Luận án tiến sĩ nghiên cứu dao động của ô tô khách có sử dụng hệ thống treo khí nén

0 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƢƠNG MẠNH HÙNG NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA Ơ TƠ KHÁCH CĨ SỬ DỤNG HỆ THỐNG TREO KHÍ NÉN LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT H Nội - 2017 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƢƠNG MẠNH HÙNG NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA Ơ TƠ KHÁCH CĨ SỬ DỤNG HỆ THỐNG TREO KHÍ NÉN Chuyên ngành: KỸ THUẬT Ô TÔ – MÁY KÉO Mã số : 62.52.01.16.03 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS-TS Đ o Mạnh Hùng 2.TS.Nguyễn Tuấn Anh LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT H Nội - 2017 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi chưa công bố công trình khác Các số liệu, kết đưa luận án trung thực TÁC GIẢ LUẬN ÁN i MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vii MỞ ĐẦU Chƣơng I TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Xu hƣớng phát triển ô tô khách Việt Nam 1.1.1 Đặc điểm phát triển mạng lưới giao thông Việt Nam 1.1.2 Hiện trạng phát triển ô tô khách Việt Nam 1.1.3 Tình hình sản xuất lắp ráp tơ khách Việt Nam 1.2 Hệ thống treo h n n 10 1.2.1 Đặc điểm hệ thống treo khí nén 10 1.2.2 Hệ thống treo khí nén tơ khách 11 1.2.3 Các mô hình nghiên cứu động lực học hệ thống treo khí nén 12 1.3 Khái quát cơng trình nghiên cứu liên quan đến nội dung đề tài 15 1.3.1 Các cơng trình nghiên cứu giới có liên quan đến tài 18 1.3.2 Các cơng trình nghiên cứu dao động tô nước 20 1.4 Vấn đề tồn v hƣớng nghiên cứu 23 1.5 Nhiệm vụ nghiên cứu luận án 24 KẾT LUẬN CHƢƠNG I 24 Chƣơng II THIẾT LẬP MƠ HÌNH DAO ĐỘNG Ơ TƠ KHÁCH SỬ DỤNG HỆ THỐNG TREO KHÍ NÉN 26 2.1 Mơ hình động lực học lị xo h n n 26 2.1.1 Cơ sở lý thuyết nhiệt động học 26 2.1.2 Các thông số đặc trưng l o h n n 28 2.1.3 Mô hình tốn học lị xo khí nén 29 2.2 Đ c t nh đ n hồi lò xo h n n 33 2.2.1 Đặc t nh đ n hồi t nh 33 2.2.2 Đặc t nh động lực học lò xo khí nén 35 2.3 Mơ hình dao động tơ h ch với hệ thống treo khí nén 38 2.3.1 C c giả thiết hi dựng ô h nh 38 2.3.2 Mô h nh dao động 1/4 ô tô với hệ thống treo khí nén 39 ii 2.3.3 Mô h nh dao động ô tô không gian với hệ thống treo khí nén 42 2.4 C c ch tiêu đ nh gi dao động ô tô 54 2.4.1 Chỉ tiêu đ nh gi độ êm dịu chuyển động 54 2.4.2 Chỉ tiêu đ nh gi an to n chu ển động 55 KẾT LUẬN CHƢƠNG II 60 Chƣơng III KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN DAO ĐỘNG CỦA Ô TÔ KHÁCH SỬ DỤNG HỆ THỐNG TREO KHÍ NÉN 61 3.1 Mơ mơ hình nghiên cứu dao động tơ Matlab Simulink 61 3.2 Ơ tơ khách UNIVERSE 66 3.3 Khảo s t dao động riêng ô tô 68 3.3.1 Tần số dao động riêng ô tô theo phương thẳng đứng 68 3.3.2 Tần số dao động riêng lắc ngang 69 3.4 Khảo s t dao động ô tô miền thời gian 69 3.4.1 Ảnh hưởng mấp mô mặt đường 69 3.4.2 Ảnh hưởng p suất l o h n n 74 3.4.3 Ảnh hưởng thể tích bình khí phụ 77 3.5 Khảo s t dao động ô tô miền tần số 81 3.5.1 Ảnh hưởng áp suất l o h n n đến êm dịu chuyển động 82 3.5.2 Ảnh hưởng thể tích bình khí phụ đến êm dịu chuyển động 85 3.5.3 Ảnh hưởng thể tích bình khí phụ đến tính ổn định chuyển động 86 KẾT LUẬN CHƢƠNG III 88 Chƣơng IV: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 89 4.1 Mục đ ch nghiên cứu thực nghiệm 89 4.2 Thí nghiệm x c định độ cứng tĩnh lò xo h n n 89 4.2.1 Điều kiện thực thí nghiệm 89 4.2.2 Trang thiết bị phục vụ thí nghiệm 90 4.2.3 Phương ph p thực thí nghiệm 91 4.2.4 Kết thí nghiệm 92 4.3 Thí nghiệm x c định độ cứng động lực học lị xo khí nén 94 4.3.1 Trang thiết bị phục vụ thí nghiệm 94 4.3.2 Phương ph p thực thí nghiệm 94 4.3.3 Kết thí nghiệm 97 4.4 Sử dụng kết thí nghiệm để chuẩn hóa mơ hình lý thuyết 100 4.4.1 Sử dụng kết lý thuyết để chuẩn hóa đường đặc t nh t nh l o h n n 101 4.4.2 Sử dụng kết thí nghiệ để chuẩn hóa h nh dao động không gian ô tô khách 102 iii 4.5 Thí nghiệm x c định tần số dao động riêng ô tô h ch theo phƣơng thẳng đứng 103 4.5.1 Mục đ ch th nghiệm 103 4.5.2 Giới thiệu thiết bị thí nghiệm 104 4.5.3 Phương ph p thực thí nghiệm 107 4.5.4 Kết thí nghiệm 110 KẾT LUẬN CHƢƠNG IV 111 KẾT LUẬN CHUNG 112 MỘT SỐ KIẾN NGHỊ VÀ ĐỀ XUẤT 115 HƢỚNG PHÁT TRIỂN TIẾP THEO CỦA LUẬN ÁN 115 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO 117 PHỤ LỤC PL1 THÍ NGHIỆM ĐO ĐỘ CỨNG ĐỘNG LỰC HỌC LỊ XO KHÍ NÉN PL2.THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH TĨNH LỊ XO KHÍ NÉN 12 PL3 MỘT SỐ HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM 22 PL5 THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE THÍ NGHIỆM 27 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU STT Ký hiệu ms mu ks1 , ks2 cs1 , cs2 ku1 ku2 cu1 cu2 a,b 10 zs 11 zsA, zsB 12 13 14 15 16 zu zd L B hg 17 18 Jy 19 Ju 20 ke , kv 21 l f , lr 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 ax , a y 36 Fas 37 Ma Jx g hr hp p qi V Vb ,Vr n Ae As F Fui Fau Ý nghĩa ý hiệu Khối lượng treo Khối lượng không treo Độ cứng hệ thống treo trước sau Hệ số cản hệ thống treo trước sau Độ cứng lốp trước Độ cứng lốp sau Hệ số cản lốp trước Hệ số cản lốp sau Khoảng cách t tr ng tâm tới tr c trước, tr c sau Dịch chuyển khung xe Dịch chuyển thẳng đứng thân xe cầu xe vị trí liên kết với ổn định điểm A B Dịch chuyển cầu xe Dịch chuyển người lái Chiều dài sở Chiều rộng vết bánh xe Chiều cao tr ng tâm ô tơ Mơ men qn tính khối lượng treo quanh tr c Ox Mơ men qn tính khối lượng treo quanh tr c Oy Mơ men qn tính khối lượng không treo quanh tr c Ox Đặc trưng cho độ cứng lị xo khí nén Khoảng cách t tr ng tâm ô tô đến tr c trước, tr c sau theo phương nằm ngang Gia tốc d c, gia tốc ngang Gia tốc tr ng trường Khoảng cách t tr c lắc ngang đến tr ng tâm ô tô Khoảng cách t tr c lắc d c đến tr ng tâm ô tô Áp suất bên lị xo khí nén Biên độ mấp mơ mặt đường Thể tích bình chứa khí nén Thể tích lị xo khí nén bình khí ph Chỉ số nén đa biến Diện tích tác d ng lị xo khí nén Tiết diện đường ống dẫn khí nén Lực tác d ng lên lị xo khí nén Lực liên kết bánh xe với mặt đường Phản lực chống lắc tác d ng lên cầu xe Lực tác d ng lên thân xe vị trí liên kết với ổn định ngang Mô men ổn định chống lắc sinh Đơn vị kg kg N/m Ns/m N/m N/m Ns/m Ns/m m m m m m m m m kg.m2 kg.m2 kg.m2 N/m m m/s2 m/s2 m m Pa m m3 m3 m2 m2 N N N N N.m v 38 39 40 41 42 Maf Mar Kd Kt β 43 ξ 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57  fn ls v O I fs fu u x y ys yu z 58 zs 59 zsA 60 61 zsd zu 62 zuB 63 zuS 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 wS qs qu A, B D, E C Cs, Css Cuu Cβ Guw ,Gsw Gfs,Gvs Gs GsA Gu GuB Mô men ổn định chống lắc sinh cầu trước N.m Mô men ổn định chống lắc sinh cầu sau N.m Độ cứng động lực h c lị xo khí nén N/m Độ cứng tĩnh lị xo khí nén N/m Hệ số phi tuyến lị xo khí nén Hệ số kể đến tổn thất n ng lượng tổng cộng dịng khí chảy đường ống Khối lượng riêng khí nén (1.293) kg/m3 Tần số dao động riêng Hz Chiều dài đường ống nối với bình khí ph m Vận tốc chuyển động ô tô m/s Véc tơ không, ma trận số không Ma trận đơn vị Véc tơ lực liên kết hệ thống treo khí nén bánh xe Véc tơ lực liên kết bánh xe với mặt đường Véc tơ kích thích Véc tơ trạng thái Véc tơ thông số (thông số đánh giá) Véc tơ t a độ suy rộng khối lượng treo Véc tơ t a độ suy rộng khối lượng không treo Véc tơ t a độ suy rộng Véc tơ dịch chuyển của thân xe vị trí lắp hệ thống treo Véc tơ dịch chuyển thân xe vị trí liên kết với ổn định điểm A Véc tơ dịch chuyển vị trí người lái Véc tơ dịch chuyển cầu xe vị trí bánh xe Véc tơ dịch chuyển cầu xe vị trí liên kết với ổn định điểm B Véc tơ dịch chuyển cầu xe vị trí đặt hệ thống treo bánh xe thứ i Véc tơ chuyển vị khối lượng khí nén Véc tơ lực suy rộng tác d ng lên thân xe Véc tơ kích thích mặt đường Các ma trận trạng thái Các ma trận thông số đánh giá Ma trận hệ số cản Ma trận hệ số cản giảm chấn hệ thống treo Ma trận hệ số cản lốp xe Ma trận hệ số cản lò xo khí nén Ma trận kích thước hình h c Ma trận kích thước hình h c tơ Ma trận kích thước hình h c xác định dịch chuyển thân xe Ma trận kích thước xác định dịch chuyển thân xe điểm A Ma trận kích thước hình h c xác định dịch chuyển cầu xe Ma trận kích thước hình h c xác định dịch chuyển cầu xe vi 79 GuS 80 81 82 83 84 85 86 87 88 gd K, KSS Ke,Kv, Kw Ku, Kuu M Ms Mu Mw Q điểm B Ma trận kích thước hình h c xác định dịch chuyển cầu xe vị trí đặt hệ thống treo bánh xe thứ i Ma trận kích thước xác định vị trí người lái Ma trận độ cứng hệ thống treo Ma trận độ cứng hệ thống treo khí nén Ma trận độ cứng bánh xe Ma trận khối lượng Ma trận khối lượng treo Ma trận khối lượng khơng treo Ma trận khối lượng khối khí nén Ma trận kích thích DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu eVDV ISO LTR NHTSA RMS PSD SSF Giải th ch Estimate Vibration Dose Giá trị gia tốc tới hạn Value International Organization Tổ chức Quốc tế Tiêu for Standardization chuẩn hóa Hệ số phân bố tải tr ng Lateral load Transfer Ratio ngang National Highway Traffic Cơ quan quản trị an tồn lưu Safety Administration thơng Đường quốc gia Giá trị bình phương trung Root Mean Square bình gia tốc Power Spectral Desity Mật độ phổ công suất Static Stability Factor Hệ số ổn định tĩnh DANH MỤC CÁC BẢNG CHƢƠNG I Bảng 1.1 Hệ thống giao thông đường Việt Nam CHƢƠNG III Bảng 3.1: T a độ điểm đặt lực 45 Bảng 3.2: Các tiêu đánh giá dao động ô tô dùng treo nhíp treo khí nén 71 Bảng 3.3: Các tiêu đánh giá dao động ô tô dùng treo nhíp treo khí nén 73 Bảng 3.4: Ảnh hưởng áp suất lò xo khí nén đến dao động tơ 74 Bảng 3.5: Ảnh hưởng áp suất lò xo khí nén đến dao động tơ 77 Bảng 3.6: Chỉ tiêu đánh giá dao động an toàn êm dịu chuyển động ô tô 79 Bảng 3.7: Chỉ tiêu đánh giá dao động an toàn êm dịu chuyển động ô tô 81 CHƢƠNG IV vii Bảng 4.1 Tần số dao động riêng ô tô theo phương thẳng đứng 110 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ CHƢƠNG I Hình 1.1 Khung gầm sắt xi ô tô sở Hình 1.2 Hàn khung xương vỏ ô tô khách 10 Hình 1.3 Ơ tơ khách sản xuất lắp ráp Việt Nam 10 Hình 1.4 Hệ thống treo khí nén tơ khách 11 Hình 1.5 Hệ thống treo khí nén tơ tải 12 Hình 1.6 Mơ hình lị xo khí nén đơn giản [29] 12 Hình 1.7 Mơ hình NISHIMURA [29] 13 Hình 1.8 Mơ hình VAMPIRE [66] 13 Hình 1.9 Mơ hình SIMPAC [64] 14 Hình 1.10 Mơ hình lị xo khí nén GENSYS theo phương d c [26] 14 CHƢƠNG II Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống treo khí nén 26 Hình 2.2 Mơ hình vật lý lị xo khí nén [29],[56] 29 Hình 2.3 Mơ hình tốn h c lị xo khí nén GENSYS [26] 32 Hình 2.4 Đặc tính tĩnh lị xo khí nén 34 Hình 2.5 Độ cứng tĩnh lị xo khí nén 34 Hình 2.6 Đặc tính động lực h c lị xo khí nén 36 Hình 2.7 Ảnh hưởng p0 đến đặc tính động lực h c lị xo khí nén 37 Hình 2.8 Ảnh hưởng Vr0 đến đặc tính động lực h c lị xo khí nén 38 Hình 2.9 Mơ hình 1/4 ô tô với hệ thống treo khí nén 40 Hình 2.10 Các lực tác d ng lên khối lượng treo 40 Hình 2.11 Các lực tác d ng lên khối lượng không treo 41 Hình 2.12: Mơ hình dao động ô tô khách không gian 43 Hình 2.13 Sơ đồ xác định lực mô men ổn định 49 CHƢƠNG III Hình 3.1 Sơ đồ mô dao động không gian ô tô khách với hệ thống treo khí nén 62 Hình 3.2 Sơ đồ mơ dao động không gian ô tô khách với hệ thống treo nhíp 62 Hình 3.3 Sơ đồ mơ kích thích mặt đường 63 Hình 3.4 Sơ đồ mơ kích thích mặt đường ngẫu nhiên theo tiêu chuẩn ISO [69] 63 Hình 3.5 Sơ đồ mơ dao động thân xe sử d ng hệ thống treo khí nén khơng gian 64 Hình 3.6 Sơ đồ mô động lực h c hệ thống treo khí nén 64 Hình 3.7 Sơ đồ mô tiêu đánh giá dao động ô tô khách sử d ng hệ thống treo nhíp 65 Hình 3.8 Sơ đồ mô dao động không gian thân xe sử d ng hệ thống treo nhíp 65 15 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 5.234000206 5.265999794 5.300000191 5.333000183 5.367000103 5.401000023 5.434000015 5.46600008 5.499000072 5.532999992 5.565999985 5.599999905 5.632999897 5.665999889 5.699999809 5.732999802 5.767000198 5.800000191 5.833000183 5.866000175 5.900000095 5.933000088 5.96600008 6.032999992 6.066999912 6.099999905 6.132999897 6.165999889 6.199999809 6.232999802 6.265999794 6.301000118 6.334000111 6.367000103 6.400000095 6.433000088 6.467000008 6.5 6.532999992 6.565999985 6.598999977 6.632999897 6.666999817 6.699999809 6.732999802 6.765999794 6.800000191 6.833000183 6.867000103 6.900000095 6.933000088 6.967000008 12158.93457 12260.09473 12371.09082 12482.08594 12562.17188 12674.57227 12775.73242 12875.48828 12976.64844 13077.80957 13169.13477 13260.45996 13361.62109 13452.94629 13552.70215 13653.8623 13755.02246 13836.51367 13937.67383 14038.83398 14130.16016 14241.15527 14331.07617 14422.40137 14523.56152 14634.55762 14725.88281 14836.87891 14918.36914 15019.5293 15109.4502 15200.77539 15301.93652 15393.26172 15494.42188 15584.34277 15685.50293 15786.66406 15887.82422 15969.31445 16060.63965 16160.39551 16251.7207 16362.7168 16444.20703 16535.5332 16636.69336 16716.7793 16817.93945 16909.26367 17000.58984 17101.75 17181.83594 17263.32617 2.457668781 2.473849773 2.492419958 2.50860095 2.527171135 2.543352127 2.561922312 2.578103304 2.596673489 2.612854481 2.631424665 2.647605658 2.666175842 2.682356834 2.700927019 2.717108011 2.732094526 2.750121593 2.765976906 2.784438372 2.804094553 2.820818663 2.836130857 2.854266644 2.870230436 2.888691902 2.904764414 2.923334599 2.939515591 2.958085775 2.974266768 2.992836952 3.009017944 3.027588129 3.043769121 3.062339306 3.078520298 3.097090483 3.113271475 3.13184166 3.148022652 3.166592836 3.182773829 3.201344013 3.217525005 3.23609519 3.252276182 3.270846367 3.287027359 3.305597544 3.321778536 3.340348721 3.356529713 3.375099897 16 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 7.032999992 7.066999912 7.099999905 7.132999897 7.166999817 7.199999809 7.232999802 7.267000198 7.300000191 7.333000183 7.366000175 7.400000095 7.433000088 7.467000008 7.5 7.53399992 7.565999985 7.599999905 7.633999825 7.666999817 7.701000214 7.732999802 7.765999794 7.800000191 7.833000183 7.866000175 7.900000095 7.933000088 7.96600008 7.999000072 8.032999992 8.065999985 8.100000381 8.133000374 8.166999817 8.199999809 8.232999802 8.267000198 8.300000191 8.333999634 8.366999626 8.399999619 8.432999611 8.465999603 8.5 8.532999992 8.565999985 8.600000381 8.633000374 8.666999817 8.699999809 8.732999802 8.767000198 8.798999786 17364.48633 17464.24219 17545.73242 17646.89258 17738.21875 17818.30469 17909.63086 18020.625 18111.95117 18172.36719 18263.69141 18343.77734 18425.26758 18526.42773 18606.51367 18688.00391 18779.33008 18869.25 18950.74023 19032.23047 19112.31641 19193.80664 19283.72656 19365.2168 19435.46875 19507.12305 19577.37305 19627.95313 19668.69922 19729.11523 19769.85938 19820.43945 19859.7793 19910.36133 19951.10547 19991.85156 20042.43164 20093.01172 20143.5918 20184.33789 20213.8418 20264.42188 20305.16797 20355.74805 20396.49219 20435.83398 20486.41406 20527.1582 20577.73828 20608.64844 20659.23047 20688.73438 20729.48047 20770.22461 3.39128089 3.409851074 3.426032066 3.444602251 3.460783243 3.479353428 3.49553442 3.514104605 3.530285597 3.548855782 3.565036774 3.583606958 3.599787951 3.618358135 3.634539127 3.649525642 3.66755271 3.683408022 3.701869488 3.721525669 3.738249779 3.757145643 3.773435354 3.78853035 3.806557417 3.822412729 3.840874195 3.856946707 3.875516891 3.891697884 3.910268068 3.92644906 3.945019245 3.961200237 3.979770422 3.995951414 4.014521599 4.030702591 4.049273014 4.065454006 4.084023952 4.100204945 4.118775368 4.13495636 4.153526306 4.169707298 4.188277721 4.204458714 4.22302866 4.239209652 4.257780075 4.273961067 4.292531013 4.308712006 17 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 8.833000183 8.866000175 8.901000023 8.932999611 8.965999603 9.032999992 9.065999985 9.100000381 9.133999825 9.166999817 9.199000359 9.232999802 9.267000198 9.300000191 9.333000183 9.366000175 9.399000168 9.434000015 9.467000008 9.5 9.532999992 9.567000389 9.600000381 9.633999825 9.666000366 9.699999809 9.732999802 9.767000198 9.800000191 9.833000183 9.866999626 9.899999619 9.932999611 9.965999603 10 10.03299999 10.06599998 10.10000038 10.13300037 10.16699982 10.19999981 10.2329998 10.2670002 10.30000019 10.33300018 10.36699963 10.39999962 10.43299961 10.46700001 10.5010004 10.53299999 10.56599998 10.60000038 20810.9707 20861.55078 20891.05664 20941.63672 20992.2168 21023.12695 21062.4668 21093.37695 21134.12109 21184.70313 21214.20703 21245.11719 21285.86328 21315.36719 21356.11328 21396.85938 21437.60352 21476.94336 21498.01953 21548.59961 21568.26953 21589.34375 21639.92383 21679.26563 21720.00977 21770.58984 21801.5 21811.33594 21821.16992 21871.75 21922.33203 21953.24219 21982.74609 22003.82227 22033.32617 22043.16211 22064.23633 22083.90625 22093.74219 22114.81641 22114.81641 22134.48828 22154.1582 22185.06836 22194.90234 22204.73828 22215.97852 22245.48242 22255.31836 22266.55859 22266.55859 22286.22852 22305.89844 22317.13867 4.327282429 4.343463421 4.362033367 4.378214359 4.396784782 4.412965775 4.431535721 4.447716713 4.466287136 4.482468128 4.501038074 4.517219067 4.53578949 4.551970482 4.570540428 4.58672142 4.605291843 4.621472836 4.640042782 4.656223774 4.674794197 4.690975189 4.705961704 4.72398901 4.739843845 4.75830555 4.777961731 4.794685841 4.813581467 4.829871178 4.844966412 4.862993717 4.878848553 4.897310257 4.916966438 4.933690548 4.952586174 4.968875885 4.983971119 5.001998425 5.01785326 5.036314964 5.055971146 5.072695255 5.08800745 5.106142998 5.122107029 5.140568733 5.156641006 5.175210953 5.191391945 5.209962368 5.22614336 5.244713306 18 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 10.63399982 10.66699982 10.69900036 10.73400021 10.76599979 10.80000019 10.83300018 10.86699963 10.89999962 10.93299961 10.9659996 11 11.03299999 11.06599998 11.10000038 11.13399982 11.16699982 11.19999981 11.2329998 11.2670002 11.29899979 11.33300018 11.36699963 11.39999962 11.43299961 11.4659996 11.5 11.53299999 11.56599998 11.60000038 11.63300037 11.66699982 11.69999981 11.7329998 11.76599979 11.79899979 11.83300018 11.86600018 11.89999962 11.93299961 11.96700001 12 12.03299999 12.06700039 12.10000038 12.13300037 12.16699982 12.19999981 12.23400021 12.2670002 12.30000019 12.33399963 12.36600018 12.39999962 22326.97266 22336.80859 22346.64258 22346.64258 22346.64258 22336.80859 22346.64258 22367.71875 22356.47852 22367.71875 22367.71875 22356.47852 22367.71875 22367.71875 22377.55273 22367.71875 22367.71875 22387.38867 22387.38867 22387.38867 22397.22461 22397.22461 22397.22461 22387.38867 22377.55273 22397.22461 22407.05859 22428.13477 22407.05859 22407.05859 22407.05859 22428.13477 22428.13477 22416.89453 22416.89453 22416.89453 22416.89453 22428.13477 22416.89453 22428.13477 22437.96875 22437.96875 22437.96875 22457.63867 22447.80469 22437.96875 22447.80469 22457.63867 22467.47461 22457.63867 22447.80469 22457.63867 22447.80469 22447.80469 5.260894299 5.279464722 5.295645714 5.31421566 5.330396652 5.348967075 5.365148067 5.383718014 5.399899006 5.418469429 5.434650421 5.453220367 5.46940136 5.487971783 5.504152775 5.522722721 5.538903713 5.557474136 5.573655128 5.592225075 5.608406067 5.62697649 5.643157482 5.661727905 5.677908897 5.696478844 5.712659836 5.731230259 5.747411251 5.765981197 5.782162189 5.800732613 5.816913605 5.835483551 5.851664543 5.870234966 5.886415958 5.904985905 5.921166897 5.93973732 5.955918312 5.974488258 5.99066925 6.009239674 6.025420666 6.043990612 6.060171604 6.078742027 6.094923019 6.113492966 6.129673958 6.148244381 6.164425373 6.182995319 19 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 12.43299961 12.46700001 12.5 12.53199959 12.56700039 12.59899998 12.63300037 12.66600037 12.69900036 12.7329998 12.7670002 12.80000019 12.83300018 12.86699963 12.89999962 12.93400002 12.9659996 13 13.0340004 13.06700039 13.09899998 13.13300037 13.16600037 13.20100021 13.2329998 13.26599979 13.30000019 13.33300018 13.36600018 13.39900017 13.43299961 13.46700001 13.5 13.53299999 13.56700039 13.60000038 13.63399982 13.66699982 13.69999981 13.73400021 13.7670002 13.80000019 13.83399963 13.86600018 13.89999962 13.93299961 13.96700001 14 14.03299999 14.06700039 14.09899998 14.13300037 14.16699982 14.19999981 22447.80469 22467.47461 22467.47461 22467.47461 22478.71484 22478.71484 22467.47461 22478.71484 22478.71484 22478.71484 22488.54883 22488.54883 22498.38477 22508.21875 22498.38477 22498.38477 22498.38477 22498.38477 22508.21875 22508.21875 22508.21875 22518.05469 22518.05469 22518.05469 22518.05469 22518.05469 22529.29492 22539.12891 22518.05469 22518.05469 22529.29492 22539.12891 22539.12891 22539.12891 22529.29492 22539.12891 22539.12891 22539.12891 22558.79883 22558.79883 22548.96484 22539.12891 22558.79883 22568.63477 22568.63477 22568.63477 22568.63477 22568.63477 22579.875 22568.63477 22568.63477 22579.875 22568.63477 22579.875 6.199176311 6.217746735 6.233927727 6.252497673 6.268678665 6.287249088 6.30343008 6.322000027 6.338181019 6.356751442 6.372932434 6.39150238 6.407683372 6.426253796 6.442434788 6.461004734 6.477185726 6.495756149 6.511937141 6.530507088 6.54668808 6.565258503 6.581439495 6.600009441 6.616190434 6.634760857 6.650941849 6.669511795 6.685692787 6.70426321 6.720444202 6.739014149 6.755195141 6.773765564 6.789946556 6.808516502 6.824697495 6.843267918 6.85944891 6.878018856 6.894199848 6.912770271 6.928951263 6.94752121 6.963702202 6.982272625 6.998453617 7.017023563 7.033204556 7.051774979 7.067955971 7.086525917 7.102706909 7.121277332 20 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474 475 476 477 478 479 480 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 14.2329998 14.2670002 14.30000019 14.33399963 14.36600018 14.39999962 14.43299961 14.46700001 14.5 14.53299999 14.56599998 14.60000038 14.63399982 14.66699982 14.69900036 14.73400021 14.76599979 14.79899979 14.83300018 14.86600018 14.89999962 14.93299961 14.9659996 15 15.0340004 15.06599998 15.09899998 15.13300037 15.16699982 15.19999981 15.23400021 15.2670002 15.30000019 15.33300018 15.36600018 15.39900017 15.43299961 15.4659996 15.5 15.53299999 15.56700039 15.60000038 15.63300037 15.66600037 15.69999981 15.7329998 15.76599979 15.80000019 15.83300018 15.86699963 15.89900017 15.93299961 15.9659996 16 22589.70898 22589.70898 22589.70898 22619.21484 22609.37891 22589.70898 22589.70898 22589.70898 22609.37891 22609.37891 22609.37891 22619.21484 22609.37891 22609.37891 22609.37891 22619.21484 22630.45508 22619.21484 22630.45508 22630.45508 22640.28906 22650.125 22640.28906 22630.45508 22630.45508 22640.28906 22650.125 22640.28906 22640.28906 22650.125 22659.96094 22669.79492 22650.125 22659.96094 22669.79492 22669.79492 22650.125 22659.96094 22669.79492 22669.79492 22669.79492 22669.79492 22681.03516 22681.03516 22690.87109 22690.87109 22690.87109 22690.87109 22690.87109 22710.54102 22700.70508 22690.87109 22690.87109 22700.70508 7.137458324 7.156028271 7.172209263 7.190779686 7.206960678 7.225530624 7.241711617 7.26028204 7.276463032 7.295032978 7.31121397 7.329784393 7.345965385 7.364535332 7.380716324 7.399286747 7.415467739 7.434038162 7.450219154 7.468789101 7.484970093 7.503540516 7.519721508 7.538291454 7.554472446 7.57304287 7.589223862 7.607793808 7.6239748 7.642545223 7.658726215 7.677296162 7.693477154 7.712047577 7.728228569 7.746798515 7.762979507 7.781549931 7.797730923 7.816300869 7.832481861 7.851052284 7.867233276 7.885803223 7.901984215 7.920554638 7.93673563 7.955305576 7.971486568 7.990056515 8.006237984 8.02480793 8.040988922 8.059558868 21 481 482 483 484 485 486 487 488 489 490 491 492 493 494 495 496 497 498 499 500 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 16.03300095 16.06699944 16.10000038 16.13299942 16.16600037 16.20000076 16.2329998 16.2670002 16.29999924 16.33300018 16.36700058 16.39999962 16.43300056 16.46699905 16.5 16.53300095 16.56699944 16.59900093 16.63299942 16.66699982 22700.70508 22710.54102 22710.54102 22700.70508 22710.54102 22710.54102 22720.375 22720.375 22710.54102 22710.54102 22720.375 22730.21094 22741.45117 22741.45117 22730.21094 22730.21094 22741.45117 22761.12109 22741.45117 22741.45117 8.075740814 8.09431076 8.110491753 8.129061699 8.148826599 8.165550232 8.180862427 8.198998451 8.214962006 8.233424187 8.253080368 8.269804001 8.288700104 8.304989815 8.32366848 8.339849472 8.35483551 8.372862816 8.392301559 8.408917427 22 PL3 MỘT SỐ HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM Hình PL3.1 Báo cáo nội dung thí nghiệm BM Cơ h tơ Hình PL3.2 Thiết bị đo độ cứng động lực học theo tần số 23 Hình PL3.3 G đặt thiết bị thí nghiệm Hình PL3.4 Thí nghiệ đo độ cứng động lực học lị xo khí nén 24 Hình PL3.5 Đo độ cứng t nh lị xo khí nén 25 PL4 MƠ PHỎNG MẤP MÔ MẶT ĐƢỜNG THEO TIÊU CHUẨN ISO Để khảo sát, đánh giá dao động ô tô mô hình đảm bảo độ xác cần đưa thơng số đầu vào cho mơ hình khảo sát mấp mơ mặt đường ngẫu nhiên theo tiêu chuẩn ISO [50],[70] T nghiên cứu thực nghiệm cho thấy biên dạng mặt đường hay độ không phẳng mặt đường thường mô tả mấp mô bề mặt, độ khơng phẳng mặt đường có đặc tính ngẫu nhiên, ổn định tuân theo luật phân bố Gause Do dùng lý thuyết q trình ổn định ngẫu nhiên thông qua mật độ phổ công suất (Power Spectral Desity-PSD) mơ tả đặc tính thống kê mặt đường Theo tiêu chuẩn ISO đưa phương pháp biểu thị độ không phẳng ngẫu nhiên theo PSD mặt đường công thức sau: n Gq (n)  Gq (n0 )( )  w n0 Hoặc Gq ()  Gq (0 )( (PL 4.1)  w ) 0 đó: Gq(),Gq(n)- Phổ cơng suất mặt đường; n - Tần số không gian trạng thái; n0=0,1(chu kỳ/m), 0(=1 rad/m); Gq(0)- giá trị PSD mấp mô mặt đường tương ứng với 0 hay hệ số mấp mô mặt đường; w- số ũ thường lấy giá trị Các giá trị Gq(0)và Gq(n0) cho bảng Bảng PL4.1 Theo tiêu chuẩn ISO mặt đường ngẫu nhiên chia thành loại Bảng PL4.1: Giá trị ISO 8608 Gq(0)và Gq(n0) [50] Loại đƣờng A B C D E F G H Gd(n0)(10-6m3) Giới hạn Giới hạn 32 32 128 128 512 512 2048 2048 8192 8192 32768 32768 131072 131072 n0=0.1 chu ỳ/ Gd(0)(10-6m3) Giới hạn Giới hạn 2 8 32 32 128 128 512 512 2048 2048 8192 8192 0=1 rad/m Trong mô mấp mô mặt đường khơng phẳng có cách phân loại sau: 26 - Phân loại theo tính quy luật mấp mơ: Loại mặt đường có quy luật phân tán, mặt đường hình sóng sin, sóng xung bậc thang, sóng nửa hình sin … - Phân loại theo miền mô phỏng: Mô miền thời gian mô theo miền tần số Các phương pháp mô phần lớn sử d ng PSD thông qua phương pháp biến đổi khác để có số liệu mấp mô biên dạng mặt đường miền tần số miên thời gian Có nhiều phương pháp khác để thiết lập mơ hình miền thời gian như: Phương pháp l c tuyến tính(Linear Filtering White Noise Method-LFWN), phương pháp phân tán sở hàm phân thức PSD(Integral Unit White Noise Method-IUWN), Phương pháp chồng chất hàm điều hịa, ngồi cịn số phương pháp sử d ng mơ hình phân tích phân chia thời gian… Dưới sử d ng phương pháp mô mấp mô mặt đường ngẫu nhiên theo ISO thực phần mềm Simulink miền thời gian Biểu thức tốn h c biểu diễn mấp mơ mặt đường ngẫu nhiên miền thời gian xác định sau [70]: zr (t )  2 v.n0 zr (t )  Gq (0 ).v.w(t) (PL 4.2) Trong đó: zr(t)- Mấp mơ mặt đường; w(t)- Tín hiệu nguồn ồn trắng có phổ cơng suất tương ứng 1; 0= 2f0=2fvn0; v- Vận tốc chuyển động ô tô T biểu thức (PL4.2) mấp mơ mặt đường tính phương pháp số thông qua phần mềm Matlab-Simulink sau Random Disturbances Band -Limited White Noise 2.55 e-4 v0 Constant sqrt Math Function Product Product 1 s q2 2*pi *0.1*v0 Constant Hình PL4.1 Khối mơ mấp mô mặt đường ngẫu nhiên theo ISO 27 PL5 THƠNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE THÍ NGHIỆM Bảng PL5.1 Thông số kỹ thuật ô tô UNIVERSE K43-2F14 STT Thông số 1.1 Nhãn hiệu, số loại 1.2 Công thức bánh xe Thơng số ch thƣớc 2.1 Kích thước bao: Dài x Rộng x Cao 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 3.1 3.1.1 3.1.2 3.2 3.3 3.4 Chiều dài sở Vết bánh xe trước/sau Vết bánh xe sau phía ngồi Chiều dài đầu xe Chiều dài xe Khoảng sáng gầm xe Góc trước/sau Thơng số khối lƣợng Khối lượng thân Khối lượng thân tr c trước Khối lượng thân tr c sau Số người cho phép trở kể người lái Hành lý mang theo Khối lượng toàn tơ Khối lượng tồn tơ tr c trước Khối lượng tồn ô tô tr c sau Thông số t nh chuyển động Tốc độ cực đại xe Độ dốc lớn xe vượt Thời gian t ng tốc xe t lúc khởi hành đến hết quãng đường 200m Góc ổn định tĩnh ngang xe đầy tải/ không tải Tần số dao động phần treo Quãng đường phanh xe tốc độ 30km/h không tải/ đầy tải Gia tốc phanh xe tốc độ 30km/h không tải/ đầy tải Bán kính quay vịng nhỏ xe theo vết bánh xe trước phía ngồi Lốp trƣớc lốp sau Tải tr ng cho phép lốp đơn (KG/1lốp)/áp xuất lốp Tải tr ng cho phép lốp kép (KG/1lốp)/áp xuất lốp Hệ thống treo Treo trước - Số lị xo khí nén 3.4.1 3.4.2 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 5.1 5.2 6.1 Ký hiệu Giá trị Đơn vị UNIVERSE K43-2F14 4x2R L m0 mf0 mr0 mcar 12060 x 2500 x 3540 6150 2050/1860 2185 2670 3240 190 9o/ 9o 12800 4700 8100 43 305 15900 mm mm mm mm mm mm mm độ kg kg kg Người kg kg mf 5990 kg mr 9910 kg Vmax 105 29,02 km/h % S 21,5 m 39013‟/36043‟ độ 81,65/79,61 lần/ phút 6,12/6,41 m 6,24/5,95 m/s2 10,1 m 12R22.5 Inch 3350/830 kPa 3075/830 kPa f0 Rqvmin Ph thuộc, khí nén, giảm chấn thủy lực Chiếc 28 6.2 - Khoảng cách hai lị xo khí nén - Đường kính lị xo khí nén Treo sau: - Số lị xo khí nén - Khoảng cách hai lị xo khí nén - Đường kính lị xo khí nén 1240 285 mm mm 1600 285 Chiếc mm mm Do thực tế hạn chế điều kiện thí nghiệm nên số liệu tô khách d ng để khảo sát NCS tham khảo bảng thông số kỹ thuật nhà sản xuất thiết kế đ ng ký với C c Đ ng kiểm Việt Nam Mơ men qn tính khối lượng treo xác định cách sau: + Xác định thông qua hỗ trợ phần mềm 3D: Hiện có nhiều phần mềm hỗ trợ thiết kế 3D SolidWork, Inventor, Catia…Sau vẽ hình dáng, định kích thước, gắn vật liệu phần mềm tính thơng mơ men qn tính khối lượng, t a độ tr ng tâm… + Xác định thông qua thí nghiệm: Mơ men qn tính chi tiết tơ xác định đường thực nghiệm [7] Trong thực nghiệm thường d ng phương pháp “lắc” phương pháp dao động xoắn để xác định mơ men qn tính + Xác định lý thuyết: Mơ men qn tính khối lượng treo tính thơng qua định lý Huygen Nhưng khơng đủ kinh phí để chế tạo sàn lắc, nghiên cứu sinh xin tính gần mơ men qn tính khối lượng treo Jy Jx Bảng PL5.2 C c thông số STT c định thực tế tính tốn lý thuyết Thơng số Khối lượng tồn - Phân bố tr c trước - Phân bố tr c sau Khối lượng phần treo - Phân bố tr c trước - Phân bố tr c sau Khối lượng phần không treo trước Khối lượng phần khơng treo sau Mơ men qn tính khối lượng treo quanh tr c Ox Mơ men qn tính khối lượng treo quanh tr c Oy (góc lắc ngang tơ) Mơ men qn tính cầu trước Mơ men quán tính cầu sau Hệ số cản hệ thống treo trước Ký hiệu mcar mf mr ms m1 m2 Giá trị Đơn vị 15900 5990 9910 14081 5305 8776 kg kg kg kg kg kg muf 663 kg mur 1156 kg Jy 21322 kg.m2 Jx 24542 kg.m2 Juf Jur csf 696.5 999.8 8560 kg.m2 kg.m2 Ns /m 29 10 11 12 13 14 15 16 17 Hệ số cản hệ thống treo sau Độ cứng lốp trước Độ cứng lốp sau Độ cứng ổn định cầu trước Độ cứng ổn định cầu sau Chiều dài sở xe Khoảng cách t tr ng tâm đến cầu trước Khoảng cách t tr ng tâm đến cầu sau csr kuf kur kaf kar L 9804 493211 986422 15000 20000 6,150 Ns/m N/m N/m N/m N/m m lf 2,317 m lr 3,833 m Bảng PL5.3 C c thông số dùng t nh to n hệ thống treo khí nén STT 10 Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị 14300 N/m 218870 N/m 3324 Ns2/m2 28600 N/m 437740 N/m 3324*2 0,7 100000 800000 0.028 0.048 0.0327 1.26x10-5 1.4 Ns2/m2 Các thơng số tính tốn lị xo khí nén cầu trƣớc Hệ số đàn hồi lị xo khí nén Ke Hệ số đàn hồi bình ph ống Kv dẫn Hệ số cản giảm chấn khí nén thực tế Cz Các thơng số tính tốn lị xo khí nén cầu sau Hệ số đàn hồi lị xo khí nén Ke Hệ số đàn hồi bình ph ống Kv dẫn Hệ số cản giảm chấn khí nén thực tế Cz Hệ số dịng chảy Cd Áp suất khí Pa Áp suất tuyệt đối Lị xo khí P0 Thể tích lị xo khí nén Vb Thể tích bình khí ph Vr Diện tích làm việc lị xo khí nén Ae Diện tích đường ống khí As n Chỉ số nén đa biến [Pa] [Pa] m3 m3 m2 m2