Thi t k khung v ôtô lƠ ph i th a mƣn các yêu c u v khí đ ng học, có tính năng c đ ng cao, tính thẩm mĩ, tính hi n đ i c a xe vƠ đặc bi t lƠ đ an toƠn khi xe v n hƠnh trên đ ng t o c m giác an toƠn cho hƠnh khách. Vì
th khi thi t k chọn v t li u vƠ b trí h p lý lƠ m t v n đ quan trọng trong quá trình thi t k [Theo Tiêu chuẩn c a QCVN 09 : 2011/BGTVT] đ ra.
Bảng 3.3.1.Các thông số kỹ thuật slimbus monocoque BRT.
TT Thông s k thu t Ký hi u Đ n vị Giá trị
1 Chi u dƠi toƠn b La mm 10000
2 Chi u r ng toƠn b Ba mm 1800
3 Chi u cao toƠn b Ha mm 2885
4 Chi u dƠi c s L mm 5200
NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT)
nh t theo v t bánh tr c phía ngoài. 6 Kho ng sáng g m xe. mm 265 7 Cỡ l p. inch 8.25R20 8 Góc d c l n nh t có th v t đ c. % 34,2 9 Nhiên li u Diesel 10 Đ ng c KG 650 Ngu n:[17],[44]
3.3.2 L p ráp thơn xe HUYNDAI COUNTY Monocoque Slimbus
K thu t thơn xe monocoque dòi h i các thanhl liên k t lai v i nha thƠnh m t kh i th ng nh t. Các mặt thơn xe đ c hƠn g n l i v i nhau bằng m i hƠn t o đ c ng vững cho thơn xe. Yêu c u đ i v i thơn xe ki u monocoque đ m b o m i hƠn chịu lực t t nh t. [43] B ng 3.3.2 : Các d ng l p ráp ki u thơn xe li n kh i S th tự Các d ng kh p n i 1 2 3 4
NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT)
5
6
7
Ngu n: Weld Joint Analysis
Hình 3.3.2: Thơn xe li n kh i HUYNDAI COUNTY Monocoque Slimbus 3.3.3 B trí thơn xe slimbus monocoque.
3.3.3.1 Thi t k b trí cho sƠn gh cho slimbus monocoque.
Ph ng án b trí sƠn: SƠn xe th ng chịu t i trọng l n từ các m ng trên nên khí b trí vi c đ u tiên ta quan tơm đ n lƠ đ an toƠn c a d m khi b trí lƠ chỉ tiêu hƠng đ u, sau đó lƠ tính kinh t , h p lý...
NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT)
Thanh ngang thép 50x50 Dày 2.6mm Thanh chéo thép 38x38 Dày 2.6mm
Thanh dọc thép 50x50 Dày 2.6mm
Thanh dọc thép 50x76 Dày 2.6mm
3.3.3.2 B trí sƠn đáy xe slimbus monocoque
SƠn đáy xe dùng đ gia c thơn xe, t o đ vững ch c vƠ dùng đ l p ráp đ ng c ô tô, dùng lƠm khoang hƠnh lý vƠ g n thùng nhiên li u. Do đó vi c ch t o c n đáp ng đ c ng vững[ TC BGTVT][37].
B ng 3.3.3.2 Thanh thép ch t o
Thanh ngang thép 50x50 Dày 2.6 Thanh chéo thép 38x38 Dày 2.6 Thanh dọc thép 50x50 Dày 2.6
Thanh dọc thép 50x76 Dày 2.6
Ngu n: [35]
3.3.3.3 B trí thơn xe vƠ vòm xe.
Thơn xe g m hai mặt bên, mặt tr c vƠ mặt sau Mặt bên ph i dùng lƠm cửa s thoát hi m
NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT)
Theo qui định c a B Giao thông v n t i Vi t Nam năm 2006, s l ng cửa t i thi u đ i v i xe khách đ c cho trong b ng 4.3.
B ng 3.3.3.3.1. S l ng cửa hƠnh khách t i thi u.
S hƠnh khách S cửa hƠnh khách t i thi u
17 45 1
46 90 2
> 90 3
Xe thi t k có 40 ch ng i vƠ đ ng c đặt phía sau nên ta chọn ph ng án b trí lo i 2 cửa:
B ng 3.3.3.4.2.Kích th c cửa slimbus BRT.
S khách Kích th c hữu ích nh nh t
Cửa Cửa
Chi u r ng Chi u cao Chi u r ng Chi u cao
Đ n 40 khách 65 1700 1200 1700
Trên 40 khách 65 1800 1200 1800
Theo [QCVN 09 : 2011/BGTVT] 3.3.3.4 B trí bên trong bu ng lái
Kính ch n gió phía tr c bu ng lái ph i lƠ lo i kính an toƠn (hai l p kính, giửa có l p nhựa hoặc lo i kính khi vỡ m nh v n, không có c nh s c). C t kính góc không đ c quá l n lƠm gi m t m nhìn c a ng i lái.
Ph i có t m ch n che ánh n ng mặt tr i chi u thẳng, t m nƠy ph i có kh năng đi u chỉnh đ c vị trí.
Theo qui định c a B Giao thông v n t i Vi t Nam ban hƠnh năm 2006 v các chỉ tiêu đánh giá t m nhìn c a ng i lái nh sau:
B ng 3.3.3.4.1.Các tiêu chuẩn đánh giá t m nhìn c a ng i lái. [theo TC
NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT)
TT Thông s Ký hi u Giá trị[m]
1 Chi u dƠi ph n không nhìn th y. L1 3
2 Ph n gi i h n bên trái mép tr c ph n đ ng
do c t che khu t. L2 7
3
Kho ng cách hình chi u đ u xe vƠ hình chi u đi m K trên mặt đ ng (đi m K nằm trên tia gi i h n nhìn th y phía trên cách mặt đ ng 5
m).
L3 10
4 Chi u r ng ph n đ ng không nhìn th y do
c t che. B 10
5 Kho ng cách từ gi i h n bên trái ph n đ ng
không nhìn th y. B2 2
6 Kho ng cách từ gi i h n bên ph i ph n đ ng
NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT)
3.3.3.5 Thi t k b trí ch ng i
Thi t k gh ng i trên ôtô khách ph i th a mƣn các quy định c a b giao thông v n t i Vi t Nam 2006 nh sau:
Đ i v i gh khách: Kích th c gh ph i th a mƣn: Chi u r ng gh 400 mm.
Chi u sơu gh 350 mm .
Chi u cao mặt gh từ 400 500 mm.
T i vịn che bánh xe vƠ n p đ y đ ng c chi u cao mặt gh có th gi m nh ng không th p h n 350 mm vƠ ph i đ m b o tho i mái cho khách .
Kho ng cách từ mặt sau đ m tựa c a gh tr c đ n mặt tr c đi m tựa gh sau hay c a hai dƣy gh li n k (L) không nh h n 630 mm.
Kho ng cách giữa hai mặt tr c đi m tựa c a hai gh quay mặt vƠo nhau. Các gh có kíchth c (dƠir ngcao) nh sau:
Gh lái xe: 700 500 1150 [mm]
Gh hƠnh khách hai ch ng i: 650 920 1080 [mm]
Gh hƠnh khách năm ch ng i: 660 2110 950 [mm]
Theo tiêu chuẩn QCVN 09 : 2011/BGTVT 3.3.3.6 Thi t k khoang ch a hƠng, hƠnh lý
Ph ng án thi t k khoang ch a hƠng vƠ giá đ hƠnh lý: Khoang ch a hƠng đ c b trí d i sƠn xe vƠ đ c b trí lƠm 3 khoang có l p cửa đ c đóng m bằng xilanh nơng h cửa đ có th d dƠng đóng m cửa v n chuy n hƠnh lý ra vƠo trong xe.
Kh i l ng thơn xe ch a t i 1761.6 Kg. T i trọng thơn xe 1761.6 x 9.81 m/s2 = 17281.3Kg. m/s2 (N).
H th ng lƠm l nh 125 Kg. x 9.81 m/s2 = 1226.25 Kg. m/s2 (N).
Kh i l ng kính 250 Kg, t i trọng kính lƠ 250 x 9.81 m/s2 = 2452.5 Kg.
NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT)
S c ch a hƠnh khách t i đa 40 ng i. M i ng i bình quân nặng 65 Kg.
Nh v y t ng trọng l ng 2600 Kg. x 9.81 m/s2 = 25506 Kg. m/s2 (N). Gh gh i 40 chi c nặng kho ng 20kg. Nh v y t ng trọng l ng ch ng i
800 kg. x 9.81 m/s2 = 7848 Kg. m/s2 (N).
Kh i l ng hƠnh khách mang theo 20 Kg. T ng trọng l ng 800 Kg. x 9.81 m/s2 = 7848 Kg. m/s2 (N).
Hình 3.3.2.6.1: B trí t i trên thân xe slimbus monocoque BRT
B ng 3.3.2.6 T i trọng b trí trên thân xe T i Kh i l ng[kg] Trọng l ng[N] Khu vực Đ ng c vƠ h p s 750 7500 1 Hành khách và gh ng i 3400 34000 2 Thùng nhiên li u 350 3500 3 H th ng lƠm mát 125 1250 4 Hành lý 80 800 5 Ngu n:[35], [38],[40]
NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT)
NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT)
CH NG IV.
TệNH TOÁN K THU T THỂN XE KI U LI N KH I
MONOCOQUE.
4.1 T ng quan ph n m m ANSYS
ANSYS đ c vi t t c c m từ ( Swanson Analysis System) đ c l p ra từ những năm 1970 do nhóm nghiên c u Dr Swanson t i M , ANSYS lƠ ph n m m dựa trên ph ng pháp ph n tử hữu h n đ phơn tích tính toán các bài
toán v t lý c học, chuy n các ph ng trình vi phơn, đ o hƠm riêng từ các d ng gi i tích v các d ng s v i vi c sử d ng ph ng pháp r i r c hóa vƠ g n đúng đ gi i, mô ph ng vƠ ng xử c a h th ng v t lý khi chịu tác đ ng c a các lo i t i trọng khác nhau.
ANSYS dùng đ tính toán ki m tra đ b n, ng su t, bi n d ng, dao đ ng, t i u hóa k t c u. Từ vi c xơy dựng thơn xe slimbus monocoque, sử d ng ANSYS ki m tra k t c u có đ b n hay không, n u ch a đ b n thì nguyên nhơn đơu vƠ từ đó tìm ra cách kh c ph c kịp th i hoặc tìm ra sai h ng. ANSYS cũng có th dùng đ tìm ra ph ng án t i u hóa cho k t c u, tránh những sai sót gơy ra thi t h i.
Trong ph n k t c u ( structural) c a ANSYS dùng đ xác định chuy n vị
(bi n d ng), ng su t vƠ ph n lực tác d ng lên thân xe.[8]
NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT)
4.2. Thi t l p các thu c tính v t li u.
Khi v n hƠnh, h khung x ng chịu tác d ng c a các t i trọng sau đơy:
T i trọng tĩnh do trọng l ng b n thơn khung v , trọng l ng hƠng hoá
và hành khách.
T i trọng đ ng khi ô tô phanh g p hoặc quay vòng. Tiêu chuẩn thép ch t o l p ráp trong ngƠnh s n xu t ô tô.
Theo tiêu chuẩn TCVN 1765-85 lo i thép A36 Thép c a Hoa Kì đ c s n xu t vƠ đặt tên theo tiêu chuẩn ASTM đ c nghiên c u thực nghi m vi n
AASHTO.
Chọn thu c tính phơn tích, thi t l p các thu c tính v t li u Xơy dựng mô hình hình học
Thi t l p các đi u ki n bƠi toán ( đặt rƠng bu c, t i)
Thi t l p mô hình ph n tử hữu h n ( ph tử l i)
Gi i (phơn tích) Xử lý vƠ xem k t qu
NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT)
B ng 4.2 : Đặc tính c u trúc c a thép dùng trong thân xe:
Mô đun đƠn h i [Gpa] 200
H s Poission 0.3 ng su t [Mpa] 400 n - H s an toƠn :n = 1,5 2,0. Chọn n = 1,5 ng su t u ng cho phép lƠ: [ch] = ch / n = 400/ 1.5= 266.6Mpa [3] Nh v y ng su t cho phép v t li u 266.6 [Mpa] N u chọn h s t i trọng đ ng Kđ =0.8 thì ng su t cho phép
Theo tiêu chuẩn k t c u thép AASHTO c a M thì đ c ng cho phép c a k t c u chịu u n lƠ : Đ võng k t c u nh h n hoặc bằng đ võng cho phép
4,5mm.[34],[35], [TC BGTVT].
4.3. Xơy dựng mô hình hình học slimbus monocoque.
K t c u thơn xe monocoque lƠ k t c u không gian, khung xe chịu lực nên đòi h i v t li u ch t o ph i đ t đ chịu u n, chịu xo n cao nhằm t o đ an
toàn khi ho t đ ng. trong các v t li u ch t o khung xe monocoque thì v t li u thép có đ đƠn h i vƠ ch i lực cao [35]
Tính ch t v t li u lƠ d ng thép ng d ng vuông đ c l y từ nhƠ s n xu t, các thu c tính k t c u thép các bon th p đ c đ a ra b ng sau;
B ng 5.2 c u trúc thép sử d ng: STT Kích th c (mm) B dƠy(mm) 1 50.8 x 50.8 2.6 2 50.8 x 50.8 1.9 3 38.1 x 38.1 2.6 4 50.8 x 76.2 2.6 5 50.8 x 38.1 2.6
NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT)
Ngu n: [35]
Xơy dựng mô hình 3D đ c thi t k hoƠn chỉnh bằng ph n m m CATIA V5
v i 610 chi ti t chính vƠ đ c chia thƠnh m ng: m ng sƠn gh , m ng sƠng hƠnh lý vƠ đ ng c , m ng đ u, m ng đuôi, m ng nóc, m ng hông trái vƠ m ng hông ph i vƠ dƠn g m.
Hình 4.3.1 Mô hình thân xe slimbus monocoque . 4.4. Tính toán ph n tử hữu h n ( ph n tử l i)
Tính toán ph n tử h u h n cho phép thử nghi m thi t k vƠ thực hi n thay đ i c u trúc thi t k . Phơn tích c u trúc cho phép gi i quy t v n đ liên quan đ n phơn ph i t i cũng nh ho t đ ng x y ra khi phanh hay khi qua đ ng cong. Từ đó xác định đ c ng su t vƠ bi n d ng đ t l n nh t th a mƣn đi u ki n v t li u s n su t cho phép. [35]
Vi c tính toán dựa vào ph n tử hữu h n, có nghĩa bƠi toán c n đ c chia nh thành từng ph n đ tính toán, khi đó vi c tìm ra k t qu đ t đ chính xác cao. Xây dựng mô hình hình học trên ph n thi t k mô hình đƣ thi t k sẵn. Từ
vi c phân tích k t c u thân xe ta ti n hành xây dựng mô hình ph n tử hữu h n bao g m: 45526 ph n tử, 322363 đi m, kh i l ng toàn b thân xe 1761.6 kg.
NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT)
Hình 4.4.1: Chia l i thân xe
Trong quá trình chia l i dực trên các y u t thi t k ban đ u, chẳng h n
nh vi c l p ghép bằng đinh tán, bu lông, hƠn các chi ti t gia c các kh p n i. Đi u này nh đ n đ chính xác cũng nh đ ch c ch n c a khung xe. Khi đƣ định sẵn đ c c u trúc l p ráp thì vi c chia l i đ c xác định, chia
l i ph thu c vƠo kích th c h t. Kích th c h t càng nh thì t o ra ph n tử và nút càng nhi u h n do đó vi c gi i bƠi toán đ t đ chính xác cao h n.
Hay nói cách khác ph n tử (m t đ l i) tăng lên thì k t qu đ t đ chính các cao.
4.5. Thi t l p đi u ki n bài toán ( ràng bu c, đặt t i.) 4.5.1 Đặt ràng bu c cho bƠi toán nh sau:
Dàn g m là ph n đ thơn xe vƠ dùng đ l p h th ng treo. Do đó, trong quá
NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT)
Hình 4.5.1: Thi t l p đi u ki n biên bài toán 4.5.2 Đặt t i cho bài toán.
T t c các t i trọng đ c đặt phân b lên thơn xe theo nh thi t k ban đ u.
Đơy lƠ ph ng pháp đặt t i đ ki m tra ng su t và bi n d ng c a thân xe. Vi c ki m tra t i trọng đ xác định thơn xe đ t b n theo thi t k ban đ u.
B ng 4.5.2 T i trọng phơn b trên thân xe
T i Trọng l ng[N] Đ ng c vƠ h p s 7500 HƠnh khách vƠ gh ng i 34000 Thùng nhiên li u 3500 H th ng lƠm mát 1250 Hành lý 800 Ngu n [38].
Sau khi chọn lựa t i trọng thì chọn ph ng án đặt t i trọng lên thơn xe đ
th a đi u ki n t i trọng. V i ph n m m mô ph ng Ansys đ đặt toàn b t i trọng lên thơn xe đòi h i ph i thực hi n nhi u l n nh hình sau:
NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT)
Hình 4.5.2: Đặt lực cho bài toán
Hình 4.5.2 S đ đặt lực.
Đ đặt lực cho bài toán c n phân tích lực phân b lên thân xe. Trong bài toán này lựa chọn lực phân b lên các thanh d m ngang, d m dọc chịu lực. [35],[39]
4.6. Xử lý vƠ xem k t qu .
5.6.1 K t qu bi n d ng thơn xe.