Phân tích đặc tính chống lắc ngang xe khách wenda trên hai nền sát xi doosan và isuzu sử dụng bộ phần đàn hồi phi tuyến

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN ĐỨC MẪN PHÂN TÍCH ĐẶC TÍNH CHỐNG LẮC NGANG XE KHÁCH WENDA TRÊN HAI NỀN SÁT XI DOOSAN VÀ ISUZU SỬ DỤNG BỘ PHẦN ĐÀN HỒI PHI TUYẾN Chuyên ngành : Kỹ Thuật Cơ Khí Động Lực Mã số : 60520116 LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2021 i CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI ĐẠI HỌC QUỐC GIA ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS Trần Hữu Nhân Cán chấm nhận xét 01 : PGS.TS Lê Đình Tuân Cấn chấm nhận xét 02 : TS Nguyễn Văn Trạng Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM ngày 25 tháng 01 năm 2021 Thành phần hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ bao gồm : Chủ tịch : PGS.TS Nguyễn Ngọc Dũng Thư kí : TS Trần Đăng Long Phản biện : PGS.TS Lê Đình Tuân Phản biện : TS Nguyễn Văn Trạng Ủy viên : TS Hồng Đức Thông Xác nhận Chủ Tịch Hội Đồng đánh giá luận văn Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sữa chữa ( có ) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ii ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN ĐỨC MẪN Ngày, tháng, năm sinh: Chuyên ngành: MSHV: 1770534 Nơi sinh: Tây Ninh 06/06/1990 Kỹ Thuật Cơ Khí – Động Lực Mã số : 60520116 I TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích đặc tính chống lắc ngang xe khách WENDA hai sát xi DOOSAN ISUZU sử dụng phần đàn hồi phi tuyến II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Xác định thông số ảnh hưởng đến khả chống lắc ngang xe WENDA DOOSAN WENDA ISUZU Xác định thông số động lực học mặt phẳng ngang sử dụng để đánh giá tính ổn định ngang xe WENDA DOOSAN WENDA ISUZU III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 21/09/2020 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/01/2021 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS Trần Hữu Nhân Tp HCM, ngày CÁN BỘ HƯỚNG DẪN tháng năm CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG iii LỜI CẢM ƠN Để thực đề tài luận văn tốt nghiệp “Phân tích đặc tính chống lắc ngang xe khách WENDA hai sát xi DOOSAN ISUZU sử dụng phần đàn hồi phi tuyến”, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể, cá nhân tận tình giúp đỡ suốt trình theo học trường :  Thầy Cơ Bộ Mơn Kỹ Thuật Ơ Tơ Máy Kéo Trường Đại Học Bách Khoa TPHCM  Thầy Cô Trường Đại Học Bách Khoa TPHCM  Thầy hướng dẫn TS Trần Hữu Nhân, người dành nhiều thời gian hướng dẫn đóng góp ý kiến quý báu cho đề tài  Các bạn bè đồng nghiệp, bạn bè cao học anh chị cao học giúp đỡ tạo điều kiện cho tơi hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn ! iv TÓM TẲT Nhằm phân tích ảnh hưởng phận đàn hồi phi tuyến đến độ ổn định ngang xe xe khách ghế ngồi WENDA ảnh hưởng việc bố trí hệ thống treo dịng xe (trên sát xi DOOSAN ISUZU ) trường hợp vào cua mơ hình tốn học, xem xét đến ảnh hưởng góc lật đến ổn định thân xe theo chiều ngang Mơ hình tốn học sử dụng tốn mơ hình theo chiều ngang xe với bậc tự ( 4DOF ), xét đến ảnh hưởng vị trí trọng tâm ảnh hưởng lực ngang tác động lên xe theo thời gian , thực tính tốn từ mơ hình dọc Kết cho thấy ảnh hưởng phận đàn hồi phi tuyến đến ổn định ngang xe vào cua , bên cạnh cho ta thấy ảnh hưởng việc bố trí hệ thống treo đến ổn định Từ đó, ta xác định thông số ảnh hưởng đến trạng thái ổn định Các kết tính tốn phía xem sở tham khảo ban đầu để thực việc thiết kế đề xuất phương án cải tiến nhằm tăng cường tính ổn định theo phương ngang xe điều kiện vận hành thực tế v ABSTRACT In order to analyze the effect of nonlinear air spring on the horizontal stability of vehicles in WENDA passenger cars and the effect of suspension on this vehicle (on the DOOSAN and ISUZU chassis) in the case of crabs by mathematical models, which consider the influence of the flip angle to stabilize the vehicle body horizontally The mathematical model used in the problem is the horizontal model of the car with degrees of freedom (4DOF), considering the influence of the central position as well as the influence of the horizontal force on the vehicle over time, which was calculated from vertical models The result show the influences of nonlinear air spring on the horizontal stability of the car when cornering, and also shows the effect of suspension physical on this stability From there, we can determine the parameters affecting the steady state The above calculation results are considered as a basis initial reference for the design as well as proposed improvement plans to enhance the horizontal stability of the vehicle in actual operating conditions vi LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình 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 cơng trình khoa học khác Tp HCM, ngày 03 tháng 01 năm 2021 Nguyễn Đức Mẫn vii MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu giới 1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu nước 1.4 Lý chọn đề tài 1.5 Mục tiêu nghiên cứu 1.6 Đối tượng phạm vi nghiên cứu .4 1.6.1 Đối tượng nghiên cứu 1.6.2 Phạm vi nghiên cứu 1.6.3 Các giả thuyết 1.7 Nội dung nghiên cứu 1.8 Ý nghĩa khoa học thực tiễn .5 1.8.1 Ý nghĩa khoa học 1.8.2 Ý nghĩa thực tiễn .5 1.9 Phương pháp nghiên cứu .6 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Mơ hình lực tác dụng 2.2 Tâm lắc ngang 2.3 Động lực học theo phương ngang .9 2.4 Các mơ hình dao động tơ 12 2.4.1 Mơ hình dao động ½ tơ mặt phẳng ngang không lực ly tâm 12 viii 2.4.2 Mơ hình dao động ½ tơ mặt phẵng ngang có lực ly tâm 14 2.5 Thanh chống xoắn ( Anti-Roll Bar ) 20 2.6 Nguồn kích thích dao động 23 2.6.1 Góc lái biến thiên dạng hàm bước 23 2.6.2 Biên dạng mấp mô mặt đường 24 2.7 Thông số đàn hồi – giảm chấn 24 2.7.1 Hệ số đàn hồi hệ thống treo 24 2.7.2 Hệ số đàn hồi lốp xe .29 2.7.3 Hệ số giảm chấn hệ thống treo 29 CHƯƠNG 3: THƠNG SỐ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC XE KHÁCH WENDA 31 3.1 Thông số độ cứng bầu 31 3.1.1 Xác định hàm đa thức mô tả hệ số đàn hồi hệ thống treo k1, k2 phi tuyến 31 3.2 Thông số độ cứng chống xoắn 35 3.3 Thông số kỹ thuật tổng quát xe WENDA DOOSAN 38 3.3.1 Thơng số tính tốn động lực học 40 3.3.2 Thông số mơ hình động lực học phẳng .40 3.3.3 Thơng số mơ hình động lực học mặt phẳng ngang 41 3.4 Thông số kỹ thuật tổng quát xe WENDA ISUZU 42 3.4.1 Thông số tính tốn động lực học 45 3.4.2 Thông số mơ hình động lực học phẳng .45 3.4.3 Thơng số mơ hình động lực học mặt phẳng ngang 46 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ MƠ PHỎNG 48 4.1 Sơ đồ tính tốn mơ 48 4.2 Thông số độ cứng phận đàn hồi 49 ix 4.2.1 Đặc tính phận đàn hồi xe WENDA DOOSAN .49 4.2.2 Đặc tính phận đàn hồi xe WENDA ISUZU 50 4.2.3 Đặc tính phận đàn hồi xe DOOSAN VÀ ISUZU 51 4.3 Khảo sát ảnh hưởng phận đàn hồi phi tuyến xe WENDA DOOSAN .52 4.3.1 Khảo sát ảnh hưởng phận đàn hồi phi tuyến xe WENDA DOOSAN miền thời gian .52 4.3.1 Khảo sát ảnh hưởng phận đàn hồi phi tuyến xe WENDA DOOSAN miền hr 56 4.4 Khảo sát ảnh hưởng phận đàn hồi phi tuyến xe WENDA ISUZU 60 4.4.1 Khảo sát ảnh hưởng phận đàn hồi phi tuyến xe WENDA ISUZU miền thời gian 60 4.4.2 Khảo sát ảnh hưởng phận đàn hồi phi tuyến xe WENDA ISUZU miền hr .63 4.5 So sánh ảnh hưởng phận đàn hồi phi tuyến xe WENDA DOOSAN WENDA ISUZU .66 4.5.1 So sánh ảnh hưởng phận đàn hồi phi tuyến xe WENDA DOOSAN WENDA ISUZU miền thời gian 66 4.5.1 So sánh ảnh hưởng phận đàn hồi phi tuyến xe WENDA DOOSAN WENDA ISUZU miền hr .70 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI .74 5.1 Kết luận .74 5.2 Hướng phát triển đề tài .74 83 k1 = kf + kr; k2 = k1; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% ktf = 822191.8;% N/m ktr = 1508609;% N/m % -kt1 = ktf + 2*ktr; kt2 = kt1; kRf = 2*34679; % Nm/rad kRr = 2*28705; % Nm/rad kR = kRf + kRr; kR = 0; % c cf = c_dampf; cr = c_dampr; c1 = (cf + cr); c2 = c1; % y % -[m] -mm(1,1) = m; mm(2,2) = Ix; mm(3,3) = m1; mm(4,4) = m2; M = mm; %%%%%%%%%%%%%%%[k]%%%%%%%%%%%%%%%%% % -row -kk(1,1) = (k1 + k2); kk(1,2) = -d*sin(alpha0)*(k1 - k2); kk(1,3) = -k1; kk(1,4) = -k2; % -row -kk(2,1) = kk(1,2); kk(2,2) = d^2*(sin(alpha0))^2*(k1 + k2) + kR - m*g*hr; kk(2,3) = k1*d*sin(alpha0); kk(2,4) = -k2*d*sin(alpha0); % -row -kk(3,1) = kk(1,3); kk(3,2) = kk(2,3); kk(3,3) = k1 + kt1; kk(3,4) = 0; % -row -kk(4,1) = kk(1,4); kk(4,2) = kk(2,4); kk(4,3) = kk(3,4); kk(4,4) = k2 + kt2; K = kk; % % -row -cc(1,1) = (c1 + c2); cc(1,2) = -d*sin(alpha0)*(c1 - c2); cc(1,3) = -c1; cc(1,4) = -c2; % -row -cc(2,1) = cc(1,2); cc(2,2) = d^2*(sin(alpha0))^2*(c1 + c2); cc(2,3) = c1*d*sin(alpha0); cc(2,4) = -c2*d*sin(alpha0); % -row -cc(3,1) = cc(1,3); cc(3,2) = cc(2,3); 84 cc(3,3) = c1; cc(3,4) = 0; % -row -cc(4,1) = cc(1,4) ; cc(4,2) = cc(2,4); cc(4,3) = cc(3,4); cc(4,4) = c2; C = cc; % - -vx = 11.8; %20/3.6 ;% m/s d1 = 1.0; d2 = 0.05; t_step = 0.001; t_end = 5; time = 0:t_step:t_end; nn = length(time); X_initial = zeros(8,1); P = [d1; d2; vx; kt1; k1; hr; b; t_step]; % -assumed Fy n = length(time); Fy = Fy_no_ISU(1:nn); Fy = Fy'; % [t,X] = ode45(@ISU_roll_stab_4DOF, time, X_initial,[], Fy); % -x = X(:,1); phi = X(:,2); x1 = X(:,3); x2 = X(:,4); dx = X(:,5); dphi = X(:,6); dx1 = X(:,7); dx2 = X(:,8); % -t_start = 0; t_end = 0.5*d1/vx; y1 = zeros(length(t),1); for ii=1:length(t) if (t=t_start)&&(t(ii) nhân k1 = kf + kr; k2 = k1; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% ktf = 905165;% N/m ktr = 1501066;% N/m % -kt1 = ktf + 2*ktr; kt2 = kt1; kRf = 2*28094; % Nm/rad kRr = 2*28094; % Nm/rad kR = kRf + kRr; kR = 0; % c cf = c_dampf; cr = c_dampr; c1 = (cf + cr); c2 = c1; % -[m] -mm(1,1) = m; mm(2,2) = Ix; mm(3,3) = m1; mm(4,4) = m2; M = mm; %%%%%%%%%%%%%%%[k]%%%%%%%%%%%%%%%%% % -row -kk(1,1) = (k1 + k2); kk(1,2) = -d*sin(alpha0)*(k1 - k2); kk(1,3) = -k1; kk(1,4) = -k2; % -row -kk(2,1) = kk(1,2); kk(2,2) = d^2*(sin(alpha0))^2*(k1 + k2) + kR - m*g*hr; kk(2,3) = k1*d*sin(alpha0); kk(2,4) = -k2*d*sin(alpha0); % -row -kk(3,1) = kk(1,3); kk(3,2) = kk(2,3); kk(3,3) = k1 + kt1; kk(3,4) = 0; % -row 88 kk(4,1) = kk(1,4); kk(4,2) = kk(2,4); kk(4,3) = kk(3,4); kk(4,4) = k2 + kt2; K = kk; % % -row -cc(1,1) = (c1 + c2); cc(1,2) = -d*sin(alpha0)*(c1 - c2); cc(1,3) = -c1; cc(1,4) = -c2; % -row -cc(2,1) = cc(1,2); cc(2,2) = d^2*(sin(alpha0))^2*(c1 + c2); cc(2,3) = c1*d*sin(alpha0); cc(2,4) = -c2*d*sin(alpha0); % -row -cc(3,1) = cc(1,3); cc(3,2) = cc(2,3); cc(3,3) = c1; cc(3,4) = 0; % -row -cc(4,1) = cc(1,4) ; cc(4,2) = cc(2,4); cc(4,3) = cc(3,4); cc(4,4) = c2; C = cc; % INITIAL CONDITIONS -vx = 11.8; %20/3.6 ;% m/s d1 = 1.0; %d2 = 0.05; t_step = 0.001; t_end = 5; time = 0:t_step:t_end; nn = length(time); X_initial = zeros(8,1); P = [d1; d2; vx; kt1; k1; hr; b; t_step]; % -assumed Fy n = length(time); Fy = Fy_no_DOO(1:nn); Fy = Fy'; % [t,X] = ode45(@DOO_roll_stab_4DOF, time, X_initial,[], Fy); % -x = X(:,1); phi = X(:,2); x1 = X(:,3); x2 = X(:,4); dx = X(:,5); dphi = X(:,6); dx1 = X(:,7); dx2 = X(:,8); % -t_start = 0; t_end = 0.5*d1/vx; y1 = zeros(length(t),1); for ii=1:length(t) if (t=t_start)&&(t(ii) nhân k1 = kf + kr; k2 = k1; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% ktf = 822191.8;% N/m ktr = 1508609;% N/m % -kt1 = ktf + 2*ktr; kt2 = kt1; kRf = 2*34679; % Nm/rad kRr = 2*28705; % Nm/rad kR = kRf + kRr; %kR = 0; % c cf = c_dampf; cr = c_dampr; c1 = (cf + cr); c2 = c1; % y mm(1,1) = m; mm(2,2) = Ix; mm(3,3) = m1; mm(4,4) = m2; M = mm; %%%%%%%%%%%%%%%[k]%%%%%%%%%%%%%%%%% % -row -kk(1,1) = (k1 + k2); kk(1,2) = -d*sin(alpha0)*(k1 - k2); kk(1,3) = -k1; kk(1,4) = -k2; % -row -kk(2,1) = kk(1,2); kk(2,2) = d^2*(sin(alpha0))^2*(k1 + k2) + kR - m*g*hr; kk(2,3) = k1*d*sin(alpha0); kk(2,4) = -k2*d*sin(alpha0); 91 % -row -kk(3,1) = kk(1,3); kk(3,2) = kk(2,3); kk(3,3) = k1 + kt1; kk(3,4) = 0; % -row -kk(4,1) = kk(1,4); kk(4,2) = kk(2,4); kk(4,3) = kk(3,4); kk(4,4) = k2 + kt2; K = kk; % % -row -cc(1,1) = (c1 + c2); cc(1,2) = -d*sin(alpha0)*(c1 - c2); cc(1,3) = -c1; cc(1,4) = -c2; % -row -cc(2,1) = cc(1,2); cc(2,2) = d^2*(sin(alpha0))^2*(c1 + c2); cc(2,3) = c1*d*sin(alpha0); cc(2,4) = -c2*d*sin(alpha0); % -row -cc(3,1) = cc(1,3); cc(3,2) = cc(2,3); cc(3,3) = c1; cc(3,4) = 0; % -row -cc(4,1) = cc(1,4) ; cc(4,2) = cc(2,4); cc(4,3) = cc(3,4); cc(4,4) = c2; C = cc; % INITIAL CONDITIONS -vx = 11.8; %20/3.6 ;% m/s d1 = 1.0; %d2 = 0.05; t_step = 0.001; t_end = 5; time = 0:t_step:t_end; nn = length(time); X_initial = zeros(8,1); P = [d1; d2; vx; kt1; k1; hr; b; t_step]; % -assumed Fy n = length(time); Fy = Fy_no_ISU(1:nn); Fy = Fy'; % [t,X] = ode45(@ISU_roll_stab_4DOF, time, X_initial,[], Fy); % -%X = [x; phi; x1; x2; dx; dphi; dx1; dx2]; x = X(:,1); phi = X(:,2); x1 = X(:,3); x2 = X(:,4); dx = X(:,5); dphi = X(:,6); dx1 = X(:,7); dx2 = X(:,8); % -%%%%%%%%%%%%%calculate the second derivation of variables%%%%%%%%%%%% t_start = 0; t_end = 0.5*d1/vx; y1 = zeros(length(t),1); for ii=1:length(t) if (t=t_start)&&(t(ii)