Thiết kế và cải tiến khung sườn xe tải nhằm nâng cao an toàn khi va chạm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CẢI TIẾN KHUNG SƯỜN XE TẢI NHẰM NÂNG CAO AN TỒN KHI VA CHẠM NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Giảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN PHỤ THƯỢNG LƯU Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Nguyễn Huỳnh Anh Duy 1811250092 18DOTB2 Nguyễn Ngọc Công Minh 1811251539 18DOTB2 Vũ Tuấn Kiệt 1811251715 18DOTB2 Tp.HCM, tháng 08 năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CẢI TIẾN KHUNG SƯỜN XE TẢI NHẰM NÂNG CAO AN TỒN KHI VA CHẠM NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Giảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN PHỤ THƯỢNG LƯU Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Nguyễn Huỳnh Anh Duy 1811250092 18DOTB2 Nguyễn Ngọc Công Minh 1811251539 18DOTB2 Vũ Tuấn Kiệt 1811251715 18DOTB2 Tp.HCM, tháng 08 năm 2022 LỜI CAM ĐOAN Nhóm xin cam đoan đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế cải tiến khung sườn xe tải nhằm nâng cao an toàn va chạm” cơng trình nghiên cứu nhóm với hỗ trợ giảng viên hướng dẫn Những phần có sử dụng số liệu tham khảo có đồ án liệt kê trích dẫn rõ phần Tài liệu tham khảo Đồng thời kết nêu đồ án tốt nghiệp trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 04 tháng 04 năm 2022 (Ký tên ghi rõ họ tên) i LỜI CẢM ƠN Trước tiên nhóm em xin gửi lời thầy cô Viện Kỹ Thuật lời chào trân trọng, lời chúc sức khỏe lời cảm ơn sâu sắc Với quan tâm, dạy dỗ, bảo tận tình chu đáo thầy cơ, đến nhóm em hồn thành đồ án: “Thiết kế cải tiến khung sườn xe tải nhằm nâng cao độ an tồn va chạm” Nhóm em đặc biệt xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Nguyễn Phụ Thượng Lưu, quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn nhóm em hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp Với điều kiện thời gian kinh nghiệm cịn hạn chế nhóm em, đồ án khơng thể tránh thiếu sót Nhóm em mong nhận bảo, đóng góp ý kiến thầy để nhóm em có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức mình, phục vụ tốt cho công việc thực tế sau ii TĨM TẮT ĐỒ ÁN Đề tài nhằm tìm hiểu thực trạng khung sườn xe tải để đánh giá ưu điểm hạn chế, qua đề xuất phương án cải tiến nhằm hoàn thiện khung sườn Dựa thông số kỹ thuật mẫu xe Isuzu FVR 165-300, nhóm xây dựng mơ hình 3D thơng qua phần mềm Solidworks theo kích thước thực tế Thiết lập mơ phân tích tính an tồn va chạm cản hông, cản sau chassis (sắt-xi) xe tải Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn, phần mềm Hypermesh giải Radioss tiến hành chia lưới, mô va chạm Kết đem lại mơ hồn thành liệu đồ thị lượng, động năng, năng, vận tốc vật thể, … dựa vào tiến hành phân tích liệu đồ thị, sau đề xuất phương án thiết kế cải tiến khung sườn cho xe tải nhằm nâng cao an toàn xảy va chạm Để thực cách xác nhóm có phương pháp như: tra khảo tài liệu, khảo sát thực tế, so sánh, phân tích, tổng hợp thơng tin phục vụ cho việc phân tích đánh giá mơ hình đồ án Thực đề tài đóng góp phần phát triển hồn thiện khung sườn, cản xe tải để nâng cao mức độ an toàn tham gia giao thông phương tiện an tồn tính mạng cho người điều khiển phương tiện iii ABSTRACT The project aims to evaluate the current situation of the truck's frame to assess its advantages and limitations, thereby proposing new improvements to improve the frame Based on the specifications of the Isuzu FVR 165-300, we built a 3D model through Solidworks software to the current size Set up crash analysis simulation of the side bumper, rear bumper and chassis of the truck Applying finite element method, Hypermesh software and Radioss to conduct meshing and collision simulation The results obtained when the simulation is completed are graph data about the object's energy, kinetic energy, potential energy, velocity, Based on that, analyze the data in the graph, then make recommendations The design plan is to improve the truck's chassis to improve safety in the event of a collision In order to correctly implement the group, there are methods such as: document review, actual survey, comparison, analysis, and synthesis of information to serve the analysis and evaluation of the model in the project The implementation of this topic contributes to developing the complete frame and bumper of the truck to improve the safety level in traffic between vehicles and the safety of life for vehicle drivers iv Hình 4.38 Tạo hình ống cho thân cản hơng  Tạo vẽ 2D cho vịng hình chữ C Right Plane cung trịn Front Plane (Hình 4.39) Hình 4.39 Bản vẽ 2D vòng chữ C thân cản hơng  Tạo hình ống Sweep (Hình 4.40) 169 Hình 4.40 Sử dụng Sweep tạo vịng chữ C cho thân cản hông  Sử dụng đỡ thân cản hình 4.33 hình 4.34  Tạo vẽ lắp ghép cho cản hơng hình dạng ống trịn với liên kết kích thước Concident (Hình 4.41) Hình 4.41 Mơ hình 3D cản hơng dạng ống trịn 170  Cản hông ngang (Bản vẽ thiết kế 2D 3D mục 3.2.2) Hình 4.42 Hình ảnh thực tế cản hông ba ngang 4.4.3 Thiết kế cản sau cản hông cải tiến  Thiết kế cản sau cải tiến:  Tạo vẽ 2D thân nghiêng đỡ cản sau (Hình 4.43) Hình 4.43 Bản vẽ 2D đỡ nghiêng 171  Sử dụng Extruded để tạo khối 3D cho đỡ (Hình 4.44) Hình 4.44 Sử dụng Extruded Boss để tạo khối cho  Sử dụng Extruded Cut Through All để cắt mặt 2D sau (Hình 4.45) Hình 4.45 Sử dụng Extruded Cut tạo độ nghiêng cho  Ta hình thiết kế 3D hồn thiện (Hình 4.46) Hình 4.46 Mơ hình thiết kế 3D đỡ nghiêng 172  Ta sử dụng vẽ 2D để tạo thân ngang cản hơng Hình 3.36 thay đổi bề dày mm  Tạo vẽ 2D thân cản (Hình 4.47) Hình 4.47 Bản vẽ 2D đỡ cản sau  Sử dụng Extruded Boss để tạo khối (Hình 4.48) Hình 4.48 Sử dụng Extruded Boss cho đỡ cản sau 173  Sử dụng Assembly Mate để lắp ghép chúng lại (Hình 4.49) Hình 4.49 Mơ hình 3D cản sau cải tiến  Thiết kế mơ hình 3D cản hơng cải tiến:  Tạo vẽ 2D ngang cải tiến (Hình 4.50) Hình 4.50 Bản vẽ 2D ngang cản hông 174  Sử dụng Extruded Boss/Base với độ dài 2700 mm  Tạo vẽ 2D thân cản hơng (Hình 4.51) Hình 4.51 Bản vẽ 2D thân cản hơng  Sử dụng Extruded Boss/Base với độ dài 800 mm  Tạo vẽ 2D nghiêng thân cản hông (Hình 4.52) Hình 4.52 Bản vẽ 2D nghiêng thân cản hông 175  Sử dụng Extruded Boss với độ dài 650 mm  Sử dụng Chamfer với góc 45o để tạo độ nghiêng cho  Sử dụng Extruded Cut Offset để tạo độ rỗng cho với bề dày mm  Tạo vẽ 2D cố định cản hơng với thùng xe Hình 4.53 Bản vẽ 2D cố định cản hông thùng xe  Sử dụng Extruded Boss với độ dài 500 mm  Kết mơ hình (Hình 4.54) Hình 4.54 Mơ hình 3D cản hơng cải tiến 176 4.4.4 Thi cơng mơ hình thực tế  Thiết lập vẽ thi cơng mơ hình cản hơng xe tải với tỉ lệ 1:2 (Hình 4.55) Hình 4.55 Bản vẽ thi cơng mơ hình cản hơng xe tải sau cải tiến  Nhóm sử dụng phương pháp hàn cắt để thi cơng mơ hình dựa vẽ thiết lập (Hình 4.55)  Về độ cao từ mặt đất đến bề mặt thân cản, nhóm đo đạc thực tế mẫu xe lưu hành đường phù hợp với quy định Cục Đăng kiểm Việt Nam với chiều cao 400 mm  Khoảng cách thân cản, nhóm đo đạc để phù hợp gắn vào thân xe tải 177 Hình 4.56 Mơ hình thực tế cản hơng xe tải cải tiến  Thiết lập vẽ thi công mô hình thực tế cản sau xe tải với tỉ lệ 1:1 (Hình 4.57) Hình 4.57 Bản vẽ thi cơng mơ hình cản sau xe tải sau cải tiến  Nhóm sử dụng phương pháp hàn cắt để thi công mơ hình dựa vẽ thiết lập (Hình 4.57) 178  Dựa tiêu chuẩn ECE R 58 thiết kế cản sau xe tải [16], nhóm thiết kế đế đỡ mơ hình với chiều cao 450 mm từ mặt đất đến bề mặt thân cản  Các thân cản sau gắn vào chassis (sắt-xi) xe tải, nhóm chọn loại sắt chữ U phù hợp bề rộng độ dày sắt-xi xe tải thực tế Hình 4.58 Tiêu chuẩn ECE R 58 thiết kế cản sau [16] Hình 4.59 Mơ hình thực tế cản sau xe tải cải tiến 179 CHƯƠNG : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 5.1 Kết luận Qua kết phân tích, mơ trường hợp xe tơ va chạm vào cản sau cản hông xe tải ban đầu chưa đảm bảo an tồn Do xảy va chạm xe ô tô bị biến dạng phần đầu xe, có xu hướng lao vào gầm xe tải dẫn đến tác động làm ảnh hưởng tới tài xế hành khách bên xe Để đảm bảo tính an tồn cho người ngồi xe ô tô giảm biến dạng phần đầu xe ô tô hay nói cách khác làm giảm thiệt hại người Đề tài thiết kế cải tiến lại phần cản hông cản sau xe tải mô thực nghiệm thông qua sử dụng phần mềm Hypermesh giải Radioss Kết cấu cản hông cản sau xe tải sau thiết kế cải tiến cho mô va chạm lại với xe ô tô bị biến dạng xe ô tô giảm tốc độ ngăn xe bị lao vô gầm xe tải, nghĩa kết cấu cản hông cản sau xe tải sau cải tiến đảm bảo độ an toàn va chạm Phần mềm HyperMesh giải Radioss giúp người sử dụng phần mềm nhà sản xuất chế tạo tơ nắm bắt nhanh chóng phương pháp chế tạo cải tiến sản xuất ô tô Việc sử dụng phần mềm để tính tốn mơ làm giảm chi phí cho q trình kiểm tra giảm thời gian số lần thử nghiệm mơ hình ngồi thực tế 5.2 Hướng phát triển đề tài Trong trình nghiên cứu, đề tài nắm bắt phần phương pháp xây dựng mơ hình phần tử hữu hạn Có thể áp dụng phương pháp nghiên cứu mô dựa phần mềm thay thí nghiệm thực tế, tiết kiệm thời gian, chi phí quản lý khoa học Qua nhận thấy tầm quan trọng đề tài, đặc biệt cơng nghiệp tơ ngồi nước Tuy nhiên hạn chế mặt thời gian nên phần nghiên cứu đề tài chưa tìm hiểu kỹ, sâu rộng ứng dụng phần mềm, phần thiết kế cải 180 tiến cản hông cản sau ô tô va chạm chưa tối ưu hóa chúng em đưa hướng phát triển đề tài sau: Tiếp tục nghiên cứu mô phỏng, cải tiến loại cản xe tải xảy va chạm với tỉ lệ 30%, tỉ lệ 50%, tỉ lệ 70% va chạm trực diện tối ưu Thực nghiệm mơ hình thực tế dựa tiêu chuẩn quốc tế Nghiên cứu tìm hiểu chế tạo vật liệu vừa bền, nhẹ để đảm tính an tồn cho tài xế ngồi xe ô tô khung xương xe tải va chạm gây thương vong người biến dạng khung xương đồng thời tiết kiệm nhiên liệu Áp dụng kết cải tiến đạt q trình mơ vào thực tế để cải tiến làm tăng thêm tính an tồn cho tài xế ngồi xe ô tô khung xương xe tải, góp phần làm giảm thương vong đáng tiếc xảy va chạm tốc độ cao 181 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] “Lưu lương phương tiện vận tải hàng hóa xuất, nhập cảnh tăng mạnh”, “Cổng thông tin điện tử Công an tỉnh Quảng Trị”, 06/2022, http://congan.quangtri.gov.vn/vi/news/Tin-trong-tinh/luu-luong-phuong-tienvan-tai-hang-hoa-xuat-nhap-canh-tang-manh-2710.html [2] “Thống kê số vụ tai nạn giao thông tháng đầu năm 2022”, “Cổng thông tin điện tử Bộ Giao Thông Vận Tải”, 06/2022, http://mt.gov.vn/atgt/tintuc/80444/4-thang-dau-nam-2022 hon-2-200-nguoi-chet-vi-tai-nan-giaothong.aspx [3] “ThS Phạm Bá Khiển”, “CAD”, “Đại học Công nghệ Tp.HCM – HUTECH”, “132-144” [4] “TS Phạm Sơn Minh”, “KS Nguyễn Quốc Huy”, “GIÁO TRÌNH ỨNG DỤNG CHIA LƯỚI MƠ HÌNH 3D TRONG MƠ PHỎNG (CAE)”, “Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp.HCM”, “2014”, “7-112” [5] “Introduction to Explicit Analysis with Altair Radioss”, “Altair”, “11-50” [6] “Nguyễn Phụ Thượng Lưu”, “Động lực học ô tô”, “Đại học Công nghệ Tp.HCM – HUTECH”, “321-327” [7] “, “The Second International Conference On Marterial, Machines And Methods For Sustainable Development”, “Vietnam Association Of Science Editing (VASE)”,”2020” [8] “Thuong L N P”, “Vehicle Frontal Impact to Pole Barrier Simulation Using Computer Finite Element Model”, “2018 4th International Conference on Green Technology and Sustainable Development (GTSD)”, “273-277” [9] “Nguyen, P.T.L”, “Lee, J.Y”, “Yim”, “Optimal design of vehicle structure for improving small-overlap rating”, “2015”, “959-965” [10] “Altair”, “HyperworkHelp/HyperGraph/HyperView/Radioss”, “06/22” https://support.altair.com/csm [11] “Altair Engineering”, “Crash Analysis with Radioss”, “Academic Program”, “2015” 182 [12] “Altair Engineering”, “Student Guide”, “Academic Program”, “2015” [13] “Altair University”, “Pratical Aspect of Finite Element Simulation”, “Academic Program”, “2015” [14] “Chassis Drawings”, https://www.isuzu.com.au/chassis-drawings/ [15] “FVR_FVD 165-300.pdf” https://www.isuzu.com.au/Media/Isuzu_Files/Spec_Sheets/Current_spec_sh eets/FVR_FVD%20165-300.pdf [16] P K Sen, R Jaiswal, S K Bohidar, R Anant, and R Bhardwaj, “Optimization & Development of Vehicle Rear Under-Run Protection Devices in Heavy Vehicle (RUPD) for Regulative Load Cases,” Int J Innov Res Sci Technol., vol 1, no 6, pp 27–33, 2014 183