Phân tích động lực học quá trình phanh của tổ hợp xe đầu kéo - bán móc kết hợp sử dụng phần mềm mô phỏng Matlab - Simmechanics
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP Hồ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN HỒNG VŨ PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH CỦA TỔ HỢP XE ĐẦU KÉO - BÁN MĨC KẾT HỢP SỬ DỤNG PHẦN MỀM MƠ PHỎNG MATLAB - SIMMECHANICS Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Mã số: 60520116 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, Tháng 07 năm 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRẰN HOÀNG VŨ MSHV: 1570828 Ngày, tháng, năm sinh: 15/12/1992 Nơi sinh: Trảng Bàng - Tây Ninh Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Động Lực Mã số : 60520116 I TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích động lực học trình phanh tổ hợp xe đầu kéo - bán móc kết hợp sử dụng phần mềm mô Matlab - Simmechanics NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Xây dựng mơ hĩnh vật lý mơ hĩnh tốn học mơ tả dao động suốt q trình phanh đầu kéo, bán móc tổ hợp đầu kéo - bán móc Xây dựng mơ hĩnh mơ dao động xe phần mềm Matlab - Simmechanics dựa thông số kỹ thuật cụ thể xe Nhận xét kết thu đuợc từ rút kết luận ảnh huởng thông số hệ thống phanh đến trạng thái dao động xe II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/2019 III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06/2019 IV CÁN Bộ HƯỚNG DẪN: TS TRẰN HỮU NHÂN Tp HCM, ngày 19 tháng 07 năm 2019 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) TS Trần Hữu Nhân CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TS Trần Đăng Long TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG (Họ tên chữ ký) PGS TS Nguyễn Lê Duy Khải 11 LỜI CẢM ƠN Trước hết xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy TS Trần Hữu Nhân tận tình hướng dẫn, khuyến khích giúp đỡ suốt thời gian thực luận văn Xin kính chúc Thầy gia đĩnh ln ln mạnh khỏe, vui tươi hạnh phúc Cũng xin trân trọng cảm ơn Thầy PGS.TS Nguyễn Lê Duy Khải Thầy PGS.TS Nguyễn Ngọc Dũng vĩ tham dự hội đồng phản biện có góp ý đáng giá để nội dung luận văn hoàn thiện Xin cảm ơn Bộ phận đào tạo sau đại học trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh giúp đỡ nhiệt tình thời gian thực bảo vệ luận văn Đặc biệt, xin gửi lòng biết ơn sâu sắc đến gia đĩnh, người thân khuyến khích, động viên tạo điều kiện để tơi hồn thành tốt luận văn Cuối xin cảm ơn anh chị học viên lớp Cao học Kỹ thuật Cơ khí động lực có nhiều đóng góp ý kiến giúp tơi hồn thành luận văn Dù cố gắng nội dung luận văn chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận quan tâm, góp ý quý thầy, bạn đồng nghiệp người quan tâm tới đề tài để nội dung luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019 Trần Hồng Vủ Ill TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC sĩ Tóm tắt: Bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết, luận văn trình bày mơ hĩnh vật lý mơ hĩnh tốn học mơ tả dao động suốt q trình phanh đầu kéo, bán móc tổ hợp đầu kéo - bán móc Tác giả xây dựng mô hĩnh mô dao động xe phần mềm Matlab - Simmechanics dựa thông số kỹ thuật cụ thể xe Từ đó, ta nhận xét kết thu rút kết luận ảnh hưởng thông số hệ thống phanh đến trạng thái dao động xe Abstract: Utilizing theoretical research method, this thesis demonstrates the physical and mathematical model illustrating movement during brake of the tractor, semi-trailer and the tractor - semi-trailer combination The author built the simulation model for vehicle movement using Matlab - Simmechanics software based on the vehicle’s technical specification From that, the thesis discusses the results to draw conclusions on the brake system’s specification to the vehicle’s movement LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trinh nghiên cứu riêng thực hướng dẫn khoa học TS Trần Hữu Nhân Các số liệu, kết luận văn hoàn toàn trung thực chưa công bố công trĩnh khoa học khác Tp HCM, ngày 05 tháng 09 năm 2019 Trần Hoàng Vủ V MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC sĩ i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC sĩ iii LỜI CAM ĐOAN iv DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC HÌNH ẢNH X DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU xiii Chương 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Đối tượng nghiên cứu 1.3 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.5 Phương pháp nghiên cứu Chương 2: Cơ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Lực phanh moment tác dụng lên bánh xe phanh 2.2 Lực phanh ô tô điều kiện đảm bảo phanh tối ưu 2.2.1 Lực phanh ô tô 2.2.2 Điều kiện đảm bảo phanh tối ưu 2.2.3 Phân bố lực phanh moment phanh ô tô 10 2.2.4 Moment phanh cần thiết cấu phanh 13 2.3 Các tiêu đánh giá chất lượng trình phanh 15 2.3.1 Gia tốc chậm dần phanh 15 2.3.2 Thòi gian phanh 16 2.3.3 Quãng đường phanh 17 VI 2.4 Giản đồ phanh tiêu phanh thực tế 21 2.5 Tổng quan Matlab, Simulink & Simechanics 25 2.5.1 Tổng quan Matlab 25 2.5.2 Matlab Simulink & Simcape 25 2.5.3 Sim Mechanics 26 Chuơng 3: XÂY DựNG MƠ HÌNH VẬT LÝ 29 3.1 Giới thiệu mơ hình mơ 29 3.2 Mô tả mơ hình mơ 35 3.3 Mô khối luợng đuợc treo 36 3.4 Mô phần tử treo 37 3.5 Mô lốp xe 37 3.6 Thông số mơ hình mơ 37 Chuơng 4: XÂY DỤNG MƠ HÌNH MÔ PHỎNG VỚI MATLAB SIMULINK 43 4.1 Giới thiệu 43 4.2 Mô kết cấu xe với Matlab Simulink 43 4.3 Mơ tín hiệu đuờng biên dạng lực phanh theo thời gian với Matlab Simulink 45 Chuơng 5: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 49 5.1 Giới thiệu 49 5.2 Cơ sở đánh giá kết mô 49 5.3 Phân tích nhân tố động học liên quan đến trình phanh 50 5.4 Phân tích nhân tố động lục học liên quan đến trình phanh 59 Chuơng 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74 6.1 Kết luận 74 6.2 Kiến nghị 74 Vll TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 PHỤ LỤC A: THƠNG SỐ HÌNH HỌC CỦA MƠ HÌNH XE ĐẦU KÉO VÀ SOMI ROMOÓC 77 PHỤ LỤC B: MƠ HÌNH MATLAB SIMULINK CỦA TƠ HỢP XE ĐẦU KÉO VÀ SO MIRO MOÓC 81 PHỤ LỤC C: MÔ PHỎNG ĐUỜNG BIÊN DẠNG Lực THEO THỜI GIAN CỦA XE ĐẦU KÉO VỚI MATLAB SIMULINK 88 PHỤ LỤC D: MÔ PHỎNG ĐUỜNG BIÊN DẠNG Lực THEO THỜI GIAN CỦA SOMIROMOÓC VỚI MATLAB SIMULINK 89 PHỤ LỤC E: VỊ TRÍ ĐẶT CẢM BIẾN TRÊN MƠ HÌNH MATLAB SIMULINK CỦA TƠ HỢP XE ĐẦU KÉO VÀ SOMIROMOÓC 90 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 91 Vlll DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT STT Kỷ hiệu Đơn yị Ý nghĩa bi m Ồ2 m c N/(m/s) Ct N/(m/s) Ff N Lực cản lăn Fi N Lực cản lên dốc N Lực quán tính sinh phanh ôtô Khoảng cách từ đường tâm dọc xe đến tâm hệ thống treo trước Khoảng cách từ đường tâm dọc xe đến tâm hệ thống treo sau Hệ số giảm chấn phần tử giảm chấn hệ thống treo Hệ số giảm chấn lốp xe (Có giá trị nhỏ) F J Lực phanh tác dụng điểm tiếp xúc bánh F F* N Lực để thắng tiêu hao cho ma sát khí F