ...................................................................................................... 15
1.2. Giới hạn vấn đề ......................................................................................................... 16
Mục đích ngiên cứu ............................................................................................ 16
Đối tượng nghiên cứu......................................................................................... 16
Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 16
CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÁC CẦU XE KHI CHỞ
QUÁ TẢI .......................................................................................................................... 20
2.1. Giới thiệu chung: ...................................................................................................... 20
2.2. Xác định tọa độ các thành phần trọng lượng ............................................................ 22

Các thành phần trọng lượng ............................................................................... 22
Xác định tọa độ trọng tâm khi xe không tải ....................................................... 22
Xác định sự phân bố tải trọng lên các cầu xe khi xe chở quá tải 80% ............... 23
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KIỂM TRA KHUNG XE KHI XE CHỞ QUÁ TẢI ..... 27
3.1. Giới thiệu về khung, dầm trên xe ............................................................................. 27
3.2. Các giả thuyết ban đầu .............................................................................................. 28
3.3. Tính toán nội lực trong dầm dọc ............................................................................... 29
Tính phảnn lực của các điểm đặt nhíp lên dầm dọc ........................................... 29
Xác định nội lực trong dầm dọc ......................................................................... 31
3.4. Kiểm tra dầm ............................................................................................................ 39
Mô đun chống uốn của dầm ............................................................................... 39
Ứng suất uốn của dầm dọc ................................................................................. 41
Biểu đồ nội lực ................................................................................................... 43
Kiểm tra dầm theo bền ....................................................................................... 44


CHƯƠNG 4: PHÂN TÍNH, TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA BỀN KHI XE CHỞ QUÁ
TẢI .................................................................................................................................... 45
4.1. Khái quát chung ........................................................................................................ 45
4.2. Phân tích và tính toán các lực và momen tác dụng lên cầu trước............................. 46
Sơ đồ các lực tác dụng lên cầu trước ................................................................. 46
Tính toán momen uốn ở dầm cầu trước : có 3 chế độ tải trọng ......................... 47
Tính toán ứng suât uốn – Kiểm tra bền cầu trước .............................................. 52
4.3. Hệ số an toàn trong các trường hợp đã tính .............................................................. 58
Chương 5: tÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH VÀ KIỂM TRA BỀN CẦU SAU KHI XE CHỞ
QUÁ TẢI .......................................................................................................................... 59
5.1. Khái quát chung ........................................................................................................ 59
5.2. Phân tích và tính toán các lực, momen tác dụng lên cầu sau.................................... 60
Sơ đồ các lực tác dụng lên cầu sau..................................................................... 60
Tính momen uốn ................................................................................................ 61

5.3. Tính toán ứng suất uốn và kiểm tra bền ................................................................... 67
Tính toán momen chống uốn.............................................................................. 67
Tính toán ứng suất và so sánh ............................................................................ 69
5.4. Tính toán kiểm tra momen xoắn và ứng suất xoắn ................................................... 70
5.5. Hệ số an toàn trong các trường hợp đã tính toán ...................................................... 72
Chương 6: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................... 73
6.1. Kết luận ..................................................................................................................... 73
6.2. Đề nghị ...................................................................................................................... 73
Danh mục tài liệu tham khảo ......................................................................................... 75
Phụ lục .............................................................................................................................. 76


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT VÀ KÍ HIỆU
: hệ số bám dọc giữa lốp và mặt đường.
: ứng suất tiếp (N/m2).
: ứng suất uốn (N/m2).
1: hệ số bám ngang giữa lốp và mặt đường.
m1p : hệ số thay đổi tải trọng cuar xe tác dụng lên cầu trước khi xe dang phanh.
MuXKA, MuXKC: momen uốn tại vị trí A và C trên cầu sau do lực kéo Xk(1/2) gây ra
(N.m).
MuZA, MuZA: momen uốn tại vị trí A và C trên ( dầm cầu trước/ cầu sau ) do phản
lực Z gây ra (N.m).
[τ] : ứng suất tiếp cho phép (N/m2).
Wu1’: momen chống uốn trong mặt phẳng ngang tại vị trí mặt cắt (1) trên dầm cầu
trước (m3).
Wu1: momen chống uốn trong mặt phẳng thẳng đứng tại vị trí mặt cắt (1) trên dầm
cầu trước (m3).
Wu3: momen chống uốn trong mặt phẳng thẳng đứng tại vị trí mặt cắt (3) trên dầm
cầu trước (m3)..
[]: ứng suất uốn cho phép (N/m2).

|MuC| : momen uốn tại vị trí C trên ( dầm cầu trước/ cầu sau ) do phản lực Z và lực
ngang Y gây ra (N.m).
a, b: khoảng cách từ trọng tâm xe tới cầu trước và cầu sau khi xe không tải (m).
a1: khoảng cách chiếu lên trúc tọa độ x giữa tâm hàng hóa (Thh ) và trục của bánh xe
(m).
B: khoảng cách ở chính giữa của hai lốp trước (m).
c : Chiều dài cơ sở (m).
d: chiều cao của dầm dọc (m).
G0: trọng lượng toàn xe khi xe chở quá tải 80% và 3 người (N).
Gcb: trọng lượng cabin (N).
Gđầu : tải trọng của phần đầu xe ( N).
Gđc: trọng lượng của động cơ (N).


Ghh: trọng lượng hàng hóa khi xe chở quá tải 80% (N).
Ghs: trọng lượng của hộp số (N).
Gng: trọng lượng của người tên xe (N).
Gsau : tải trọng của phần sau xe ( N).
GT, GS: tải trọng phân bố lên cầu trước, cầu sau khi đang trong trạng thái tĩnh và
chở quá tải 80% (N).
GTk, GSk: tải trọng phân bố lên cầu trước, cầu sau khi xe truyền lực kéo cực đại và
chở quá tải 80% (N).
GTKT ,GSKT : tải trọng phân bố lên cầu trước, cầu sau khi đang trong trạng thái tĩnh
khi xe không tải (N).
GTp, GSp: tải trọng phân bố lên cầu trước, cầu sau khi lực phanh cực đại và chở quá
tải 80% (N).
Gxe: trọng lượng ướt của xe (N).
hg: tọa độ trọng tâm xe theo chiều cao (m).
Ix : momen quán tính của mặt cắt hình chữ u của dầm dọc ứng với từng độ dài d
khác nhau (m4)

kđ: hệ số thay đổi tải trọng.
l, lcs: khoảng cách từ điểm đặt nhíp đến điểm giữa bánh xe ngoài cùng của dầm cầu
trước và cầu sau xe (m).
L: chiều dài cơ sở của xe (m).
lt, ls: chiều dài phần đầu và phần sau của dầm dọc (m).
Lthùng xe : chiều dài cơ sở của thùng xe chất hàng (m).
Lxe khi lắp thùng : chiều dài cơ sở của xe khi lắp thùng chất hàng (m).
M: momen uốn (N.m).
m1 : hệ số thay đổi tải trọng của xe tác dụng lên cầu trước khi xe đang trong trạng
thái trượt ngang hoàn toàn.
M1p, M2p: momen xoắn từ lực phanh tại bánh xe trái và bánh xe phải của (dầm cầu
trước/cầu sau ) (N.m).
m2p, m2k: hệ số thay đổi tải trọng tác dụng lên cầu sau khi xe đang phanh, truyền lực
kéo.
Mk1, Mk2 : momen xoắn từ lực kéo tại bánh xe trái và phải của cầu sau (N.m).


MuA : momen uốn tại vị trí A trên ( dầm cầu trước/ cầu sau ) do phản lực Z và lực
ngang Y gây ra (N.m).
MuA’ momen uốn tại vị trí A’ trên ( dầm cầu trước/ cầu sau ) do phản lực Z và lực
ngang Y gây ra (N.m).
MuxA, MuxC : momen uốn tại vị trí A và C trên ( dầm cầu trước/ cầu sau ) do lực
phanh X gây ra (N.m).
MuzđA, MuzđC : momen uốn tại vị trí A và C trên ( dầm cầu trước/ cầu sau ) do phản
lực Z trong trường hợp có Kđ (N.m).
Mx : momen uốn trên dầm dọc của xe ( N.m)
n: hệ số an toàn (hệ số dữ trữ bền).
qs: lực phân bố đều lên dầm dọc phần thùng xe khi xe chở quá tải 80% (N/m).
qt: lực phân bố đều lên dầm dọc phần đầu xe khi xe chở quá tải 80% (N/m).
Qy: lực cắt trên dầm dọc của xe (N).

rbx: bán kính bánh xe (m).
S1, S2: là các lực tác dụng thẳng đứng từ thân xe thông qua nhíp tác dụng lên dầm
cầu tại các điểm A, C (N).
T: trọng tâm xe khi không tải.
Thh : trọng tâm hàng hóa khi xe chở quá tải 80% .
WD : momen chống uốn trong mặt phẳng thẳng đứng tại vị trí mặt cắt (D) trên dầm
cầu sau (m3).
WD’ : momen chống uốn trong mặt phẳng ngang tại vị trí mặt cắt (D’) trên dầm cầu
sau (m3).
WM : momen chống xoắn tại mặt cắt trên moay ơ (m3).
Wu: momen chống uốn (m3).
WuB : momen chống uốn trong mặt phẳng thẳng đứng tại vị trí B trên dầm dọc của
xe (m3)..
WuD : momen chống uốn trong mặt phẳng thẳng đứng tại vị trí D trên dầm dọc của
xe (m3)..
WuE : momen chống uốn trong mặt phẳng thẳng đứng tại vị trí E trên dầm dọc của
xe (m3)..
WuF : momen chống uốn trong mặt phẳng thẳng đứng tại vị trí F trên dầm dọc của
xe (m3)..


Wx : momen chống xoắn (m3).
Wx2 : momen chống xoắn tại vị trí (2) trên dầm cầu trước (m3).
Wx3 : momen chống xoắn tại vị trí (3) trên dầm cầu trước (m3).
WXE : momen chống xoắn tại mặt cắt E - E (m3).
WXE : momen chống xoắn tại mặt cắt E - E (m3).
X1, X2: phản lực của lục vòng truyền qua các bánh xe chủ động. Lực X1, X2 thay
đổi chiều phụ thuộc vào bánh xe đang chịu kéo (XK1 , XK1 ) hay phanh (X1P , X2P )
(N).
Y1, Y2: phản lực ngang tác dụng lên bánh xe trái, phải (N).

Y1’, Y2’ là các lực ngang tác dụng giữa nhíp và dầm ( cầu trước / cầu sau ) tại vị trí
A, C (N).
Z’ns: phản lực thẳng đứng tác dụng từ nhíp lên dầm dọc phía sau bánh xe sau (N).
Z’nt: phản lực thẳng đứng tác dụng từ nhíp lên dầm dọc phía sau bánh xe trước (N).
Z1, Z2: phản lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe trái và phải (N).
Zns: phản lực thẳng đứng tác dụng lên dầm dọc cầu phía trước bánh xe sau (N).
Znt: phản lực thẳng đứng tác dụng từ nhíp lên dầm dọc phía trước bánh xe trước (N)
ZS : tải trọng phân bố tại cầu sau khi xe chở quá tải 80% (N) .
ZSKT : tải trọng phân bố tại cầu sau khi xe không tải (N).
ZT : tải trọng phân bố tại dầm cầu trước khi xe chở quá tải 80% (N).
ZTKT : tải trọng phân bố tại dầm cầu trước khi xe không tải (N).


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Hình ảnh thực tế của xe…………………………………………………... 18
Hình 2.1: Bản vẽ các kích thước cơ bản của xe HYUNDAI HD120S-TMB……….. 20
Hình 2.2: Phản lực mặt đường và tọa độ trọng tâm xe……………………………… 21
Hình 2.3: Sơ đồ phân bố tải trọng trên xe khi xe chở quá tải 80%.............................. 22
Hình 2.4: Các kích thước cơ bản và thùng xe chở hàng…………………………….. 23
Hình 3.1: Khung, dầm xe……………………………………………………………. 26
Hình 3.2: Các lực từ nhíp tác dụng lên dầm xe ở những điểm treo nhíp vào dầm….. 28
Hình 3.3: Sơ đồ các lực tác dụng lên dầm dọc……………………………………… 30
Hình 3.4: Mặt cắt thứ nhất cho đoạn AD (lt)………………………………………... 31
Hình 3.5: Nội lực trong đoạn AB…………………………………………………… 32
Hình 3.6: Nội lực trong đoạn BC……………………………………………………. 33
Hình 3.7: Nội lực trong đoạn CD…………………………………………………… 34
Hình 3.8: Mặt cắt thứ hai cho đoạn DG (ls)…………………………………………. 35
Hình 3.9: Nội lực trong đoạn DE……………………………………………………. 35
Hình 3.10: Nội lực trong đoạn EF……………………………………………………. 36
Hình 3.11: Nội lực trong đoạn FG…………………………………………………… 37

Hình 3.12: Mặt cắt ngang của dầm…………………………………………………… 38
Hình 3.13: Độ biến thiên chiều cao của dầm dọc…………………………………….. 39
Hình 3.14: Ứng suất uốn tác dụng lên dầm dọc………………………………………. 40
Hình 3.15: Tác dụng của mômen uốn lên dầm dọc…………………………………... 40
Hình 3.16: Nội lực và mômen uốn tác dụng lên dầm dọc……………………………. 42
Hình 4.1: Cầu trước trên xe HYUNDAI HD120S-TMB……………………………. 44
Hình 4.2: Sơ đồ các lực tác dung lên cầu trước dẫn hướng…………………………. 45
Hình 4.3: Biểu đồ mômen uốn do Z1, Z2 gây ra trong mặt phẳng thẳng đứng……… 47


Hình 4.4: Biểu đồ mômen uốn do X1p, X2p gây ra trong mặt phẳng nằm ngang……. 47
Hình 4.5: Biểu đồ mômen khi xe bị trượt ngang hoàn toàn………………………… 49
Hình 4.6: Biểu đồ mômen MuZ cầu trước chịu tải trọng động………………………. 50
Hình 4.7: Một số tiết diện nguy hiểm của cầu xe HYUNDAI HD120S-TMB……… 51
Hình 4.8: Sơ đồ tiết diện (1) dầm cầu chữ I của HYUNDAI HD120STMB……… 52
Hình 4.9: Tiết diện tại vị trí số (3) (hình 4.7)……………………………………….. 54
Hình 4.10: Tiết diện tại vị trí số (2) (hình 4.7)……………………………………….. 56
Hình 5.1: Cầu sau.…………………………………………………………………... 58
Hình 5.2: Cầu sau xe HYUNDAI HD120S-TMB…………………………………... 59
Hình 5.3: Sơ đồ phân bố lực tác dụng lên cầu sau…………………………………... 59
Hình 5.4: Biểu đồ mômen uốn của lực Z khi truyền lực kéo………………………... 60
Hình 5.5: Biểu đồ mômen uốn của X khi truyền lực kéo…………………………… 61
Hình 5.6: Biểu đồ mômen uốn của lực Z khi xe đang phanh……………………….. 61
Hình 5.7: Biểu đồ mômen của lực X khi xe đang phanh……………………………. 62
Hình 5.8: Biểu đồ mômen khi xe bị trượt ngang hoàn toàn………………………… 64
Hình 5.9: Biểu đồ mômen khi tải trọng động……………………………………….. 65
Hình 5.10: Hình vẽ cầu sau và mặt cắt cần chú ý……………………………………. 66
Hình 5.11: Mặt cắt D - D (hình 5.10)………………………………………………... 67
Hình 5.12: Mặt cắt cụm moay ơ cầu sau……………………………………………... 70

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật xe HD120S – TMB……………………………………… 17
Bảng 2.1: Giá trị tải trọng (GT, GS) tác dụng lên các cầu xe khi xe chở quá tải 80% trong
các trường hợp………………………………………………………………. 25
Bảng 3.1: Bảng thông số xác định trọng lượng các bộ phận chính của xe khi chở quá
tải……………………………………………………………………………. 28
Bảng 3.2: Giá trị lực cắt Qy và momen uốn u tại các điểm đặc biệt…………………… 41
Bảng 4.1: Giá trị mômen gây ra trong các trường hợp………………………………..... 51
Bảng 5.1: Giá trị mômen gây ra trong các trường hợp………………………………… 65


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1.

Lý do chọn đề tài

Với sự phát triển và chuyển mình không ngừng nghỉ của kinh tế hiện nay, việc nhận
định và nắm bắt đúng xu hướng là một điều quan trọng làm bàn đạp để phát triển đất nước
một cách thuận lợi và nhanh chóng. Tuy nhiên trong cơn đại dịch vừa rồi, nền kinh tế Việt
Nam cũng như thế giới đã bị một cú giật mạnh, kinh tế và các hạng mục quan trọng khác
phải hoãn lại để khắc phục hậu quả do virus Covid-19 gây ra. Việc nhận biết và nắm bắt
đúng xu thế mới để vực dậy nền kinh tế hiện nay không chỉ là thách thức của riêng Việt
Nam mà của toàn thế giới.
Một mắt xích đóng vai trò trọng yếu, chính là nền kinh tế hàng hóa, đã bị ảnh hưởng
nặng nề trong cơn đại dịch vừa qua. Bản thân không những là hình thái kinh tế đem đến
kết quả cho quá trình sản xuất, tiếp đến là phân phối và lưu thông hàng hóa, tạo nên dòng
lợi nhuận mà kinh tế hàng hóa còn tạo cung cho các loại hình vận tải. Nhưng trong đợt
bùng phát virus vừa qua, để ngăn chặn sự lây lan, ngăn cản sức ảnh hưởng của chủng virus
này, thế giới bắt buộc phải cách li xã hội. Từ đó dẫn đến sự đình trệ trong khâu sản xuất

hàng hóa, kéo theo sự khan hiếm đơn hàng cho các công ty vận tải. Cùng với loại địa hình
phức tạp và các loại phụ phí phát sinh trong quá trình vận chuyển, vì thế, để đáp ứng tối đa
cho việc cung – cầu đồng thời đạt được lợi nhuận cao nhất, thì việc cắt giảm số chuyễn xe
và buộc xe vận chuyển quá tải là giải pháp được các công ty vận chuyển lựa chọn.
Khi một xe vận chuyển trên đường dài, chở quá tải 60 - 100% tải trọng cho phép
của xe do nhà sản xuất đưa ra thì các bộ phận như khung xe, cầu xe, giảm chấn, phanh, …
sẽ phải làm việc ở một cường độ cao hơn thông số tính toán và có thể một số chi tiết hay
bộ phận sẽ bị phá vỡ khi chuyển động nhiều ở điều kiện làm việc như vậy. Các tính năng
động học, công suất động cơ cũng sẽ bị ảnh hưởng rất nhiều do ban đầu chỉ được thiết kế
giới hạn ở một mức độ tải trọng phù hợp cho xe.
Chính vì các vấn đề nêu trên nhóm chúng em đã chọn thực hiện đề tài đồ án tốt
nghiệp về tính toán kiểm tra khi xe chở quá tải 80%. Từ đó có cái nhìn chính xác hơn và
có cơ sở để quyết định cho việc tải trọng tối đa có tải lên xe là bao nhiêu để đồng thời đảm
bảo an toàn cho phương tiện vận tải cũng như người vận hành, mà vẫn tiết kiệm thời gian
cũng như công sức trong công việc để khai thác triệt để được các phương tiện vận chuyển;
hoặc cũng có thể dành cho các giải pháp cải tiến, nâng cấp các chi tiết trên xe.


1.2.

Giới hạn vấn đề
Mục đích ngiên cứu

Để dự toán và kiểm soát khả năng chịu tải của các chi tiết trên xe khi xe khi bị quá
tải phải làm việc trong nhiều điều kiện phức tạp. Từ đó đưa ra giải pháp tối ưu nhất cho
đơn vị vận tải hoặc đề xuất những khả năng thay thế, cải tiến các chi tiết, …
Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu trong đề tài là xe tải HYUNDAI HD120S-TMB được tính
toán ở chế độ quá tải 80%, chiều cao hàng bằng với mép thùng xe.
Nội dung nghiên cứu

Những thông số được sử dụng trong đề tài này được trích xuất từ các tài liệu của
nhà sản xuất đưa ra kết hợp với các thông số đo đạc thực tế trên mẫu xe để đáp ứng nhu
cầu tính toán. Các chi tết được ghi nhận số liệu là dầm dọc, cầu trước và cầu sau. Dựa vào
các thông số đó mà tiếp theo chúng em sẽ tính toán, kiểm tra để xác định độ bền, nhằm
đánh giá khả năng chịu tải của các chi tiết trong lúc hoạt động ở điều kiện xe chở quá tải.
Phạm vi kiến thức được áp dụng trong đề tài này đến từ kiến thức đã học, tài liệu
tham khảo từ các môn như cơ lý thuyết, sức bền vật liệu, thiết kế ô tô, … cùng với phần
mềm MDSolid để kiểm tra các phép tính toán lực, các mômen và các biểu đồ để xác định
các tiết diện hay phần tử nguy hiểm do tải trọng lớn gây ra.
Do thời gian là có hạn cũng như quy mô của đề tài nên trong đồ án này chúng em
xin được giới hạn phạm vi đề tài nghiên cứu xe HYUNDAI HD120S-TMB khi chở quá tải
80% trong các nội dung sau:
 Xác định tải trọng lên các cầu xe
 Tính toán kiểm tra khung xe khi chở quá tải
 TÍnh toán kiểm tra cầu trước khi chở quá tải
 TÍnh toán kiểm tra cầu sau khi chở quá tải
 Đưa ra kết luận và đề nghị
Trong thời gian thực hiện đề tài, chúng em nhận ra rằng trình độ kiến thức của bản
thân cũng như cơ sở dữ liệu để tính toán còn rất hạn chế, các hình thức tính toán trong đề
tài cũng còn sơ khai nên các kết quả thu được vẫn chưa chính xác tuyệt đối. Thứ đến là do
lần đầu đảm đương tính toán, kiểm tra một đối tượng thực tế, vượt qua khuôn khuôn khổ
lí thuyết trên lớp vì thế khó tránh khỏi những sai xót cho nên chúng em mong thầy cô và


các đọc giả góp ý để hoàn thiện bài báo cáo hơn. Chúng em sẽ cố gắng hoàn thành thật tốt
những nội dung được giao, phù hợp với chuyên môn và chương trình học. Vì thế đề tài này
sẽ giới hạn các vấn đề cần có chuyên môn cao và đòi hỏi sự nghiên cứu chuyên sâu lại, để
phù hợp với điều kiện của chúng em hiện tại và tập trung thời gian hoàn thiện những nội
dung đã chọn một cách tốt nhất.
Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật xe HD120S TMB

Thông số chung
Khối lượng ướt của xe

3425

kg

Phân bố cầu trước

1780

kg

Phân bố cầu sau

1645

kg

Tải trọng cho phép chở

8000

kg

Số người cho phép chở

3

người

Khối lượng toàn bộ

11660

kg

Khoảng sáng gầm xe

235

mm

6910 x 2200 x 2970

mm

4880 x 2050 x 660/1850

mm

Dung tích thùng nhiên liệu

100

lít

Khoảng cách trục

4035

mm

1690 / 1495

mm

2

trục

Kích thước tổng thể DxRxC
Kích thước lòng thùng hàng
DxRxC

Vệt bánh xe trước/sau
Số trục
Công thức bánh xe

4x2

Loại nhiên liệu

Diesel

Động cơ
Nhãn hiệu
Loại động cơ

D4DB

4 kỳ, 4 xi lanh thẳng hàng, phun nhiên
liệu trực tiếp, làm mát bằng nước, tăng
áp


Thể tích
Đường kính x hành trình
Tỉ số nén

3907

cc

104 x 105

mm

18:1

Công suất cực đại / tốc độ quay

96/2900

kW/rpm

Moomen xoắn cực đại

373/1800

Nm/rpm

Kiểu hộp số

M035S5, cơ khí, 5 số tiến + 1 số lùi

Lốp xe
Số lượng lốp trên trục I/II/III/IV
Lốp trước / sau

02/04/__/__

8.25 – 16 / 8.25 – 16

Hệ thống phanh
Phanh chính

Tang trống, thủy lực 2 dòng, trợ lực
chan không

Phanh đỗ

Cơ khí, tác dụng lên trục thứ cấp của
hộp số

Phanh khí xả

Có

Các hệ thống khác
Ly hợp

Đĩa ma sát khô, dẫn động thủy lực, trợ
lực chân không

Hệ thống treo

Phụ thuộc, nhíp lá, giảm chấn thủy lực

Kiểu hệ thống lai
Máy phát điện
Ác quy

Trục vít – ê cu bi / Cơ khí có trợ lực
thủy lực
24V – 40A
2 x 12v – 90Ah

Tính năng động lực học
Khả năng vượt dốc lớn nhất
Tốc độ tối đa

22,7

%

82

km/h

Bán kính quay vòng nhỏ nhất
Độ cao trọng tâm xe hg

7,3

m

1150

mm

Chi tiết hộp số M035S5
Số tiến

i1 = 5.380
i2 = 3.028
i3 = 1.700
i4 = 1.000
i5 = 0.722

Số lùi

il = 5.380

Hình 1.1: Hình ảnh thực tế của xe


CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÁC CẦU XE KHI CHỞ
QUÁ TẢI
2.1.

Giới thiệu chung:

Ở năm 2020, chúng ta không còn quá xa lạ với phương tiện mang tên ô tô, chúng
được xem là phương tiện chủ lực đối với giao thông đường bộ trên toàn thế giới. Ô tô là
một hệ dao động với vác chi tiết phức tạp liên kết chặt chẽ với nhau thành một khối hoạt
động nhờ con người vận hành.Ở môi trường có trọng lực, mọi trạng thái của ô tô luôn tồn
tại những thành phần lực tác động lên xe như tải trọng của chính bản thân, tải trọng của
hàng hóa, con người và các thành phần phản lực từ mặt đường tác động vào bánh xe.
Với hàng trăm các nhu cầu vận tải trong cuộc sống ta có các loại ô tô khác nhau
nhằm đáp ứng một cách hiệu quả đến người tiêu dùng:
 Ô tô vận chuyển là ô tô chuyên chở hành khách hoặc hàng hóa như xe du lịch (xe
con) hay ô tô buýt (xe khách).
 Ô tô tải là loại ô tô chuyên chở hàng hóa.
 Ô tô chuyên dùng là các loại ô tô được trang bị các thiết bị đặc biệt để thực hiện
các công việc chuyên dụng như xe trộn bê tông, xe cứu hỏa….
Tuy có rất nhiều loại hình ô tô nhưng ở đây ta chỉ tập tung vào loại hình ô tô tải
dành cho việc chuyên chở hàng hóa vì khả nằng chịu tải của nó là lớn so với các loại hình
ô tô khác. Để đánh giá được các chi tiết hoạt động có được ổng định, trơn tru hay không
khi xe chở đúng hạn mức quy định và đặc biệt trong trường hợp này là chở quá tải lên đến
80% so với hạn mức nhà thiết kế huyndai đưa ra cho dòng xe tải HUYNDAI HD120S–
TMB thì ta phải nắm rõ được sự phân bố về trọng lượng trên xe trong các trang thái ( tĩnh/
khi xe đang di chuyển/ khi xe phanh).


Hình 2.1: Bản vẽ các kích thước cơ bản của xe HD120S-TMB


2.2.

Xác định tọa độ các thành phần trọng lượng
Các thành phần trọng lượng
Khi xe chở quá tải 80% trong đó có 3 đại lượng trọng tải chính:
 Trọng lượng ướt của xe (Gxe)
 Trọng lượng 3 người ngồi trên xe (Gng)
 Trọng lượng hàng hóa trên xe ( Ghh)

Khi tính toán xác định phân bố trọng lượng ra các cầu xe ta phải xác định phân bố
trọng lượng của 3 đại lượng trên, giả thiết các thành phần trọng lượng đặt tại trọng tâm của
mỗi phần.
Xác định tọa độ trọng tâm khi xe không tải
Giả thiết : Khi xe đứng yên trên mặt phẳng nằm ngang.

Hình 2.2 Phản lực mặt đường và tọa độ trọng tâm xe

Các kí hiệu trên hình :
 Gxe là trọng lượng ướt của xe khi xe không tải
 ZTKT, ZSKT là phản lực từ mặt đường tác dụng lên cầu trước và cầu sau khi xe
không tải. ZTKT, ZSKT bằng với trọng lượng phân bố lên cầu trước GTKT và cầu sau
GSKT của xe khi xe không tải. Khối lượng phân bố trước và sau lần lượt là
1780(kg), 1645(kg)
 ZTKT = GTKT = 17800 (N)
ZSKT = GSKT = 16450 (N)


a, b là khoảng cách từ T ( trọng tâm ) tới vị trí A ở cầu trước và C cầu sau, c là chiều
dài cơ sở c = 4035 (mm) = 4.035 (m)
 Ta được phương trình ∑ MA = 0   Gxe.a + ZSKT.c = 0
 a=

ZSKT .c
Gxe

=

16450.4,035
34250

= 1,938 (m)

Ta tìm được b:
b = c – a = 4,035 – 1,938 = 2,097 (m)
Xác định sự phân bố tải trọng lên các cầu xe khi xe chở quá tải 80%

Hình 2.3 : Sơ đồ phân bố tải trọng trên xe khi xe chở quá tải 80%

Trong đó :
Gxe là trọng lượng ướt của xe khi không tải. Khối lượng ướt của xe khi xe không tải
là 3425 (kg).
 Gxe = 34250 (N)
Gng là trọng lượng tối đa của người. Khối lượng người trên xe 210 (kg)
 Gng = 2100 (N)
Ghh là trọng lượng của hàng hóa khi chở quá tải 80%. Trọng lượng hàng hóa cho
phép chở 80000(N).
Ghh = Tải trọng cho phép chở x 1,8 = 80000 x 1,8 = 144000 (N)
ZT, ZS là phản lực từ mặt đường tác dụng lên cầu trước và cầu sau. ZT, ZS bằng với
trọng lượng phân bố lên cầu trước GT và cầu sau GS của xe.


-

a1 là khoảng cách chiếu lên trục x giữa tâm hàng hóa (Thh ) và điểm A.

Hình 2.4: Các kích thước cơ bản và thùng xe chở hàng.

Giả thiết hàng hóa chất bằng phẳng, tức là mặt trên của hàng hóa chạm tới mép trên
của thùng hàng do nhà thiết kế huyndai đưa ra và song song với đáy thùng xe, ngoải ra
hàng hóa phải là đồng chất. Như trên (hình 2.4) thùng xe là một hình chữ nhật cho nên
trọng tậm Thh của hàng hóa sẽ chính là giao điểm của hai đường chéo của hình chữ nhật,
tức là DThh =

Lthùng xe
2

Từ hình 2.4 ta có:
a1 = Lxe khi lắp thùng – Lthùng xe – L1 +
Thay số: 6910 - 4880 - 1160 +

Lthùng xe
2

4880
2

= 3310 (mm) = 3,31 (m)

 Trường hợp 1 : Xe ở trạng thái tĩnh
Ta có : ∑ MA = 0  Gxe.a – Ghh.a1 + ZS.c = 0
 ZS =

a. Gxe +a1 .Ghh
c

=

1,938 . 34250 + 3,31 . 144000
4,035

Trong đó: a,c là khoảng cách trong hình 2.2. a= 1,938(m)
ZS = GS = 134576,6 (N)

= 134576,6 (N)


 ZT = Gng + Gxe + Ghh – ZS
ZT = 2100 + 34250 + 144000 – 134576,6
ZT = GT = 45773,4 (N)
 Trường hợp 2 : Xe phanh với lực phanh cực đại
Ta có m2 là hệ số thay đổi trọng lượng tác dụng lên cầu sau phụ thuộc vào điều kiện
chuyển động.Với trường hợp phanh thì m2 = m2p .
 Xét tải trọng phân bố lên cầu sau:
Zsp = m2p.GS = 0,92 . 134576,6 = 123810,72 (N)
Gsp = Zsp = 123810,72 (N)
Tra bảng thông số trong sách ô tô 2 trang 130 ta có : m2p = 0,9 ÷ 0,95 (đối với xe
tải). Ta chọn m2p = 0,92
 Vậy tải trọng phân bố lên cầu trước là:
ZTP = Gng + Gxe + Ghh – Zsp
ZTP = 2100 + 34250 + 144000 – 123810,72 (N)
GTP = ZTP = 56539,528 (N)
 Trường hợp 3 : Xe đang truyền lực kéo cực đại

Trường hợp truyền lực kéo thì ta có m2k là hệ số thay đổi trọng lượng tác dụng lên
cầu sau xe khi xe đang truyền lực kéo.
 Xét tải trọng phân bố lên cầu sau:
ZSk = m2k.Gs = 1,1 . 134576,6(N)
ZSk = GSk = 148034,3(N)
Tra bảng thông số trong sách ô tô 2 trang 130 ta có : m2k = 1,1 ÷ 1,2 (đối với xe tải).
Ta chọn m2k = 1,1
 Vậy tải trọng phân bố lên cầu trước là:
ZTk = Gng + Gxe + Ghh - ZSk
= 2100 + 34250 + 144000 – 148034,3(N)
ZTk = GTk = 32315,7(N)