Nghiên cứu dao động của ô tô khách có sử dụng hệ thống treo khí nén (LA tiến sĩ)Nghiên cứu dao động của ô tô khách có sử dụng hệ thống treo khí nén (LA tiến sĩ)Nghiên cứu dao động của ô tô khách có sử dụng hệ thống treo khí nén (LA tiến sĩ)Nghiên cứu dao động của ô tô khách có sử dụng hệ thống treo khí nén (LA tiến sĩ)Nghiên cứu dao động của ô tô khách có sử dụng hệ thống treo khí nén (LA tiến sĩ)Nghiên cứu dao động của ô tô khách có sử dụng hệ thống treo khí nén (LA tiến sĩ)Nghiên cứu dao động của ô tô khách có sử dụng hệ thống treo khí nén (LA tiến sĩ)Nghiên cứu dao động của ô tô khách có sử dụng hệ thống treo khí nén (LA tiến sĩ)Nghiên cứu dao động của ô tô khách có sử dụng hệ thống treo khí nén (LA tiến sĩ)Nghiên cứu dao động của ô tô khách có sử dụng hệ thống treo khí nén (LA tiến sĩ)Nghiên cứu dao động của ô tô khách có sử dụng hệ thống treo khí nén (LA tiến sĩ)Nghiên cứu dao động của ô tô khách có sử dụng hệ thống treo khí nén (LA tiến sĩ)Nghiên cứu dao động của ô tô khách có sử dụng hệ thống treo khí nén (LA tiến sĩ)Nghiên cứu dao động của ô tô khách có sử dụng hệ thống treo khí nén (LA tiến sĩ)Nghiên cứu dao động của ô tô khách có sử dụng hệ thống treo khí nén (LA tiến sĩ)Nghiên cứu dao động của ô tô khách có sử dụng hệ thống treo khí nén (LA tiến sĩ)
MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài i g h g ghi i N g g h i h i h hi g i gi h g h g g g g g Nhiề i g ó h g g ố h h h dụ g Thê hí h h hỗ ủ Nh hiề i ã g ặ bi i h h ỡ hụ ụ ế gd i hụ ụ d ị h b ý hụ ụ ậ i g g hố g e hí é hi g dụ g g ối hổi biế ê h h b ý d ó hữ g í h ă g i h i h hố g e i hí T hiê i N g ă gầ ề dụ g h h g d i ó h hố g e hí é i ố ề h ị h ề í h í h ổ ị h hi h g ê g dố ầ h i e é dụ g ố h hố g ê g ầ ó g h ghiê h Nghiê gi i h i g h g ủ h hố g e hí é g h b hậ h g g ê ầ ề ê dị í h h g ầ hiế D ậ i ặ ề “Nghiên cứu dao động ô tô khách có sử dụng hệ thống treo khí nén” h g ghiê ó ý gh h i ầ hiế i N hi Mục đích nghiên cứu Nghiê h gi d g h h dụ g h hố g e hí é h g q hỉ iê ê dị h g hụ ụ h g hiế ế hế g h h i h khách dụ g h hố g e hí é i N Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - ối g ghiê ủ ậ h h ó dụ g h hố g e hí é i N - Ph i ghiê ủ ậ ghiê ý h ế h ghi ềd g h h ó dụ g h hố g e hí é i N Phƣơng pháp nghiên cứu Ph g h ghiê ủ ậ ế h giữ ghiê ý h ế i h ghi - ề ghiê ý h ế ã họ h h hầ h i hí é ó h g ób h hí hụ ê ó d g h hd g h g gi h h dụ g h hố g e hí é h h hd g bằ g M b - Si i h gi hh g ủ ố h g ố ế dụ g ế hỉ iê ề ê dị h g - Sử dụ g ế q ghiê h ghi i h g í h hí h ủ h h hi hỉ h h h ý h ế g hời ị h h g ố ầ h h h Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài * Ý nghĩa khoa học -L họ h h họ d g h h ghiê g họ h hố g e hí é h hd g h h g h g gi ó ế ế ố hi ế ủ hí é g h hố g e L họ hỉ iê h h gi h h g ủ h hố g e hí é ế d g -L ậ ó g gó ghiê i ề ố h g ố ế dụ g h hố g e hí é hh g ế d g h h i N Th g q i d g h hd g ghiê ý h ế ậ gó hầ h hi h g h h gi h hố g e hí é hằ g í h ê dị h g ủ h h dụ g g * Ý nghĩa thực tiễn - Kết qu nghiên c u luận án góp phần hoàn thi n cho vi c thiết kế, chế t o s n xu t l p ráp ô tô khách sử dụng h thống treo khí nén - Luận án trình bày m t số ề xu t sử dụng h thống treo khí nén ô tô khách, giúp nhà qu ý ó b h h q ịnh khai thác, sử dụng ô tô khách có h thống treo khí nén m t cách hi u qu an toàn - Luận án có th c dùng làm tài li u tham kh o cho sinh viên, họ iê h ê g h C hí ô tô Bố cục luận án L ậ g hữ g hầ h g : - Chương 1: Tổ g q ề ề ghiê - Chương 2: Thiế ậ h hd g h h dụ g h hố g e hí é - Chương 3: Kh ế ố hh g ế d g ủ h h dụ g h hố g treo khí nén - Chương 4: Nghiê h ghi - Kết luận kiến nghị, Phần phụ lục Đóng góp luận án Luậ ã iến hành chuẩn hóa mô hình nghiên c ng l c học h thống treo khí nén th c nghi m v i sai số cho phép 10% X ịnh th c nghi g ặ í h h ng l c họ hí é T ê h h e hí é ã ịnh tiến hành xây d ng mô hình nghiên c d ng ô tô khách có sử dụng h thống treo khí nén, mô hình có k ến yếu tố phi tuyến h thống treo Kh h hd g h h h gi h h ởng m t số thông số kết c ặc g h thố g e hí é ến tiêu êm dịu an toàn chuy ng ô tô khách s n xu t l p ráp t i Vi t Nam: -X ị h c nh th tích bình khí phụ ến tính êm dịu an toàn chuy ng ô tô Khi h thống treo khí nén sử dụng thêm bình khí phụ gi m 11,5% góc nghiêng ngang thân xe v i í h hí h ầu vào d ng xung, gi m 27,2% v i kích thích d ng ngẫu nhiên - Ả h h ởng áp su t khí nén h thố g ến tính êm dịu an toàn chuy ng ô tô CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU L ậ ã ghiê h í h g h g ghi h g h i h hở i N T hh h h h ó dụ g h hố g e hí é ề i h g q ó ị h ụ iê ghiê ; h í h h gi ghiê ó iê q ế h hố g treo khí nén H hố g e ó hầ h i i hí é g i hệ thống treo khí nén g g d g hổ biế ê i h h ỡ D ó í h i ề í h ê dị h g h hố g e hí é hi ã dầ h hế h hố g e dụ g hầ h i i i h : hí h ặ h h Phầ h i hí é ủ h hố g ó h ă g h ổi g hờ ặ í h hị é ủ h g hí g bầ h ó h dụ g i g iề hi h ặ b g h ổi g h h i hế h g Q hi ề g h ghiê g g i h h ghiê d g h h ó dụ g h hố g e hí é g hi gd g iở ố ghiê ý h ế g bố q b ib ậ ă h ỹ h g ghiê ý h ế ế h i hí ghi i h g h h hd g h h ó dụ g h hố g e hí é g g h g Kế q ghiê ó h dụ g i i h h h i hiế ế hế dụ g h hố g e hí é h h hở g Nhiệm vụ nghiên cứu luận án Tê h í h h h h ghiê g ê hế gi i g h ụ í h ối g h i ghiê ã h ị h Nhi ụ ặ ối i ậ : -L họ h h họ hỏ g hầ h i hí é h hố g e ị h ặ í h h g họ hí é - Nghiê d g h hd g h h ó dụ g h hố g e hí é g h g gi g h h ó ế ế ố hi ế ủ hí é T ê h hd g ã d g ghiê g dụ g hầ ề M b - Si i hỏ g d g ô tô h h g h g gi h h h ghiê g hời ặ g g họ ủ ềd g g iề i h g hẳ g h gi hh g ủ ế ố hi ế g h hố g e ế d g h g ủ Tê ó ố h ế h i dụ g h h ó h hố g e hí é - Nghiê hh g ủ ố h g ố ế h hố g e hí é ế d h h i i N h gi i ậ ế q ghiê ý h ế bằ g i h i ế q q ó h ẩ hó i h h ý h ế ã d g ị h ố h g ố ầ hình Giới hạn đề tài -T g h hổ ậ hỉ ghiê hh g ủ h g ố ế ặ hí é g h hố g e ế d g h h - Ch ghiê hh g ậ i hế hi iế g h hố g e hí g - C hí ghi ậ g ị h ặ í h h g họ hí é d h h g dụ g i N ị h ố h g ố i h g h ã d g ề g hí ghi h g ủ é ế d g ê h ý h ế CHƢƠNG THIẾT LẬP MÔ HÌNH DAO ĐỘNG Ô TÔ KHÁCH SỬ DỤNG HỆ THỐNG TREO KHÍ NÉN L ậ hb ý h ế ề h hí L họ h h họ d g h h g họ hầ h i hí é Kh hh g ủ h g ố ế ế ặ í h g họ ủ hầ h i hí é X d g h hd g không gian ô tô khách ó dụ g h hố g e hí é h h ó ế hh g ủ ế ố hi ế L họ hỉ iê h gi í h ê dị h g h h i i Nam 2.1 Mô hình động lực học lò xo khí nén S h thống e hí é c th hi ê h C toán họ h h h ng l c học h thố g e hí é ặ í h h i lò xo khí nén d i tần số làm vi c ô tô t (0-20 z [55] ặ í h h i củ hí é g ối ph c t p, phụ thu q h ng l c học nhi ng ch hí C i g họ ặ g b g m: áp su t, th tích, nhi t , khối ng, mậ ă g ng củ hí é g h b h hí hụ (bình khí phụ phần tử nối với lò xo khí nén) Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống treo khí nén 1- Cầu xe ; 2- Lò xo khí nén(Ballon); 3-Khung xe (chassi); 4- Đường ống khí; 5- Bình khí phụ ; 6- Van tải tr ng; 7- Máy nén khí; 8- Bình chứa khí nén C toán học mô hình h thống treo khí nén phụ thu q h ng l c học nhi ng học ph c t p khí nén bên h thố g [55] nghiên c ặ í h ng l c học lò xo khí nén, có th sử dụng mô hình vậ ý [29] [55] c gi i thi u Hình 2.2 Trong ó: Vb pb- Th tích áp su t ối khí nén lò xo khí nén; Vr pr- Th tích áp su t ối khí nén bình khí phụ; As ls- Tiết di n mặt c t ngang chiề d i ờng ống nối lò xo khí nén bình khí phụ; z -Biến d ng củ hí é he h g hẳ g ng; chuy n ng khí nén lò xo khí nén bình khí phụ ặ g khối ng ms biến d ng zs; n- Chỉ số biến Gọi b ầ áp suất tuyệt đối g h hố g e hí é p0, lò hí é bị é h gz ó h ổi h í h g h ổi g g ∆pb ∆pr lò xo khí é b h hí hụ T mô hình vật lý Hình 2.2 xây d ng mô hình toán học cho lò xo khí nén GENSYS [29] ,[55] c th hi h ê hình 2.3 Fz Fz pa Fzt z Ae z zs ke ls pb ,Vb kv M ws As pr ,Vr cw mk Hình 2.2 Mô hình vật lý lò xo khí nén Hình 2.3 Mô hình toán h c lò xo khí nén GENSYS H h g h ng l c học phi tuyến lò xo khí nén(hệ phương trình có kể đến chuyển động khối lượng dòng khí hệ thống) hi é ến chiều vận tốc dòng khí ờng ố g c viế h : Fz p0 pa Ae ke zs kv z ws , 2.29 Mw kv z ws cw ws sign ws 2.2 Đ c tính đàn h i lò xo khí nén c t nh n hồi tĩnh Khi d ng, chiều cao bu g h i biế ổi h ờng xuyên, dẫn t i h ổi giá trị di n tích làm vi c th tích bu g h i C hai giá trị chịu h h ởng kết c u bu g h i (hình d ng củ i Khi h ổi th tích dẫn t i h ổi áp su t bu g h i, theo mô h h Ge ã d ng (2.29 c g h ủ hí é hi h h h i ờng h p phụ thu c vào tần số làm vi c h thống: Vùng làm vi c tần số cao tần số th p Khi tiến hành é h hí é c g hK ị h h [55]: p0 Ae2n dA Kt pb e Vb0 Vr dz 2.30 Trong bi u th c (2.30 c g h lò xo khí nén g c g h g ng áp su t p0 ban ầ c gd h ổi th tích Vb h ổi áp su ∆pb lò xo khí nén Th tích khí é g hí é h ổi có dịch chuy n z là: Vb= Vb0 - Aez T i trọng Fz ặt lên bu g h i chiều cao làm vi c (z) di n tích hời Ae: Fz= Ae (pb- pa) V n Vbn0 p p a Ae Fz = b p0 pa Ae = (2.33) n ( V A z ) Vb e b0 -3 -2 L a chọn thông số cho lò xo khí nén: Vb0=28.10 m ; Ae=4,8.10 m ; n=1,4 cho áp su p0= 400; 500; 600 kPa Kết qu h c Hình 2.4 h ổi Hình 2.4 Đặc tính tĩnh lò xo khí nén c t nh ộng lực học lò xo khí nén ặ í h g họ ủ hí é g g họ Kd bằ g q dụ g ê hí é dị h h zở ầ ố í h hí h ầ h h ủ g g họ ị h bằ g ỷ ố giữ gi ị gb hb h h g ủ Fz gi ị gb hb h h g ủ dị h h z he g h : Kd 1T Fz t dt T 0 1T z t dt T 0 Ch í h hí h ầ ng l c họ hí é ; z t zmax sin t zmax sin 2 ft mô hình nén ê Hình 2.5 ầ ố h h giữ i ọ g 2.35 h h g ặ í h Hình 2.5 Đặc tính động lực h c lò xo khí nén 2.3 Mô hình dao động ô tô khách với hệ thống treo khí nén c giả thi t ựng h nh: gi n trình nghiên c h hd ng củ h h g h g gi c xây d ng d ê gi hiế : Bỏ qua h h ởng ngu d ng t ê h g h thống truyền l c; Thân xe c ng ối có khối ng ms mô men quán tính khối ng theo trục Jx Jy; Cụm cầu b h e g e h t vật r n có khối ng mu mô men quán tính khối ng Ju; Ghế g ời lái h hh h h hố g e g m phần tử h i kd gi m ch n cd Ng ời lái ghế ng i e h t ch i m có khối ng md d g he h g thẳ g g; C b h e ó c ng ku iế i ặ g g q rình chuy ng, bỏ qua h số c n lốp; Khối ng thân xe cầu phân bố ối x g q ặ hẳ g ối x ng v i trụ dọ ủ ; Mặ ờng không biến d ng, tiếp xúc bánh xe v i mặ ờng tiế i m; Khối g e h g c treo liên kết qua h thống treo bao g m lò xo khí nén theo mô hình Gensys gi m ch n có h số c h g ổi; H h g hd ng mô hình 1/4 ô tô v i h thống treo khí nén: ms zs cs zs zu ke zs zu kv z s ws mu zu cs zs zu ke zs zu cw ws zu sign ws zu kt zu q Mws kv zs ws cw ws zu sign ws zu 2.45 Mô hình ô tô khách sử dụng h thống treo khí nén không gian có bậc t do: Các bậc t d b n mô hình có th c bi u di n bằ g é ọ suy r ng: z = [Zd, Z, Ф, Θ, Zuf, Zuf, Фuf, Фur]T = [Zd,ysT,yuT]T; H h g h d không gian: ng ô tô khách md Z d Fd , m Z F F , s si d i 1 J x ms hr Fsi rsyi M af M ar Fd ryd ms a y hr , i 1 J ms h F r F r m a h , p si sxi d xd s x p y i 1 m Z (2.50) uf uf Fsi Fui , i 1 mur Zur Fsi Fui , i 3 2 J F r F r M , af uf uf si syi ui uyi i 1 i 1 4 J urur Fsi rsyi Fui ruyi M ar i 3 i 3 (2.49) Hình 2.12: Mô hình dao động ô tô khách không gian đó: Fd -lực liên kết ghế lái thân xe; Fsi Fui - lực liên kết hệ thống treo vị trí bánh xe thứ i lực liên kết bánh xe thứ i với mặt đường (i = 1,2,3,4); Maf Mar- mô men chống lắc sinh ổn định ngang cầu trước cầu sau; rs ru- t a độ điểm đặt lực H h g h l c củ he h g ị h h : ms md mu ax Fxi i 1 ms md mu a y Fyi i 1 m z m z m z m z F zi s s uf uf ur ur d d i 1 (2.51) T g gh h g hẳ g ề hi ó q í h he h g dọ = =0 T g g h q g ề =0 3 Biểu iễn hệ phương tr nh ao ộng t ưới ạng a trận C h g h h ph g hd ng (2.50) có th c khai tri n bi u di n d ng ma trận theo trình t d i : M z C z K z K w ws Q u M w C w s Guw z sign w s Guw x 8 z K vGsw z K v w s w s (2.75) đó: z Zd , Z , , Zuf , Zur ,uf ,ur véc tơ t a độ suy rộng; ws ws1, ws , ws3 , ws T T T véc tơ chuyển vị khối lượng khí nén; u qsT , quT 0, ms a y hr , ms ax hp , q1, q2 , q3 , q4 T véc tơ ngoại lực suy rộng hay véc tơ lực kích thích; M, Mw - ma trận khối lượng; C, Cβ -các ma trận hệ số cản; K, Kw, Kv - ma trận độ cứng; Guw, Gsw - Các ma trận kích thước hình h c; Q - Ma trận kích thích 2.4 Các ch tiêu đánh giá dao động ô tô Ch gd g ủ h g h gi he hiề hỉ iê h h T g ậ NCS dụ g hỉ iê h gi d g h : hỉ tiêu nh gi ộ ê ịu chu ển ộng Luận án sử dụng iê h gi êm dịu chuy ng theo giá trị b h h g g b h gia tố g ời lái, gia tốc l c ngang theo bi u th c toán học sau [69],[70],[71],[72]: RMS ( Z d ) RMS T Z d2 (t )dt T0 < 2,5 [m/s2] (2.76) T (t )dt T 0 Gi ố b h h g g b h ó gi i h n là: + Thoải mái: 0,1 (m.s- ) + Mệt mỏi cho phép: 0,315 (m.s-2 ) + Mệt mỏi giới hạn cho phép: 0,63 (m.s- ) hỉ tiêu nh gi an to n chu ển ộng Sử dụng giá trị b h h g g b h dịch chuy g ối bánh xe v i m p mô bề mặ g h gi bám (tiếp xúc) bánh xe v i mặ ờng ánh giá tiêu an toàn chuy g ối v i ô tô có bốn bánh xe theo bi u th c toán học tổng quát sau: T 1 RMS Fzd F dt zdi i 1 T 0 [N] (2.81) hỉ tiêu nh gi khả ổn ịnh ngang Tí h ổ ị h ủ g hữ g í h h h i h q ọ g T g gh ổ g q ó hi h ă g b h g h g bị h ặ ậ g ọi iề i h i h hi h gq g hi h nh chuy g ê ờng dốc Dùng h số phân bố t i trọ g g g LTR h gi ổ ịnh ô tô theo [46],[67],[60] (2.83) đó: FzT -Phản lực bánh xe bên trái thứ I; FzP -Phản lực bánh xe bên phải thứ i Giá trị LTR