Luận văn đề cập đến việc mô hình hóa và nghiên cứu hệ dao động ô tô theo cách tiếp cận từ góc độ phương pháp MBS trên cơ sở ứng dụng một phần mềm chuyên về phân tích động học, động lực học hệ nhiều vật là ADAMS. Mô hình dao động của ô tô được thiết lập trong môi trường ADAMS không những có thể khảo sát dao động của ô tô, đánh giá chất lượng hệ thống treo mà còn có thể xác định được các thông số dao động của ô tô trong các điều kiện chuyển động khác nhau của ô tô trên đường như khi tăng tốc, quay vòng, phanh ... Mặt khác nó cho phép rút ngắn được quá trình thiết kế, hoàn thiện kết cấu, thời gian thử nghiệm hệ thống treo nói riêng và chất lượng dao động ô tô nói chung.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ VŨ KHẮC TRAI NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG Ô TÔ BẰNG PHẦN MỀM ADAMS Chuyên ngành: Xe máy quân sự, công binh LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - Năm 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ VŨ KHẮC TRAI NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG Ô TÔ BẰNG PHẦN MỀM ADAMS Chuyên ngành: Kỹ thuật xe máy quân sự, Công binh Mã số: 60 52 36 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - Năm 2011 2 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ Cán bộ hướng dẫn chính: TS Trần Minh Sơn Cán bộ chấm phản biện 1: PGS. TS Vũ Đức Lập Cán bộ chấm phản biện 2: PGS. TS Nguyễn Ngọc Quế Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ Ngày tháng năm 2011 3 HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG SAU ĐẠI HỌC Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Hà Nội, ngày tháng năm 2011 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Vũ Khắc Trai Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 03 tháng 07 năm 1980 Nơi sinh: Nghệ An Chuyên ngành: Kỹ thuật xe máy quân sự, công binh Mã số: 60 52 36 I – TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu dao động ô tô bằng phần mềm ADAMS II – NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Mô hình hóa hệ dao động của ôtô có tính đến động học hệ thống treo đối với ô tô có hệ thống treo độc lập bằng bằng phương pháp hệ nhiều vật (MBS). Ứng dụng phần mềm ADAMS giải bài toán dao động của ô tô trong không gian, qua đó xác định một số thông số đánh giá dao động của ô tô. III – NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 12 tháng 10 năm 2010 IV – NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 25 tháng 02 năm 2011 V – CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Trần Minh Sơn CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QL CHUYÊN NGHÀNH TS TRẦN MINH SƠN TS NGUYỄN VĂN TRÀ Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua Ngày tháng năm 2011 TRƯỞNG PHÒNG SAU ĐẠI HỌC TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH 4 MỤC LỤC Trang phụ bìa Nhiệm vụ luận văn Mục lục Tóm tắt luận văn Danh mục các ký hiệu Danh mục các bảng biểu Danh mục các hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU 1 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về dao động ô tô 3 1.1.1. Hệ dao động ô tô 3 1.1.2. Đánh giá dao động ô tô 5 1.1.3. Các nguồn kích thích ô tô dao động 6 1.2. Nghiên cứu dao động ô tô 7 1.2.1. Những hướng chính nghiên cứu dao động ô tô 7 1.2.2. Nghiên cứu dao động ô tô theo theo quan điểm độ êm dịu chuyển động…………………………………………………………… 9 1.2.3. Tiếp cận nghiên cứu dao động ô tô theo phương pháp hệ nhiều vật …………………………………………………………… 12 1.3. Các công trình nghiên cứu liên quan 16 1.4. Mục đích và nội dung nghiên cứu của đề tài 19 5 Chương 2 PHƯƠNG PHÁP HỆ NHIỀU VẬT VÀ MÔ HÌNH HÓA HỆ DAO ĐỘNG Ô TÔ 2.1. Phương pháp hệ nhiều vật 21 2.1.1. Khái quát chung 21 2.1.2. Một số khái niệm cơ bản trong MBS 22 2.1.3. Phương trình mô tả chuyển động hệ nhiều vật 33 2.2. Mô hình hóa hệ dao động ô tô 37 2.3. Mô hình hóa các thành phần của hệ dao động ô tô theo phương pháp MBS 44 2.3.1. Mô hình thân xe 46 2.3.2. Mô hình hệ treo 48 2.3.3. Mô hình lốp 53 2.3.4. Mô tả mặt đường 59 Chương 3 KHẢO SÁT DAO ĐỘNG Ô TÔ BẰNG ADAMS/CAR 3.1. Phần mềm ADAMS và mô đun ADAMS/Car 65 3.1 1 Giới thiệu phần mềm ADAMS 65 3.1 2 Giới thiệu về modul ADAMS/Car 68 3.1 3 Cấu trúc của mô đun ADAMS/Car 69 3.1 4 Cấu trúc của mô hình nghiên cứu trong trong ADAMS/Car 70 3.2. Mô hình khảo sát hệ dao động ô tô trong ADAMS/Car 71 3.2 1 Mô hình hóa hệ thống treo 71 3.2 2 Mô hình khảo sát hệ dao động ô tô bằng ADAMS/Car 74 3.3. Khảo sát dao động ô tô bằng ADAMS/Car 79 3.3.1.Các phương án khảo sát 79 3.3.2.Kết quả khảo sát dao động ô tô hai cầu bằng ADAMS/Car 81 KẾT LUẬN 96 6 1. Đánh giá những nội dung đã giải quyết 2. Hướng phát triển tiếp của đề tài TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 7 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị e 1 , e 2 , e 3 Vecto đơn vị trên hệ tọa độ tuyệt đối OXYZ e 1 i e 2 i e 3 i Vecto đơn vị trên hệ tọa độ động O i X i Y i Z i gắn với vật thứ i U ~ Ma trận phản đối xứng(ma trận sóng) của ma trận U C Ma trận cô sin chỉ hướng A Ma trận quay I Ma trận đơn vị ),( jiV Vận tốc chuyển động tương đối giữa điểm i và j mm/s x δ Biến dạng tĩnh của lốp theo phương X mm Y δ Biến dạng tĩnh của lốp theo phương Y mm Z δ Biến dạng tĩnh của lốp theo phương Z mm Z 0 Biên độ của mấp mô biên dạng đường m ω Tần số kích thích mặt đường. m -1 V Vận tốc chuyển động của ô tô m/s S Chiều dài của bước sóng kích thích m F X Lực tác dụng lên bánh xe theo phương X N F Y Lực tác dụng lên bánh xe theo phương Y N F Z Lực tác dụng lên bánh xe theo phương Z N α Góc xoay của ô tô quanh trục X Độ β Góc xoay của ô tô quanh trục Y Độ γ Góc xoay của ô tô quanh trục Z Độ M Khối lượng được treo kg m 1 Khối lượng không được treo trước kg m 2 Khối lượng không được treo sau kg L Chiều dài cơ sở của xe m δ Góc nghiêng ngang trụ đứng Độ γ x Góc doãng bánh xe Độ ∆δ Sự thay đổi góc nghiêng của trụ đứng Độ γ ∆ Sự thay đổi vị trí bánh xe do góc doãng bánh xe Độ Z ∆ Sự thay đổi tâm bánh xe theo phương thẳng đứng mm X ∆ Sự thay đổi tâm bánh xe theo phương dọc mm 8 Y ∆ Sự thay đổi tâm bánh xe theo phương ngang mm 9 Danh môc c¸c B¶ng biÓu Trang Bảng 3.1. Tọa độ liên kết các điểm cơ bản của thân xe 75 Bảng 3.2. Tọa độ hình học các điểm cơ bản của treo trước 76 Bảng 3.3. Tọa độ hình học các điểm cơ bản của treo sau 76 Bảng 3.4. Các trường hợp khảo sát với dạng kích động swept sine 82 Bảng 3.5. Các biến xuất kết quả của mô hình 84 Bảng 3.6. Các trường hợp khảo sát với dạng kích động road profiles 87 Bảng 3.7. Kết quả khảo sát ảnh hưởng khối lượng bánh xe đến lực tác động xuống nền đường 95 10 [...]... của các phần mềm mô phỏng số trên máy tính các nghiên cứu này hoàn toàn thực hiện được với độ chính xác cao 1.2 Nghiên cứu dao động ô tô 1.2.1 Những hướng chính nghiên cứu dao động ô tô Dao động ô tô được nghiên cứu từ rất lâu với nhiều công sức của nhiều tác giả Ngày nay việc nghiên cứu dao động trong ô tô cũng đã đạt được những thành tựu đáng kể Các nghiên cứu hệ thống về hệ dao động ô tô được chia... pháp “Mô hình hóa mô phỏng” để nghiên cứu dao động ô tô Sử dụng phần mềm ADAMS với các mô đun có sẵn gồm ADAMS/ Car, ADAMS/ Ride …để mô phỏng hệ thống treo và hệ dao động ô tô nhằm nghiên cứu, khảo sát xác định các thông số đánh giá dao động ô tô có hệ thống treo độc lập Để nghiên cứu dao động ô tô một cách đầy đủ đòi hỏi phải xây dựng mô hình khảo sát dao động có kể đến động học của hệ thống treo và... chuyển động thẳng của ô tô trên đường 2 Luận văn tập trung nghiên cứu dao động ô tô qua “mô hình hóa” trong đó sử dụng phương pháp hệ nhiều vật (Multi Body System - MBS) xây dựng các phương trình chuyển động của cơ hệ trong không gian Phần “mô hình hóa” dao động ô tô tiến hành xây dựng mô hình 3D của ô tô và mô phỏng dao động không gian của ô tô bằng phần mềm ADAMS Nội dung nghiên cứu của luận văn bao... VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về dao động ô tô 1.1.1 Hệ dao động ô tô Ô tô là một hệ dao động cơ học bao gồm nhiều khối lượng có mối liên kết với nhau và nằm trong mối liên hệ chặt chẽ với bề mặt đường có biên dạng phức tạp Trong lý thuyết tô [3] khi nghiên cứu dao động tô thường giả thiết là khối lượng của tô là tập trung, được chia làm hai phần được treo và không được treo Dao động ô tô bao gồm... đường, lên thân ô tô và các hệ thống khác Chỉ tiêu đánh giá + Độ êm dịu chuyển động + An toàn chuyển động + Lực tác động xuống nền đường,lên thân ô tô, các hệ thống khác + Không gian bố trí hệ treo Hình 1.1 Sơ đồ nghiên cứu dao động ô tô 1.2.2 Nghiên cứu dao động ô tô theo theo quan điểm độ êm dịu chuyển động Theo quan điểm độ êm dịu chuyển động thì dao động của ô tô được nghiên cứu thông qua ảnh hưởng... tài là mô hình hóa hệ dao động tô có tính đến động học hệ thống treo đối với ô tô có hệ thống treo độc lập theo phương pháp 19 MBS Ứng dụng phần mềm ADAMS mô phỏng, khảo sát dao động của ô tô trong không gian, qua đó xác định một số thông số đánh giá dao động của tô b Nội dung nghiên cứu của đề tài: Với mục đích của đề tài đặt ra trong nội dung luận văn này, tôi chọn phương pháp “Mô hình hóa mô phỏng”... thông số dao dộng ô tô với các kích thích mặt đường khác nhau Phần khảo sát dao động ô tô sẽ tiến hành xây dựng mô hình 3D của ô tô dựa trên các mẫu sẵn có trong thư viện của mô dun ADAMS/ Car và tiến hành 20 mô phỏng dao động không gian của ô tô hai cầu với hệ thống treo độc lập trong môi trường của phần mềm này 21 Chương 2 PHƯƠNG PHÁP HỆ NHIỀU VẬT VÀ MÔ HÌNH HÓA HỆ DAO ĐỘNG Ô TÔ 2.1 Phương pháp hệ... dựng mô hình khảo sát dao động trong không gian có kể đến động học của hệ thống treo và các yếu tố phi tuyến của hệ thống cùng với các chế độ chuyển động của ô tô Xuất phát từ những phân tích trên, đề tài luận văn tốt nghiệp cao học Nghiên cứu dao động ô tô bằng phần mềm ADAMS đã được hình thành nhằm tiếp cận bằng phương pháp mới cho phép nghiên cứu dao động ô tô trong tổng thể động lực học chuyển động. .. các đại lượng đặc trưng cho dao động như: Tần số, biên độ, vận tốc, gia tốc dao động b Ảnh hưởng của dao động ô tô đến độ bền ô tô, đường giao thông và độ an toàn - kinh tế chuyển động Khi ô tô dao động sẽ phát sinh các tải trọng động tác dụng lên khung vỏ ô tô, lên các cụm, hệ thống và các chi tiết của ô tô cũng như bề mặt đường … ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ của ô tô và đường Theo số liệu thống... đưa ra mô hình phẳng cho ô tô ba cầu và 4 cầu đồng thời tính toán cụ thể cho ô tô Tatra -815 và BTR -60PB Hàm kích động là sin và tính toán bằng phần mềm Mathcad Sau này tác giả Nguyễn Quang Huy trong luận văn cao học cũng đã mô phỏng dao động ô tô nhiều cầu, thông số là của ô tô BTR -60PB Ô tô này có đặc thù là vỏ chịu lực, treo độc lập Tác giả đã sử dụng phần mềm MatLab Simulink 6.0 để mô tả một