Nghiên cứu ảnh hưởng thay đổi độ dài sát xi xe khách hyundai county đến độ bền kết cấu thân xe

HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NG N NGỌ T ẠN NG IÊN Ứ ẢN ƯỞNG T A ĐỔI ĐỘ DÀI SÁT XI XE KHÁCH HYUNDAI COUNTY ĐẾN ĐỘ BỀN KẾT CẤU THÂN XE Chuyên ngành : Kỹ thuật Ôtô – Máy kéo :605235 LUẬN VĂN T Ạ SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2012 ƠN RÌN ƯỢC HOÀN THÀNH T I RƯỜN I H C BÁCH KHOA I H C QU C GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS R N N N Chữ ký N Cán chấm nhận xét 1: Chữ ký Cán chấm nhận xét 2: TS N N LÊ Chữ ký Luận văn thạc ĩ bảo vệ RƯỜN I H C BÁCH KHOA, HCM, ngày 21 tháng 07 năm 2012 h nh ph n Hộ đ n đ nh N N N N TS N N m: N ận v n thạc ĩ R N N N ƯỜN N N TRƯỞNG A p TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA P ÒNG ĐÀ TẠ SĐ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NG ĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày 06 tháng 02năm 2012 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN T Ạ SĨ Họ tên học viên: NG N NGỌ T ẠN Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 16/02/1981 Nơi sinh: h Chun ngành: Kỹ thuật Ơtơ – Máy kéo MSHV: 1130435 I - TÊN ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU ẢN XE KHÁCH NDAI h n- ƯỞNG T A ĐỔI ĐỘ DÀI SÁT XI NT ĐẾN ĐỘ BỀN KẾT CẤU THÂN XE” II - NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: h nh h t cấ h n ươn th n nh hư n c độ t nh t n độ n th n t n c c t ường hợp chịu tả t ọn đ n độ n cấ t c th c t c a thân xe III - NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bắt đ u th c LV ghi quy t định đ tài): 06/02/ 2012 IV - NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/06/ 2012 CÁN BỘ ƯỚNG DẪN (Học hàm, học vị, họ tên chữ ký) TS TR N Nộ n v đ cươn N CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH N ận văn thạc ĩ đ Hộ đ ng chuyên ngành thông qua Ngày 06 tháng 02 năm 2012 TRƯỞNG P ÒNG ĐT – SĐ (Học hàm, học vị, họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH LỜI CẢM ƠN  Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể Thầy Cô Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM Thầy Cô thuộc Bộ môn Kỹ thuật Ơtơ – Máy kéo tận tình giảng dạy Tơi suốt q trình theo học Trường Tơi xin cảm ơn hướng dẫn cho Tôi hướng nghiên cứu hữu ích lời góp ý chân thành để hồn thành luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân tạo điều kiện cho Tôi học tập nghiên cứu đến Xin cảm ơn Công ty Tracom co, Công ty tô Trường ải cung cấp cho Tôi tài liệu liên quan đến đề tài nghiên cứu Mặc dù hồn thành Tơi tin khơng tránh khỏi thiếu sót, hạn chế luận văn nên Tơi mong có lời nhận xét góp ý từ phía Thầy Cơ Bộ mơn bạn khóa để luận văn hồn thiện Học viên: NG N NGỌ T ẠN ABTRACT Finite Element Analysis (FEA) is one of the most powerful tools to improve the vehicle structure design processes, recently This research is carried out to investigate the chassis-length effects on the strength of mini-bus structures by using Ansys Based on different chassis-lengths of the practical mini-bus structures, the appropriated finite element models are built by Ansys’s beam elements Static loading in bending and torsion cases are calculated Chassis-length effects on the strength of the mini-bus structures are fully obtained by the simulated results Maximum chassis-length of a mini-bus structure can be evaluated based on the vehicle structure strength criterion MỤC LỤC Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề… 1.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.3 Mục tiêu nghiên cứu 1.4 Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn đề tài 1.5 Phuong pháp nghiên cứu 1.6 Tình hình sản xuất tô chở khách giới Việt Nam 1.6.1 Tình hình sản xuất tơ chở khách giới 1.6.2 Tình hình sản xuất tơ chở khách Việt Nam Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT thu ết ền phư ng pháp ph n t h u hạn 2.2 Ứng suất 2.2.1 Trạng thái ứng suất phẳng 2.2.2 Trạng thái ứng suất khối 2.3 Biến dạng 10 2.4 iên hệ gi a ứng suất iến dạng 11 2.5 iên hệ gi a iến dạng chu ển vị 12 Ứng dụng ph n t h u hạn tính tốn d m 14 Đặt ài toán 14 Thế 15 Hàm dạng Hermite 15 Ma trận độ cứng ph n t d m 17 Qu đổi lực nút .19 65 ực phân ố đều, cường độ p 19 65 ực phân ố ậc 20 653 ực tập trung P0 20 Ngẫu lực có mơmen M0 20 6 Tính moment uốn lực cắt 21 2.6.7 Khung phẳng 21 Ph n t BEAM4 Ans s 22 iải ài toán kết cấu ng phư ng pháp ph n t h u hạn 24 2.7 Ph n t BEAM4 25 iải ài toán kết cấu ng phư ng pháp ph n t h u hạn 26 Chương 3: PHÂN TÍCH KẾT CẤU THÂN XE HYUNDAI COUNTY 29 Các loại thân xe .29 Dạng chassi rời .29 Các dạng kết cấu đại .30 Phân tích kết cấu khung xư ng tô khách Count 31 3.2.1 Thông số kỹ thuật ô tô Count 31 Kết cấu ph n khung xư ng thân xe .35 3.2.2.1 Kết cấu khung xư ng sàn 35 Kết cấu khung xư ng hông phải 36 3 Kết cấu khung xư ng hông trái 37 Kết cấu khung xư ng mặt đ u 37 Kết cấu khung xư ng mặt sau 39 Kết cấu khung xư ng mui 41 Kết cấu khung xư ng sát xi 42 3 Đặt trưng mặt cắt ngang moment uán tính khối lượng mặt cắt ngang 43 Chương 4: MƠ HÌNH HĨA KẾT CẤU KHUNG XƯƠNG Ơ TƠ KHÁCH COUNTY 46 4.1 Phân tích tải trọng tác dụng lên thân xe 46 4.1.1 Hệ số tải trọng tác dụng 46 4.1.2 Các trường hợp tác dụng tải trọng 48 4.1.2.1 Trường hợp chịu uốn (tải trọng đối xứng trục) 49 4.1.2.2 Trường hợp chịu xoắn (tải trọng không đối xứng trục) .50 4.1.3 Kết hợp trường hợp tác dụng tải trọng 51 4.2 Sự phân ố tải trọng lên kết cấu thân xe Huyndai county 51 4.21 Trường hợp chịu uốn (tải trọng đối xứng) 51 4.2.2 Trường hợp chịu xoắn 55 4.3 Sự phân ố tải trọng lên kết cấu thân xe Hu ndai count nối dài sát xi 58 4.3 Thông số kỹ thuật ô tô sát xi nối dài 58 4.3 Tải trọng tác dụng lên kết cấu thân xe Hu ndai Count nối dài sát xi 58 4.4 â dựng mơ hình kết cấu 4.4 Điều kiện iên cho gối tựa thân xe .59 ng phư ng pháp ph n t h u hạn 59 4.4.2 Mơ hình ph n t h u hạn kết cấu thân xe H undai count 59 Chương 5: PHÂN TÍCH KẾT QU TÍNH T ÁN .60 Trường hợp chưa nối dài sát-xi 60 5.1.1 Kết uả tính toán trường hợp thân xe chịu uốn 60 5.1.2 Kết uả tính tốn trường hợp thân xe chịu xoắn .63 5.2 Trường hợp nối dài sát-xi Lex=510(mm) .66 Kết uả tính tốn trường hợp thân xe chịu uốn 66 Kết uả tính tốn trường hợp thân xe chịu xoắn nối dài sát xi 69 5.3 Tính tốn chiều dài sát xi cực đại 72 5.4 Nhận x t: 78 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 79 Kết luận 79 Hướng phát triển 79 Ph : TÀI LIỆU THAM KH Trang CHƯƠNG 1: T NG QUAN 1.1 Trong thập niên gần đây, n n ự n ần đ ng cần đ n n ự ần n n ữn n n đề đ đ n n ậ n n nđ ền n n ân n n n y ân n n đ n đ n đ n đ n n n n n n n n ny n ầ n n n - ây ựn ề n n nyđ n, ậ đ ân y n n n Vì mà cho đ n ngày v n nhiều v n đề tồn , y n n n n n n thân xe dựa ự c tính tốn, n n n nđ n â qu c gia n n n n n n , ự n ần ữ y n n đề ân : HYUNDAI ối ượng phạm vi nghiên cứu 1.2 Ơ tơ khách Huyndai County 29 chỗ ngồ đ trung gi i quy t v n đề sau: Phân khách P ân n ề tài s tập cn đặ đ m k t c n n ng h p t i tr ng tính tốn Mơ hình hóa k t c u khung Hyundai county ng dụng phần mề n y đ tính tốn phân tích k t qu 1.3 - Mục tiêu nghiên cứu Mơ hình hóa k t c u thân xe Hyundai County ng dụn tính tốn n ần t hữu h n phần mề ny đ Trang đ nh thông s - n ự - ề xu đ đ n đ bền y đổi thông s n i dài sát xi n n tk t Ý ghĩa khoa học tính thực tiễn 1.4 ề tài nghiên c u n tài n đ dài sát xi xe khách Hyundai nyđ nđ bền k t c u thân xe thực ch t nghiên c u n i dài sát xi xe khách thơng s tính tốn s n đ đề n 1.5 P - n đ n đ bền k t c u thân xe T n n tính toán Phươ g pháp ghiê cứu n n n uc đề tài lý thuy t k t h p v i thực t s n xu t Nghiên c u lý thuy t tính tốn bền k t c u, ng dụng tính tốn bền k t c u phần mềm Ansys - Thu thập s li u từ thực t t i nhà máy s n xu t, ch t o xe khách n Phân tích tính tốn k t c đ n c u ch t o, kh n n đ n đ , n n c nghiên đ so sánh k t qu lý thuy t thực nghi m 1.6 Tình hình sản xu t tơ chở khách giới Việt nam 1.6.1 Tình hình sản xu t ô tô khách giới S n xu t ô tô th gi n yn y n t bậc, ô tô tr thành m n ti n vận chuy n vô quan tr ng hành khách hàng hóa cho ngành kinh t qu ân ồng th i tr n n n n n ân n c có kinh t phát tri n nắ gi õđ c v trí c a ngành Cơng nhi p ô tô Vi t nam b n đồ th n đ công ngh s n xu t ô tô Vi n , c h t cần bi t rõ hi n tr ng ngành công nghi p ô tô th gi i Hi n nay, th gi i công nghi p ô tô th gi i ch y u tập trung vùng sau: M , EU, Nhật B n, Hàn Qu c, Trung Qu c V i kinh nghi m nhiề n , ậ đ n n chi đ c th phần cao Trang 67 5.1 11916: max = 192,76 MPa 5.13 11916: max =192.76 Mpa Trang 68 5.14 7371: max =69,32 Mpa 5.15 11916: max =192.824 Mpa Trang 69 5.2.2 thân xe 5.16 - Khung xe ch u chuy n v nhi u nh t ph n - Chuy n v l n nh t Dmax = 10,75 mm Trang 70 5.17 8784: max =11,17 Mpa 5.18 10482: max =211,07 MPa Trang 71 5.19 3320: max =95,89 MPa 5.20 10482: max =215,87 Mpa Trang 72 l l to n v phân t ch Tr 5.1 l 12 l>600 (mm)  5.21) - : :   250 MPa/mm2 [ - : : Dmax chuy n v Trang 73 [D] , 15mm l =935 (mm) ở 5.28 Bảng 5.1 Thân xe C C 193.01 3.66 215.17 10.67 200 192.8 4.37 215.4 10.71 300 192.7 3.96 215.8 10.76 400 192.8 5.04 215.8 10.75 510 600 192.8 193.2 6.21 7.87 700 199.4 9.71 215.8 215.8 215.8 10.75 10.73 10.72 800 212 11.84 215.8 10.7 935 1000 226.2 238.2 265.6 14.89 17.15 215.78 215.78 10.68 10.67 24.08 215.67 12.23 1200 Trang 74 TH 5.22 Trang 75 5.23 5.24 Trang 76 5.25 5.26 Trang 77 5.27 5.28 Trang 78 5.4 :  xi - ,c - l =935 (mm) Trang 79 - t c u thân xe Hyundai county c phân tích chi ti n hành mô xe Ansys - c - - , nghiên c u cho nghiên c u ti p theo c ta hi n nay, c coi tính tốn xe - Tính tốn t i hàn khung - Tính tốn tu i th m - Nghiên c u ng d ng l p v - T i thi u hóa kh u ki n ho xe ng th c t thân xe ng v i s ràng bu c c b c ng k t c u TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PAWLOWSKI J Vehicle body engineering, Business Books, 1969 [2] JASON C.BROWN, JOHN ROBERTSON, STAN T.SERPENTO, Motor Vehicle Structures Concepts And Fundamentals, Butterworth – Heinemann, 2003 [3] Hans-Hermann Braess and Ulrich Seiffert - Handbook of Automotive Engineering [4] T.H.G Megson – Aircraft Structures for Engineering Students [5] S.T Mau – Fundamentals of Structure Analysis [6] Saeed Moaveni Finite Element Analysis Theory and Application with Ansys Prentice-Hall Inc [7] Ansys Help - Design Optimization, Structural Analysis Ansys Inc [8] J.REIMPELL H.STOLL, J.W.BETZLER The Automotive Chassis, SEA, 2001 [9] F Lan, J Chen, J Lin Comparative analysis for bus side structures and light weight optimization Proc Instn Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, 2004, Vol 218, pp 1067-1075 [10] A Gauchia, V Díaz, M.J.L Boada, B.L Boada - Bus weight and torsion stiffness optimization [11] H S KIM, H J YIM and C B KIM - Computational durability prediction of body [12] He Zhigang, Zhu Maotao - Development of Model Simplifications of Bus Body Connections [13] István KUTI - Dynamic analysis of vehicle manoeuvres on the basis of the finite element method - Periodica Polytechnica ser Transp Eng Vol 29, no 1-2, pp 47–58 (2001) [14] Chu Quốc Thắng, Phương pháp phần tử hữu hạn, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 1997 [15] Trần Hữu Nhân, Nghiên cứu tính tốn, tối ưu hóa kết cấu thân xe bt – Luận văn Thạ 2004 An, ghi n ứu nh hư ng i a khung ương u - uận văn hạ a p v ng i ến kh h u 2009 [17] Ajjampur, A R., and Agrawal, H N., 1994, Better body spot weld design using spot weld analysis procedure (SWAP), Automotive Body Design & Engineering, IBEC [18] Lonny L Thompson, Srikanth Raju and E Harry Law Design of a Winston Cup Chassis for Torsional Stiffness - Department of Mechanical Engineering, Clemson Univ [19] HUANG Song*- General Torsional Stiffness Matching of Off-road Vehicle Dongfeng Motor Corporation, Wuhan 430056, China [20] Kim, H.S, Yim, H.J and Kim, C.M 2002 - Computational durability prediction of body structure in prototype vehicles - International Journal of Automotive Technology (4): 129-136 ầ - , Phương pháp phần hữu hạn i 2007 ... TÊN ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU ẢN XE KHÁCH NDAI h n- ƯỞNG T A ĐỔI ĐỘ DÀI SÁT XI NT ĐẾN ĐỘ BỀN KẾT CẤU THÂN XE? ?? II - NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: h nh h t cấ h n ươn th n nh hư n c độ t nh t n độ n th n t n... nghiên c u n tài n đ dài sát xi xe khách Hyundai nyđ nđ bền k t c u thân xe thực ch t nghiên c u n i dài sát xi xe khách thơng s tính tốn s n đ đề n 1.5 P - n đ n đ bền k t c u thân xe T n n tính tốn... tải trọng lên kết cấu thân xe Hu ndai count nối dài sát xi 58 4.3 Thông số kỹ thuật ô tô sát xi nối dài 58 4.3 Tải trọng tác dụng lên kết cấu thân xe Hu ndai Count nối dài sát xi 58 4.4