Thiết kế khung vỏ xe tiết kiệm nhiên liệu eco honda 2013

Bộ mơn khí tơ GVHD: Ths Trương Mạnh Hùng MỤC LỤC Lời nói đầu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.Mục đích, ý nghĩa đề tài 1.1.1 Vấn đề khủng hoảng dầu mỏ giới 1.1.2 Mục đích, ý nghĩa đề tài 1.2 Yêu cầu xe tham gia thi 1.2.1 u cầu hình dáng kích thước 1.2.2 Hệ thống phanh 1.2.3 Động 1.2.4 Hệ thống cung cấp nhiên liệu 1.2.5 Hệ thống khởi động 10 1.2.6 Bình điện (Ắc quy) 11 1.2.7 Tầm nhìn trước 11 1.2.8 Gương chiếu hậu 11 1.2.9 Hệ thống an toàn 12 1.3 Giới thiệu tổng quan xe thiết kế 13 1.3.1 Đặc điểm kết cấu xe thiết kế 13 1.3.2 Phương pháp điều khiển xe chạy 13 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ, TÍNH TỐN KHUNG XE 2.1 u cầu khung xe 15 2.2 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế khung 15 2.3 Phân tích chọn loại khung thiết kế cho xe 17 2.4 Xác định kích thước sơ khung 20 2.5 Vật liệu công nghệ chế tạo khung 23 CHƯƠNG 3: KIỂM TRA BỀN KHUNG XE 3.1 Lựa chọn phương án kiểm tra bền khung xe 24 SVTH: Trương Quốc Huy GVHD: Ths Trương Mạnh Hùng Bộ mơn khí tơ 3.2 Giới thiệu phần mềm ANSYS 12.0 26 3.3 Tính biến dạng khung phần mềm ANSYS 12.0 27 KẾT LUẬN 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 SVTH: Trương Quốc Huy Bộ mơn khí tơ GVHD: Ths Trương Mạnh Hùng Lời nói đầu Từ năm 1981, Honda Nhật Bản bắt đầu tổ chức thi “Lái xe sinh thái, tiết kiệm nhiên liệu” Cuộc thi “Lái xe sinh thái, tiết kiệm nhiên liệu” sân chơi cạnh tranh lành mạnh với mục đích nâng cao niềm vui sáng tạo ý thức bảo vệ môi trường cho giới trẻ Năm 2010 năm thi tổ chức Việt Nam với 10 đội tham gia có trường Đại học Đại học Bách Khoa Hà Nội Đại học Giao thông vận tải Năm 2013 năm thứ trường Đại học Giao thông vận tải tham gia thi Được đạo ban chủ nhiệm khoa Cơ khí, đội chúng em thành lập với thành viên: Nguyễn Đức Dự, Tạ Quang Hải, Lê Đức Nhuận - lớp Cơ khí tơ A – K49 Trương Quốc Huy, Đoàn Văn Tú – lớp Cơ khí tơ A – K50 Nhận thấy tài liệu tham khảo cho việc thiết kế, phương pháp tối ưu cho xe tham gia thi khơng nhiều, điều gây khó khăn định cho đội tham gia thi Chính vậy, chúng em định thực đề tài “Thiết kế xe tham gia thi lái xe sinh thái tiết kiệm nhiện liệu HONDA tổ chức” để đóng góp sở lý thuyết kinh nghiệm thực tế mà chúng em thu cho đội tuyển trường năm sau có kết thi tốt Đề tài chia thành năm nội dung nhỏ sinh viên lớp khí tơ A K49 50 thực hiện: - Nguyễn Đức Dự: tính tốn thiết kế hệ thống truyền lực - Lê Đức Nhuận: lên phương án tính tốn, cắt bổ động - Tạ Quang Hải: thiết kế hệ thống bôi trơn hệ thống đánh lửa - Đoàn Văn Tú: thiết kế, chế tạo vỏ xe - Trương Quốc Huy: tính tốn, thiết kế khung xe Để làm xe tiết kiệm nhiên liệu đội thi lại có ý tưởng riêng, phương án thiết kế riêng, thể tính sáng tạo thiết kế đội SVTH: Trương Quốc Huy GVHD: Ths Trương Mạnh Hùng Bộ mơn khí tơ chơi Trong phạm vi nghiên cứu lần này, chúng em dựa sở thiết kế xe hoàn thành kinh nghiệm đúc kết trình làm việc để thực đề tài Chính vậy, đề tài đưa nhiều phương án thiết kế, cần phải bổ sung hoàn thiện nhiều áp dụng vào thức tế Chúng em xin cảm ơn thầy giáo mơn Cơ khí tơ nhiệt tình hướng dẫn, tạo điều kiện cho chúng em trình thực đề tài trình chế tạo xe Đồng thời, chúng em xin chân thành cảm ơn thày Trương Mạnh Hùng – người trực tiếp đạo, hướng dẫn chúng em suốt ba tháng chế tạo xe Sinh viên thực Trương Quốc Huy SVTH: Trương Quốc Huy GVHD: Ths Trương Mạnh Hùng Bộ mơn khí tơ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Mục đích, ý nghĩa đề tài 1.1.1.Vấn đề khủng hoảng dầu mỏ giới Trong báo cáo tình hình lượng năm 2012 liên hợp quốc, chuyên gia cảnh báo giới đối diện với tình trạng cạn kiệt dầu mỏ Theo mức tiêu dùng nay, loại "vàng đen" hết vòng 49 năm Trong dầu mỏ cạn kiệt vào năm 2060 chuyên gia cho trữ lượng khí đốt dồi hơn, lại có thách thức hậu cần vận chuyển; than đá nhiều, thủ phạm gây khí thải cácbon Các nguồn lượng khác phát triển độc lập giá dầu mức cao, có nghĩa giá dầu giới phải mức cao thời gian dài để giới dần từ bỏ việc sử dụng dầu Năng lượng hạt nhân đáng quan tâm, với khủng hoảng hạt nhân Nhật Bản nay, nước dường thận trọng với loại lượng này, tương lai gần Báo cáo ngân hàng HSBC viết: "Với giá dầu mức 100 USD/thùng, sản phẩm thay dầu thô dầu cát chất lỏng tổng hợp phát triển nhiều nhiên công nghệ chưa phát triển nguồn nhiên liệu cung ứng để ứng dụng phát triển công nghệ không đủ." Dự báo giới cạn kiệt dầu mỏ sau 49 năm ước tính dựa mức tiêu thụ lượng tồn cầu Nhưng theo phân tích, dự đốn mức tiêu thụ lượng toàn cầu tiếp tục tăng, thị trường phát triển kinh tế họ: Nhu cầu dầu mỏ tăng thêm 110%, lên 190 triệu thùng/ngày (so với mức 90 triệu thùng/ngày nay) có thêm hàng tỷ xe ô tô lăn bánh đường, thu nhập kinh tế tăng lên.Nhu cầu tổng lượng tăng gấp kinh tế tiếp tục mức tăng trưởng mạnh Lượng khí thải cácbon khí tăng gấp đơi, tức gấp đến5 lần số lượng khí thải khuyến cáo để giữ cho nhiệt độ trái đất mức an toàn Nhưng SVTH: Trương Quốc Huy GVHD: Ths Trương Mạnh Hùng Bộ mơn khí tơ điểm báo cáo ngân hàng HSBC sản lượng lượng giới vào năm 2050 khơng có khả đáp ứng nhu cầu giới Việc phát mỏ dầu ngày khó khăn Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) ước tính từ năm 1990, trữ lượng dầu phát hàng năm đủ bù nửa sản lượng khai thác Điều đáng quan ngại không quy mô mỏ phát giảm 1/10 quy mô mỏ phát năm 1960 Mặc dù khơng có giải pháp dễ dàng để giải khủng hoảng lượng, HSBC khuyến nghị phát triển loại xe ô tô tiết kiệm lượng nữa, số xe chở khách chiếm tới nửa nhu cầu lượng giao thông, tăng mạnh số ô tô/1.000 dân Trung Quốc tăng từ mức 22 xe lên 350 xe; Ấn Độ tăng từ 55 xe lên 200 xe vào năm 2050 Bất chấp nỗ lực này, tất dấu hiệu cho thấy giới bước vào kỷ nguyên giá lượng cao khơng thể khuyến khích việc tiết kiệm lượng phát triển nguồn nhiên liệu thải khí cácbon giá loại nhiên liệu hóa thạch khơng tiếp tục tăng cao Ngồi ra, thời gian trước có giải pháp thay thường dài, việc tạm thời thiếu loại nhiên liệu hóa thạch kéo dài giá dầu trở nên nhạy cảm với cân nhỏ cung - cầu lượng Một lý việc đáp ứng mục tiêu tăng trưởng dễ dàng việc đáp ứng mục tiêu biến đổi khí hậu Và để chuyển tiếp giới năm 2050 diễn suôn sẻ, phủ cần phối hợp có hành động ngăn chặn, trước việc cạn kiệt dầu mỏ bắt đầu gây khó khăn cho giới Một biện pháp nhà chuyên môn lĩnh vực ơtơ đưa phải cải tiến kỹ thuật, chế tạo loại xe có khả tiết kiệm nhiên liệu cao 1.1.2 Mục đích, ý nghĩa đề tài Sau gần ba tháng làm việc, đội chúng em thiết kế xong xe hoàn chỉnh để tham dự thi lại xe sinh thái – tiết kiệm nhiên liệu công ty Honda Việt Nam tổ chức SVTH: Trương Quốc Huy GVHD: Ths Trương Mạnh Hùng Bộ mơn khí tơ Trong q trình làm xe ngồi việc thiết kế chế tạo theo kinh nghiệm cần có tính tốn để đảm bảo độ xác tối ưu cho xe tham gia thi Do đề tài bổ sung hồn thiện cho q trình thiết kế xe từ khâu tính tốn khâu chế tạo sản phẩm đóng góp sở lý thuyết kinh nghiệm thực tế mà chúng em thu cho đội tuyển trường năm Hy vọng người lái giúp xe trường Đại học giao thông vận tải trở thành xe tiết kiệm nhiện liệu nhất, đạt thành tích cao thi năm tới 1.2 Yêu cầu xe tham gia thi 1.2.1 u cầu hình dáng kích thước Hình 1.1 Hình dáng xe Các loại xe tham gia thi đỗ chạy phải có bánh trở lên phải đứng vững cấu trúc xe - Chiều cao xe tính từ mặt đất không 1,8m - Khoảng cách bánh trước bánh sau tạo thành kích thước hơng xe không nhỏ 1m - Khoảng cách bánh xe bên trái bên phải tạo thành kích thước đầu xe không nhỏ 0,5m - Chiều dài xe tính từ điểm đầu đến điểm cuối xe khơng vượt 3,5 m - Chiều rộng xe tính từ bên trái sang bên phải không vượt 2,5m - Phần ống xả nhô khỏi thân xe không vượt 10cm SVTH: Trương Quốc Huy GVHD: Ths Trương Mạnh Hùng - Bộ mơn khí tơ Vì an toàn người lái xe, phần thân xe phải thiết kế cho phần mũ bảo hiểm người lái xe không rơi vào phần sau trục xe trước Bên cạnh đó, cấu trúc xe phải thiết kế giúp phần đầu người lái xe tránh khỏi va đập trực tiếp lên trướng ngại vật bên ngồi 1.2.2 Hệ thống phanh Hình 1.2 Hệ thống phanh xe Mỗi xe tham gia thi phải có hệ thống phanh hệ thống phanh phải hoạt động độc lập với bàn đạp phanh tay phanh Ngoài ra, hệ thống phanh lắp chắn vào khung xe phải hoạt động hiệu Chú ý: Việc thử nghiệm hiệu phanh thực dốc với góc nghiêng 11 độ 1.2.3 Động Động Honda định làm chuẩn mực sử dụng Động tự thay đổi phải đáp ứng điều kiện đây: - Nắp vách ngăn phải nhãn hiệu Honda - Dung tích xy-lanh phải 110cc 1.2.4 Hệ thống cung cấp nhiên liệu - Thí sinh sử dụng nhiên liệu ban tổ chức cung cấp - Theo quy định, đội sử dụng bình chứa nhiên liệu theo số lượng ban tổ chức cung cấp SVTH: Trương Quốc Huy GVHD: Ths Trương Mạnh Hùng - Bộ mơn khí tơ Nếu bình chứa nhiên liệu bị hỏng đội tham gia khơng trả lại bình chứa cho Ban tổ chức đội phải bồi thường thiệt hại cho Ban tổ chức $300 Hình 1.3 Bình nhiên liệu - Có thể tự lắp đặt tuyệt đối không sử dụng dây buộc hay băng dính thiết bị hệ thống nhiên liệu Có thể sử dụng dây cao su dây cao su dễ dàng tháo khỏi thiết bị sau sử dụng (để bảo vệ bình chứa nhiên liệu khơng bị hư hỏng) - Vị trí lắp đặt phải phù hợp phải để Ban tổ chức dễ dàng kiểm tra điều chỉnh mức nhiên liệu - Nắp bình nhiên liệu phải lắp phía lối vào chế hịa khí - Ống dẫn bình chứa nhiên liệu chế hịa khí phải ống nhựa độ dài ống phải ngắn tốt Bên ống nhựa khơng tạo bong bóng khí - Hệ thống cung cấp nhiên liệu phải lắp đặt vị trí dễ quan sát Mức xăng hốc van chế hịa khí chuẩn phải kiểm tra nằm vị trí mà người lái xe chạm vào lái SVTH: Trương Quốc Huy Bộ mơn khí tơ GVHD: Ths Trương Mạnh Hùng - Hệ thống cung cấp nhiên liệu vào hốc van (bao gồm chế hịa khí chuẩn) phải nhìn thấy mức nhiên liệu để kiểm tra đánh dấu điểm kiểm tra trước bắt đầu cắt giảm nhiên liệu trạm - Mức tiêu hao nhiên liệu từ bình nhiên liệu đến chế hịa khí phải tiêu hao lít/1 1.2.5 Hệ thống khởi động Tất xe tham gia thi phải có phận khởi động phụ mà người lái xe sử dụng để khởi động động ngồi vị trí thơng thường Ngoại trừ việc sử dụng phận khởi động phụ, hành động tạo lực để khởi động xe bị cấm sử dụng Hình 1.4 Củ đề xe Các xe tham gia không phép lắp đặt phận khởi động phụ có khả kéo đẩy động trình khởi động xe Cấm sử dụng tụ điện Có thể sử dụng phận khởi động dòng xe Wave 110RS, Wave 110S Wave 110RSX Bất kỳ việc thay đổi động không phép Trong trường hợp xe sử dụng ly hợp điều khiển tay, người lái xe phải sử dụng ly hợp khởi động 1.2.6 Bình điện (Ắc quy) SVTH: Trương Quốc Huy 10 GVHD: Ths Trương Mạnh Hùng - N,2,49,0 N,3,66,0 SVTH: Trương Quốc Huy Bộ mơn khí ô tô ! Khai báo tọa độ điểm với (x,y)=(49,0) ! Khai báo tọa độ điểm với (x,y)=(66,0) 28 GVHD: Ths Trương Mạnh Hùng Bộ mơn khí ô tô N,4,133,0 ! Khai báo tọa độ điểm với (x,y)=(133,0) N,5,169,0 ! Khai báo tọa độ điểm với (x,y)=(169,0) SVTH: Trương Quốc Huy 29 GVHD: Ths Trương Mạnh Hùng Bộ mơn khí tơ N,6,220,0 ! Khai báo tọa độ điểm với (x,y)=(220,0) N,7,66,50 ! Khai báo tọa độ điểm với (x,y)=(66,50) SVTH: Trương Quốc Huy 30 GVHD: Ths Trương Mạnh Hùng E,1,2 ! Vẽ đoạn thẳng nối điểm E,2,3 Bộ mơn khí tơ ! Vẽ đoạn thẳng nối điểm SVTH: Trương Quốc Huy 31 GVHD: Ths Trương Mạnh Hùng E,3,4 ! Vẽ đoạn thẳng nối điểm E,4,5 Bộ mơn khí tô ! Vẽ đoạn thẳng nối điểm SVTH: Trương Quốc Huy 32 GVHD: Ths Trương Mạnh Hùng E,5,6 ! Vẽ đoạn thẳng nối điểm E,3,7 Bộ mơn khí tơ ! Vẽ đoạn thẳng nối điểm SVTH: Trương Quốc Huy 33 GVHD: Ths Trương Mạnh Hùng Bộ mơn khí ô tô Finish ! Kết thúc tiền xử lý /Solu ! Bắt đầu trình giải bao gồm áp đặt tải trọng điều kiện biên D,1,uy,0 SVTH: Trương Quốc Huy ! Đặt phản lực điểm 34 GVHD: Ths Trương Mạnh Hùng D,5,uy,0 ! Đặt phản lực điểm F,2,fy,-180 Bộ mơn khí tơ ! Đặt lực tác dụng điểm SVTH: Trương Quốc Huy 35 GVHD: Ths Trương Mạnh Hùng F,4,fy,-550 SVTH: Trương Quốc Huy Bộ mơn khí tơ ! Đặt lực tác dụng điểm 36 Bộ môn khí tơ GVHD: Ths Trương Mạnh Hùng Solve ! Các slove phần mềm thực giải Finish ! Kết thúc giải /Post1 ! Hậu xử lý bao gồm phân tích hình ảnh đưa kết kiểm tra kết PLDISP,1 ! Vẽ hình biến dạng hệ thống bao gồm hệ chưa biến dạng SVTH: Trương Quốc Huy 37 GVHD: Ths Trương Mạnh Hùng Bộ mơn khí tơ PRNSOL,U,COMP ! Xuất hình chuyển vị nút PRRSOL,F ! Xuất hình phản lực SVTH: Trương Quốc Huy 38 GVHD: Ths Trương Mạnh Hùng Bộ mơn khí tơ Etable,mzi,smisc,6 ! Xuất thành phần mô men uốn nút i Etable,mzj,smisc,12 ! Xuất thành phần mô men uốn nút j Plls,Mzi,mzj,1,0 ! Xuất hình mơ men uốn Etable,SAXL,LS,1 PRETAB,SAXL SVTH: Trương Quốc Huy ! Xuất hình danh sách bảng phần tử 39 GVHD: Ths Trương Mạnh Hùng Bộ môn khí tơ PLETAB,SAXL,NOAV ! Biểu đồ biến dạng khung SVTH: Trương Quốc Huy 40 Bộ môn khí tơ GVHD: Ths Trương Mạnh Hùng KẾT LUẬN Sau ba tháng làm việc nghiêm túc hướng dẫn tận tình thày giáo ThS Trương Mạnh Hùng, đề tài tốt nghiệp em hoàn thành đạt kết sau: Đề tài hạn chế thiếu sót xe tham gia thi lái xe sinh thái năm ngối, đặc biệt thiếu sót việc tính tốn thiết kế khung xe Đồng thời, đề tài đưa phương án thiết kế tối ưu hơn, phù hợp với công nghệ chế tạo thực tế có Tuy nhiên, thời gian có hạn, điều kiện để tiến hành thí nghiệm cịn hạn chế nên đề tài vấn đề chưa giải như: chủ yếu dùng lý thuyết để tính tốn nên kết cuối mang tính gần Hơn nữa, chưa có điều kiện thiết kế lại xe hoàn chỉnh theo phương án đưa đề tài nên mức tiêu hao nhiên liệu đạt chưa xác định Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy giáo mơn Cơ khí tơ – trường Đại học Giao thông vận tải, đặc biệt ThS Trương Mạnh Hùng bảo dìu dắt em trình học tập giúp đỡ em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn! SVTH: Trương Quốc Huy 41 GVHD: Ths Trương Mạnh Hùng Bộ môn khí tơ TÀI LIỆU THAM KHẢO Đinh Bá Trụ - Hoàng Văn Lợi, Hướng dẫn sử dụng ANSYS, Học viện kĩ thuật quân sự, Hà Nội, 2003 Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Lê Văn Tài, Nguyễn Thị Vàng, Lý thuyết ô tô máy kéo, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2005 Honda Việt Nam, Tài liệu hướng dẫn tham gia thi "Lái xe sinh thái tiết kiệm nhiên liệu", Hà Nội 2013 SVTH: Trương Quốc Huy 42 ... quan xe thiết kế 1.3.1 Đặc điểm kết cấu xe thiết kế SVTH: Trương Quốc Huy 12 GVHD: Ths Trương Mạnh Hùng Bộ mơn khí tơ Hình 1.8 Kết cấu khung xe thiết kế Để tiết kiệm nhiên liệu đến mức tối đa, xe. .. Phân tích chọn loại khung thiết kế cho xe Sau lựa chọn phương án thiết kế khung loại khung vỏ chịu lực ta điểm qua số loại khung sử dụng xe thể thao, xe con, xe du lịch, sở kết hợp với điều kiện... xe - Trương Quốc Huy: tính tốn, thiết kế khung xe Để làm xe tiết kiệm nhiên liệu đội thi lại có ý tưởng riêng, phương án thiết kế riêng, thể tính sáng tạo thiết kế đội SVTH: Trương Quốc Huy GVHD: