- NGUYỄN ANH NGỌC NGHIấN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THễNG SỐ KẾT CẤU ĐẾN DAO ĐỘNG ễ Tễ MINIBUS ĐểNG TẠI VIỆT NAM Chuyờn ngành: ễ tụ Mó số : LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS LƯU VĂN TUẤN Hà nội 2008 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Anh Ngọc Lớp cơ khí động lực lời nói Đầu ễ tụ là phương tiện vận tải cú vai trũ hết sức quan trọng trong nền kinh tế quốc dõn, vỡ nú cú những ưu điểm đặc hẳn cỏc loại phương tiện vận tải khỏc như: thụng dụng, đơn giản, dễ sử dụng và cú tớnh cơ động cao. - Dao động của ụ tụ là một vấn đề hiện đang rất cần được quan tõm nghiờn cứu để nõng cao chất lượng khai thỏc ụ tụ. - Trong thời gian vừa qua đó cú rất nhiều tỏc giả đề cập tới vấn đề nghiờn cứu dao động của ụ tụ. - Bờn cạnh đú, cỏc xe đúng tại Việt nam đặc biệt là xe chở khỏch chưa được nghiờn cứu sõu về dao động. - Xuất phỏt từ những yờu cầu trờn, tụi lựa chọn đề tài: “Nghiờn cứu ảnh hưởng của cỏc thụng số kết cấu đến dao động của ụ tụ minibus đúng tại Việt nam”. - Đề tài đó tập trung vào nghiờn cứu mụ phỏng hệ dao động của ụ tụ cú xột đến cỏc yếu tố phi tuyến từ đú làm cơ sở cho việc chọn cỏc thụng số kết cấu hợp lý đảm bảo độ ờm dịu chuyển động cho xe. - Tổng quan về nghiờn cứu dao động ụ tụ 1.2.1. - Cỏc nghiờn cứu về dao động của ụ tụ trong nước Ngành cụng nghiệp ụ tụ Việt nam đang trong quỏ trỡnh hỡnh thành và phỏt triển dần trở thành ngành cụng nghiệp mũi nhọn hàng đầu của đất nước. - một trong những việc đú là nghiờn cứu sõu hơn về hệ thống dao động của ụ tụ, độ ờm dịu cũng như chất lượng động học và động lực học của xe nhằm thu được thuộc tớnh tối ưu. - Từ những thực tế đú, đó cú cỏc đề tài thuộc chuyờn ngành ụ tụ đề cập đến vấn đề dao động của ụ tụ như: Luận văn tiến sỹ của tỏc giả Lưu Văn Tuấn [4] đó đề ra mục tiờu nõng cao độ ờm dịu cho xe khỏch Ba Đỡnh đúng trờn cơ sở IFA. - Luận văn tiến sỹ của tỏc giả Vừ Văn Hường [5] “Nghiờn cứu hoàn thiện mụ hỡnh khảo sỏt dao động ụtụ tải nhiều cầu”. - Tỏc giả đó nghiờn cứu sõu về lập mụ hỡnh dao động khụng gian cho xe tải cú yếu tố dao động ngang, khung xoắn chịu lực, thanh ổn định, hệ thống treo cú đặc tớnh phi tuyến, hàm kớch động riờng rẽ và tổng hợp. - Mụ hỡnh cú thể nghiờn cứu cỏc dao động ở vựng cận biờn như tỏch bỏnh xe, quỏ trỡnh va chạm vấu hạn chế hành trỡnh, trượt và lật. - Luận văn của tỏc giả Nguyễn Phỳc Hiểu [6] “Nghiờn cứu ảnh hưởng của dao động lờn khung xương ụtụ khi chuyển động trờn đường”. - Tỏc giả Nguyễn Văn Lộc [8] “Nghiờn cứu ảnh hưởng của cỏc đặc tớnh phi tuyến của hệ thống treo đến dao động của ụ tụ” trong luận văn của mỡnh tỏc giả đó đưa vào rất nhiều cỏc đặc tớnh phi tuyến của hệ thống treo, cỏc giả thiết xõy dựng mụ hỡnh dao động của tỏc giả tương đối sỏt với thực tế. - Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Anh Ngọc Lớp cơ khí động lực Luận văn Thạc sỹ của tỏc giả Đặng Việt Hà [10] “Nghiờn cứu ảnh hưởng của cỏc thụng số kết cấu đến điều kiện làm việc của ụ tụ và độ ờm dịu chuyển động” cũng đó chỳ ý đến sự ảnh hưởng của cỏc thụng số kết cấu đến dao động của xe khỏch đúng trờn nền xe tải. - Nhỡn chung cỏc đề tài đó tập trung vào việc khảo sỏt dao động xe theo quan điểm độ ờm dịu và an toàn chuyển động, thực hiện bài toỏn tớnh toỏn kiểm nghiệm. - Nghiờn cứu về dao động của ụ tụ trờn thế giới Việc nghiờn cứu dao động ụtụ bắt đầu rất sớm, ngay cả khi ụtụ cũn rất đơn giản. - Nội dung chớnh là dao động xe con, mụ hỡnh là mụ hỡnh 1/4 và được xem xột ở cỏc yếu tố kết cấu cú ảnh hưởng đến dao động và tối ưu hệ treo. - Sau đú, tỏc giả đề cập chỉ tiờu đỏnh giỏ dao động ụtụ, cỏch tiếp cận mang tớnh cổ điển. - Ngày nay trờn thế giới cỏc nghiờn cứu về dao động của ụ tụ đó đạt được nhiều thành tựu đỏng kể. - Dao động ụ tụ được nghiờn cứu trong tổng thể hệ thống “Đường - Xe - Người”. - Nghiờn cứu về biờn dạng mặt đường (nguồn gõy ra dao động. - Nghiờn cứu hệ dao động ụ tụ (hệ thống treo. - Nghiờn cứu dao động của ụ tụ: Là cần thiết với mục đớch hoàn thiện kết cấu hệ thống treo, nhằm mục đớch cải thiện độ ờm dịu chuyển động, chất lượng kộo, tớnh kinh tế, tớnh dẫn hướng và độ ổn định chuyển động, độ bền và độ tin cậy của ụ tụ đặc biệt đối với xe hiện đại là một việc khụng thể thiếu được. - Vỡ vậy nghiờn cứu dao động của ụ tụ là xỏc lập mối quan hệ dao động của ụ tụ với chỉ tiờu chất lượng khai thỏc ở trờn. - Nghiờn cứu dao động của ụ tụ được tiến hành bằng nhiều phương phỏp khỏc nhau được trỡnh bày cụ thể trong cỏc cụng trỡnh khoa học của tỏc giả nổi tiếng của Nga: H.H.Iachenko theo những mục đớch và khớa cạnh khỏc nhau. - Nhưng đều chung một bài toỏn cơ bản là khi nghiờn cứu dao động của ụ tụ là làm rừ ảnh hưởng của sự thay đổi cỏc thụng số của hệ phương trỡnh vi phõn mụ tả chuyển động của cơ hệ dao động. - Túm lại, khi nghiờn cứu dao động của ụ tụ cỏc tỏc giả đó tập trung xỏc định cỏc thụng số hợp lý của hệ thống, tạo cơ sở cho việc thiết kế hoàn thiện cỏc phần tử của hệ thống treo bao gồm cỏc bộ phận chớnh là. - Hiện nay người ta tập trung vào hai hướng nghiờn cứu con người: Lỏi xe điều khiển ụ tụ trờn đường và hành khỏch chịu dao động. - Nghiờn cứu cỏc chỉ tiờu đỏnh độ ờm dịu chuyển động Trờn cơ sở cỏc chỉ tiờu đỏnh giỏ độ ờm dịu chuyển động của cỏc tỏc giả nước ngoài và kết quả của cỏc cụng trỡnh nghiờn cứu trong nước về ảnh hưởng của dao động đến sức khoẻ của con người Việt nam, đề ra cỏc chỉ tiờu hợp lý để đỏnh giỏ độ ờm dịu chuyển động của xe minibus đúng tại Việt nam. - Hệ bao gồm 7 phương trỡnh vi phõn mụ tả dao động. - Mụ phỏng dao động Sử dụng phần mềm Matlab-Simulink 7.0 để mụ phỏng biểu diễn dao động của xe với kớch động từ mặt đường được đo từ thực tế đoạn đường Hà nội - Lạng sơn. - Ảnh hưởng của dao động tới cơ thể con người và xe cộ Khi ụ tụ chuyển động trờn đường dao động xuất hiện trong toàn bộ hệ thống của xe dưới tỏc động kớch thớch của cỏc mấp mụ biờn dạng đường. - Dao động của ụ tụ ảnh hưởng đến bản thõn người lỏi và hành khỏch, hàng hoỏ chuyờn chở trờn xe, độ bền, tuổi thọ của cỏc kết cấu ụ tụ. - Những ảnh hưởng của dao động lờn cơ thể con người Khi ngồi trờn ụ tụ, cơ thể người tiếp xỳc với nguồn rung động sẽ thực hiện cỏc dao động riờng tắt dần và dao động cưỡng bức. - Cụ thể với cỏc dao động theo phương thẳng đứng như sau. - Dao động với tần số cao hơn cũn làm giảm thị lực, gõy chúng mặt, buồn nụn. - Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Anh Ngọc Lớp cơ khí động lực Mặc dự dao động của ụ tụ rất phức tạp nhưng cú thể chia thành dao động và rung động. - Dao động cú thể cảm nhận được và trực tiếp gõy ra khú chịu cho con người trong một khoảng thời gian ngắn. - Nhỡn chung cỏc dao động và rung động tỏc dụng lờn hệ thống sinh lý của con người khụng đồng nhất. - Trong tư thế đứng thỡ tỏc động của cỏc dao động sẽ bị yếu đi bởi cỏc khớp xương chi dưới. - Ngoài ra tỏc động của dao động sẽ làm cỏc gai ở đốt sống dài ra và hậu quả cũng gõy chốn ộp cỏc bú dõy thần kinh. - Hơn thế nữa đặc tớnh này thay đổi trong quỏ trỡnh dao động cú nghĩa là cơ thể là một hệ dao động khụng ngừng. - Con người cú đặc tớnh tự điều chỉnh trong một phạm vi nhất định, cú nghĩa là cú khả năng làm thay đổi cỏc thụng số của mỡnh để làm cỏc tỏc động của dao động giảm đi theo thời gian. - Núi chung ảnh hưởng này khụng tỏc động nhiều đến hành khỏch ngồi trờn xe mà chỉ co ảnh hưởng tới người lỏi xe do dao động của vụ lăng tỏc động trực tiếp đến tay. - Mặt khỏc dao động của ghế ngồi và của vụ lăng là cú khỏc nhau nờn lỏi xe là đối tượng nghiờn cứu trong trường hợp chịu ảnh hưởng của rung cục bộ. - Đối với chất lượng hàng hoỏ chuyờn chở, ảnh hưởng của dao động là rất rừ rệt. - Khi dao động, gia tốc dao động sẽ tạo ra cỏc lực quỏn tớnh tỏc dụng lờn cỏc chi tiết. - Trong quỏ trỡnh chuyển động, do dao động cú thể xảy ra trường hợp bỏnh xe bị nhấc khỏi mặt đường (tỏch bỏnh). - Cỏc chỉ tiờu đỏnh giỏ độ ờm dịu chuyển động của ụ tụ Lựa chọn cỏc chỉ tiờu đỏnh giỏ độ ờm dịu chuyển động đúng vai trũ hết sức quan trọng trong việc nghiờn cứu dao động của ụ tụ. - Do đú, khi thiết kế ụ tụ, lựa chọn hay tớnh toỏn cỏc thụng số liờn quan đến dao động đều phải xuất phỏt từ chỉ tiờu đỏnh giỏ độ ờm dịu chuyển động của ụ tụ. - Cỏc tớnh chất dao động của ụ tụ trong nước cũng như trờn thế giới thường được đỏnh giỏ theo 2 quan điểm. - Đỏnh giỏ theo quan điểm về độ ờm dịu chuyển động mà thụng số gia tốc dao động cú tớnh chất quyết định vỡ nú tỏc dụng lờn người lỏi và hành khỏch. - Vỡ vậy khi núi đến dao động của ụ tụ theo quan điểm ờm dịu chuyển động thỡ độ ờm dịu chuyển động của ụ tụ cú thể hiểu là tập hợp cỏc tớnh chất đảm bảo hạn Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Anh Ngọc Lớp cơ khí động lực chế cỏc tỏc động của dao động cú ảnh hưởng xấu tới con người, hàng hoỏ và cỏc kết cấu của ụ tụ. - Theo quan điểm về an toàn chuyển động thỡ dao động của ụ tụ gõy ra sự thay đổi giỏ trị phản lực phỏp tuyến giữa bề mặt tiếp xỳc của bỏnh xe với mặt đường. - Quỏ trỡnh nghiờn cứu dao động của ụ tụ là quỏ trỡnh xỏc định cỏc thụng số của hệ thống treo, tạo cơ sở cho việc thiết kế cỏc phần tử của chỳng: phần tử đàn hồi, phần tử giảm chấn và bộ phận dẫn hướng. - Vậy nờn từ thúi quen đú con người chịu dao động hợp lý trong khoảng tần số vừa nờu trờn. - Khi đỏnh giỏ độ ờm dịu chuyển động của ụ tụ với cỏc điều kiện mặt đường cũng như kết cấu cụ thể thỡ tần số dao động của ụ tụ phải nằm trong giới hạn 1-1,5 Hz, thường lấy chuẩn để đỏnh giỏ dao động của ụ tụ như sau. - Đối với xe con (du lịch): n dao động/phỳt. - Đối với xe vận tải: n dao động/phỳt) 2.2.2. - Ảnh hưởng của cỏc thụng số trong hệ thống treo: Độ cứng của hệ thống treo phụ thuộc một phần vào độ cứng của lũ xo trong hệ thống treo (cả hệ thống treo trước và treo sau), do đú khi ta thay đổi cỏc thụng số về độ cứng của lũ xo hệ thống treo trước và treo sau sẽ dẫn đến sự thay đổi của quỏ trỡnh dao động của xe. - Túm lại, ứng với cỏc điều kiện đầu vào của biờn dạng đường và tải trọng cũng như vận tốc của xe đó cho trong bảng 5.1 thỡ độ cứng của lũ xo nờn lấy trong khoảng sau để nõng cao chất lượng dao động của xe: C KN/m và C KN/m. - để cải thiện chất lượng dao động của xe. - Trong phần này chỳng tụi cho tải trọng của xe tăng dần từ 0 - 8 người khi đú khối lượng được treo thay đổi và toạ trọng tõm thõn xe theo phương X cũng thay đổi để xột ảnh hưởng của nú tới dao động của xe: Qua hỡnh vẽ 5.18 ta thấy DZ giảm khi tăng số hành khỏch và đạt min khi n = 4 người, sau đú lại tăng lờn. - Ảnh hưởng của gia tốc phanh khi phanh: Khi phanh với gia tốc phanh JP thỡ do lực quỏn tớnh của cỏc khối lượng được treo, toạ độ trọng tõm thõn xe sẽ bị dịch chuyển về phớa trước, làm cho trọng lượng phõn bố giữa cỏc cầu xe bị thay đổi, điều này sẽ dẫn tới sự dao động lắc của thõn xe theo phương ngang. - Khi phanh thỡ vận tốc xe cũng bị thay đổi: Vt = V0 - JPt Như vậy gia tốc phanh là một yếu tố hết sức quan trọng cú ảnh hưởng đến dao động của xe. - Cũn trong hỡnh vẽ 5.23 ta thấy khi jP ≥ 5 (m/s2) thỡ gia tốc dao động của toạ độ trọng tõm thõn xe ZD&& thay đổi rất lớn và vượt quỏ giỏ trị giới hạn ở hầu hết cỏc vận tốc. - Túm lại, qua cỏc đồ thị ảnh hưởng của cỏc thụng số đến dao động của xe đó kể trờn ta cú thể chọn sơ bộ cỏc thụng số kết cấu của xe một cỏch hợp lý, kết hợp với bài toỏn tối ưu và kiểm nghiệm bền cỏc chi tiết sẽ đưa ra được một bộ thụng số phự hợp nhất đối với xe. - Từ đú, ta cú thể xột đến tất cả cỏc thụng số khỏc mà cú ảnh hưởng tới chất lượng dao động của xe và cũng cú thể mở rộng ra cỏc loại xe khỏc, những xe hiện đang được sản xuất tại Việt nam nhằm nõng cao độ ờm dịu chuyển động cho xe trong điều kiện đường xỏ tại nước ta hiện nay. - Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Anh Ngọc Lớp cơ khí động lực KẾT LUẬN Nghiờn cứu dao động của ụ tụ là một vấn đề tuy khụng mới nhưng hiện tại cỏc xe đúng tại Việt nam đặc biệt là xe khỏch, xe bus, xe minibus. - chưa được nghiờn cứu sõu về dao động. - Bờn cạnh đú, việc trỡnh bày một cỏch tổng thể về phương phỏp nghiờn cứu mụ phỏng hệ dao động của ụ tụ cú xột tới cỏc yếu tố phi tuyến với biờn dạng đường được lấy từ thực nghiệm đó đưa đề tài tới sỏt với thực tế hơn. - Mụ phỏng dao động của xe nhờ vào cỏc khối chức năng trong thư viện của Simulink trong đú cú cỏc yếu tố phi tuyến như: gúc đặt giảm chấn, hệ số cản của giảm chấn, độ cứng của lũ xo, tỏch bỏnh. - Cỏc kết quả này rất quan trọng và hữu ớch trong quỏ trỡnh nghiờn cứu sau này, đặc biệt khi tớnh chọn cỏc thụng số kết cấu của xe cũng như của hệ thống treo nhằm đảm bảo chất lượng dao động cho xe. - trong cỏc điều kiện khỏc nhau của vận tốc xe và gia tốc phanh đến cỏc thụng số dao động của xe là chuyển vị và gia tốc dao động của trọng tõm thõn xe, từ đú cú thể đỏnh giỏ và lựa chọn một cỏch sơ bộ cỏc thụng số kết cấu này nhằm đảm bảo độ ờm dịu chuyển động cho xe. - Vừ Văn Hường, Nghiờn cứu hoàn thiện mụ hỡnh khảo sỏt dao động ụtụ tải nhiều cầu, Luận văn tiến sĩ kỹ thuật 2003. - Nguyễn Phỳc Hiểu, Nghiờn cứu ảnh hưởng của dao động lờn khung xương ụtụ khi chuyển động trờn đường, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - HVKTQS 1992. - Trịnh Minh Hoàng, Khảo sỏt dao động của xe tải hai cầu dưới kớch động ngẫu nhiờn của mặt đường, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - ĐHBKHN 2001. - Nguyễn Văn Lộc, Nghiờn cứu ảnh hưởng của cỏc đặc tớnh phi tuyến của hệ thống treo đến dao động của ụ tụ, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - ĐHBKHN 2005. - Tổng quan về nghiờn cứu dao động ụ tụ. - Cỏc nghiờn cứu về dao động của ụ tụ trong nước. - Nghiờn cứu về dao động của ụ tụ trờn thế giới. - Nghiờn cứu dao động của ụ tụ. - Xõy dựng mụ hỡnh và thiết lập hệ phương trỡnh vi phõn mụ tả dao động. - Mụ phỏng dao động. - Ảnh hưởng của dao động tới cơ thể con người và xe cộ. - Những ảnh hưởng của dao động lờn cơ thể con người. - Ảnh hưởng của dao động đến độ bền và độ an toàn chuyển động 182.2. - Chỉ tiờu về tần số dao động. - Chỉ tiờu về gia tốc dao động. - 22CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG Mễ HèNH VÀ THIẾT LẬP HỆ PHƯƠNG TRèNH VI PHÂN Mễ TẢ DAO ĐỘNG. - Xõy dựng mụ hỡnh dao động ụ tụ. - Mụ hỡnh dao động. - Mụ hỡnh dao động liờn kết. - Xõy dựng mụ hỡnh dao động. - Thiết lập hệ phương trỡnh vi phõn mụ tả dao động. - 38CHƯƠNG 4: Mễ PHỎNG DAO ĐỘNG. - Một số kết quả mụ phỏng dao động. - Ảnh hưởng của cỏc thụng số đến dao động của xe
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt