Đánh giá tính ổn định của ô tô khách cỡ lớn trong điều kiện chuyển động có gió ngang

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐÁNH GIÁ TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA Ơ TƠ KHÁCH CỠ LỚN TRONG ĐIỀU KIỆN CHUYỂN ĐỘNG CÓ GIÓ NGANG VŨ VĂN NGHĨA Nghia.vv211334M@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật ô tô Giảng Viên Hướng Dẫn: TS Trịnh Minh Hoàng Đơn vị: NCM Ơ tơ Xe chun dụng Khoa khí động lực Trường khí HÀ NỘI, 10/2022 i TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐÁNH GIÁ TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA Ơ TƠ KHÁCH CỠ LỚN TRONG ĐIỀU KIỆN CHUYỂN ĐỘNG CÓ GIÓ NGANG VŨ VĂN NGHĨA Nghia.vv211334M@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật ô tô Giảng Viên Hướng Dẫn: TS.Trịnh Minh Hoàng Chữ ký GVHD Đơn vị: NCM Ơ tơ Xe chun dụng Khoa khí động lực Trường khí HÀ NỘI, 10/2022 ii CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn : Vũ Văn Nghĩa Đề tài luận văn: Đánh giá tính ổn định tơ khách cỡ điều kiện chuyển động có gió ngang Chuyên ngành: Kỹ thuật ô tô Mã số HV: 20211334M Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày với nội dung sau: - Chỉnh sửa lỗi in ấn soạn thảo - Bổ sung bảng danh mục, ký hiệu chữ viết tắt Ngày tháng năm 2022 Tác giả luận văn Giáo viên hướng dẫn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG iii TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Đề tài: Đánh giá tính ổn định tơ khách cỡ lớn điều kiển chuyển động có gió ngang Tác giả luận văn: Vũ Văn Nghĩa Khóa: 2021A Người hướng dẫn: TS.Trịnh Minh Hồng Từ khóa: Lực mơ men khí động, phản lực thẳng đứng từ mặt đường lên bánh xe; tính ổn định, tơ khách cỡ lớn Nội dung tóm tắt: a) Lý chọn đề tài Khi ô tô chuyển động đường, tương tác vỏ xe gió có ảnh hưởng xấu đến chất lượng làm việc ô tô Với ô tô khách cỡ lớn, lực mô men khí động trường hợp gió lớn gây ổn định quỹ đạo chuyển động ô tô, ảnh hưởng trực tiếp tới an toàn chuyển động ô tô Để giảm tối đa ảnh hưởng xấu nêu trên, cần có nghiên cứu sâu mối quan hệ lực gió ngang, vận tốc gió ngang tính ổn định tơ Chính việc nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng lực gió ngang đến ổn định chuyển động xe khách cỡ lớn vấn đề có ý nghĩa khoa học thực tiễn b) Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu Mục đích nghiên cứu: Đánh giá ảnh hưởng lực gió ngang đến ổn định chuyển động xe ô tô khách cỡ lớn mơ hình động lực học Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu luận văn xe khách cỡ lớn 45 chỗ THACO HB120-SL Phạm vi nghiên cứu: Luận văn nghiên cứu ảnh hưởng lực gió ngang đến tính ổn định chuyển động xe Kết khảo sát làm sở cho toán điều khiển cảnh báo điều kiện sử dụng thực tế c) Tóm tắt đọng nội dung đóng góp tác giả Luận văn bao gồm nội dung nghiên cứu sau: - Tổng quan vấn đề nghiên cứu; - Xây dựng mơ hình xác định lực khí động tác động lên vỏ ô tô khách cỡ lớn iv phần mềm chuyên dụng; - Đánh giá ảnh hưởng lực gió ngang đến ổn định chuyển động xe khách cỡ lớn mơ hình động lực học d) Phương pháp nghiên cứu Luận văn áp dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết mơ hình động lực học ứng dụng phần mềm Matlab Simulink tính toán khảo sát e) Kết luận Luận văn trình bày phân tích sở lý thuyết, xây dựng mơ hình xác định lực mơ men khí động xe khách chuyển động thẳng có gió ngang tác động, từ đánh giá ảnh hưởng lực gió ngang đến ổn định xe khách cỡ lớn Để đánh giá ảnh hưởng ấy, luận văn xây dựng mơ hình động lực học tổng qt tơ Các phương trình vi phân chuyển động ô tô giải công cụ Simulink phần mềm chuyên dụng Matlab Từ đánh giá tính ổn định tơ thơng qua độ lệch bên, vận tốc góc quay thân xe, gia tốc ngang Các kết khảo sát luận văn sử dụng làm sở cho toán điều khiển cảnh báo điều kiện sử dụng thực tế Các nghiên cứu luận văn dừng lại kết tính tốn lý thuyết với thông số gần tham khảo từ tài liệu Cần có nghiên cứu hồn chỉnh thực nghiệm để kiểm chứng độ tin cậy mô hình v LỜI CAM ĐOAN Trong suốt thời gian thực luận văn, xin cam đoan: Những nội dung luận văn thực hướng dẫn trực tiếp TS Trịnh Minh Hồng - NCM Ơ tơ Xe chun dụng - Khoa Cơ khí động lực - Trường Cơ khí - Đại học Bách Khoa Hà Nội; Mọi tài liệu tham khảo đưa vào luận văn trích dẫn rõ ràng minh bạch; Trong luận văn này, chép không hợp lệ, vi phạm chương trình đào tạo, quy chế đào tạo, hay có dấu hiệu gian dối tơi xin chịu hồn toàn trách nhiệm HỌC VIÊN Ký ghi rõ họ tên Vũ Văn Nghĩa vi MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH ẢNH x DANH MỤC BẢNG BIỂU xii LỜI CAM ĐOAN vi LỜI NÓI ĐẦU .xiii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .1 1.1 Tổng quan công nghiệp ô tô Việt Nam 1.2 Tính ổn định quỹ đạo chuyển động ô tô 1.2.1 Tính điều khiển tơ 1.2.2 Vấn đề an tồn giao thơng quỹ đạo chuyển động 1.3 Khí động học tơ 1.3.1 Khí động học thơng số đặc trưng 1.3.2 Lực cản khơng khí 1.3.3 Lực nâng khí động 1.3.4 Lực khí động ngang 1.3.5 Các thông số đánh giá ổn định chuyển động liên quan đến gió ngang 1.3.6 Mức độ ảnh hưởng gió ngang đến ổn định chuyển động 1.4 Các dạng ổn định ngang .8 1.5 Mục tiêu, đối tượng, phương pháp phạm vi nghiên cứu .12 1.5.1 Mục tiêu nghiên cứu 12 1.5.2 Đối tượng nghiên cứu 12 1.5.3 Phương pháp nghiên cứu 12 1.5.4 Phạm vi nghiên cứu 12 1.5.5 Nội dung luận văn 12 1.6 Kết luận 13 vii CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MƠ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA XE KHÁCH CỠ LỚN 14 2.1 Phân tích cấu trúc xe khách cỡ lớn giả thiết 14 2.2 Thiết lập hệ phương trình vi phân mơ tả động lực học xe khách cỡ lớn 17 2.2.1 Xét mặt phẳng song song với mặt đường 17 2.2.2 Xét mặt phẳng dọc xe 19 2.2.3 Xét mặt phẳng ngang xe 20 2.2.4 Động lực học bánh xe 22 2.2.5 Lựa chọn mơ hình lốp 23 2.2.6 Hệ thống treo 25 2.2.7 Hệ phương trình vi phân tổng quát 25 2.3 Các lực mơ men khí động 28 2.3.1 Mơ hình gió xiên 28 2.3.2 Xác định lực mơ men khí động phương pháp thể tích hữu hạn sử dụng phần mềm chuyên dụng 30 2.4 Kết luận chương 42 CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA LỰC KHÍ ĐỘNG ĐẾN ỔN ĐỊNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE KHÁCH CỠ LỚN 43 3.1 Các tiêu chí đánh giá ổn định 43 3.1.1 Các điều kiện đầu vào 43 3.1.2 Các tiêu, thông số sử dụng để đánh giá 43 3.2 Khảo sát gió ngang ổn định miền thời gian 44 3.2.1 Đánh giá độ lệch bên xe khách cỡ lớn chuyển động điều kiện có gió ngang 44 3.2.2 Đánh giá gia tốc lệch bên xe khách cỡ lớn chuyển động điều kiện có gió ngang 50 3.2.3 Đánh giá vận tốc góc quay thân xe xe khách cỡ lớn chuyển động điều kiện có gió ngang 51 3.3 Khảo sát gió ngang thay đổi theo quy luật cho trước 54 viii 3.4 Kết luận chương 57 KẾT LUẬN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 ix DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Biên độ dao động theo phương thẳng đứng bánh xe Hình 1.2 Các dạng ổn định ngang Hình 2.1 Mơ hình khơng gian xe khách cỡ lớn 15 Hình 2.2 Mơ hình lực tác động lên xe mặt phẳng song song với đường 18 Hình 2.3 Mơ hình lực tác động mặt phẳng dọc 19 Hình 2.4 Mơ hình lực tác động mặt phẳng ngang 21 Hình 2.5 Mơ hình động lực học bánh xe đàn hồi 22 Hình 2.6 Góc lệch bên, độ trượt mơ hình lốp Pacejka 24 Hình 2.7 Vận tốc gió tương đương xe chuyển động điều kiện gió ngang 29 Hình 2.8 Các lực mơ men khí động tác động lên thân xe khách 30 Hình 2.9 Thơng số kích thước xe khách THACO HB120SL-H380R-14 31 Hình 2.10 Mơ hình 3D xe khách tham khảo 31 Hình 2.11 Vùng khơng gian mơ khí động xe khách cỡ lớn Ansys 33 Hình 2.12 Vùng khơng gian tính tốn Ansys Fluent 34 Hình 2.13 Phổ giá trị đánh giá số orthogonal quality & skewness Ansys .34 Hình 2.14 Phổ vận tốc mặt phẳng nằm ngang cách mặt đường 2m 37 Hình 2.15 Véc tơ vận tốc mặt phẳng nằm ngang cách mặt đường 2m 37 Hình 2.16 Phổ vận tốc mặt phẳng dọc xe 38 Hình 2.17 Vecto vận tốc mặt phẳng dọc xe 38 Hình 2.18 Xuất kết lực theo phương Ox xe nghiêng góc 45° 39 Hình 2.19 Xuất kết mơ men theo phương Ox xe nghiêng góc 45° 39 Hình 2.20 Lực cản theo vận tốc góc nghiêng 40 Hình 2.21 Lực bên theo góc nghiêng vận tốc 40 Hình 2.22 Lực ngang theo góc nghiêng vận tốc 41 x