Nghiên cứu ảnh hưởng của khối lượng được treo tới dao động của ô tô khách sản xuất, lắp ráp tại việt nam,luận án thạc sĩ khoa học kỹ thuật chuyên ngành ô tô

1 Mục lục Trang Lời nói đầu Các ký hiệu dùng luận án Chương I: Tổng quan nghiên cứu dao động ô tô Mục lục 1.1 Tình hình nghiên cứu dao động ô tô 1.2 Tình hình sản xuất kiểm tra chất lượng ô tô Việt Nam 1.3 Đề xuất mục tiêu, phương hướng phương pháp nghiên cứu 10 Chương II : Xây dựng khảo sát mô hình dao động ô tô 11 2.1 Chọn mẫu xe nghiên cứu 11 2.2 Xây dựng mô hình dao động tương đương 13 2.3 Lập hệ phương trình vi phân biểu thị dao động ô tô 18 2.4 Giải hệ phương trình vi phân 23 Chương III : Phân tích ảnh hưởng khối lượng treo tới dao động ô tô 34 Chương IV: Thí nghiệm xác định tần số dao động riêng khối lượng treo ô tô 40 4.1 Lùa chän xe thÝ nghiƯm…………………………………………………… 40 4.2 ThiÕt bÞ dụng cụ thí nghiệm 41 4.3 Phương pháp thí nghiệm 43 Kết luận 66 Tài liệu tham khảo 68 Phô lôc I………………………………………………………………… …………………… 70 Phô lôc II………………………………………………………………… …………………… 73 Phô lôc III………………………………………………………………… ………………… 85 Phô lôc IV……….………………………………………………………….………………… 87 Lời nói đầu Sau năm học tập nghiên cứu theo chương trình đào tạo thạc sĩ ngành khí ô tô Trường Đại học Giao thông Vận tải, kiến thức nhận từ thầy, đồng nghiệp đà giúp cảm thấy tự tin vững vàng công tác chuyên môn nh­ lÜnh vùc nghiªn cøu khoa häc X· héi phát triển ô tô ngày trở nên quan träng ®èi víi ®êi sèng cđa ng­êi ChÝnh ô tô đà mục tiêu nhiều công trình nghiên cứu khoa học Hiện nay, bên cạnh việc nghiên cứu tính an toàn, ngày có nhiều công trình nghiên cứu tính tiện nghi ô tô độ ồn xe, độ êm dịu chuyển động Luận văn thạc sĩ khoa học: Nghiên cứu ảnh hưởng khối lượng treo tới dao động ô tô khách sản xuất, lắp ráp Việt Nam có kế thừa số hướng nghiên cứu trước đồng thời trọng tới nghiên cứu sở thực nghiệm để qua có lý giải số nghiên cứu lý thuyết đề xuất hướng thực nghiệm công tác kiểm tra tiêu dao động ô tô Trong trình thực đề tài, nỗ lực thân nhận giúp đỡ quý báu giáo viên Bộ môn Cơ khí ôtô Trường Đại học Giao thông Vận tải bạn bè, đồng nghiệp Chính vậy, cho phép bày tỏ lòng biết ơn tới Ban Giám hiệu, Khoa đào tạo bồi dưỡng sau Đại học, Bộ môn Cơ khí ôtô - Khoa Cơ khí Trường Đại học Giao thông vận tải Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Cao Trọng Hiền đà tận tình giảng dạy, hướng dẫn động viên, cổ vũ suốt trình thực đề tài Cuối xin bày tỏ cảm ơn chân thành tới bạn bè, đồng nghiệp xa gần đà động viên giúp đỡ suốt thời gian qua Hà Nội, tháng năm 2005 Tác giả Một sè kÝ hiƯu dïng ln ¸n ý nghÜa KÝ hiệu Đơn vị a cm Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước b cm Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu sau C1, C2 kG/cm Độ cứng tương đương cđa hƯ thèng treo tr­íc, sau C N1 , C N2 kG/cm §é cøng cđa nhÝp tr­íc, sau C L1 , C L2 kG/cm §é cøng cđa lèp tr­íc, sau hg cm Chiều cao trọng tâm ôtô Iy kG.s2.cm Mô men quán tính khối lượng treo trục ngang qua trọng tâm K1, K2 kG.s/cm HƯ sè c¶n cđa gi¶m chÊn tr­íc, sau L cm Chiều dài sở xe G 01 , G 02 kG Trọng lượng xe phân bố lên cầu trước, cầu sau không tải G1, G2 kG Trọng lượng xe phân bố lên cầu trước, cầu sau đầy tải M kG.s2/cm Khối lượng phần treo M1, M2 kG.s2/cm Khối lượng phần treo phân bố cÇu tr­íc, cÇu sau m , m2 kG.s2/cm Khèi lượng phần không treo phân bố cầu trước, cầu sau - Hệ số khối lượng Rad/s Tần số kích thích q1, q2 Cm Biên độ kích thích mặt đường q0 Cm Giá trị lớn biên độ kích thích S Cm Chiều dài sóng mấp mô mặt đường t S Thời gian Z v1 , Z v2 cm Biên độ dao động khối lượng treo cầu trước, cầu sau Z cm Biên độ dao động trọng tâm «t« &&v1 , Z &&v Z cm/s2 ρy cm Bán kính quán tính khối lượng treo mặt phẳng dọc , - Hệ số dập tắt dao động hệ thống treo trước, sau , rad/s Tần số dao động tắt dần khối lượng treo cầu trước, cầu sau , rad/s Tần số dao động tự khối lượng treo cầu trước, cầu sau T1, T2 s Chu kỳ dao động khối lượng treo cầu trước, cầu sau f Hz Tần số dao động riêng khối lượng treo cầu trước, cầu sau Biên độ gia tốc khối lượng treo cầu trước, cầu sau Chương I Tổng quan nghiên cứu dao động ô tô khách sản xuất, lắp ráp việt nam 1.1 tình hình nghiên cứu dao động ô tô 1.1.1 Trên giới Ngành công nghiệp ô tô giới đà có trăm năm tuổi Những sản phẩm ôtô ngày đẹp, tính tiện nghi ngày cao hàm lượng công nghệ cao ngày nhiều Việc nghiên cứu để hoàn thiện kết cấu ôtô nhằm nâng cao an toàn chuyển động, giảm ảnh hưởng xấu dao động đến sức khoẻ người đến tuổi thọ phương tiện ngày nhận đầu tư lớn nước phát triển giới Dao động ôtô lĩnh vực phức tạp Trên giới, nhà khoa học nghiên cứu dao động ôtô sở nghiên cứu tổng hợp mối quan hệ Đường - Dao động ôtô - Con người phương pháp lý thuyết, phương pháp thực nghiệm kết hợp lý thuyết thực nghiệm - Về lý thuyết, nghiên cứu tập trung giải vấn đề chủ yếu sau : + Nghiên cứu xây dựng hoàn thiện mô hình dao động ôtô theo hướng thiết lập mô hình toán học biểu thị dao động ngày sát với ®iỊu kiƯn chun ®éng thùc tÕ cđa ph­¬ng tiƯn + Xác định hàm kích thích dao động mặt ®­êng (ngn kÝch thÝch dao ®éng) B»ng nhiỊu c¸ch kh¸c nhau, nhà khoa học giới đà khẳng định hình dáng bề mặt đường quy quy luật sau : ã Quy luật điều hoà (dạng hàm sin cosin); ã Quy luật (có dạng đa thức bậc n xác định theo phương pháp nội suy La-grăng xác định theo phương pháp nội suy Splain bậc 3) + Xây dựng hệ thống tiêu đánh giá dao động êm dịu chuyển động Trong độ êm dịu chuyển động khái niệm cảm nhận chủ quan người dao động Các nhà khoa học giới đà dao động có ảnh hưởng xấu đến người hàng hoá xe, đặc biệt làm giảm khả điều khiển xe Các tiêu đánh giá dao động quan tâm chủ yếu tần số dao động, gia tốc dao động thời gian tác động chúng + Nghiên cứu ảnh hưởng thông số kết cấu đến dao động để từ đề xuất cải tiến kết cấu phù hợp - Về thực nghiệm, nghiên cứu chủ yếu xác định tiêu đánh giá dao động êm dịu chuyển động ảnh hưởng thông số kết cấu đến dao động ô tô Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm thực hiện: + Trên bệ thử : mô điều kiện chuyển động bệ thử ; + Trên đường : thử thực tế điều kiện mặt đường khác Hiện đà có nhiều luận án nghiên cứu dao động ôtô nói chung ôtô khách nói riêng Trên giới nhiều hÃng có hẳn trung tâm nghiên cứu thiết kế phát triển mẫu ôtô có phận nghiên cứu chuyên hệ thống treo, dao động ô ô Tại Châu âu nước phát triển đà xây dựng hệ thống tiêu chuẩn liên quan đến dao động ôtô tiêu chuẩn ECE Tại nước Trung Quốc láng giềng đà ban hành tiêu chuẩn liên quan đến dao động có tiêu chuẩn GB/T 1783-1984 Một điều đáng nói nghiên cứu giới dao động hướng nghiên cứu thực nghiệm ngày áp dụng phổ biến để xác định cách xác dao động ô tô ảnh hưởng đến sức khoẻ cong người, tuổi thọ phương tiện Có thể khái quát hướng nghiên cứu dao động ôtô giới sơ đồ biểu thị mối tương tác Đường - Dao động ôtô - Con người : Ô tô dao động ô tô Ô tô dao động ô tô Ô tô dao động ô tô 1.1.2 Trong n­íc T¹i ViƯt Nam cịng cã rÊt nhiỊu luận án khoa học nghiên cứu dao động « t«, cã thĨ dÉn mét sè vÝ dơ : - Luận án tiến sỹ tác giả Lưu Văn Tuấn Nghiên cứu dao động xe ca Ba Đình, đề xuất biện pháp nâng cao độ êm dịu chuyển động ; - Luận án tiến sỹ tác giả Nguyễn Phúc Hiểu Nghiên cứu ảnh hưởng dao động đến khung xương ô tô chuyển động đường ; - Một số luận án thạc sỹ khoa học tác Tán Hoàng Trưng, Nguyễn Thanh Hải, Nguyễn Quang Huy, Đặng Việt Hà nghiên cứu dao động ô tô góc độ khác Tuy nhiên, so với lĩnh vực phức tạp dao động ô tô nói số công trình nghiên cứu dao động ô tô nước ta khiêm tốn phân tán Các công trình nghiên cứu nhìn chung chưa sâu để giải vấn đề cách triệt để, khả ứng dụng vào thực tế nhiều hạn chế Điều không khó lý giải lẽ ngành công nghiệp ô tô non trẻ không nói giai đoạn hình thành để phát triển chưa có yêu cầu cấp thiết việc nghiên cứu dao động cách hoàn thiện Mặc dù vậy, công trình nghiên cứu dao động kể coi chứng hùng hồn khẳng định nhà khoa học Việt Nam hoàn toàn có đủ lực để nghiên cứu lĩnh vực khoa học phức tạp - lĩnh vực : Dao động ô tô 1.2 tình hình sản xuất, lắp ráp kiểm tra chất lượng ô tô việt nam 1.2.1 Tình hình sản xuất, lắp ráp ô tô Những năm gần đây, với tăng trưởng ổn định kinh tế ngành công nghiệp ô tô nước ta dần hình thành phát triển Mặc dù thu nhập bình quân theo đầu người không cao, hạ tầng giao thông nhiều việc phải làm với dân số 80 triệu người thị trường ô tô nước ta hứa hẹn nhiều tiềm phát triển Dưới số số liệu thống kê tình hình sản xuất, lắp ráp ô tô Việt Nam vài năm gần : 60000 50000 40000 Trong n­íc 30000 Liªn doanh 20000 10000 2001 2002 2003 '2004 '6/2005 H×nh 1-1: T×nh h×nh sản xuất, lắp ráp ô tô Việt Nam Nguồn: - Hiệp hội nhà sản xuất ô tô Việt Nam (VAMA) ; - Cục Đăng kiểm Việt Nam Nhìn trªn sè liƯu thèng kª chóng ta cã thĨ thÊy rõ tăng trưởng ô tô nước ta Hiện nay, theo chủ trương loại bỏ loại xe đà cũ nát không đảm bảo an toàn, Chính phủ Việt Nam đà ban hành số Văn , Nghị định quy định niên hạn sử dụng xe tải xe khách kinh doanh vận tải Theo nghị định hàng năm có hàng chục ngàn xe khách, xe tải bị cấm lưu hành điều động lực thúc đẩy việc sản xuất, lắp ráp ô tô đặc biệt ô tô khách lên tầm cao Theo số liệu thống kê vài năm trở lại sản lượng ô tô khách liên tục tăng đồng thời tính an toàn, tính tiện nghi ngày cải thiện Tại thành phố lớn không bóng dáng loại xe thời đà niềm tự hào ô tô Việt Nam xe khách đóng sở ô tô sát xi IFA W50, mà thay vào xe khách tiện nghi hơn, êm dịu HYUNDAI COUNTY, MERCEDES M8000, DAEWOO BS105 Đó xu hướng tất yếu mà nhà sản xuất ô tô nhà nghiên cứu ô tô không quan tâm 1.2.2 Tình hình kiểm tra chất lượng ô tô Việc sản xuất, lắp ráp ngày sôi động khiến cho công tác kiểm tra chất lượng ô tô phải không ngừng đổi hoàn thiện Các nhà sản xuất ô tô tăng cường đầu tư máy móc, thiết bị, đường thử xe để không ngừng nâng cao chất lượng đáp ứng đòi hỏi ngày cao người tiêu dùng Về phía quan quản lý chất lượng chuyên ngành có nhiều biện pháp hữu hiệu Hàng loạt quy định, tiêu chuẩn kỹ thuật đà ban hành làm sở pháp lý cho công tác quản lý chất lượng Bên cạnh nhiều trang thiết bị kiểm tra, thử nghiệm đại phục vụ công tác kiểm tra chất lượng, an toàn kỹ thuật bảo vệ môi trường đà đầu tư đà góp phần nâng cao hiệu công tác quản lý Nhà nước chất lượng ô tô Tuy vậy, xét riêng góc độ kiểm tra liên quan đến dao động ô tô nhiều việc phải làm Cho tới nay, việc kiểm tra tiêu êm dịu chuyển động đà đề cập ®Õn mét sè tiªu chuÈn kü thuËt nh­ tiªu chuẩn ngành 22TCN256-99 : Ô tô khách liên tỉnh - Yêu cầu an toàn chung 22TCN 302-02 : Ô tô khách thành phố - Yêu cầu kỹ thuật quy định tiêu tần số dao động riêng khối lượng treo Hiện tiêu chuẩn quy định cụ thể tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động phương 10 pháp xác định tiêu giai đoạn nghiên cứu, dự thảo Chính thế, việc kiểm tra dao động ô tô bỏ ngỏ, cần khẩn trương hoàn thiện 1.3 đề xuất mục tiêu, phương hướng phương pháp nghiên cứu Qua phân tích nhu cầu thực tiễn xu hướng nghiên cứu hướng luận án xác định sau: - Mục tiêu nghiên cứu : Khảo sát ảnh hưởng khối lượng treo đến dao động xây dựng phương pháp xác định tần số dao động riêng ô tô khách sản xuất, lắp ráp Việt Nam lý thuyết thực nghiệm - Về phương pháp nghiên cứu : + Lý thuyết : ã Sử dụng mô hình phẳng chương trình Matlab để khảo sát dao động ô tô khách hai trục; ã Khảo sát ảnh hưởng khối lượng treo đến tần số dao động riêng ô tô + Thực nghiệm : Xây dựng phương pháp thí nghiệm phù hợp để vừa kiểm chứng kết lý thuyết, vừa để xác định tần số dao động riêng ô tô nghiệm thu kỹ thuật Trên sở có kết luận việc bố trí ghế ngồi ô tô khách sản xuất, lắp ráp Việt Nam - Phương pháp nghiên cứu : Sử dụng lý thuyết dao động ô tô, tin học ứng dụng, lý thuyết thí nghiệm ô tô, xác suất thống kê toán học thiết bị đo dao động đại Chương II Xây dựng khảo sát mô hình dao động ô tô 2.1 Chọn mẫu xe nghiên cứu 76 77 Trạng thái đầy tải G = 2260kG; G = 3645 kG 78 Trạng thái đầy tải G = 2360kG; G = 3545 kG 79 80 Trạng thái đầy tải G = 2460kG; G = 3445 kG 81 Trạng thái đầy tải G = 2560kG; G = 3345 kG 82 83 Trạng thái đầy tải G = 2660kG; G = 3245 kG 84 Trạng thái đầy t¶i G = 2760kG; G = 3145 kG 85 86 Phơ lơc III B¶ng kÕt qu¶ thÝ nghiệm theo phương pháp ộ n g Tần số dao động riêng (Hz) Lần thí nghiệm thí nghiệm chỗ tần số dao động riêng ô tô Đầy tải Không tải I II I II I II I II I II I II I II I II 2,18 1,98 2,10 1,86 2,03 1,91 2,01 2,00 1,99 1,98 1,91 1,94 1,90 1,99 1,86 2,00 2,18 1,98 2,10 1,86 2,03 1,91 2,01 2,00 1,99 1,98 1,91 1,94 1,90 1,99 1,86 2,00 2,19 1,98 2,10 1,86 2,03 1,91 2,01 2,00 1,99 1,98 1,91 1,94 1,90 1,99 1,86 2,00 2,19 1,99 2,10 1,86 2,03 1,91 2,01 2,00 2,00 1,99 1,91 1,94 1,90 1,99 1,86 2,00 2,19 1,99 2,10 1,86 2,03 1,91 2,01 2,00 1,99 1,91 1,94 1,90 1,99 1,86 2,00 2,19 1,99 2,05 1,86 2,03 1,91 2,01 2,01 2,00 2,00 1,99 1,91 1,96 1,90 1,97 1,86 2,02 2,19 1,99 2,05 1,82 2,03 1,91 2,01 2,01 2,00 1,99 1,91 1,96 1,89 1,97 1,87 2,02 2,2 1,99 2,05 1,82 2,03 1,90 2,02 2,01 2,00 1,99 1,92 1,96 1,89 1,97 1,87 2,02 2,2 1,99 2,05 1,82 2,02 1,90 2,02 2,01 2,005 1,99 1,92 1,96 1,89 1,97 1,87 2,02 10 2,2 1,99 2,05 1,82 2,02 1,90 2,02 2,01 2,005 1,995 1,92 1,96 1,89 1,97 1,87 2,02 11 2,2 1,99 2,05 1,82 2,02 1,90 2,02 2,01 2,005 1,995 1,92 1,96 1,89 1,97 1,87 2,02 12 2,2 1,99 2,10 1,82 2,02 1,90 2,02 2,01 2,005 1,995 1,92 1,96 1,89 1,97 1,87 2,00 13 2,2 1,99 2,10 1,86 2,02 1,90 2,02 2,00 2,005 1,995 1,92 1,94 1,90 1,99 1,86 2,00 14 2,2 1,99 2,10 1,86 2,02 1,90 2,02 2,00 2,005 1,995 1,91 1,94 1,90 1,99 1,86 2,00 15 2,2 1,99 2,10 1,86 2,02 1,90 2,02 2,00 2,005 1,995 1,91 1,94 1,90 1,99 1,86 2,00 16 2,21 1,99 2,10 1,86 2,04 1,91 2,02 2,00 2,005 1,995 1,91 1,94 1,90 1,99 1,86 2,00 87 17 2,21 1,99 2,10 1,86 2,04 1,91 2,09 2,00 2,005 1,995 1,91 1,94 1,90 1,99 1,86 2,00 18 2,21 1,99 2,05 1,84 2,04 1,91 2,09 2,00 2,005 1,995 1,91 1,96 1,90 1,99 1,86 2,01 19 2,21 2,00 2,05 1,84 2,04 1,91 2,09 2,00 2,005 2,00 1,91 1,96 1,91 1,99 1,87 2,01 20 2,21 2,00 2,05 1,84 2,04 1,91 2,02 2,01 2,005 2,00 1,91 1,96 1,91 1,95 1,87 2,01 21 2,21 2,00 2,05 1,84 2,04 1,91 2,02 2,01 2,01 2,00 1,91 1,96 1,91 1,95 1,87 2,01 22 2,21 2,00 2,11 1,84 2,04 1,91 2,02 2,01 2,01 2,00 1,92 1,95 1,91 1,95 1,87 2,01 23 2,21 2,00 2,11 1,86 2,04 1,90 2,02 2,01 2,01 2,00 1,92 1,95 1,91 1,95 1,87 2,01 24 2,21 2,05 2,11 1,86 2,00 1,90 2,02 2,01 2,015 2,005 1,92 1,95 1,91 1,95 1,87 2,00 25 2,22 2,05 2,11 1,86 2,00 1,90 2,02 2,00 2,015 2,005 1,92 1,95 1,91 1,95 1,86 2,00 26 2,22 2,05 2,11 1,86 2,00 1,90 2,02 2,00 2,015 2,005 1,93 1,95 1,91 1,95 1,86 2,00 27 2,22 2,05 2,10 1,86 2,00 1,90 2,02 2,00 2,015 2,005 1,93 1,95 1,90 1,95 1,86 2,00 28 2,22 2,10 2,10 1,86 2,00 1,90 2,02 2,00 2,015 2,01 1,93 1,95 1,90 1,95 1,86 2,00 29 2,23 2,10 2,10 1,86 2,03 1,90 2,02 2,00 2,02 2,01 1,93 1,95 1,90 1,95 1,86 2,00 30 2,23 2,10 2,10 1,86 2,03 1,90 2,02 2,00 2,02 2,01 1,93 1,95 1,90 1,95 1,86 2,00 88 Phô lôc IV Kết thí nghiệm đường 89 90