BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM PHÒNG CÚN PẨU THIẾT KẾ TỐI ƯU PHANH LƯU CHẤT TỪ BIẾN XÉT ĐẾN CÁC HÌNH DẠNG KHÁC NHAU CỦA VỎ PHANH LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Cơ – Điện Tử Mã số ngành: 60520114 TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM PHÒNG CÚN PẨU THIẾT KẾ TỐI ƯU PHANH LƯU CHẤT TỪ BIẾN XÉT ĐẾN CÁC HÌNH DẠNG KHÁC NHAU CỦA VỎ PHANH LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Cơ – Điện Tử Mã số ngành: 60520114 HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN QUỐC HƯNG CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học : ………………………………………. (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP. HCM ngày …… tháng …… năm ……. Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ) 1. …………………………………………………………… 2. …………………………………………………………… 3. …………………………………………………………… 4. …………………………………………………………… 5. …………………………………………………………… Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có). Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV TRƯỜNG ĐẠI HỌC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC PHÒNG QLKH – ĐTSĐH TP.HCM, Ngày Tháng Năm NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Giới tính: Ngày, tháng, năm sinh: Nơi sinh: Chuyên ngành: MSHV: I- Tên đề tài: II- Nhiệm vụ và nội dung: III- Ngày giao nhiệm vụ: IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: V- Cán bộ hướng dẫn: CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) 7 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của TS.Nguyễn Quốc Hưng, các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Phòng Cún Pẩu 8 LỜI CÁM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.HCM đã tận tình chỉ dạy, truyền đạt, giúp tôi trang bị những kiến thức vô cùng quý báu để tôi có thể hoàn thành khóa học. Tôi xin gửi đếnTS. Nguyễn Quốc Hưng lòng tri ân sâu sắc nhất; khoảng thời gian làm luận văn tuy không nhiều nhưng những kiến thức quý báu của thầy đã giúp em hoàn thành luận văn Thạc Sĩ. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các anh chị lớp 12SCD11 đã cùng tôi sát cánh trong suốt khóa học Thạc Sỹ tại trường, khoảng thời gian tuy không dài nhưng cũng để lại nhiều kỉ niệm không thể phai mờ. Phòng Cún Pẩu 9 TÓM TẮT Trong thiết kế phanh lưu chất từ biến (MRB), hình dạng của vỏ phanh ảnh hưởng rất đáng kể đến đặc tính hoạt động của phanh. Trong nghiên cứu này, các hình dạng khác nhau của vỏ phanh như hình chữ nhật, hình đa giác, spline sẽ được xét đến và tìm ra hình dạng thích hợp nhất. Trong nghiên cứu này, sau phần giới thiệu về lưu chất từ biến và ứng dụng, các MRB với hình dạng khác nhau của vỏ phanh được giới thiệu và momen phanh được xác tính toán dựa trên thuộc tính Bingham của lưu chất từ biến. Từ đó bài toán thiết kế tối ưu MRB với các hình dạng khác nhau của vỏ phanh sẽ được thực hiện. Bài toán tối ưu nhằm tìm ra giá trị kích thước tối ưu của phanh sao cho phanh có thể tạo ra lực phanh theo yêu cầu trong khi khối lượng phanh là nhỏ nhất. Công cụ tối ưu kết hợp với phương pháp phân tử hữu hạn được sử dụng để tìm ra kết quả tối ưu của MRB. Từ kết quả đạt được, hình dạng thích hợp nhất của vỏ phanh sẽ được xác định dựa trên khối lượng giảm đi của phanh. 10 ABSTRACT In design of magneto-rheological brake (MRB), it is well-known that the shape of the brake envelope significantly affects to performance characteristics of the brake. In this study, different shapes of MR brake envelop such as rectangular, polygon, spline shape of the envelope are considered and from which the most suitable shape is identified. The MRBs with different shapes of the envelope are introduced followed by the derivation of the braking torque based on Bingham-plastic behavior of the magneto-rheological fluid (MRF). Optimal design of the MRB with different shapes of the envelope is then performed. The optimization problem is to find optimal value of significant geometric dimensions of the MRBs that can produce a certain required braking torque while their mass is minimized. A finite element analysis integrated with an optimization tool is employed to obtain optimal solutions of the MRBs. From the results, the most suitable shape of the brake envelope is identified and discussed with the reduction of mass [...]... cứu của đề tài Thiết kế tối ưu hóa phanh lưu chất từ biến xét đến các hình dạng khác nhau của vỏ phanh Đề xuất hình dạng tối ưu cho vỏ phanh 1.4 Nội dung nghiên cứu của đề tài Với mục tiêu đã đặt ra, đề tài sẽ tập trung vào một số nội dung sau: - Tìm hiểu về phanh lưu chất từ biến 17 - Xây dựng bài toán tối ưu thiết kế phanh lưu chất từ biến với các hình dạng khác nhau của vỏ phanh - Giải bài toán tối. .. tối ưu dựa trên công cụ tối ưu của phương pháp phần tử hữu hạn - Tổng hợp kết quả tối ưu - Thực nghiệm kiểm chứng kết quả 1.5 Phương pháp nghiên cứu của đề tài 1.5.1 Phương pháp luận Thiết kế tối ưu hóa phanh lưu chất từ biến xét đến các hình dạng khác nhau của vỏ phanh là nghiên cứu ảnh hưởng của hình dạng vỏ phanh đến khả năng hãm mô men của phanh lưu chất từ biến 1.5.2 Phương pháp nghiên cứu Các. .. Hình 5.1MRB biên dạng vỏ đa giác 5 cạnh Hình 5.3 MRB biên dạng vỏ đa giác 7 cạnh Hình 5.4 MRB biên dạng vỏ spline Hình 5.5 Kết quả tối ưu của MRB biên dạng vỏ hình chữ nhật Hình 5.6 Kết quả tối ưu của MRB biên dạng vỏ hình đa giác 5 cạnh Hình 5.7 Kết quả tối ưu của MRB biên dạng vỏ hình đa giác 7 cạnh Hình 5.8 Kết quả tối ưu của MRB biên dạng vỏ Spline Hình 5.9 Tương quan giữa khối lượng và momen phanh. .. hiểu các loại phanh lưu chất từ biến + Thu thập các tài liệu nghiên cứu liên quan đến MRB + Tìm hiểu các bài báo trong và ngoài nước liên quan đến MRB - Nội dung 2: Xây dựng bài toán tối ưu thiết kế phanh lưu chất từ biến với các hình dạng khác nhau của vỏ phanh + Dựa trên những tài liệu thu thập được, lần lược xây dựng bài toán thiết kế phanh với các hình dạng vỏ phanh khác nhau được đề xuất là hình. .. phanh 17 4.2 Mô hình toán của phanh lưu chất từ biến 21 4.3 Các phương pháp giải bài toàn từ trường của phanh .25 4.3.1 Phương pháp giải tích 25 4.3.2 Phương pháp phần tử hữu hạn 27 4.3.3 Các mô hình FEM để giải các phanh lưu chất từ biến trong nghiên cứu này sử dụng ANSYS 30 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ TỐI ƯU PHANH LƯU CHẤT TỪ BIẾN VỚI CÁC HÌNH DẠNG KHÁC NHAU CỦA... ra là liệu có phải hình dáng hiện tại của vỏ phanh là tối ưu nhất hay không? Để trả lời câu hỏi trên, đề tài sẽ xét đến một số biên dạng khác nhau của vỏ phanh như poligon, spline, từ đó tìm ra thiết kế tối ưu nhất của vỏ phanh mà vẫn đảm bảo tính năng hoạt động của phanh Việc xác định hình dạng nào của vỏ phanh là tối ưu hơn sẽ được dựa trên khối lượng tối ưu của phanh ứng với lực phanh tương ứng 1.3... đĩa Hình 4.2 Kết cấu MRB dạng tang trống Hình 4.3 Kết cấu MRB dạng kết hợp Hình 4.4 MRB dạng kết hợp với 2 cuộn dây Hình 4.5 MRB dạng kết hợp có 2 cuộn dây với rotor dạng chữ T Hình 4.6 phần tử MRF trong khe lưu chất Hình 4.7 Đường cong B-H của thép silic và MRF Hình 4.8 Lưu đồ thiết kế tối ưu thiết bị MRF sử dụng FEM Hình 4.9 Mô hình FEM để giải bài toán từ trường của MRB Hình 5.1 MRB biên dạng vỏ hình. .. hiệu suất của phanh, một số dạng phanh khác dựa trên cơ sở phanh dạng kết hợp cũng được nghiên cứu đến: Phanh dạng kết hợp với hai cuộn dây và phanh dạng kết hợp với phần rotor dạng hình chữ T Hình 4 4 MRB dạng kết hợp với 2 cuộn dây 36 Hình 4 5 MRB dạng kết hợp có 2 cuộn dây với rotor dạng chữ T 4.2 Mô hình toán của phanh lưu chất từ biến Trong thiết kế MRB, việc tính toán momen hãm của phanh là cực... phận của phanh Bảng 5 2 Tính chất lưu biến của lưu chất từ biến 14 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 2 1 Liên kết giữa các hạt thay đổi theo từ trường Hình 2.2 Cấu tạo cơ bản của MRB Hình 2.3Cấu tạo cơ bản của giảm chấn sử dụng lưu chất từ biến Hình 2.4Cấu tạo cơ cấu gá động cơ Hình 2.5 Găng tay MR Hình 2.6 Cấu tạo van MR Hình 3.1 Biểuđồ tương quan giữa chất lỏng Newton và nhựa Bingham Hình 4.1 Kết cấu MRB dạng. .. Thắng đã có bài viết Thiết kế tối ưu cơ cấu gá động cơ có lực nhớt lớn dùng lưu chất từ biến ”, đã nghiên cứu về ứng dụng MRFtrong cơ cấu gá động cơ Bài nghiên cứu Thiết kế tối ưu phanh lưu chất từ biến không dùng ống cách từ đã tối ưu hóa kích thước của phanh Ngoài ra các tác giả trên cũng có nhiều nghiên cứu chung với các tác giả nước ngoài khác liên quan đến lưu chất từ biến như bài báo: Selection . hiểu về phanh lưu chất từ biến 17 - Xây dựng bài toán tối ưu thiết kế phanh lưu chất từ biến với các hình dạng khác nhau của vỏ phanh. - Giải bài toán tối ưu dựa trên công cụ tối ưu của phương pháp. 27 4.3.3. Các mô hình FEM để giải các phanh lưu chất từ biến trong nghiên cứu này sử dụng ANSYS 30 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ TỐI ƯU PHANH LƯU CHẤT TỪ BIẾN VỚI CÁC HÌNH DẠNG KHÁC NHAU CỦA VỎ PHANH 31 CHƯƠNG. TẮT Trong thiết kế phanh lưu chất từ biến (MRB), hình dạng của vỏ phanh ảnh hưởng rất đáng kể đến đặc tính hoạt động của phanh. Trong nghiên cứu này, các hình dạng khác nhau của vỏ phanh như hình