- LƯU QUANG LUÂN XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỂ KHẢO SÁT DAO ĐỘNG ĐOÀN XE Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.Ts Lưu Văn Tuấn Hà Nội – 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan. - 19 2.2.1 Mô tả các hệ thống treo trên xe. - Phương trình dao động của các khối lượng được treo. - Lực liên kết của hệ thống treo. - 64 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Đơn vị Giải nghĩa MBS Hệ nhiều vật MBS (Multi Body System) ĐK Đầu xe kéo SMRM Sơmi rơ moóc ĐXSMRM Đoàn xe sơmi rơ moóc G(OXYZ) Hệ tọa độ cố định B(Cxyz) Hệ tọa độ vật, hệ tọa độ con ij Chỉ số bánh xe thứ i (cầu) và trái (j=1)/phải (j=2) i=1÷5 Chỉ số các cầu j=1 Chỉ số bánh xe bên trái j=2 Chỉ số bánh xe bên phải l1 m Khoảng cách từ trọng tâm xe kéo đến cầu 1 l2 m Khoảng cách từ trọng tâm xe kéo đến cầu 2 l3 m Khoảng cách từ trọng tâm xe kéo đến tâm cầu 2 và 3 l4 m Khoảng cách từ trọng tâm rơmoóc đến cầu 4 l5 m Khoảng cách từ trọng tâm rơmoóc đến cầu 5 hC1 m Chiều cao từ mặt đường đến trọng tâm xe kéo hC2 m Chiều cao từ mặt đường đến trọng tâm rơ moóc hk1 m Chiều cao từ mặt đường đến tâm khớp yên ngựa hwx1, 2 m Chiều cao từ mặt đường đến tâm đặt lực gió theo phương x hwy1, 2 m Chiều cao từ mặt đường đến tâm đặt lực gió theo phương y v 2bi m Chiều rộng cơ sở của cầu thứ i, i=1÷5 2wi m Khoảng cách hai hệ thống treo cầu thứ i c m Chiều dài thanh cân bằng dọc của hệ thống treo lk1 m Khoảng cách trọng tâm xe kéo đến khớp yên ngựa lk2 m Khoảng cách trọng tâm rơmoóc đến khớp yên ngựa r0ij m Bán kính tự do của bánh xe thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) ftij m Độ võng tĩnh lốp thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) sij Hệ số trượt bánh xe thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) ϕx, y max Hệ số bám dọc, ngang lớn nhất của bánh xe mC1 kg Khối lượng được treo xe kéo mC2 kg Khối lượng được treo bán moóc mAi kg Khối lượng không được treo cầu i (i= 1÷5) Deg/rad Góc lắc ngang của cầu thứ i (i= 1÷5) deg, deg/s, deg/s2 Góc, vận tốc góc và gia tốc góc lắc ngang của xe kéo deg, deg/s, deg/s2 Góc, vận tốc góc và gia tốc góc lắc ngang của xe rơ moóc deg, deg/s, deg/s2 Góc, vận tốc góc và gia tốc góc lắc dọc của xe kéo deg, deg/s, deg/s2 Góc, vận tốc góc và gia tốc góc lắc dọc của xe rơ moóc deg, deg/s, deg/s2 Góc, vận tốc góc và gia tốc góc bánh xe thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) m, m/s, m/s2 Chuyển vị, vận tốc, gia tốc trọng tâm khối lượng không được treo cầu i (i = 1÷5) AiβC1 C1 C1,,βββ C2 C2 C2,,βββ C1 C1 C1,,ϕϕϕ C2 C2 2,,Cϕϕϕ ij ij ij,,ϕϕϕ Ai Ai Aiξ ,ξ ,ξ vi m, m/s, m/s2 Chuyển vị, vận tốc, gia tốc trọng tâm khối lượng bánh xe thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) ,ij ijzz m, m/s Chuyển vị, vận tốc điểm trên hệ thống treo thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) ,ij ijξξ m, m/s Chuyển vị, vận tốc điểm dưới hệ thống treo thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) m, m/s, m/s2 Chuyển vị, vận tốc, gia tốc phương dọc của khối lượng được treo xe kéo m, m/s, m/s2 Chuyển vị, vận tốc, gia tốc dọc của khối lượng được treo rơ moóc m, m/s, m/s2 Chuyển vị, vận tốc, gia tốc phương thẳng đứng của khối lượng được treo xe kéo m, m/s, m/s2 Chuyển vị, vận tốc, gia tốc phương thẳng đứng của khối lượng được treo rơ moóc m Độ võng động (hành trình trả) của hệ thống treo (i=1÷5, j=1÷2) m Độ võng động (hành trình nén) của hệ thống treo (i=1÷5, j=1÷2) Cij N/m Độ cứng hệ thống treo (i=1÷5, j=1÷2) Kij N/(m/s) Hệ số cản giảm chấn hệ thống treo ij (i=1÷5, j=1÷2) CLij N/m Độ cứng hướng kính lốp thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) KLij N/(m/s) Hệ số cản hướng kính lốp thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) JxC1 kgm2 Mô men quán tính trục x của phần được treo xe kéo JxC2 kgm2 Mô men quán tính trục x của phần được treo bán moóc JAxi kgm2 Mô men quán tính trục x của khối lượng không được treo cầu i (i=1÷5) JAyij kgm2 Mô men quán tính trục y bánh xe thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) MAij Nm Mô men chủ động bánh xe thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) Aij Aij Aijξ ,ξ ,ξ C1 C1 C1x ,x ,x C2 C2 C2x ,x ,x C1 C1 C1z ,z ,z C2 C2 C2z ,z ,z tdijfndijfvii MBij Nm Mô men phanh bánh xe thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) Mij Nm Mô men quay bánh xe thứ ij quanh trục y (i=1÷5, j=1÷2) MTi Nm Mô men thanh ổn định ngang cầu i (i=1÷5) Fwx N Lực cản không khí phương x Fwy N Lực gió ngang phương y Fxij N Lực dọc bánh xe thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) Fzij N Phản lực bánh xe thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) FGij N Tải trọng tĩnh ứng với bánh xe thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) FCij N Lực đàn hồi hệ thống treo thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) FKij N Lực cản giảm chấn hệ thống treo thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) FCLij N Lực đàn hồi lốp bánh xe thứ ij ((i=1÷5, j=1÷2) FKLij N Lực cản giảm chấn lốp bánh xe thứ ij (i=1÷5, j=1÷2) viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Phân loại các tín hiệu ngẫu nhiên. - Mô hình dao động ¼. - 12 Hình 2.1 Rơ mooc chở khách (Bus trailer. - 14 Hình 2.2 Rơ mooc chở hàng. - 15 Hình 2.3 Rơmooc kiểu caravan. - 15 Hình 2.4 Sơ mi rơ mooc chở khách. - 16 Hình 2.5 Sơ mi rơ mooc chở hàng. - 16 Hình 2.6 Tổ hợp ô tô rơ mooc. - 17 Hình 2.7 Tổ hợp ô tô rơ mooc chở khách. - 17 Hình 2.8 Tổ hợp ô tô đầu kéo - sơ mi rơ mooc. - 17 Hình 2.9 Tổ hợp ô tô -sơ mi rơ mooc- rơmooc. - 18 Hình 2.10 Tổ hợp ô tô – rơ mooc chuyên dùng. - 18 Hình 2.11 Các loại đoàn xe thông dụng. - 19 Hình 2.12. - 20 Hình 2.13. - 21 Hình 2.14. - hệ thống treo phụ thuộc cầu dẫn hướng. - 21 Hình 2.15 hệ thống treo phụ thuộc cân bằng. - 22 Hình 2.16. - Bộ phận hướng hệ thống treo cân bằng. - 22 Hình 2.17 hệ thống treo thanh cân bằng dọc. - 23 Hình 2.18. - 24 Hình 2.20. - 24 Hình 2.21 cấu tạo khớp yên ngựa 2 bậc tự do. - 25 Hình 3.1: Hệ tọa độ đoàn xe trong mặt phẳng dọc. - 37 Hình 3.10. - 38 Hình 3.11. - 39 Hình 3.12. - 40 Hình 3.13. - Hệ thống treo phụ thuộc cầu 1. - 43 Hình 3.14. - Hệ thống treo cân bằng cầu 2,3. - 44 Hình 3.15: hệ thống treo cân bằng có thanh cân bằng lắc dọc cầu 4,5. - 44 Hình 3.16. - Sơ đồ hệ thống treo phụ thuộc cân bằng cầu 2,3. - 45 Hình 3.17. - Sơ đồ hệ thống treo phụ thuộc thanh cân bằng cầu 4,5. - 45 Hình 3.19 Đặc tính dàn hồi hệ thống treo nhíp. - 47 Hình 3.18 Mô hình hệ thống treo. - 47 Hình 3.20. - 48 Hình 3.21. - Mô hình lốp. - 53 Hình 3.22. - 54 Hình 3.23. - 55 Hình 3.24 Mấp mô đường theo tọa độ. - 55 Hình 3.25. - liên kết giữa khối lượng được treo và không được treo thông qua hệ thống treo cũng là liên kết động lực học. - Các hệ thống treo cũng được mô tả phi tuyến. - ảnh hưởng của dao động. - Hình 1.1: Phân loại các tín hiệu ngẫu nhiên 6 Đến nay yếu tố mấp mô mặt đường, vẫn được coi là nguồn gây ra dao động chủ yếu cho ô tô. - Rơ mooc có thể được trang bị như ô tô khách cỡ nhỏ (Minibus), ô tô khách thành phố (Urban bus ) và ô tô khách liên tỉnh (Interurbancoach) Hình 2.1 Rơ mooc chở khách (Bus trailer. - 14 Hình 2.2 Rơ mooc chở hàng − Rơmooc kiểu caravan(Caravan. - là rơ mooc được thiết kế để làm nhà ở lưu động Hình 2.3 Rơmooc kiểu caravan − Rơmooc chuyên dùng (Special trailer): là rơ mooc có kết cấu và trang bị được dùng: chỉ để chuyên chở người và / hoặc hàng hóa cần có sự sắp xếp đặc biệt. - 15 Hình 2.4 Sơ mi rơ mooc chở khách − Sơ mi rơ mooc chở hàng(General purpose semi- trailer): là sơmi rơ mooc có kết cấu và trang bị dùng để chở hàng. - Hình 2.5 Sơ mi rơ mooc chở hàng − Sơ mi rơ mooc chuyên dùng(Special semi- trailer): là sơmi rơ mooc có kết cấu và trang bị được dùng: chỉ để chuyên chở người và/hoặc hàng hóa cần có sự sắp xếp đặc biệt. - 16 Hình 2.6 Tổ hợp ô tô rơ mooc • Tổ hợp ô tô – rơmooc chở khách(Passenger road train): Là sự kết hợp của một ô tô khách với một hoặc nhiều rơmooc độc lập, được nối bằng thanh kéo, dùng để vận chuyển hành khách.Tổ hợp này có thể được trang bị như ô tô khách, Chỗ ngồi cho hành khách được bố trí không liên tục trên tổ hợp. - Hình 2.7 Tổ hợp ô tô rơ mooc chở khách • Tổ hợp ô tô/ đầu kéo – sơ mi rơ mooc (Articulated road train): Là sự kết hợp của một xe đầu kéo với một sơ mi rơmooc, có thể là loại chuyên dùng hoặc thông dụng. - Hình 2.8 Tổ hợp ô tô đầu kéo - sơ mi rơ mooc 17 • Tổ hợp ô tô -sơ mi rơ mooc- rơmooc(Double road train): Là sự kết hợp của một ô tô đầu kéo với một sơ mi rơ mooc và một rơmooc, có thể là loại chuyên dùng hoặc thông dụng. - Hình 2.9 Tổ hợp ô tô -sơ mi rơ mooc- rơmooc • Tổ hợp ô tô – rơ mooc hỗn hợp(Composite road train): Là kết hợp của một ô tô chở người với một rơmooc chở hàng. - Hình 2.10 Tổ hợp ô tô – rơ mooc chuyên dùng 18 Hình 2.11Các loại đoàn xe thông dụng 2.2. - được liên kết với nhau qua khớp yên ngựa (8), như Hình 2.7 19 Hình 2.12. - cụm 2 cầu chủ động sử dụng hệ thống treo cân bằng. - Khối lượng không được treo của các cầu mAi đặt tại trọng tâm Ai của các cầu (i= 1 ÷ 5) Hình 2.13. - Vị trí các khối lượng trên xe 2.2.1 Mô tả các hệ thống treo trên xe. - Hình 2.14. - hệ thống treo phụ thuộc cầu dẫn hướng 21 Hệ thống treo phụ thuộc cân bằng cầu 2, 3: hai cầu chủ động trên ô tô kéo Hình 2.15 hệ thống treo phụ thuộc cân bằng 1. - Hình 2.16. - Bộ phận hướng hệ thống treo cân bằng (1. - Trục quay) 22 Hệ thống treo cầu 4, 5: hệ thống treo thanh cân bằng dọc Hình 2.17 hệ thống treo thanh cân bằng dọc Khớp yên ngựa: Có tác dụng để liên kết giữa ô tô đầu kéo và sơ mi rơ móc. - Hình 2.18. - Vị trí kết nối kingpin Hình 2.20. - Sau khi kết lối 24 Hình 2.21 cấu tạo khớp yên ngựa 2 bậc tự do (1. - hệ thống treo: cách bố trí lắp đặt trên đoàn xe. - Hình 3.1: Hệ tọa độ đoàn xe trong mặt phẳng dọc 29 i. - LỰC VÀ MOMEN TÁC DỤNG NÊN ĐOÀN XE SMRM Khi đoàn xe có 7 khối lượng được tách theo nguyên lý tách cấu trúc ta có các lực tác dụng lên các vật như sau: Hình 2.5: Sơ đồ lực và momen ngoại lực và liên kết của đoàn xe sơ mi rơ móc được chiếu nên mặt phẳng dọc. - nội lực hệ thống treo Fcij, Fkij. - Hình 2.5 là sơ đồ lực tác dụng vào các khối lượng trên đoàn xe. - Phương trình dao động khối lượng được treo xe đầu kéo: Dựa vào hình 2.6 và 2.7, xét phần khối lượng được treo xe kéo ta có thể viết được các phương trình gồm: Phương trình động lực học thẳng đứng 2.1. - Phương trình dao động khối lượng được treo sơ mi rơ móc: Dựa vào hình 2.8 và 2.9, xét phần khối lượng được treo bán móc ta có thể viết được các phương trình gồm: Phương trình động lực học thẳng đứng 2.4. - (với i Hình 3.10. - Động lực học phương thẳng đứng và chuyển động góc ngang cầu 1 38 Hình 3.11. - Động lực học phương thẳng đứng và chuyển động góc ngang cầu 2,3 39 Hình 3.12. - (Hình 2.6 và Hình 2.8) Trong mô hình động lực học chỉ có một bánh xe, được mô tả tổng quát, với 4 trạng thái: (i) Bánh xe có moment chủ động MAij > 0 (như là bánh xe chủ động thông thường) (ii) Bánh xe bị phanh MBij < 0 (như bánh xe phanh thông thường). - Trong mô hình động lực học, các bánh 41 xe được mô tả bằng một hình tổng quát như (Hình 2.6 và Hình 2.8) Với 4 trạng thái. - Trạng thái tăng tốc: Mij = MAij + Trạng thái phanh: Mij = MBij + Bị đẩy bằng lực cản lăn fFz > 0: Mij = 0 + Bị kéo bằng lực cản lăn fFz < 0: Mij = 0 Dựa vào (Hình 2.6 và Hình 2.8) ta có thể viết phương trình chuyển động góc cho 10 bánh xe như sau. - Nội lực hệ thống treo FCij, FKij. - Lực liên kết của hệ thống treo Hệ thống treo trong đối tượng nghiên cứu của đề tài này được mô tả theo ba dạng , hệ thống treo phụ thuộc (cầu 1) hình 2.13 và hệ thống treo phụ thuộc cân bằng 2 cầu dạng tandem (cầu 2,3) Hình 2.14. - Cuối cùng là hệ thống treo cân bằng với thanh cân bằng lắc dọc (cầu 4,5) hình 2.15. - Riêng hệ thống treo phụ thuộc cầu 1 đã được mô tả trong nhiều tài liệu tham khảo [7] Hình 3.13. - Hệ thống treo phụ thuộc cầu 1 43 Hình 3.14. - Hệ thống treo cân bằng cầu 2,3 Hình 3.15: hệ thống treo cân bằng có thanh cân bằng lắc dọc cầu 4,5 44 Hình 3.16. - Sơ đồ hệ thống treo phụ thuộc cân bằng cầu 2,3 Trong đó. - (2.25) Hình 3.17. - (2.26) Lực liên kết của hệ thống treo liên kết giữa khối lượng được treo và khối lượng không được treo. - (2.29) Hình 3.18 Mô hình hệ thống treo Hình 3.19 Đặc tính dàn hồi hệ thống treo nhíp 47. - các độ dịch chuyển phương thẳng đứng của đầu dưới hệ thống treo. - Hình 3.20
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt