Nghiên cứu đặc tính hệ thống treo khí nén dạng mc pherson

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN TIẾN THỌ NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH HỆ THỐNG TREO KHÍ NÉN DẠNG MC.PHERSON LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội- 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN TIẾN THỌ NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH HỆ THỐNG TREO KHÍ NÉN DẠNG MC.PHERSON Ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lực LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS ĐÀM HOÀNG PHÚC Hà Nội- 2018 MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ LỜI NÓI ĐẦU 10 Chương 1- TỔNG QUAN 13 1.1 Tổng quan dao động ô tô 13 1.2 Ảnh hưởng dao động ô tô người, đường giao thơng, độ bền xe tính an tồn kinh tế chuyển động 13 1.2.1 Ảnh hưởng dao động ô tô lên thể người 13 1.2.2 Ảnh hưởng dao động ô tô đến đường giao thông, độ bền xe độ an toàn kinh tế chuyển động 14 1.3 Chỉ tiêu đánh giá dao động 15 1.3.1 Chỉ tiêu độ êm dịu 16 1.3.2 Chỉ tiêu an tồn hàng hóa 16 1.3.3 Chỉ tiêu tải trọng động 17 1.3.4 Chỉ tiêu độ bền chi tiết 17 1.3.5 Chỉ tiêu mức độ thân thiện với đường 18 1.3.6 Chỉ tiêu an toàn động lực học 18 1.3.7 Chỉ tiêu khơng gian bố trí hệ thống treo 19 1.4 Hệ thống treo ô tô 19 1.4.1 Công dụng 19 1.4.2 Yêu cầu 20 1.5 Mơ hình nghiên cứu dao động tơ 21 1.5.1 Mơ hình ¼ 22 1.5.2 Mơ hình ½ 23 1.5.3 Mơ hình không gian 24 1.6 Thí nghiệm tơ 24 1.7 Mục tiêu phương pháp nghiên cứu đề tài 25 1.7.1 Mục tiêu nghiên cứu 25 1.7.2 Phương pháp nghiên cứu 25 1.8 Phạm vi nghiên cứu 25 1.9 Nội dung nghiên cứu 26 1.10 Kết luận chương 26 CHƯƠNG 2- ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC HỆ THỐNG TREO KHÍ NÉN DẠNG MC.PHERSON 27 2.1 Đặt vấn đề 27 2.2 Đặc điểm hệ thống treo khí nén 27 2.3 Cơ sở lý thuyết phận đàn hồi 28 2.3.1 Đặc tính tải buồng đàn hồi 30 2.3.2 Độ cứng buồng đàn hồi khí nén: 33 2.4 Tính tốn phận đàn hồi 36 2.4.1 Các thông số treo khí nén 36 2.4.2 Đường đặc tính treo khí 37 2.5 Đặc tính hình học hệ thống treo 37 2.6 Mối quan hệ hình học hệ treo Mc.Pherson 38 2.7 Động lực học hệ thống treo khí nén 40 2.7.1 Tính đường kính piston dw 41 2.7.2 Xây dựng đường đặc tính phận đàn hồi 43 CHƯƠNG 3- KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH HỆ THỐNG TREO MC.PHERSON CÓ PHẦN TỬ ĐÀN HỜI KHÍ NÉN 46 3.1 Cấu tạo hệ thống treo khí nén cầu trước 46 3.2 Thông số kỹ thuật xe 48 3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số đến dao động xe 49 3.3.1 Tính đường kính piston dw 49 3.3.2 Xây dựng đường đặc tính phận đàn hồi 50 3.4 Kết luận chương 58 KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 LỜI CAM ĐOAN Tôi : Nguyễn Tiến Thọ Sinh ngày: 02 tháng 12 năm 1981 Hoạc viên cao học lớp 2017A- Kỹ thuật ô tô – Trường Đại học Bách khoa hà Nội Hiện công tác tại: Nhà máy ô tô VEAM Luận văn cao học với đề tài “Nghiên cứu đặc tính hệ thống treo khí nén dạng Mc.Pherson” PGS.TS Đàm Hoàng Phúc hướng dẫn cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các tài liệu tham khảo có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Những nội dung trình bày luận văn tơi thực với hướng dẫn khoa học thầy giáo PGS.TS Đàm Hoàng Phúc, thầy giáo Bộ môn ô tô xe chuyên dụngTrường Đại học Bách Khoa Hà Nội Toàn nội dung luận văn hoàn toàn phù hợp với nội dung đăng ký phê duyệt Hiệu trưởng Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Các số liệu, kết luận văn trung thực Hà Nội, ngày 24 tháng 09 năm 2018 Học viên Nguyễn Tiến Thọ DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Danh mục ký hiệu Ký hiệu Tên gọi Đơn vị G0 Trọng lượng thân xe khơng tải N Gt Trọng lượng tồn xe đầy tải N G10 Trọng lượng đặt lên cầu trước không tải N G1t Trọng lượng đặt lên cầu trước đầy tải N G20 Trọng lượng đặt lên cầu sau không tải N G2t Trọng lượng đặt lên cầu sau đầy tải N Gia tốc trọng trường m/s2 WB Chiều dài sở mm LW Chiều dài toàn xe mm BW Chiều rộng toàn xe mm HW Chiều cao toàn xe mm g BT1, BT2 Vết bánh xe phía trước sau Rbx mm Bán kính bánh xe mm Htmax Chiều cao tải xe lớn mm Hmin Khoảng sáng gầm xe mm δ0 Góc nghiêng ngang trụ xoay đứng ( góc Kingpin) rad ∆δ Sự thay đổi góc nghiêng ngang rad γ0 Góc nghiêng ngang bánh xe ( góc Camber) rad r0 Bán kính bánh xe quay quanh trụ đứng mm ft Độ võng tĩnh mm fđ Độ võng động mm f0T Độ võng hệ treo trạng thái không tải mm Kr Chiều dài trụ đứng mm hs Tâm quay tức thời thùng xe mặt đường Fp Tải trọng đặt lên buồng đàn hồi N F20 Lực tác dụng lên phận đàn hồi xe khơng tải N S Diện tích làm việc buồng đàn hồi m2 U Hệ số biến đổi diện tích làm việc trạng thái tức thời Us Hệ số biến đổi diện tích làm việc trạng thái tĩnh pa Áp suất khí N/m2 p Áp suất khí nén buồng đàn hồi N/m2 p0 Áp suất ban đầu trạng thái không tải N/m2 pz Độ chênh áp suất buồng khí nén N/m2 ps Áp suất khí nén trạng thái tĩnh N/m2 pps Áp suất buồng đàn hồi chiều cao tĩnh N/m2 pp Áp suất buồng đàn hồi chiều cao tức thời N/m2 V Thể tích buồng đàn hồi chiều cao tức thời m3 Vs Thể tích đàn hồi chiều cao tĩnh m3 Vtt Thể tích buồng tích trữ khí m3 v Thể tích buồng m3 n Trị số mũ đa biến phương trình trạng thái khí lý tưởng dw Đường kính piston mm z Chuyển vị piston mm C Độ cứng buồng đàn hồi N/m C0 Độ cứng phận đàn hồi N/m Cs Độ cứng phần tử đàn hồi trạng thái tĩnh N/m Cz Độ cứng phần tử đàn hồi trạng thái làm việc N/m ω0 Tần số dao động riêng ω0s Tần số dao động riêng trạng thái tĩnh mm ω0z Tần số dao động riêng trạng thái làm việc dw0 Đường kính hiệu dụng piston mm dw1 Đường kính piston tương ứng với hành trình trả lớn mm dw2 Đường kính piston tương ứng với hành trình nén lớn mm lt Chiều dài đòn ngang mm ld Chiều dài đòn ngang mm lbx llx Khoảng cách từ tâm quay khớp chữ A đến bánh xe Khoảng cách từ tâm khớp đến vị trí đặt balon khí mm mm DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Bảng tiêu an toàn hàng hóa ( theo hiệp hội đóng gói Đức BFSV) 17 Bảng 3.1: Giá trị áp suất khí nén tương ứng với phần trăm tải 52 Bảng 3.2 Giá trị lực đàn hồi ( N) tương ứng vị trí chuyển vị 56 Bảng 3.3 Tỷ lệ thay đổi lực đàn hồi balon khí so với trạng thái khơng tải 57 Toàn hệ thống bao gồm: - Một điều khiển hệ thống treo - Một lị xo khí cảm biến mức góc - Một máy nén khí với sấy khơng khí cảm biến nhiệt độ - Một block van solenoid với van, van dẫn, van áp suất cảm biến áp suất - Một bình tích - Đường khơng khí từ máy nén đến treo khí bình tích - Một cảm biến gia tốc bánh xe - Ba cảm biến gia tốc thân xe Ba mức độ cao có xe: - Mức treo bình thường (NN) - Mức treo cao (HN) mức (NN) 25mm dành cho lái xe đường xấu - Mức treo thấp (TN) nhỏ mức (NN) 15mm chiều cao xe chọn tự động phụ thuộc vào tốc độ đường Hệ thống chuyển sang chế độ tự động với mức khác tùy thuộc vào tình trạng xe, lái xe tốc độ cao chiều cao xe tự động hạ thấp từ mức độ cao xuống mức độ thường mà không cần lựa chọn người lái Đối với cầu trước sau, hệ thống bao gồm: - Hệ treo khí tự điều chỉnh kết hợp với tự thay đổi mức treo - Bộ giảm chấn điều chỉnh liên tục Bộ phận điều khiển trung tâm hệ thống phận điều khiển treo tự động J197 Hệ thống vận hành nút điều chỉnh giảm chấn nút tự điều chỉnh treo tay mơ tả hướng dẫn sử dụng Các phím đặt bảng điều khiển trung tâm đằng sau cần gạt số Nhấn phím thích hợp mở cửa sổ bật lên kê hình thông tin Điểu chỉnh cách điểu chỉnh núm xoay 47 3.2 Thông số kỹ thuật xe Tên gọi Stt Đơn vị Ký hiệu Thông số Công thức bánh xe Trọng lượng thân xe N G0 14550 Trọng lượng toàn xe đầy tải N Gt 17550 Trọng lượng đặt lên cầu trước không tải N G10 8000 Trọng lượng đặt lên cầu trước đầy tải N G1t 11000 Trọng lượng đặt lên cầu sau không tải N G20 6550 Trọng lượng đặt lên cầu sau đầy tải N G2t 8550 Chiều dài sở mm WB 2670 Kích thước bao ( D x R x C ) mm 4520 x 1806 x 1400 10 Vết bánh xe phía trước/ sau mm BT1/BT2 1545/1520 11 Khoảng sáng gầm xe mm Hmin 120 12 Cỡ lốp inch 13 Bán kính bánh xe mm Rbx 301,08 Độ δ0 100 14 4x2 Góc nghiêng ngang trụ xoay đứng (góc Kingpin) 205/65 R15 15 Sự thay đổi góc nghiêng ngang Độ ∆δ 1,50 16 Góc nghiêng ngang bánh xe (góc Camber) Độ γo 00 17 Bán kính bánh xe quay quanh trụ đứng mm ro -15 18 Độ võng tĩnh mm ft 180 19 Độ võng động mm fđ 144 20 Độ võng hệ thống treo không tải mm f0T 160 21 Chiều dài trụ đứng mm Kr 210 48 3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số đến dao động xe Các thông số kết cấu ảnh hưởng đến tiêu dao động là: - Đường kính piston dw - Thể tích balon khí ∆V, áp suất khí nén pt - Lực tác động lên phận đàn hồi ∆F 3.3.1 Tính đường kính piston dw Chọn áp suất ban đầu trạng thái không tải: P0   bar   6.105  N / m2  ; Trọng lượng cầu trước trường hợp không tải G10=8000 (N), suy trọng lượng tác dụng lên bên hệ thống treo cầu trước: 𝑍= 𝐺10 = 8000 = 4000 (N) ; Lực tác dụng lên phận đàn hồi: 𝐹10 = Trong đó: 𝑍.𝑙𝑏𝑥 𝑙𝑙𝑥 𝑐𝑜𝑠𝛿 =⁡ 4000.436 223.𝑐𝑜𝑠100 =7941 (N) lbx=436mm; llx =223mm Mặt khác: 𝐹10 = 𝐴𝑤0 𝑝0 = 𝜋.𝑑𝑤0 𝑝0 Suy đường kính hiệu dụng piston tính: 4.𝐹 4.8160 𝑑𝑤0 = √ 10 = √ = 0,130 (m) =130 (mm) 𝜋.𝑝 3,14.6.105 Độ cứng phận đàn hồi: 𝐶0 = 𝐹10 𝑓𝑡 = 7941 0,16 = 49630 (N/m) Xác định đường kính piston vị trí hành trình nén trả lớn nhất: - Tại vị trí tải trọng tĩnh ban đầu (z= 0): F0=C0.ft - Tại vị trí hành trình trả lớn (z= -80 mm): 49 𝐹1 = 𝐶0 𝑓1 𝑓1 = ⁡ 𝑓𝑡 − 𝑓𝑡𝑟 =160-80 =80 (mm) 𝐹1 = 𝐶0 𝑓1 = 49630.0,08 = 3970 (N) Suy ra: Từ vị trí cân đến vị trí trả lớn nhất, lực tác dụng lên phận đàn hồi thay đổi lượng: ΔF1 = F0-F1 =7941– 3970 = 3971 (N) 𝜋 2 ∆𝐹1 = 𝑝0 ∆𝑆 = 𝑝0 (𝑑𝑤0 − 𝑑𝑤1 ) Suy ra: 𝑑𝑤1 = √𝑑𝑤0 − 4.∆𝐹1 𝜋.𝑝0 4.3971 = ⁡ √0,1302 − 3,14.6.105 = 92.10-3 (m) = 92 (mm) Tại vị trí hành trình nén lớn ( z  80mm ): - 𝐹2 = 𝐶0 𝑓2 𝑓2 = ⁡ 𝑓𝑡 + 𝑓𝑛 =160 +80 =240 (mm) - 𝐹2 = 𝐶0 𝑓2 =49630.0,24 = 11910 (N) Suy ra: Từ vị trí cân đến vị trí nén lớn nhất, lực tác dụng lên phận đàn hồi thay đổi lượng: ∆𝐹12 = 𝐹2 − 𝐹0 = 11910-7941 =3970 (N) 𝜋 2 ∆𝐹2 = 𝑝0 ∆𝑆 = 𝑝0 (𝑑𝑤2 − 𝑑𝑤0 ) Mặt khác: Suy ra: 𝑑𝑤2 = √𝑑𝑤0 + 4.∆𝐹2 𝜋.𝑝0 = √0,1302 + 4.3970 3,14.6.105 Chiều cao buồng đàn hồi: ℎ ≥ 𝑓𝑡𝑟(max) + 𝑓𝑛(𝑚𝑎𝑥) ≥ 80+80 =160 (mm) Chọn h0=180(mm) 3.3.2 Xây dựng đường đặc tính phận đàn hồi 3.3.2.1 Hành trình nén Ta có: 50 =159.10-3 (m) = 159 (mm) 𝑡𝑎𝑛(𝛼1 ) = 𝑑𝑤2 −𝑑𝑤0 𝑧 = 159−130 80 =0,3625 α1 = 19,90 Suy Đường kính balon khí thay đổi phụ thuộc vào chuyển vị z theo công thức: 𝑑𝑤2⁡ = ⁡ 𝑑𝑤0 + 𝑧 tan⁡(𝛼1 ) Thể tích khí thay đổi lượng tương ứng với chuyển vị z Nếu coi hình dạng piston hình nón thể tích thay đổi tính: 𝜋 ) ∆𝑉𝑖 = (𝑑𝑤0 + 𝑑𝑤0 𝑑𝑤𝑖 + 𝑑𝑤𝑖 𝑧𝑖 Khi lực tác dụng lên phận đàn hồi hành trình nén tính bằng: 𝐹𝑖 = ( Ở trạng thái không tải: 𝑛 𝑉𝑠 𝑉𝑠 −∆𝑉𝑖 ) 𝑝0 𝜋.𝑑𝑤𝑖 F10 = 7941(N), p0=6(bar) Với: n : Trị số mũ đa biến phương trình trạng thái khí lý tưởng Ở hành trình động lấy n=1,4 Chọn thể tích ban đầu: 𝑉𝑠 = 10−3 (m3) Để tần số dao động không đổi với tải trọng, nghĩa độ võng tĩnh không thay đổi tải trọng Nên trạng thái tĩnh S=const tải Ta có lực tác dụng lên phận đàn hồi trạng thái đầy tải trạng thái tĩnh: 𝐹1𝑡 = 𝐺1𝑡 𝑙𝑏𝑥 𝑙𝑙𝑥 𝑐𝑜𝑠𝛿 = 11000 𝐹 = 𝑝 𝑆 Suy ra: 𝐹10 = 𝑝0 𝑆0 𝐹1𝑡 = 𝑝𝑡 𝑆𝑡 Nên St = S0 51 436 223.𝑐𝑜𝑠(100 ) = 10919(N) Suy ra: 𝐹1𝑡 𝐹10 = 𝑝𝑡 𝑝0 => 𝑝𝑡 = 𝐹1𝑡 𝐹10 𝑝0 = 10919 7491 105 = 8,25.105 (N/m2) Khi tải trọng thay đổi, luận văn khảo sát áp suất khí nén mức tải khác nhau, cụ thể bảng 3.1 Bảng 3.1: Giá trị áp suất khí nén tương ứng với phần trăm tải Fti (N) 7491 8686 9430 10175 10919 % tải Áp suất (bar) 11515 25 50 75 100 120 6,562 7,125 7,687 8,25 8,7 Ta có đồ thị tương quan hình vẽ P ( bar) 9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 % tải 5.5 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% Hình 3.2- Quan hệ % tải trọng áp suất Từ đồ thị Hình 3.2 ta thấy tải trọng tăng từ 0-120% tải áp suất khí nén tuyến tính tăng theo, tương ứng với giá trị tải trọng thay đổi từ 0% đến 120% giá trị áp suất tương ứng tuyến tính thay đổi từ bar đến 8,7 bar Tại giá trị 100% tải trọng ( xe chở đầy tải) áp suất tương ứng 8,25 bar 52 F( N) 12,000 11,500 11,000 10,500 10,000 9,500 9,000 8,500 8,000 7,500 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 140% % tải Hình 3.3- Quan hệ % tải trọng lực đàn hồi Từ đồ thị Hình 3.3 ta thấy, tương tự giá trị áp suất Giá trị lực đàn hồi thay đổi tăng tuyến tính giá trị tải trọng tăng từ 0% đến 120% tải Cụ thể, giá trị lực đàn hồi 7941 (N) 0% tăng đến 11515 (N) mức tải 120% Tại giá trị 100% tải, giá trị lực đàn hồi tương ứng 10919 (N) 3.3.2.2 Hành trình trả Tương tự hành trình nén, lực tác dụng lên phận đàn hồi phụ thuộc vào thể tích khí thay đổi q trình dịch chuyển Ta có: 𝑡𝑎𝑛(𝛼1 ) = Suy 𝑑𝑤0 −𝑑𝑤1 𝑧 = 130−92 80 =0,475 α1 = 25,40 Đường kính balon khí thay đổi phụ thuộc vào chuyển vị z theo công thức: 𝑑𝑤1⁡ = ⁡ 𝑑𝑤0 − 𝑧 tan⁡(𝛼1 ) Với n=1,4 Chọn thể tích ban đầu: 𝑉𝑠 = 10−3 (m3) Để tần số dao động không đổi với tải trọng, nghĩa độ võng tĩnh không 53 thay đổi tải trọng Ở trạng thái tĩnh S=const tải Nên St = S0 Suy ra: - Ở trạng thái không tải: F10 = 7491 (N), p0=8 (bar) = 10−3 (N.m) Khi lực tác dụng lên phận đàn hồi hành trình trả tính bằng: 𝑛 𝑉𝑠 𝜋 𝑑𝑤𝑖 ) 𝑝0 𝐹𝑖 = ( 𝑉𝑠 + ∆𝑉𝑖 Ở trạng thái tải trọng thay đổi: 𝑛 𝑉𝑠 𝜋 𝑑𝑤𝑖 ) 𝑝𝑡 𝐹𝑖 = ( 𝑉𝑠 + ∆𝑉𝑖 Ta xét trường hợp lực đàn hồi tác dụng lên balon khí mức tải trọng 100% tải Lực đàn hồi (N) - Hành trình piston (m) Hình 3.4- Đường đặc tính đàn hồi hệ thống treo khí cầu trước mức tải trọng 100% tải 54 Hình 3.4 thể kết khảo sát lực đàn hồi tác dụng lên balon khí hệ thống treo piston thực trính nén trả tương ứng với hành trình dịch chuyển piston z từ (-80 mm đến +80 mm) Tại vị trí z=0, tương ứng với trường hợp tải trọng tĩnh, thân balon khí chịu lực tác động lên hệ thống treo Xét phía bên trái so với vị trí z=0, ta thấy trính trả lực đàn hồi tăng dần từ thấp lên cao (3421-10839 N) theo chiều tiến hành trình piston từ (-80; 0) mm, đồ thị có độ dốc khơng cao, lực đàn hồi thay đổi khơng nhiều Xét phía bên phải vị trí z=0, ta thấy trình nén lực đàn hồi tăng dần từ thấp lên cao (10838-72410 N) theo chiều tiến hành trình piston từ (0-80) mm, đồ thị thay đổi nhanh độ dốc lớn đồng thời khơng cịn tuyến tính mà quy luật biến đổi lực biến đổi lực trình nén phi tuyến Điều hồn tồn phù hợp, xét theo kết cấu hệ thống treo Mc.Pherson tạo với phương thẳng đứng góc Lực đàn hồi hình trình trả hành trình nén có quy luật phi tuyến góc đặt balon khí nghiêng so với phương thẳng đứng nên thay đổi lực đàn hồi balon khí cho độ cứng tương đương hệ thống treo theo phương thẳng đứng không đổi, đảm bảo tần số giao động khơng thay đổi ‘ Hình 3.5- Đường đặc tính đàn hồi hệ thống treo khí cầu trước mức tải trọng khác 55 Hình 3.5 thể khảo sát lực đàn hồi tác dụng lên phận balon khí trạng thái với mức tải trọng khác dải [0%-120%] Với hệ thống treo khí nén thay đổi áp suất dải [6-8.7] bar Với kết khảo sát, ta thấy tải trọng tăng lên, lực đàn hồi hành trình nén trả tăng tỷ lệ với tải trọng chuyển vị balon khí Với mức tải trọng khác nhau, để đảm bảo giá trị đàn hồi tác động lên hệ thống treo, ta hồn tồn điều chỉnh đượcc giá trị áp suất balon nén bên phần tử đàn hồi cho tương ứng với chế độ tải trọng điều cho phép độ võng tĩnh tần số giao động ô tô không đổi tải trọng thay đổi Xét vị trí sau theo bảng 3.3: Ta xét vị trí chuyển vị z piston vị trí: ± 80mm; ± 60mm; ± 40mm; ± 20mm; 0mm Khi lực đàn hồi tác dụng lên balon khí mức tải trọng khác tương ứng bảng sau: Bảng 3.2 Giá trị lực đàn hồi ( N) tương ứng vị trí chuyển vị % tải 0% 25% 50% 75% 100% +80 52663 57600 62536 67473 72410 +60 25952 28384 30817 33250 35683 +40 15905 17395 18886 20377 21868 +20 10852 11869 12887 13904 14921 7883 8622 9361 10100 10839 -20 5757 6297 6836 7376 7916 -40 4309 4713 5117 5521 5295 -60 3268 3574 3881 4178 4493 -80 2488 2721 2954 3187 3421 z (mm) Nén Trả 56 Từ giá trị bảng 3.2 ta tính tỷ lệ thay đổi lực đàn hồi vị trí balon khí thay đổi tải trọng sau: 𝜆𝑖𝑛 = 𝐹2𝑖𝑛 𝐹20𝑛 Trong i số giá trị % tải trọng (i=0%; 25%;50%;75%;100%;120%) n số vị trí balon khí nén (n= 0,20, 40, 60, 80) Bảng 3.3 Tỷ lệ thay đổi lực đàn hồi balon khí so với trạng thái không tải % tải 0% 25% 50% 75% 100% +80 1,086 1,179 1,272 1,365 +60 1,086 1,179 1,272 1,365 +40 1,086 1,179 1,272 1,365 +20 1,086 1,179 1,272 1,365 1,086 1,179 1,272 1,365 -20 1,086 1,179 1,272 1,365 -40 1,086 1,179 1,272 1,365 -60 1,086 1,179 1,272 1,365 -80 1,086 1,179 1,272 1,365 z Nén Trả Với kết bảng 3.3, ta nhận thấy hành trình nén hành trình trả, tỷ lệ thay đổi lực đàn hồi mức tải tương ứng so với trạng thái không tải không đổi tất vị trí chuyển vị Điều có nghĩa tỷ lệ thay đổi lực đàn hồi tải trọng thay đổi hồn tồn khơng phụ thuộc vào chuyển vị balon khí nén 57 Tuy nhiên tỷ lệ gia tăng lực đàn hồi nhỏ so với tỷ lệ gia tăng tải trọng ( Ví dụ: Khi tăng 25% tải lực đàn hồi gia tăng 10,86%) Từ bảng 3.3, ta xây dựng quan hệ gia tăng tỷ lệ thay đổi lực đàn hồi balon khí tải trọng thể hình 3.6 1.4 λ 1.3 1.2 1.1 1.0 % tải 0.9 0% 20% 40% 60% 80% 100% Hình 3.6- Đồ thị tỷ lệ thay đổi lực đàn hồi balon khí so với trạng thái khơng tải Từ đồ thị ta nhận thấy gia tăng lực đàn hồi tuyến tính với gia tăng tải trọng Điều đảm bảo cho độ cứng phần tử đàn hồi phụ thuộc vào tải trọng việc điều khiển áp suất khí nén balon khí đảm bảo tần số dao động xe không thay đổi 3.4 Kết luận chương Nội dung chương khảo sát ảnh hưởng đặc tính động lực học hệ thống treo dạng Mc.Pherson có phần tử khí nén tải trọng thay đổi, số thông số kết cấu sử dụng đến dao động xe Từ khảo sát trên, rút số kết luận sau đây: - Chương trình mơ khảo sát chạy ổn định, với q trình vật lý thay đổi áp suất khí nén tải trọng thay đổi Dạng đồ thị tương thích hình dáng với lý thuyết, cho 58 phép kết luận tính hợp lý mơ hình - Nhìn vào đồ thị ta thấy độ cứng hành trình nén lớn hành trình trả Lực đàn hồi tác dụng lên hệ thống treo hành trình nén lớn hành trình trả, đồng thời thay đổi giá trị lực hành trình nén tăng nhanh so với hành trình trả - Khi tải trọng tăng áp suất khí tăng lên, dẫn đến độ cứng hệ thống treo tăng lên Điều có nghĩa là, hệ thống treo đảm bảo trì tần số dao động cầu xe không thay đổi tải trọng - Bản thân kết cấu hệ thống treo Mc.Pherson ln có độ lệch định so với phương thẳng đứng xe Do đó, trang bị phần tử đàn hồi khí nén có độ cứng thay đổi hành trình nén trả nhằm mục đich đảm bảo độ cứng theo phương thẳng đứng không đổi, nghĩa tần số dao động theo phương thẳng đứng không đổi 59 KẾT LUẬN Luận văn thể trình tìm hiểu tổng quan xây dựng phương trình giải tích đông học hệ thống treo Đồng thời tìm hiểu phương pháp tính tốn đường kính biên dạng balon khí để đáp ứng yêu cầu lực đàn hồi hệ thống treo Luận văn xây dựng phương pháp đánh giá đặc tính động lực học hệ thống treo Mc.Pherson có trang bị phần tử khí nén tơ dựa phần mềm mơ Matlab Simulink Tính tốn đặc tính điều khiển áp suất hệ thống treo theo tải trọng xe Khảo sát đặc tính tĩnh balon khí nén lắp hệ thống treo Mc.Pherson Các thông số đánh giá chất lượng dao động, lựa chọn theo tiêu đánh giá tính êm dịu dao động, xác định cách tính tốn mơ dựa mơ hình động lực học tổng quát ô tô với điều kiện chuyển động tải trọng thay đổi Để đánh giá tính êm dịu dao động chuyển động tơ, luận văn xây dựng mơ hình động lực học hệ thống treo khí nén dạng Mc.Pherson ô tô với thay đổi áp suất khí nén phận đàn hồi Các phương trình vi phân chuyển động ô tô giải công cụ phần mềm Matlab cho kết chuyển vị, đường kính piston, thể tích balon khí, áp suất khí nén tải trọng thay đổi Một số hạn chế luận văn hướng nghiên cứu tiếp theo: Chưa phân tích dao động tơ số toán thực tế xe chạy đường tăng tốc, phanh hay quay vịng Cần có nghiên cứu hoàn chỉnh để đánh giá dao động ô tô trường hợp 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO I TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng, “ Lý thuyết ô tô máy kéo” NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2005 Nguyễn Trọng Hoan, “Thiết kế tính tốn tơ”, Tập giảng ĐHBK HN, Hà Nội 2011 Nguyễn Khắc Trai, Nguyễn Trọng Hoan, Hồ Hữu Hải, Phạm Huy Hường, Nguyễn Văn Chưởng, Trịnh Minh Hồng, “Kết cấu tô” NXB Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội 2010 II TÀI LIỆU NƯỚC NGOÀI Volkswagen, “The Phaeton Air Suspension with Controlled Damping, Design and Function”-Self-Study Programme 275, Ammonn, D (1997), “Modellbildung und Systementwicklung in der Fahrzeugtechink”, BG Teubner Huseyin Akcay and Semiha Turkay, “Influence of tire damping on mixed H2/H synthesis of half-car active suspensions”, Journal of Soundand Vibration 322 (2009) 15– 28 Yuping He and John McPhee, “Multidisciplinary design optimization of mechatronic vehicles with active suspensions”, Journal of Sound and Vibration 283 (2005) 217–241 J Sobieski, J Kodiyalam, R Yang, “Optimization of car body for noise, vibration and harshness and crash”, in: Proceedings of the 41st AIAA/ASME/AHS/ASC, Structures, Structural Dynamics, and Materials, Number AIAA- 2001-1273, Atlanta, 2000 Zhu Zhengtao, Ding Chenghui (2006), “FEM analysis on a vehicle of drive axle housing of different thichness” Modern Manufacturing Engineering, 2006-1 61 ... Đặc điểm hệ thống treo khí nén Hệ thống treo khí nén thực chất hệ thống treo với phần tử đàn hồi buồng đàn hồi khí nén, có mơi chất khí nén Hệ thống treo khí nén làm việc đảm bảo yêu cầu hệ thống. .. máy tính Phương pháp tính: Sử dụng phần mềm Matlab khảo sát đặc tính hệ thống 1.8 Phạm vi nghiên cứu Luận văn nghiên cứu, định đặc tính tĩnh hệ thống treo Mc. Pherson có phần tử đàn hồi khí nén. .. cơng trình tập trung nghiên cứu dao động ô tô với thay đổi áp suất khí nén phận đàn hồi khí nén Trước tình hình trên, đề tài nghiên cứu đặc tính hệ thống treo khí nén dạng Mc. pherson xe ô tô xuất