Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu đặc tính hệ thống treo khí nén dạng hai đòn ngang

Đề tài Nghiên cứu đặc tính hệ thống treo khí nén dạng hai đòn ngang nhằm xác định đặc tính động học của hệ thống treo hai đòn ngang trên xe con, xác định lực tác dụng của phần tử dàn hồi khí nén, khảo sát ảnh đặc tính hệ thống treo hai đòn ngang có phần tử đàn hồi khí nén khi tải trọng thay đổi. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

NGUY B GIÁO DO I HC BÁCH KHOA HÀ NI - NGUY K THUT  NGHIÊN CC TÍNH H THNG TREO KHÍ NÉN D LU THUT K THUT  KHỐ:2017A Hà Ni   B GIÁO DO I HC BÁCH KHOA HÀ NI NGUY NGHIÊN CC TÍNH H THNG TREO KHÍ NÉN DNG HAI  Ngành: K thut  LUK THUT K THU NG DN KHOA HC:      Hà Ni    L DANH MC KÝ HIU VÀ CH VIT TT DANH MC CÁC BNG DANH MC CÁC HÌNH V  TH LI NÓI U  TNG QUAN 13 1.1  thng treo ô tô 13 1.1.1 Công dng, yêu cu ca h thng treo .14 1.1.2 Các b phn h thng treo 15 1.2 Tng quan h v ng ca ô tô 17 1.3 Ch ng 18 1.3.1 Ch tiêu v  êm du .18 1.3.2 Ch tiêu v ti trng 19 1.3.3 Ch tiêu v không gian b trí h thng treo 21 1.4  21 1.4.1  21 1.4.2  22 1.4.3  23 1.5  24 1.5.1  24 1.5.2  24 1.6  24 1.7  .25 1.8  25 NG LC HC CA H THNG TREO KHÍ NÉN 27 2.1 ng hc h  27 2.2 m ca treo khí nén .29 2.3 c tính phn t i 30 2.3.1 c tính ti ca bui 33 2.3.2  cng ca phn t i khí nén 36 2.3.3 Tn s ng riêng 37 2.4 Tính tốn b phi .38 2.5 c tính phn t i khí nén 40 2.5.1 Tính tốn thơng s .40 2.5.2 ng kính piston dw .40 2.5.3 c tính phn t àn hi khí nén .42 2.6  44   45 3.1 u sau .45 3.2  50 3.3  51 3.3.1  w 51 3.3.2 Khc tính ca b phi 52 3.4  60  61 TÀI LIU THAM KHO 62 LI  u ca tơi Nhng nc trình bày luc hin vi s ng dn khoa hc ca thy giáo PGS.TS-   , thy giáo B môn ô tô xe chuyên dng- i hc Bách Khoa Hà Ni Toàn b ni dung lu hoàn toàn phù hp vi n        t ca Hi ng T i hc Bách Khoa Hà Ni Các s liu, kt qu lu    thc Hà Ni, ngày 24  Tác gi Nguy DANH MC KÝ HIU VÀ CH VIT TT Danh mc ký hiu Ký hiu Tên gi  G0 Trng tồn b xe khơng ti N Gt Try ti N G10 Trt lên cc không ti N G1t Trt lên cy ti N G20 Trt lên cu sau không ti N G2t Trt lên cu sau y ti N Gia tc trng m/s2 WB Chi mm LW Chiu dài toàn b ca xe mm BW Chiu rng toàn b ca xe mm HW Chiu cao toàn b ca xe mm / sau mm Bán kính bánh xe mm Htmax Chin nht mm Hmin Khong sáng gm xe mm  Góc nghiêng ngang tr ng ( góc Kingpin) rad  S i góc nghiên ngang rad 0 Góc nghiêng ngang bánh xe ( góc Camber) rad r0 Bán kính bánh xe quay quanh tr ng mm ft  võng  mm f f0T  ng  võng ca h treo  trng thái không ti mm mm Kr Chiu dài tr ng mm hs Tâm quay tc thi ci mng mm Fp Ti trt lên bui g BT1/ BT2 Rbx N F20 Lc tác dng lên b phi xe khơng ti N S Din tích làm vic bui m2 U H s bii din tích làm vic  trng thái tc thi Us H s bii din tích làm vic  tr pa Áp sut khí quyn N/m2 p Áp sut khí nén bui N/m2 p0 Áp suu  trng thái không ti N/m2 pz  chênh áp sut ca bung khí nén N/m2 ps Áp sut khí nén  tr N/m2 pps Áp sut bui  chi N/m2 pp Áp sut bui  chiu cao tc thi N/m2 V Th tích bui  chiu cao tc thi m3 Vs Th i  chi m3 Vtt Th tích bung tích tr khí m3 n Tr s n cng dw ng kính piston mm z Chuyn v ca piston mm C  cng ca bui N/m C0  cng b phi N/m Cs  cng phn t i  tr N/m Cz  cng phn t i  trng thái làm vic N/m 0 Tn s ng riêng Hz 0s Tn s ng riêng  tr Hz  0z Tn s ng riêng  trng thái làm vic Hz d w0 ng kính hiu dng ca piston mm d w1 ng vi hành trình tr ln nht mm d w2 ng vi hành trình nén ln nht mm Chi mm lt ld lbx llx Chii mm Khong cách t tâm quay khp ca ch n bánh xe Khong cách t tâm khn v t balon khí mm mm DANH MC CÁC BNG . 50 Bng 3.2 Áp sut khí nén ti tri 54 Bng 3.3 Lc tác dng lên balon khí ti tri 58 Bng 3.4 T l i li ca balon khí so vi trng thái không ti 58 DANH MC CÁC HÌNH V  TH 1/4 22  22  23  24  th ng hc h  27  th xây dng quan h ng hc h  27  th chuyn v ca bánh xe 29 Hình  cng tn s ng ca h  30  tính tốn phn t i 31 Hình 2.6 Quan h ca F z 32  cng ca bui 36 Hình 2.8 Quan h gia lng kính piston 39 Hình 2.9 ng kính balon ti v trí nén, tr ln nht 40 Hình 2.10 Kt cng hc ca h thng treo 40  41  42 Hình 3.1 Cu to h thng treo khí nén cu sau 45 u khin h thng treo khí nén 47  u chnh t ng mc treo ca xe 47 Hình 3.4 Treo khí nén 48 Hình 3.5 54 Hình 3.6i 54 Hình 3.7i ca h thng treo khí cu sau  mc ti trng 100% ti 56 Hình 3.8i ca h thng treo khí cu sau  mc ti trng khác 57  th t l i li ca balon khí so vi trng thái khơng ti 60 Mc t ng gim xung: - HN xung NN:  vn tc v > 120km/h; - NN xung TN:  v > 140km/h sau 30s hoc ti v > 180km/h Mc t : - n NN:  v < 100km/h sau 60s hoc ti v < 80km/h Các ch  c bit ca h thng treo t i mc: - Trong mt s ng hc bit cn phi ngng ch u chnh ca h th s dng nút bm - H thng t i mc kích hot li bng cách nhn c phím hoc t ng b phu khin xác nh ri v > 10km/h - Nâng xe c cho phép khi c lò xo n b u khinh chic xe  trng thái cao  Treo khí nén Vi phn t i bung khí nén có tác dng nhiu tơ có trng ng phc treo li nhii xe: xe buýt, xe t Hin treo khí g ng dng h treo ca tơ hii Hình 3.4 Treo khí nén 48 * m: + Có kh   cng ca h thng treo (bi áp sut khí nén bên phn t i hoc din tích làm vic h cho ng vi ch  ti tr n s ng riêng ca phi + Gi cng ca h thng treo s  êm du chuyng t Mt gi dch chuyn ca bung lái vùng có tn s thp, hai c s cng xung vùng có tn s thm gia tc thng ca bung lái gim s dch chuyn ca v bánh xe + c tính ca h thng treo khí nén phi tuy hành trình nén tr, nên khng phc treo phc treo b gii hn dch chuy êm du ca h thng treo vn tt + H thng treo khí nén cịn có mm n phn t i, trng ca phn t i bé gic chng m ting n t bánh xe lên bung lái + Khi s dng h thng treo khí nén có th c v trí ca v i vi mi chiu cao cht ti + Tr ng ca h thng treo ch yu  tr ng b phn dn ng trang b  cung cp khí cịn trng ca bn thân b ph hi li rt bé * m: m ln nhi vi h  ng Phn t i bui va b phn dn  h i vi nhíp Kh n lc dc ngang ca h treo khí nén rt Do vy mà phi thit k u dng phù hp m bo kh n lc tt nht Viu khin h thng treo khí nén có lo 49 - u khi: Tín hiu khin ly t cm binh chiu cao thân xe Chii s u khiu chnh hong  loi viu khit cu phc tp - u khin t:  lou khin n t s có cm bit  cu c cu sau dn tr ng cách gia cu xe thân xe Các cm bin gi thông tin ti b u khii dng xung tín hiu, tín hiu c x u khin t cp x khí nén Chiu cao thân xe gi  mt v     ng vi ti tr  ng thi van cịn có kh u khin chiu cao thân xe t  c lên xung thun li 3.2      4x2  Trng tồn xe khơng ti G N 14550 Try ti Gt N 17550 Trt lên cc không ti G 10 N 8000 Trt lên cy ti G1t N 9000 Trt lên cu sau không ti G20 N 6550 Trt lên cy ti G2t N 9550 Chi WB mm 2670 R x C) mm 4520 x 1806 x 1400  B T/B S mm 1545/1520 min mm 120  inch 205/65 R15 bx mm 301,08 Góc nghiêng ngang tr ng (góc Kingpin)   130 S i góc nghiêng ngang   1,50 50 Góc nghiêng ngang bánh xe (góc Camber) o  00 Bán kính bánh xe quay quanh tr ng ro mm 60  T mm 180  mm 144 0T mm 138  r mm 210 3.3   -  w - V - Áp sut khí nén p t -  it 3.3.1  ng kính piston dw Chn áp suu  trng thái không ti: P0 6b ar 6.105 N / m2  ; Trng ca cng hp không ti G20 = 6550 (N), suy trng tác dng lên mt bên h thng treo cu sau: G 6550 3275N Z  20   2 Lc tác dng lên b phi: F20  Z lbx 3275.448   6274 N llx.cos  240.cos(13) l bx=448mm; llx =240mm Mt khác: .d F A p  w0 p 20 w0 0 ng kính hiu dng cc tính: dw0  4.F20 4.6274 0,115 m   3,14.6.105 .p 51  mm 115   cng ca b phi: C0  F0 6274  45465 N / m f0 t 0,138 nh ng kính piston ti v trí ca hành trình nén tr ln nht: - Ti v trí ti tru (z= 0): F0=C0.ft - Ti v trí ca hành trình tr ln nht (z= -80 mm): F1 C f1  f  ft ftr  138  80 58 F1 C f1 45465.0,058 2637 T v trí cân bn v trí tr ln nht, lc tác dng lên b phi thay i mng: F = F0  F = 6274  2637 (N) π 2 ΔF=p0 ΔS=p0 (d w0 -d w1 ) dw1 = dw0 - 4ΔF 4.3637 = 0,1152 =75.10-3 (m)  75 mm π.p0 3,14.6.10 - Ti v trí ca hành trình nén ln nht ( z   80 mm ): F2 C f f  ft fn 138  80  mm 218   9911N F2 C f 45465.0, 218 T v trí cân b n v trí nén ln nht, lc tác dng lên b ph i i mng: ΔF = F2 - F0 = 9911 - 6274 = 3637 N π 2 ΔF=p0 ΔS=p0 (dw2 -dw0 ) dw2 = dw0 + 4ΔF 4.3637 = 0,1152 + = 145.10-3 m π.p0 3,14.6.10  145 mm  Chiu cao ca bui: h  f tr(max) + fn(max)  80 + 80 = 160 (mm) Chn h = 180 (mm) 3.3.2 Kh c tính ca b phi * Hành trình nén Ta có: 52 tan(2) = d w2-d w0 145-115 = = 0,375 z 80 Suy ra: 2 = 200 i ph thuc vào chuyn v z theo công thc: dw2 = dw0 + z.tan(2 ) Th i mng vi chuyn v z Nu coi hình dng ca piston hình nón th c tính:  V  ( dw20 dw0 d w2  d w22 ) z c tác dng lên b phi  c tính bng: n  Vs  dwi Fi  p  Vs  Vi  Vi: n=1,4 Chn th u: Vs 6.103 m3  tn s     i vi mi ti tr      i vi mi ti trng Nên  tri vi mi ti Nên St = S0 Suy ra: F2t p F = t  p t = 2t p F20 p0 F20 -  trng thái không ti: F20 = 6274 (N), p0= (bar) Ta có lc tác dng lên b phi  try ti  tr F2t = G2t l bx llx cosδ c tác dng lên b phi  c tính bng: n .p  dwi Vs Fit    t   V V s i  - Khi ti tr i, lu o sát áp sut khí nén  mc ti khác  bng 3.2: 53 Bng 3.2 Áp sut khí nén ti tri  (N) 6274 6993 7711 8429 9148 9723 Ti trng %/ Kg 0% 25% 50% 75% 100% 120% Pt (bar) 6,68 7,37 8,06 8,75 9,3  khi Hình 3.5  T  th ta thy ti tr 0-120% ti áp su c u chnh  cho ng vi ch  ti trng khác Áp sui di t 6-9,3 bar Hình 3.6 lc  54 T  th ta thy ti tr 0-120% lc tác dng lên balon  * Hành trình tr  hành trình nén, lc tác dng lên b phi ph thuc vào th i q trình dch chuyn Ta có: d d tan(1) = w0 w1 115 75 0,4 80 z Suy ra: 1 = 26,50 i ph thuc vào chuyn v z theo công thc: dw1 = dw0 - z.tan(1) Vi: n = 1,4 Chn th u: V s = 6.10-3 (m3 )  tn s     i vi mi ti tr      i vi mi ti trng Nên  tri vi mi ti Nên St = S0, Suy ra: -  trng thái không ti: F20 = 6274 (N), p0 = (bar) c tác dng lên b phi  hành trình tr c tính bng: n  V  d wi s    Fi p Vs  V   i  -  trng thái ti tri:  V s Fit  Vs  V  i n  dwi  p t   ng hp li tác dng lên balon khí  mc ti trng 100% ti  55 Hình 3.7 i ca h thng treo khí cu sau 100% ti Hình 3.7 th hin kt qu kho sát li tác dng lên balon khí ca h thng treo sau  mc ti trng 100% ti vi áp sut u khin ca khí nén 8,75 bar  th th hin h thng treo có kh  i l  i ca h thng treo bi din tích làm vic h ng vi hành trình dch chuyn ca bánh xe Do hành trình dch chuyn ca bánh xe phi tuyn t ca balon khí nghiêng so vng nên s i l hi ti balon khí s  ca h th thm bo tn s i  th 3.7 ta thy:  hành trình nén, l hi n t thn cao theo chiu tin c (0-80) mm  hành trình tr: l  i  dn t thp lên cao theo chiu tin hành trình piston  (-80; 0) mm  n nén lc cn ca gim chn nh  gim ch ng ca gim chn ng i dng th  ca b phic hp th tiêu tán thông qua gim chn 56  hành trình tr vi lc cn gim ch n tr lc cn ca gim chn   hp th ng c tích  nên li ca balon khí s gim xung i nhiu khong dch chuyn ca balon khí 8i  balon  i mc ti trng khác di [0%-120%] Vi h thng treo khí nén i á6-9.3] bar Hình 3.8i ca h thng treo khí c trng khác  th ta nhn thy, ti tri ca c hành trình nén tr  l vi ti trng chuyn v ca balon khí  th th hin h thng treo có kh i li ca h thng treo bng cách i áp sut khí nén bên phn t ng vi ch  ti trng   n s ng ca ô tơ i ti tri 57 Xét v trí sau theo bng 3.3: Ta xét v trí chuyn v z ca piston  v trí -80; -06; -04; -02; 0; 20; 40; 60; li tác dng lên balon khí  mc ti trng khác ng ng sau: Bng 3.3 Lc tác dng lên balon khí ti tri Ti 0% z Nén Tr 25% 50% 75% 100% 120% 80 mm 56340 N 62793 N 69244 N 75696 N 82147 N 87308 N 60 mm 23649 N 26357 N 29065 N 31773 N 34481 N 36647 N 40 mm 13517 N 15065 N 16613 N 18161 N 19708 N 20947 N 20 mm 8845 N 9858 N 10871 N 11884 N 12896 N 13707 N mm 6232 N 6946 N 7660 N 8373 N 9087 N 9658 N -20 mm 4398 N 4902 N 5405 N 5909 N 6412 N 6815 N -40 mm 3180 N 3545 N 3909 N 4273 N 4637 N 4929 N -60 mm 2321 N 2587 N 2852 N 3118 N 3384 N 3596 N -80 mm 1687 N 1880 N 2073 N 2266 N 2459 N 2614 N T giá tr bc t l i li ti v trí ca balon khí i ti tr     s giá tr % ti trng (i= 0, 25,50,75,100,120) n ch s v trí ca balon khí nén (n= 0,20, 40, 60, 80) Bng 3.4 T l i lc i ca balon khí so vi trng thái khơng Ti Nén 0% 25% 50% 75% 100% 120% 80 mm 1,115 1,229 1,344 1,458 1,550 60 mm 1,115 1,229 1,344 1,458 1,550 40 mm 1,115 1,229 1,344 1,458 1,550 z 58 Tr 20 mm 1,115 1,229 1,344 1,458 1,550 mm 1,115 1,229 1,344 1,458 1,550 -20 mm 1,115 1,229 1,344 1,458 1,550 -40 mm 1,115 1,229 1,344 1,458 1,550 -60 mm 1,115 1,229 1,344 1,458 1,550 -80 mm 1,115 1,229 1,344 1,458 1,550 Nhìn vào bng 3.4 ta nhn thy li  ca c hành trình nén hành trình tr  l vi ti trng c th   mc ti trng 25% t l  li tác dng lên balon khí so vi 0% ti 1,115 ln c hành trình nén hành trình tr  mc ti trng 50% t l i tác dng lên balon khí so vi 0% ti 1,229 ln c hành trình nén hành trình tr  mc ti trng 75% t l i tác dng lên balon khí so vi 0% ti 1,344 ln c hành trình nén hành trình tr  mc ti trng 100% t l i tác dng lên balon khí so vi 0% ti 1,458 ln c hành trình nén hành trình tr  mc ti trng 120% t l i tác dng lên balon khí so vi 0% ti 1,550 ln c hành trình nén hành trình tr y t l i li ti tri hồn tồn khơng ph thuc vào chuyn v ca balon khí nén Tuy nhiên t l i nh i t l i trng ( Ví d: Khi i l 11,5%) Quan h gia s i ti trc th hin hình 3.8 T  th ta nhn thy s i tuyn tính vi s i trng m b cng ca phn t àn hi ch ph thuc vào ti trng bng viu khin áp sut khí nén ca balon khí s m bc tn s ng ci T bng 3.3 t l i li ca balon khí so vi ch  không ti ta xây dc  th th hin t l li tuyn tính vi s i trng 59 c th   th t l i li ca balon kh ti 3.4    khí nén dng     -           gii      u khin                -  tác gi tìm gii áp suu khin theo ti trng ca xe - i ca balon khí nén ta có nhn xét sau: + Li ln  hành trình nén li nhiu theo chuyn v ca balon khí so vi hành trình tru cho phép kt hp vc tính gim chn nhm dp tng ca tơ + T l i  ti trng không ph thuc vào chuyn v ca balon tuyn tính vi t l   i tr   m bo kh  u khin áp su c tn s ng ci thay i ti trng 60   tìm hiu tng quan xây dng hc ca h thng treo khí nén d Lung kính biên dng balon khí  ng yêu cu v li ca h thng treo Luu khin áp sut h thng treo theo ti trng ca xe Khc tính cc lp h thng treo khí nén dvà có nhng nh + Li ln  hành trình nén li nhiu theo chuyn v ca balon khí so vi hành trình tru cho phép kt hp vc tính gim chn nhm dp tng ca ô tô + T l i  ti trng không ph thuc vào chuyn v ca balon tuyn tính vi t l   i tr   m bo kh  u khin áp su c tn s ng ci thay i ti trng            61 TÀI LIU THAM KHO I  Nguyn Hu Cc Thnh, Ph Vàng,  NXB Khoa hc K thut, Hà Ni2 Nguyn Trng Hoan, Thit k tính tốn tơ, Tp gi   Hà Ni- 2011 Nguyn Khc Trai, Nguyn Trng Hoan, H Hu Hi, Ph  ng, Nguy  ng, Trnh Minh Hồng, Kt cu tơ NXB Bách Khoa Hà Ni, Hà Ni- 2010 II  Volkswagen, The Phaeton Air Suspension with Controlled Damping, Design and Function-Self-Study Programme 275, Ammonn, D (1997), Modellbildung und Systementwicklung in der Fahrzeugtechink, BG Teubner Huseyin Akcay and Semiha Turkay, Influence of tire damping on mixed H2/H synthesis of half-car active suspensions, Journal of Soundand Vibration 322 (2009) 1528 Yuping He and John McPhee, Multidisciplinary design optimization of mechatronic vehicles with active suspensions, Journal of Sound and Vibration 283 (2005) 217241 J Sobieski, J Kodiyalam, R Yang, Optimization of car body for noise, vibration and harshness and crash, in: Proceedings of the 41st AIAA/ASME/AHS/ASC, Structures, Structural Dynamics, and Materials, Number AIAA- 2001-1273, Atlanta, 2000 Zhu FEM analysis on a vehicle of drive axle housing of different thichness-1 62 ... to h thng treo khí nén cu sau 45 u khin h thng treo khí nén 47  u chnh t ng mc treo ca xe 47 Hình 3.4 Treo khí nén ... i khí nén Phm vi nghiên cu: nh a phn t i khí nén h th ngang ti trng áp sut khí nén i Ni dung b cc ca lu: Ni dung nghiên. .. H THNG TREO KHÍ NÉN 27 2.1 ng hc h  27 2.2 m ca treo khí nén .29 2.3 c tính phn t i 30 2.3.1 c tính ti ca