Nghiên cứu kết cấu ô tô điện theo điều kiện giao thông việt nam áp dụng ở tp hồ chí minh

Đại Học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN ĐÌNH KHÁNH NGHIÊN CỨU KẾT CẤU Ô TÔ ĐIỆN THEO ĐIỀU KIỆN GIAO THÔNG VIỆT NAM ÁP DỤNG Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Chun ngành: Kỹ thuật Ơtơ – Máy kéo LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2011 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : Chữ ký PGS TS PHẠM XUÂN MAI Cán chấm nhận xét : Chữ ký Cán chấm nhận xét : Chữ ký Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo TPHCM, ngày tháng năm NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN ĐÌNH KHÁNH Giới tính : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 20/02/1984 Nơi sinh : Hà Tĩnh Chun ngành : Kỹ thuật Ơ tơ – Máy kéo MSHV: 09130410 Khoá (Năm trúng tuyển) : 2009 1- TÊN ĐỀ TÀI: “Nghiên cứu kết cấu ôtô điện theo điều kiện giao thông Việt Nam áp dụng Thành phố Hồ Chí Minh” 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: Nghiên cứu kết cấu ôtô điện theo điều kiện giao thông Việt Nam áp dụng Thành phố Hồ Chí Minh 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : / / 2010 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 03 / 07 / 2011 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN : PGS TS PHẠM XUÂN MAI CÁN BỘ HƢỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH PGS TS PHẠM XUÂN MAI TS TRẦN HỮU NHÂN Nội dung đề cƣơng luận văn thạc sĩ đƣợc Hội đồng chuyên ngành thông qua Ngày tháng năm TRƢỞNG PHÕNG ĐT – SĐH TRƢỞNG KHOA QL NGÀNH TS NGUYỄN HỮU HƢỜNG NGHIÊN CỨU KẾT CẤU Ô TÔ ĐIỆN THEO ĐIỀU KIỆN G.T VIỆT NAM ÁP DỤNG TẠI TPHCM LỜI CẢM ƠN Song hành xu phát triển ngành công nghiệp ôtô giới vấn đề ứng dụng sử dụng nguồn lượng thay nguồn lượng dầu mỏ cạn kiệt, chương trình nghiên cứu đào tạo thạc sĩ chun ngành Kỹ Thuật Ơtơ Máy Kéo, khoa Kỹ Thuật Giao Thông, đại học Bách Khoa TPHCM tiến hành nghiên cứu thực đề tài thiết kế xe buýt điện phù hợp với điều kiện giao thông Việt Nam áp dụng TPHCM “Nghiên cứu kết cấu ôtô điện theo điều kiện giao thông Việt Nam áp dụng Thành phố Hồ Chí Minh” đề tài nghiên cứu tổng thể nghiên cứu xe buýt điện Trong trình thực đề tài, xin chân thành cảm ơn thầy PGS TS Phạm Xuân Mai tận tình hướng dẫn, bảo giúp thực nghiên cứu hướng Tôi xin cảm ơn anh Ngô Đắc Việt, công tác Hà Lan, động viên giúp đỡ tơi có kiến thức kỹ thuật xe điện Ngồi ra, tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới quý thầy cô môn Ôtô – Máy động lực, khoa Kỹ Thuật Giao Thông, đại học Bách Khoa TPHCM; đồng nghiệp xí nghiệp khí ơtơ An Lạc – SAMCO AN LẠC; đồng nghiệp công ty Danieli Việt Nam giúp đỡ thực đề tài Mặc dù nghiên cứu hồn thành song hạn chế trình độ chuyên môn, kinh nghiệm thực tế thời gian thực nên chắn tránh khỏi sai sót, tơi mong nhận phê bình, góp ý, bổ sung từ q thầy cơ, bạn bè đồng nghiệp để đề tài nhanh chóng đưa ứng dụng vào thực tế Việt Nam Học viên KS NGUYỄN ĐÌNH KHÁNH HVTH: NGUYỄN ĐÌNH KHÁNH Trang CBHD: PGS.TS PHẠM XUÂN MAI NGHIÊN CỨU KẾT CẤU Ô TÔ ĐIỆN THEO ĐIỀU KIỆN G.T VIỆT NAM ÁP DỤNG TẠI TPHCM TÓM TẮT LUẬN VĂN “Nghiên cứu kết cấu ôtô điện theo điều kiện giao thông Việt Nam áp dụng Thành phố Hồ Chí Minh” phần đề tài nghiên cứu xe buýt điện phù hợp với giao thông Việt Nam áp dụng TPHCM nghiên cứu khoa Kỹ Thuật Giao Thông, trường đại học Bách Khoa TPHCM Trong đề tài này, nhóm nghiên cứu tập trung sâu vào nghiên cứu kết cấu xe bus điện phù hợp với điều kiện giao thông TPHCM Nội dung nghiên cứu bao gồm chương sau : Chương 1: Nghiên cứu tổng quan giao thơng cơng cộng TPHCM trình bày khào sát tuyến xe buýt TPHCM Chương 2: Trình bày xu hướng phát triển xe buýt điện Việt Nam giới Chương 3: Giới thiệu ôtô chassis Huyndai County phương án cải tạo để sử dụng động điện Chương 4: Trình bày bố trí chung xe bt điện, bố tri mặt đầu, đuôi, hông phài, hông trái, khoang hành khách bố trí chung khung xương xe buýt Chương 5: Trình bày thiết kế kỹ thuật mảng khung xương xe bt Chương 6: Tính tốn mơ kiểm nghiệm độ bền khung xương xe buýt điện Nội dung gồm xây dựng mơ hình tính tốn kết tính tốn độ bền chuyển vị khung xương xe buýt Chương 7: Trình bày đánh giá vể độ bền khung gầm biện pháp thơng gió chiếu sáng, giảm ồn … cho khoang hành khách Chương 8: Trình bày kết luận chung buýt thiết kế hướng phát triển HVTH: NGUYỄN ĐÌNH KHÁNH Trang CBHD: PGS.TS PHẠM XUÂN MAI NGHIÊN CỨU KẾT CẤU Ô TÔ ĐIỆN THEO ĐIỀU KIỆN G.T VIỆT NAM ÁP DỤNG TẠI TPHCM CÁC CHƢƠNG MỤC CỦA LUẬN VĂN LỜI CẢM ƠN CÁC CHƢƠNG MỤC CỦA LUẬN VĂN CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIAO THÔNG CÔNG CỘNG Ở TPHCM 10 1.1 Đánh giá chung trạng mạng lƣới xe buýt 10 1.2 Mật độ đƣờng có xe buýt qua quận huyện 11 1.3 Mức độ trùng lắp tuyến 11 1.4 Phân bố số lƣợng tuyến phân theo khu vực hoạt động 12 1.5 Cự ly tuyến tỉ lệ phân theo chiều dài tuyến 13 1.6 Phân tích chu trình vận chuyển tuyến theo chu trình hoạt động 14 1.6.1 Tuyến nội thành 14 1.6.2 Tuyến nội - ngoại thành 16 1.6.3 Tuyến phụ cận 19 1.6.4 Tuyến ngoại thành 21 CHƢƠNG 2: XU HƢỚNG SỬ DỤNG XE BUÝT ĐIỆN 24 2.1 Xu hƣớng phát triển công nghiệp ôtô giới 24 2.2 Xu hƣớng sử dụng nhiên liệu cho ôtô giới 24 2.3 Các nghiên cứu ứng dụng xe điện giới Việt Nam 27 2.3.1 Trên giới: 27 a) Nghiên cứu phát triển ôtô buýt điện Orion VII Hybrid Electric Bus – hãng Orion Bus Industries, a DaimlerChrysler Company 27 b) Nghiên cứu phát triển ôtô điện hệ “i-MiEV” Kazunori HANDA Hiroaki YOSHIDA (03/2006) 28 2.3.2 Tại Việt Nam 28 HVTH: NGUYỄN ĐÌNH KHÁNH Trang CBHD: PGS.TS PHẠM XUÂN MAI NGHIÊN CỨU KẾT CẤU Ô TÔ ĐIỆN THEO ĐIỀU KIỆN G.T VIỆT NAM ÁP DỤNG TẠI TPHCM 2.4 Khảo sát số xe điện đƣợc triển khai Vệt Nam 29 2.5 Khảo sát số hệ thống xe buýt điện khu vực giới 30 2.5.1 Xe jeepney - Philippines 30 2.5.2 Xe mini buýt điện Hồng Kông 31 2.5.3 Xe mini buýt điện Rome 32 2.6 So sánh đánh giá hệ thống với điều kiện thực Việt Nam 33 2.7 Mục tiêu nghiên cứu 33 2.8 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 34 2.9 Nội dung nghiên cứu phƣơng pháp tiếp cận 34 2.10 Phƣơng pháp nghiên cứu 34 2.11 Kết luận 34 CHƢƠNG 3: LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ XE BUÝT ĐIỆN 35 3.1 Lựa chọn phƣơng án thiết kế mẫu xe buýt điện phù hợp với thành phố Hồ Chí Minh 35 3.2 Giới thiệu ôtô chassis Hyundai County 36 3.3 Cải tạo ôtô chassis Hyundai County 40 3.4 Hệ thống pin - acquy 41 CHƢƠNG 4: THIẾT KẾ BỐ TRÍ CHUNG THÂN XE BUÝT ĐIỆN 42 4.1 Bố trí chung mặt đầu 42 4.2 Bố trí chung mặt 43 4.3 Bố trí chung hơng phải, trái 44 4.4 Bố trí chung khoang hành khách 44 4.5 Tổng thể xe buýt điện 46 HVTH: NGUYỄN ĐÌNH KHÁNH Trang CBHD: PGS.TS PHẠM XUÂN MAI NGHIÊN CỨU KẾT CẤU Ô TÔ ĐIỆN THEO ĐIỀU KIỆN G.T VIỆT NAM ÁP DỤNG TẠI TPHCM 4.6 Bố trí chung khoang chứa ác quy (pin) 46 4.7 Phân bố trọng lƣợng 47 4.8 Tính tốn trọng tâm ơtơ bt điện 48 4.9 Tính tốn kiểm tra ổn định: 50 CHƢƠNG THIẾT KẾ KỸ THUẬT KHUNG XƢƠNG XE BUÝT .52 5.1 Lựa chọn phƣơng án thiết kế khung xƣơng xe buýt 52 5.2 Thiết kế khung xƣơng mảng đầu 52 5.3 Thiết kế khung xƣơng mảng đuôi 54 5.4 Thiết kế khung xƣơng mảng hông phải 55 5.5 Thiết kế khung xƣơng mảng hông trái 56 5.6 Thiết kế khung xƣơng mảng sàn khoang chứa pin 58 5.7 Thiết kế khung xƣơng mảng 59 5.8 Tổng thể khung xƣơng xe buýt điện 60 5.9 Thiết kế vỏ composite cho mảng đầu đuôi 61 CHƢƠNG 6: TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM BỀN KHUNG XƢƠNG XE BUÝT ĐIỆN .62 6.1 Xây dựng mơ hình khung xƣơng xe bt 62 6.2 Chia lƣới cho mơ hình tính tốn 63 6.3 Chọn vật liệu 64 6.4 Tính kiểm nghiệm bền mảng 64 6.5 Tính kiểm nghiệm bền mảng sàn 66 HVTH: NGUYỄN ĐÌNH KHÁNH Trang CBHD: PGS.TS PHẠM XUÂN MAI NGHIÊN CỨU KẾT CẤU Ô TÔ ĐIỆN THEO ĐIỀU KIỆN G.T VIỆT NAM ÁP DỤNG TẠI TPHCM 6.6 Tính kiểm nghiệm bền mảng hông 69 6.7 Kết luận 76 CHƢƠNG 7: ĐÁNH GIÁ ĐỘ BỀN VÀ TÍNH NĂNG LÀM VIỆC KHUNG GẦM VÀ CÁC BIỆN PHÁP THƠNG GIĨ, CHIẾU SÁNG, GIẢM ỒN, CÁCH ÂM, CÁCH NHIỆT CHO KHOANG HÀNH KHÁCH 77 7.1 Đánh giá động lực học, độ bền tính làm việc khung gầm 77 7.1.1 Hệ thống truyền lực 77 7.1.2 Hệ thống lái 77 7.1.3 Hệ thống phanh 77 1.4 Hệ thống treo 77 7.1.5 Kết luận 77 7.2 Các biện pháp thơng gió, chiếu sáng, giảm ồn, cách âm, cách nhiệt cho khoang hành khách 78 7.2.1 Hệ thống thơng gió chiếu sáng khoang hành khách 78 7.2.2 Biện pháp giảm ồn cách nhiệt cho khoang hành khách 78 CHƢƠNG 8: KẾT LUẬN CHUNG 79 8.1 Thông số kỹ thuật xe buýt điện thiết kế 79 8.2 Hƣớng phát triển đề tài 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 Tài liệu nƣớc 83 Tài liệu nƣớc 83 PHỤ LỤC CÁC BẢN VẼ THIẾT KẾ XE BUÝT ĐIỆN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HVTH: NGUYỄN ĐÌNH KHÁNH Trang CBHD: PGS.TS PHẠM XUÂN MAI NGHIÊN CỨU KẾT CẤU Ô TÔ ĐIỆN THEO ĐIỀU KIỆN G.T VIỆT NAM ÁP DỤNG TẠI TPHCM CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIAO THÔNG CÔNG CỘNG Ở TPHCM 1.1 Đánh giá chung trạng mạng lƣới xe buýt Hiện tại, mạng lưới tuyến xe buýt VTHKCC TP.HCM chủ yếu tuyến hướng tâm tập trung vào trung tâm Bến Thành Chợ lớn Mạng lưới tuyến hình thành sở mạng lưới đường TP.HCM Chủ yếu điểm nối điểm nên mạng lưới nhiều bất cập Mật độ bao phủ mạng lưới tính 1km2 diện tích thành phố 0.42km/km2 Tập trung nhiều quận trung tâm Q1, Q5, Q3 Nhưng tỉ lệ thấp so với tiêu chuẩn từ 2~2,5km/km2 [3] Hình: 1.1: Mật độ mạng lưới tuyến xe buýt Quận huyện Tính theo chiều dài đường tỉ lệ bao phủ 0.34 không kể trùng lắp hệ số tuyến đạt 0.79 kể trùng lắp Mức thấp so với tiêu mạng lưới 1,4~2,5 [3] Mạng lưới tuyến có mật độ bao phủ chưa cao, chưa tương xứng với quy mô dân số TP.HCM Nếu so sánh với số nước giới Hàn Quốc HVTH: NGUYỄN ĐÌNH KHÁNH Trang 10 CBHD: PGS.TS PHẠM XUÂN MAI NGHIÊN CỨU KẾT CẤU Ô TÔ ĐIỆN THEO ĐIỀU KIỆN G.T VIỆT NAM ÁP DỤNG TẠI TPHCM Sơ đồ đặt lực ràng buộc cho mảng hơng Hinh 6.12: Sơ đồ đặt lực qn tính phanh gấp Hình 6.13: Sơ đồ ràng buộc ngàm chặt (màu đỏ) HVTH: NGUYỄN ĐÌNH KHÁNH Trang 70 CBHD: PGS.TS PHẠM XUÂN MAI NGHIÊN CỨU KẾT CẤU Ô TÔ ĐIỆN THEO ĐIỀU KIỆN G.T VIỆT NAM ÁP DỤNG TẠI TPHCM Kết tính tốn Kết tính tốn quan tâm bao gồm ứng suất Von Mises chuyển vị Hình 6.14: Ứng suất Von Mises (mảng hơng phải) Hình 6.15: Ứng suất Von Mises (mảng hông trái) HVTH: NGUYỄN ĐÌNH KHÁNH Trang 71 CBHD: PGS.TS PHẠM XUÂN MAI NGHIÊN CỨU KẾT CẤU Ô TÔ ĐIỆN THEO ĐIỀU KIỆN G.T VIỆT NAM ÁP DỤNG TẠI TPHCM Hình 6.16: Chuyển vị mảng hơng phải Hình 6.17: Chuyển vị mảng hơng trái Nhận xét: Qua kết ta thấy mảng hông đủ bền xe buýt phanh gấp HVTH: NGUYỄN ĐÌNH KHÁNH Trang 72 CBHD: PGS.TS PHẠM XUÂN MAI NGHIÊN CỨU KẾT CẤU Ô TÔ ĐIỆN THEO ĐIỀU KIỆN G.T VIỆT NAM ÁP DỤNG TẠI TPHCM b) Chế độ quay vòng Hình 6.18: Sơ đồ xác định thành phần lực quán tính tác dụng lên xe buýt Bán kính quay vịng ơtơ Rqmin = 7,4 (m) Hình 6.19: Sơ đồ xác định Rmin Rmin = L0 Cotg  - B1/2 (m) Với : B1 – khoảng cách hai ngõng quay cầu trước, B1 = 1,485 (m) L0 – chiều dài sở, L0 = 4,085 (m) HVTH: NGUYỄN ĐÌNH KHÁNH Trang 73 CBHD: PGS.TS PHẠM XUÂN MAI NGHIÊN CỨU KẾT CẤU Ô TÔ ĐIỆN THEO ĐIỀU KIỆN G.T VIỆT NAM ÁP DỤNG TẠI TPHCM  - Góc quay bánh xe dẫn hướng phía ngồi,  =340 Thay vào ta có Rmin = 5,4 (m) Góc lệch    arctag b 1,575  arctag  16 Rmin 5,4 b – Khoảng cách từ trọng tâm đến tâm cầu sau, b = 1,575 (m) Lực ly tâm Plt  mqt V Rmin  2120.7,5  22083( N ) 5,4 Các thành phần lực ly tâm tác dụng lên trụ đứng mảng hông PltX  Plt sin   6183( N ) PltY  Plt cos   21200( N ) Giả thiết lực quán tính phân bố lên trụ đứng theo sơ đồ tính tốn sau: (trong nội dung luận văn xét trường hợp quay vòng bên trái, trường hợp quay vòng bên phải tương tự quay vịng bên trái nên khơng xét đến) Sơ đồ đặt lực ràng buộc cho mảng hơng Hình 6.20: Sơ đồ đặt lực quay vịng Màu trắng : PltX ; màu vàng: PltY HVTH: NGUYỄN ĐÌNH KHÁNH Trang 74 CBHD: PGS.TS PHẠM XUÂN MAI NGHIÊN CỨU KẾT CẤU Ô TÔ ĐIỆN THEO ĐIỀU KIỆN G.T VIỆT NAM ÁP DỤNG TẠI TPHCM Tương tự trường hợp phanh gấp, ràng buộc để tính tốn cho mơ hình ngàm đặt vị trí liên kết mảng hông mảng sàn Kết tính tốn Kết tính tốn quan tâm bao gồm ứng suất Von Mises chuyển vị Hình 6.21: Ứng suất Von Mises Hình 6.22: Chuyển vị Nhận xét: Qua kết ta thấy mảng hông đủ bền xe bt quay vịng HVTH: NGUYỄN ĐÌNH KHÁNH Trang 75 CBHD: PGS.TS PHẠM XUÂN MAI NGHIÊN CỨU KẾT CẤU Ô TÔ ĐIỆN THEO ĐIỀU KIỆN G.T VIỆT NAM ÁP DỤNG TẠI TPHCM 6.7 Kết luận Qua trường hợp tính toán ta thấy mảng khung xương đủ bền điều kiện hoạt động theo tiêu chuẩn bền sau STT Tiêu chuẩn cho phép Giá trị Độ chuyển vị khung Ứng suất chảy giới hạn xương cho phép củ thép HVTH: NGUYỄN ĐÌNH KHÁNH Ghi Theo tiêu chuẩn