Nghiên Cứu Động Lực Học Ô Tô Bán Tải

Nghiên cứu động lực học của xe Bán Tải Kết quả khảo sát cũng cho thấy mô hình mô phỏng được xây dựng có thể sử dụng để khảo sát động lực học ô tô với các điều kiện chuyển động khác nhau. Hướng nghiên cứu tiếp theo của luận văn là hoàn thiện mô hình khảo sát động lực học cho xe bán tải, khảo sát với các điều kiện đường khác nhau có kể đến ảnh hưởng của các yếu tố khác như gió ngang, hệ số bám ngang… Đồng thời có thể tiến hành thực nghiệm kiểm chứng kết quả khảo sát lý thuyết.

1 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI NGUYỄN BÁ KHANG NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC CỦA XE BÁN TẢI HOẠT ĐỘNG TRÊN CÁC ĐỊA HÌNH TẠI VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội – Năm 2018 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI NGUYỄN BÁ KHANG NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC CỦA XE BÁN TẢI HOẠT ĐỘNG TRÊN CÁC ĐỊA HÌNH TẠI VIỆT NAM Chuyên ngành : Kỹ Thuật Cơ Khí Động Lực Mã số : 60520116 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS BÙI VĂN HẢI PGS.TS LÊ VĂN ANH Hà Nội – Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan : Luận văn tốt nghiệp với đề tài “ Nghiên Cứu Động Lực Học Của Xe Bán Tải Hoạt Động Trên Các Địa Hình Tại Việt Nam” cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Nếu khơng nêu trên, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm đề tài ! Hà Nội, ngày 10 tháng 09 năm 2018 Người cam đoan Nguyễn Bá Khang MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU PHẦN MỞ ĐẦU GIỚI THIỆU Lý chọn đề tài Ngày với phát triển ngành sản xuất ô tô gắn liền với phát triển khoa học - kỹ thuật tất ngành khoa học - kỹ thuật có liên quan Đồng thời với việc hồn thiện hệ thống, tăng tính tiện nghi an tồn việc khơng ngừng nâng cao hiệu sử dụng ô tô Để nâng cao tốc độ chuyển động tơ đường, vấn đề quan trọng đặt phải đảm bảo an tồn chuyển động cho tơ Trên tơ, hệ thống có tính chất định đến việc chuyển động an toàn hệ thống đảm bảo điều kiện ổn định điều kiện dẫn hướng ô tô Để đảm bảo điều kiện dẫn hướng cho ô tô người ta sử dụng hệ thống lái tơ Đây hệ thống có tầm quan trọng vấn đề đảm bảo cho xe chuyển động đường Bởi vậy, từ trước tới hệ thống ln quan tâm thích đáng khơng ngừng hồn thiện Trong q trình chuyển động tơ cần phải giữ ổn định hướng theo yêu cầu người lái, không bị lệch khỏi hướng chuyển động tác động lực ngẫu nhiên, chống lật bên xe trượt ngang xe mặt đường Đồng thời hệ thống lái cần phải đảm bảo cho tơ có khả thay đổi hướng chuyển động nhẹ nhàng nhanh chóng Do vấn đề điều khiển tất bánh xe đặt theo quan điểm hồn thiện chất lượng chuyển động tơ Q trình chuyển động tơ q trình chuyển động phức hợp với nhiều trình chuyển động khác bao gồm tăng tốc, phanh, quay vòng nhiều địa hình khác Xe bán tải xe thiết kế nhiều địa hình, hoạt động xe bán tải đa dạng điều kiện chuyển động xe Điều kiện địa hình Việt Nam lại vơ phức tạp bao gồm nhiều loại đường Chính vấn đề cấp thiết ý nghĩa khoa học chọn đề tài “ Nghiên cứu động lực học xe bán tải hoạt động địa hình Việt Nam” Với mục tiêu đánh giá chất lượng chuyển động, quỹ đạo chuyển động xe bán tải điều kiện đường khác Tính cấp thiết đề tài Theo thời gian tiến gần ngành ô tô công nghệ thiết kế để tối ưu hóa hệ thống, phương pháp tiếp cận mở cho phát triển an tồn xe hoạt động cơng nghệ hỗ trợ cho người lái nhẹ nhàng địa hình phức tạp Vì việc chọn đề tài “Nghiên Cứu Động Lực Học Của Xe Bán Tải Hoạt Động Trên Các Địa Hình Ở Việt Nam ” có ý nghĩa thiết thực Để đưa giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao hệ thống treo tính an tồn xe MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu đề tài - Dựa theo mơ hình vật lý để nghiên cứu tính tốn thiết kế tơ an toàn tối ưu hệ thống áp dụng công nghệ đại 2.2 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu so sánh mô hình chuyển động xe tơ có độ phức tạp khác nhau, ảnh hưởng lớn đến giải pháp kỹ thuật sử dụng vấn đề chuyển động tối ưu hóa theo thời gian - Nghiên cứu mơ hình ơtơ chuyển động với kết hợp sức cản động lực học chuyển động coi từ mô hình đơn đến mơ hình kép với sức gió xe chuyển động kết hợp với truyền tải Các thao tác quay vịng góc 900 giải cách sử dụng phần mềm tối ưu hóa số liệu - Phân tích kết thu với mơ hình khác cho thấy biến quan trọng dẫn đến hệ thống an tồn, chẳng hạn tốc độ, góc lệch, góc trượt, đường hình học Từ đưa giải pháp tính tốn thiết kế tơ có tính tối ưu 2.3 Phương pháp luận phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Phương pháp luận: - Dựa lý thuyết mơ hình động lực học - Sử dụng phương pháp suy luận logic - Tính tốn phân tích động lực học đối tượng nghiên cứu - Từ kết phân tích dựa mơ hình động lực học, từ đưa phương án tốt thiết kế ô tô 2.3.2 Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp kế thừa: Thu thập nghiên cứu có ngồi nước - Phương pháp suy luận logic: Dựa vào sở lý thuyết, kết hợp với mơ hình nghiên cứu đơn giản để tìm giải pháp tối ưu cho phương án tính tốn thiết kế -Nghiên cứu lý thuyết dựa mơ hình vật lý, sau kết hợp với phần mềm Matblap Simulink để tính tốn động lực học 10 CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Điều kiện địa hình Việt Nam Việt Nam quốc gia nằm cực đông nam bán đảo Đông Dương Biên giới Việt Nam giáp với vịnh Thái Lan phía nam, vịnh Bắc Bộ biển Đơng phía đơng, Trung Quốc phía bắc, Lào Campuchia phía tây Hình thể nước Việt Nam có hình chữ S, khoảng cách từ bắc tới nam (theo đường chim bay) 1.648 km vị trí hẹp theo chiều đơng sang tây 50 km Đường bờ biển dài 3.260 km khơng kể đảo Ngồi vùng nội thuỷ, Việt Nam tuyên bố 12 hải lý lãnh hải, thêm 12 hải lý vùng tiếp giáp lãnh hải, 200 hải lý vùng đặc quyền kinh tế cuối thềm lục địa Diện tích vùng biển thuộc chủ quyền, quyền chủ quyền quyền tài phán Việt Nam chiếm diện tích khoảng 1.000.000 km² biển Đơng.[1] Việt Nam quốc gia nhiệt đới với vùng đất thấp, đồi núi, nhiều cao nguyên với cánh rừng rậm Đất đai dùng cho nơng nghiệp chiếm chưa tới 20% Đất nước bị chia thành miền núi, vùng đồng sơng Hồng phía bắc; dãy Trường Sơn, Tây Nguyên, đồng duyên hải miền trung, đồng sơng Cửu Long phía nam Địa hình Việt Nam mang số đặc điểm: Đồi núi chiếm 3/4 diện tích lãnh thổ chủ yếu đồi núi thấp chiếm 85% diện tích; Núi cao 2000m chiếm 1%; Đồi núi tạo thành cánh cung lớn hướng biển đơng.Địa hình nước ta mang tính chất nhiệt đới gió mùa chịu tác động mạnh mẽ người làm cho địa hình nước ta ln bị biến đổi mạnh mẽ chịu tác động mạnh mẽ môi trường nhiệt đới gió mùa ẩm khai phá người Ngày nay, địa hình Việt Nam xuất ngày nhiều địa hình nhân tạo (các cơng trình kiến trúc thị, hầm mỏ, giao thông, đê, đập, kênh rạch,.) đất nước ta 69 CHƯƠNG KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC CỦA XE BÁN TẢİ 3.1 Lựa chọn đối tượng khảo sát Luận văn lựa chọn đối tượng xe bán tải, loại xe chuyển động nhiều địa hình khác Thơng số xe bán tải Chevrolet Colorado 2.5L 4x4MT thể bảng 3.1 Hình 3.1 Xe bán tải Chevrolet Colorado 2.5L 4x4MT Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật xe bán tải Chevrolet Colorado 2.5L 4x4MT STT Thông số kỹ thuật Ký hiệu Loại động Diesel, 2.5L, DI, DOHC, Turbo Công suất cực đại (hp/rpm) 161 / 3600 Mô men xoắn cực đại (Nm/rpm) 380/2000 Hộp số Cài cầu điện Standard Tiêu chuẩn khí thải EURO Khả lội nước 800 mm Kích thước tổng thể (DxRxC) (mm) Chiều dài sở (mm) Số sàn cấp 5361 x 1872 x 1785 3,096 70 STT Thông số kỹ thuật Ký hiệu 10 Khoảng sáng gầm xe (mm) 207 11 Vệt bánh xe trước/sau (mm) 1570 / 1570 12 Khối lượng thân (Kg) 13 Khối lượng hàng chuyên chở thiết kế (kg) 14 Khối lượng toàn theo thiết kế (kg) 15 Kích thước thùng xe (DxR) (mm) 1484 x 1534 16 Kích thước lốp 245/70R16 17 Kích thước lốp dự phòng 245/70R16 18 Hệ thống phanh: Trước/ sau 19 Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) Tiêu chuẩn 20 Hệ thống phân phối lực phanh điện tử Tiêu chuẩn 2,007 653 2,985 Đĩa/Tang trống 3.2 Khảo sát ổn định trượt bên với vận tốc quay vịng khác (khơng phanh) Khảo sát quay vòng đường phẳng với bán kính khơng đổi R=20m - Trường hợp Vận tốc quay vịng v=5 km/h Hình 3.2 Các góc lắc thân xe độ trượt bên bánh xe quay 71 vòng với vận tốc km/h - Trường hợp quay vịng với v = 10 km/h Hình 3.3 Các góc lắc thân xe độ trượt bên bánh xe quay vòng với vận tốc 10 km/h 72 - Trường hợp quay vòng với v = 20 km/h Hình 3.4 Các góc lắc thân xe độ trượt bên bánh xe quay vòng với vận tốc 20 km/h - Trường hợp quay vòng với v = 30 km/h Hình 3.5 Các góc lắc thân xe độ trượt bên bánh xe quay vòng với vận tốc 30 km/h 73 - Trường hợp quay vịng với v = 40 km/h Hình 3.6 Các góc lắc thân xe độ trượt bên bánh xe quay vòng với vận tốc 40 km/h - Trường hợp quay vòng với v = 50 km/h Hình 3.7 Các góc lắc thân xe độ trượt bên bánh xe quay vòng với vận tốc 50 km/h Khi khảo sát với vận tốc quay vịng khác nhau, với bán kính quay vịng khơng đổi, nhận thấy góc trượt bên tăng nhanh vận tốc quay vòng 74 tăng lên Với điều kiện địa hình Việt Nam, thơng thường gặp góc cua nhỏ, cần giới hạn vận tốc di chuyển thể đồ biểu thị kết tính tốn bên 3.3 Khảo sát ổn định trượt bên với điều kiện hệ số bám khác a Khảo sát quay vòng đường trơn trượt - Trên đường trơn trượt vận tốc 20 km/h Hình 3.8 Các góc lắc thân xe độ trượt bên bánh xe quay vòng đường trơn trượt với vận tốc 20 km/h - Trên đường trơn trượt vận tốc 30 km/h Hình 3.9 Các góc lắc thân xe độ trượt bên bánh xe quay vòng đường trơn trượt với vận tốc 30 km/h 75 Cũng tương tự trên, nhận thấy góc lắc độ trượt tăng nhanh, điều kiện đường với hệ số bám thấp ảnh hưởng lớn đến khả di chuyển xe Các góc lắc ngang tăng nhanh gây nguy hiểm, cân xe di chuyển điều kiện đường xác định với vận tốc lớn b Điều kiện không đường - Trên điều kiện không đường vận tốc 20 km/h Hình 3.10 Các góc lắc thân xe độ trượt bên bánh xe quay vịng điều kiện khơng đường với vận tốc 20 km/h - Trên điều kiện không đường vận tốc 30 km/h Hình 3.11 Các góc lắc thân xe độ trượt bên bánh xe quay vịng điều kiện khơng đường với vận tốc 20 km/h 76 3.4 Khảo sát ổn định trượt bên quay vịng có phanh xe (khơng ABS) Khảo sát quay vịng đường phẳng với bán kính khơng đổi R=20m - Trường hợp Vận tốc quay vòng v = 20 km/h Hình 3.12 Các góc lắc thân xe độ trượt bên bánh xe quay vịng điều kiện phanh khơng ABS với vận tốc 20 km/h - Trường hợp quay vòng với v = 30 km/h Hình 3.13 Các góc lắc thân xe độ trượt bên bánh xe quay 77 vịng điều kiện phanh khơng ABS với vận tốc 30 km/h - Trường hợp quay vòng với v = 40 km/h Hình 3.14 Các góc lắc thân xe độ trượt bên bánh xe quay vòng điều kiện phanh không ABS với vận tốc 40 km/h - Trường hợp quay vòng với v = 50 km/h Hình 3.15 Các góc lắc thân xe độ trượt bên bánh xe quay vòng điều kiện phanh không ABS với vận tốc 50 km/h 78 Khi quay vịng có phanh xe (khơng ABS), góc trượt bên góc lắc có giảm so với trường hợp khơng phanh, có nhiều thay đổi khơng theo quy luật ảnh hưởng nghiêm trọng đến tính ổn định xe chuyển động, việc thực phanh xe bán tải quay vòng cần phải khuyến cáo cho người lái 3.5 Khảo sát ổn định trượt bên quay vòng có phanh xe (có ABS) - Trường hợp quay vịng với v = 20 km/h Hình 3.16 Các góc lắc thân xe độ trượt bên bánh xe quay vịng điều kiện phanh có ABS với vận tốc 20 km/h - Trường hợp quay vòng với v = 30 km/h 79 Hình 3.17 Các góc lắc thân xe độ trượt bên bánh xe quay vịng điều kiện phanh có ABS với vận tốc 30 km/h - Trường hợp quay vòng với v = 40km/h Hình 3.18 Các góc lắc thân xe độ trượt bên bánh xe quay vịng điều kiện phanh có ABS với vận tốc 40 km/h - Trường hợp quay vòng với v = 50km/h Hình 3.19 Các góc lắc thân xe độ trượt bên bánh xe quay vòng điều kiện phanh có ABS với vận tốc 50 km/h 80 Trong trường hợp hệ thống phanh có ABS, kết khảo sát cho thấy tính ổn định xe cải thiện đáng kể 3.6 Kết luận chương Luận văn đánh giá chất lượng chuyển động ô tô điều kiện chuyển động khác Việt Nam để đưa nhận xét, đánh giá khuyến cáo cho người sử dụng Các kết khảo sát rõ khả vận hành xe bán tải điều kiện địa hình khác Việt Nam xe có trang bị hay không chống hãm cứng bánh xe ABS Kết khảo sát cho thấy mơ hình mơ xây dựng sử dụng để khảo sát động lực học ô tô với điều kiện chuyển động khác 81 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Ngày với phát triển ngành sản xuất ô tô gắn liền với phát triển khoa học - kỹ thuật tất ngành khoa học - kỹ thuật có liên quan Đồng thời với việc hồn thiện hệ thống, tăng tính tiện nghi an tồn việc khơng ngừng nâng cao hiệu sử dụng ô tô Xe bán tải xe thiết kế nhiều địa hình, hoạt động xe bán tải đa dạng điều kiện chuyển động xe Điều kiện địa hình Việt Nam lại vơ phức tạp bao gồm nhiều loại đường Chính vấn đề cấp thiết ý nghĩa khoa học đó, đề tài “ Nghiên cứu động lực học xe bán tải hoạt động địa hình Việt Nam” nghiên cứu đặc điểm địa hình, đường Việt Nam, nghiên cứu tiêu chuẩn đánh giá chất lượng chuyển động tơ.Qua phân tích tiêu chí tính ổn định quỹ đạo chuyển động tơ, mơ hình tốn mơ hình mơ để khảo sát động lực học chuyển động xe bán tải vận hành điều kiện địa hình khác nhau, luận văn xác định phương pháp nghiên cứu phương pháp lý thuyết kết hợp với mô nhằm khảo sát động lực học chuyển động quay vòng xe bán tải có kể đến ảnh hưởng điều kiện đường (bánh kính quay vịng hệ số bám đường) đặc điểm kết cấu hệ thống phanh (có ABS khơng có ABS) Xuất phát từ mơ hình tốn học luận văn xây dựng mơ hình mơ cụm hệ thống tơ…Mơ hình xây dựng công cụ Simulink Matlab để phục vụ khảo sát động lực học chuyển động thẳng quay vịng cho tơ bán tải điều kiện Việt Nam Với mơ hình xây dựng, luận văn đánh giá chất lượng chuyển động ô tô điều kiện chuyển động khác Việt Nam để đưa 82 nhận xét, đánh giá khuyến cáo cho người sử dụng Các kết khảo sát rõ khả vận hành xe bán tải điều kiện địa hình khác Việt Nam xe có trang bị hay không chống hãm cứng bánh xe ABS Khi khảo sát với vận tốc quay vòng khác nhau, với bán kính quay vịng khơng đổi, nhận thấy góc trượt bên tăng nhanh vận tốc quay vịng tăng lên đồng thời góc lắc thân xe theo chiều ngang tăng nhanh gần tới hạn lật ngang Với điều kiện địa hình Việt Nam, thơng thường gặp góc cua nhỏ, cần giới hạn vận tốc di chuyển thể đồ biểu thị kết tính tốn bên trên.Khi quay vịng có phanh xe (khơng ABS), góc trượt bên góc lắc có giảm so với trường hợp khơng phanh, có nhiều thay đổi khơng theo quy luật ảnh hưởng nghiêm trọng đến tính ổn định xe chuyển động, việc thực phanh xe bán tải quay vòng cần phải khuyến cáo cho người lái Kết khảo sát cho thấy mơ hình mơ xây dựng sử dụng để khảo sát động lực học ô tô với điều kiện chuyển động khác Hướng nghiên cứu luận văn hồn thiện mơ hình khảo sát động lực học cho xe bán tải, khảo sát với điều kiện đường khác có kể đến ảnh hưởng yếu tố khác gió ngang, hệ số bám ngang… Đồng thời tiến hành thực nghiệm kiểm chứng kết khảo sát lý thuyết 83 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].Vũ Đức Lập - Động lực học dao động tơ [2].Nguyễn Khắc Trai- Tính điều khiển quỹ đạo chuyển động ô tô [3].Nguyễn Văn Khang - Dao động kỹ thuật ( NXB Khoa học kỹ thuật ) [4] Nguyễn Doãn Phước - Lý thuyết điều khiển nâng cao Dao động kỹ thuật ( NXB Khoa học kỹ thuật ) [5].Lý thuyết ô tô máy kéo ( NXB Khoa học kỹ thuật ) [6].Thiết kế tính tốn tơ máy kéo ( NXB Khoa học kỹ thuật ) [7] Nguyễn Hữu Cẩn, Phạm Hữu Nam – Thí nghiệm tô ( NXB Khoa học kỹ thuật ) [8] Nguyễn Khắc Trai – Cơ sở lý thuyết ô tô [9] Georg Rill (2005), Vehicle Dynamics, Lecture Notes [10] T Gillespie (1992), Fundamentals of Vehicle Dynamics, SAE [11]Matlab & Simulink, NXB Khoa học kỹ thuật, HàNội ... ơtơ, động lực học chuyển động ơtơ tách ba hướng chính: Động lực học chuyển động thẳng, động lực học chuyển động quay vòng tiện nghi êm dịu chuyển động (dao động ? ?tô) Động lực học chuyển động. .. Mục tiêu nghiên cứu đề tài nghiên cứu đánh giá chất lượng động lực học chuyển động ô tô bao gồm chất lượng động lực học chuyển động thẳng động lực học quay vịng tơ điều kiện chuyển động Việt... sát động lực học xe bán tải 39 CHƯƠNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE BÁN TẢI 2.1 Tổng quan mô hình khảo sát động lực học xe bán tải Trong lĩnh vực an tồn chuyển động