Nghiên ứu khảo sát hệ thống treo xe on

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - BÙI ĐỨC BÌNH NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT HỆ THỐNG TREO XE CON LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội – 2018 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057208485241000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - BÙI ĐỨC BÌNH NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT HỆ THỐNG TREO XE CON Chuyên ngành : Kỹ thuật khí động lực LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS VÕ VĂN HƯỜNG Hà Nội – 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu khoa học riêng tơi chưa cơng bố cơng trình khác Các số liệu, kết đưa luận văn trung thực, khách quan Tôi xin cam đoan giúp đỡ việc thực luận văn cảm ơn, thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Tôi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Người hướng dẫn khoa học Tác giả PGS.TS Võ Văn Hường Bùi Đức Bình MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ DANH MỤC CÁC BẢNG LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Giới thiệu chung hệ thống treo ô tô 10 1.2.1 Công dụng, yêu cầu 10 1.2.2 Các phận hệ thống treo xe 11 1.2.3 Xu hướng phát triển hệ thống treo (HTT) 12 1.3 Các tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động 13 1.3.1.Chỉ tiêu tần số 13 1.3.2.Chỉ tiêu gia tốc dao động 13 1.3.3 Chỉ tiêu dựa số liệu cảm giác theo gia tốc vận tốc dao động 14 1.3.4 Đánh giá cảm giác theo gia tốc dao động thời gian tác động theo ISO 14 1.3.5 Tiêu chuẩn dao động Việt Nam 16 1.4 Các nghiên cứu hệ thống treo 18 1.5 Mục tiêu, phương pháp nghiên cứu nội dung đề tài 19 CHƯƠNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH DAO ĐỘNG HỆ THỐNG TREO Ơ TƠ CON 20 2.1 Các dạng mơ hình mơ hệ thống treo 20 2.1.1 Các khái niệm thành phần mơ hình 20 2.1.2 Các dạng mơ hình dao động tô theo phương thẳng đứng 20 2.2 Xây dựng mơ hình dao động 1/4 hệ phương trình vi phân mơ 23 2.3 Mơ mấp mô mặt đường 25 2.3.1.Mô mấp mô mặt đường 25 2.3.2 Mô mấp mô mặt đường theo dạng sin theo ISO 8608 27 2.4 Xây dựng mơ hình dao động Matlab Simulink 32 2.4.1 Xây dựng mơ hình mơ mấp mơ mặt đường 32 2.4.2 Xây dựng mơ hình mơ dao động 33 2.5 Xây dựng chương trình mơ mấp mô mặt đường ngẫu nhiên theo ISO 8608 34 CHƯƠNG KHẢO SÁT DAO ĐỘNG Ơ TƠ BẰNG MƠ HÌNH 1/4 37 3.1 Các phương án khảo sát mơ hình dao động 37 3.2 Khảo sát mơ hình với mấp mơ dạng sin đơn 38 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng độ cứng C tới hệ thống treo 38 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng hệ số cản K tới hệ thống treo 47 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng chiều cao mấp mô tới hệ thống treo 54 3.3 Khảo sát mơ hình với mấp mơ mặt đường kết chương trình theo ISO 8608 62 CHƯƠNG THÍ NGHIỆM DAO ĐỘNG TRÊN XE CON 69 4.1 Mục tiêu thí nghiệm 69 4.2 Đối tượng thí nghiệm 69 4.3 Sơ đồ thí nghiệm 70 4.4 Thiết bị thí nghiệm 70 4.4.1 Module MPU 6050 71 4.4.2 Master module 78 4.5 Phương án thí nghiệm 80 4.6 Kết đánh giá 81 4.6.1 Thí nghiệm với vận tốc km/h 81 4.6.2 Thí nghiệm với vận tốc 10 km/h 84 4.6.3 Thí nghiệm với vận tốc 15 km/h 86 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Đơn vị Giải nghĩa ma kg Khối lượng treo m kg Khối lượng không treo C kN/m Độ cứng lò xo K kN.s/m Hệ số cản giảm chấn CL kN/m Độ cứng lốp KL kN.s/m Hệ số cản lốp Gt N Trọng lượng xe Z m Chuyển vị khối lượng treo ξ m Chuyển vị khối lượng không treo Z” m/s2 Gia tốc khối lượng treo ξ" m/s2 Gia tốc khối lượng không treo h m Chiều cao mấp mô mặt đường Fz N Tải trọng thẳng đứng theo phương z Fc N Lực đàn hồi Fk N Lực giảm chấn RMS(Z”) m/s2 Giá trị bình phương trung bình Z” RMS(ξ") m/s2 Giá trị bình phương trung bình ξ" RMS(F z) N Giá trị bình phương trung bình Fz DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Chỉ tiêu cảm giác theo gia tốc 14 Hình 1.2: Giới hạn tác động dao động thẳng đứng 15 Hình 1.3: Vùng dẫn sức khỏe TCVN 6964 17 Hình 2.1: Mơ hình 1/4 hệ thống treo ô tô 21 Hình 2.2: Mơ hình 1/2 hệ thống treo ô tô 21 Hình 2.3: Mơ hình 1/2 hệ thống treo ô tô 22 Hình 2.4: Mơ hình khơng gian hệ thống treo ô tô 22 Hình 2.5: Mơ hình 1/4 hệ thống treo ô tô 23 Hình 2.6: Các lực tác dụng vào khối lượng treo 24 Hình 2.7: Các lực tác dụng lên khối lượng khơng treo 24 Hình 2.8: Mấp mơ mặt đường dạng hình cosin 27 Hình 2.9: Mật độ phổ loại đường theo tiêu chuẩn ISO 8608 29 Hình 2.10: Mơ tả mấp mơ mặt đường theo ISO 8608 32 Hình 2.11: Sơ đồ mơ mấp mơ mặt đường 33 Hình 2.12: Sơ đồ mơ hệ phương trình vi phân dao động hệ thống treo ô tô 33 Hình 3.1: Khảo sát ảnh hưởng độ cứng C tới gia tốc khối lượng treo 39 Hình 3.2: Khảo sát ảnh hưởng độ cứng C tới tải trọng Fz 40 Hình 3.3: Khảo sát ảnh hưởng độ cứng C tới gia tốc khối lượng không treo 41 Hình 3.4: Khảo sát ảnh hưởng độ cứng C tới chuyển vị khối lượng treo 41 Hình 3.5: Khảo sát ảnh hưởng độ cứng C tới lực đàn hồi Fc 42 Hình 3.6: Khảo sát ảnh hưởng độ cứng C tới lực giảm chấn Fk 42 Hình 3.7: Đường đặc tính ảnh hưởng độ cứng C tới gia tốc Z”max 43 Hình 3.8: Đường đặc tính ảnh hưởng độ cứng C tới tải trọng Fzmax 44 Hình 3.9: Đường đặc tính ảnh hưởng độ cứng C tới gia tốc ξ”max 45 Hình 3.10: Đường đặc tính ảnh hưởng độ cứng C tới chuyển vị Zmax 45 Hình 3.11: Đường đặc tính ảnh hưởng độ cứng C tới lực đàn hồi Fcmax 46 Hình 3.12: Đường đặc tính ảnh hưởng độ cứng C tới lực giảm chấn Fkmax 46 Hình 3.13: Khảo sát ảnh hưởng hệ số cản K tới gia tốc khối lượng treo 47 Hình 3.14: Khảo sát ảnh hưởng hệ số cản K tới gia tốc khối lượng không treo 48 Hình 3.15: Khảo sát ảnh hưởng hệ số cản K tới chuyển vị khối lượng treo 48 Hình 3.16: Khảo sát ảnh hưởng hệ số cản K tới tải trọng Fz 49 Hình 3.17: Khảo sát ảnh hưởng hệ số cản K tới lực giảm chấn Fk 50 Hình 3.18: Khảo sát ảnh hưởng hệ số cản K tới lực đàn hồi Fc 50 Hình 3.19: Đường đặc tính ảnh hưởng hệ số cản K tới gia tốc Z”max 51 Hình 3.20: Đường đặc tính ảnh hưởng hệ số cản K tới gia tốc ξ”max 52 Hình 3.21: Đường đặc tính ảnh hưởng hệ số cản K tới chuyển vị Zmax 52 Hình 3.22: Đường đặc tính ảnh hưởng hệ số cản K tới Fcmax 53 Hình 3.23: Đường đặc tính ảnh hưởng hệ số cản K tới Fkmax 53 Hình 3.24: Đường đặc tính ảnh hưởng hệ số cản K tới Fzmax 54 Hình 3.25: Khảo sát ảnh hưởng chiều cao mấp mô h tới gia tốc khối lượng treo 55 Hình 3.26: Gia tốc khối lượng không treo 56 Hình 3.27: Khảo sát ảnh hưởng chiều cao h tới chuyển vị khối lượng treo 56 Hình 3.28: Khảo sát ảnh hưởng chiều cao mấp mô h tới tải trọng Fz 57 Hình 3.29: Khảo sát ảnh hưởng chiều cao mấp mô h tới lực đàn hồi Fc 58 Hình 3.30: Khảo sát ảnh hưởng chiều cao mấp mô h tới lực giảm chấn Fk 58 Hình 3.31: Đường đặc tính ảnh hưởng chiều cao mấp mô h tới Z”max 59 Hình 3.32: Đường đặc tính ảnh hưởng chiều cao mấp mơ h tới ξ”max 60 Hình 3.33: Đường đặc tính ảnh hưởng chiều cao mấp mơ h tới Zmax 60 Hình 3.34: Đường đặc tính ảnh hưởng chiều cao mấp mơ h tới Fcmax 61 Hình 3.35: Đường đặc tính ảnh hưởng chiều cao mấp mô h tới Fkmax 61 Hình 3.36: Đường đặc tính ảnh hưởng chiều cao mấp mô h tới Fzmax 62 Hình 3.37: Đường ISO C-D 63 Hình 3.38: Đáp ứng gia tốc khối lượng treo theo ISO C-D 64 Hình 3.39: Đáp ứng gia tốc khối lượng không treo theo ISO C-D 64 Hình 3.40: Đáp ứng chuyển vị khối lượng treo theo ISO C-D 65 Hình 3.41: Lực đàn hồi Fc theo ISO C-D 65 Hình 3.42: Lực giảm chấn Fk theo ISO C-D 66 Hình 3.43: Tải trọng Fz theo đường ISO C-D 66 Hình 3.44: Giá trị RMS(Z") ảnh hưởng vận tốc theo đường ISO C-D 67 Hình 3.45: Giá trị RMS(Fz) ảnh hưởng vận tốc theo đường ISO C-D 68 Hình 4.1: Xe Honda civic dùng để thực nghiệm 69 Hình 4.2: Sơ đồ vị trí lắp đặt cảm biến 70 Hình 4.3: Sơ đồ cấu trúc Module MPU 6050 72 Hình 4.4: Hình dạng sơ đồ chân cảm biến MPU 6050 73 Hình 4.5: Mạch thu phát RF UART CC1101 433 Mhz HC-11 74 Hình 4.6: Mạch chuyển đổi tín hiệu Arduino Nano 75 Hình 4.7: Sơ đồ kết nối dây Module MPU 6050 77 Hình 4.8: Hình ảnh thực tế thiết bị Module MPU 6050 78 Hình 4.9: Sơ đồ cấu trúc Master Module 78 Hình 4.10: Sơ đồ kết nối dây Master module 79 Hình 4.11: Hình ảnh thực tế thiết bị master module 80 Hình 4.12: Cảm biến gia tốc gắn cầu xe 81 Hình 4.13: Cảm biến gia tốc gắn thân xe 81 Hình 4.14: Kết thí nghiệm gia tốc thân xe Z" (với v=5km/h) 82 Hình 4.15: Kết mô gia tốc thân xe Z" (với v=5km/h) 82 Hình 4.16: Kết thí nghiệm gia tốc cầu xe ξ" (với v=5km/h) 83 Hình 4.17: Kết mơ gia tốc cầu xe ξ" (với v=5km/h) 83 Hình 4.18: Kết thí nghiệm gia tốc thân xe Z" (với v=10km/h) 84 Hình 4.19: Kết thí nghiệm gia tốc thân xe Z" (với v=10km/h) 84 Hình 4.20: Kết thí nghiệm gia tốc cầu xe ξ" (với v=10km/h) 85 Hình 4.21: Kết mô gia tốc cầu xe ξ" (với v=10km/h) 85 Hình 4.22: Kết thí nghiệm gia tốc thân xe Z" (với v=15km/h) 86 Hình 4.23: Kết mơ gia tốc thân xe Z" (với v=15km/h) 86 Hình 4.24: Kết thí nghiệm gia tốc cầu xe ξ" (với v=15km/h) 87 Hình 4.25: Kết mô gia tốc cầu xe ξ" (với v=15km/h) 87 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 : Sự phản ứng thể mức rung động khác (TCVN 6964) 18 Bảng 2.1: Một số dạng mấp mơ mặt đường phương trình mơ tả .26 Bảng 2.2: Tiêu chuẩn ISO 8608 phân loại đường .29 Bảng 3.1: Thơng số đặc trưng mơ hình dao động 38 Bảng 3.2: Giá trị Z’’max, Fzmax thay đổi theo độ cứng C 43 Bảng 3.3: Giá trị RMS thay đổi theo độ cứng C .43 Bảng 3.4: Giá trị Z’’max, Fzmax thay đổi hệ số cản K 51 Bảng 3.5: Giá trị RMS thay đổi theo hệ số cản K .51 Bảng 3.6: Giá trị Z’’max, Fzmax thay đổi theo chiều cao mấp mô h .59 Bảng 3.7: Các tiêu đánh giá dao động tơ với kích thích mặt đường ngẫu nhiên theo ISO C-D 67