Nghiên cứu tối ưu hóa độ bền khung xe buýt b45

Đ IăH CăĐĨăN NG TR NGăĐ IăH CăBÁCHăKHOA Đ NG MINH H I NGHIÊN C U T Iă UăHịAă Đ B N KHUNG XE BUÝT B45 Chuyên ngành: K thu t c ăkhí Mã s : 8520103 LU NăVĔNăTH CăSƾăK THU T Ng iăh ng d n khoa h c: TS TÀO QUANG B NG ĐƠăN ng - Nĕmă2018 L IăCAMăĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Ng iăcamăđoan Đ ng Minh H i M CL C TRANG BÌA L IăCAMăĐOAN M CăL C TRANGăTịMăT TăTI NGăVI TăVĨăTI NGăANH DANHăM CăCÁCăKụăHI UăVĨăCH ăVI TăT T DANHăM CăCÁCăB NG DANHăM CăCÁCăHÌNH M ăĐ U 1 Tính c p thi t c aăđ tài M c tiêu nghiên c u 3.ăĐ iăt 4.ăPh ng ph m vi nghiên c u ngăphápăvƠăc ăs v t ch t ph c v nghiên c u 5.ăụănghƿaăkhoaăh c tính thi t thực c aăđ tài C u trúc lu năvĕn CH NGă1 T NGăQUANăV ăV NăT IăHĨNHăKHÁCHăCỌNGăC NG 1.1 V năđ v giaoăthôngăđôăth hi n 1.1.1.ăTìnhăhìnhăgiaoăthơngăđơăth nhu c u s d ngăph ng i 1.1.2.ăCácăph ngăth c v n chuy n hành khách 1.2.ăKh oăsátăđánhăgiáăcácăđi ăki năho tăđ ngăvƠăs ă 1.3.ăụănghƿaăc a vi c nghiên c u tính tốn t iă CH ngăti n c a ngă ăB Ủtă n c ta ăhóaăđ b n xe Buýt NGă2 C ăS ăLụăTHUY TăV ăĐ ăB NăC AăK TăC UăB NGăPH NGă PHÁPăPH NăT ăH UăH N 2.1 Lý thuy t b n v ph ngăphápăph n t h u h n 2.1.1.ăBƠiătoánăc ăh c k t c u 2.1.2 Bi u th c t ng quát ma tr năđ c ng ph n t k t c u 10 2.1.3.ăXácăđ nh vector chuy n v nút{U} c a c k t c u 11 2.1.4.ăXácăđ nh ph n lực t i g i tựa 11 2.1.5.ăCácăb 2.2 Bài toán t iă căc ăb n gi i toán b ngăph ngăphápăph n t h u h n 12 ăhóaăk t c u 13 2.2.1.ăC ăs chung cho toán t iă ăhóaăk t c u 13 2.2.2 Lý thuy t cho toán t iă 2.2.3 Bài toán t iă 2.2.4 T iă ăk t c u b ngăph ăhóaăk t c u b ngăph ăhóaăk t c u b ngăph ngăphápălực ma tr n 14 ngăphápăch y n v d ng ma tr n 16 ngăphápăphơnătíchăđ nh y 19 CH NGă NGă D NGă PH Nă M Mă HYPERWORKSă TRONGă TệNHă TOÁNă K TăC UăKHUNGăX NGăXEăBUụT 22 3.1 T ng quan v ph n m m Hyperwork 22 3.1.1 Các Modul c a Hyperwork 23 3.1.2 Các ki u ph n t h u h n Hyperwork 26 3.2 C u trúc t ng th c a m t toán b n ph n m m Hyperwork 29 3.3.ăMơăhìnhăhóaăkh ngă 3.4 ng 30 ng d ng ph n m măHyp rworkătrongătínhătốnăkh ngă ngă ăkhách 30 3.4.1 T ng quan 30 3.4.2.ăCácăb c ti n hành 31 3.5 Thi t k t iă ăhóaăkh ngă ăkháchătrongăHyp rwork 35 3.5.1 T ng quan v thi t k t iă 3.5.2 Cách th c t iă CH ăhóa 35 ăhóa 35 NGă4 TệNHăTOÁNăB NăKHUNGăX NGăXEăBUụT 39 4.1 Thông s kỹ thu t xe buýt B45 39 4.2 Các thông s đ u vào cho vi c tính tốn 39 4.2.1 Thông s k t c ăkh ngă ng 39 4.2.1.1 Khung xương đầu 40 4.2.1.2 Khung xương mảng hông trái 41 4.2.1.3 Khung xương mảng hông phải 41 4.2.1.4 Khung xương mảng mui 42 4.2.1.5 Khung xương mảng đuôi 43 4.2.1.6 Khung xương mảng sàn 44 4.2.2 Phân tích t i tr ng tác d ngălênăkh ngă 4.3.ăCácătr ng 47 ng h p tác d ng c a t i tr ng 49 4.3.1 Cácătr 4.3.2.ăPh ng h p ch u lực 49 ngăphápăđặt t i tr ng 55 4.4.ăTínhătốnăvƠăđánhăgiáăk t qu v kh nĕngăch u t i c a khungă ng 60 4.4.1 U n c ătr c 2.0G 61 4.4.2 U n c u sau 2.0G 61 4.4.3 Xe quay vòng sang trái 0.5G 62 4.4.4 Xe quay vòng sang ph i 0.5G 63 4.4.5.ăX ăphanhăkhiăđangăch y ti n 0.8G 63 4.4.6.ăX ăphanhăkhiăđangăch y năđ ng lùi 0.5G 64 4.4.7 Xe b xo n bên trái 0.5G 65 4.4.8 Xe b xo n bên ph i 0.5G 65 CH NGă5:ăTHI TăK ăT Iă UăHịAăKHUNGăX 5.1 N i dung c aăph ngăpháp t iă NG 67 ăhóa 67 5.2 Các thông s bi n thi t k 68 5.3 Tính tốn t iă ăhóa 70 5.4 K t lu n 79 K TăLU NăVĨăH NGăPHÁTăTRI N 80 TĨIăLI UăTHAMăKH O 81 QUY TăĐ NHăGIAOăĐ ăTĨIăLU NăVĔNăTH CăSƾ (B N SAO) BÀI BÁO C A TÁC GI (Gi y xác nh năđ ngăỦăchoăđĕngăbƠi) B N SAO K T LU N C A H IăĐ NG, B N SAO NH N XÉT C A CÁC PH N BI N TRANG TÓM T T TI NG ANH Tênăđ tài NGHIÊN C U T Iă UăHịAăĐ H căviên:ăĐặng Minh H i Mã s : 8520103 Khóa: 2016 B N KHUNG XE BUÝT B45 Chuyên ngành: Kỹ thu tăC ăkhí Tr ngăĐ i h c Bách khoa ậ ĐHĐN Tóm t tậ V n t i hành khách công c ng(VTHKCC) b ngă ăb Ủtăđ căcoiălƠăph ngăth c v n t i hành khách ph bi n nh t hi n th gi i VTHKCC b ng xe buýt thích ng v i t t c lo iăđơăth khácănha ,ăcóătínhăc ăđ ng cao, c n tr , hòa nh p v i lo i hình v n t i giao thơng đ ng b khác Vi căkhaiăthác,ăđi ăhƠnhăđ năgi n, thu n l i.ăT yănhiênănĕngălực v n chuy n c a lo i hình khơng cao, t căđ khai thác th p Không nh ng th ph iăth ngă yênăđ i mặt v i tình tr ng ùn t căgiaoăthơngăđ th đưălƠmăgi m sút kh nĕngăv n t i c a lo i hình th c gi caoă m.ă VƠă ă đặc bi tă đángă q ană tơmă chínhă lƠă đ an tồn, tính ti nă nghiă vƠă đ tin c y ch aăcaoă nênă đưă khôngă đápă ngă đ c yêu c u c a hành khách Tr c thực tr ngăđó,ăcácănhƠăs n xu t, l părápăôătôătrongăvƠăngoƠiăn c ph i t p trung nghiên c u, tính tốn t iă ,ăkhơngăng ng c i ti n s n phẩm ng d ng ph n m m Hyperworks giúp t iă ăhóaăq áătrìnhăthi t k s n xu t, cung c p gi i pháp toàn di n nh t m gi i pháp CAE n n công nghi p, bao g m c mơ ph ng, phân tích, qu n lý d li u, t iă ăhốăc ătrúc.ăQ aăđó,ăgópăph n vào vi c s n xu t tơ có k t c u ch u lực t t,ăanătoƠn,ăđ m b oăđ b n, mang l i giá tr kinh t cho nhà s n xu tăcũngănh ăng i tiêu dùng T khóa ậ T iă ă hóaă kh ngă ;ă Kh ngă ngă ă b Ủt;ă T iă ă hóaă thơnă ;ă Đ b n khung xe buýt; ng d ng FEM t iă ăkh ngă ng RESEACH IN OPTIMIZATION DURABILITY STRUCTURE OF BUS CHASSIS B45 Abstract: Public transport by bus is considered as the most popular mode of passenger transport in the world VTHKCC by bus adapted to all types of urban centers, with high mobility, less obstructing, integrating with other types of road transport; The exploitation and operation are simple and convenient However, the transport capacity of this type is not high, low exploitation rate In addition, it is often necessary to face traffic congestion that reduces the capacity of this type of transport during peak hours And what is particularly interesting is the safety, comfort and reliability are not high enough to meet the requirements of passengers In that situation, automobile manufacturers and assemblers at domestic and abroad must focus on researching, optimizing and continuously improving products The HyperWorks software application optimizes the design and manufacturing process, providing the most comprehensive solution that enables CAE solutions in the industry, including simulation, analysis, data management, structural optimization By that, contributing to the production of cars with good structural strength, safety, durability, bring economic value to manufacturers as well as consumers Key words ậ Optimized chassis; The frame of the bus; Optimization of vehicle body; Bus chassis durability; Application of FEM in the frame optimization DANH M C CÁC KÝ HI U VÀ CH VI T T T Ký hi u Côngă sinhă raă oă mă đặtă c aă v ct ă ngo iă lựcă t iă nútă ph nă t ă {Fe}ăgơyăraălƠmănútă chăch y năm tăl ngăb ngăv ct ăch y năv ă {ue}T Nĕngăl ngăbi nă ngăc aăph năt ăk tăc ă oăv ct ăngo iălựcă {Fe} gây V W { }T V ct ă ng su t {} {U} V ct ăbi nă ng [K] Maătr năđ ăc ng [D] Maătr năđƠnăh i [B] Maătr năđ oăhƠmăhayămaătr năhìnhăh c V ct ăch y n v nút {R1} Cácăv ct ăph n lực g i tựa {R2} Cácăv ct ăph n lực g i tựa x Bi n thi t k f Hàm m c tiêu gi , h i , w i Bi n tr ng thái i , i , i Giá tr dung sai Chuy n v cho phép Các t vi t t t TCVN Tiêu chuẩn Vi t Nam VTHKCCC V n t i hành khách công c ng UBND y Ban Nhân Dân PTHH Ph n t h u h n CAD Computer Aided design CAE Computer Aided Engineering FEA Finite Element Analysis DANH M C CÁC B NG S ăhi u 4.1 4.2 Tênăb ng Kh iăl Trang ngăcácăthƠnhăph nătrênă ăb săB45 T ngă h păgiáă tr ă ngă s tă vƠă ch y nă v ă trongă 8ă tr 59 ngă h pălực 66 5.1 M tăs ămácăthépătiê ăch ẩn 69 5.2 B ăthôngăs ăt iă ă ăvịngălặpăđ ătiên 71 5.3 B ăthơngăs ăt iă ă ăvịngălặpăth ă2 72 5.4 K tă q ă tínhă tốnă b ă Ơyă kh ngă hóa ngă sa ă khiă t iă ă K tă q ă tínhă tốnă đ ă b nă kh ngă ngă sa ă khiă t iă ă 5.5 hóa 73 74 DANH MỤC CÁC HÌNH S ăhi u Tên hình Trang 2.1 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 3.24 S ăđ ălogicăq áătrìnhăphơnătíchăbƠiătốnăc ăh căk tăc Quy trình tính tốn Hyperwork T ngăq anăv ăHyp rM sh T ngăq anăv ăMotionsolv T ngăq anăv ăRa ioss T ngăq anăv ăOptistr ct T ngăq anăv ăHyp rGraph T ngăq anăv ăHyp rVi w Cácăki ăliênăk tătrongăph năm măhyp rworks Ki ph năt ăt m,ăv Ki ăph nă3 ăkh iăr n C ătrúcăt ngăth ăbƠiătoánăb nătrongăph năm măHyp rwork Mơăhìnhă ngălin ăđ căkhaiăbáoătrongăAnsys Mặtăgi aăc aămơăhìnhăca Chiaăl iămơăhình Khai báo thơngăs ăđặcătr ngăc aăv tăli Mơăhìnhăđưăkh iăl ngăvƠărƠngăb tăb cătựă o K tăq ă ngăđ ăh aăth ăhi năsựăch y năv ăc aăph năt Bi ăđ ămom ntă năc aăkh ngă B ngăkhaiăbáoăbi năthi tăk Thi tăl păhƠmăđi ăki n Khaiăbáoăđi ăki năh iăt Khaiăbáoă ăli ăngõăra Khaiăbáoăk tăq ăđ ănh y K tăq ăt iă ăhóa Hìnhă ch pă thôngă s ă k tă c ă kh ngă ngă tínhă đ că t ă Hyperwork K tăc ăkh ngă ngăm ngăđ Kh ngă ngăm ngăhôngătrái K tăc ă ngăm ngăhôngăph i K tăc ăkh ngă ngăm ngăm i K tăc ăkh ngă ngăm ngăđ ôi Kh ngă ngăm ngăsƠnăCabin K tăc ăkh ngă ngăm ngăsƠnăchính Kh ngă ngăm ngăsƠnăsau 22 23 24 24 25 25 25 27 28 28 29 31 31 32 32 33 34 34 36 36 37 37 37 38 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 40 40 41 42 43 44 45 46 46 S ăhi u Tên hình Trang 4.10 Cácălựcătácă ngălênă Ph nălựcătácă ngălênăcácăbánhă ăkhiăch ă năt iăc ătr că 2.0G Ph nălựcătácă ngălênăcácăbánhă ăkhiăch ă năt iăc ăsa ă 2.0G 48 4.13 Ph nălựcătácă 52 4.14 Ph nălựcătácă ngălênăcácăbánhă ă ăq ayăvòngătráiă0.5G Ph nă lựcă tácă ngă lênă cácă bánhă ă khiă phanhă lúcă ch y nă đ ngăti nă0.8G Ph nă lựcă tácă ngă lênă cácă bánhă ă khiă phanhă lúcă ch y nă đ ngălùiă0.5G Ph nălựcătácă ngăcác lênăbánhă ăkhiăch ă o nă0.5G Giaoă i nănh păh ăs ăt iătr ngăđ ngătrongăHyp rwork Xácăđ nhăt aăđ ătr ngătơmăCăc aăv tăr nătrongăkhơngăgian Gánăkh iăl ngăchoămơăhìnhăkh ngă ng K tăq ă ngăs tăkhiă ăb ă năt iăc ătr că2.0G K tăq ă ngăs tăkhiă ăb ă năt iăc ăsa ă2.0G K tăq ă ngăs tăkhiă ăq ayăvòngătráiă0.5G K tăq ă ngăs tăkhiă ăq ayăvòngăph iă0.5G K tă q ă ngă s tă khiă phanhă ă lúcă đangă ch y nă đ ngă ti nă 0.8G K tă q ă ngă s tă khiă phanhă ă lúcă đangă ch y nă đ ngă lùiă 0.5G K tăq ă ngăs tăkhiă ăb ă o năbênătráiă0.5G K tăq ă ngăs tăkhiă ăb ă o năbênăph iă0.5G Bi năthi tăk ăt ngă ngăc aăkh ngă ngăm ngăhông Bi năthi t k ăt ngă ngăc aăkh ngă ngăm ngăm i K tăq ă ngăs tăkhiă ăch ă năc ătr că2.0G K tăq ă ngăs tăkhiă ăch ă năc ăsa ă2.0G K tăq ă ngăs tăkhiă ăq ayăvòngăsangătráiă0.5G K tăq ă ngăs tăkhiă ăq ayăvòngăsang ph iă0.5G K tăq ă ngăs tăkhiăphanhă ălúcăđangăch yăti nă0.8G K tăq ă ngăs tăkhiăphanhă ălúcăđangăch yălùiă0.5G K tăq ă ngăs tăkhiăb ă o nătoƠnă ăbênătráiă0.5G K tăq ă ngăs tăkhiăb ă o nătoƠnă ăbênăph iă0.5G 4.11 4.12 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19 4.20 4.21 4.22 4.23 4.24 4.25 4.26 4.27 4.28 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 ngălênăcácăbánhă ă ăq ayăvòngăph iă0.5G 51 51 52 53 54 54 55 57 60 61 62 62 63 64 64 65 65 69 70 75 75 76 76 77 77 78 78 78  Xo nătoƠnăxeăbênătráiă0.5G Hình 5.9 Kết ứng suất bị xoắn tồn xe bên trái 0.5G  Xo nătoƠnăxeăbênăph iă0.5G Hình 5.10 Kết ứng suất bị xoắn toàn xe bên phải 0.5G 79 5.4 K t lu n B ngăph ngăphápăphơnătíchăđ nh yăchúngătaănhanhăchóngătìmăđ t iă ăh năsoăv i thi t k banăđ u, t b ng so k t qu so sánh cho th y: c b thông s ng su tăsinhăraătr c sau t iă ăg nănh ăcóăgiáătr t ngăđ ngănha ăvƠă đ u n m gi i h n b n cho phép c a v t li u t t c cácătr ng h p ch u t i c a xe Chuy n v c 2ătr ng h p có giá tr chênh l ch không nhi ăvƠăđ u đ m b oăđ căđ c ng t i thi ăchoăkh ngă ngăc n yêu c u Kh iăl ngăkh ngă ngăm ng mui nói riêng t ng kh iăl ng tồn h k t c u nói chung sau t iă ăgi mă45,7kgăt ngăđ ngăv i kh iăl ng hi n t i c a m ng mui 133kg (banăđ u 178,7kg) 80 K T LU NăVĨăH NG PHÁT TRI N K t lu n Q aăcácăk tăq ăđưătínhătốnăđ c,ătaănh năth yăm tăs ăv năđ ănh ăsa : - Kh ngă ăđưăthi tăk ăth aămưnăđi ăki năb nătrongăm iătr ngăh păt iătr ng - Ch y năv ăc aăkh ngă ngăn mătrongăgi iăh năchoăphép - Sau nghiênăc ătínhăt iă ăcũngăđưăđ aăraăđ căb ăthơngăs ăt iă ănh tă đ ăch ăt oăkh ngă ng Vi că ngă ngăph năm măHyp rworkătrongăthi tăk ătínhătốnăkh ngă ngă ă b ỦtănóiăriêngăvƠăkh ngăv ăơătơănóiăch ngălƠăr tăc năthi tăvƠăhi ăq ,ăđ tăđ căm tăs ă ăđi măsa : - K tăq ătínhătốnăđ tăđ ătinăc yăcao,ăth iăgianătínhătốnăđ cătinhăgi năvƠăr tă linhă ho tă oă sựă thayă đ iă cácă bi nă tr ngă tháiă đ că đ nhă nghƿaă m tă cáchă c ă th ă trongă Hyperwork - Ph ngăphápăPTHHălƠăph ngăphápăh ăích,ăc năthi tăđ ăgi iăq y tăcácăbƠi tốnăc ăh c - Gi măth iăgianăthi tăk ăvƠăth iăgianăth ănghi măkh ngă ngăthơnă - Giúpăđaă ngăhóaăhìnhă ángăk tăc ăc aămơăhình Hyp rworkăc ngăc păm tăcơngăc ăắThi tăk ăt iă ăhóaẰă(D signăOptimization)ă r tăm nh,ăgiúpăchoăvi căthi tăk ăđ tăđ cănhi ăk tăq ăkh ăq an,ăgiúpăti tăki măđ că v tă li ,ă rútă ng nă th iă giană thi tă k ă vƠă gi mă chiă phíă s nă thƠnhăchoăs năphẩm 2.ăH tă choă côngă ty,ă gi mă giáă ng phát tri n Trongă kh ônă kh ă l nă vĕn,ă vi că ơyă ựngă mơă hìnhă chỉă mangă tínhă g nă đúng,ă ch aă chínhă ácă hoƠnă toƠnă soă v iă mơă hìnhă kh ngă ngă thựcă t ă Mơă hìnhă đ că đ nă gi năhóa,ăkhơngăs ă ngăt măv ,ăcácăchiăti tăph ătrênăkh ngă ng.ă Doăm tăs ăh năch ăkháchăq anănênătrongăkh ơnăkh ăl năvĕnăv năcịnăm tăs ă v năđ ăc năđ căgi iăq y tănh : - ăđơyăs ă ngăcácăm iăghépăđ ngăđ ,ăgi ngănha ă ăm iăph năt ,ă oăđóăc nă nghiênă c ă tínhă tốnă thêmă đ ă b nă vƠă nhă h ng - Nghiênăc - Nghiênăc ngă c aă cácă m iă hƠnă ghépă lênă kh ngă ă nhăh ngăc aăt măv ăđ năkh ănĕngăch ăt iăc aăkh ngă ăsựă nhăh ngăc aăv tăli ăđ năk tăc ăkh ngă e - Tínhătốnătr ngăh pă ăch ăt iătr ngăđ tăng tăkhiăvaăch m - HoƠnăthi năb căthi tăk ăt iă ăhóaăb ngăph năm măHyp rwork ng 81 TÀI LI U THAM KH O [1] B giao thông v n t i, vi n chi năl c phát tri n giao thông v n t i, Đề án nâng cao chất lương vận tải hành khách công cộng xe buýt, Hà N i: 2016 [2] HyperWorks, OptiStruct for Linear Analysis”, Linear Static, Modal, Buckling and Inertia Relief Analysis [3]ăR zaăN.ăJazar.ăắV hicl ăDynamicsẰ,ăTh oryăan ăApplication,ă2nd Edition [4] Dieter Schramm, Manfr ăHill r,ăRob rtoăBar ini,ăắV hicl ăDynamicsẰăMo lingă and Simulation [5] Qiangă Zh ,ă Xiaom iă Li,ă ắLightă W ightă R s archă ofă Monocoq ă Cityă B să Bo yă Fram Ằă Schoolă ofă m chanicală ngin ring,ă Zh ngzho ă Univ rsity,ă Zh ngzho ă 450001, China [6] Hyperworks,ăắStr ct ralăOptimizationă singăOptiStr ctẰ,ăAltairăEngin ring,ă2014 [7]ă Alkhatib,ă F.,ăDhingraă A.ă K.,ă ắTh ă Eff ctă ofă Shakingă Forc să onă th ă Mo ntă Shap ă an ă D sign,Ằă S bmitt ă toă Int rnatională Jo rnală ofă A vanc ă Man fact ringă and Technology, 2013 [8] Hyp rworks,ăắMBDăLoa ăE tractionẰ,ăAltairăEngin ring,ă31th Oct., 2016 ... xu tăcũngănh ăng 3.ăĐ iăt ă hóa? ? kh ngă ng ng m căđ s d ng i tiêu dùng ng ph m vi nghiên c u Đối tượng nghiên cứu: - Nghiên c Tr ătínhătốnăđ b n c a khung xe buýt B45 công ty c ph n ô tô ng H... ăcácăb cănh yămƠăHyp rworkăđưăgi iă c Hình 3.24 Kết tối ưu hóa 39 CH NGă4 TÍNH TỐN B N? ?KHUNG? ?X NG? ?XE? ?BUụT 4.1 Thơng s k thu t xe buýt B45 - Lo i xe - Kíchăth c ph bì (DxRxC), mm 7950x2200x3100 -... quan v thi t k t iă 3.5.2 Cách th c t iă CH ? ?hóa 35 ? ?hóa 35 NGă4 TệNHăTOÁNăB N? ?KHUNG? ?X NG? ?XE? ?BUụT 39 4.1 Thông s kỹ thu t xe buýt B45 39 4.2 Các thông s đ u vào cho