Nghiên ứu ảnh hưởng ủa hệ thống treo đến khả năng truyền lự ủa xe on bằng thự nghiệm và bằng mô hình

bộ giáo dục đào tạo trờng đại học bách khoa hµ néi -o0o đỗ quốc hoàn Nghiên cứu ảnh hởng hệ treo đến khả truyền lực xe thực nghiệm mô hình Chuyên ngành: khí động lực Luận văn thạc sỹ khoa học Ngời hớng dẫn khoa học: TS Võ văn hờng Hà nội Năm 2008 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205212311000000 giáo dục đào tạo trờng đại học bách khoa hà nội -o0o NGUN Q TOµN Nghiên cứu ảnh hởng hệ treo đến khả ổn Định ôtô Chuyên ngành: khí động lực Luận văn thạc sỹ khoa học Ngời hớng dẫn khoa học: TS Võ văn hờng Hà nội Năm 2008 Mục lục Trang Lời nói đầu Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng, hình vẽ Chơng 1: đặt vấn đề 1.0 Những vấn đề chung 1.1 NhiƯm vơ cđa hƯ thèng treo 1.2 ChØ tiªu ®¸nh gi¸ dao ®éng 1.3 Mô hình nghiên cứu dao động 13 1.4 Các hàm kích động 15 1.5 ThÝ nghiƯm dao ®éng 16 Ch¬ng 2: LËp mô hình nghiên cứu 17 2.1 Mô hình vật lý 17 2.1.1 M« h×nh hƯ thèng treo 18 2.1.2 Mô hình lốp 20 2.2 Mô hình toán học 25 2.2.1 Phơng pháp lập hệ phơng trình 25 2.2.2 Hệ phơng trình mô tả dao động 27 Chơng 3: khảo sát số thông số ảnh hởng 32 3.1 Khái quát chung Matlab Simulink 32 3.3.1 Matlab 32 3.1.2 Simulink 33 3.1.2.1 Đặc điểm Simulink 33 3.1.2.2 Cấu túc sơ đồ Simulink 34 3.1.2.3 Trình tự thực trình mô 38 3.2 Sơ đồ thuật toán chơng trình mô Simulink 39 3.3 Các kết khảo sát đợc 41 3.3.1 Khảo sát ảnh hởng biên độ kích động mặt đờng 41 3.3.2 Khảo sát ảnh hởng cờng độ đạp phanh 45 3.3.3 Khảo sát ảnh hởng tốc độ đạp phanh 50 3.3.4 Khảo sát ảnh hởng mômen phanh loại đờng khác 54 Chơng 4: xây dựng bệ thử đo dao ®éng 57 4.1 Mơc tiªu cđa bƯ thư 57 4.2 Nguyªn lý bƯ thư 57 4.3 ThiÕt kÕ c¸c bé phËn 58 4.4 Sơ đồ thiết bị đo 62 4.4.1 Đối tợng đo 62 4.4.2 §o gia tèc khèi lợng đợc treo khối lợng không đợc treo 62 4.5 TiÕn hµnh thÝ nghiƯm 67 4.5.1 ChuÈn bÞ 67 4.5.2 KÕt qu¶ thÝ nghiƯm 68 KÕt luËn 73 Tài liệu tham khảo 74 Phô lôc 75 Lời Nói đầu Trong trình công nghiệp hoá, đại hoá nớc ta nay, việc phát triển ngành khoa học kỹ thuật vô cần thiết quan trọng Trong sản xuất ôtô lĩnh vực cần đợc trọng đến Công nghệ sản xuất xe không ngừng đợc cải tiến với giúp đỡ khoa học kỹ thuật nớc tiên tiến Ngành sản xuất xe bớc trở thành mũi nhọn kinh tế, đa đất nớc ngày vững bớc tiến lên tiến lên Chủ Nghĩa Xà Hội Trên giới sản xuất ôtô ngày tăng vợt bậc đà đạt đợc thành tựu công nghệ to lớn, ôtô trở thành phơng tiện vận chuyển quan trọng hành khách hàng hoá cho kinh tế quốc dân, đồng thời trở thành phơng tiện giao thông t nhân nớc có kinh tế phát triển Hiện nớc ta số ôtô t nhân gia tăng với tăng trởng phát triển kinh tế Do đờng xá ngày đợc nâng cấp mở rộng nên mật độ ôtô ngày cao điều dẫn đến vấn đề an toàn, dao động ôtô ngày đợc quan tâm Khi ôtô chạy đờng không phẳng thờng phát sinh dao động Những dao động thờng ảnh hởng xấu đến hàng hoá, tuổi thọ xe đặc biệt đến ngời lái hành khách xe Ngời ta tổng kết rằng, ôtô chạy đờng xấu, ghồ ghề so với ôtô chạy đờng tốt, phẳng tốc độ trung bình giảm từ 40 50%, quÃng đờng chạy hai chu kỳ đại tu giảm từ 30 40%, suất vận chuyển giảm từ 35 40% Điều đặc biệt nguy hiểm dao động ngời chụi lâu tình trạng bị rung, xóc nhiều gây mệt mỏi Một số nghiên cứu dao động gần vầ ảnh hởng đến sức khoẻ ngêi ®Ịu ®i ®Õn kÕt ln : NÕu ngêi bị ảnh hởng cách thờng xuyên dao động mắc phải bệnh thần kinh nÃo Trong vận tải ôtô, ngời lái ngời định chủ yếu cho an toàn chuyển động tiêu khác Nếu dao động xe nằm phạm vi dao động cho phép (80 120 lần /phút) làm tăng lỗi điều khiển ngời lái, gây hàng loạt nguy hiểm đến tính mạng ngời hàng hoá nớc phát triển, dao dộng ôtô đợc quan tâm đặc biệt Dao động xe đợc nghiên cứu đa mức tối u làm giảm đến mức thấp tác hại đến ngời đồng thời làm tăng tuổi thọ xe nh phận đợc treo Chuyển động ôtô thực tế phụ thuộc vào kết cấu ôtô mà phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh; chuyển động đợc xác định lực tơng tác bánh xe, phản lực từ lốp với đờng có yếu tố định quan trọng Mục tiêu đề tài xét ảnh hởng hệ thống treo thay đổi phản lực đó, từ suy khả truyền lực ôtô phơng dọc phơng ngang Đề tài đợc trình bày vấn đề sau đây: lập phơng trình động lực học ôtô 1/ 4, chọn mô hình lốp phù hợp, thiết kế bệ thử kiểm tra dao động, khảo sát số tham số ảnh hởng đến khả truyền lực Mô hình đà mô tả đầy đủ yếu tố vật lý, sử dụng để khảo sát động lực học ôtô, kể vùng cận vật lý Chơng trình chạy ổn định Mô hình lốp đợc chọn phù hợp với điều kiện thực tiễn Việt Nam Các kết tính toán phù hợp với nghiên cứu trớc Phần bệ thử hạn chế thiết bị cảm biến cũ nên kết đa hạn chế cần phải đợc nghiên cứu tiếp Luận văn đợc thực Bộ môn ôtô - Đại Học Bách Khoa Hà Nội, dới hớng dẫn khoa học Tiến sĩ Võ Văn Hờng Tác giả chân thành cảm ơn hớng dẫn tận tình Tiến sĩ thầy môn ôtô Mặc dù đà có nhiều nỗ lực, nhng trình độ, thời gian nghiên cứu hạn chế nên vấn đề đợc trình bày luận văn cha thể đáp ứng đợc yêu cầu đề Tác giả cảm ơn đóng góp, bổ xung để luận văn hoàn thiện Hà nội, ngày 21/11/2008 Tác giả Danh mục ký hiệu chữ viết tắt - A( m2 ) : Diện tÝch, thiÕt diƯn -c : HƯ sè khÝ ®éng - ( kg / m3 ) : Mật độ không khÝ - CL ( N / m) : §é cøng híng kÝnh lèp - C ( N / m) : §é cøng hÖ thèng treo - K ( Ns / m) : HƯ sè c¶n hƯ thèng treo -r : B¸n kÝnh tù lèp ( - J kgm ) : Mômen quán tính trục y xe - h (m ) : Chiều cao mấp mô đờng - F Z (N ) : Tải trọng từ đờng tác dụng lên bánh xe - F Zt (N : Tải trọng tĩnh bánh xe ) - F Zd (N ) : Tải trọng động bánh xe - F C (N ) : Lực đàn hồi hệ thống treo - FK (N ) : Lùc c¶n hƯ thèng treo - F CL (N ) : Lực đàn hồi hớng kÝnh b¸nh xe - m ( kg ) : Khèi lợng đợc treo - mA (kg ) : Khối lợng không đợc treo - b : Hệ số bám đờng - ft ( m) : §é tÜnh - ϕ ( rad - (m) ) : Góc lắc thân xe : Chuyển vị phơng thẳng đứng cầu xe - ξ ( m / s ) ( - ξ m / s2 : Vận tốc phơng thẳng đứng cầu xe ) ( : Gia tốc phơng thẳng đứng cầu xe - z, z, z m, m/ s, m/ s2 đợc treo ) : Chuyển vị, vận tốc, gia tốc phơng thẳng đứng khối lợng Danh mục bảng hình vẽ Hình 1.1.Mô hình 1/4 14 Hình 1.2.Mô hình 1/2 15 Hình 2.1.Mô hình ®éng lùc häc «t« 1/4 18 Hình 2.2.Mô hình hệ thống treo 19 Hình 2.3.Đồ thị lực tơng tác bánh xe theo hƯ sè trỵt 22 Hình 2.4.Hàm Ammon 23 Hình 2.5.Hệ số bám cực đại hệ số bám trợt loại đờng khác với hai trạng thái khô ớt 25 Hình 2.6.Sơ đồ tách cấu trúc lực 28 B¶ng 2.1.Thông số kỹ thuật xe khảo sát 31 Hình 3.0.Sơ đồ thuật toán chơng trình 40 Hình 3.1.Đồ thị mômen bánh xe(ảnh hởng kích động mặt đờng) 42 Hình 3.2.Đồ thị hệ số trợt(ảnh hởng kích động mặt đờng) 42 Hình 3.3.Đồ thị hệ số bám(ảnh hởng kích động mặt đờng) 43 Hình 3.4.Đồ thị lực phanh (ảnh hởng kích động mặt đờng) 43 Hình 3.5.Đồ thị gia tốc (ảnh hởng kích động mặt đờng) 44 Hình 3.6.Đồ thị vận tốc (ảnh hởng kích động mặt đờng) 44 Hình 3.7.Đồ thị quÃng đờng (ảnh hởng kích động mặt đờng) 45 Hình 3.8.Đồ thị hệ số trợt (ảnh hëng cña Mpmax) 47 Hình 3.9.Đồ thị hệ số bám (ảnh hởng Mpmax) 47 Hình 3.10.Đồ thị lùc phanh (¶nh hëng cđa Mpmax) 48 Hình 3.11.Đồ thị gia tốc (ảnh hởng cđa Mpmax) 48 H×nh 3.12.Đồ thị vận tốc (ảnh hởng Mpmax) 49 Hình 3.13.Đồ thị quÃng đờng (¶nh hëng cđa Mpmax) 49 Hình 3.14.Đồ thị mômen bánh xe (ảnh hởng tốc độ đạp phanh) 51 Hình 3.15.Đồ thị hệ số trợt (ảnh hởng tốc độ đạp phanh) 51 Hình 3.16.Đồ thị hệ số bám (ảnh hởng tốc độ đạp phanh) 52 Hình 3.17.Đồ thị lực phanh (ảnh hởng tốc độ đạp phanh) 52 Hình 3.18.Đồ thị gia tốc (ảnh hởng tốc độ đạp phanh) 53 Hình 3.19.Đồ thị vận tốc (ảnh hởng tốc độ đạp phanh) 53 Hình 3.20.Đồ thị quÃng đờng (ảnh hởng tốc độ đạp phanh) 54 Hình 3.21.Kết phanh đờng khô 55 Hình 3.22.Kết phanh đờng ít 55 Hình 4.1 Mô hình bệ thử 58 H×nh 4.2 HƯ thèng treo cđa bƯ thư 60 Bảng 4.1 Các thông sè kü tht chÝnh cđa bƯ thư 61 Hình 4.3 Sơ đồ nguyên lý ®o 62 Hình 4.4 Cảm biến dây điện trở đo sơ đồ mắc mạch cầu đo 63 Hình 4.5 Phần khối lợng đợc treo 64 H×nh 4.6 Phần khối lợng không đợc treo 64 Hình 4.7 Máy đo vạn UM131 65 Hình 4.8 Bộ phận hiển thị 66 Hình 4.9 Mô hình thí nghiệm tổng thể 67 B¶ng 4.2 KÕt qu¶ thÝ nghiƯm 68 Hình 4.10 Đồ thị đặc tÝnh 68 Hình 4.11 Đồ thị đặc tính 69 B¶ng 4.3 KÕt qu¶ thÝ nghiƯm 69 H×nh 4.12 Đồ thị đặc tính 70 Hình 4.13 Đồ thị ®Ỉc tÝnh 70 B¶ng 4.4 KÕt qu¶ thÝ nghiƯm 71 Hình 4.14 Đồ thị đặc tính 71 H×nh 4.15 Hiển thị gia tốc khối lợng đợc treo 72 H×nh 4.16 HiĨn thị gia tốc khối lợng đợc treo 72