(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu tối ưu hóa thiết kế bộ phận được treo để nâng cao an toàn chuyển động của xe khách 2 tầng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM SƠN TÙNG NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA THIẾT KẾ BỘ PHẬN ÐUỢC TREO ÐỂ NÂNG CAO AN TOÀN CHUYỂN ÐỘNG CỦA XE KHÁCH TẦNG NGÀNH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ÐỘNG LỰC - 60520116 SKC005103 Tp Hồ Chí Minh, tháng 3/2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM SƠN TÙNG NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA THIẾT KẾ BỘ PHẬN ĐƯỢC TREO ĐỂ NÂNG CAO AN TOÀN CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE KHÁCH TẦNG NGÀNH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116 Hướng dẫn khoa học PGS.TS NGUYỄN VĂN PHỤNG TP.Hồ Chí Minh, tháng 03 năm 2016 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Phạm Sơn Tùng Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 01/08/1989 Nơi sinh: Ninh Bình Quê quán: Ninh Bình Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: KP5, Trảng Dài, Biên Hòa, Đồng Nai Điện thoại quan: Fax: II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1.Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 2.Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Nơi học (trường, thành phố): Trường ĐH Cơng Nghiệp Tp Hồ Chí Minh Ngành học: Công nghệ kỹ thuật ô tô Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Nghiên cứu số hệ thống điều khiển cam thông minh Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: 09/2011 trường Đại Học Công Nghiệp Tp HCM Người hướng dẫn: Th.S Lý Văn Trung III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Từ năm 2012 đến Trường ĐH Công Nghệ Đồng Nai Giáo viên i LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 03 năm 2016 Phạm Sơn Tùng ii LỜI CẢM ƠN Trong trình thực luận văn, xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: Thầy PGS.TS Nguyễn Văn Phụng Thầy tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi suốt thời gian thực luận văn Bộ phận Sau đại học - Phòng Đào tạo, khoa Cơ khí động lực trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh, q Thầy trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh đặc biệt quý Thầy cô giảng dạy lớp Cao học Kỹ thuật khí động lực khố 2013B Các học viên lớp Cao học Kỹ thuật Cơ khí động lực khố 2013 – 2015B, anh chị khóa trước có nhiều đóng góp ý kiến quý báu giúp tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp hỗ trợ động viên tạo điều kiện thời gian vừa qua để tơi hồn thành tốt khóa học Do nhiều điều kiện khách quan chủ quan, việc thực luận văn không tránh khỏi thiếu sót, khuyết điểm Do tơi mong nhận quan tâm, góp ý quý thầy, bạn đồng nghiệp người quan tâm tới đề tài để Luận văn hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! KS Phạm Sơn Tùng iii TÓM TẮT Xe khách giường nằm xu hướng vận tải hành khách ngày tính tiện lợi tiện nghi mà mang lại vận chuyển hành khách đường dài Tuy nhiên có vụ tai nạn thương tâm xe khách giường nằm thời gian gần đây, tình trạng giao thơng phức tạp phần chưa có tiêu chuẩn quy định riêng cho xe khách giường nằm mà sử dụng tiêu chuẩn xe khách ghế ngồi cho xe giường nằm Vì luận văn trình bày tính tốn để tối ưu thiết kế phận treo (vị trí giường nằm cho hành khách) để phù hợp tiêu chuẩn xe khách ghế ngồi Trong đề tài này, em tính tốn thơng số chuyển động an tồn tơ giường nằm Samco Primas theo phương án tối ưu thiết kế hệ thống treo so sánh với tính tốn tơ giường nằm chạy chủng loại Thaco Mobihome, Hyundai Universe Nội dung luận văn thực bao gồm: - Tính tốn giới hạn chuyển động tô giường nằm SAMCO PRIMAS H.45B (380/410PS) sau tối ưu hóa phận treo (thay đổi cách bố giường hành khách thùng xe) - Xét lại tính bền, khả chuyển động ổn định xe sau thay đổi thiết kế - So sánh kết tính tốn sau thay đổi so với TCVN 2014 số dòng xe tương tự Thaco Mobihome, Hyundai Universe - Mơ hình hóa tính trọng tâm ô tô phần mềm mô Inventor & Lapview iv ABSTRACT Mobile Home (Passenger cars) is a new trend of the passenger transport by convenience and comfort that it brings the long-distance passenger transport However there have been tragic accidents of Mobile Home in recent times, especially in complex traffic conditions partly no standards and regulations for passenger cars that still use beds passenger car standards for car seats bed So this thesis will be presented and calculated to optimize the design department is hanging (position berths for passengers) to fit the standard car seats In this thesis , I research calculate the motion parameters of automotive safety Primas Samco change designed suspension system is then compared with the calculation of the Thaco Mobihome, Hyundai Universe The main content of this dissertation is done include: - Calculate the limits of the automobile when moving bed Primas H.45B SAMCO (380 / 410PS) after it changes announced in the bed passengers - Test of stability, ability stabilize in the vehicle design changes - Comparison of the calculated results after the change from TCVN 2014 compare some similar vehicles Thaco Mobihome, Hyundai Universe - Modeling and auto focus with Inventor Simulation Software & Lapview v MỤC LỤC TRANG LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iv ABSTRACT v MỤC LỤC vi DANH SÁCH CÁC HÌNH x DANH SÁCH CÁC BẢNG xiii Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan lĩnh vực vận tải hành khách xe giường nằm: 1.2 Lý chọn đề tài: 1.3 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.3.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.3.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.4 Mục đích đề tài 1.5 Nhiệm vụ giới hạn đề tài: 1.5.1 Nhiệm vụ đề tài 1.5.2 Giới hạn đề tài: 1.6 Phương pháp nghiên cứu Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14 2.1 Một số yêu cầu thiết kế xe khách giường nằm tầng Việt Nam: (theo TCVN/QCVN09-2015) 14 2.2 Một số yêu cầu xe khách giường nằm tầng quốc tế: (theo ISO 10819:2013/DIS 2631) 17 2.3 Khái niệm phận treo: 21 2.4 Sự lăn bánh ô tô loại bán kính bánh ô tô 22 2.4.1 Khái niệm trượt bánh tơ bán kính lăn rl 22 vi 2.4.2 Bán kính tính tốn r: 22 2.5 Các quan hệ động học bánh ô tô phanh 23 2.5.1 Khái niệm tốc độ trượt độ trượt 23 2.5.2 Đặc tính trượt: 24 2.6 Tính chất ổn định tơ chuyển động: 25 2.6.1 Ổn định chuyển động mặt cắt dọc: 26 2.6.2 Tính chất ổn định động đường nghiêng ngang: 28 2.6.2.1 Khi ô tô đứng yên mặt đường nghiêng ngang: 28 2.6.2.2 Khi ô tô chuyển động mặt đường nghiêng ngang: 29 2.6.3 Tính chất ổn định đường bằng: 33 2.6.3.1 Xét ổn định theo điều kiện trượt bên 34 2.6.3.2 Xét ổn định theo điều kiện lật đổ 34 2.6.4 Tính chất ổn định tơ quay vòng: 35 2.6.4.1 Sự quay vịng tơ có lốp đàn hồi 35 2.6.4.2 Bán kính quay vịng tức thời R 36 2.6.4.3 Quan hệ góc quay vịng bánh dẫn hướng 40 2.7 Tính chất ổn định tơ phanh: 41 2.7.1 Các bánh ô tô cầu sau bị hãm cứng phanh: 41 2.7.2 Các bánh ô tô cầu trước bị hãm cứng phanh: 42 2.7.3 Ổn định ô tô phanh lực phanh phân bố không đều: 43 2.7.4 Sự đánh giá chất lượng phanh bao gồm gia tốc phanh, thời gian phanh, quảng đường phanh, lực phanh riêng: 47 2.7.4.1 Gia tốc phanh ( j p ) 47 2.7.4.2 Quảng đường phanh( S p ) 48 2.7.4.3 Thời gian phanh ( t p ) 50 2.7.4.4 Lực phanh lực phanh riêng: 50 Chương TÍNH ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC Ơ TÔ SAU THAY ĐỔI 52 vii 3.1 Bộ phận treo nguyên mẫu 3.1.1Xác định khối lượng thân ô tô: 3.1.2Xác định khối lượng tồn tơ: 3.2 Bộ phận treo sau thay đổi thiết kế 3.2.1Xác định khối lượng thân ô tô sa 3.2.2Xác định khối lượng tồn tơ: 3.3 Tính tốn lại trọng tâm sau thay đổi thiết kế 3.3.1Xác định tọa độ trọng tâm ôtô: 3.3.2Xác định bán kính quay vịng nhỏ c 3.3.3Kiểm tra tính ổn định tơ: 3.4 Tính tốn nhân tố động học động lực ô tô sau thay đổi thiết kế: 3.4.1Công suất động cơ: 3.4.2Mô men xoắn trục k 3.4.3Lực kéo bánh ô tô c 3.4.4Lực cản tác dụng lên ô t 3.4.5Vận tốc di chuyển ô 3.4.6Nhân tố động lực học D: 3.4.7Gia tốc tịnh tiến ô tô 3.4.8Độ dốc lớn mà ô tô 3.4.9Thời gian tăng tốc ô 3.4.10 Xác định quãng đường tăng tốc ô tô đầy tải: 3.4.11 Khả vượt dốc theo điều kiện bám bánh ô tô chủ động: 3.4.12 Bảng kết tính tốn: 3.5 So sánh kết tính tốn lại số tiêu sau thay đổi thiết kế: 3.5.1Thơng số động lực học: 3.5.2Tính tốn dao động 3.5.3Tính tốn hiệu h 3.5.2.1 Momen cấu phanh sinh theo thiết kế xe viii A =b = b = A=c = Kết cho ta SSF = f (m): y0 = 1, 45 − 0, 267.10 −3 ( x − 1250) + 2, 27.10 −8 ( x − 1250)(x − 2750) −1, 73.10 −12 ( x − 1250)( x − 2750)( x −12790) Hình 4.12: Mối liên hệ g Phương án tối ưu thiết kế: h = 1, 079( m)  go   h  g SSF = = 1,115( m) Theo điều kiện bám ngang: chọn ϕ 94 Nhận xét: Theo phương án bố trí lại khoang hành khách 43 người – Tầng 1: Hành khách ngồi 02 người ; Hành khách nằm 29 người – Tầng 2: Hành khách nằm 12 người + Sẽ giảm chiều cao trọng tâm từ 1,43m xuống cịn 1,115m -> giảm mơ men lật đổ + Hệ số ổn định tĩnh tăng: SSF = 0,9 + Tăng góc nghiêng ngang mặt đường lật: βlg h = 350330 + Theo điều kiện trượt: βϕgh = 210 48' 95 Chương KẾT LUẬN 5.1 Nhận xét đề tài: Sau thời gian tìm hiểu, phân tích xe khách giường nằm SAMCO PRIMAS KFE6 thực thay đổi để tối ưu hóa thiết hệ thống treo đề tài hoàn thành kết sau: - Cải tiến thiết kế phận treo SAMCO PRIMAS KFE6 (thay đổi kết cấu, vị trí bố trí giường nằm cho hành khách) nhằm giảm trọng tâm xe mà đảm bảo số lượng, không gian riêng hành khách khơng gian an tồn, thoải mái theo tiêu chuẩn xe khách giường nằm Việt Nam quốc tế Loại xe hg - Dựa sở lý thuyết kết cấu tơ, q trình chuyển động tơ đường để tính tốn mô lực tác dụng lên kết cấu khung xương xe sau thay đổi thiết kế công cụ ANSYS phần mềm Inventor 2014 - Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến kết cấu q trình chuyển động tơ sau tối ưu hóa thiết kế - So sánh kết sau tối ưu hóa thiết kế có cải tiến đáng kể so với thiết kế nguyên tăng hệ số ổn định tĩnh xe khách giường nằm chuyển động đường - Dùng phần mềm LapVIEW xây đựng cách tính trọng tâm tải trọng tác dụng lên cầu theo điều kiện tải trọng ô tô di chuyển đường Do thời gian nghiên cứu có hạn điều kiện thực nghiệm hạn chế, nên nghiên cứu mô tối ưu thiết kế máy tính chưa kiểm chứng thực tế Trong đề tài nghiên cứu không tính đến ảnh hưởng hệ thống treo, hệ thống lái sau q trình thay đổi cách bố trí ghế 96 5.2 Khuyến nghị Nếu có điều kiện nghiên cứu tiếp, quan tâm đến vấn đề này, xin đề xuất số ý kiến để hoàn thiện đề tài sau: - Sử dụng tiếp mơ hình cải tiến thiết kế tối ưu để nghiên cứu tiếp hệ thống an tồn chuyển động tơ khách giường nằm, mô tối ưu thiết kế hệ thống treo - Trong trình nghiên cứu tiếp phải tham khảo kết tính tốn biến dạng lốp xe, hệ thống treo, hệ thống lái tác động từ bên để thực nghiệm thực tế - Thực nghiệm so sánh mơ hình thực mơ hình mơ máy tính để đưa thơng số thực nghiệm vào chương trình tính tốn so sánh kết lý thuyết với kết đo đạc để có điều chỉnh cho phù hợp 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Nguyễn Văn Phụng “Lý thuyết ô tô” Đại học Công Nghiệp Tp Hồ Chí Minh [2] TS Lâm Mai Long “Giáo trình Cơ học chuyển động ô tô” Đại học SPKT Tp Hồ Chí Minh Năm 2003 [3] Nguyễn Hữu Cẩn – Dư Quốc Thịnh – Phạm Minh Thái – Nguyễn Văn Tài – Lê Thị Vàng “Lý thuyết ô tô máy kéo” Hà Nội Nhà xuất khoa học kỹ thuật Năm 1998 [4] Nguyễn Hữu Cẩn – Phan Đình Kiên “Thiết kế tính tốn tơ máy kéo tập III” Hà Nội Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp Năm 1985 [5] Quy chuẩn thiết kế cải tạo ô tô khách QCVN9/2011- Bộ GTVT ban hành [6] Thông tư 85/2014/TT-BGTVT BGTVT ban hành ngày 31/12/2014 [7] PGS.TS Nguyễn Văn Phụng “Tính điều khiển quỹ đạo chuyển động ô tô” Đại học SPKT Tp Hồ Chí Minh [8] BJORN ANDERSSON PATRIC GILLBERG “High speed Braking Stability” Master’s thesis in Applied Mechanics 2013 [9] “VEHICLE DYNAMICS and CONTROL” Rajesh Rajamani Mechanical Engineering Series, University of Mechaniacal Engineering 2012 [10] National transportation research center, Incorporated Univesity Transportation center “Vehicle Stablity and Dinamics Electronic Stability Control Final Report” 2011 [11] “ Determination of Safety Distance by Simulation and Collision Avoidance on a Road’s Danger Zones” by Schreiber Peter, Bartunek Marian and Moravcik Oliver, Slovak University of Technology Bratislava, Trnava SK 917 24, Slovakia [12] http://mycar.vn/MyCar/DongXe.aspx?id=367 Năm 2013 [13] http://www.samco.com.vn [14] http://www.thacogroup.vn [15] http://www.hyundai.com 98 PHỤ LỤC Phụ Lục (Sơ đồ tính nhanh số thơng số Labview) 99 Phụ Lục (Sơ đồ thay đổi thiết kê) 100 101 Phụ Lục (mô Inventor) 102 103 104 105 106 ... thiết kế để giúp xe khách giường nằm chuyển động đường trở nên an tồn tiện lợi Vì tơi chọn đề tài ? ?Nghiên cứu tối ưu hóa thiết kế phận treo để nâng cao an toàn chuyển động xe khách tầng giường...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM SƠN TÙNG NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA THIẾT KẾ BỘ PHẬN ĐƯỢC TREO ĐỂ NÂNG CAO AN TOÀN CHUYỂN ĐỘNG CỦA... 23 2. 5 .2 Đặc tính trượt: 24 2. 6 Tính chất ổn định ô tô chuyển động: 25 2. 6.1 Ổn định chuyển động mặt cắt dọc: 26 2. 6 .2 Tính chất ổn định động đường nghiêng ngang: