Tối ưu hóa thiết kế tính toán mô phỏng hệ thống treo xe đua formular ar

Nghiên cứu công nghệ chế tạo ô tô từ các nước bạn và phát triển áp dụng vào Việt Nam, dần đưa nền công nghiệp ô tô của Việt Nam lên một Trang 14 4 Hiệp hội kỹ sư ô tô Việt Nam, các trư

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HỒNG VĂN QUYẾT TỐI ƯU HĨA THIẾT KẾ, TÍNH TỐN MƠ PHỎNG HỆ THỐNG TREO XE ĐUA FORMULAR CAR LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS HỒNG THĂNG BÌNH HÀ NỘI - 2013 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131832171000000 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu riêng hướng dẫn TS Hồng Thăng Bình Đề tài thực Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Các số liệu kết trình bày luận văn độc lập, hồn tồn trung thực chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu Hà Nội, ngày 04 tháng 01 năm 2013 Tác giả Hoàng Văn Quyết MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Cơ sở nghiên cứu đề tài .3 1.2 Phương pháp thực đề tài CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU CUC THI FORMULA CAR, LUT CUC THI VÀ CÁC QUY ĐNH THIẾT KẾ 2.1 Tổng quan thi Formula Car 2.1.1 Lịch sử thi 2.1.2 Các quy tắc cạnh tranh 2.1.3 Mục tiêu thi 2.2 Nội dung thi Formula Car 2.2.1 Kiểm tra xe 2.2.2 Nội dung thi .10 2.2.2.1 Nội dung phần thi tĩnh 11 2.2.2.2 Nội dung phần thi động .12 2.3 Quy định chung thiết kế xe thi .15 2.4 Quy trình tính tốn thiết kế hệ thống treo xe Formula Car 25 2.5 Bố trí chung hệ thống xe 26 2.6 Bố trí người lái khoang xe 27 2.6.1 Sơ đồ nhân chủng học (sơ đồ kích thước người) 29 2.6.2 Vị trí ghế ngồi 30 2.6.3 Dựng mơ hình kích thước người lái xe Formula car .32 2.7 Lựa chọn động sử dụng xe Formula car 32 CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TREO NÓI CHUNG VÀ HỆ THỐNG TREO TRÊN XE FORMULA CAR 35 3.1 HỆ THỐNG TREO NÓI CHUNG 35 3.1.1 Nhiệm vụ 35 3.1.2 Phân loại 35 3.1.2.1 Hệ thống treo phụ thuộc 35 3.1.2.2 Hệ thống treo độc lập .39 3.1.3 Yêu cầu 46 3.1.4 Điều kiện làm việc 47 3.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO CHO XE FORMULA .47 3.2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu hệ thống treo xe formula Car 47 3.2.1.1 Nhiệm vụ 47 3.2.1.2 Yêu cầu .47 3.2.2 Một số hệ thống treo điển hình lựa chọn phương án thiết kế hệ thống treo .49 3.2.2.1 Một số hệ thống treo điển hình 49 3.2.2.2 Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống treo cho xe Formula Car 51 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TÍNH TỐN HỆ THỐNG TREO XE FORMULA CAR 52 4.1 Yêu cầu chọn sơ thiết kế hệ treo 52 4.2 Tính tốn thơng số hệ treo .52 4.2.1 Bộ phận đàn hồi .52 4.2.1.1 Các thông số 52 4.2.1.2 Đặc tính đàn hồi 54 4.2.1.3 Tính tốn lị xo trụ .55 4.2.2 Bộ phận giảm chấn 56 4.3 Động lực học hệ thống treo – sở thiết kế, tính toán lựa chọn chi tiết khác 60 4.3.1 Động lực học hệ thống treo .60 4.3.2 Sự ảnh hưởng góc đặt bánh xe tới động lực học xe 66 4.3.3 Tính tốn thiết kế giá đỡ moay địn ngang 68 CHƯƠNG 5: TỐI ƯU HĨA HỆ THỐNG TREO TRƯỚC XE FORMULA CAR BẰNG CƠNG CỤ TỐI ƯU HÓA TRONG SOLIDWORKS 72 5.1 Giới thiệu cơng cụ tối ưu hóa Solidworks 72 5.2 Sơ đồ hóa bước thực 73 5.3 Xác định chế độ tải trọng 76 5.3.1 Xác định chế độ tải trọng xe phanh .76 5.3.2 Xác định chế độ tải trọng xe quay vịng 78 5.4 Tính bền chi tiết: .80 5.5 Tối ưu thiết kế giá đỡ moay 84 KẾT LUN CHUNG 89 Phương pháp nghiên cứu 89 Kết đạt 89 Những tồn hướng phát triển 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT TT Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị Flt Lực ly tâm N n Tần số dao động riêng Lần/phút ft Độ võng tính m fđ Độ võng động m C Độ cứng lò xo N/m Ct Độ cứng lò xo cầu trước N/m Ct Độ cứng lò xo cầu sau N/m D đường kính trung bình lị xo trụ m D đường kính dây lị xo m 10 K Hệ số cản giảm chấn N.s/m 11 G Trọng lượng xe N 12 G1 Trọng lượng phân bố lên cầu trước N 13 G2 Trọng lượng phân bố lên cầu sau N 14 H Chiều cao từ trọng tâm xe Mm 15 G Gia tốc trọng trường m/s 16 B Chiều rộng sở xe m 17 V Vận tốc xe quay vịng km/h 11 R Bán kính góc quay vòng Mm 12 j Gia tốc xe phanh m/s DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1: Kiểm tra phù hợp yêu cầu thiết kế xe Hình 2.2: Kiểm tra việc thoát hiểm gặp cố Hình 2.3: Kiểm tra tiếng ồn khí xả 10 Hình 2.4: Kiểm tra nghiêng xe 10 Hình 2.5: Kiểm tra khả trình bày 12 Hình 2.6: Kiểm tra gia tốc 13 Hình 2.7: Kiểm tra đường hình số 13 Hình 2.8: Sơ đồ đường đua hình số 14 Hình 2.9: Kiểm tra vượt chướng ngại vật 14 Hình 2.10: Kiểm tra chạy bền 15 Hình 2.11: Khoảng sáng gầm xe .17 Hình 2.12: Đai ốc liên kết bánh xe 17 Hình 2.13: Bu-lông bánh xe 18 Hình 2.14: Điểm hạn chế hành trình lái 20 Hình 2.15: Bố trí chung hệ thống xe 26 Hình 2.16: Bố trí cụm xe .26 Hình 2.17: Khoảng cách từ đỉnh đầu người lái tối thiểu 50mm 27 Hình2.18: Khoảng cách từ phía sau đầu người lái đến đường chéo sau tối thiểu 50mm 27 Hình 2.19: Các chéo bảo vệ bên có góc nghiêng tối thiểu 30 độ đặt cách đỉnh tối đa 160mm 28 Hình 2.20: Khoảng cách từ bảo vệ bên tới mặt đất 28 (phải từ 300-350mm) 28 Hình 2.21: Mơ hình người ngồi theo tiêu chuẩn quốc gia Đức VDI 2780 29 Hình 2.22: Vị trí ghế ngồi người lái xe Formula car 31 Hình 2.23: Mơ hình kích thước người lái (cao 165 cm) 32 Hình 2.24: So sánh cơng suất động .33 Hình 2.25: So sánh mô men xoắn động lựa chọn .33 Hình 3.1: Hệ thống treo phụ thuộc loại dùng nhíp 37 Hình 3.2: Hệ thống treo phụ thuộc dùng lò xo trụ 39 Hình 3.3: Hệ thống treo độc lập với phần tử đàn hồi lò xo với đòn treo dọc .41 Hình 3.4: Hệ thống treo độc lập hai đòn ngang 42 Hình 3.5: Hệ thống treo kiểu Macpherson 43 Hình 3.6: Hệ thống treo độc lập đòn chéo, phần tử đàn hồi lò xo 43 Hình 3.7: Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi xoắn 44 Hình 3.8: Hệ thống treo kiểu chữ A dùng cần đẩy cò mổ 45 Hình 3.9: Hệ thống treo địn ngang giảm chấn đặt 49 Hình 3.10 Hệ thống treo địn ngang giảm chấn đặt ngồi 50 Hình 4.1 Đặc tính đàn hồi hệ thống treo 55 Hình 4.2 Góc đặt giảm chấn 57 Hình 4.3: Đặc tính giảm chấn 60 Hình 4.4: Cấu tạo hệ thống treo địn ngang 61 Hình 4.5: Góc kết cấu hệ thống treo 62 Hình 4.6: Các góc đặt bánh xe 62 Hình 4.7: Tâm quay tức thời 63 Hình 4.8: Tâm quay tức thời hệ thống treo nhìn từ đầu xe 63 Hình 4.9: Quan hệ lực chống chúi bánh trước lực chống bênh bánh sau với lực quán tính tác dụng vào bánh trước, bánh sau 64 Hình 4.10: Tâm quay tức thời nhìn từ sườn xe 64 Hình 4.11: Lực squat 65 Hình 4.12: Lực chống squat 65 Hình 4.13: Quan hệ góc camber với mơ hình chuyển động xe 67 Hình 4.14: Quan hệ độ dài địn ngang với góc camber .67 trình xe chuyển động 67 Hình 4.15: Ảnh hưởng độ dài đòn ngang tới độ chụm bánh xe trình xe chuyển động 68 Hình 4.16: Mối tương quan hình học địn ngang với cụm chi tiết khác 70 Hình 5.1: Logo phần mềm Solidworks .72 Hình 5.2: Thiết kế 3D chi tiết hệ thống treo 74 Bản vẽ thiết kế chi tiết giã đỡ moay trình bày Phụ lục 74 Hình 5.3: Sơ đồ bước thực tối ưu hóa 75 Hình 5.4: Lực tác dụng lên giá moay phanh 76 Hình 5.5: Lực tác dụng lên địn ngang .77 Hình 5.6: Lực tác dụng lên đòn ngang .77 Hình 5.7: Lực tác dụng lên moay quay vòng 78 Hình 5.8: Sơ đồ tính bền chi tiết .80 Hình 5.9: Ứng suất giá moay phanh 81 Hình 5.10: Ứng suất địn phanh 81 Hình 5.11: Ứng suất địn phanh 82 Hình 5.12: Ứng suất giá moay quay vòng 82 Hình 5.13: Ứng suất địn quay vịng 83 Hình 5.14: Ứng suất địn phụ quay vịng 83 Hình 5.15: Sơ đồ tối ưu hóa 86 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Nội dung thi 11 Bảng 2.2: Ống thép tiêu chuẩn 24 Bảng 2.3: Bảng kích thước thể người lái xe Formula Car 30 Bảng 2.4: Bảng kích thước phận người lái xe Formula car 32 Bảng 5.1 Bảng kê kích thước tối ưu 84 Bảng 5.2 Bảng thiết lập giá trị khởi tạo môi trường solid 88 Bảng 5.3 Bảng kết tối ưu 88