Tính toán kiểm nghiệm, hệ thống treo, xe tải CHIẾN THẮNG

MỤC LỤCDANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮTDANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼNội dung:Trang LỜI NÓI ĐẦU3CHƯƠNG 1 – XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN51.1 – Các thông số cơ bản của xe51.1.1. Xác định các khối lượng không được treo51.1.2. Xác định chiều cao trọng tâm hg của xe51.1.3. Xác định mômen quán tính của xe71.2 – Các thông số của hệ thống treo9•Chọn phương án bố trí91.2.1. Xác định hệ số cứng của hệ thống treo111.2.2. Xác định đặc tính giảm chấn141.3 – Xác định độ cứng xoắn của khung251.4 – Mô hình lốp26CHƯƠNG 2 – TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG TREO312.1 – Kiểm tra điều kiện bền hệ thống treo trước312.1.1. Kiểm tra điều kiện bền nhíp trước312.1.2. Kiểm tra điều kiện bền của giảm chấn352.2 – Kiểm tra điều kiện bền hệ thống treo sau382.2.1. Kiểm tra điều kiện bền nhíp chính382.2.2. Kiểm tra điều kiện bền nhíp phụ43CHƯƠNG 3 – ĐỘNG LỰC HỌC DAO ĐỘNG463.1 – Những vấn đề chung463.2 – Các tiêu chí đánh giá dao động473.2.1. Độ êm dịu chuyển động473.2.2. Tiêu chí về tải trọng động513.2.3. Tiêu chí về bố trí treo533.3 – Mô hình nghiên cứu dao động533.3.1. Mô hình 14543.3.2. Mô hình dao động liên kết553.3.3. Mô hình không gian xe con553.4 – Hàm kích động56CHƯƠNG 4 – XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG584.1 – Phương pháp lập hệ phương trình584.2 – Hệ phương trình mô tả dao động60CHƯƠNG 5 – KHẢO SÁT DAO ĐỘNG MÔ HÌNH 14695.1 – Lập mô hình 14695.2 – Mô phỏng mô hình ¼ bằng Simulink715.2.1. Giới thiệu về Simulink trong Matlab715.2.2. Trình tự thực hiện quy trình mô phỏng725.2.3. Xây dựng sơ đồ khối Simulink735.3 – Đánh giá các chỉ tiêu84KẾT LUẬN94TÀI LIỆU THAM KHẢO96

Đ N TT NGHIP MỤC LỤC DANH MỤC CC KÝ HIU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CC BẢNG VÀ HÌNH VẼ Nội dung: Trang LỜI NÓI ĐẦU 3 CHƯƠNG 1 – XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN 5 1.1 – Các thông số cơ bản của xe 5  Xác định các khối lượng không được treo 5  Xác định chiều cao trọng tâm h g của xe 5  Xác định mômen quán tính của xe 7 1.2 – Các thông số của hệ thống treo 9 • Chọn phương án bố trí 9 1.2.1. Xác định hệ số cứng của hệ thống treo 11 1.2.2. Xác định đặc tính giảm chấn 14 1.3 – Xác định độ cứng xoắn của khung 25 1.4 – Mô hình lốp 26 CHƯƠNG 2 – TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG TREO 31 2.1 – Kiểm tra điều kiện bền hệ thống treo trước 31 2.1.1. Kiểm tra điều kiện bền nhíp trước 31 2.1.2. Kiểm tra điều kiện bền của giảm chấn 35 2.2 – Kiểm tra điều kiện bền hệ thống treo sau 38 2.2.1. Kiểm tra điều kiện bền nhíp chính 38 2.2.2. Kiểm tra điều kiện bền nhíp phụ 43 CHƯƠNG 3 – ĐỘNG LỰC HỌC DAO ĐỘNG 46 3.1 – Những vấn đề chung 46 3.2 – Các tiêu chí đánh giá dao động 47 3.2.1. Độ êm dịu chuyển động 47 3.2.2. Tiêu chí về tải trọng động 51 3.2.3. Tiêu chí về bố trí treo 53 3.3 – Mô hình nghiên cứu dao động 53 3.3.1. Mô hình 1/4 54 3.3.2. Mô hình dao động liên kết 55 3.3.3. Mô hình không gian xe con 55 3.4 – Hàm kích động 56 CHƯƠNG 4 – XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG 58 4.1 – Phương pháp lập hệ phương trình 58 4.2 – Hệ phương trình mô tả dao động 60 CHƯƠNG 5 – KHẢO SÁT DAO ĐỘNG MÔ HÌNH 1/4 69 SVTH: Lê Hải Đăng Page 1 Đ N TT NGHIP 5.1 – Lập mô hình 1/4 69 5.2 – Mô phỏng mô hình ¼ bằng Simulink 71 5.2.1. Giới thiệu về Simulink trong Matlab 71 5.2.2. Trình tự thực hiện quy trình mô phỏng 72 5.2.3. Xây dựng sơ đồ khối Simulink 73 5.3 – Đánh giá các chỉ tiêu 84 KẾT LUẬN 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 SVTH: Lê Hải Đăng Page 2 Đ N TT NGHIP LỜI NÓI ĐẦU: Ở nước ta, ô tô tải chuyên chở hàng hóa ngày càng phổ biến nên việc kiểm nghiệm yêu cầu kỹ thuật của xe cũng như xác định động lực học chuyển động của xe là vấn đề cần thiết. Hệ thống treo trên ô tô tải làm nhiệm vụ dập tắt nhanh dao động của mặt đường tác động lên thân xe, qua đó giảm được rung xóc cho xe và tạo được cảm giác thoải mái cho người ngồi khi ô tô chuyển động trên đường không bằng phẳng. Tính êm dịu chuyển động là một trong số những chỉ tiêu quan trọng của xe, mà trước hết nó phụ thuộc vào kết cấu của hệ thống treo. Xét với đề tài làm về hệ thống treo, cần nắm bắt được các vấn đề quan trọng sau:  Chuyển vị của khối lượng không được treo z có liên quan đến sinh lý của người ngồi trên xe.  Gia tốc chuyển vị lớn nhất của khối lượng được treo a max quyết định đến cảm giác thoải mái hay không thoải mái cho người ngồi trên xe.  Không gian làm việc: z – ξ cần càng nhỏ càng tốt, hệ treo càng tối ưu.  Phản lực mặt đường F z liên quan đến cường độ làm việc của hệ thống treo và mức độ chịu tải trọng làm việc của khối lượng không được treo. Ngoài việc kiểm nghiệm yêu cầu làm việc của xe về mặt kỹ thuật thì việc sử dụng các phần mềm và chương trình để mô phỏng các mô hình động học của xe, để qua đó từ các kết quả mô phỏng thu được ta có thể đánh giá hiệu quả làm việc của hệ thống treo từ các thông số cơ bản của xe nói chung và của hệ thống treo nói riêng. Cao hơn nữa, ta cũng có thể tối ưu hóa, lựa chọn các thông số kết cấu để được một hệ thống treo có khả năng làm việc hiệu quả hơn. Với đề tài: “Tính toán kiểm nghiệm hệ thống treo xe tải CHIẾN THẮNG”, dựa vào các thông số của xe tham khảo là xe tải “CHIẾN THẮNG – CT8D1.4x4”, em đã cơ bản thực hiện và hoàn thành các nội dung sau:  Xác định các thông số và kiểm nghiệm hệ thống treo.  Phân tích xây dựng mô hình dao động của xe.  Sử dụng phương pháp tách cấu trúc xe (hệ nhiều vật) và dùng phương trình Newton – Euler thành lập hệ phương trình dao động. SVTH: Lê Hải Đăng Page 3 Đ N TT NGHIP  Mô phỏng dao động mô hình ¼ xe bằng phần mềm Matlab – Simulink. Với hệ thống treo, việc mô hình hóa và tiến hành mô phỏng là không đơn giản. Hệ thống làm việc chịu tác động của rất nhiều yếu tố sẽ làm ảnh hưởng đến sự hoạt động của hệ thống đó. Khi lập mô hình người nghiên cứu buộc phải hạn chế một số yếu tố đầu vào vì sự hạn chế của phần mềm và sự phức tạp của quá trình mô phỏng. Cho nên, kết quả mô phỏng chỉ gần đúng với thực tế làm việc của hệ thống treo. Trong thời gian thực hiện ĐATN em đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của thầy hướng dẫn - PGS. TS Võ Văn Hường cùng các chỉ bảo thêm của các thầy trong bộ môn, nên đến thời điểm này em đã hoàn thành ĐATN của mình trong thời gian quy định. Tuy nhiên, ĐATN của em khó tránh khỏi những sai sót, nhầm lẫn bởi năng lực và kiến thức của bản thân còn nhiều hạn chế. Em mong các thầy thông cảm và kính mong nhận được những góp ý của các thầy để đề tài của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 06 năm 2012 Sinh viên thực hiện: Lê Hải Đăng SVTH: Lê Hải Đăng Page 4 Đ N TT NGHIP CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ ĐỂ TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM 1.1 - CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA XE Bảng 1.1: Thông số cơ bản ban đầu của xe (tham khảo catalog): Stt Tên thông số Kí hiệu Giá trị 1. Chiều dài cơ sở L 3800 mm 2. Chiều rộng cơ sở B 1880 mm 3. Chiều cao xe H 3105 mm 4. Khoảng cách từ trọng tâm xe đến tâm cầu trước a 1 2702 mm 5. Khoảng cách từ trọng tâm xe đến tâm cầu sau a 2 1098 mm 6. Bán kính bánh xe r bx 499 mm 7. Trọng lượng toàn bộ của xe G 136000 N 8. Trọng lượng phân bố lên cầu trước G 1 39300 N 10 . Trọng lượng phân bố lên cầu sau G 2 96700N 11 . Khối lượng không được treo ở cầu trước m A1 685 kg 12 . Khối lượng không được treo ở cầu sau m A2 1020 kg 13 . Khối lượng một bánh xe m bx 65 kg 1.1.1. Xác định các khối lượng không được treo: Ở cầu trước: 1 3930 685 3245( )m kg= − = Ở cầu sau: 2 9670 1020 8650( )m kg = − = 1.1.2: Xác định chiều cao trọng tâm h g của xe: SVTH: Lê Hải Đăng Page 5 Đ N TT NGHIP Chiều cao trọng tâm của ô tô được tính theo công thức: i gi g G h h Gi = ∑ ∑ Trong đó: G i , h gi : trọng lượng và chiều cao trọng tâm các chi tiết ô tô (trạng thái không tải). Bảng 1.2: Thông số trọng lượng, chiều cao các cụm chi tiết (tham khảo catalog của xe): Stt Thành phần trọng lượng G i (N) h gi (m) 1. Động cơ, ly hợp, hộp số, hộp phân phối 7500 0,97 2. Két nước 300 1 3. Các đăng 800 0,66 4. Cầu trước + 2 bánh xe 5450 0,47 5. Cầu sau + 4 bánh xe 7700 0,47 6. Khung chính 8400 0,93 7. Khung phụ, xi lanh nâng ben 3700 1,27 8. Thùng hàng 13300 2,02 9. Cụm buồng lái 6700 1,97 10 . 1 bánh dự phòng 650 1,82 11 . Nhíp trước 1400 0,7 12 Nhíp sau 2500 0,76 13 . Xy lanh nâng thùng 2700 1,3 14 . Ắc quy 600 0,95 15 . Chắn bảo hiểm 700 0,84 16 . Các chi tiết phụ 1500 1,47 17 Nhiên liệu 1500 0,94 SVTH: Lê Hải Đăng Page 6 Đ N TT NGHIP . 18 . Dầu thủy lực 650 0,97 19 . Kíp lái 1950 1,86 20 . Tải trọng 68000 2,02 Từ bảng thông số trên ta tính ra được: h g =1,624 m. 1.1.3. Xác đinh mômen quán tính của xe: Xuất phát từ công thức tính mômen quán tính trong sức bền vật liệu: 2 J r m= Do trong xe gồm nhiều chi tiết ghép với nhau nên ta sử dụng công thức tính mômen quán tính gần đúng: ( ) 2 2 0,66 0,77J r m= ÷ Với các khối lượng được treo và không được treo thì ta có thể chọn hệ số 0,66. Với cầu xe do các chi tiết đối xứng hơn nên ta chọn hệ số 0,77. Từ đây ta tính được các mômen quán tính trong các trường hợp. - Trường hợp lắc dọc: Mômen quán tính của các khối lượng được treo : 2 2 2 2 2 1 1 0,66 0,66 .2,702 .3245 10319,85( ) y J a m kgm= = = SVTH: Lê Hải Đăng Page 7 Đ N TT NGHIP 2 2 2 2 2 2 2 0,66 0,66 .1,098 .8650 4542,6( ) y J b m kgm= = = Mômen quán tính của cả khối lượng được treo : ( ) ( ) 2 2 2 2 2 1 2 0,66 0,66 .3,8 . 3245 8650 74820( ) y J L m m kgm = + = + = Mômen quán tính của bánh xe: 2 2 2 1 1 65.0,499 8,1( ) 2 2 bx bx bx J m r kgm= = = ** * * * a b Jy2 Jy1 Jybx Jybx Jy Hình 1.1: Sơ đồ tính mô men quán tính theo chiều dọc. - Trường hợp lắc ngang: Mô men quán tính của khối lượng được treo : 2 2 2 2 2 1 1 1,88 0,66 2 0,66 3245.2 2498( ) 2 2 x B J m kgm     = = =  ÷  ÷     SVTH: Lê Hải Đăng Page 8 Đ N TT NGHIP 2 2 2 2 2 2 2 1,88 0,66 2 0,66 8650.2 6659( ) 2 2 x B J m kgm     = = =  ÷  ÷     Mô men quán tính của cầu xe :  2 2 2 2 2 1 1 1,88 0,77 2 0,77 545.2 571( ) 2 2 xc c B J m kgm     = = =  ÷  ÷      2 2 2 2 2 2 2 1,88 0,77 2 0,77 770.2 807( ) 2 2 xc c B J m kgm     = = =  ÷  ÷     J x J xc B * Hình 1.2: Sơ đồ tính mô men quán tính theo chiều ngang. 1.2 - CÁC THÔNG SỐ CỦA HỆ THỐNG TREO * Chọn phương án bố trí: Từ một số khái niệm: SVTH: Lê Hải Đăng Page 9 N TT NGHIP Cho xe: V chu lc (xe con, xe tng) Khung chu lc (xe ti) Kiu tng hp (xe bus) Cho h thng treo: Kiu c lp Kiu ph thuc Kiu cõn bng Ta cú cỏc phng ỏn b trớ h thng treo nh sau: PHƯƠNG áN IV: hệ thống treo phụ thuộc dùng phần tử đàn hồi khí nén PHƯƠNG áN iii: hệ thống treo phụ thuộc dùng lo xo PHƯƠNG áN ii: hệ thống treo phụ thuộc dùng nhíp phụ PHƯƠNG áN i: hệ thống treo phụ thuộc dùng nhíp lá SVTH: Lờ Hi ng Page 10 [...]... các thông số cơ bản, ta có thể tiến hành tính toán, kiểm nghiệm cho hệ thống treo (trước và sau) xe tải CHIẾN THẮNG CT8D1.4x4 ở chương 2 SVTH: Lê Hải Đăng Page 28 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG TREO 2.1 - KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN BỀN HỆ THỐNG TREO TRƯỚC 2.1.1 Kiểm tra điều kiện bền nhíp trước Hình 2.1: Mô hình hệ thống treo trước a) Tính bền các lá nhíp l1 P X2 l2 Xk lk Xn-1... 1.3 Phương án bố trí hệ thống treo => Chọn phương án bố trí hệ thống treo cho xe tải CHIẾN THẮNG CT8D1.4x4 là:   HTT trước: là HTT phụ thuộc dung nhíp lá HTT sau: là HTT phụ thuộc dung nhíp phụ Ưu điểm: Khi bánh xe dịch chuyển theo phương thẳng đứng, khoảng cách hai bánh xe (được nối cứng) không thay đổi Điều nàylàm cho mòn lốp giảm đối với trường hợp treo độc lập Do hai bánh xe được nối cứng nên... ÁN TỐT NGHIỆP Về mặt động học, hệ treo phụ thuộc còn gây ra một bất lợi khác là khi một bên bánh xe dao động thì bánh bên kia cũng dao động theo, chuyển dịch của bánh bên này phụ thuộc bánh bên kia và ngược lại Điều đó gây mất ổn định khi xe quay vòng 1.2.1 Xác định hệ số cứng của hệ thống treo Hệ số cứng C của hệ thống treo được mô tả như sau : Hình 1.4: Sơ đồ đặc tính đàn hồi C∞ khi   C = C... rbx ) 2 = ( 0,534 − 0, 499 ) 2 = 0, 07 ( m ) Trọng lượng tác dụng lên 1 bánh xe: Gbx = SVTH: Lê Hải Đăng G1 39300 = = 19650 ( N ) 2 2 Page 26 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ⇒ CL = Gbx 19650 = = 280714,3 ( N / m ) x 0, 07 Quá trình tính toán nêu trên cho ta các thông số cơ bản của xe và bộ thông số đưa vào tính toán kiểm nghiệm hệ thống treo như sau: Bảng 1.5: Bảng thông số: St Ký hiệu Giá trị Đơn vị 1 m1 3245... dọc của hệ thống lái Khối lượng không được treo lớn sẽ làm cho độ êm dịu chuyển động không được cao và khi di chuyển trên các đoạn đường gồ ghề sẽ sinh ra các va đập lớn làm khả năng bám của bánh xe kém đi Kết cấu của hệ treo phụ thuộc khá cồng kềnh, lớn và chiếm chỗ dưới gầm xe Có hai bánh xe được lắp trên dầm cầu cứng nên khi dao động thì cả hệ dầm cầu cũng dao động theo cho nên dưới gầm xe phải... tự như hệ thống treo, lốp cũng là một phần tử đàn hồi nên cũng có thể được miêu tả như hệ thống treo : SVTH: Lê Hải Đăng Page 24 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 1.9: Mô hình và sơ đồ đặc tính lốp Trong mô hình lốp, ta thấy lực FZ là lực tương tác giữa bánh xe và mặt đường, có thể gọi là lực khớp đặc biệt : Chuyển vi lên xuống của cầu h: Chiều cao mấp mô của đường CL: Độ cứng hướng kính của lốp KL: Hệ số... việc của hệ thống treo Giảm chấn trên xe là loại thủy lực 2 chiều Hình 1.5: Kết cấu giảm chấn a) Phương pháp xác định SVTH: Lê Hải Đăng Page 15 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Xác định đặc tính của giảm chấn là một bài toán khó khăn bởi hai lý do: - Đặc tính của giám chấn phụ thuộc vào kết cấu, tức là chế độ tiết lưu hay thông qua Chế độ dòng chảy và tổn hao Trên thực tế người ta có thể xây dựng đặc tính giảm... thỏa mãn điều kiện truyền nhiệt b) Kiểm tra điều kiện bền của đường kính thanh đẩy Kiểm tra điều kiện bền của đường kính thanh đẩy dưới tải trọng lớn nhất tác dụng lên các bánh xe Khi làm việc bánh xe chịu tác động của tải trọng động, giá trị SVTH: Lê Hải Đăng Page 35 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP lớn nhất của tải trọng động có thể lấy bằng giá trị lớn nhất gần bằng 2 lần tải trọng tĩnh Zt = m1 3245 9,8 = 9,8... này đựơc chia đều cho hai bánh xe làm tăng khả năng truyền lực bên của xe, nâng cao khả năng chống trượt bên Giá thành chế tạo thấp, kết cấu đơn giản, dễ tháo lắp, sửa chữa, bảo dưỡng Nhược điểm: Do đặc điểm kết cấu của hệ thống treo phụ thuộc nên chúng có khối lượng không được treo rất lớn Trên cầu bị động khối lượng này bao gồm khối lượng dầm thép, khối lượng cụm bánh xe, một phần nhíp hoặc lò xo và... (N / m 2 ) 2 2 F πd π 0,018 Ứng suất cho phép của vật liệu thép 41CrMo10 dùng để làm thanh đẩy là: [σ]=2.108 (N/m2) Vậy σmax . năng làm việc hiệu quả hơn. Với đề tài: Tính toán kiểm nghiệm hệ thống treo xe tải CHIẾN THẮNG”, dựa vào các thông số của xe tham khảo là xe tải “CHIẾN THẮNG – CT8D1.4x4”, em đã cơ bản thực hiện. định hệ số cứng của hệ thống treo 11 1.2.2. Xác định đặc tính giảm chấn 14 1.3 – Xác định độ cứng xoắn của khung 25 1.4 – Mô hình lốp 26 CHƯƠNG 2 – TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG TREO 31 2.1 – Kiểm. điều kiện bền hệ thống treo trước 31 2.1.1. Kiểm tra điều kiện bền nhíp trước 31 2.1.2. Kiểm tra điều kiện bền của giảm chấn 35 2.2 – Kiểm tra điều kiện bền hệ thống treo sau 38 2.2.1. Kiểm tra điều