Thiết kế khung và vỏ xe 03 bánh tiết kiệm nhiên liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT Ô TÔ THIẾT KẾ KHUNG VÀ VỎ XE 03 BÁNH TIẾT KIỆM NHIÊN LIỆU GVHD: TRẦN ĐÌNH QUÝ SVTH : MAI VĂN TÌNH NGUYỄN VĂN KỶ NGUYÊN SKL 08286 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08/2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ KHUNG VÀ VỎ XE 03 BÁNH TIẾT KIỆM NHIÊN LIỆU SVTH : MAI VĂN TÌNH MSSV: SVTH : MSSV: GVHD: 17145372 NGUYỄN VĂN KỶ NGUYÊN 17145328 THS TRẦN ĐÌNH Q Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Tên đề tài THIẾT KẾ KHUNG VÀ VỎ XE 03 BÁNH TIẾT KIỆM NHIÊN LIỆU SVTH : MAI VĂN TÌNH MSSV: SVTH : MSSV: GVHD: 17145372 NGUYỄN VĂN KỶ NGUYÊN 17145328 THS TRẦN ĐÌNH Q Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc TP Hồ Chí Minh, ngày…tháng…năm …… NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: MAI VĂN TÌNH MSSV: 17145372 (E-mail: 17145372@student.hcmute.edu.vn Điện thoại: 0985634841 NGUYỄN VĂN KỶ NGUYÊN MSSV: 17145328 (E-mail: 17145328@student.hcmute.edu.vn Điện thoại: 0379709273 Ngành: Công nghệ kĩ thuật ô tô Khóa: 2017 Lớp: 171451 Tên đề tài: Thiết kế khung vỏ xe bánh tiết kiệm nhiên liệu Nhiệm vụ đề tài - Ôn tập lại kiến thức lý thuyết tơ, tìm hiểu thêm phần mềm Solidworks Ansys để bổ trợ cho tính tốn thiết kế mô khung thân vỏ cho xe - Tính tốn lực tác động lên xe hoạt động - Tiến hành thiết kế khung thân vỏ phần mềm Solidworks - Tiến hành mô Solidworks khả chịu lực khung xe mơ Ansys khả khí động học vỏ xe Sản phẩm đề tài - File thiết kế mô thân vỏ - File thuyết minh theo mẫu A4 Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 23/03/2021 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 25/08/2021 TRƯỞNG BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn : KHUNG GẦM PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Họ tên sinh viên: MAI VĂN TÌNH MSSV:17145372 Hội đồng………… Họ tên sinh viên: NGUYỄN VĂN KỶ NGUYÊN MSSV: 17145328 Hội đồng………… Tên đề tài: Thiết kế khung vỏ xe bánh tiết kiệm nhiên liệu Ngành đào tạo: Công nghệ kĩ thuật ô tô Họ tên GV hướng dẫn: GV.Ths TRẦN ĐÌNH QUÝ Ý KIẾN NHẬN XÉT Nhận xét tinh thần, thái độ làm việc sinh viên (không đánh máy) Nhận xét kết thực ĐATN (không đánh máy) 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: 2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) 2.3.Kết đạt được: 2.4 Những tồn (nếu có): Đánh giá: Mục đánh giá TT Hình thức kết cấu ĐATN Điểm Điểm đạt tối đa 30 Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐATN 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình 15 đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN 10 Tổng điểm 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày….tháng 08 năm 2021 Giảng viên hướng dẫn ((Ký, ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn : KHUNG GẦM PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên phản biện) Họ tên sinh viên: MAI VĂN TÌNH MSSV:17145372 Hội đồng………… Họ tên sinh viên: NGUYỄN VĂN KỶ NGUYÊN MSSV: 17145328 Hội đồng………… Tên đề tài: Thiết kế khung vỏ xe bánh tiết kiệm nhiên liệu Ngành đào tạo: Công nghệ kĩ thuật ô tô Họ tên GV hướng dẫn: GV.Ths TRẦN ĐÌNH QUÝ Ý KIẾN NHẬN XÉT Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) Kết đạt được: Những thiếu sót tồn ĐATN: Câu hỏi: Đánh giá: Mục đánh giá TT Hình thức kết cấu ĐATN Điểm Điểm đạt tối đa 30 Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐATN 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế, chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình 15 đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN 10 Tổng điểm 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày … tháng 08 năm 2020 Giảng viên phản biện ((Ký, ghi rõ họ tên) Hình 4.57: Đưa mơ hình vỏ xe vào Ansys ❖ Tạo miền tính tốn: Miền tính tốn vùng không gian bao quanh vật thể giới hạn q trình mơ Miền tinh tốn phải có kích thước đủ lớn giới hạn mặt phẳng để đảm bảo dịng khơng khí khơng chịu ảnh hưởng mơ hình khảo sát Tuy nhiên khơng thể lựa chọn miền tính tốn q lớn dẫn đến làm lãng phí tài ngun máy tính, tăng thời gian mơ tính tốn Nhóm tiến hành xây dựng miền tính tốn với thơng số mơ tả hình sau Hình 4.58: Tạo miền tính tốn 61 4.3.3.3 Chia lưới Chia lưới rời rạc hóa vùng khơng gian mô thành phần tử để thực tính tốn gần phương pháp số Trong nghiên cứu sử dụng phương pháp chia lưới tam giác với thuật toán Patch Independent thuật toán chia lưới từ trọng vào miền mơi chất phía Miền tính tốn chia lại với kích thước phần tử lưới vùng biên gần mơ hình phân tích phải đủ nhỏ để đảm bảo chất lượng lưới chia, vùng xa vùng biên mơ hình phân tích kích thước phần tử lưới lớn nhằm tiết kiệm tài nguyên máy tính thời gian tính tốn Hình 4.59: Chia lưới ❖ Đánh giá chất lượng lưới Bảng 4.19: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng lưới Chất lượng lưới Xuất xắc Rất tốt Tốt skewness 0-0.25 0.25-0.5 0.5-0.8 Chất lượng lưới Có thể chấp nhận Tệ Khơng thể chấp nhận 62 skewness 0.8-0.94 0.94-0.97 0.97-1 Hình 4.60: Chất lượng lưới Giá trị Skewness average = 0,2457, Skewness Max = 0,93663  Lưới dung để tính tốn 4.3.3.4 Thiết lập điều kiện tính tốn ❖ Chọn lưu chất tính tốn: Lưu chất khơng khí với khối lượng riêng khơng khí 1,225(kg/m3), độ nhớt động học khơng khí 1,7894 x10-5 63 Hình 4.61: Chọn lưu chất tính tốn ❖ Thiết lập điều kiện biên Vận tốc đầu vào 10 m/s áp suất đầu Hình 4.62: Thiết lập điều kiện đầu vào 64 Hình 4.63: Thiết lập điều kiện đầu 4.3.3.5 Thiết lập phương pháp tính tốn ❖ Lựa chọn thuật tốn: Ở nhóm sử dụng thuật tốn SIMPLEC 65 Hình 4.64: Lựa chọn thuật toán ❖ Chọn hướng lực cản tác dụng lên xe Lực cản có chiều ngược chiều chuyển động xe Hình 4.65: Thiết lập vector lực cản 66 ❖ Chạy mô Chạy mô với 100 lần lặp Hình 4.66: Chọn sơ vịng lặp 67 4.3.3.6 Kết ❖ Lực cản hệ số cản Độ lớn hệ số cản lực cản sau mô thu là: Lực cản: 1.27 N Hệ số cản: 0.0419 ❖ Phân bố vận tốc không khí theo thời gian Mặt cắt dọc: Hình 4.67: Phân bố vận tốc khơng khí theo thời gian qua mặt cắt dọc Thang màu sắc từ xanh da trời đến màu cam thể độ lớn vận tốc vùng khác quanh mơ hình Tại vùng đầu xe ln có vận tốc nhỏ vùng khác dịng khí di chuyển đến vùng xuất điểm đình trệ (stagnation point) Ngay điểm đình trệ vận tốc dịng khí khơng dịng khí chia làm hai phần, phần dọc theo phía xe phần dọc theo phía xe Bên cạnh đó, biên dạng xe thay đổi (các góc bo trịn, góc nghiêng) dẫn đến phân bố vận tốc vùng thay đổi Vùng sau xe hình thành xốy thấp áp ảnh hưởng đến lực cản khí động xe 68 ❖ Phân bố áp suất bề mặt vỏ xe Hình 4.68: Phân bố áp suất bề mặt vỏ xe Hình thể phân bố áp suất xe Thang màu sắc từ xanh da trời đến màu cam thể độ lớn áp suất vùng khác quanh mơ hình Tại phía trước mơ hình ln có áp suất lớn vùng khác mơ hình tách rời dịng khí, chênh áp yếu tố tạo nên lực cản khí động tơ di chuyển phía trước Sự chênh áp lớn lực cản khí động tăng 4.3.3.7 Đánh giá kết Từ kết nhận sau q trình mơ trên, nhóm nhận thấy: + Tại tốc độ 10 m/s, tốc độ lớn mô phỏng, lực cản hệ số cản gió xe nhỏ + Xét biểu đồ phân bố áp suất bề mặt vỏ xe, vùng đầu xe chịu áp suất cao rất nhỏ (60,56 Pa) so với sức căng sợi thủy tinh GPa hay cường độ kéo keo EPOXY đông cứng 35 MPa 69 Từ nhận định trên, nhóm nhận thấy mẫu vỏ xe đảm bảo yêu cầu hệ số cản, tính an tồn vận hành nên đưa vào chế tạo 4.4 Kết đạt Hình 4.69: Biên dạng tổng thể xe sau tối ưu 70 Hinh 4.70 : Bản vẽ gia công khung xe 71 Hinh 4.71: Bản vẽ gia công vỏ xe 72 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận Với đề tài “Thiết kế chế tạo khung thân vỏ xe 03 bánh tiết kiệm nhiên liệu”, nhóm nghiên cứu hoàn thành nhiệm vụ sau: + Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thành công khung thân vỏ xe 03 bánh đạt yêu cầu thiết kế, hệ số cản nhỏ khối lượng nhẹ, đảm bảo độ cứng vững góp phần vào hiệu tiêu hao nhiên liệu xe + Trong q trình thực đề tài, sinh viên tích lũy kiến thức mơn học Ứng dụng máy tính mô thiết kế ô tô , vật liệu học, , đồng thời có hội để liên kết kiến thức từ nhiều mơn đào sâu tìm tòi nhiều kiến thức 5.2 Hướng phát triển đề tài Do nghiên cứu với quy mô nhỏ điều kiện nghiên cứu hạn chế nên đề tài nhiều hạn chế số vấn đề chưa thể giải như: chưa thể xác định hệ số cản khơng khí thực tế, chưa thể tính bền thực tế mà dựa vào mơ Ngồi đề tài nhóm tập trung nghiên cứu khung xe vỏ xe chưa tập trung nhiều vào việc nghiên cứu cải tiến động u cầu thời gian dài kinh phí cao Đó tồn hạn chế tảng sở để nhóm nghiên cứu hồn thiện ví dụ như: nghiên cứu cải tạo động cơ,…Việc nghiên cứu xe tiết kiệm nhiên liệu mang ý nghĩa tích cực việc tiết kiệm nguồn tài nguyên bảo vệ môi trường định hướng cho nhiều sinh viên tìm đam mê lĩnh vực họ Vì hy vọng nhận ủng hộ nhiều từ phía nhà trường, khoa CKĐ đơn vị tổ chức, để nhóm hồn thiện tốt tương lai 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Thanh Huyền, Bức tranh lượng giới-VnGG [2] Quy định thi EMC https://www.honda.com.vn/xe-may/emc/rule [3] Đặng Q Lý thuyết Ơ tơ Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh [4] Heisler,H (2002), Vehicle Body Aerodynamics Advanced Vehicle Technology [5] GS.TS.Trần Văn Địch, PGS.TS.Ngơ Trí Phúc Sổ tay thép giới Nhà suất Khoa học Kỹ thuật, 2006 [6] Frank H.Netter Atlas giải phẫu người Nhà xuất Y học, 2007 74