Lưu Văn Tuấn Lưu Quang Luõn Trang 3 L I CỜẢM ƠNTụi xin chõn thành cảm ơn trường đạ ọi h c bỏch khoa Hà Nội, đó cho phộp tụi thực hiện luận văn này tại trường đại học bỏch khoa Hà Nội,
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LƯU QUANG LN XÂY DỰNG MƠ HÌNH ĐỂ KHẢO SÁT DAO ĐỘNG ĐOÀN XE 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 Lưu Văn Tuấn Hà Nội – 2018 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057204842611000000 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: - Những nội dung luận văn thực hướng dẫn trực tiếp PGS.Ts Lưu Văn Tuấn - Mọi tài liệu tham khảo luận văn trích dẫn rõ ràng - Các kết có luận văn hồn tồn trung thực, Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày 20 tháng 04 năm 2018 Người hướng dẫn khoa học Tác giả Pgs.Ts Lưu Văn Tuấn Lưu Quang Luân i LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn trường đại học bách khoa Hà Nội, cho phép thực luận văn trường đại học bách khoa Hà Nội, xin chân thành cảm ơn viện đào tạo sau đại học viện khí động lực hỗ trợ giúp đỡ suốt q trình tơi làm luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn tới Pgs.Ts Lưu Văn Tuấn hướng dẫn tơi tận tình chu tơi hồn thành luận văn Tơi xin cảm ơn thầy môn ô tô xe chuyên dụng – trường đại học bách khoa Hà Nội giúp đỡ giải đáp thắc mắc để thực luận văn Cuối xin chân thành cảm ơn bạn bè số anh chị trước chủ nhiểm đề tài nghiên cứu, hay luận văn khác, đóng góp xây dựng thêm ý tưởng cho tơi q trình thực luận văn Học viên Lưu Quang Luân ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN .ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ix MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC THẲNG ĐỨNG Ô TÔ 1.1.1 Tình hình nghiên cứu giới 1.1.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 1.2 NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN 1.2.1 Nguồn gây dao động 1.2.2 Ảnh hưởng dao động tiêu đánh giá dao động 1.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 13 1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG I 13 CHƯƠNG II: MƠ TẢ VÀ PHÂN TÍCH CẤU TRÚC ĐOÀN XE 14 2.1 ĐỊNH NGHĨA ĐOÀN XE 14 2.1.1 Định nghĩa Sơ mi rơ móc rơ móc 14 2.1.2 Một số loại đoàn xe thông dụng 16 2.2 PHÂN TÍCH CẤU TRÚC ĐỒN XE SƠ MI RƠ MÓC 19 2.2.1 Mô tả hệ thống treo xe 21 2.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG II 25 CHƯƠNG III: XÂY DỰNG MƠ HÌNH DAO ĐỘ NG ĐỒN XE 27 3.1 GỈA THIẾT: 27 3.2 PHƯƠNG PHÁP LẬP MƠ HÌNH TỐN 27 iii 3.3 ĐỊNH NGHĨA HỆ T ỌA ĐỘ CHO ĐOÀN XE SMRM 28 3.4 LỰC VÀ MOMEN TÁC DỤNG NÊN ĐOÀN XE SMRM 32 3.5 PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ĐỒN XE SMRM 34 3.5.1 Phương trình dao động củ a khối lượng treo 34 3.5.2 Phương trình dao động củ a khối lượng không treo 37 3.5.3 Phương trình động lực học chuyển động thẳng 40 3.6 XÁC ĐỊNH CÁC LỰC VÀ MOMENT LIÊN KẾT 42 3.6.1 Lực liên kết hệ thống treo 43 3.6.2 Tính lực liên kết lốp – đường tâm vết tiếp xúc bánh xe 48 3.6.3 xác định tải trọng bánh xe 50 3.6.4 Tính lực liên kết khớp yên ngựa 51 3.7 MÔ TẢ MẶT ĐƯỜNG NGẪU NHIÊN 52 3.7.1 Mô tả mặt đường biểu diễn miền thời gian 52 3.7.2 Mấp mô đường biểu diễn theo tọa độ x(t) 55 3.7.3 Xây dựng hàm kích động theo thời gian: kích động dãy 58 3.7.4 Xây dựng hàm kích động theo tọa độ: kích động dãy 60 3.8 KẾT LUẬN CHƯƠNG III 61 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62 4.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN VĂN 62 4.2 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 63 4.3 ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN 63 4.4 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Giải nghĩa Đơn vị MBS Hệ nhiều vật MBS (Multi Body System) Đầu xe kéo ĐK SMRM Sơmi rơ mc ĐXSMRM Đồn xe sơmi rơ moóc G(OXYZ) Hệ tọa độ cố định B(Cxyz) Hệ tọa độ vật, hệ tọa độ ij Chỉ số bánh xe thứ i (cầu) trái (j=1)/phải (j=2) i=1÷5 Chỉ số cầu j=1 Chỉ số bánh xe bên trái j=2 Chỉ số bánh xe bên phải l1 m Khoảng cách từ trọng tâm xe kéo đến cầu l2 m Khoảng cách từ trọng tâm xe kéo đến cầu l3 m Khoảng cách từ trọng tâm xe kéo đến tâm cầu l4 m Khoảng cách từ trọng tâm rơmoóc đến cầu l5 m Khoảng cách từ trọng tâm rơmoóc đến cầu hC1 m Chiều cao từ mặt đường đến trọng tâm xe kéo hC2 m Chiều cao từ mặt đường đến trọng tâm rơ moóc hk1 m Chiều cao từ mặt đường đến tâm khớp yên ngựa hwx1, m Chiều cao từ mặt đường đến tâm đặt lực gió theo phương x hwy1, m Chiều cao từ mặt đường đến tâm đặt lực gió theo phương y v 2b i m Chiều rộng sở cầu thứ i, i=1÷5 2w i m Khoảng cách hai hệ thống treo cầu thứ i c m Chiều dài cân dọc hệ thống treo l k1 m Khoảng cách trọng tâm xe kéo đến khớp yên ngựa l k2 m Khoảng cách trọng tâm rơmoóc đến khớp yên ngựa r0ij m Bán kính tự bánh xe thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) ftij m Độ võng tĩnh lốp thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) sij Hệ số trượt bánh xe thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) Hệ số bám dọc, ngang lớn bánh xe ϕx, y max mC1 kg Khối lượng treo xe kéo mC2 kg Khối lượng treo bán mc mAi kg Khối lượng khơng treo cầu i (i= 1÷5) β Ai Deg/rad β C1 , βC1 , βC1 β C2 , βC2 , βC2 ϕC1 ,ϕC1 ,ϕC1 ϕC2 ,ϕC2 ,ϕC2 ϕ ij ,ϕij ,ϕij ξAi ,ξ Ai ,ξAi deg, deg/s, deg/s2 deg, deg/s, deg/s2 deg, deg/s, deg/s2 deg, deg/s, deg/s2 deg, deg/s, deg/s m, m/s, m/s Góc lắc ngang cầu thứ i (i= 1÷5) Góc, vận tốc góc gia tốc góc lắc ngang xe kéo Góc, vận tốc góc gia tốc góc lắc ngang xe rơ moóc Góc, vận tốc góc gia tốc góc lắc dọc xe kéo Góc, vận tốc góc gia tốc góc lắc dọc xe rơ moóc Góc, vận tốc góc gia tốc góc bánh xe thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) Chuyển vị, vận tốc, gia tốc trọng tâm khối lượng không treo cầu i (i = 1÷5) vi ξ Aij ,ξ Aij ,ξAij m, m/s, m/s2 zij , zij m, m/s ξ ij ,ξij m, m/s x C1 ,x C1 ,xC1 x C2 , x C2 , xC2 z C1,z C1 ,zC1 z C2 ,z C2 ,zC2 m, m/s, m/s m, m/s, m/s2 m, m/s, m/s m, m/s, m/s2 Chuyển vị, vận tốc, gia tốc trọng tâm khối lượng bánh xe thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) Chuyển vị, vận tốc điểm hệ thống treo thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) Chuyển vị, vận tốc điểm hệ thống treo thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) Chuyển vị, vận tốc, gia tốc phương dọc khối lượng treo xe kéo Chuyển vị, vận tốc, gia tốc dọc khối lượng treo rơ moóc Chuyển vị, vận tốc, gia tốc phương thẳng đứng khối lượng treo xe kéo Chuyển vị, vận tốc, gia tốc phương thẳng đứng khối lượng treo rơ mc Độ võng động (hành trình trả) hệ thống treo (i=1÷5, fdijt m fdijn m Cij N/m Kij N/(m/s) C Lij N/m Độ cứng hướng kính lốp thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) KLij N/(m/s) Hệ số cản hướng kính lốp thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) J xC1 kgm Mơ men qn tính trục x phần treo xe kéo J xC2 kgm Mô men quán tính trục x phần đượ c treo bán mc J Axi kgm2 J Ayij kgm2 Mơ men qn tính trục y bánh xe thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) MAij Nm Mơ men chủ động bánh xe thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) j=1÷2) Độ võng động (hành trình nén) hệ thống treo (i=1÷5, j=1÷2) Độ cứng hệ thống treo (i=1÷5, j=1÷2) Hệ số cản giảm chấn hệ thống treo ij (i=1÷5, j=1÷2) Mơ men qn tính trục x khối lượng khơng treo cầu i (i=1÷5) vii M Bij Nm Mơ men phanh bánh xe thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) Mij Nm Mô men quay bánh xe thứ ij quanh trục y (i=1÷5, j=1÷2) M Ti Nm Mơ men ổn định ngang cầu i (i=1÷5) F wx N Lực cản khơng khí phương x F wy N Lực gió ngang phương y Fxij N Lực dọc bánh xe thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) F zij N Phản lực bánh xe thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) F Gij N Tải trọng tĩnh ứng với bánh xe thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) F Cij N Lực đàn hồi hệ thống treo thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) F Kij N Lực cản giảm chấn hệ thống treo thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) FCLij N Lực đàn hồi lốp bánh xe thứ ij ((i=1÷5, j=1÷2) FKLij N Lực cản giảm chấn lốp bánh xe thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Phân loại tín hiệu ngẫu nhiên .6 Hình 1.2 Các mức độ êm dịu 10 Hình 1.3 Mơ hình dao động ¼ 12 Hình 2.1 Rơ mooc chở khách (Bus trailer) .14 Hình 2.2 Rơ mooc chở hàng .15 Hình 2.3 Rơmooc kiểu caravan 15 Hình 2.4 Sơ mi rơ mooc chở khách 16 Hình 2.5 Sơ mi rơ mooc chở hàng 16 Hình 2.6 Tổ hợp ô tô rơ mooc 17 Hình 2.7 Tổ hợp tô rơ mooc chở khách 17 Hình 2.8 Tổ hợp tô đầu kéo - sơ mi rơ mooc 17 Hình 2.9 Tổ hợp ô tô -sơ mi rơ mooc- rơmooc 18 Hình 2.10 Tổ hợp tô – rơ mooc chuyên dùng 18 Hình 2.11 Các loại đồn xe thông dụng 19 Hình 2.12 đồn xe Sơ mi rơ móc dùng làm đối tượng nghiên cứu 20 Hình 2.13 Vị trí khối lượng xe 21 Hình 2.14 hệ thống treo phụ thuộc cầu dẫn hướng 21 Hình 2.15 hệ thống treo phụ thuộc cân 22 Hình 2.16 Bộ phận hướng hệ thống treo cân 22 Hình 2.17 hệ thống treo cân dọc 23 Hình 2.18 Chốt liên kết (kingpin) phía sơ mi rơ móc 23 Hinh 2.19 Mâm xoay (khớp yên ngựa); Vị trí kết nối kingpin 24 Hình 2.20 Sau kết lối 24 Hình 2.21 cấu tạo khớp yên ngựa bậc tự 25 Hình 3.1: Hệ tọa độ đoàn xe mặt phẳng dọc 29 Hình 3.2 hệ tọa độ mặt ngang cầu trước 30 Hình 3.3 hệ tọa độ mặt ngang cầu sau xe kéo 31 Hình 3.4 hệ tọa độ mặt ngang cầu đơi sơ mi rơ móc .31 ix