Nghiên cứu dao động của xe ô tô hyundai 3 5 tấn vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ĐẶNG ĐÌ NH TIỆU NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA XE ÔTÔ HYUNDAI 3,5 TẤN VẬN CHUYỂN GỖ TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT Hà Nội - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ĐẶNG ĐÌ NH TIỆU NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA XE ÔTÔ HYUNDAI 3,5 TẤN VẬN CHUYỂN GỖ TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP Chuyên ngành: Kỹ thuật máy thiết bị giới hố nơng lâm nghiệp Mã Số: 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN NHẬT CHIÊU Hà Nội - 2012 i LỜI CẢM ƠN Trong trình nghiên cứu thực luận văn tốt nghiệp cao học nhận quan tâm, giúp đỡ nhiều tập thể cá nhân Hồn thành luận văn, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu xắc Tơi xin trân trọng cảm ơn PGS TS Nguyễn Nhật Chiêu trực tiếp tận tình hướng dẫn tơi thực luận văn tốt nghiệp suốt thời gian qua Trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu toàn thể cán bộ, giáo viên, công nhân viên chức Trường Đại học Lâm nghiệp giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp thời gian nội dung đảm bảo theo yêu cầu Trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu tồn thể cán bộ, giáo viên, cơng nhân viên chức Trường Cao đẳng nghề LILAMA-1 Ninh Bình, nơi công tác, động viên tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành tốt nhiệm vụ Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình bạn bè, đồng nghiệp thường xuyên động viên khích lệ, giúp đỡ tạo điều kiện tốt tinh thần vật chất cho suốt thời gian qua Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu cá nhân tơi Những kết luận văn tính tốn xác, trung thực chưa có tác giả cơng bố, nội dung tham khảo, trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Xin trân trọng cảm ơn! Tác giả luận văn Đặng Đình Tiệu ii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn i Mục lục ii Danh mục ký hiệu luận văn v Danh mục bảng vii Danh mục hình vii ĐẶT VẤN ĐỀ Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng loại tô, máy kéo vận chuyển gỗ 1.1.1 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng loại ô tô, máy kéo vận chuyển gỗ giới 1.1.2 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng loại ô tô, máy kéo vận chuyển gỗ Việt Nam 1.2 Tổng quan nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo 1.2.1 Tổng quan nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo giới 1.2.2 Tổng quan nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo Việt Nam 1.3 Tổng quan hệ thống treo ôt ô, máy kéo 13 1.3.1 Các phận hệ thống treo ôtô, máy kéo 13 1.3.2 Đặc trưng phần tử đàn hồi của ̣ thố ng treo ôtô, máy kéo 20 1.4 Tổng quan độ êm dịu chuyển động ôtô, máy kéo 23 1.4.1 Tần số dao động riêng 24 1.4.2 Gia tốc dao động 24 1.4.3 Chỉ tiêu độ êm dịu 24 iii 1.5 Các phương pháp học nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo 25 1.5.1 Phương pháp phần tử hữu hạn 25 1.5.2 Phương pháp sử dụng nguyên lý Dalambe: 26 1.5.3 Phương pháp sử dụng phương trình Lagranger loại II 27 1.6 Các phần mềm ứng dụng nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo 28 1.6.1 Phần mềm Mathematica 28 1.6.2 Phần mềm Maple 28 1.6.3 Phần mềm Mathcad 29 1.6.4 Phần mềm Matlab & Simulink 29 1.7 Phương pháp thực nghiệm để nghiên cứu dao động 29 Chương MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .33 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 33 2.2 Đối tượng nghiên cứu 33 2.2.1 Xe ô tô Hyundai trọng tải 3,5 33 2.2.2 Biên dạng đường lâm nghiệp 34 2.3 Phạm vi nghiên cứu 36 2.4 Nội dung nghiên cứu: 36 2.4.1 Nghiên cứu lý thuyết 36 2.4.2 Nghiên cứu thực nghiệm 37 2.5 Phương pháp nghiên cứu 37 2.5.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 37 2.5.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 38 Chương NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA XE ÔTÔ HYUNDAI 3,5 TẤN VẬN CHUYỂN GỖ TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP 39 3.1 Xây dựng mơ hình dao động xe Hyundai 3,5 vận chuyển gỗ đường lâm nghiệp 39 iv 3.1.1 Các giả thiết 39 3.1.2 Xây dựng mơ hình dao động tổng quát xe ôtô Hyundai 3,5 vận chuyển gỗ đường lâm nghiệp 39 3.2 Lập hệ phương trình vi phân dao động ôtô tải Hyunđai tải trọng 3,5 vận chuyển gỗ đường lâm nghiệp 41 3.3 Giải mô hệ phương trình vi phân dao động hệ 46 3.3.1 Xác định thông số đầu vào 46 3.3.2 Giải mơ hệ phương trình vi phân mô dao động xe ôtô Hyunđai 3,5 vận chuyển gỗ đường lâm nghiệp 51 3.4 Đề xuất giải pháp nâng cao độ chuyển động êm dịu xe Hyunđai 3,5 vận chuyển gỗ đường lâm nghiệp 60 Chương NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 68 4.1 Mục đích nghiên cứu thực nghiệm 68 4.2 Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm 68 4.3 Trang thiết bị thực nghiệm 69 4.3.1 Thiết bị đo Spider8 phần mềm Catman 70 4.3.2 Đầu đo gia tốc 71 4.4 Tiến hành thực nghiệm 73 4.5 Kết thực nghiệm 75 4.6 So sánh kết lý thuyết với thực nghiệm 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TRONG LUẬN VĂN Ký Ý nghĩa hiệu Jy Mơ men qn tính phần treo ơtơ trục nằm Đơn vị tính Kg.m2 ngang OY vng góc với phương chuyển động qua trọng tâm xe c1 Độ cứng quy đổi giảm xóc trước xe ôtô N/m c2 Độ cứng quy đổi giảm xóc sau xe ơtơ N/m k1 Hệ số cản quy đổi giảm xóc trước ơtơ Ns/m k2 Hệ số cản quy đổi giảm xóc sau ơtơ Ns/m cL1 Độ cứng quy đổi lốp trước xe ôtô N/m cL2 Độ cứng quy đổi lốp sau xe ôtô N/m kL1 Hệ số cản quy đổi giảm chấn lốp trước Ns/m kL2 Hệ số cản quy đổi giảm chấn lốp sau Ns/m m Khối lượng treo xe đặt trọng tâm xe ôtô Kg m1 Khối lượng cầu trước ôtô Kg m2 Khối lượng cầu sau ôtô Kg l1 Khoảng cách nằm ngang từ trọng tâm xe tới tâm cầu m trước xe ôtô l2 Khoảng cách nằm ngang từ trọng tâm xe tới tâm cầu m sau xe ôtô a Khoảng cách nằm ngang tính từ trọng tâm cầu trước đến m trọng tâm ôtô b Khoảng cách nằm ngang tính từ trọng tâm cầu sau đến m trọng tâm ôtô, l chiều dài sở xe ôtô m vi Z Dịch chuyển theo phương thẳng đứng trọng tâm ôtô, m Z1 Dịch chuyển theo phương thẳng đứng trọng tâm cầu m trước, cầu sau ôtô, Z2 Dịch chuyển theo phương thẳng đứng trọng tâm cầu m trước, cầu sau ơtơ,  Chuyển vị góc thân xe mặt phẳng thẳng đứng dọc rad vị trọng tâm xe, L1 Biến dạng lốp trước ôtô mm L2 Biến dạng lốp sau ôtô mm 1 Biến dạng nhíp trước ơtơ mm 2 Biến dạng nhíp sau ơtơ mm y1 Độ cao mấ p mô mă ̣t đường ta ̣i vị trí tiế p xúc với bánh trước mm y2 Độ cao mấ p mô mă ̣t đường ta ̣i vi tri ̣ ́ tiế p xúc với bánh sau mm vii DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng TT Trang 2.1 Thông số kỹ thuật xe ô tô Hyundai 3,5 34 3.1 Các thông số đầu vào mơ hình dao động trường hợp khơng 50 có giảm xóc ở cầ u sau ơtơ DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang 1.1 Vận chuyển gỗ ơtơ lâm nghiệp chuyên dùng 1.2 Vận chuyển gỗ ơtơ tải cỡ trung bình 1.3 Lị xo trụ dùng hệ thống treo 14 1.4 Bó nhíp 15 1.5 Đệm cao su 15 1.6 Bộ phận đàn hồi loại khí dùng xe ơtơ đại 15 1.7 Cấu tạo phận giảm chấn thường dùng ôtô, máy kéo 16 1.8 Cấu tạo phận giảm chấn thuỷ - khí dùng ơtơ đại 17 1.9 Thanh ổn định đòn dẫn hướng cấu treo 17 1.10 Hệ thống treo phụ thuộc dùng nhíp 18 1.11 Hệ thống treo độc lập dùng lò xo đòn dọc 19 1.12 Hệ thống treo độc lập dùng lò xo đòn ngang 19 1.13 Hệ thống treo độc lập dùng lò xo đòn chéo 20 1.14 Đường đặc tính đàn hồi lị xo 22 1.15 Đường đặc tính lị xo tăng giảm tải 22 2.1 Xe Hyundai 3,5 33 3.1 Mơ hình dao động tổng quát xe ôtô Hyunđai 3,5 40 viii 3.2 M-files khai báo thông số đầu vào mô hình 51 3.3 Sơ đồ khối mơ tổng qt hệ phương trình Matlab, 52 hàm kích thích là mấp mô đơn 3.4 Sơ đồ khối mô tổng quát hệ phương trình Matlab, 52 dạng hàm sin 3.5 Sơ đồ khối mô chuyển dịch thẳng đứng 53 3.6 Sơ đồ khối mô gia tốc dịch chuyển thẳng đứng trọng 53 tâm xe ôtô 3.7 Sơ đồ khối mơ gia tốc dịch chuyển góc xe ôtô 54 mặt phẳng dọc 3.8 Sơ đồ khối mơ gia tốc dịch chuyển góc xe ôtô 54 mặt phẳng dọc 3.9 Dịch huyển thẳng đứng trọng tâm xe ôtô Hyunđai 3,5 55 3.10 Gia tốc dịch chuyển thẳng đứng trọng tâm xe ơtơ 56 3.11 Dịch chuyển góc xe ôtô mặt phẳng dọc 56 3.12 Gia tốc dịch chuyển góc xe ơtơ mặt phẳng dọc 57 3.13 Hình 3.13 Sơ đồ khối mơ tổng qt hệ phương trình 58 Matlab, hàm kích thích mấ p mô đơn 3.14 Chuyển dịch thẳng đứng trọng tâm xe ôtô Hyunđai 3,5 58 3.15 Gia tốc dịch chuyển thẳng đứng trọng tâm xe ôtô 59 3.16 Dịch chuyển góc xe ơtơ mặt phẳng dọc 59 3.17 Gia tốc dịch chuyển góc ôtô mặt phẳng dọc 60 3.18 Mfiles khai báo thơng số đầu vào mơ hình trường 61 hơ ̣p có lắ p thêm giảm xóc ở cầ u sau xe 3.19 Sơ đồ khối mô tổng qt hệ phương trình Matlab, hàm kích thích là mấ p mô đơn 62 ... NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA XE ÔTÔ HYUNDAI 3, 5 TẤN VẬN CHUYỂN GỖ TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP 39 3. 1 Xây dựng mơ hình dao động xe Hyundai 3, 5 vận chuyển gỗ đường lâm nghiệp 39 iv 3. 1.1 Các... tâm xe tới tâm cầu sau xe ? ?tô 15 l: Chiều dài sở xe ? ?tô 51 3. 3.2 Giải mô hệ phương trình vi phân mô dao động xe ? ?tô Hyunđai 3, 5 vận chuyển gỗ đường lâm nghiệp Để giải hệ phương trình dao động xe. .. 39 3. 1.2 Xây dựng mơ hình dao động tổng quát xe ? ?tô Hyundai 3, 5 vận chuyển gỗ đường lâm nghiệp 39 3. 2 Lập hệ phương trình vi phân dao động ? ?tô tải Hyunđai tải trọng 3, 5 vận chuyển gỗ đường