Luận văn
Bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học nông nghiệp i ------------------ đặng đình hiên Khảo sát động lực học và quỹ đạo chuyển động của xe uaz - 469 khi phanh Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngnh: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nông lâm nghiệp M s: 60.52.14 Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS. Nông Văn Vìn Hà NI - 2007 Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut 2 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan rằng những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và cha hề đợc sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đ đợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều đ đợc chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả Đặng Đình Hiên Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut 3 Lời cảm ơn Trong quá trình thực hiện đề tài này, tôi đ nhận đợc sự hớng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tận tình của các thầy, cô giáo trong Khoa Cơ Điện và các thầy cô trong trờng. Nhân dịp này, cho phép tôi đợc bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến: Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS. Nông Văn Vìn đ chỉ bảo từ việc định hớng ban đầu, giải quyết từng nội dung đề tài, đến sửa đổi những sai sót để hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ, giáo viên bộ môn Động Lực - Khoa Cơ Điện và toàn thể các thầy cô giáo trong Khoa Cơ Điện - Trờng Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các thầy cô giáo đ trực tiếp giảng dạy tôi trong quá trình học tập tại trờng và các thầy cô giáo Khoa Sau Đại Học - Trờng Đại học nông nghiệp I - Hà Nội. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy cô Khoa Cơ Giới - Trờng Cao đẳng nghề cơ khí nông nghiệp đ tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này. Tôi xin chân thành cảm ơn sự nhiệt tình giúp đỡ của gia đình và ngời thân đặc biệt là vợ tôi đ luôn luôn động viên tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Một lần nữa tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất của mình tới tất cả những tập thể và cá nhân đ dành cho tôi mọi sự giúp đỡ quý báu, cộng tác và tài trợ kinh phí cho tôi trong quá trình hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn ! Tác giả Đặng Đình Hiên Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut 4 Mục lục Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các bảng v Danh mục các hình v 1.Mở đầu 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2. Mục đích, nội dung và phơng pháp nghiên cứu của đề tài 3 1.2.1. Mục đích nghiên cứu của đề tài 3 1.2.2. Nội dung và phơng pháp nghiên cứu 3 1.3. Đối tợng nghiên cứu của đề tài 4 2. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 5 2.1. Cơ sở lý luận để đánh giá quá trình phanh ô tô 5 2.1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống phanh trên ô tô 5 2.1.2. Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh 6 2.1.3. Tính ổn định hớng của ô tô khi phanh 9 2.1.4. Điều kiện đảm bảo phanh tối u 11 2.2. Tổng quan về động lực học điều khiển và quỹ đạo chuyển động của ô tô 14 2.2.1. Mô hình hệ thống điều khiển của ô tô 14 2.2.2. Vấn đề an toàn giao thông và quỹ đạo chuyển động 16 2.3. Điều chỉnh động lực học hớng để nâng cao tính an toàn chủ động của ô tô 18 2.3.1. Phơng pháp điều chỉnh động lực học hớng 18 ii Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut 5 2.3.2. Các hệ thống điều chỉnh động lực học hớng 18 2.4. Nhận xét chung 22 3. Xây dựng mô hình toán nghiên cứu, khảo sát tính chất động lực học và quỹ đạo chuyển động của xe khi phanh 24 3.1. Mô hình toán học 24 3.1.1. Phơng pháp toán học mô tả quỹ đạo chuyển động của ô tô 24 3.1.2. Xây dựng mô hình toán 25 3.2. Phơng pháp khảo sát 37 3.2.1. Xây dựng chơng trình tính 37 3.2.2. Các phơng án khảo sát 40 3.2.3. Thông số đầu vào 41 3.3. Kết quả khảo sát 42 3.3.1. Khảo sát ảnh hởng của sự cố mất mô men phanh trên các bánh xe đến các chỉ tiêu phanh và tính ổn định hớng của ô tô khi phanh 42 3.3.2. Khảo sát ảnh hởng của sự cố chậm tác dụng dẫn động phanh trên các bánh xe đến các chỉ tiêu phanh và tính ổn định hớng của ô tô khi phanh 58 3.4. Nhận xét chung 73 4. Nghiên cứu thực nghiệm 75 4.1. Xác định mô men quán tính của xe UAZ-469 75 4.1.1. Mục đích thí nghiệm 75 4.1.2. Phơng pháp thí nghiệm 75 4.1.3. Kết quả thí nghiệm 77 4.2. Thí nghiệm quá trình phanh của xe UAZ-469 79 4.2.1. Mục đích và phơng pháp thí nghiệm 79 iii Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật …………………………………6 4.2.2. KiÓm chøng m« h×nh 85 4.2.3. NhËn xÐt 95 KÕt luËn chung vµ ®Ò nghÞ 97 KÕt luËn 97 §Ò nghÞ 97 iv Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut 7 Danh mục các bảng Trang Bảng 3.1. Phơng án khảo sát cho các trờng hợp phanh khi không 42 xoay bánh lái và có sự cố mất mô men phanh trên các bánh xe Bảng 3.2. Phơng án khảo sát cho các trờng hợp phanh xe khi không 61 xoay bánh lái và có sự cố chậm tác dụng của dẫn động phanh trên các bánh xe Bảng 3.3. Tổng hợp kết quả khảo sát 73 Bảng 4.1. Kết quả thí nghiệm xác định mô men quán tính ô tô UAZ-469 77 Bảng 4.2. Kết quả thí nghiệm quá trình phanh xe ô tô UAZ-469 89 Bảng 4.3. So sánh quá trình phanh LT & TN khi phanh xe trên đờng 95 thẳng và không có sự cố Danh mục các hình Hình 2.1. ảnh hởng của vận tốc ban đầu v 0 và hệ số bám đến qung 8 đờng phanh nhỏ nhất. Hình 2.2. Sơ đồ xác định góc xoay thân xe và độ lệch của ô tô khi phanh 11 Hình 2.3. Các lực tác dụng lên ô tô khi phanh 11 Hình 2.4. Mô hình hệ thống điều khiển của ô tô 15 Hình 3.1. Quan hệ động học của ô tô trong mô hình phẳng tổng quát 25 Hình 3.2. Xác định vị trí trọng tâm ô tô tại một thời điểm nhất định 28 Hình 3.3. Sơ đồ xác định gia tốc trọng tâm ô tô 28 Hình 3.4. Mô hình phẳng tổng quát của ô tô 29 Hình 3.5. Mô hình tính toán cho ô tô trong trờng hợp không xoay bánh lái 31 Hình 3.6. Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh 32 v Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut 8 Hình 3.7. Sơ đồ xác định các phản lực ngang của các bánh xe 34 (khi quay trái) Hình 3.8. Sơ đồ xác định các phản lực ngang của các bánh xe 34 (khi quay phải) Hình 3.9. Sơ đồ xác định vận tốc của các bánh xe (khi quay vòng trái) 35 Hình 3.10. Sơ đồ xác định vận tốc của các bánh xe (khi quay vòng phải) 36 Hình 3.11. Sơ đồ xác định quỹ đạo biên của ô tô 39 Hình 3.12. Quỹ đạo chuyển động khi xe đi thẳng mất phanh đều 43 trên các bánh xe Hình 3.13. Quỹ đạo chuyển động khi xe đi thẳng mất phanh đều ở 45 các bánh trên cùng một cầu Hình 3.14. Các kết quả khảo sát khi xe phanh gấp trên đờng thẳng 47 và có sự cố mất 25% mô men phanh trên bánh 1 Hình 3.15. Các kết quả khảo sát khi xe phanh gấp trên đờng thẳng 50 và có sự cố mất 25% mô men phanh trên bánh 4 Hình 3.16. Các kết quả khảo sát khi xe phanh gấp trên đờng thẳng 53 và có sự cố mất 25% mô men phanh trên bánh 1 & 3 Hình 3.17. Các kết quả khảo sát khi xe phanh gấp trên đờng thẳng 56 và có sự cố mất 25% mô men phanh trên bánh 1 & 4 Hình 3.18. Đồ thị lực phanh trên bánh xe số 1 và bánh xe số 2 58 Hình 3.19. Đồ thị lực phanh trên bánh xe số 3 và bánh xe số 4 59 Hình 3.20. Đồ thị lực phanh trên bánh xe thứ i khi có sự cố 60 chậm tác dụng của dẫn động phanh Hình 3.21. Quỹ đạo chuyển động khi xe đi thẳng có sự cố 62 chậm tác dụng của dẫn động phanh trên tất cả các bánh xe vi Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut 9 Hình 3.22. Quỹ đạo chuyển động khi xe đi thẳng có sự cố chậm tác dụng 63 của dẫn động phanh giống nhau ở các bánh xe trên cùng một cầu Hình 3.23. Các kết quả khảo sát khi xe phanh gấp trên đờng thẳng và có 64 sự cố chậm tác dụng của dẫn động phanh 0.15 s ở bánh xe số 1 Hình 3.24. Giải thích hiện tợng có sự cố chậm tác dụng của 65 dẫn động phanh ở bánh xe số 1 Hình 3.25. Các kết quả khảo sát khi xe phanh gấp trên đờng thẳng và có 67 sự cố chậm tác dụng của dẫn động phanh 0.15 s ở bánh xe số 4 Hình 3.26. Giải thích hiện tợng có sự cố chậm tác dụng của dẫn động 68 phanh ở bánh xe số 4 Hình 3.27. Các kết quả khảo sát khi xe phanh gấp trên đờng thẳng 69 và có sự cố chậm tác dụng của dẫn động phanh 0.15 s ở các bánh xe số 1&3 Hình 3.28. Giải thích hiện tợng có sự cố chậm tác dụng của 70 dẫn động phanh ở các bánh xe số 1 & 3 Hình 3.29. Các kết quả khảo sát khi xe phanh gấp trên đờng thẳng 71 và có sự cố chậm tác dụng của dẫn động phanh 0.15 s ở các bánh xe số 1 & 4 Hình 3.30. Giải thích hiện tợng có sự cố chậm tác dụng của 72 dẫn động phanh ở các bánh xe số 1 & 4 Hình 4.1. Sơ đồ treo ô tô bằng 2 dây mềm, khi đ biết toạ độ trọng tâm 75 Hình 4.2. Sơ đồ bố trí thiết bị ghi dao động lắc của ô tô đợc treo 76 Hình 4.3. Đồ thị dao động lắc và xung ghi đợc trong một thí nghiệm 77 Hình 4.4. Một số hình ảnh trong quá trình thí nghiệm xác định 78 mô men quán tính xe UAZ-469 Hình 4.5. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của Sensor V1 81 vii Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut 10 Hình 4.6. Sơ đồ kết nối thiết bị 82 Hình 4.7. Sơ đồ truyền thông tin đo vận tốc xe 83 Hình 4.8. Sơ đồ nguyên lý đo và xử lý thông tin đo 84 Hình 4.9. Sơ đồ xử lý thông tin thí nghiệm đo vận tốc xe trong Dasylab 7.0 84 Hình 4.10. Một số hình ảnh trong quá trình thí nghiệm phanh 85 Hình 4.11. Sơ đồ xác định vị trí lắp sensor V1 trên xe thí nghiệm 87 Hình 4.12. Sơ đồ cấu tạo cơ cấu phanh xe UAZ 469 88 Hình 4.13. Hình ảnh các chi tiết của cơ cấu phanh xe UAZ 469 88 Hình 4.14. Sự thay đổi vị trí cam lệch tâm của cơ cấu phanh trong các 89 thí nghiệm Hình 4.15. Kết quả xử lý số liệu bằng phần mềm DASYLAB 7.0 90 (Thí nghiệm N0_1, N0_2) Hình 4.16. Kết quả xử lý số liệu bằng phần mềm DASYLAB 7.0 91 (Thí nghiệm N0_3, N0_4) Hình 4.17. Kết quả xử lý số liệu bằng phần mềm DASYLAB 7.0 92 (Thí nghiệm N0_5) Hình 4.18. So sánh quá trình phanh LT & TN khi xe chuyển động thẳng 93 và không có sự cố mất phanh, V 0 =37km/h Hình 4.19. So sánh quá trình phanh LT & TN khi xe chuyển động thẳng 94 và không có sự cố mất phanh, V 0 =50km/h viii