BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
----------

NGUYỄN VĂN MẪN

TÍNH TỐN KIỂM BỀN KHUNG XE TẢI 500KG

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Động Lực

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TRẦN THANH TÙNG

HÀ NỘI - 2017


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
----------------LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của
TS. Trần Thanh Tùng. Đề tài được thực hiện tại bộ mơn Ơ tơ và xe chun dụng
– Viện Cơ khí Động lực – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Các số liệu, kết
quả trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa từng được cơng bố
trong bất kỳ cơng trình nào.

Hà Nội, ngày 22 tháng 10 năm 2017
T c

ả

Nguyễn Văn Mẫn

i


LỜI CẢM ƠN

Với tư cách là tác giả của Luận văn này, tơi xin bài tỏ lịng biết ơn chân
thành đến TS. Trần Thanh Tùng người thầy trong thời gian qua đã hướng dẫn,
tư vấn và hỗ trợ cho tôi hết sức tận tình để thực hiện hồn thành luận văn theo
đúng tiến độ đã đề ra.
Đồng thời, tôi cũng xin chân thành cảm ơn đến quý thầy, quý cô ở Trường
Đại học Bách khoa Hà Nội và cơ sở đối tác của Trường, lời cảm ơn đến quý Lãnh
đạo và các anh, chị đồng nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện về cơ sở vật chất, thiết
bị trong thời gian tôi học và làm đề tài luận văn này.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể học viên lớp
16AKTOT, gia đình, bạn bè, những người đã quan tâm, động viên và chia sẽ với
tôi trong thời gian học tập và làm luận văn.

T c

ả

N uyễn Văn Mẫn

ii



MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................... ii
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................... xi
Chương 1: TỔNG QUAN ................................................................................................... 1
1.1.

Giới thiệu chung về ô tô ............................................................................................ 1
1.1.1 Phân loại xe tải...................................................................................................... 2
1.1.2. Khái qt về tình hình cơng nghệ lắp ráp, chế tạo xe tải ..................................... 5

1.2. Giới thiệu chung về khung vỏ xe ô tô ........................................................................... 7
1.2.1. Phân loại khung vỏ xe.......................................................................................... 7
1.2.2. Vật liệu làm khung............................................................................................. 10
1.3. Yêu cầu đối với khung vỏ............................................................................................ 11
1.4. Kết luận chương 1 ....................................................................................................... 12
Chương 2: CÔNG NGHỆ KHUNG VỎ Ô TÔ VÀ KIỂM BỀN ...................................... 13
2.1. Cơ sở nghiên cứu về khung vỏ ô tô ............................................................................. 13
2.1.1. Xà dọc ................................................................................................................ 13
2.1.2. Mặt bên khung ................................................................................................... 13
2.1.3. Bộ phận lắp ráp sàn xe ....................................................................................... 14
2.1.4. Thân tách rời ...................................................................................................... 15
2.1.5. Giới hạn mặt trước ............................................................................................. 16
2.1.6. Giới hạn phía sau ............................................................................................... 19
2.1.7. Các phần tăng cường trên khung xương ............................................................ 20
2.1.8. Cơ sở thiết kế kỹ thuật ô tô tải ........................................................................... 23
2.2. Thông số xe thiết kế .................................................................................................... 24
2.2.1. Các thông số cơ bản ........................................................................................... 24
2.2.2. Thông số khung xe thiết kế ................................................................................ 31

2.3. Cơ sở nghiên cứu tính bền khung ................................................................................ 32
2.3.1. Các phương pháp tính bền khung xe ................................................................. 32
2.3.1.1 Điều kiện biên .................................................................................................. 32
2.3.1.2. Các phương pháp tính tốn kết cấu ................................................................ 33
2.3.2. Tải trọng tác dụng lên khung xe ô tô ................................................................. 34
2.4. Phương pháp phần tử hữu hạn ..................................................................................... 35

iii


2.4.1. Tổng quan về phương pháp phần tử hữu hạn .................................................... 35
2.4.2. Sơ đồ tính tốn bằng phương pháp phần tử hữu hạn ......................................... 36
2.5. Kết Luận Chương 2 ..................................................................................................... 38
Chương 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ KIỂM BỀN ..................................................... 39
3.1. Xác định khối lượng và phân bố khối lượng ô tô ........................................................ 39
3.1.1. Khối lượng của ô tô ........................................................................................... 40
3.1.2. Sự phân bố khối lượng ....................................................................................... 40
3.1.3. Xác định phân bố khối lượng tồn bộ ơ tơ ........................................................ 41
3.2. Kiểm bền khung xe ...................................................................................................... 42
3.2.1. Kiểm bền bằng phần Mềm RDM....................................................................... 42
3.2.2. Kiểm bền bằng phương pháp Phần tử hữu hạn (PTHH) ................................... 49
3.7. Kết luận chương 3 ....................................................................................................... 58
Chương 4: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ................................................................................... 59
KẾT LUẬN ....................................................................................................................... 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 66

iv


DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Danh mục các ký hiệu
Ký hiệu

Tên gọi

Đơn vị
m/s2

g

Gia tốc trọng trường

f

Hệ số cản lăn

v

Vận tốc chuyển động của xe

rt

Bán kính tĩnh bánh xe

km/h
m

C11, C12

Độ cứng hệ thống treo trước


N/m

C21, C22

Độ cứng hệ thống treo sau

N/m

K11, K12

Hệ số cản giảm chấn trước

N.s/m

K21, K22

Hệ số cản giảm chấn sau

N.s/m

CL11, CL12 Độ cứng hướng kính lốp trước

N/m

CL21, CL22 Độ cứng hướng kính lốp sau

N/m

mA1


Khối lượng khơng được treo trước

kg

mA2

Khối lượng khơng được treo sau

kg

M

Khối lượng tồn bộ xe đầy tải

kg

Mc1

Khối lượng toàn bộ phân cho cầu trước

kg

Mc2

Khối lượng toàn bộ phân cho cầu sau

kg

LW


Chiều dài toàn bộ của xe

m

BW

Chiều rộng toàn bộ của xe

m

HW

Chiều cao toàn bộ của xe

m

L

Chiều dài cơ sở

m

b1

Một nửa khoảng cách vết bánh xe trước

m

b2


Một nửa khoảng cách vết bánh xe sau

m

w1

Một nửa khoảng cách nhíp trước

m

v


w2

Một nửa khoảng cách nhíp sau

m

hg

Chiều cao trọng tâm

m

r1

Bán kính động bánh xe trước


m

r2

Bán kính động bánh xe sau

m

Jx

Mơ men qn tính khối lượng của thân xe quanh trục
dọc x

kg.m2

Jy

Mơ men quán tính khối lượng của thân xe quanh trục
ngang y

kg.m2

Jz

Mơ men qn tính khối lượng của thân xe quanh trục
thẳng đứng z

kg.m2

JAx1


Mơ men qn tính khối lượng của cầu trước quanh
trục dọc x

kg.m2

JAx2

Mơ men qn tính khối lượng của cầu sau quanh
trục dọc x

kg.m2

JAy21, JAy22 Mơ men qn tính khối lượng của các bánh xe sau
quanh trục ngang y
x

kg.m2

Hệ số bám dọc cực đại

xA1, xA2 Góc lắc ngang của cầu thứ 1, 2

rad

x

Góc lắc ngang của thân xe quanh trục x

rad


y

Góc lắc dọc của thân xe quanh trục y

rad

z

Chuyển vị theo phương thẳng đứng của khối lượng
được treo

m

A1, A2

Chuyển vị của khối lượng không được treo cầu 1, 2

m

Fzij

Lực tác dụng l n bánh xe thứ ij theo phương thẳng
đứng

N

Tải trọng tĩnh ứng với bánh xe thứ ij

N


FCij

Lực đàn hồi hệ thống treo gần bánh xe thứ ij

N

FKij

Lực cản giảm chấn hệ thống treo gần bánh xe thứ ij

N

FGij, Fz,stij

vi


Lực đàn hồi lốp bánh xe thứ ij

N

Gd

àm mật độ ph năng lượng củ chiều c o mấp mô
củ m t đường

-




Tần số góc

FCLij

rad/m

n

ần số khơng gi n

chu k m

n0

iá trị th m chiếu củ tần số không gi n

chu k m

h

hiều c o mấp mô

t

m

Thời gian

s


Fzd

Tải trọng động thẳng đứng xác định tại bánh xe

N

kd

Hệ số tải trọng động

vii


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1.1 – Xe tải hạng nhẹ ...........................................................................................3
Hình 1.1.2 – Xe tải hạng trung ........................................................................................4
Hình 1.1.3 – Xe tải hạng nặng .........................................................................................4
Hình 1.2.1 – Khung xe chịu tải........................................................................................7
Hình 1.2.2 – Vỏ và khung cùng chịu tải ..........................................................................8
Hình 1.2.3 – Vỏ xe chịu tải.............................................................................................. 9
Hình 1.2.4 – Khung có dầm dọc hai bên .........................................................................9
Hình 1.2.6 – Khung hình chữ X ....................................................................................10
Hình 2.2.1 – Bố trí chung của xe ...................................................................................25
Hình 2.2.2 – Khung xe ..................................................................................................32
Hình 2.4.1 – Sơ đồ phương pháp phần tử hữu hạn........................................................37
Hình 3.1.1 – Sơ đồ xác định vị trí phân bố khối lượng của xe ......................................40
Hình 3.1.2 – Sơ đồ phân bố khối lượng ........................................................................41
Hình 3.2.1 – Sơ đồ phân bố lực trên dầm dọc ............................................................... 43
Hình 3.2.2 – Đặt điều kiện biên .....................................................................................46

Hình 3.2.3 – Biểu đồ lực cắt ..........................................................................................47
Hình 3.2.4 – Biểu đồ mơ men........................................................................................47
Hình 3.2.5 – Biểu đồ ứng suất .......................................................................................48
Hình 3.2.6 – Hiển thị ứng suất theo vùng màu .............................................................. 48
Hình 3.2.7 – Mơ hình 3D............................................................................................... 49
Hình 3.2.8 – Dầm dọc khung xe ....................................................................................50
Hình 3.2.9 – tai gá treo treo trước .................................................................................50
Hình 3.2.10 – Tấm gá nhíp treo sau ..............................................................................51
Hình 3.2.11 – Thanh ngang tăng cứng ..........................................................................51
Hình 3.2.12 – Đặt hệ trục tọa độ ...................................................................................52
Hình 3.2.13 – Mơ hình lưới ........................................................................................... 52
Hình 3.2.14 – Liên kết tấm gá treo trước với khung (thực tế và mơ hình) ...................54
Hình 3.2.15 – Liên kết gá nhíp treo sau với khung (thực tế và mơ hình) .....................54
Hình 3.2.16 – Liên kết thanh ngang với khung xe (thực tế và mơ hình) ......................55
Hình 3.2.17 - Vị trí tiếp xúc phía trước .........................................................................56
Hình 3.2.18 - Vị trí tiếp xúc giữa xe..............................................................................56

viii


Hình 3.2.19 - Vị trí tiếp xúc phía sau xe .......................................................................57
Hình 3.2.20 – Tổng hợp các vị trí đặt lực lên khung xe ................................................57
Hình 4.1.1 – Điều kiện biên trường hợp khung chịu uốn ..............................................60
Hình 4.1.2 – Chuyển vị trường hợp khung chịu uốn .....................................................61
Hình 4.1.3 – Ứng suất trường hợp khung chịu uốn .......................................................61
Hình 4.2.1 – Điều kiện biên trường hợp khung chịu xoắn ............................................62
Hình 4.2.2 – Ứng suất trường hợp khung chịu xoắn .....................................................63
Hình 4.2.3 – Chuyển vị trường hợp khung chịu xoắn ...................................................63

ix



DANH MỤC BẢNG
Bàng 2.1.1 Các tiêu chuẩn kỹ thuật ...............................................................................23
Bảng 2.2.1 – Thông số xe thiết kế .................................................................................25
Bảng 3.1.1 – Khối lượng – độ dài – độ cao trọng tâm của các cụm tổng thành ...........39
Bảng 3.1.2 – Khối lượng của ơ tơ..................................................................................40
Bảng 3.1.3 – Vị trí phân bố khối lượng .........................................................................41
Bảng 3.1.4 – Giá trị khối lượng phân bố trên ô tô .........................................................42
Bảng 3.2.1 – Thông số tải trọng: ...................................................................................45
Bảng 3.2.2 – Số điểm lưới ứng với từng phần .............................................................. 53
Bảng 3.2.3 – Thơng số liên kết mơ hình........................................................................53

x


LỜI NÓI ĐẦU
Sau 20 năm xây dựng và phát triển, nền công nghiệp ô tô đã phát triển mạnh
hơn so thời kỳ trước, nhưng ngành công ngiệp ô tô Việt Nam vẫn ở quy mô vừa và
nhỏ với công nghệ lạc hậu. Đa số các doanh nghiệp ô tô trong nước vẫn dừng ở công
việc chủ yếu lắp ráp trên các cơ sở linh kiện nhập từ nước ngoài. Tỷ lệ nội địa hóa cịn
rất thấp, mặc dù nhà nước đã có rất nhiều chính sách ưu đãi về thuế nhưng tình trạng
khơng mấy khả quả. Chỉ một số bộ phận của xe được sản xuất tại Việt Nam như thùng
vỏ, ca bin và một số sản phẩm nhựa còn lại phải nhập khẩu các bộ phận chính như
động cơ và hệ thống truyền lực, các hệ thống điều khiển…từ nước ngồi trong đó phần
lớn các linh kiện tới từ Trung Quốc với chất lượng khá thấp, quy mô nhỏ và mức đầu
tư cho công nghệ không lớn.
Với bối cảnh đó, xuất phát từ yêu cầu thực tế trước mắt và định hướng lâu dài
của nền công nghiệp ôtô Việt Nam nói chung, cần phát triển các sản phẩm mang
thương hiệu Việt Nam có chất lượng và giá thành thấp trước hết đáp ứng nhu cầu trong

nước, hướng tới xuất khẩu và hội nhập với các nền kinh tế lớn của thế giới.
Theo chiến lược phát triển của Chính phủ về mục tiêu phát triển nền công
nghiệp ô tô tới năm 2020 và tầm nhìn năm 2030 đã nêu rõ, việc phát triển các ngành
công nghiệp ô tô, đặc biệt là quan tâm tới việc phát triển các ngành công nghiệp phụ
trợ. Trong đó, chúng ta chú trọng tới sản xuất một số chi tiết quan trọng của xe, trong
đó đặc biệt nhất là cho xe khách và xe tải hạng nhẹ.
Trước tình hình trên, để có thể tự sản xuất hồn tồn các chi tiết quan trọng trên
xe ơ tơ, cần phải có sự đầu đặc biệt cho lĩnh vực nghiên cứu phục vụ cho chế tạo, trong
đó có việc chế tạo khung xe, nhằm phát triển sản phẩm có chất lượng cao.
Khung xe ơ tơ là một bộ phân quan trọng của ô tô. Là cơ cấu khung xương lắp
đặc các thiết bị khác lên khung, chịu phản lực trực tiếp từ mặt đường. Không những
thế, khung xe còn là bộ phận bắt buộc phải kiểm bền đã được cục Đăng Kiểm quy
định. Cho tới nay chỉ có một số đề tài đề cập tới thiết kế khung, nhưng chủ yếu mới
chú trọng vào khâu chế tạo chứ chưa đầu tư nghiên cứu sâu về một số cơ sở lý thuyết
của khung xe. Xuất phát từ những nhu cầu trên, tác giả đã chọn hướng nghiên cứu về
độ bền của khung xe, góp phần xây dựng một số cơ sở lý thuyết cho việc đánh giá độ
bền của khung với đề tài:
" Tính tốn kiểm bền khung xe tải 500Kg".
Mục tiêu của luận văn:
Xây dựng mơ hình cho phép đánh giá độ bền khung xe tải 500Kg trong một số trường
hợp chịu tải trọng tĩnh.

xi


Đối tượng nghiên cứu:
Lý thuyết bằng mơ hình máy tính và sử dụng phần mềm RDM (2D) và HyperWorks
(PTHH 3D).
Phạm vi nghiên cứu:
Đánh giá độ bền của khung xe tải 500Kg bằng mơ hình PTHH và khảo sát ở các

trường hợp chịu tải tĩnh như: Đứng trên đường bằng và đường có các mấp mơ.
Nội dung và bố cục của luận văn:
Nội dung nghiên cứu của luận văn gồm các phần chính như sau:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Cơng nghệ khung vỏ ơ tơ và kiểm bền
Chương 3: Tính tốn thiết kế và kiểm bền
Chương 4: Đánh giá kết quả
Một số kết quả mới của luận văn:
-

Xây dựng được mô hình phần tử hữu hạn của khung xe.

-

Đánh giá độ bền của khung xe trong trường hợp tải trọng tĩnh.

Ý nghĩa thực tiễn của luận văn:
Luận văn sử dụng các bộ thông số và kết cấu thực của khung xe được sản xuất và lắp
ráp trong nước. Việc nghiên cứu gợi mở các hướng nghiên cứu khác về lý thuyết và áp
dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật nhằm nâng cao độ chính xác trong thiết kế các chi tiết
cơ khí trên ơ tơ, giảm nhẹ cơng sức tính tốn.
Mở ra hướng nghiên cứu mới và trên hết đó là đánh giá độ bền của khung xe, tạo điều
kiện tham khảo, cho phép tiến hành chế tạo nhằm giảm chi phí trong thực tế.
Do trình độ và thời gian có hạn vì vậy bản luận văn của em khơng tránh được
các sai sót, vì vậy em kính mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của quý thầy để bản luận
văn của em được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Trần Thanh Tùng cùng quý
thầy giáo trong Bộ môn ô tô & xe chuyên dụng, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tận
tình hướng dẫn giúp em hoàn thành tốt luận văn.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 22 tháng 10 năm 2017
Học viên thực hiện

Nguyễn Văn Mẫn

xii


Chƣơn 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về ô tô
Một số nguyên tắc khác nhau đã được ứng dụng để thiết kế khung xương
từ lúc bắt đầu của kết cấu ôtô cách đây hơn 100 năm. Một quan niệm cơ bản sẽ
được thiết lập, nhiều mơ hình khác nhau và những điều khác biệt là sự phát triển
và xây dựng trong tất cả những năm qua. Quan niệm đầu tiên là chỉ thay thế dần
dần những hình dáng bằng những hình dáng khác khi quan cơ bản mới và rẻ hơn
đã được tiến triển. Trái ngược lại các thiết kế từ chuyển giao sản xuất của các
mơ hình nhập ngoại đã được thử nghiệm trong thời gian thập niên qua.
Ngày nay khung xương (tự mang) (khối lượng mơ hình đầu tiên đã được
sản xuất trong năm 1936 - được triển lãm) bao gồm hầu hết là kết cấu dập và
phần thép. Các tinh xảo của hình dạng và kích thước của các bộ phận, vách
ngăn, các mặt bên và các trụ đỡ giống như là trọng yếu trong điều kiện yêu cầu
độ cứng cao, số lượng chính xác, khung sườn là hàn cứng và tăng cường những
thanh chéo (những phần nằm ngang) và các phần mặt cắt kim loại mỏng. Chỉ
một phần cịn lại rất ít của kết cấu khung từ những thời kỳ sớm hơn như xà dọc
(cửa) được uốn cong cứng hơn và các phần có tiết diện hình hộp theo chiều dọc
được sử dụng trong mặt trước và những phần nối thêm từ phía sau của phương
tiện. Kết cấu khung xương ngày nay là sự kết hợp của khung và kết cấu vỏ. Các
tấm vỏ là bền và cứng bởi tăng cường các mép (mối hàn), xương sườn hoặc các
khuôn đúc. Độ bền đáng chú ý nhất có thể là có được từ vẻ đẹp, trọng lượng
giảm nếu kết cấu được thiết kế liên kết khoang hành khách phải được thiết kế

chắc chắn, các hộp phải cứng. Tại mặt trước và sau là được thiết kế như các
vùng chịu va chạm. Những bộ phận thép mỏng là phải chịu biến dạng tốt.
Mặt bên từ thiết kế của những bộ phận đỡ đặc biệt phải chú ý phải dành
cho chỗ nối công nghệ. Những điểm nối và những phần nối sẽ khơng phải khơng
được đặt vào vị trí trong vùng tập trung ứng suất cao. Kết cấu khung xương bản
thân nó là tập hợp của thành phần hợp thành bởi hơn 8000 mối hàn. Các phần
của kết cấu là những mối nối bằng hàn laze (là những điểm nối bằng hàn laze)
trong một vài thiết kế gần đây hơn. Vật liệu, những vật liệu dày hơn, thiết kế cơ
1


khí và kết hợp hàn với những phần tiếp theo là những nhân tố xác định rõ độ bền
và ổn định của từng bộ phận.
Hiện tại các kỹ sư thiết kế đã tính đến phương hướng sử dụng trong tính tốn
của họ. Ngồi độ bền trong thiết kế ra, phần hành khách rộng, tấm mặt ngoài
phải dễ bị biến dạng. Điều này là một cơ sở yêu cầu để đảm bảo tối thiếu rủi ro
của tác hại trong va chạm đối với người đi xe đạp và mô tô.
Kết cấu bộ xƣơn
Những điểm nối ngoài mà kết cấu bộ xương được sử dụng để thêm vào đó kết
cấu vỏ. Ở đây, một bộ xương thép có các hình dạng khung làm cơ sở bền cho xe
ôtô. Các phần thứ yếu và quan trọng của khung xương là sau khi đã hàn, bắt bu
lông, ghép đinh tán hoặc ghép từ một bộ xương - sàn, tấm chắn bùn (đệm chắn),
phần đuôi, cửa... Kết cấu này được xem như là nặng hơn một chút so với thiết kế
đơn nhất (nguyên khối) nhưng nó có lợi thế hơn mà người sản xuất thích ứng
hơn trong thiết kế bên ngoài. Cơ sở thiết kế dựa trên các nguyên tắc này đã làm
cho nó rẻ hơn bởi vì người sản xuất khơng thay đổi hình dạng của xe do ở đây
có các bộ phận phụ không quan trọng (bộ phận ban đầu) phát triển một cách tự
nhiên. Điều này là tại sao trong trường hợp phổ biến chỉ sản xuất với khối lượng
từ nhỏ đến vừa, đặc biệt với các xe thể thao và xe xây dựng (hand - built
models).

Khả năng sửa chữa dễ dàng và chi phí thấp là đóng vai trị quan trọng của thiết
kế này. Nếu những phần của khung bị phá huỷ là cần thiết thay thế từng tấm
riêng biệt. Đáng chú ý trong khung xe bằng nhơm có khuynh hướng phát triển
lên cao và kết cấu khung sườn đã trở nên quan trọng hơn. Audi giới thiệu “Công
nghệ khung rỗng” từ lần đầu tiên đã được triển lãm vào năm 1993 tại hội chợ
triển lãm ôtô thế giới Frankfurt. Kết cấu đã kết hợp phần ép (đúc) với liên kết
các phần tử bằng áp lực (đúc bằng áp lực) từ hình dạng bộ xương của khung
sườn.
1.1.1 Phân loại xe tải
Xe tải là một phương tiện giao thông phổ biến và chiếm một phần lớn
trong số các phương tiện giao đường bộ. Xe tải phục vụ cho nhiều mục đích vận
2


hành khác nhau của đời sống và phục vụ cho rất nhiều các ngành nghề hiện nay
và hầu như các hãng xe đều phát triển cho mình một số dịng xe tải riêng của họ.
Trên thị trường xe tải có rất nhiều chủng loại, mức giá nhằm đáp ứng đúng nhu
cầu, mục đích của đối tượng sử dụng và được phân ra nhiều loại như:
Xe tải chở hàng hóa hạng nhẹ

Hình 1.1.1 – Xe tải hạng nhẹ
Xe tải hạng nhẹ là những xe tải cỡ thường có trọng lượng khơng lớn hơn
6.300 kg và thường được sử dụng bởi các cá nhân cũng như các đơn vị kinh tế
nhỏ lẻ. Chúng cũng được các công ty lớn sử dụng để phân phối hàng đến các
vùng sâu vùng xa, có hệ thống đường hẹp. Dòng xe này lại bao gồm:
– Xe bán tải
– Van cỡ lớn
– Minivan
– SUV
– Luton van body – vùng chở hàng kéo dài tới tận buồng lái

Xe tải chở hàng hóa hạng trung
Xe tải chở hàng hóa hạng trung lớn hơn xe tải hạng nhẹ nhưng nhỏ hơn xe
hạng nặng. Thông thường, khối lượng trong khoảng giữa 6.300 kg. Việc phân
định này còn phù thuộc vào từng quốc gia khác nhau.

3


Hình 1.1.2 – Xe tải hạng trung
Các xe tải hạng nặng
Xe tải hạng nặng là những xe tải lớn nhất được phép chạy trên đường. Đa
số chúng dùng cho vận tải đường dài, thường là kiểu xe kéo móc. Với những
phương tiện này thì tốc độ phá hủy và làm hư hại đường xá tăng nhanh chóng
cùng với tải trọng trục. Ở các quốc gia có chất lượng đường tốt một xe tải sáu
trục được cho phép có trọng lượng tối đa 40 tấn.

Hình 1.1.3 – Xe tải hạng n ng
Phân loạ xe theo độn cơ
Chúng ta cũng có thể phân biệt các kiểu xe tải chở hàng theo tiêu chí động
cơ. Hiện nay, xe tải có thể sử dụng mọi kiểu động cơ. Những xe tải nhỏ như
SUV hay bán tải và thậm chí xe tải hạng trung sử dụng động cơ xăng. Những xe
tải hạng lớn hơn dùng động cơ turbin diesel 4 thì làm lạnh trung gian, dù vẫn có

4


những kiểu khác. Những xe tải siêu lớn không chạy trên đường dùng các động
cơ tàu hỏa như động cơ hai thì V12 Detroit Diesel.
Hiện nay, các xe tải chạy trên đường cao tốc hầu như luôn dùng động cơ
của một hãng thứ ba, ví dụ như của CAT, Cummins, hay Detroit Diesel. Ngoại

trừ duy nhất là các Volvo Trucks và Mack Trucks, chúng dùng các động cơ
diesel của Volvo và Mack, và Freightliner, là một chi nhánh của
DaimlerChrysler và dùng cả động cơ Mercedes-Benz và Detroit Diesel.
1.1.2. Khái quát về tình hình cơng nghệ lắp ráp, chế tạo xe tải
Công nghệ sản xuất khung xe:
 Chế tạo dầm dọc và dầm ngang từ khâu tạo phơi tới hồn chỉnh bằng
phương pháp xấn trên máy xấn dài 12m. Dập định hình trên máy dập
3000T -6000T.
 Gia cơng các lỗ trên khung xe đồng thời với dập vuốt tạo hình dầm dọc.
 Lắp ráp, gá hàn khung xe trên đồ gá chuyên dùng bằng thiết bị hàn tự động,
bán tự động, tán đinh gá lắp bằng các thiết bị chuyên dùng đối với các xe
tải lớn
 Kiểm tra mối hàn bằng máy siêu âm. Kiểm tra khung xe bằng máy chuyên
dùng.
Công nghệ sản xuất cabin:
 Chế tạo các chi tiết vỏ cabin bằng phương pháp dập mảng trên các máy dập
600T-1000T.
 Chế tạo các chi tiết của cabin bằng phương pháp dập mảng trên các máy
dập 400T-600T.
 Mảng trong, mảng ngoài của của cabin được dập hoàn chỉnh trên các máy
dập 800T-1000T.
 Ghép hoàn chỉnh vỏ cabin, cánh cửa trên các đồ gá chuyên dùng bằng các
máy hàn điện tiếp xúc, hàn bấm, hàn có khí CO2 bảo vệ.
Cơng nghệ sản xuất thùng xe:
 Khung xương thùng xe được chế tạo bằng phương pháp dập định hình trên
các máy dập 600T – 1000T, máy xấn thuỷ lực.
5


 Tấm dày, thành bên, thành trước, thành xe (loại xe tải thùng) được dập trên

các máy dập 1000T – 3000T và máy xấn thuỷ lực.
 Ghép hàn thùng xe trên các đồ gá chuyên dùng bằng máy hàn tự động, hàn
bấm, hàn có khí CO2 bảo vệ.
Cơng nghệ sơn:
 Áp dụng công nghệ sơn hiện đại nhằm đảm bảo chất lượng và mỹ thuật cho
các sản phẩm, gồm có cơng nghệ phốt phát hố bề mặt, hệ thống sấy khơ,
phịng mài sửa, buồng sơn lót, buồng sơn phủ, phịng tự khô sơn, hệ thống
sấy khô bề mặt sơn.
 Trang thiết bị chuyên dùng như hệ thống nâng hạ tự động, pha sơn điện tử,
chế nước tinh khiết, hệ thống làm sạch khí nén, hệ thống cung cấp hơi nóng
thiết bị sơn lót, thiết bị sơn phủ bằng thiết bị điều khiển tự động.
Công nghệ láp ráp:
Thực hiện công nghệ lắp ráp xe theo dây chuyền với trang thiết bị chuyên
dùng như máy vào lốp, giá lật khung xe, các xe chun dùng. Cơ giới hố tồn
bộ khâu lắp ráp, sử dụng các máy siết bulơng bằng khí nén, bằng điện.
Công nghệ kiểm tra sản phẩm:
 Kiểm tra tốc độ bằng băng thử tốc độ.
 Kiểm tra phanh bằng băng thử phanh.
 Kiểm tra sự trượt ngang xe bằng bệ thử trượt ngang.
 Kiểm tra góc lái bằng các dụng cụ chuyên dùng.
 Kiểm tra đèn pha bằng băng thử đèn pha.
 Kiểm tra tiếng ồn bằng máy đo tiếng ồn.
 Kiểm tra khí xả của động cơ bằng máy đo nồng độ khí xả.
 Kiểm tra gầm xe bằng các hầm kiểm tra.
 Sau khi kiểm tra bằng các thiết bị nêu trên, xe còn được chạy thử kiểm tra
trên đường để đánh giá khả năng bền vững của khung vỏ xe, các thiết bị
trên xe nhằm kiểm tra chất lượng của chúng trên thực tế. Hình thức này là

6



bắt buộc cho loạt đầu sản xuất mỗi loại xe và xác suất định kỳ trong suốt
thời gian chế tạo nó.

1.2. Giới thiệu chung về khung vỏ xe ơ tơ
Khung xe và vỏ xe là nơi dùng để đỡ, bắt chặt động cơ và các cụm của hệ
thống truyền lực, đồng thời nó cũng là nơi chịu tồn bộ tải trọng của xe, tác
động từ mặt đường lên xe khi xe chuyển động, tác động của lực cản khí động,
lực qn tính, lực phanh và các lực va chạm. Ngồi ra, khung vỏ xe ơ tơ cịn
phải đáp ứng các yêu cầu về độ bền, độ cứng vững cũng như các yêu cầu về khí
động học, tính thẩm mỹ và công thái học nên trong thực tế cấu tạo của khung vỏ
ô tô rất đa dạng và được phân ra nhiều loại theo nhiều tiêu chí khác nhau
1.2.1. Phân loại khung vỏ xe
1.2.1.1 Theo mối quan hệ giữa khung và vỏ
Theo mối quan hệ giữa khung và vỏ phân ra các loại như sau:
 Khung xe chịu tải

Hình 1.2.1 – Khung xe chịu tải
7


 Trường hợp này khung cứng hơn vỏ nhiều nên chịu được tác động của
ngoại lực và có thế biến dạng nhưng khơng truyền lên vỏ. Vỏ xe thậm chí
cịn không chịu tác động của các nội lực và mô men từ hệ thống truyền lực,
hệ thống treo, khung bệ mang theo các bộ phận điều khiển và truyền động
vào vỏ xe.
 Loại này vỏ xe và khung xe được nối đàn hồi với nhau, gây ra sự dịch
chuyển giữa vỏ xe và khung bệ từ đó gây ra tải trọng.
 Ngăn chặn việc truyền tiếng động lên vỏ xe (cầu âm thanh).
 Loại khung xe chịu tải ngày nay được sử dụng nhiều ở các loại xe tải, xe

kéo mooc và bán kéo mooc, xe du lịch loại lớn, hạn chế dùng cho xe du
lịch vì làm tăng khối lượng của xe.
 Vỏ và khung cùng chịu tải

Hình 1.2.2 – Vỏ và khung cùng chịu tải
 Loại này khung và vỏ xe được nối cứng với nhau nhưng có thể tháo ra
được, vỏ và khung cùng chịu tải trọng tĩnh và tải trọng động phát sinh trong
quá trình chuyển động.
 Vỏ xe chịu tải

8


Hình 1.2.3 – Vỏ xe chịu tải
 Điểm cơ bản của vỏ xe chịu tải là sử dụng kết cấu như một bộ phận chịu tải
không chỉ riêng đối với các hệ thống truyền lực mà cả những tải trọng xuất
hiện trong quá trình chuyển động.
 Ưu điểm của loại này là kết cấu gọn nhẹ, khả năng tự động hóa cao, tuy
nhiên nhược điểm là đầu tư lớn, hạn chế khi thay đổi kiểu vỏ xe.
1.2.1.2. Theo kết cấu của khung chia ra
 Khung có dầm dọc ở hai bên

Hình 1.2.4 – Khung có dầm dọc hai bên
 Khung có dầm dọc ở ở giữa

9


Hình 1.2.5 – Khung có dầm dọc ở giữa
 Khung hỗn hợp hay loại khung hình chữ X


Hình 1.2.6 – Khung hình chữ X
1.2.1.3. Theo dạng dầm dọc và sự bố trí dầm dọc trong mặt phẳng khung
Dựa theo dạng xà dọc và sự bố trí xà dọc trong mặt phẳng ta có thể chia khung
ra làm ba loại chính như sau:
 Khung có tiết diện hình vng và dầm dọc bố trí song song
 Khung có tiết diện hình thang và dầm thẳng
 Khung có phần đầu thu hẹp
1.2.2. Vật liệu làm khung
 Vật liệu để chế tạo khung phải có các tính chất sau:
 Có giới hạn chảy và giới hạn mỏi cao.
 Độ nhậy với ứng xuất tập trung thấp.
 Có tính dập ở trạng thái nguội tốt.
 Có tính hàn (Tính chất này có ý nghĩa khi thực hiện sửa chữa hoặc nâng
cấp cải tạo xe).
 Có các thành phần hợp kim cao.
Những yêu cầu này được thoả mãn đối với thép ít cacbon hoặc thép có hàm
lượng cacbon trung bình.
10


Đối với khung xe du lịch dùng thép 20, các đòn ngang và các giá bắt phức tạp
khác dùng thép 08 để siết được chặt hơn và thường được chế tạo từ thép tấm dày
34 (mm).
Đối với khung xe tải để đảm bảo các yêu cầu cao khi dập, vật liệu chế tạo
khung xe thường là thép 25, thép 30T, các loại thép chuyên dùng ví dụ như thép
St3S, 18G2A của Nga và thép kết cấu 08. Cần phải có gia công nhiệt đặc biệt để
cho phép sử dụng ứng suất trong các phần tử của khung và với mục đích giảm
khối lượng.
Ví dụ: Như thép 30T người ta dùng phương pháp thường hố thì sẽ nâng cao

tính chống đứt tạm thời từ 450 (Mpa) ở độ cứng HB156 đến 480 – 620 (Mpa) ở
độ cứng HB170, có nghĩa là tăng được từ 6,538%, dầm dọc được chế tạo từ
thép có chiều dầy 59 (mm).

1.3. Yêu cầu đối với khung vỏ
 Do mục đích, cơng dụng khác nhau, chế độ khai thác và tải trọng đa dạng và
phức tạp nên các yêu cầu cơ bản đối với khung vỏ là: độ cứng vững cao, độ
bền cao, độ bền mỏi đảm bảo. Mặt khác khung xe chịu lực phải có kết cấu
hợp lý, hình dạng thích hợp để có bố trí lắp đặt các cụm, hệ thống, thiết bị
khác trên xe.
 Khung ô tô là một bộ phận quan trọng của ô tô do đó khi thiết kế phải thỏa
mãn các yêu cầu:
 Tiết diện ngang của dầm dọc phải chọn theo giới hạn chịu uốn, xoắn của
khung. Mô men thay đổi theo suốt chiều dài của dầm từ giá trị không đến
giá trị cực đại nên để tiết kiệm nguyên liệu nên để đảm bảo độ cứng của
dầm đều nhau dầm dọc được chế tạo với tiết diện thay đổi , để thỏa mãn
yêu cầu này dầm dọc được chế tạo bằng phương pháp dập.
 Để hạ thấp trọng tâm ô tô và chiều cao sàn xe các dầm dọc trong ơ tơ du
lịch ở vị trí cầu trước và cầu sau thường được uốn cong, như vậy phần giữa
của khung sẽ nằm thấp hơn, trọng tâm xe được hạ xuống.

11


 Khung phải đảm bảo đủ cứng để các cụm gắn trên khung phải được cố định
hoặc dịch chuyển rất ít. Dầm ngang phải đảm bảo không cho dầm dọc dịch
chuyển dọc khi ô tô gặp chướng ngại vật va đập theo hướng dọc xe.
 Bố trí độ cao của dầm dọc (tính từ mặt đất) phụ thuộc chủ yếu vào kích
thước lốp, kết cấu của dầm cầu sau, bởi độ võng của hệ thống treo, sự phân
bố của các ụ cao su. Để hạ thấp sàn xe dầm dọc có thể uốn trong mặt phẳng

dọc. Tuy nhiên việc uốn khung xe trong mặt phẳng dọc hay mặt phẳng
ngang làm tăng mô men uốn phụ và dễ gây ra hư hỏng ở các vị trí uốn nên
độ bền khung kém đi.
 Vật liệu làm khung phải đảm bảo các yêu cầu: giới hạn chảy dẻo cao, ít
nhạy cảm với tập chung ứng suất, dễ dàng gia công bằng các phương pháp
dập nguội, hàn. Vì vậy khi chế tạo khung thường dùng thép hợp kim có
hàm lượng cacbon thấp và trung bình.

1.4. Kết luận chƣơn 1
Chương tổng quan đã nêu được một số nội dung như sau:
 Giới thiệu đối tượng nghiên cứu của luận văn là về xe tải và phân loại các
dòng xe tải hiện nay.
 Giới thiệu về đối tượng kiểm bền của luận văn là về khung xe ô tô.
 Phân loại khung vỏ ô tô.
 Yêu cầu của khung vỏ ô tô.

12