Sử dụng nguyên lý jourdain nghiên cứu dao động ô tô

NGUYỀN VĂN LIÊM BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN VĂN LIÊM KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC SỬ DỤNG NGUYÊN LÝ JOURDAIN NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG Ô TÔ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC KHĨA:2011B Hà Nội – Năm 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN VĂN LIÊM SỬ DỤNG NGUYÊN LÝ JOURDAIN NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG Ô TƠ Chun ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Lưu Văn Tuấn Hà Nội – Năm 2012 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn “Sử dụng nguyên lý Jourdain nghiên cứu dao động tơ” cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2012 Tác giả luận văn Nguyễn Văn Liêm i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian làm luận văn, quan tâm bảo tận tình thầy giáo PGS TS Lưu Văn Tuấn người hướng dẫn khoa học trực tiếp, xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn truyền đạt cho nhiều kinh nghiệm quý báu Qua đây, xin gửi lời cảm ơn tới thầy Bộ mơn Ơ tơ Xe chun dụng, Viện Cơ khí Động lực, Trường ĐHBK Hà Nội đào tạo tạo điều kiện cho nhiều suốt thời gian theo học làm luận văn, đồng thời xin gửi lời cảm ơn đến đồng nghiệp, đặc biệt NCS Lê Văn Quỳnh Trường Đại học Đông Nam, Nam Kinh, Trung Quốc giúp đỡ động viên tơi nhiều để hồn thành luận văn ii MỤC LỤC Trang i Lời cam đoan Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt v Danh mục bảng vii Danh mục hình vẽ, đồ thị viii LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Ảnh hưởng dao động ô tô đến mối quan hệ động học "Người – xe – đường" phân tích tiêu đánh giá dao động ô tô 1.1.1 Ảnh hưởng dao động ô tô 1.1.2 Các tiêu đánh giá dao động ô tô 1.1.3 Chọn tiêu đánh giá dao động để nghiên cứu 1.2 Tình hình nghiên cứu dao động tơ 1.2.1 Tình hình nghiên cứu dao động tơ nước ngồi 1.2.2 Tình hình nghiên cứu dao động tơ nước 10 1.3 Mục tiêu phạm vi nghiên cứu luận văn 12 CHƯƠNG II: XÂY DỰNG MƠ HÌNH DAO ĐỘNG Ô TÔ THEO NGUYÊN LÝ JOURDAIN 13 2.1 Động học hệ nhiều vật 13 2.2 Nguyên lý Jourdain 14 2.3 Áp dụng nguyên lý Jourdain xây dựng mô hình dao động tơ hai cầu 16 2.3.1 Chọn xây dựng mơ hình dao động xe khách 16 2.3.2 Ứng dụng nguyên lý Jourdain 17 2.3.2.1 Chọn tọa độ vận tốc suy rộng mơ hình 17 2.3.2.2 Xác định thành phần ma trận quán tính M 18 2.3.2.3 Xác định thành phần véctơ lực suy rộng Q 20 2.4 Phân tích nguồn kích thích gây dao động tơ hai cầu 26 iii 2.4.1 Phân tích nguồn kích thích dao động ô tô quỹ đạo chuyển động thẳng 27 2.4.2 Phân tích nguồn kích thích dao động tơ quỹ đạo quay vịng 30 CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG MƠ HÌNH KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ DAO ĐỘNG CỦA Ơ TƠ KHÁCH ĐĨNG TẠI VIỆT NAM 36 3.1 Chọn thơng số mơ tính tốn 36 3.1.1 Chọn nguồn kích thích mặt đường 36 3.1.1.1 Mấp mơ mặt đường hình sin 36 3.1.1.2 Mấp mơ mặt đường dạng ngẫu nhiên ISO 38 3.1.2 Chọn thông số xe mô 41 3.2 Khảo sát dao động ô tô trường hợp thẳng 43 3.2.1 Mơ hình khối tổng thể Matlab-simulink 43 3.2.2 Ảnh hưởng mặt đường đến dao động ô tô 43 3.2.3 Đánh giá ảnh hưởng hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển động ô tô 48 3.2.3.1 Ảnh hưởng độ cứng nhíp C 48 3.2.3.2 Ảnh hưởng hệ số cản giảm chấn K 50 3.2.4 Đánh giá ảnh hưởng lốp xe đến độ êm dịu chuyển động ô tô 51 3.2.5 Đánh giá ảnh hưởng mấp mô mặt đường đến tiêu êm dịu ô tô khách 53 3.3 Khảo sát ảnh hưởng dao động xe quay vịng 54 3.3.1 Các thơng số mơ 54 3.3.2 Mơ hình khối tổng thể Matlab-simulink 54 3.3.3 Ảnh hưởng điều kiện quay vòng đến độ êm dịu chuyển động ô tô 55 3.4 Tối ưu thông số nhằm nâng cao độ êm dịu chuyển động ô tô 58 3.4.1 Tối ưu thông số hệ thống treo 58 3.4.2 Tối ưu thông số lốp xe 61 3.4.3 Đề xuất số số tối ưu cho hệ thống treo lốp nhằm nâng cao độ êm dịu chuyển động ô tô 62 KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 PHỤC LỤC 70 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên gọi Đơn vị zT Chuyển vị theo phương thẳng đứng trọng tâm thân xe m ϕ Góc xoay trục dọc thân xe quay quanh trục oy rad ψ Góc xoay trục ngang thân xe quay quanh trục ox rad vT Vận tốc dịch chuyển theo phương đứng trọng tâm thân xe m/s ωx Vận tốc góc thân xe xoay quanh trục ngang oy rad/s ωy Vận tốc góc thân xe xoay quanh trục dọc ox rad/s R0 Hệ tọa độ quy chiếu cố định RT Hệ tọa độ quy chiếu chuyển động gắn trọng tâm thân xe RA Hệ tọa độ quy chiếu chuyển động gắn trọng tâm cầu trước RB Hệ tọa độ quy chiếu chuyển động gắn trọng tâm cầu sau r 0v Véc tơ vị trí vật xét hệ tọa độ cố định m qv Véc tơ quay vật xét hệ tọa độ cố định rad v 0i,0 Véc tơ vận tốc vật i xét hệ tọa độ cố định m/s ω 0i,0 Véc tơ vận tốc góc vật i xét hệ tọa độ cố định rad/s a 0i,0 Véc tơ gia tốc vật i xét hệ tọa độ cố định m/s2 ε 0i,0 Véc tơ gia tốc góc vật i xét hệ tọa độ cố định rad/s2 R 0→v Ma trận chuyển từ hệ cố định sang hệ thân xe F i,e Véc tơ ngoại lực vật i N F i,c Véc tơ lực liên kết vật i N M i,e Mô men ngoại lực vật i N.m M i,c Mô men lực liên kết vật i N.m δv 0i Véc tơ vận tốc di chuyển ảo m/s δω 0i Véc tơ vận tốc góc di chuyển ảo rad/s d θA Véc tơ phương vận tốc góc cầu trước quay quanh trục ox d θB Véc tơ phương vận tốc góc cầu sau quay quanh trục ox t zA Véc tơ phương vận tốc dịch chuyển thẳng đứng cầu trước v t zB Véc tơ phương vận tốc dịch chuyển thẳng đứng cầu sau χT Véc tơ tọa độ suy rộng thân xe ϑT Véc tơ vận tốc suy rộng thân xe χA Véc tơ tọa độ suy rộng cầu trước ϑA Véc tơ vận tốc suy rộng cầu trước χB Véc tơ tọa độ suy rộng cầu sau ϑB Véc tơ vận tốc suy rộng cầu sau ξA Dịch chuyển cầu trước theo phương thẳng đứng m θA Góc xoay cầu trước quanh trục dọc thân xe rad ξB Dịch chuyển cầu sau theo phương thẳng đứng m θB Góc xoay cầu sau quanh trục dọc thân xe rad F zj Phản lực tác dụng lên bánh xe chuyển động N Ne Công suất động kW Me Mô men xoắn trục N.m ne Tốc độ quay trục v/ph I T,T Ten xơ quán tính trọng tâm thân xe kg.m2 I A,A Ten xơ quán tính trọng tâm cầu trước kg.m2 I T,T Ten xơ quán tính trọng tâm cầu sau kg.m2 δ vl Góc quay vơ lăng vành lái Độ i CCL Tỷ số truyền hệ thống lái it Tỷ số truyền hệ thống truyền lực ηt Hiệu suất hệ thống truyền lực βt Góc quay bánh xe dẫn hướng bên trái Độ βp Góc quay bánh xe dẫn hướng bên phải Độ rb Bán kính bánh xe m ϕx Hệ số bám dọc f Hệ số cản lăn vi DANH MỤC CÁC BẢNG TÊN BẢNG Bảng 1.1 Bảng đánh giá chủ quan độ êm dịu ô tô theo ISO 2631-1[16] Trang Bảng 3.1 Các lớp mấp mô mặt đường phân loại theo tiêu chuẩn ISO 8068[17] 39 Bảng 3.2 Các thông số kỹ thuật xe Huyndai County HD 29 E 41 Bảng 3.3 Gia tốc bình phương trung bình theo phương thẳng đứng C thay đổi 48 Bảng 3.4 Gia tốc bình phương trung bình theo phương đứng K thay đổi 50 Bảng 3.5 Gia tốc bình phương trung bình theo phương thẳng đứng C L thay đổi 52 Bảng 3.6 Khảo sát thay đổi a wz tối ưu C K 59 Bảng 3.7 Bảng Kết tối ưu thông số cho xe Huyndai County HD 29 E3 62 Bảng 3.8 Một số Bộ số liệu tối ưu 62 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ TÊN HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Hệ thống "Đường-Xe-Người" Trang Hình 2.1 Sơ đồ mơ hình dao động tơ hai cầu 16 Hình 2.2 Sơ đồ lực tác dụng lên thân xe 22 Hình 2.3 Sơ đồ lực tác dụng lên cầu trước 24 Hình 2.4 Sơ đồ lực tác dụng lên cầu sau 24 Hình 2.5 Sơ đồ hệ thống lái 31 Hình 2.6 Sơ đồ quay vịng 32 Hình 2.7 Sơ đồ phản lực tác dụng lên bánh xe quay vịng 33 Hình 3.1 Hàm điều hồ mấp mơ 37 Hình 3.2 Chiều cao mấp mơ mặt đường theo tiêu chuẩn ISO cấp A 39 Hình 3.3 Chiều cao mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO cấp B 40 Hình 3.4 Chiều cao mấp mơ mặt đường theo tiêu chuẩn ISO cấp C 40 Hình 3.5 Chiều cao mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO cấp D 41 Hình 3.6 Sơ đồ tổng thể Matlab-simulink 7.04 43 Hình 3.7 Chuyển vị thẳng đứng trọng tâm thân xe 44 Hình 3.8 Gia tốc theo phương thẳng đứng trọng tâm thân xe 44 Hình 3.9 Chuyển vị theo phương thẳng đứng phía trước thân xe 45 Hình 3.10 Gia tốc theo phương thẳng đứng phía trước thân xe 45 Hình 3.11 Chuyển vị theo phương thẳng đứng phía sau thân xe 46 Hình 3.12 Gia tốc theo phương thẳng đứng phía sau thân xe 46 Hình 3.13 Chuyển vị vị trí trọng tâm thân xe 47 Hình 3.14 Gia tốc vị trí trọng tâm thân xe 47 Hình 3.15 Gia tốc bình phương trung bình C thay đổi 49 Hình 3.16 Gia tốc bình phương trung bình K thay đổi 51 Hình 3.17 Gia tốc bình phương trung bình C L thay đổi 52 Hình 3.18 Ảnh hưởng kích thích mặt đường đến gia tốc bình phương trung 53 viii Nhận xét: - Khi tăng vận tốc quay vòng từ 5km/h lên 10km/h, giá trị gia tốc bình phương trung bình trọng tâm thân xe tăng từ 0,3724m/s2 tăng lên 0,5089m/s2 bình quân tăng 36,6% - Khi tăng vận tốc quay vòng từ 10km/h lên 15km/h, giá trị gia tốc bình phương trung bình trọng tâm thân xe tăng từ 0,5089m/s2 tăng lên 1,1591m/s2 bình quân tăng 127,7% 3.4 Tối ưu thông số nhằm nâng cao độ êm dịu chuyển động ô tô Dựa kết khảo sát dao động ô tô hai trường hợp xe chuyển động thẳng chuyển động quay vòng Trong trường hợp xe chuyển động quay vòng, vận tốc chuyển động ô tô thường nhỏ để đảm bảo an toàn chuyển động thời gian quay vịng ngắn so với thời gian tơ chuyển động thẳng Theo kết khảo sát ảnh hưởng quay vịng đến độ êm dịu chuyển động tô mục 3.1.2 ta thấy ảnh hưởng quay vịng đến độ êm dịu chuyển động tơ vơ nhỏ, ảnh hưởng kích thích mặt đường đến độ êm dịu chuyển động ô tơ lại lớn Vì việc tối ưu thông số để nâng cao độ êm dịu chuyển động ô tô, tác giả chọn trường hợp xe chuyển động thẳng mặt đường hàm ngẫu nhiên theo tiêu chuẩn ISO cấp C để tiến hành tối ưu hóa 3.4.1 Tối ưu thơng số hệ thống treo Từ kết khảo sát ảnh hưởng thông số kết cấu đến độ êm dịu chuyển động ô tô, ta tiến hành tối ưu độ cứng hệ số cản hệ thống treo cho gia tốc bình phương trung bình thân xe đạt giá tri nhỏ : Theo kết Hình 3.15 ta thấy hệ số giảm chấn 0,5.K ≤ K ≤ K (N.s/m) 0,6.C0 ≤ C ≤ C0 (N/m) độ êm dịu chuyển động tơ tăng ngược lại độ êm dịu tơ giảm 58 Theo kết Hình 3.16 ta thấy giá trị 0,8.K ≤ K ≤ 1,4.K (N.s/m) 0,5.C0 ≤ C ≤ C0 (N/m) độ êm dịu chuyển động tơ tăng ngược lại độ êm dịu ô tô giảm Vậy từ hai kết ta chọn vùng tối ưu cho thông số hệ thống treo 0,6.C0 ≤ C ≤ C0 ( N / m)  0,8.K ≤ K ≤ 1,4.K ( N.s / m) là: Ta tiến hành khảo sát phụ thuộc C K để xác định thông số cụ thể vùng tối ưu, ta có kết sau: Bảng 3.6 Khảo sát thay đổi awz tối ưu C K TT K (N.s/m) awz (m/s2) C=0,6.C0 C=0,7.C0 C=0,8.C0 C=0,9.C0 C=1,0.C0 K =0,8.K0 0,2498 0,2705 0,3008 0,3371 0,3830 K =0,9.K0 0,2562 0,2760 0,3026 0,3366 0,3778 K =1,0.K0 0,2625 0,2831 0,3093 0,3402 0,3766 K =1,1.K0 0,2708 0,2897 0,3127 0,3446 0,3765 K =1,2.K0 0,2800 0,2993 0,3203 0,3478 0,3777 K =1,3.K0 0,2895 0,3060 0,3266 0,3517 0,3785 K =1,4.K0 0,2965 0,3130 0,3333 0,3558 0,3821 K =1,5.K0 0,3040 0,3215 0,3397 0,3632 0,3857 59 Gia toc binh phuong trung binh awz(m/s2) 0.42 0.4 0.38 0.36 0.34 0.32 0.3 C=0.6C0(N/m) C=0.7C0(N/m) C=0.8C0(N/m) C=0.9C0(N/m) C=1.0C0(N/m) 0.28 0.26 0.24 0.8 0.9 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5xK0 He so can giam chan K(N.s/m) Hình 3.25 Khảo sát ảnh hưởng C K đến độ êm dịu chuyển động ô tô sau tối ưu Nhận xét: Theo tiêu chuẩn ISO[16], ô tô dao động gia tốc bình phương trung bình theo phương thẳng đứng a wz ≤ 0,315 (m/s2) người có cảm giác thoải mái, dựa vào tiêu chuẩn kết khảo sát Hình 3.25 ta có nhận xét: - Nếu 0,7.C0 ≤ C ≤ 0,9.C0 (N/m) 0,8.K ≤ K ≤ 1,1.K (N.s/m) độ êm dịu chuyển động tô tăng đảm bảo tiêu chuẩn ISO - Nếu C ≥ 0,9.C (N/m) không phụ thuộc vào K ta thấy độ êm dịu chuyển động ô tô giảm, không đảm bảo theo tiêu chuẩn ISO - Nếu C ≤ 0,7.C0 (N/m) không phụ thuộc vào K ta thấy độ êm dịu chuyển động ô tô giảm mạnh, đảm bảo theo tiêu chuẩn ISO, trường hợp độ cứng vững hệ thống treo thấp độ cứng C giảm khơng đảm bảo tính ổn định hướng tô chuyển động Kết luận: Vậy dựa kết khảo sát Hình 3.25 ta chọn thơng số hệ thống treo trước sau: 60 0,7.C0 ≤ C ≤ 0,9.C0 ( N / m) Bộ thông số  thông số tối ưu cho hệ thống 0,8.K ≤ K ≤ 1,1.K ( N.s / m) treo đảm bảo gia tốc bình phương trung bình đạt tiêu chuẩn ISO 2631-1 (1997) 3.4.2 Tối ưu thông số lốp xe Độ cứng lốp xe ảnh hưởng đáng kể đến độ êm dịu chuyển động ô tô khách, độ cứng lốp thấp dẫn đến tăng khả cản, tính dẫn hướng ổn định hướng giảm, tính êm dịu chuyển động lại tăng, ngược lại độ cứng lốp xe lớn lại làm giảm độ êm dịu chuyển động Vì khảo sát dao động tơ khách để tìm thơng số cho độ cứng lốp xe vừa đảm bảo tính ổn định hướng, giảm lực cản lăn tăng độ êm dịu chuyển động ô tô khách cần thiết Theo kết Hình 3.17 ta thấy với C L ≥ 0,9.C L (N/m) độ êm dịu chuyển động tơ giảm mạnh - Với C L ≤ 0,7.C L (N/m) độ êm dịu chuyển động tơ tăng mạnh nhiên độ cứng lốp giảm dẫn đến ổn định hướng tăng hệ số cản lăn - Với 0,7.C L ≤ C L ≤ 0,9.C L ( N / m) độ êm dịu chuyển động ô tô tăng lên đảm bảo độ cứng vững, độ êm dịu chuyển động ô tô theo tiêu chuẩn ISO Vậy thông số tối ưu lốp chọn: 0,7.C L ≤ C L ≤ 0,9.C L ( N / m) Vậy với thông số tối ưu ta có bảng tổng hợp thơng số tối ưu Bảng 3.7 61 Bảng 3.7 Bảng Kết tối ưu thông số cho xe Huyndai County HD 29 E3 Kết tối ưu C1 (N/m) Giá trị ban đầu 193844 Vùng số liệu tối ưu 0.6C01 ≤ C1 ≤ 1.0C01 135691 ≤ C1 ≤ 174460 C2 (N/m) 177007 0.6C02 ≤ C2 ≤ 1.0C02 123905 ≤ C2 ≤ 159306 K1 (N.s/m) 7733 0.8K01 ≤ K1 ≤ 1.4K01 6186 ≤ K1 ≤ 8506 K2 (N.s/m) 9804 0.8K02 ≤ K2 ≤ 1.4K02 6863 ≤ K2 ≤ 10784 CL1 (N/m) 493211 0.7CL01 ≤ CL1 ≤ 0.9CL01 345248 ≤ CL1 ≤ 443890 CL2 (N/m) 986422 0.7CL02 ≤ CL2 ≤ 0.9CL02 690495 ≤ CL2 ≤ 887780 KL1 (N.s/m) 0 KL2 (N.s/m) 0 TT Tên 3.4.3 Đề xuất số số tối ưu cho hệ thống treo lốp nhằm nâng cao độ êm dịu chuyển động ô tô Dựa vào việc khảo sát ảnh hưởng thông số kết cấu đến độ êm dịu chuyển động ô tô dựa vào Bảng 3.7 Kết giới hạn thông số kết cấu tối ưu, tác giả đưa số liệu tối ưu Bảng 3.8 sau: Bảng 3.8 Một số Bộ số liệu tối ưu TT Ký hiệu Bộ số liệu tối ưu Bộ số liệu nguyên Bộ số liệu Bộ số liệu Bộ số liệu C1 (N/m) 193844 174460 155075 135691 C2 (N/m) 177007 159306 141606 123905 K1 (N.s/m) 7733 8506 6959,7 6186,4 K2 (N.s/m) 9804 10784 8823,6 7843,2 CL1 (N/m) 493211 443890 394568,8 345248 CL2 (N/m) 986422 887780 789137,6 690495 KL1 (N.s/m) 0 0 KL2 (N.s/m) 0 0 awz (m/s2) 0,3765 0,3321 0,2923 0,2721 62 * Kết so sánh Bộ số liệu số với Bộ số liệu cũ Gia toc binh phuong trung binh awz(m/s2) 1.5 Bo so lieu moi so Bo so lieu cu 0.5 -0.5 -1 -1.5 10 15 Thoi gian t(s) Hình 3.26 Kết so sánh awz Bộ số liệu số với Bộ số liệu cũ Từ kết Hình 3.26 đưa số nhận xét sau: Với thông số Bộ số liệu số so với Bộ số liệu cũ, giá trị gia tốc bình phương trung bình Bộ số liệu số giảm so với Bộ số liệu cũ từ 0,3765m/s2 xuống 0,3321m/s2, với mức giảm trung bình 11,79% 63 * Kết so sánh Bộ số liệu số với Bộ số liệu cũ Gia toc binh phuong trung binh awz(m/s2) 1.5 Bo so lieu cu Bo so lieu moi so 0.5 -0.5 -1 -1.5 10 15 Thoi gian t(s) Hình 3.27 Kết so sánh awz Bộ số liệu số với Bộ số liệu cũ Từ kết Hình 3.27 đưa số nhận xét sau: Với thông số Bộ số liệu số so với Bộ số liệu cũ, thấy giá trị gia tốc bình phương trung bình Bộ số liệu số giảm nhiều so với Bộ số liệu cũ từ 0,3765m/s2 xuống 0,2923m/s2, với mức giảm trung bình so với Bộ số liệu cũ 22,36% giảm so với Bộ số liệu số 11,98%, đảm bảo độ êm dịu chuyển động ô tô theo tiêu chuẩn ISO 2631-1 (1997) 64 * Kết so sánh Bộ số liệu số với Bộ số liệu cũ Gia toc binh phuong trung binh awz(m/s2) 1.5 Bo so lieu cu Bo so lieu moi so 0.5 -0.5 -1 -1.5 10 15 Thoi gian t(s) Hình 3.28 Kết so sánh awz Bộ số liệu số với Bộ số liệu cũ Từ kết Hình 3.28 đưa số nhận xét sau: Với thông số Bộ số liệu số 3, thấy giá trị gia tốc bình phương trung bình Bộ số liệu số giảm nhiều so với Bộ số liệu cũ từ 0,3765m/s2 xuống cịn 0,2721m/s2, với mức giảm trung bình so với Bộ số liệu cũ 27,73% giảm so với Bộ số liệu số 18,06%, giảm so với Bộ số liệu số 6,91%, đảm bảo độ êm dịu chuyển động ô tô theo tiêu chuẩn ISO 2631-1 (1997) - 65 KẾT LUẬN Trong suốt thời gian nghiên cứu, với cố gắng thân bảo tận tình thầy giáo hướng dẫn khoa học, tác giả hoàn thành nội dung luận văn thạc sĩ khoa học Luận văn đạt số kết sau đây: - Một phương pháp nguyên lý Jourdain kết hợp phương trình Newton – Euler ứng dụng để phân tích dao động theo phương thẳng đứng hai trường hợp xe chuyển động thẳng quay vòng - Nghiên cứu tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động ô tô theo tiêu chuẩn ISO - Xây dựng mơ hình dao động tơ khách đóng Việt Nam trường hợp - Giải hệ phương trình vi phân dao động Simulink phần mềm Matlab 7.0.4 - Khảo sát ảnh hưởng kích thích mặt đường dạng hàm điều hòa, hàm ngẫu nhiên theo tiêu chuẩn ISO đến độ êm dịu chuyển động ô tô - Nghiên cứu ảnh hưởng hệ thống treo, lốp xe kích thích mặt đường đến độ êm dịu chuyển động ô tô - Phân tích ảnh hưởng vận tốc quay vịng xe ảnh hưởng đến độ êm dịu chuyển động xe khách, xe quay vịng V=5km/h, bình phương trung bình gia tốc vị trí trọng tâm thân xe awz=0,3724 m/s2 , quay vịng V=10km/h giá trị gia tốc bình phương trung bình vị trí trọng tâm thân xe awz=0,5089 m/s2 tăng so với trường hợp V=5km/h 36,6% - Nghiên cứu đưa thông số tối ưu hệ thống treo, lốp xe để nâng cao độ êm dịu chuyển động tơ khách đóng Việt Nam đề xuất số số liệu tối ưu với kết sau: dựa vào tiêu chuẩn ISO 2631-1 (1997) để phân tích ảnh hưởng thông số hệ thống treo, lốp xe, mặt đường đến độ êm dịu chuyển động ô tô từ đưa thơng số tối ưu cho hệ thống treo lốp xe xe khách 29 chỗ ngồi sản xuất Việt nam giá trị gia tốc bình phương trung bình vị trí trọng tâm thân xe awz= 0.271m/s2 giảm 27,73% 66 so với thông số xe nguyên bản, giảm 18,06% so với Bộ số liệu tối ưu giảm 6,91 so với Bộ số liệu tối ưu Tuy nhiên bên cạnh luận văn tác giả nghiên cứu cịn số hạn chế sau: - Chưa đề cập đặc tính phi tuyến hệ thống treo, lốp xe ảnh hưởng đến độ êm dịu chuyển động ô tô - Chưa đề cập đến ảnh hưởng treo động đến độ êm dịu chuyển động ô tô - Chưa đề cập ảnh hưởng lực bên xe đến độ êm dịu chuyển động ô tô Qua tác giả mạnh dạn đưa số đề xuất cho hướng nghiên cứu sau: - Nghiên cứu tiêu đánh giá dao động ô tô sát với thực tế Việt Nam dựa kết đo ảnh hưởng dao động đến người Việt Nam - Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố phi tuyến lốp xe, hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển động ô tô - Nghiên cứu mơ hình dao động “Đường – Xe – Người” sát với mơ hình thực tế - Thí nghiệm thực tế để so sánh với kết mô 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Hữu Cẩn Một số tác giả khác (1998), Lý Thuyết ôtô máy kéo, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Phan Nguyên Di (1996), Cơ học hệ nhiều vật, HVKTQS, Hà Nội Nguyễn Xn Dũng (2010), Xây dựng mơ hình động lực học ô tô quân nhiều cầu hệ mô phỏng, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Học viện kỹ thuật quân Hà Nội, Hà Nội Đặng Việt Hà (2010), Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số đến độ êm dịu chuyển động ô tô khách đóng Việt Nam, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Đại học Giao thông Vận tải - Hà Nội, Hà Nội Võ Văn Hường(2004), Nghiên cứu hồn thiện mơ hình khảo sát dao động ô tô tải nhiều cầu,Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Trường ĐHBK Hà Nội, Hà Nội Nguyễn Văn Khang (2007), Động lực học hệ nhiều vật, NXB khoa học kỹ thuật Nguyễn Văn Khang (1998), Dao động kỹ thuật, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Phùng Quang (2004), Matlab & Simulation dành cho kỹ sư điều khiển tự động, NXB khoa học kỹ thuật Lê Văn Quỳnh (2006), Nghiên cứu dao động ghế ngồi xe khách đóng Việt Nam, Luận văn thạc sỹ khoa học, Trường ĐHBK Hà Nội, Hà Nội 10 Đỗ Sanh (1992), Cơ học, NXB Giáo dục, Hà Nội 11 Nguyễn Khắc Trai (1997), Tính điều khiển quỹ đạo chuyển động ô tô, Nhà xuất Giao thông vận tải 12 Lưu Văn Tuấn (1994), Nghiên cứu dao động xe ca Ba Đình sở đề xuất biện pháp nâng cao độ êm dịu chuyên động, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Trường ĐHBK Hà Nội, Hà Nội 13 Dodds C J, and Robson, J D(1973)The description of road surface roughness Journal of Sound and Vibration, 31(2), 175–183 14 G Centa (1997), Motor Vehicle Dynamics: Modeling and Simulation, 68 Singapore, World Scientific 15 Natick, MA (2004), The Student Edition of MATLAB User’s Guide, The Mathworks, Inc Version 5, Massachusetts 01760 - 2098 16 ISO 2631-1(1997) Mechanical vibration and shock-Evanluation of human exposure to whole-body vibration, Part I: General requirements, The International Organization for Standardization 17 ISO 8068(1995) Mechanical vibration-Road surface profiles - reporting of measured data 18 Le Van Quynh, Jianrun Zhang, Le Dinh Dat, Nguyen Kim Binh and Luu Van Tuan (2010), Research on the Optimal Parameters of Suspension Systems for Improved Ride Comfort Movement of the Vehicle by Vibration Model with D.O.F, 10th National Conference of Solid Mechanics, Thai Nguyen, Vietnam, pp615-621 19 Le Van Quynh, Jianrun Zhang, Xiaobo Liu and Wang yuan (2011), Nonlinear dynamics model and analysis of interaction between vehicle and road surfaces for 5-axle heavy truck, Journal of Southeast University (Natural Science Edition), Vol 27(4):452-457 69 PHỤC LỤC CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG DAO ĐỘNG Ơ TƠ MATLAB-SIMULINK 7.0.4 V=50/3.6; q0=0.01; S=8; M=5394; m1=266; m2=427; Jy=19632; Jx=3478; Jx1=232; Jx2=287; L=4.085; a=2.4; b=1.685; Bt=1.705; Bs=1.495; C1=193844; C2=177007; Cl1=493211; Cl2=986422; K1=7733; K2=9804; Kl1=0; Kl2=0; g=0; % THONG SO KHAO SAT %van toc cua xe(Km/h) % THONG SO MAP MO MAT DUONG HAM SIN %bien dao dong(m) %quang duong dao dong(m) % THONG SO CUA XE %Khoi luong duoc treo(kG) %Khoi luong khong duoc treo cau truoc(kG) %Khoi luong khong duoc treo cau sau(kG) %momen quan tinh doi voi truc quay y(kG/m) %momen quan tinh doi voi truc quay x(kG/m) %momen quan tinh doi voi truc quay x cua cau truoc(kG/m) %momen quan tinh doi voi truc quay x cua cau sau(kG/m) %Chieu dai co so cau xe(m) %khoang cach tu tam den cau truoc(m) %khoang cach tu tam den cau sau(m) %Chieu ngang co so cau truoc xe(m) %Chieu ngang co so cau sau xe(m) %Do cung treo cau truoc(kG/m) %Do cung treo cau sau(kG/m) %Do cung lop xe cau truoc(kG/m) %Do cung lop xe cau sau(kG/m) %Giam chan treo cau truoc(kG.s/m) %Giam chan treo cau sau(kG.s/m) %Giam chan lop xe cau truoc(kG.s/m) %Giam chan lop xe cau sau(kG.s/m) %gia toc truong(m/s2) % THONG SO MAP MO MAT DUONG HAM NGAU NHIEN % LOAI A: V=50/3.6; anpha1=0.132; ro1=0.0015; w1=anpha1*V; NP1=2*anpha1*V*ro1^2 % LOAI B: anpha2=0.1303; ro2=0.0032; w2=anpha2*V; NP2=2*anpha2*V*ro2^2 % LOAI C: anpha3=0.12; ro3=0.0060; w3=anpha3*V; NP3=2*anpha3*V*ro3^2 % LOAI D: anpha4=0.1007; ro4=0.0115; w4=anpha4*V; NP4=2*anpha4*V*ro4^2 % CHUYEN VI VA GIA TOC TAI MOT SO VI TRI figure(1) % Chuyen vi tam than xe Z(m) plot(simout12(:,2),simout12(:,1)) grid on xlabel('Thoi gian (s)') 70 ylabel('Chuyen vi tam than xe Z (m)') figure(2); % Gia toc tam than xe Z’’(m/s2) plot(simout13(:,2),simout13(:,1)) grid on figure(3) % Chuyen vi phia truoc than xe Z1(m) plot(simout14(:,2),simout14(:,1)) grid on xlabel('Thoi gian (s)') ylabel('Chuyen vi phia truoc than xe Z1 (m)') figure(4); % Gia toc phia truoc than xe Z1’’(m/s2) plot(simout15(:,2),simout15(:,1)) grid on figure(5) % Chuyen vi phia sau than xe Z2(m) plot(simout16(:,2),simout16(:,1)) grid on xlabel('Thoi gian (s)') ylabel('Chuyen vi phia sau than xe Z2 (m)') figure(6); % Gia toc phia sau than xe Z2’’(m/s2) plot(simout17(:,2),simout17(:,1)) grid on % SO DO HE THONG TRUYEN LUC ne=1861 % Toc truc co (v/ph) rb=0.35 % banh kinh banh xe (m) i1=5.979 % TST tay so ic=4.77 % TST vi sai i=i1*ic % Ty so truyen HTTL h=0.89 % Hieu suat HTTL f=0.015 % He so can lan phix=0.7 % He so bam doc nb=ne/i % Toc banh xe (v/ph) Vb=rb*pi*nb*3.6/30 % van toc dai (km/h) V1=Vb/3.6 % Toc banh xe (m/s) nemax=2800 % Van toc tai Nemax (v/ph) Nemax=110 % Cong suat cuc dai (kw) Ne=Nemax*(0.7*(ne/nemax)+1.13*(ne/nemax)^2-(ne/nemax)^3) % Cong suat (kw) Me=(10000*Ne)/(1.047*ne) % Mo men xoan dong co (N.m) Mk=(Me*i*h) % SO DO XAC DINH PHAN LUC BEN KHI QUAY VONG iccl=19.85 h1=0.15 h2=0.12 Z1=25060 Z2=35810 Z11=Z1*h1*V1^2/Bt Z22=Z2*h2*V1^2/Bs % TOI UU THONG SO c1 c1=[100000 140000 180000 220000 260000 300000]; K1=7733; awz1=[0.2972 0.3240 0.3476 0.3667 0.3958 0.4210]; plot(c1,awz1); hold on K2=5733; awz2=[0.2824 0.3268 0.3910 0.4290 0.4367 0.4466]; plot(c1,awz2); hold on K3=9733; awz3=[0.3024 0.3287 0.3592 0.3804 0.3956 0.4090]; plot(c1,awz3); 71 grid on % TINH GIA TOC QUAN PHUONG TRUNG BINH A=simout13(:,1); [n,m]=size(A); total=0; for i=1:n total=A(i)^2+total; end a0=total/n total1=sqrt(a0); 72 ... TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Ảnh hưởng dao động ô tô đến mối quan hệ động học "Người – xe – đường" phân tích tiêu đánh giá dao động ô tô 1.1.1 Ảnh hưởng dao động ô tô 1.1.2 Các tiêu đánh giá dao động ô tô. .. giá dao động để nghiên cứu 1.2 Tình hình nghiên cứu dao động tơ 1.2.1 Tình hình nghiên cứu dao động tơ nước ngồi 1.2.2 Tình hình nghiên cứu dao động ô tô nước 10 1.3 Mục tiêu phạm vi nghiên cứu. .. "Người – Xe – Đường" để nghiên cứu dao động xe 1.1.2 Các tiêu đánh giá dao động ô tô Như biết ô tô dao động gồm hệ nhiều vật dao động Để đánh giá ảnh hưởng dao động ô tô dựa vào nhiều tiêu tiêu