Khảo sát động lực học chuyển động thẳng xe ô tô hai cầu chủ động

Luận văn

B Ộ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TR ƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Vò §×nh TiÕn Kh¶o s¸t ®éng lùc häc chuyÓn ®éng th¼ng xe « t« hai cÇu chñ ®éng LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Cơ khí Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Ngọc Quế HÀ NỘI - 2009 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp……………… LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan rằng: S ố liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung th ực và chưa từng ñược sử dụng hoặc công bố trong bất kỳ công trình nào khác. M ọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cám ơn và các thông tin trích d ẫn trong luận văn ñều ñược ghi rõ nguồn gốc. Hà N ội, ngày 16 tháng 12 năm 2009 Tác gi ả luận văn V ũ ðình Tiến Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp……………… LỜI CẢM ƠN Có ñược kết quả nghiên cứu này, tôi xin ñược bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến: Người hướng dẫn khoa học PGS.TS. Nguyễn Ngọc Quế - Bộ môn ðộng lực – Khoa Cơ ñiện- Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã tận tình hướng dẫn, giúp ñỡ, ñóng góp nhiều ý kiến khoa học trong quá trình nghiên cứu và xây dựng luận văn này. Tập thể các thầy cô giáo bộ môn ðộng lực - khoa Cơ ñiện - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã giúp ñỡ, tạo ñiều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành nhiệm vụ của ñề tài. Các ñồng chí lãnh ñạo Viện Khoa học hình sự - Bộ Công an, tập thể Phòng 3 - Viện Khoa học hình sự, nơi tôi ñang công tác ñã hết sức tạo ñiều kiện và giúp ñỡ tôi trong quá trình công tác và học tập. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia ñình, bạn bè ñã ñộng viên, tạo mọi ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Mặc dù ñã hết sức cố gắng hết sức mình nhưng do khó khăn về tài liệu, thiết bị, thời gian nghiên cứu và khả năng hạn chế của bản thân cho nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận ñược ý kiến ñóng góp từ các Thầy, cô và bạn bè ñồng nghiệp ñể luận văn này ñược hoàn thiện hơn. Hà Nội, ngày 16 tháng 12 năm 2009 Tác giả luận văn Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………. MỤC LỤC LỜI CAM ðOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ðẦU Error! Bookmark not defined. PHẦN I . Error! Bookmark not defined. TỔNG QUAN . Error! Bookmark not defined. 1.1 Tổng quan về xe ô tô hai cầu chủ ñộng . Error! Bookmark not defined. 1.1.1 Ứng dụng và ñặc ñiểm cơ bản của xe ô tô hai cầu chủ ñộng Error! Bookmark not defined. 1.1.2 Phân loại ô tô hai cầu chủ ñộng . Error! Bookmark not defined. 1.2 Mục ñích và nhiệm vụ của ñề tài Error! Bookmark not defined. 1.2.1 Mục ñích của ñề tài Error! Bookmark not defined. 1.2.2 Nhiệm vụ của ñề tài . Error! Bookmark not defined. 1.3 Phương pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined. 1.3.1 Phương pháp lý thuyết . Error! Bookmark not defined. 1.3.2. Phương pháp thực nghiệm . Error! Bookmark not defined. 1.4. ðối tượng nghiên cứu Error! Bookmark not defined. PHẦN II Error! Bookmark not defined. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁNError! Bookmark not defined. 2.1 Cơ sở lý thuyết . Error! Bookmark not defined. 2.1.1 Mô men chủ ñộng Error! Bookmark not defined. 2.1.2 Lực kéo . Error! Bookmark not defined. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………. 2.1.3 Lực bám Error! Bookmark not defined. 2.1.4 Hệ số bám Error! Bookmark not defined. 2.1.5 Sự trượt của bánh xe chủ ñộng Error! Bookmark not defined. 2.1.6 Cân bằng lực kéo Error! Bookmark not defined. 2.2 Hệ thống truyền lực, phân chia mô men tới các cầu chủ ñộng Error! Bookmark not defined. 2.2.1 Hệ thống truyền lực Error! Bookmark not defined. 2.2.2 Hiện tượng tuần hoàn công suất trên xe ô tô hai cầu chủ ñộng Error! Bookmark not defined. 2.2.3 Phân bố lực kéo tới các bánh xe chủ ñộng . Error! Bookmark not defined. 2.2.3.1 Hệ thống truyền lực một cầu chủ ñộng Error! Bookmark not defined. 2.2.3.2 Hệ thống truyền lực xe hai cầu chủ ñộng không có vi sai giữa các cầu Error! Bookmark not defined. 2.2.3.3 Hệ thống truyền lực xe hai cầu chủ ñộng có vi sai giữa các cầu Error! Bookmark not defined. 2.3 Mô hình toán học khảo sát ñộng lực học xe ô tô hai cầu chủ ñộng . Error! Bookmark not defined. 2.3.1 Sơ ñồ ñộng học và nguyên tắc làm việc của xe UAZ31512 Error! Bookmark not defined. 2.3.2 Mô hình toán tổng quát của ôtô . Error! Bookmark not defined. 2.3.3 Mô hình toán khối ly hợp Error! Bookmark not defined. 2.3.4 Mô hình toán hộp số có cấp Error! Bookmark not defined. 2.3.5 Mô hình toán khối vi sai Error! Bookmark not defined. 2.3.5.1 ðộng học vi sai Error! Bookmark not defined. 2.3.5.2 Mô hình toán học khối vi sai . Error! Bookmark not defined. 2.3.6 Mô hình toán tương tác bánh-ñất . Error! Bookmark not defined. 2.3.6.1 ðộng lực học bánh xe bị ñộng Error! Bookmark not defined. 2.3.6.2 ðộng lực học bánh xe chủ ñộng . Error! Bookmark not defined. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………. 2.3.7 Phương trình vi phân chuyển ñộng của xe . Error! Bookmark not defined. PHẦN III . Error! Bookmark not defined. MÔ PHỎNG CHUYỂN ðỘNG CỦA XE . Error! Bookmark not defined. BẰNG PHẦN MỀM MATLAB-SIMULINK-SIMDRIVELINE .Error! Bookmark not defined. 3.1 Giới thiệu Matlab - Simulink – Simdriveline . Error! Bookmark not defined. 3.2. Mô hình mô phỏng khối ñộng cơ Error! Bookmark not defined. 3.3 Mô hình mô phỏng khối ly hợp ma sát khô Error! Bookmark not defined. 3.4 Mô hình mô phỏng hộp số có cấp ñơn giản .Error! Bookmark not defined. 3.5 Mô hình khảo sát khối vi sai Error! Bookmark not defined. 3.6 Mô hình khảo sát mối quan hệ ñất – bánh Error! Bookmark not defined. 3.7 Mô phỏng khối thân xe trong Simulink – Simdriveline Error! Bookmark not defined. 3.8 Mô hình khảo sát tổng hợp Error! Bookmark not defined. 3.9 Các phương án và kết quả khảo sát Error! Bookmark not defined. 3.9.1 Chạy thử mô hình . Error! Bookmark not defined. 3.9.2 Các phương án khảo sát Error! Bookmark not defined. 3.9.3 Kết quả và phân tích kết quả khảo sát lý thuyết .Error! Bookmark not defined. 3.9.3.1 Phương án 1 . Error! Bookmark not defined. 3.9.3.2 Phương án 2 . Error! Bookmark not defined. 3.9.3.3 Phương án 3 . Error! Bookmark not defined. 3.9.3.4 Phương án 4 . Error! Bookmark not defined. 3.9.4 Nhận xét kết quả mô phỏng lý thuyết . Error! Bookmark not defined. PHẦN IV Error! Bookmark not defined. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM Error! Bookmark not defined. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………. 4.1 Mục ñích và phương pháp thí nghiệm . Error! Bookmark not defined. 4.1.1 Mục ñích thí nghiệm Error! Bookmark not defined. 4.1.2 Phương pháp thí nghiệm . Error! Bookmark not defined. 4.1.2.1 Thiết bị ño . Error! Bookmark not defined. 4.1.2.2 Lắp ñặt thiết bị thí nghiệm . Error! Bookmark not defined. 4.1.2.3 Thu thập và xử lý số liệu thí nghiệm . Error! Bookmark not defined. 4.2 ðiều kiện và các phương án thí nghiệm . Error! Bookmark not defined. 4.2.1 ðiều kiện Error! Bookmark not defined. 4.2.2 Các phương án thí nghiệm Error! Bookmark not defined. 4.3. Kết quả và phân tích kết quả thực nghiệm . Error! Bookmark not defined. 4.3.1 Phương án 1 . Error! Bookmark not defined. 4.3.2 Phương án 2 . Error! Bookmark not defined. 4.3.3 Phương án 3 . Error! Bookmark not defined. 4.3.4 Phuơng án 4 . Error! Bookmark not defined. 4.4 Nhận xét kết quả thực nghiệm . Error! Bookmark not defined. PHẦN V Error! Bookmark not defined. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . Error! Bookmark not defined. KẾT LUẬN CHUNG Error! Bookmark not defined. KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined. TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp…………… DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Sơ ñồ hệ thống truyền lực Error! Bookmark not defined. Hình 2.2 Sơ ñồ nguyên lý làm việc của bánh xe chủ ñộngError! Bookmark not defined. Bảng 2.1 Hệ số bám trên các loại ñường . Error! Bookmark not defined. Hình 2.3 Sự phụ thuộc của hệ số bám vào áp suất lốpError! Bookmark not defined. Hình 2.4 Sự phụ thuộc của hệ số bám vào tải trọng thẳng ñứng Error! Bookmark not defined. Hình 2.4 Sự phụ thuộc của hệ số bám vào vận tốc Error! Bookmark not defined. Hình 2.6 Sự phụ thuộc của hệ số bám vào ñộ trượt Error! Bookmark not defined. Hình 2.7 ðường ñặc tính trượt của máy kéo. Error! Bookmark not defined. Hình 2.8 Sơ ñồ lực tác dụng lên ô tô Error! Bookmark not defined. Hình 2.9 Sơ ñồ truyền lực xe ô tô hai cầu chủ ñộngError! Bookmark not defined. Hình 2.10 Quan hệ ñộng học giữa hai cầu chủ ñộngError! Bookmark not defined. Hình 2.11 Sơ ñồ lực tác dụng lên ô tô máy kéo làm việc trên dốc ngangError! Bookmark not defined. Hình 2.12 Sơ ñồ ñộng học hệ thống truyền lực xe UAZ 31512Error! Bookmark not defined. Hình 2.13 Mô hình vật lý khối ly hợp ma sát khôError! Bookmark not defined. Hình 2.14 Mô hình vật lý khảo sát hộp số có cấp ñơn giảnError! Bookmark not defined. Hình 2.15 Bộ vi sai và nguyên lý làm việc của bộ vi saiError! Bookmark not defined. Hình 2.16 Mô hình vật lý khảo sát khối vi sai theo dòng lựcError! Bookmark not defined. Hình 2.17 Sơ ñồ lực tác dụng lên bánh xe bị ñộngError! Bookmark not defined. Hình 2.18 Sơ ñồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe chủ ñộngError! Bookmark not defined. Hình 2.19 Mô hình lực và mô men tác dụng lên ô tôError! Bookmark not defined. Hình 3.1 Hệ thống thư viện phần mềm Matlab - SimulinkError! Bookmark not defined. Hình 3.2 Thư viện của SimDriveline Error! Bookmark not defined. Hình 3.3 Khối mô phỏng ñộng cơ xăng Error! Bookmark not defined. Hình 3.4 Mô hình mô phỏng ly hợp ma sát khôError! Bookmark not defined. Hình 3.5 Mô hình mô phỏng hộp số cơ khí ñơn giản một số truyềnError! Bookmark not defined. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp…………… Hình 3.6 Mô hình mô phỏng hộp số cơ khí có 5 cấp số truyềnError! Bookmark not defined. Hình 3.7 Mô hình mô phỏng khối vi sai . Error! Bookmark not defined. Hình 3.8 Mô hình mô phỏng mối quan hệ ñất bánhError! Bookmark not defined. Hình 3.9 Bảng thiết lập các thông số cho bánh xeError! Bookmark not defined. Hình 3.10 Mô hình mô phỏng khối thân xe Error! Bookmark not defined. Hình 3.11 Các thông số cần thiết lập cho khối thân xeError! Bookmark not defined. Hình 3.12 Mô hình khảo sát tổng hợp Error! Bookmark not defined. Hình 3.13 Mô hình mô phỏng khối truyền lực cuối cùng, thân xe, bánh xeError! Bookmark not defined. Hình 3.14 ðường ñặc tính ñộng cơ Error! Bookmark not defined. Hình 3.15 Khảo sát tốc ñộ ly hợp . Error! Bookmark not defined. Hình 3.16 Tín hiệu ñiều khiển chân ga và ly hợpError! Bookmark not defined. Hình 3.17 ðồ thị tốc ñộ theo thời gian phương án 1Error! Bookmark not defined. Hình 3.18 ðồ thị ñộ trượt theo thời gian phương án 1Error! Bookmark not defined. Hình 3.19 ðồ thị tốc ñộ theo thời gian phương án 2Error! Bookmark not defined. Hình 3.20 ðồ thị ñộ trượt theo thời gian phương án 2Error! Bookmark not defined. Hình 3.21 ðồ thị tốc ñộ theo thời gian phương án 3Error! Bookmark not defined. Hình 3.22 ðồ thị ñộ trượt theo thời gian phương án 3Error! Bookmark not defined. Hình 3.23 ðồ thị tốc ñộ theo thời gian phương án 4Error! Bookmark not defined. Hình 3.24 ðồ thị ñộ trượt theo thời gian phương án 4Error! Bookmark not defined. Hình 4.1 Cảm biến V1 và nguyên lý hoạt ñộng của cảm biến V1Error! Bookmark not defined. Hình 4.2 Cảm biến quang học E3F3 . Error! Bookmark not defined. Hình 4.3 Lắp ñặt cảm biến V1 ño vận tốc tịnh tiếnError! Bookmark not defined. Hình 4.4 Lắp ñặt cảm biến ño vận tốc quay bánh xeError! Bookmark not defined. Hình 4.5 Lắp cảm biến ño số vòng quay trục khuỷuError! Bookmark not defined. Hình 4.6 Kết nối các thiết bị ño vào thiết bị xử lý số liệuError! Bookmark not defined. Hình 4.7 Sơ ñồ hệ thống gom và xử lý tín hiệu ñoError! Bookmark not defined. Hình 4.8 Worksheet ño các thông số Error! Bookmark not defined. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp…………… Hình 4.9 Worksheet tính toán xử lý kết quả thí nghiệmError! Bookmark not defined. Hình 4.10 Tốc ñộ tịnh tiến và số vòng quay ñộng cơ, bánh xe phương án thí nghi ệm 1 Error! Bookmark not defined. Hình 4.11 ðộ trượt cầu sau phương án thí nghiệm 1Error! Bookmark not defined. Hình 4.12 Tốc ñộ tịnh tiến và số vòng quay ñộng cơ, bánh xe phương án thí nghi ệm 2 Error! Bookmark not defined. Hình 4.13 ðộ trượt, hệ số không tương ứng ñộng học phương án thí nghiệm 2 . Error! Bookmark not defined. Hình 4.14 Tốc ñộ tịnh tiến và số vòng quay ñộng cơ, bánh xe phương án thí nghi ệm 3 Error! Bookmark not defined. Hình 4.15 ðộ trượt cầu sau phương án thí nghiệm 3Error! Bookmark not defined. Hình 4.16 Tốc ñộ tịnh tiến và số vòng quay ñộng cơ, bánh xe phương án thí nghi ệm 4 Error! Bookmark not defined. Hình 4.17 ðộ trượt, hệ số không tương ứng ñộng học phương án thí nghiệm 4 . Error! Bookmark not defined. DANH MỤC BẢNG B ảng 2.1 Hệ số bám trên các loại ñường . Error! Bookmark not defined. B ảng 2.1 Hệ số cản lăn trên các loại ñường . Error! Bookmark not defined.