NGHIÊN cứu ĐỘNG học hệ THỐNG lái TRÊN XE SUV sản XUẤT lắp ráp tại VIỆT NAM

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI LÊ ĐÌNH MẠNH Đề tài: “NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE SUV SẢN XUẤT LẮP RÁP TẠI VIỆT NAM” LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2015 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI LÊ ĐÌNH MẠNH Đề tài: “NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE SUV SẢN XUẤT LẮP RÁP TẠI VIỆT NAM” Chuyên ngành: Kỹ thuật khí động lực Mã số: 60.52.01.16 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: T.S LÊ HỒNG QUÂN HÀ NỘI - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Học viên Ks Lê Đình Mạnh LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn Trường Đại học công nghiệp Hà nội, trung tâm sau đại học, Khoa Công nghệ Ôtô cho em thực luận văn trường Em xin cảm ơn trung tâm sau đại học hỗ trợ tạo điều kiện thuận lợi cho Em suốt trình làm luận văn Em xin chân thành cảm ơn TS Lê Hồng Quân hướng dẫn Em tận tình chu đáo mặt chuyên môn để em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa Công nghệ Ôtô trường đại học Công nghiệp Hà nội giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho Em thời gian làm luận văn Cuối em xin cảm ơn gia đình, bạn bè động viên, khuyến khích ủng hộ em thời gian làm luận văn Học viên Ks Lê Đình Mạnh MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC BẢNG – BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 1.2 Tình hình nghiên cứu hệ thống lái th ế gi ới .29 DANH MỤC BẢNG – BIỂU Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật xe SUV Mekong Star 95 .43 Bảng 3.1 Các bước chuẩn bị thực thí nghiệm .65 Bảng 3.2 Quá trình thí nghiệm 68 Bảng 3.3 Các thông số đo ghi liệu DAQ 69 Bảng 3.4 Kết số liệu ghi calip số liệu đo .78 DANH MỤC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ xe quay vòng .5 Hình 1.2 Sơ đồ tính toán góc lệch bên c ầu tr ước sau b ằng Hình 1.3 Đồ thị Gough Hình 1.4 Đồ thị quan hệ mômen chuyển động thẳng, góc tr ượt .8 Hình 1.5 Đồ thị quan hệ góc nghiêng dọc tr ụ đứng v ới mô men chuyển động thẳng Hình 1.6 Kết cấu hệ thống treo trước hệ thống lái 10 Hình 1.7 Sơ đồ dao động hệ thống lái 11 Hình 1.8 Hệ thống lái bánh xe sau 12 Hình 1.9 Ôtô lái bốn bánh trước sau 14 Hình 1.10 Đồ thị quan hệ áp suất diện tích lỗ tiết l ưu 17 Hình 1.11 Đồ thị quan hệ mômen đánh lái áp suất bơm tr ợ lực 18 Hình 1.12 Sơ đồ tính toán góc quay bánh xe dẫn h ướng 22 Hình 1.13 Sơ đồ tính toán khác góc quay bánh xe 23 Hình 1.14 Sơ đồ tính toán thông số hệ thống lái h ệ thống treo 24 Hình 1.15 Sơ đồ tính toán thông số quay vành tay lái 26 Hình 1.16 Sơ đồ mô tả vị trí cánh tay đòn .27 Hình 1.17 Sơ đồ khớp nối đăng lái .28 Hình 2.1 Sơ đồ mô tả mối quan hệ người - hệ thống lái - xe ôtô 33 Hình 2.2 Mô hình tính toán hệ thống lái 34 Hình 2.3 Mô hình phẳng vết ôtô 35 Hình 2.4 Sơ đồ mô tả tín hiệu hệ thống 36 Hình 2.5 Sơ đồ mô tả ngôn ngữ toán học hệ thống 37 Hình 2.6 Hình ảnh xe SUV Mekong Star 95 hai c ầu ch ủ động 42 Hình 2.7 Trường hợp xe thẳng .56 Hình 2.8 Mô đánh lái sang trái 56 Hình 2.9 Mô đánh lái sang phải 57 Hình 2.10 Quan sát từ phía trước 57 Hình 2.11 Quan sát từ phía sau 58 Hình 2.12 Quan sát từ xuống 58 Hình 2.13 Góc nghiêng ngang trục đứng 80 59 Hình 2.14 Góc nghiêng ngang trục đứng 100 59 Hình 3.1 Sơ đồ kết nối thiết bị đo 63 Hình 3.2 Các thiết bị thí nghiệm .64 Hình 3.3 Hình ảnh USB USB-4711A .69 Hình 3.4 Giao diện phần mềm CarLab TestDAQ 1.1 70 Hình 3.5 Giao diện phần mềm 70 Hình 3.6 Giao diện kết đo phần mềm đo ghi .71 Hình 3.7 Các folder kết đo 71 Hình 3.8 Các file kết đo .72 Hình 3.9 Các số liệu ghi file kết đo 72 Hình 3.10 Giao diện excel calip tín hiệu đo tà ện áp sang thông s ố mô men lái 73 Hình 3.11 Giao diện phần mềm DasyLab 7.0 74 Hình 3.12 Kết đo mô men, góc quay vận tốc vành tay lái theo thời gian .75 Hình 3.13 Giá trị mô men vành tay lái t ại kênh đo (V) 76 Hình 3.14 Giá trị góc quay vành tay lái kênh đo (V) 76 Hình 3.15 Giá trị vận tốc quay vành tay lái (V) .77 Hình 3.16 Hình ảnh lắp dụng cụ đo ghi làm calip s ố li ệu đo .78 Hình 3.17 Xây dựng đặc tính thiết bị đo 80 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT SUV: Sport Utility Vehicle LỜI NÓI ĐẦU Vận tải đường sắt, đường sông, đường biển, đường hàng không đường hình thành nên hệ thống vận tải chung đất nước Vận tải ô tô phận hệ thống vận tải đó, có vai trò quan trọng phát triển kinh tế, xã hội phục vụ nhu cầu người Ô tô loại phương tiện vận tải thiếu có đóng góp to lớn cho phát triển xã hội Cùng với phát triển khoa học công nghệ, ngành công nghiệp ô tô không ngừng phát triển, ngày đáp ứng tốt yêu cầu vận tải nhu cầu người Đó yêu cầu độ tin cậy an toàn khai thác sử dụng, tốc độ chuyển động, độ bền lâu, bảo vệ môi trường, tiện nghi sử dụng tốt, chi phí nhiên liệu thấp, giá thành hạ Do tính thông dụng tiện lợi phương tiện, ngày ngành công nghiệp ô tô không ngừng phát triển, nghiên cứu khoa học tiếp tục phát triển để hoàn thiện ô tô Các hướng nghiên cứu ưu tiên giải vấn đề là: Đảm bảo an toàn khai thác sử dụng, bảo vệ môi trường, tiện nghi, độ tin cậy sử dụng Để đảm bảo an toàn khai thác sử dụng ô tô hệ thống lái có vai trò quan trọng, giúp cho việc điều khiển ô tô quỹ đạo an toàn, chuyển hướng, quay vòng xe theo ý muốn Ngày nhờ vào phát triển khoa học công nghệ, nhà nghiên cứu sản xuất chế tạo ô tô có hệ thống lái đáp ứng yêu cầu đặt Cuối tháng năm 2004, Bộ công nghiệp (nay Bộ công thương) hoàn thành quy hoạch phát triển ngành công nghiệp ôtô giai đoạn 20052010, tầm nhìn 2020 Trong có điều đáng ý là: khuyến khích doanh nghiệp đầu tư vào lĩnh vực đáp ứng yêu cầu tỉ lệ nội địa hoá Riêng cụm hệ thống lái chưa có doanh nghiệp nội địa Từ liệu fie ASCI chuyển sang file excel để nhân với hệ số chuẩn hóa (ca líp tinsn hiệu đo) để chuyển đổi tín hiệu điện áp với thông số mô men, vận tốc góc quay vành tay lái, hình 3.10 Hình 3.10 Giao diện excel calip tín hiệu đo tà điện áp sang thông số mô men lái 73 3.7.3.2 Đọc file kết thí nghiệm Các kết thí nghiệm sử dụng phần mềm DasyLaB 7.0 để đọc phân tích Giao diện phần mềm DasyLab nêu hình 3.11 Hình 3.11 Giao diện phần mềm DasyLab 7.0 3.8 Kết đo Các kết đo mô men vành tay lái, góc quay vành tay lái vận tốc vành tay lái theo thời gian nêu hình 3.12 Trên đồ thị, trục hoành biểu thị thời gian t(S) đo đo, trục tung giá trị tín hiệu điện áp chiều có đơn vị vôn (V) Mô men lái Góc quay vành tay lái Vận tốc góc quay vành tay lái 74 Hình 3.12 Kết đo mô men, góc quay vận tốc vành tay lái theo thời gian Sau phân tích FFT ta lấy kết đo theo tần số giá trị điện áp chiều tương đương mô men, góc quay vận tốc quay vành tay lái Các kết phân tích sử lý số liệu thí nghiệm bao gồm: Mô men vảnh tay lái, hình 3.13 Góc quay vảnh tay lái, hình 3.14 Vận tốc quay vảnh tay lái, hình 3.15 75 Hình 3.13 Giá trị mô men vành tay lái kênh đo (V) Hình 3.14 Giá trị góc quay vành tay lái kênh đo (V) 76 Hình 3.15 Giá trị vận tốc quay vành tay lái (V) 3.8 Xử lý calip số liệu thí nghiệm Xử lý ca líp số liệu đo xác định tỷ lệ điện áp tín hiệu với giá trị: Mô men vành tay lái, góc quay vận tốc quay vành tay lái Các phương pháp xác định đặc tính: - Dựa vào đường đặc tính chuẩn thiết bị - Calip trình đo thực tế: Sử dụng dụng cụ đo điện áp thị số có độ xác cao để ghi lại giá trị điện áp so sánh tương đương hai thông số với Trong luận văn sử dụng phương pháp thứ hai dùng camera ghi lại hai số liệu sử lý cách cho camera chạy, sử dụng nút PAUSE để ghi lại điểm đo Các số liệu đo lập bảng lấy giá trị trung bình cộng giá trị tỷ lệ quan hệ điện áp thông số cần tìm 77 Trên hình 3.16 hình ảnh lắp dụng cụ đo ghi làm calip số liệu đo Trên bảng 3.4 kết số liệu ghi thiết bị TA 382A5 đồng hồ điện tử thị số Hình 3.16 Hình ảnh lắp dụng cụ đo ghi làm calip số liệu đo Bảng 3.4 Kết số liệu ghi calip số liệu đo TT 10 11 12 13 14 15 Mô men Giá trị Giá trị TA đồng 382A5 hồ đo (kgf.m) (V) 0.23 0.39 0.32 0.54 0.40 0.70 0.41 0.71 0.40 0.72 0.40 0.72 0.16 0.30 0.21 0.36 0.30 0.53 0.35 0.63 0.36 0.63 0.20 0.33 0.36 0.65 0.41 0.73 0.26 0.50 Góc quay Giá trị Giá trị TA đồng 382A5 hồ đo (độ) (V) 35.8 0.26 42.8 0.26 79.8 0.71 48.8 0.58 29.8 0.31 9.8 0.08 28.8 0.21 59.8 0.55 83.7 0.80 28.8 0.42 10.8 0.00 68.8 0.56 70.8 0.90 29.8 0.30 48.8 0.10 78 Tốc độ quay Giá trị Giá trị TA đồng 382A5 hồ đo (độ/sec) (V) 0.22 0.39 0.16 0.38 0.14 0.17 0.48 0.67 0.08 0.21 0.36 0.52 0.19 0.28 0.18 0.29 0.41 0.69 0.36 0.54 0.38 0.85 0.44 0.68 0.39 0.64 0.08 0.30 1.07 0.89 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 0.18 0.35 0.34 0.35 0.25 0.29 0.45 0.41 0.42 0.43 0.32 0.36 0.38 0.30 0.60 0.61 0.61 0.44 0.45 0.77 0.72 0.75 0.77 0.57 0.63 0.67 90.8 36.8 22.8 29.1 29.9 12.8 80.8 30.8 46.8 4.0 48.8 18.8 35.8 0.82 0.48 0.12 0.28 0.29 0.00 0.68 0.47 0.85 0.06 0.59 0.21 0.54 0.51 0.32 0.87 0.73 0.98 0.58 0.43 0.24 0.00 0.67 0.41 0.51 0.62 0.92 0.36 1.73 0.79 1.49 1.00 1.36 0.44 0.00 0.78 0.63 0.00 1.23 Giá trị trung bình cộng 16.23/9.3 11.43/1164.9 18.23/11.81 Giá trị chuẩn đo 1.745 (V/kg.m) 0.0098 (V/độ) 1.544 (V/độ/rad) Từ kết bảng 3.4, đường đặc tính phép đo dạng đồ thị biểu diến hình 3.17a, b, c 79 a) Đặc tính Mô men lái điện áp b) Đặc tính góc quay vành tay lái điện áp c) Đặc tính vận tốc góc điện áp Hình 3.17 Xây dựng đặc tính thiết bị đo 80 3.9 Hình ảnh thí nghiệm 81 Kết luận chương Thí nghiệm tiến hành xe SUV Mekong Star 95 lưu hành thị trường, lắp ráp nhà máy ô tô Mekong Kết đo thông số mô men, góc quay, tốc độc quay vành tay lái Tương ứng với thời điểm mô men tác dụng lớn góc quay vành tay lái lớn nhất, vận tốc quay vành tay lái lớn nhất, thời điểm xe vào "cua", vị trí khác xe chạy đường thẳng có lệch so với hướng chuyển động trước Thí nghiệm tiến hành đường giao thông thực tế đảm bảo đáp ứng yêu cầu độ bám bán kính quay vòng Thiết bị đo thông số thiết bị mới, sử dụng để đánh giá chất lượng hệ thống lái nhà máy sản xuất, kiểm tra đánh giá thiết kế mẫu xe nghiên cứu phát triển hệ thống lái xe ôtô Kết thí nghiệm lưu file để đọc sử lý số liệu phần mềm chuyên dụng DasyLab 7.0 để xây dựng ác đồ thị biểu thị mô men vành lái (Tvl), góc quay vành tay lái (θ0), vận tốc quay vành tay lái (ω) theo thời gian lái Các kết làm số liệu để đánh giá tiêu khác hệ thống lái Tín hiệu đo dạng Vôn chiều sử lý calip đo đồng hộ đo điện thị số camera để chuẩn tín hiệu điện áp thông số cần đo thí nghiệm 82 KẾT LUẬN CỦA LUẬN VĂN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Xây dựng mô hình hệ thống lái với phần tử đàn hồi, lập phương trình quay vòng xe ôtô, từ xem xét mối quan hệ thông số động học vành lái với góc quay bánh xe dẫn hướng Nghiên cứu động học hệ thống lái xe SUV Mekong Star 95 sản xuất lắp ráp nhà máy ô tô Mekong Việt Nam, phân tích kết cấu hệ thống lái xe tính toán lực lái trường hợp xe đứng yên chỗ quay vòng Thí nghiệm kiểm tra xe hai trường hợp xe đứng yên chỗ xác định giá trị lực lái lớn xe đứng yên chỗ, kết thí nghiệm chấp nhận Lực lái lớn tác động lên vành tay lái đo xe chạy ba loại đường nhỏ 105N (10,5kG), thoả mãn tiêu chuẩn 22 TCN 307 - 06 Như xe ô tô SUV (xe thí nghiệm Mekong Star 95) sản xuất, lắp ráp Việt Nam đảm bảo tiêu động học lái theo tiêu chuẩn 22 TCN 307-06 83 Hướng mở rộng luận văn: Phân tích động học hệ thống lái ôtô tải theo phân bố tải trọng trục Khi xe vận hành đường người lái xe phải có cảm giác lái bánh xe dẫn hướng, điều có phụ thuộc vào chất lượng động học hệ thống lái xe Tuy nhiên phân bố tải trọng không phù hợp cầu trước cầu sau ảnh hưởng không tốt đến cảm giác lái người lái xe Phân tích lực kích thích từ mặt đường hệ thống truyền lực lên xe chuyển động Khi xe ôtô chuyển động đường chịu tác động lực từ bên gây lên lực cản chuyển động, lực kích thích từ mặt đường, lực cản quay vòng, lực phanh ; lực thân xe gây lên gồm dao động hệ thống treo, khối lượng treo không treo, dao động hệ thống truyền lực làm cho xe bị rung động mạnh Xem xét ảnh hưởng lực kích thích đến khả điều khiển hệ thống lái TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 84 [1] Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng (2007), Lý thuyết ôtô máy kéo, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [2] Trương Minh Chấp, Dương Đình Khuyến, Nguyễn Khắc Trai (1998), Thiết kế tính toán ôtô, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Hà Nội [3] Cục Đăng kiểm Việt Nam (2008), Giáo trình đào tạo nghiệp vụ kiểm tra chất lượng kỹ thuật sản xuất, lắp ráp ôtô , Cục Đăng kiểm Việt Nam, Hà Nội [4] KS Đinh Mạnh Cường, TS Nguyễn Thanh Quang (2008), "Thí nghiệm xác định số thông số động học vành tay lái ôtô", Tạp chí Giao thông Vận tải, (Số 8/2008), 36-38 [5] Nguyễn Anh Hiệp (2005), Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật "Chuẩn đoán tình trạng kỹ thuật cụm bánh xe dẫn hướng thiết bị kiểm tra độ trượt ngang", Trường Đại học Giao thông Vận tải [6] Nguyễn Trọng Hữu (2007), Hướng dẫn sử dụng SolidWorks 2007, Nhà xuất Giao thông Vận tải, Hà Nội [7] Nguyễn Văn Ích (2006), Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật "Khảo sát ảnh hưởng số thông số kết cấu trợ lực lái thuỷ lực đến tính điều khiển hướng chuyển động xe ôtô", Học viện Kỹ thuật Quân [8] Nguyễn Thang Quang (2001), Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật " Nghiên cứu động học, động lực học độ bền hệ thống lái xe Mekong", Trường Đại học Bách khoa Hà Nội [9] Lê Hồng Quân (2004), Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật "Nghiên cứu đặc tính tối ưu hệ thống cường hoá lái Việt Nam thiết kế chế tạo lắp đặt cho xe xích có cấu quay vòng kiểu hành tinh hai cấp nhằm cải thiện đặc tính điều khiển trình quay vòng", Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 85 [10] PGS TS Nguyễn Khắc Trai (1997), Tính điều khiển quỹ đạo chuyển động ôtô, Nhà xuất Giao thông Vận tải, Hà Nội [11] Phạm Công Ngô (1996), Lý thuyết điều khiển tự động, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [12] Nguyễn Văn Vượng (1999), Lý thuyết đàn hồi ứng dụng, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội Tiếng Anh [13] Automotive Handbook (2000), BOSCH [14] SolidWorks and Add-Ins API Help [15] SolidWorks 2006 Online User's Guide - SPO [16] VSAE (1996), I'CAT 96 Automotive Proceedinegs Hanoi [17] VSAE (1998), I'CAT 98 Automotive Proceedinegs Hanoi [18] VSAE (2002), I'CAT 2002 Automotive Proceedinegs Hanoi 86 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHŨ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hanh phúc BẢN NHẬN XÉT LUẬN VĂN THẠC SĨ (Dùng cho người hướng dẫn) Tên đề tài luận văn: Nghiên cứu động học hệ thống lái xe SUV sản xuất lắp ráp Việt Nam Chuyên ngành: Kỹ thuật khí động lực Mã chuyên ngành: 60.52.01.16 Họ tên học viên: Lê Đình Mạnh Họ tên người hướng dẫn: Lê Hồng Quân Học hàm, học vị: Tiến Sĩ Nơi công tác: Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Số điện thoại lien hệ: 0902 094 999 NỘI DUNG NHẬN XÉT: Tổng quan Ưu điểm, nhược điểm luận văn nội dung, hình thức Thái độ, trách nhiệm tác giả trình thực luận văn Nội dung luận văn so với đề cương phê duyệt Kết luận Tôi đồng ý để tác giả Lê Đình Mạnh bảo vệ luận văn trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Hà Nội, Ngày 30 tháng 05 năm 2015 Người hướng dẫn (Ký tên ghi rõ họ tên) ... bỏnh xe sau Mc dự ó c a vo sn xut hng lot ln u tiờn vo nm 1986 i vi cỏc mu xe ca Nht nhng cng khụng cú gỡ c bit mi i vi h thng lỏi bỏnh xe sau H thng lỏi bỏnh xe sau c s dng trờn xe ti t v xe. .. sỏnh mụmen quay bỏnh xe trng thỏi xe chy bỡnh thng v giỏ tr ln nht xe Vi nhng bm tr lc c bit, mụmen ln nht ca bỏnh xe quay quanh trc cú th ln hn mụ men sinh ti lp xe mt bỏnh xe nm ngoi l ng Duy... Sau ngi lỏi xe ỏnh lỏi cỏc bỏnh trc thỡ ti trng ngang lỳc u xut hin cỏc bỏnh xe trc, sau ú t t truyn ngc li phớa sau theo chiu dc ca xe tỏc ng ti cỏc bỏnh xe sau lm cho cỏc bỏnh xe sau quay