Nghiên cứu mô phỏng chuyển động của ô tô con khi phanh trên đường vòng

Nghiên cứu mô phỏng chuyển động của ô tô con khi phanh trên đường vòng Nghiên cứu mô phỏng chuyển động của ô tô con khi phanh trên đường vòng Nghiên cứu mô phỏng chuyển động của ô tô con khi phanh trên đường vòng luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ THẾ TRUYỀN Vũ Thế Truyền CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA ÔTÔ CON KHI PHANH TRÊN ĐƯỜNG VÒNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC KHỐ 2012A Hà Nội – Năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ THẾ TRUYỀN NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ CON KHI PHANH TRÊN ĐƯỜNG VỊNG Chun ngành : CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS HỒ HỮU HẢI Hà Nội – Năm 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu riêng hướng dẫn PGS TS Hồ Hữu Hải Luận văn thực Bộ môn ôtô xe chuyên dụng, Viện khí động lực trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Các số liệu, kết trình bày luận văn hoàn toàn trung thực chưa cơng bố cơng trình Hà Nội, ngày 21 tháng 04 năm 2014 Học viên cam đoan Vũ Thế Truyền i MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii CÁC KÝ HIỆU DÙNG CHUNG CHO LUẬN VĂN iii LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Yêu cầu thực tế 1.1.1 Tai nạn giao thông 1.1.2 Nghiên cứu động lực học ôtô 1.2.Các đề tài nghiên cứu phanh quỹ đạo chuyển động ôtô 1.3 Mục tiêu, nội dung, phạm vi phương pháp nghiên cứu đề tài 1.3.1 Mục tiêu 1.3.2 Nội dung 1.3.3 Phạm vi nghiên cứu 1.3.4 Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG MƠ HÌNH TỐN HỌC VÀ MƠ HÌNH MƠ PHỎNG TRONG MƠI TRƯỜNG MATLAB - SIMULINK 2.1 Mơ hình tốn học thể quan hệ động lực học ôtô 2.1.1 Mơ hình phẳng 2.1.2 Sự nghiêng thân xe tải trọng thẳng đứng 12 2.1.3 Hệ thống lái hai bánh xe dẫn hướng 16 2.1.4 Hệ thống phanh thủy lực 18 2.1.5 Mơ hình mơ bánh xe 26 2.2 Mơ hình mơ chuyển động ôtô phanh đường vòng Matlab-simulink 33 2.2.1 Giới thiệu phần mềm mô SIMULINK 33 2.2.2 Mô chuyển động ôtô 36 CHƯƠNG 42 MƠ PHỎNG MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP CHUYỂN ĐỘNG ĐIỂN HÌNH 42 3.1 Mô chuyển động ô tơ phanh đường vịng với góc quay vành lái thay đổi là: 600 – 1200 - 1800 42 3.1.1 Vận tốc v = 10m/s, lực bàn đạp phanh 280N , βvl =600 42 ii 3.2 Mô chuyển động ô tô phanh đường vòng với vận tốc ban đầu thay đổi là: 10m/s – 15m/s – 20m/s 50 3.2.1 Góc quay vành lái 1200 , lực bàn đạp phanh 490N, vận tốc ban đầu là: 10m/s 50 3.3 Mô chuyển động ô tô phanh đường vòng với lực bàn đạp phanh thay đổi là: 280N – 490N – 700N 57 3.3.1 Góc quay vành lái 600, vận tốc xe 20m/s, lực bàn đạp phanh là: 280N 57 KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 PHỤ LỤC 69 TRƯỜNG HỢP 1: v = 10(m/s), lực bàn đạp 280 (N), βvl = 1200 69 TRƯỜNG HỢP 2: v = 10(m/s), lực bàn đạp 280 (N), βvl = 1800 74 PHỤ LỤC 79 TRƯỜNG HỢP 1: βvl=1200, lực bàn đạp 490(N), v = 15(m/s) 79 TRƯỜNG HỢP 2: βvl=1200, lực bàn đạp 490(N), v = 20(m/s) 84 PHỤ LỤC 89 TRƯỜNG HỢP 1: βvl = 600, v = 20(m/s), lực bàn đạp phanh 490(N) 89 TRƯỜNG HỢP 2: βvl = 600, v = 20(m/s), lực bàn đạp phanh 700(N) 94 ii CÁC KÝ HIỆU DÙNG CHUNG CHO LUẬN VĂN Ký hiệu Ý nghĩa (Tên gọi) Đơn vị a Khoảng cách từ tâm cầu trước đến trọng tâm m b Khoảng cách từ tâm cầu sau đến trọng tâm m B Chiều rộng sở xe m L Chiều dài sở xe m m Khối lượng xe đầy tải Kg m0’ Khối lượng phần treo Kg mt Khối lượng phần không treo cầu trước Kg ms Khối lượng phần không treo cầu sau Kg hg Chiều cao trọng tâm xe m ht Chiều cao tâm phần không treo cầu trước m hs Chiều cao tâm phần không treo cầu sau m G Trọng lượng xe Kg g Gia tốc trọng trường m/s2 iii ay Gia tốc bên m/s2 ax Gia tốc dọc m/s2 ah Gia tốc hướng tâm m/s2 Jz Mơ men qn tính tơ quanh trục thẳng đứng Kg.m Mk Mô men kéo N.m Mp Mô men phanh N.m Zi Tải trọng thẳng đứng bánh xe N rb Bán kính làm việc bánh xe M v Vận tốc dọc xe m/s pt Khoảng cách từ tâm nghiêng ngang cầu trước đến mặt đường M ps Khoảng cách từ tâm nghiêng ngang cầu sau đến mặt đường M ih Tỷ số truyền hệ thống lái Ctψ i Độ cứng chống nghiêng ngang cầu trước Chỉ số bánh xe dẫn hướng iii N/rad Csψ Độ cứng chống nghiêng ngang cầu sau N/rad α Góc lệch bên bánh xe Rad ε Góc quay thân xe Rad βvl Góc quay vành lái Rad β1 Góc quay bánh xe dẫn hướng cầu trước bên trái Rad β2 Góc quay bánh xe dẫn hướng cầu trước bên phải Rad ψ Góc nghiêng thân xe Rad φx Hệ số bám dọc φy Hệ số bám ngang 2WS Hệ thống lái bánh xe dẫn hướng iii LỜI NÓI ĐẦU Nước ta với kinh tế tăng trưởng, hội nhập phát triển, số lượng ôtô nhập khẩu, lắp ráp nước ngày nhiều đặc biệt xe con, xe du lịch xe bus Thị trường ôtô Việt Nam thị trường đầy tiềm năng, sức mua lớn với nhu cầu cao, dự báo doanh số bán năm 2014 tăng 9% lên 120.000 toàn thị trường Số lượng ôtô tăng nhanh dẫn đến mật độ lưu thông đường ngày lớn Chất lượng đường ngày nâng cao, ôtô thiết kết với cơng suất lớn, tốc độ cao địi hỏi phải có tính ổn định chuyển động cao nhằm nâng cao tính an tồn chuyển động Khi tơ chuyển động chịu nhiều tác động từ phía người lái phanh, quay vơ lăng hay ga… Ngồi tác động người lái yếu tố khách quan từ ngoại cảnh chất lượng mặt đường, gió…và yếu tố bất ngờ khác ảnh hưởng lớn đến an tồn xe lưu thơng Khi phanh xe thường ổ định bị trượt ngang gây tai nạn Việc nghiên cứu quỹ đạo chuyển động tính ổn định hướng chuyển động tơ phanh có ý nghĩa lớn việc nghiên cứu nhằm nâng cao tính ổn định chuyển động ơtơ Với mong muốn góp phần nâng cao chất lượng nghiên cứu, học tập, giảng dạy trường Đại học, Cao đẳng Trung tâm nghiên cứu chuyên ngành…, đề tài: “ Nghiên cứu mô chuyển động ơtơ phanh đường vịng” thực Để nghiên cứu chuyển động ôtô ta sử dụng phương pháp khác như: - Dựng thực nghiệm bãi lớn (polygon) - Dựng mơ tả tốn học - Dựng mơ hình đồng dạng sa bàn Việc mơ tả tốn học có nhiều thuận lợi, đánh giá độc lập yếu tố, để tối ưu hóa mặt kết cấu Các kết tính tốn phải qua thực nghệm sở đánh giá tính đắn mơ hình khảo sát Đề tài chọn phương pháp khảo sát mơ hình tốn học với trợ giúp phần mềm mô matlab simulink Dưới hướng dẫn PGS.TS Hồ Hữu Hải thầy môn, Viện Đào tạo sau đại học bạn đồng nghiệp khác đề tài thực mơn Ơtơ xe máy chun dụng – Viện khí động lực Trường ĐHBK Hà Nội Tác giả xin chân thành cảm ơn hướng dẫn góp ý quý báu để luận văn hoàn thành, mong tiếp tục nhận góp ý, bổ xung để luận văn hoàn thiện Hà Nội, ngày 21 tháng 04 năm 2014 Tác giả Vũ Thế Truyền Van toc doc [m/s] 20 15 10 0 Thoi gian [s] Đồ thị vận tốc dọc Van toc ngang [m/s] 0 Thoi gian [s] Đồ thị vận tốc ngang 85 Van toc chung [m/s] 20 15 10 0 Thoi gian [s] Đồ thị vận tốc chung 70 Goc quay than xe [rad] 60 50 40 30 20 10 0 Thoi gian [s] Đồ thị góc quay thân xe 86 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 -0.05 Thoi gian [s] Đồ thị vận tốc góc quay thân xe Gia toc goc quay than xe [rad/s ] Van toc goc quay than xe [rad/s] 0.35 -1 -2 Thoi gian [s] Đồ thị gia tốc góc quay thân xe 87 x 10 -3 Goc nghieng than xe [rad] -2 -4 -6 -8 -10 -12 Thoi gian [s] Đồ thị góc nghiêng thân xe 25 Truc Y 20 15 10 0 10 30 20 Truc X Đồ thị quỹ đạo chuyển động 88 40 50 PHỤ LỤC TRƯỜNG HỢP 1: βvl = 600, v = 20(m/s), lực bàn đạp phanh 490(N) 80 Phai Trai Van toc goc cau sau [rad/s] 70 60 50 40 30 20 10 0 Thoi gian [s] Đồ thị vận tốc góc cầu sau 90 Trai Phai Van toc goc cau truoc [rad/s] 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Thoi gian [s] Đồ thị vận tốc góc cầu trước 89 Van toc doc [m/s] 20 15 10 0 Thoi gian [s] Đồ thị vận tốc dọc Van toc ngang [m/s] 0 Thoi gian [s] Đồ thị vận tốc ngang 90 Van toc chung [m/s] 20 15 10 0 Thoi gian [s] Đồ thị vận tốc chung 45 Goc quay than xe [rad] 40 35 30 25 20 15 10 0 Thoi gian [s] Đồ thị góc quay thân xe 91 Van toc goc quay than xe [rad/s] 0.2 0.15 0.1 0.05 0 Thoi gian [s] Đồ thị vận tốc góc quay thân xe Gia toc goc quay than xe [rad/s 2] 2.5 1.5 0.5 -0.5 -1 -1.5 -2 Thoi gian [s] Đồ thị gia tốc góc quay thân xe 92 x 10 -3 Goc nghieng than xe [rad] -2 -4 -6 -8 -10 Thoi gian [s] Đồ thị góc nghiêng thân xe 16 14 12 Truc Y 10 0 40 20 Truc X Đồ thị qũy đạo chuyển động 93 60 TRƯỜNG HỢP 2: βvl = 600, v = 20(m/s), lực bàn đạp phanh 700(N) 700 Luc ban dap phanh [N] 600 500 400 300 200 100 0 Thoi gian [s] Đồ thị lực điều khiển phanh 900 Momen phanh [N.m] 800 Cau truoc Cau sau 700 600 500 400 300 200 100 0 Thoi gian [s] Đồ thị Momen phanh 94 80 Phai Trai Van toc goc cau sau [rad/s] 70 60 50 40 30 20 10 0 Thoi gian [s] Đồ thị vận tốc góc cầu sau 90 Trai Phai Van toc goc cau truoc [rad/s] 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Thoi gian [s] Đồ thị vận tốc góc cầu trước 95 Van toc doc [m/s] 20 15 10 0 Thoi gian [s] 5 Đồ thị vận tốc dọc Van toc ngang [m/s] 3.5 2.5 1.5 0.5 -0.5 Thoi gian [s] Đồ thị vận tốc ngang 96 Van toc chung [m/s] 20 15 10 0 Thoi gian [s] 5 Đồ thị vận tốc chung Van toc goc quay than xe [rad] 40 35 30 25 20 15 10 0 Thoi gian [s] Đồ thị góc quay thân xe 97 Van toc goc quay than xe [rad/s] 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 -0.1 -0.2 Thoi gian [s] 5 Đồ thị vận tốc góc quay thân xe Gia toc goc quay than xe [rad/s 2] 2.5 1.5 0.5 -0.5 -1 Thoi gian [s] Đồ thị gia tốc góc quay thân xe 98 x 10 -3 Goc nghieng than xe [rad] -2 -4 -6 -8 -10 -12 40 50 Thoi gian [s] Đồ thị góc nghiêng thân xe 10 Truc Y 0 10 30 20 Truc X Đồ thị quỹ đạo chuyển động 99 ... mô SIMULINK 33 2.2.2 Mô chuyển động ? ?tô 36 CHƯƠNG 42 MÔ PHỎNG MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP CHUYỂN ĐỘNG ĐIỂN HÌNH 42 3.1 Mô chuyển động ô tô phanh đường vịng với góc quay vành... tốc ban đầu lực bàn đạp phanh nhằm xác định trạng thái chuyển động ? ?tô điều kiện thực tế 1.2.Các đề tài nghiên cứu phanh quỹ đạo chuyển động ? ?tô ? ?Mô quỹ đạo chuyển động ô tô bốn bánh xe dẫn hướng”... VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Yêu cầu thực tế 1.1.1 Tai nạn giao thông 1.1.2 Nghiên cứu động lực học ? ?tô 1.2.Các đề tài nghiên cứu phanh quỹ đạo chuyển động ? ?tô 1.3