- NGUYỄN TIẾN THỌ NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH HỆ THỐNG TREO KHÍ NÉN DẠNG MC.PHERSON LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội- 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI. - NGUYỄN TIẾN THỌ NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH HỆ THỐNG TREO KHÍ NÉN DẠNG MC.PHERSON Ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lực LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS ĐÀM HOÀNG PHÚC Hà Nội- 2018 1 MỤC LỤC MỤC LỤC. - 5 DANH MỤC CÁC BẢNG. - 8 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ. - Tổng quan về dao động ô tô. - Ảnh hưởng của dao động ô tô đối với con người, đường giao thông, độ bền xe và tính an toàn kinh tế chuyển động. - Ảnh hưởng của dao động ô tô lên cơ thể con người. - Ảnh hưởng của dao động ô tô đến đường giao thông, độ bền xe và độ an toàn kinh tế chuyển động. - Chỉ tiêu đánh giá dao động. - Chỉ tiêu về độ êm dịu. - Chỉ tiêu về an toàn hàng hóa. - Chỉ tiêu về tải trọng động. - Chỉ tiêu về độ bền chi tiết. - Chỉ tiêu mức độ thân thiện với đường. - Chỉ tiêu về an toàn động lực học. - Chỉ tiêu về không gian bố trí hệ thống treo. - Hệ thống treo trên ô tô. - Mô hình nghiên cứu dao động ô tô. - Mục tiêu và phương pháp nghiên cứu đề tài. - Mục tiêu nghiên cứu. - Phương pháp nghiên cứu. - Phạm vi nghiên cứu. - Nội dung nghiên cứu. - 26 CHƯƠNG 2- ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC HỆ THỐNG TREO KHÍ NÉN DẠNG MC.PHERSON. - Đặc điểm hệ thống treo khí nén. - Cơ sở lý thuyết của bộ phận đàn hồi. - Đặc tính tải của buồng đàn hồi. - Độ cứng của buồng đàn hồi khí nén. - Tính toán bộ phận đàn hồi. - Các thông số của treo khí nén. - Đường đặc tính của treo khí. - Đặc tính hình học hệ thống treo. - Mối quan hệ hình học của hệ treo Mc.Pherson. - Động lực học hệ thống treo khí nén. - Tính đường kính piston dw. - Xây dựng đường đặc tính của bộ phận đàn hồi. - 43 CHƯƠNG 3- KHẢO ST ĐẶC TÍNH HỆ THỐNG TREO MC.PHERSON C PHẦN T ĐÀN HI KHÍ NN. - Cấu tạo hệ thống treo khí nén cầu trước. - Thông số kỹ thuật của xe con. - Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến dao động xe con. - 61 4 LỜI CAM ĐOAN Tôi là : Nguyễn Tiến Thọ Sinh ngày: 02 tháng 12 năm 1981 Hoạc viên cao học lớp 2017A- Kỹ thuật ô tô – Trường Đại học Bách khoa hà Nội. - Hiện đang công tác tại: Nhà máy ô tô VEAM Luận văn cao học với đề tài “Nghiên cứu đặc tính hệ thống treo khí nén dạng Mc.Pherson” do PGS.TS. - Đàm Hoàng Phúc hướng dẫn là công trình nghiên cứu của riêng tôi. - Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. - Những nội dung được trình bày trong luận văn do chính tôi thực hiện với sự hướng dẫn khoa học của thầy giáo PGS.TS. - Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực. - Hà Nội, ngày 24 tháng 09 năm 2018 Học viên Nguyễn Tiến Thọ 5 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Danh mục các ký hiệu Ký hiệu Tên gọi Đơn vị G0 Trọng lượng bản thân xe không tải N Gt Trọng lượng toàn xe khi đầy tải N G10 Trọng lượng đặt lên cầu trước khi không tải N G1t Trọng lượng đặt lên cầu trước khi đầy tải N G20 Trọng lượng đặt lên cầu sau khi không tải N G2t Trọng lượng đặt lên cầu sau khi đầy tải N g Gia tốc trọng trường m/s2 WB Chiều dài cơ sở mm LW Chiều dài toàn bộ của xe mm BW Chiều rộng toàn bộ của xe mm HW Chiều cao toàn bộ của xe mm BT1, BT2 Vết bánh xe phía trước và sau mm Rbx Bán kính bánh xe mm Htmax Chiều cao tải xe lớn nhất mm Hmin Khoảng sáng gầm xe mm δ0 Góc nghiêng ngang trụ xoay đứng ( góc Kingpin) rad ∆δ Sự thay đổi góc nghiêng ngang rad γ0 Góc nghiêng ngang bánh xe ( góc Camber) rad r0 Bán kính bánh xe quay quanh trụ đứng mm ft Độ võng tĩnh mm fđ Độ võng động mm f0T Độ võng của hệ treo ở trạng thái không tải mm Kr Chiều dài trụ đứng mm 6 hs Tâm quay tức thời của thùng xe dưới mặt đường mm Fp Tải trọng đặt lên buồng đàn hồi N F20 Lực tác dụng lên bộ phận đàn hồi xe không tải N S Diện tích làm việc buồng đàn hồi m2 U Hệ số biến đổi diện tích làm việc ở trạng thái tức thời Us Hệ số biến đổi diện tích làm việc ở trạng thái tĩnh pa Áp suất khí quyển N/m2 p Áp suất khí nén trong buồng đàn hồi N/m2 p0 Áp suất ban đầu ở trạng thái không tải N/m2 pz Độ chênh áp suất của buồng khí nén N/m2 ps Áp suất khí nén ở trạng thái tĩnh N/m2 pps Áp suất buồng đàn hồi ở chiều cao tĩnh N/m2 pp Áp suất buồng đàn hồi ở chiều cao tức thời N/m2 V Thể tích buồng đàn hồi ở chiều cao tức thời m3 Vs Thể tích đàn hồi ở chiều cao tĩnh m3 Vtt Thể tích buồng tích trữ khí m3 v Thể tích buồng m3 n Trị số mũ đa biến của phương trình trạng thái khí lý tưởng dw Đường kính piston mm z Chuyển vị của piston mm C Độ cứng của buồng đàn hồi N/m C0 Độ cứng bộ phận đàn hồi N/m Cs Độ cứng phần tử đàn hồi ở trạng thái tĩnh N/m Cz Độ cứng phần tử đàn hồi ở trạng thái làm việc N/m ω0 Tần số dao động riêng ω0s Tần số dao động riêng ở trạng thái tĩnh 7 ω0z Tần số dao động riêng ở trạng thái làm việc dw0 Đường kính hiệu dụng của piston mm dw1 Đường kính piston tương ứng với hành trình trả lớn nhất mm dw2 Đường kính piston tương ứng với hành trình nén lớn nhất mm lt Chiều dài đòn ngang trên mm ld Chiều dài đòn ngang dưới mm lbx Khoảng cách từ tâm quay khớp trong của càng chữ A đến bánh xe mm llx Khoảng cách từ tâm khớp trong đến vị trí đặt balon khí mm 8 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Bảng chỉ tiêu về an toàn hàng hóa ( theo hiệp hội đóng gói Đức BFSV. - 17 Bảng 3.1: Giá trị áp suất khí nén tương ứng với các phần trăm tải. - Giá trị lực đàn hồi ( N) tương ứng tại các vị trí chuyển vị. - Tỷ lệ thay đổi lực đàn hồi của balon khí so với trạng thái không tải. - Sơ đồ liên hệ của hệ thống “ Đường- ô tô- con người. - Sơ đồ nghiên cứu dao động ô tô. - Độ cứng và tần số dao động của hệ thống treo cơ khí và treo khí nén. - Xác định độ cứng của buồng đàn hồi. - Quan hệ giữa lực và đường kính piston. - Phương pháp đồ thị xây dựng quan hệ động học hệ treo Mc.pherson. - Đồ thị quan hệ động học hệ treo Mc.pherson. - 41 Hình 2.10. - Góc quay của đòn ngang Hình 2.11. - Kết cấu động học hệ thống. - Cấu tạo hệ thống treo khí nén. - Đường đặc tính đàn hồi của hệ thống treo khí cầu sau. - Ở nước ta, trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, việc phát triển các ngành khoa học kỹ thuật là vô cùng quan trọng và cần thiết. - Công nghệ sản xuất ô tô không ngừng được cải tiến với sự giúp đỡ về khoa học kỹ thuật của các nước tiên tiến. - Ngành sản xuất ô tô đang từng bước trở thành mũi nhọn của nền kinh tế, đưa đất nước ngày càng phát triển, nền kinh tế Việt Nam có những bước phát triển vượt bậc, đời sống người dân được nâng cao, cùng với việc chính phủ đang đầu tư rất nhiều vào quy hoạch và xây dựng hệ thống giao thông vận tải, đã khiến ô tô trở thành phương tiện đi lại tiện nghi và phổ biến và đang dần khẳng định được nhu cầu vận tải, di chuyển trong nội địa, được nhiều người quan tâm. - Vì thế việc nghiên cứu về ô tô là rất cần thiết. - Việc nắm bắt những tiến bộ khoa học kỹ thuật không chỉ bó gọn trong chuyên ngành đã học mà yêu cầu thực tế chúng ta phải tìm hiểu kỹ các lĩnh vực liên quan. - Hiện nay, do đời sống con người ngày càng cao, nhu cầu đi lại của con người ngày càng lớn thì ô tô vẫn là phương tiện chưa thể thay thay thế. - Song do điều kiện đường xá kém chất lượng là một trong những nguyên nhân quan trọng gây ảnh hưởng tới chuyển động, tính tiện nghi, tính an toàn chuyển động,… 11 Chính vì vậy, việc quan tâm đến độ êm dịu của một chiếc xe khi tham gia giao thông là vấn đề quan trọng trong quá trình chế tạo phương tiện tham gia giao thông nói chung và chế tạo ô tô nói riêng. - Khi ô tô chuyển động trên đường, đặc biệt là đường mấp mô, không bằng phẳng, ô tô thường chịu các dao động do bề mặt đường sinh ra, đồng thời có cả các dao động do bản thân ô tô sinh ra như: vận tốc chuyển động của ô tô, lực cản không khí,…Những dao động này ảnh hưởng xấu tới tưởi thọ của xe, hàng hóa trên xe và đặc biệt là người lái và người ngồi trên xe. - Các kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của dao động đối với con người đều đi đến kết luận là con người nếu phải chịu đựng lâu trong môi trường dao động của ô tô sẽ mắc bệnh về thần kinh và não. - Đặc biệt là người lái xe, nếu dao động của xe vượt quá ngưỡng cho phép (80-120 lần/ phút) thì sẽ làm tăng lỗi điều khiển của người lái. - Vì vậy, tính êm dịu trong chuyển động là một trong những chỉ tiêu quan trọng của xe. - Tính năng này phụ thuộc khá nhiều yếu tố, trong đó hệ thống treo đóng vai trò vô cùng quan trọng và quyết định tới tính êm dịu trong quá trình chuyển động của xe. - Hệ thống treo sử dụng nhíp lá, lò xo. - ra đời từ rât sớm không thể đáp ứng được nhu cầu đòi hỏi về độ êm dịu của xe, hệ thống treo sử dụng khí nén cũng không phải là phát minh mới, hệ thống treo dạng Mc pherson cũng chưa phải là lựa chọn tốt nhất để đáp ứng được yêu cầu này. - Do đó, để đáp ứng được nhu cầu về khả năng êm dịu và an toàn chuyển động, ngày nay trên nhiều xe, đặc biệt là cá xe ô tô chở người đã trang bị hệ thống treo khí nén có điều khiển điện tử với nhiều ưu điểm như có thể thay đổi chiều cao thân xe và độ cứng của hệ thống treo phù hợp với sự thay đổi tải trọng và bề mặt đường khác nhau. - Xuất phát từ vấn đề trên, hướng nghiên cứu của đề tài là: “Nghiên cứu đặc tính hệ thống treo khí nén dạng Mc.Pherson” theo phương pháp giải tích tạo cơ sở lý thuyết phục vụ đánh giá chất lượng dao động của xe con nói riêng và đóng góp cơ sở khoa học trong quá trình hoàn thiện thiết kế ô tô nói chung. - 12 Khảo sát và đánh giá ảnh hưởng động lực học hệ thống treo Mc.Pherson của xe ô tô con, qua đó tạo cơ sở để đề xuất các sáng kiến, cải tiến kỹ thuật nâng cao chất lượng dao động và cũng như mức độ ảnh hưởng tính êm dịu chuyển động của xe. - Luận văn được thực hiện tại Bộ môn ô tô và xe chuyên dụng, Viện Cơ khí động lực, Đại học Bách khoa Hà Nội, dưới sự hướng dẫn khoa học của thầy giáo PGS.TS Đàm Hoàng Phúc. - Mặc dù đã có nhiều nỗ lực, nhưng do trình độ, thời gian nghiên cứu còn hạn chế nên các vấn đề được trình bày trong luận văn không tránh khỏi những sai sót. - Tổng quan về dao động ô tô Ô tô là một hệ dao động cơ học bao gồm liên kết của nhiều hệ vật, nhiều khối lượng có mối liên kết với nhau bằng các phần tử có đặc tính phi tuyến phức tạp và nằm trong mối liên hệ chặt chẽ với bề mặt đường có biên dạng phức tạp. - Trong khi nghiên cứu dao động ô tô thường giả thiết khối lượng ô tô là tập trung, được chia làm hai phần được treo và không được treo. - Dao động của phần được treo là dao động phức tạp, và có thể xem là tập hợp của nhiều dao động đơn giản khác nhau. - Trong đó, dịch chuyển tịnh tiến theo phương trục Oz và dịch chuyển góc tương đối theo phương trục Oy ( lắc dọc), Ox ( lắc ngang) có ảnh hưởng nhiều nhất tới độ êm dịu chuyển động và độ an toàn chuyển động của ô tô. - Ảnh hưởng của dao động ô tô lên cơ thể con người Dao động của ô tô ảnh hưởng xấu đến con người, hàng hóa chuyên chở trên xe, đến khả năng làm việc và độ bền của các cụm, các cơ cấu tổng thành trên xe. - Khi ô tô chuyển động sinh ra các dao động tác động lên người ngồi trên xe ô tô làm cho cơ thể con người vừa thực hiện dao động riêng tắt dần và dao động cưỡng bức. - Lực kích thích tác động lên cơ thể con người bằng một trong hai đường truyền: tác động từ ghế nếu người đó ngồi và tác động từ sàn xe nếu người đó đứng. - Dao động phức tạp này gây biến đôi tâm sinh lý làm cơ thể mệt mỏi, giảm năng suất làm việc gây ảnh hưởng lâu dài đến sức khỏe. - Ảnh hưởng của dao động ô tô lên cơ thể con người còn phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: thời gian tác động, hướng tác động, đặc tính của hàm kích dao động, cũng như các đại lượng đặc trưng cho dao động như: tần số, biên độ, vận tốc, gia tốc dao động,… 14 1.2.2. - Khi ô tô dao động sẽ phát sinh các tải trọng động tác dụng lên khung vỏ ô tô, lên các cụm, các hệ thống và các chi tiết của xe cũng như bề mặt đường,…ảnh hưởng tới tuổi thọ, độ bền của xe và độ bền của đường. - Đối với độ bền chi tiết ô tô thì ảnh hưởng của dao động được thể hiện một cách rõ rệt. - Khi dao động, gia tốc dao động gây ra các tải trọng quán tính và có thể xảy ra hiện tượng cộng hưởng làm hư hỏng các chi tiết, khung vỏ của xe,… Dao động của ô tô sẽ gây ra sự thay đổi giá trị phản lực tiếp tuyến giữa mặt tiếp xúc của bánh xe với bề mặt đường. - Nếu giá trị phản lực pháp tuyến giảm so với trường hợp tải trọng tĩnh thì sẽ giảm khả năng tiếp nhận các lực dọc (lực kéo, lực phanh) và lực ngang, còn khi giá trị phản lực này tăng lên thì sẽ tăng tải trọng động tác dụng xuống nền đường Trong quá trình chuyển động xe có thể xảy ra hiện tượng tách bánh xe (bánh xe bị nhấc khỏi bề mặt đường) làm độ an toàn chuyển động giảm vì lúc đó mất khả năng bám của bánh xe với mặt đường. - Đối với bánh xe chủ động, khi có hiện tượng tách bánh thì công suất của động cơ truyền tới bánh xe lúc này thành vô ích, năng lượng của ô tô không trực tiếp đẩy ô tô chyển động mà làm bánh xe quay tự do, sau đó bánh xe lại tiếp xúc với mặt đường tạo ra ma sát trượt giữa bánh xe với mặt đường làm mòn lốp, gây va đập trong hệ thống truyền lực. - Nếu hiện tượng này xảy ra nhiều và liên tục sẽ làm tăng tiêu hao nhiên liệu ảnh hưởng đến kinh tế của ô tô. - Ngoài ra, chính các lực tác động thường xuyên xuống mặt đường làm hỏng hệ thống mặt đường.
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt