Trang 1 bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học bách khoa hà nội ***************************VŨ MẠNH ĐỨC NGHIấN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THễNG SỐ SỬ DỤNG ĐẾN DAO ĐỘNG XE CON LUẬN VĂN TH
V MNH C giáo dục đào tạo Trờng đại học bách khoa hà nội *************************** V MNH C KỸ THUẬT ÔTÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ SỬ DỤNG ĐẾN DAO ĐỘNG XE CON LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành: Kỹ thuật ơtơ xe chun dụng KHỐ 2009 Hà Nội - 2011 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131367081000000 LỜI NĨI ĐẦU Ơ tơ phương tiện vận tải có vai trị quan trọng kinh tế quốc dân, có ưu điểm khác hẳn loại phương tiện khác như: Thơng dụng, đơn giản, dễ sử dụng có tính động cao… Được ứng dụng rộng rãi tất lĩnh vực dân quốc phòng Cùng với phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ, công nghiệp ô tô giới phát triển ngày cao, cho đời nhiều loại ô tô phục vụ cho nhu cầu mục đích sử dụng người Việc thiết kế hệ thống, cụm chi tiết ô tô, đánh giá chất lượng làm việc chúng ngày quan tâm nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng ô tô Dao động ô tô vấn đề cần quan tâm nghiên cứu để nâng cao chất lượng khai thác ô tô Hiện phương pháp mô số sử dụng rộng rãi để nghiên cứu hệ, đặc biệt q trình mơ thể tính ưu việt cao miêu tả hệ phi tuyến áp dụng vào mô hệ dao động ô tơ Trong thời gian vừa qua có nhiều tác giả đề cập tới vấn đề nghiên cứu dao động tơ Tuy nhiên tính chất phức tạp vấn đề nên phần lớn tác giả phải sử dụng giả thiết để đơn giản hóa mơ hình như: Chỉ nghiên cứu mơ hình phẳng, hệ dao động thực tế chuyển thành hệ tuyến tính phi tuyến yếu… dẫn tới kết nghiên cứu cịn nhiều hạn chế Bên cạnh đó, xe lắp giáp Việt nam đặc biệt xe chưa nghiên cứu sâu dao động Xuất phát từ yêu cầu , lựa chọn đề tài: “ Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số sử dụng đến dao động xe con” Đề tài tập trung vào nghiên cứu mô hệ dao động tơ có xét đến yếu tố phi tuyến từ làm sở cho việc chọn thơng số kết cấu hợp lí đảm bảo độ êm dịu chuyển động cho xe Đây cơng việc hữu ích vơ quan trọng cho việc nghiên cứu dao động ô tô trình thử nghiệm ban đầu nhằm tiết kiệm thời gian, khối lượng tính tốn giảm chi phí cho thí nghiệm đo đạc sản phẩm thử nghiệm thực tế Trong trình thực luận văn, PGS - TS Lưu Văn Tuấn tập thể cán giảng dạy môn ô tô trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội bạn đồng nghiệp tận tình giúp đỡ bảo Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc PGS - TS Lưu Văn Tuấn thầy giáo môn ô tô xe chuyên dụng Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành đề tài Mặc dù đề tài đạt số kết định, nhiên khả kinh nghiệm hạn chế nên luận văn khơng tránh khỏi sai sót Rất mong đóng góp ý kiến chân thành Thầy giáo, nhà khoa học, đồng nghiệp bạn bè để đề tài hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày 16 tháng 11 năm 2011 Vũ Mạnh Đức môc lôc Trang TRANG BÌA PHỤ LỜI CAM ĐOAN LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE DANH MỤC BẢNG 13 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 14 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 16 1.1 Sự phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam 16 1.1.1 Tình hình phát triển, quan điểm phát triển tương lai 16 1.12 Chính sách nội địa hóa phát triển cơng nghiệp tơ 17 a Quan điểm phát triển ngành công nghiệp ô tô 17 b Mục tiêu phát triển……………………………………………… 19 c Đặc điểm thị trường ô tô Việt nam………………………………… 20 1.2 Tổng quan nghiên cứu dao động ô tô 21 1.2.1 Các nghiên cứu dao động ô tô nước 21 1.2.2 Nghiên cứu dao động ô tô giới 23 a Nghiên cứu biên dạng mặt đường 24 b Nghiên cứu dao động ô tô 24 c Nghiên cứu cảm giác người 25 1.3 Nhiệm vụ phương hướng nghiên cứu luận án 25 1.3.1 Nghiên cứu tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động 25 1.3.2 Xây dựng mơ hình thiết lập hệ phương trình vi phân mô tả 1.3.3 Mô dao động………………………………………………… 26 26 CHƯƠNG II: CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ ĐỘ ÊM DỊU CHUYỂN 28 2.1 Ảnh hưởng dao động tới thể người xe cộ 28 2.1.1 Những ảnh hưởng dao động lên thể người 28 a Ảnh hưởng rung toàn thân 28 b Ảnh hưởng rung cục 30 2.1.2 Ảnh hưởng dao động đến độ bền độ an toàn chuyển động 30 2.2 Các tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động ô tô 31 2.2.1 Chỉ tiêu tần số dao động 33 2.2.2 Chỉ tiêu dịch chuyển tương đối sàn xe 33 2.2.3 Chỉ tiêu gia tốc dao động 34 2.2.4 Chỉ tiêu an toàn chuyển động tải trọng tác dụng xuống 35 đường CHƯƠNG III XÂY DỰNG MƠ HÌNH VÀ THIẾT LẬP HỆ PHƯƠNG 37 TRÌNH VI PHÂN MƠ TẢ DAO ĐỘNG 3.1 Xây dựng mơ hình dao động tơ 37 3.1.1 Cơ sở xây dựng mơ hình dao động 37 a Mơ hình ¼ 38 b Mơ hình dao động liên kết 39 c Mô hình 1/2 40 d Mơ hình khơng gian xe 40 3.1.2 Xây dựng mơ hình dao động xe con… 41 3.1.3 Hàm kích động 42 3.2 Thiết lập hệ phương trình vi phân mô tả dao động 43 3.2.1 Cơ sở, phương pháp………………………… 43 3.2.2 Xây dựng hệ phương trình vi phân mô tả dao động 3.2.2.1 Hệ thống treo trước 44 46 a Khối lượng không treo trước bên trái 47 b Khối lượng không treo trước bên phải 39 3.2.2.2 Hệ thống treo sau 49 a Lực quán tính 50 b Trọng lực 50 c Lực từ đường tác dụng lên cầu xe qua lốp trái phải 50 d Lực truyền từ thân xe xuống cầu qua hệ thống treo trái 51 e Lực truyền từ thân xe xuống cầu qua hệ thống treo phải 51 f Phương trình cân lực tác dụng lên cầu sau theo 52 g Phương trình cân mô men cầu sau 52 3.2.2.3 Thân xe 52 a Phương trình cân lực theo phương Z 52 b Phương trình cân mơ men theo tọa độ suy rộng φ 53 c Phương trình cân mơ men theo tọa độ suy rộng θ 53 3.2.2.4 Hệ phương trình vi phân 54 CHƯƠNG IV : MÔ PHỎNG DAO ĐỘNG 55 4.1 Thư viện tiện ích Simulink 55 4.2 Sơ đồ tổng thể 58 4.3 Sơ đồ khối chức 61 4.3.1 Khối ‘‘ Thân xe’’ 61 a Khối ‘‘ Z’’ 61 b Khối ‘‘Phi’’ 62 c Khối ‘‘ Teta’’ 63 4.3.2 Khối ‘‘ Hệ thống treo’’ 63 a Khối ‘‘ F_ Supension’’ b Khối ‘‘R_ Supension’’ 63 66 c Khối ‘‘ Gia tri 68 Zi ’’ R R 4.3.3 Khối ‘‘ Cầu xe’’ 68 a Khối ‘‘ Cau _ Truoc’’ 69 b Khối ‘‘Cau _ Sau’’ 70 4.3.4 Khối lốp xe 70 4.3.5 Khối ‘‘ Duong’’ 73 CHƯƠNG V: MỘT SỐ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 76 5.1 Các thơng số xe đưa vào tính tốn 76 5.2 Một số kết mô 78 5.2.1 Một số kết mô dao động 78 5.2.2 Ảnh hưởng thông số đến dao động xe 82 a Ảnh hưởng vận tốc xe 82 b Ảnh hưởng thông số hệ thống treo 86 c Ảnh hưởng độ cứng lốp 90 d Ảnh hưởng khối lượng thân xe 92 e Ảnh hưởng độ cứng ổn định ngang 95 KẾT LUẬN 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa ký hiệu a m Khoảng cách từ trọng tâm xe tới cầu trước b m Khoảng cách từ trọng tâm xe tới cầu sau B1 m Chiều rộng sở cầu trước B2 m Chiều rộng sở cầu sau B2g m Khoảng cách giảm chấn treo sau C1T N/m Độ cứng hệ thống treo trước trái C1P N/m Độ cứng hệ thống treo trước phải C2T N/m Độ cứng hệ thống treo sau trái C2P N/m Độ cứng hệ thống treo sau phải Cod Nm/rad Độ cứng chống xoắn ổn định CL1T N/m Độ cứng lốp trước trái CL1P N/m Độ cứng lốp trước phải CL2T N/m Độ cứng lốp sau trái CL2P N/m Độ cứng lốp sau phải ft m Độ võng tĩnh hệ thống treo đầy tải N Lực qn tính khối lượng khơng treo trước trái, R R R R R R R R R R R R R F qt1T, F qt1P R R R phải F qt2 N Lực quán tính khối lượng khơng treo sau F tl1T, Ftl1P N Trọng lực khối lượng không treo trước trái, phải F tl2 N Trọng lực khối lượng không treo sau F tl3 F qt3 N N Trọng lực khối lượng treo Lực quán tính khối lượng treo N Lực đàn hồi hệ thống treo trước trái phải R R R R R R R F C1T, FC1P R R R F K1T, FK1P N Lực cản giảm chấn hệ thống treo trước trái, phải F CL1T, N Lực đàn hồi bánh xe trước trái, phải F KL1T,F KL1P N Lực cản giảm chấn bánh xe trước trái, phải F C2T, FC2P N Lực đàn hồi hệ thống treo sau trái, phải F K2T, FK2P N Lực cản giảm chấn hệ thống treo sau trái, phải F CL2T, N Lực đàn hồi bánh xe sau trái, phải N Lực cản giảm chấn bánh xe sau trái, phải F 1T, F1P N Lực truyền từ thân xe xuống cầu trước trái, phải F L!T, FL1P N Lực truyền từ lốp lên cầu trước trái, phải F 2T, F2P N Lực truyền từ thân xe xuống hệ thống treo sau trái, phải F L2T, FL2P N Lực truyền từ lốp lên hệ thống treo sau trái, phải g Nms2 Gia tốc trọng trường jx Nms2 Mơ men qn tính khối lượng treo theo trục quay x jy Nms2 Mơ men qn tính khối lượng treo theo trục quay Y J 2x Nms2 Mô men qn tính khối lượng khơng treo theo trục quay R R R R R F CL1P R R R R R R R R R R R R F CL2P R F KL2T, R FKL2P R R R R R R R R R R R R R R P R P R P R P x K1T, K 1P Ns/m Hệ số cản giảm chấn trước trái, phải K2T, K2P Ns/m Hệ số cản giảm chấn sau trái, phải K1nm Ns/m Hệ số cản giảm chấn trước nén mạnh K1nn Ns/m Hệ số cản giảm chấn trước nén nhẹ K1tm K1tn Ns/m Ns/m Hệ số cản giảm chấn trước trả mạnh Hệ số cản giảm chấn trước trả nhẹ K2nm Ns/m Hệ số cản giảm chấn sau nén mạnh R R R R R R R R R R R 10 K2nn Ns/m Hệ số cản giảm chấn sau nén nhẹ K2tm Ns/m Hệ số cản giảm chấn sau trả mạnh K2tn Ns/m Hệ số cản giảm chấn sau trả nhẹ Kod Ns/m Hệ số tác dụng ổn định KL1T Ns/m Hệ số cản lốp trước trái KL1P Ns/m Hệ số cản lốp trước phải KL2T Ns/m Hệ số cản lốp sau trái KL2P Ns/m Hệ số cản lốp sau phải L m Chiều dài sở xe Mxe Kg Khối lượng toàn xe đầy tải M Kg Khối lượng treo đầy tải m 1T Kg Khối lượng không treo cầu trước trái m 1P Kg Khối lượng không treo cầu trước phải m2 kg Khối lượng không treo cầu sau Mqtφ Nm Mơ men qn tính khối lượng treo theo trục quay y Mqtθ Nm Mơ men qn tính khối lượng treo theo trục quay x Nm Mô men tác dụng lên thân xe truyền từ hệ thống treo R R R R R R R R R R R R R R M1, M2 R R R trước, sau M1T, M 1P Nm Mô men tác dụng từ hệ thống treo trước trái phải M2T, M 2P Nm Mô men tác dụng từ hệ thống treo sau trái phải MT, M P Nm Mô men tác dụng lên thân xe truyền từ hệ thống treo R R R R R R R R R phái trái, phải q1T, q1P m Kích động mặt đường tác động lên lốp trước trái, phải q2T, q2P m Kích động mặt đường tác động lên lốp sau trái, phải t s Thời gian giao động v Km/h Vận tốc xe R R R R R R 11