Kim tr av khíăđộn gh c:

1. 3M căđíchăc aăđ tài:

5.1 Kim tr av khíăđộn gh c:

Thực hi n mô ph ng ki m tra l i h s c n gió và áp lực gió tác d ng lên mặt tr c c aăxeătheoăph ngăchínhădi n. Xe có h s c n gió th p (Cd=0,65), vùng di n tíchămƠuăđ mặtătr c c aăxeă(hìnhăη.1)ălƠăn iăchu áp lực gió l n nh t. Vùng này nằm l ch v phíaăd i xe, đơyătaăcóăth thi t k cácăkheăthoátăgióăđ làm gi m lực c n gió chính di n.

Các lựcăkhíăđộng tácăđộngăđ n tính năđ nh lái và tiêu th nhiên li u c a xe. Ta có m i quan h giữa lực c n không khí (Fw) v i h s c n c a không khí (Cd), ápsu t khí động (độngăl ng) gây ra (pd), di n tích c n gió chính di năSănh ăsau:ă Fw = Cd*Pd*S = 1

2.�*V2*Cd*S = 0,625*CdV2*S(5.1) Trongăđó:ă

- H s c n gió Cd =0,65 [Ns2/m4] (theo k t qu mô ph ngăkhíăđộng h c (ph n 5.1)). - � là kh iăl ng riêng c a không khí (kg/m3),ătrongăđi u ki n nhi tăđộ là 250c và áp

su t 0.1013Mpa thì � = 1,25(Kg/m3).

- Di nătíchăc năchínhădi năc aăxe là:S = Kf . Ba. Ha + Ba làchi uărộngăl nănh tăc aăxeăthi tăk ă(2,55m). + Ha là chi uăcaoăl nănh tăc aăxeăthi tăk ă(3,43m).

+ Kf lƠăh ăs ăđi năđ yădi nătích,ăKf = 0,75 0,9;ăch năKf = 0,85  S = 0,85* 2,55*3,43= 7,43 [m2]

Th giá tr c a S, Cd vào công th că(η.1),ăTaătínhăđ c lực c năkhôngăkhíătácăđộng lên xe ( v n t c xe 27m/s) là:

Fw = 0,625*0,65*272 *7,43 = 2200 (N).

V y công su tămƠăđộngăc ăphátăraăđ th ng lực c n gió khi xe ch y v n t c 27m/s là:Pw = V*Fw = 27*2200 = 59,4 (Kw). Th păh nă13%ăsoăv i xe hi n nay (Pw = 0,625*0,85*273 *7,43 = 77,7 (Kw) giúp ti t ki m mộtăl ng nhiên li uăt ngă ng.

77

(XemăvideoăắMPăKHIăDONGăHOC”).

5.2Ki m tra v độ an toàn c a toàn bộ thân xe: 5.2.1 Tính toán s c kéo c a xe thi t k :

Đ đánhăgiáăs c kéo c aăxeătaăxácăđnh ba thông s chính là: V n t c l n nh t, gia t c l n nh t, góc d c l n nh t mà xe có th đ tăđ cătrênăc ăs ngu năđộng lực và h th ng truy n lực tính theo thông s c aă xeă kháchă gi ng nằm THACO- KB120SE.

+ăPh ngătrìnhăcơnăbằng lực kéo t ng quát c a xe thi t k :

FK= Ff + FwFiFj + Fm[N] (5.2) Trongăđó:

FK - Lực kéo ti p tuy n các bánh xe ch động.

Ff - Lực c nălĕn,ăăăăăăăăăăăăăăăăFf = f.m.g.cos, (g là kh i l ng c a xe). Fi - Lực c n d c, Fi = m.g.sin . Hình 5.1: K t qu mô p h ngăkhíăđ ộ ng h c m ặt ătr c c a xe

78 Fw - Lực c n không khí, Fw = 1

2.�.V2.Cd.S (b qua t căđộ gió tự nhiên) Fj - Lực c n quán tính, Fj = ,

V i: g - Gia t c tr ngătr ng; j - Gia t c c a xe;

i - H s tínhăđ n nhăh ng c a các kh i chuy năđộng quay; Fm - Lực c n móc kéo.

Ta có: FKi -.Lực kéo ti p tuy n các bánh xe ch động tay s i: FKi = bx t hi e r i i M . .0. .103 = e bx t hi e r i i P   . . . . 0 .103(5.3) Trongăđó:ăă

Me, Ne - Momen xo n, công su t c aăđộngăc . ihi - T s truy n c a các tay s khác nhau.

rbx - Bán kính làm vi c trung bình c a bánh xe ch động. - Hi u su t truy n lực.

i0 - T s truy n c a truy n lực chính.

 Xácăđnh v n t c l n nh t xe có th đ tăđ c:

 Gi thi t:

- T căđộ cựcăđ iăđ tăđ c khi xe ch yătrênăđ ng bằng (góc d c =0, Fi=0). - T căđộ cựcăđ i năđnh (|j|=0, Fj=0).

- Xe ch y tay s 6 (ih6 =0,684).

- Độngăc ălƠmăvi c h t công su t (Pemax = 257 [KW] s vòng quay: nN = 2200 [V/ ph]).

- B quaătr t.

KhiăđóăPh ngătrìnhăcơnăbằng lực kéo t ng quát c a xe là: FK= Ff + Fw [N]

+Fw = 0,63. Vmax2 .Cd.S =0.63*Vmax2 *0.65*7.43 = Vmax2 *3

(Bán kính làm vi c trung bình c a bánh xe rbx ( kí hi u l p 12R22.5) g j G.i. t 

79 rbx =  .r0 [mm]

V iă:ăro- Bánăkínhăthi tăk ăc aăbánhăxe. r0 = (12 + 22.5/2).25,4 = 560,55 [mm]

 - H ăs ăbi năd ngăc aăl p,ăđ căch năph ăthuộcăvƠoălo iăl p. V iăl păcóăápăsu tăcao:ă = (0,945  0,9η0),ăch năă = 0,947.  rbx = 0,947. 590,55 = 0.558 [m])  FK6 = bx t h e r i i M . 6.0. = 1116∗0.684∗4.1∗0.89 0.56 = 4974 (N) (Đ i v i xe khách v i truy n lực chính một c p: t = 0,89). + Ff = m*g*f=14500*10*0.015=2175 (N) (f=0.015 là h s c nălĕn) V y: từ FK= Ff + Fw =>Vmax2 =4974−2175 3 => Vmax = 30.5 (m/s) = 110 (Km/h) V y v n t c cựcăđ iămƠăxeăđ tăđ c là 110 (Km/h).

 Xácăđnh gia t c l n nh t xe có th đ tăđ c:

 Gi thi t:

- Gia t c cựcăđ iăđ tăđ c khi xe ch yătrênăđ ng bằng (góc d c =0, Fi=0). - T căđộ xe nh , b qua lực c n gió.

- Xe ch y tay s 1 (ih1 =6,341).

- Độngăc ălƠmăvi c ch độ mô men xo n cựcăđ i (Memax = 1400 [N.m] s vòngăquay:ăωM = 1400 [V/ ph].

- B quaătr t.

KhiăđóăPh ngătrìnhăcơnăbằng lực kéo t ng quát c a xe là: FK=FKmax= Ff + Fjmax [N] * FK1 = bx t h e r i i M . 6.0. = 1400∗6.341∗4.1∗0.89 0.56 = 57846 * Fjmax =m*i*jmax =14500*3 *jmax = 43500*jmax

V i: i - H s tínhăđ n nhăh ng c a các kh iăl ng quay. Tr c h t ta tính h s i theo công th c kinh nghi m sau:

80 Tacó:1 2 = (0,03  0,05), ch n: 1 2 = 0.05.

i1 = 6,341 1 = 1 + 0,05 + 0,05.6,3412 = 3

Từ: FK=FKmax= Ff + Fjmax => jmax = (57846 ậ 2175)/43500 = 1.27 (m/s2) V y gia t c l n nh tămƠăxeăđ tăđ căkhiăđ y t i là 1.27 (m/s2).

 Xácăđ nhăđộ d c l n nh t xe có th đ t đ c:

 Gi thi t:

- Khi leo d c cựcăđ i thì t căđộ r t nh nên có th b qua lực c n gió (Fw=0). - T căđộ xe năđ nh (J=0)

- Xe ch y tay s 1 (ih1 =6,341).

- Độngăc ălƠmăvi c ch độ mô men xo n cựcăđ i (Memax = 1400 [N.m] s vòngăquay:ăωM = 1400 [V/ ph].

- B quaătr t.

KhiăđóăPh ngătrìnhăcơnăbằng lực kéo t ng quát c a xe là: FK= FKmax = Ff + Fjmax=mgf*cosαă+mg*sinαăăăă[N] * FK1 = bx t h e r i i M . 6.0. = 1400∗6.341∗4.1∗0.89 0.56 = 57846 V i: Fjmax = mg*sin=145000*sin

Ff =ămgf*cosαă=ă217η*cos Gi iăraătaăđ c  =22.70

V y xe có th leo d căcóăđộ cao t iăđaălƠ:ăi=tg(22.7)*100=42%.

Tuyănhiênădoăgócăthoátătr c và sau c a xe là 120, 100 (hình 3.18) nên xe ch có th leoăđ ng d c có góc d c b tăđ u là120, sau khi xe qua kh i chân d c n uăđộ d c tĕng d n thì xe có th leoălênăđ năđộ d c là 22.70(42%).

5.2.2 Ki mătraăđộ năđnh c a xe:

Xe thi t k m i dựa trên sát xi xe khách THACO-KB120SE, nên ta sử d ng các thông s v t i tr ngăđ tính toán ki m tra năđ nh cho xe thi t k m i theo b ng sau.

81

TR NG H P THÔNG S

a (m) b (m) hg (m) Khi không t i 3,66 2,34 1,28

Khi có t i 3,597 2,403 1,4  Tínhă năđ nhăd căc aăxe:

+ Khi xe trên d c:

Khi xe dừng trên d c, gi thi t xe ch có lực phanh bánh sau: Ta có: Z1*L + G*sin*hg ậ G*cos*b = 0, khi xe b tăđ u l t thì Z1 = 0

=> tgL = b / hg

L - Góc năđ nh d c khi xe lên d c. tgL = 2,403 / 1,4 = 1,716 L = 59,770

+ Khi xe xu ng d c:

82 Hinh 5.3: S ăđ tính toán năđ nh d c khi xe xu ng d c

T ngătự ta có:

tg’L = a / hg, ’L - Góc năđ nh d c khi xe xu ng d c. tg’L = 3,597/ 1,4 = 2,57 ’L = 68,730

Gi sử xe b tr t l tăhoƠnătoƠnă(cácăbánhăxeăđ uăđ c phanh):

Ta có: Fp = G*sint = Fp1 + Fp2 = (Z1 + Z2)*  => Gsint =Gcost* => tgt =  Đi u ki năđ đ m b o an toàn cho xe b tr tătr c khi b l tăđ là:

tgt tg L

 - Góc d c gi i h n khi xe b tr tătr c khi l tăđ . Hay  b / hg = 1,716

Vì  1 ( - h s bám d c c a bánh xe v iăđ ng) nên xeluôn đ m b o n đnh d c trên các lo iăđ ng.

83  Tínhătoánă năđ nhăngangăc aăxe:

Gi thi t tr s mômen quán tính c a các chi ti t quay c aăđộngăc ăvƠăh th ng truy n lực khi xe chuy năđộngăđ u Mjn 0.

 Khi xe dừngătrênăđ ng nghiên ngang:

Khi xe dừngătrênăđ ng nghiên ngang (Flt=0) thì góc nghiên ngang gi i h n mà xe b l tăđ đ căxácăđ nhănh ăsau:Z”ă=ă(Gcos*�

2- Gsin*hg )/B Khi xe b tăđ u l tăđ thìăZ”ă=ă0,ăăă

=>tgđ = B/2hg

Flt - Lực li tâm sinh ra khi xe quay vòng

đ - Góc nghiên ngang gi i h n mà xe b l tăđ .

B - Kho ng cách giữa hai v t bánh xe sau, B = 2200 [mm] =>tgđ = 2200 / 2.1400 = 0,786 đ = 38,160

v y góc nghiên ngang gi i h n mà xe b l tăđ khi dừngătrênăđ ng nghiên ngang là đ = 38,160

 Khi xe quay vòng v i bán kính R, t căđộ V, góc nghiên ngang c aăđ ng là : Hình 5.4: S ăđ tính toán năđ nh ngang

84 Khiăđóăcácălực tác d ng lên xe là:

- Tr ng lực G = G*(sin + cos) (hình 5.4)

- Lực li tâm Flt=m* ��2= Flt*(sin + cos) (hình 5.4)

 Gi thuy t xe b l t do lực li tâm gây ra tr căkhiătr t (Z’ă=ăϕ): Ta có: Z’*Bă+ăFlt* cos*hg ậ G*sin*hg ậ G*cos*�

2ậ Flt*sin*�

2 =ϕ

Khi xe b tăđ u l t thì Z’=0ă=>ăFlt = m* �2

� =G∗sin∗hg+ G∗cos∗ � 2 cos∗hg−sin∗�2 => Vgh = R(G∗sin∗hg+ G∗cos∗ � 2) m (cos∗hg−sin∗�2 )

- Gi sử mặtăđ ng bằng ph ng và ngang (góc  = 0). Thì t căđộ quay vòng gi i h n nguy hi m gây l t xe là:Vlật = �∗�∗�

2∗ℎ� (5.4)

B - Kho ng cách giữa hai v t bánh xe sau, B = 2200 [mm] R- Bán kính quay vòng bé nh t c a xe, (R = 8,57 m) G- Gia t c tr ngătr ng ( g = 9,81 m/s2)

 Vl t = 9,81.8,57.0,786 = 8,13 [m/s] ả 30 [km/h]  Gi thuy t xe b tr t do lựcăliătơmăgơyăraătr c khi l t:

Theoăđi u ki nătr tătaăcó:ăy’ă+ăy”ă=ă(z’ă+ăz”)*y (y - H s bám ngang c aăđ ng và bánh xe)

 Flt*cos - G*sin = (G*cos + Flt*sin)*y (v i Flt = m* �2

� ) =>Vtr t = R∗g∗(y+tg)

1−tg∗y

- Gi sử mặtăđ ng bằng ph ng và ngang (góc  = 0). Thì t căđộ quay vòng gi i h n nguy hi m gơyătr t xe là:

85

Vlật = ��y (5.5)

Đi u ki năđ xe b tr tătr c khi b l tăđ là: Vtr t Vl t (5.6) K t h p (5.4), (5.5) và (5.6)ătaăcóăđi u ki n: y = 1400 . 2 2200 = 0,786

V i h s bám ngang c aăbánhăxeăvƠăđ ng nhựa t t hi n nay là l năh nă0.786, do đóăđ xe không b l t yêu c uăng i lái h n ch t căđộ (t căđộ nh h nă30ă(Km/h) cácăquƣngăđ ng vòng có bán kính nh (R = 8,57 m). g h . 2 B

86

CH NG6

K T LU N 6.1 K t lu n:

Đ tài thực hi n nghiên c u thi t k c i ti n hình dáng tuy n hình, k t c u thi t b ngo i th t c aăxeăkháchăgi ng nằm dựa trên chassis c aăxeăkháchăgi ng nằm THACO-KB120SE đƣăhoàn thành.Đ tăđ c k t qu :

- Gi i quy tăđ c các m cătiêuăđ raăbanăđ u c aăđ c ng,ămôăhìnhăxeăthi t k m i kh c ph căđ căcácănh căđi m c a các xe hi n nay.

- M uăxeăkháchăgi ng nằmthi t cóădìnhădángăkhíăđộng h c t iă u,ăh s c n gió th p (Cd=0.65), lực c n gió nh giúp ti t ki m nhiên li u

- Cácăkíchăth c c aăxeăđ c thi t k đúngătheoăcácătiêuăchuẩn c a Bộ Giao thông V n t i Vi t Nam ban hành, th aămƣnăcácăquyăđnh trong tiêu chuẩn 22 TCN 307-06.

- Mô hình xe cóăđ các tínhănĕngăk thu t, yêu c u sử d ng,ăđộ an toàn và n đnh c n thi tătrongăcácăđi u ki năđ a hình Vi t Nam.

- Xe thi t k cóăhìnhădángăđẹp, b trí k t c u ngo i th th p lý, phù h p v i đi u ki n v tăt ăvƠăcôngăngh s n xu t Vi t Nam.

Tuy nhiên trong quá trình thực hi năđ tài g p một s khóăkhĕnăv th i gian, ph ngăti n thực hi nầăNênăđ tài v n còn một s h n ch nh :

- K t qu mô ph ngăkhíăđộng h căch aăki m ch ng bằng các ph n m m mô ph ngăăkhíăđộng h c khác đ đánhăgiáătínhăkháchăquanăc a k t qu .

- Mô hình 3D c a xe thi t k t còn một s bộ ph năch a đ c thi t k chi ti t hóa mặc dù nó không làm nhăh ngăđ n hình dáng t ng th c a xe.

6.2 H ng phát tri n c aăđ tài:

Đ môăhìnhăxeăkháchăgi ng nằm thi t k m i có th điăđ n s n xu t ch t o, c n thực hi n l y ý ki năđánhăgiáăc a các chuyên gia v thi t k ô tôăvƠăng i sử d ng. Từ đóăđiăđ n nghiên c u thi t k t iă uăhóaăkhungăx ngăc aăxeăđ gi m tr ngăl ngăxe,ătĕngăkh nĕngăch u t i,ăđộ an toàn c a toàn bộ thân xe.

87

TÀI LI U THAM KH O

Tài li u ti ng vi c:

[1] Nguy n Hữu Cẩn,ăPhanăĐìnhăKiên.ăTHI T K VÀ TÍNH TOÁN Ô TÔ MÁY KÉO I,II. Nhà xu t b năĐ i H c và Trung H c chuyên nghi p. Hà Nội.ăNĕmă 1985.

[2] Ngô Thành B c. S TAY THI T K Ô TÔ KHÁCH. Nhà xu t b n Giao Thông V n T i.ăNĕmă198η.

[3] Tiêu chuẩn 22TCN 307-06.Bộ Giao Thông V n T i.Nĕmă200θ

Tài li uăn c ngoài:

[1]ă ắExterior Styling of an Intercity Transport Bus for Improved Aerodynamic Performance”ă- Arun Raveendran1, D. Rakesh, S. N. Sridhara.

[2]ă ắThe main parameters determining the aerodynamic drag of buses”- Alfons Gilhaus;Neue Technologie, M.A.N. Munchen, June 1981.

[3]ăắApplication of Vortex Generators to a blunt body”ă-Technical Report Torbjorn Gustavsson & Tomas Melin.

[4] ắA reassessment of heavy duty truck aerodynamic design features and priorities”ă ă- Edwin. J. Asltzman and Robert. R. Meyer., (1999), NASA/tp- 1999-206574.

[η]ăắResearch on the strength of standard bus bodies at rollover on the side michal marian ski”ă- ANDRZEJ SZOSLAND2 - Technical University of Lodz. [θ]ă ắEffort to Reduce Truck Aerodynamic Drag – Joint Experiments and

Computations Lead to Smart Design”R.ă Mc.ă Callen,ă K.ă Salari,ă J.ă Ortega,ă F.ă Browand,M. Hammache, T. Hsu., (2004), AIAA FluidDynamics Conference. [7]ăắMain parameters determining the aerodynamic drag of buses”ă- Gilhaus A,

(1998), colloque construireavec le vent, vol 2.

[8] ắAerodynamic Exterior Body Design of Bus”ă - A.Muthuvel, M.K.Murthi, Sachin.N.P, Vinay.M.Koshy, S.Sakthi, E.Selvakumar.

88 [9]ăắAerodynamics of Road Vehicles”ă- Wolf-Heinrich Hucho; ISBN 0-7680-00297, John D. Andersson, JR; Introduction to flight, ISBN 0-07-001641-0 [1 Department of Automobile Engineering,Hindustan University, India 2-6 Department of Mechanical Engineering, Nandha Engineering College,India]. [10]ă ắAerodynamic Effects of Different Ventilation Methods on Buses”ă ậ Marcus

Thomas, Rajnish N Sharma*, Michael Kilduff, Department of Mechanical Engineering, The University of Auckland, Private Bag 92019,Auckland, New Zealand.

[11]ăắAerodynamic Study and drag coefficient optimization of passenger vehicle”ă- C.N. Patil, Dr. K.S. Shashishekar, A.K Balasubramanian,

Dr.S.V.Subbaramaiah.

[12]ắVehicle design for pedestrian protection”-(http://casr.adelaide.edu.au/reports). [13]ăắAerodynamics of road vehicles”ă- Wolf-Heinrich HuchoOstring 48, D-6231,

Schwalbach (Ts), Germany Gino Sovran General Motors Research and Environmental Staff, Warren, Michigan 48090-9055.

[14]ăắExternal Flow Analysis of a Truck for Drag Reduction”ă- Subrata Roy1 and Pradeep Srinivasan2

[1η]ă ắMC-curves and aesthetic measurements for pseudospiral curve Segments”,ă Rushan Ziatdinov, Department of Computer & Instructional Technologies,Fatih University,34500 Büyükçekmece, Istanbul, Turkey

[1θ]ă ắRollover Analysis of Bus Body Structure”- as Per AIS 031/ECE R66D. Senthil KumarCAE EngineerVolvo Group Truck s Technology.

Brigade Metropolis, WhitefieldRd, Bangalore, India - 560 048. [17]ăắAutomotive OES - Exterior Bonding Solutions”ă-

(nld.sika.com/.../Automotive%20OES%20-%20Exterior%2...ă).

[18]ă ắMethodology of Bus-Body Structural Redesign for Lightweight Productivity Improvement”ă- Manokruang S. Butdee S.

89 [19]ă ắVehicle design for pedestrian protection”ă- AJ McLean CASR REPORT,

SERIES CASR037, May 2005.

[20] ắDesign Of Commerciavle Hiclesc Hassisa NDB Odys Tructur”.

[21]ắConcept Interior and Exterrior Automobile Design”Dr. A. D. Spence, Dr. M. Jain, Mike MacPhee, Brian McInnes, Tyler Interisano, dam Szymanski.

[22]ắteam-builT bus body bests

alL”http://www.compositesworld.com/articles/team-built-bus-body-bests-all) [23]ă ắReducing Aerodynamic Drag and Fuel Consumption” - (Fred Browand

Aerospace and Mechanical Engineering Viterbi School of Engineering, University of Southern California).

[24]ăắDOE’s Effort to ReếuẾe TruẾk AeroếỔnamiẾ Drag through Joint Eồperiments

and ComputationsRose”ă- McCallen, Ph.D., et alApril 2006.

[25] ắComputational Analysis of Intercity Bus with Improved Aesthetics and Aerodynamic Performance on indian roads ”ă- Sachin Thorat, G.Amba Prasad Rao Address for Correspondence, Department of Mechanical Engineering, National Institute of Technology, Warangal-506 004, India.

[26] ắEffort to Reduce Truck Aerodynamic Drag – Joint Experiments and Computations Lead to Smart Design”ă- Rose C. McCallen, Kambiz Salari2, and Jason M. Ortega3 Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA 94551.

[27]ă ắDesign and development of thermoplastic composite roof door for mass transit bus, Materials and Design”ă- Ning H., Pillay S. and Vaidya U.K., 2009, , 30:983ậ991.

[28] ắA Streamlined Design of a High Speed Coach for Fuel Savings and

Reduction of Carbon Dioxide”ă -

(C.Kim/InternationalJournal of AutomotiveEngineering2 (2011) 101-107) [29] ắEffect of Relative Wind on Notch Back Car with Add-On Parts”ă-DEBOJYOTI

MITRAAssociate Professor & HeadDepartment of Mechanical EngineeringSir Padampat Singhania UniversityUdaipur ậ 313601, Rajasthan.

90 [30]ăắInternational Journal of Engineering Research & Technology”ă(IJERTăVol.ă1ă

Issue 7, September ậ 2012).

[31] (Advanced Industries February 2012 Designed by Visual Media Europe Copyright © McKinsey & Company).