Đang tải... (xem toàn văn)
Chương I: Chuyển động quay vòng của ô tô khi tính đến sự biến dạng của lốp xe Chương II: Ảnh hưởng của kết cấu ô tô khi quay vòng Chương III: Hàm truyền khi xe quay vòng Chương IV: Ảnh hưởng của gió bên khi quay vòng Chương V: Tính toán các thông số cụ thể của xe Bus SAMCO – BG4W Chương VI: Đề xuất và tính toán tính ổn định tối ưu của ôtô Chương VII: Kết luận và kiến nghị.
LỜI MỞ ĐẦU 1.1/ Lí chọn đề tài: Xe buýt phần thiết yếu sống hàng ngày đóng vai trò quan trọng cấu xã hội nhiều nước nói chung đặc biệt Việt Nam ta nói riêng Một nước phát triển vươn tầm giới khơng thể thiếu hệ thống xe buýt, quản lí, dịch vụ chuyên nghiệp Xe bt trở thành thói quen khơng thể thiếu đời sống nhiều người dân, đặc biệt cán hưu trí học sinh, sinh viên Ước tính trung bình ngày xe bt vận hành 10.000 lượt xe, vận chuyển triệu lượt hành khách, hạn chế 700.000 lượt xe máy tham gia giao thơng đường phố Vì giảm thiểu đươc tình trạng ách tắc giao thơng nước ta, giảm thiểu vụ tai nạn giao thông đáng tiếc xảy Giảm thiểu tình hình nhiễm môi trường ngày độ tham gia q nhiều phương tiện giao thơng Có thể nói xe bt phương tiện cơng cộng thiếu quốc gia Đứng trước nhu cầu lớn xe buýt vấn đề an tồn ổn định xe buýt phục vụ người dân hàng ngày phải đảm bảo Những vấn đề nhắc nhở người có trách nhiệm phải ln ln đặt nặng lên vai vấn đề nghiên cứu để nêu vấn đề xe buýt hành đặc biệt dựa vấn đề đề xuất phương án để khắc phục vấn đề cách tối ưu mà phù hợp với kinh tế nước nhà Qua chúng tơi nhận thấy cần phải làm điều để cống hiến cho công nhiệp nước nhà dây nghiên cứu đề tài “ Nghiên cứu tính tốn ổn định tơ vào quay vòng” chúng tơi nghiên cứu cụ thể xe buýt SAM CO BG4w, vấn đề thực tế vấn đề an toàn ,ổn định xe buýt vào quay vòng Qua việc nghiên cứu chúng tơi tìm hiểu đưa vấn đề mắc phải xe buýt đề xuất để làm cho xe buýt an tồn ổn định vào quay vòng đường Đó lí chúng tơi chọn đề tài để nghiên cứu tính tốn Đề tài “ NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CỦA Ơ TƠ KHI QUAY VỊNG” 1.2/ Mục tiêu nhiệm vụ: 1.2.1/ Mục tiêu: Vận dụng kiến thức, lí thuyết ổn định để nghiên cứu tính tốn ổn định dòng xe bt 50 chỗ ngồi SAMCO BG4w Từ rút vấn đề nhứng xe buýt xuất xưởng hoạt động đường, song song với vấn đề đề xuất ý kiến để đảm bảo an toàn, ổn định xe hoạt động đường đặc biệt vào cua có gió tác dụng vào Khắc phục vấn đề cho xe xuất xưởng sau 1.2.2/ Nhiệm vụ: Đưa yếu tố ảnh hưởng đến q trình quay vòng xe, yếu tố phải đưa cụ thể vấn đề, từ đưa điều khuyên nên làm xe Nghiên cứu mơ hình tình tốn xe để có phương trình động học, động lực học tạo tảng cho việc nghiên cứu vấn đề đề tài Dựa tiêu đánh giá độ ổn định để đánh giá ổn định xe xét xe không đạt tiêu chuẩn phải có biện pháp khắc phục 1.3/ Giới hạn đề tài: Việc khảo sát tính ổn định xe thực tế khó khăn xe hệ phức tạp gồm nhiều hệ thống, nhiều phận cấu thành, hệ thống hệ nhỏ đàn hồi nên xem xe đặt hệ đàn hồi Nên để dễ đàng việc nghiên cứu ta nghiên cứu xe mơ hình hóa với hệ tọa độ mặt đường Để trình tính tốn đơn giản thu gọn, ta đơn giản hóa vấn đề khơng thiết vấn đề thực tế không ảnh hưởng nhiều cho lắm, nhiên đơn giản hóa nằm giới hạn cho phép 1.4/ Phương pháp nghiên cứu: Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến xe vào quay vòng hay đường thực tế, bao gồm yếu tố chủ quan yếu tố khác quan Phân tích yếu tố động học xe, yếu tố động lực học tác động vào xe thơng qua mơ hình tính tốn đơn giản hóa Từ phương trình động lực học làm nên tảng ta thiết lập phương trình tính tốn thơng số ảnh hưởng đến ổn định quay vòng xe Sau thiết lập phương trình tính tốn ta tính tốn thơng số cụ thể xe ta xét Sau so sánh với tiêu đánh giá để kiểm nghiệm độ ổn định thơng qua thơng số Nếu với thông số kết cấu xe không đạt an toàn, ổn định ta phải đề xuất lại thơng số kết cấu mới, sau tính tốn lại từ đầu thông số ổn định với thông số 1.5/ Bố Cục Luận Văn: Bố cục luận văn gồm chương sau: Chương I: Chuyển động quay vòng tơ tính đến biến dạng lốp xe Chương II: Ảnh hưởng kết cấu tơ quay vòng Chương III: Hàm truyền xe quay vòng Chương IV: Ảnh hưởng gió bên quay vòng Chương V: Tính tốn thông số cụ thể xe Bus SAMCO – BG4W Chương VI: Đề xuất tính tốn tính ổn định tối ưu ôtô Chương VII: Kết luận kiến nghị Phụ lục CHƯƠNG I: CHUYỂN ĐỘNG QUAY VÒNG CỦA Ơ TƠ KHI TÍNH ĐẾN SỰ BIẾN DẠNG CỦA LỐP XE 1.1/Qúa trình quay vòng tơ: Hình 1-1 : Q trình quay vòng tơ Qúa trình quay vòng tơ chia làm giai đoạn: GDI: giai đoạn chuẩn bị vào đường quay vòng với R → ∞ GDII: giai đoạn vào quay vòng với bán kính tức thời R = Const GDIII: giai đoạn khỏi đường quay vòng với R → ∞ 1.2/ Sự quay vòng ô tô không tính đến biến dạng lốp xe: 1.2.1/ Qúa trình quay vòng tơ: Hình 1-2: Mơ hình quay vòng tơ m: chiều rộng vết bánh xe l : khoảng cách cầu xe R: bán kính quay vòng tức thời O: tâm quay vòng tức thời θ : góc quay hệ thống lái θ n : góc quay bánh xe dẫn hướng bên ngồi θt : góc quay bánh xe dẫn hướng bên Xét mơ hình ta có: ·AOB = θ ; FOB · · = θ n ; COB = θt tg θ = l l ⇒R = tgθ R Trong thực tế xe vào góc cua tài xế đánh lái từ từ với góc quay hệ thống lái nhỏ ( không cua ngặt quĩ đạo chuyển động điều nguy hiểm) Nên θ bé ⇒ tg θ ≈ θ ⇒ R = l θ [1-1] Đây cơng thức tính bán kính quay vòng tức thời xe khơng tính đến biến dạng lốp xe Xác định mối quan hệ θ n θt ? Cotgθ n = Cotgθt = R+ m [1-2] m [1-3] l R− l ⇒ Cotgθ n - Cotgθt = m l [1-4] Nhìn vào biểu thức [1-4] ta thấy , mặt lý thuyết vào cua góc quay bánh xe dẫn hướng khác nhau, tức θ n ≠ θt Nhưng thực tế chênh lệch nhỏ nên ta bỏ qua xem θ n = θt Vì tính tốn sau ta xem θ n = θt 1.2.2/ Các lực tác dụng vào ô tô quay vòng : Khi xe vào quay vòng ta xét lực tác dụng lên xe cụ thể vào trọng tâm T xe Trọng tâm cách cầu trước đoạn a, cách cầu sau đoạn b Tại tâm T quay vòng xuất lực li tâm Plt tác dụng lên xe, có phương chiều hình vẽ Phân tích Plt thành thành phần theo phương Ox0 Oy0 ta Px , Py Trong lực Px lực dọc trục xe có xu hướng làm xe tới ta khơng xét đến Lực Py có xu hướng làm xe văng khỏi đường ta xét lực Py Hình 1-3: Phân tích lực tác dụng quay vòng Ta có : Py = G jy g Trong : j y gia tốc hướng tâm [1-5] jv gia tốc pháp tuyến jt gia tốc tiếp tuyến Phân tích Hình 1-3 ta được: j y = jvCosα a + jt Sinα a [1-6] Với α a góc hợp lực li tâm với phương ngang xe '2 Gia tốc pháp tuyến jv = ρ α a [1-7] Gia tốc tiếp tuyến jt = ρ α a'' [1-8] Trong : ρ = OT bán kính quán tính v v.θ v.θ ⇒ jv = ρ Xét α = ω = = ÷ R l l ' a Xét α a'' = ( α a' ) = ' v 'θ + vθ ' v 'θ + vθ ' ⇒ jt = ρ l l Mặt khác xét Hình 1-3 ta có: Sinα a = b R l ; Cosα a = = ρ ρ ρ θ Từ ta tính gia tốc hướng tâm: v 'θ + vθ ' b v.θ l jy = ρ. + ρ ÷ l ρ l ρ θ = v 2θ b ' + ( v θ + vθ ' ) l l = v 2θ + b ( v 'θ + vθ ' ) l Khi đó: [1-9] Py = G G jy = v 2θ + b ( v 'θ + vθ ' ) g g l [1-10] Ta có nhận xét biểu thức [1-10] sau: Lực Py lực làm xe có xu hướng văng khỏi mặt đường nên vào quay vòng để xe an tồn lực Py phải nhỏ Để Py giảm thì: + v giảm : tức giảm tốc độ xe vào quay vòng + θ = Const ⇒ θ ' = tức xe vào quay vòng góc quay hệ thống lái phải từ từ, thay đổi nhỏ lúc ta xem θ = Const ( Người tài xế phải bẽ lái cách từ từ không bẽ gấp) Ví dụ : Xác định lực ngang Py xe vào đường vòng với tốc độ v = 30km/h thời điểm t = t = 2s Tốc độ quay hệ thống lái θ ' = 0,05(1/s), thông số xe là: l = 2,7m; b = 1,3m, G = 1885kg Giải: v = 30km/h = 30.1000 = 8.33( m / s) ⇒ v ' = 3600 G v 2θ + b.v.θ ' g.l ⇒ Py = Với θ = θ ' t + Khi t = 0: θ = ⇒ Py = ⇒ Py = G b.v.θ ' g.l 1885.10 1,3.8, 33.0, 05 = 385 N 9,81.2, + Khi t = 2s: θ = 0,05.2 = 0,1 (1/s) ⇒ Py = 1885.10 ( 8,332.0,1 + 1,3.8,33.0, 05 ) = 5324 N 9,81.2, 1.3/ Sự quay vòng tơ tính đến biến dạng lốp xe: 1.3.1/ Bán kính quay vòng tức thời: ur Khi khơng có biến dạng lốp xe , xe vào cua với vận tốc V1 hợp với phương ngang uu r góc θ vận tốc cầu trước cầu sau chuyển động với vận tốc V2 hình Khi có biến dạng lốp xe với δ1 : góc biến dạng bánh xe cầu trước δ : góc biến dạng bánh xe cầu sau uu r ur uu r Lúc phương vận tốc V1 bị lệch góc δ1 thành vận tốc V1' phương vận tốc V2 bị uu r lệch góc δ thành vận tốc V2' 10 Phụ Lục: Hướng Dẫn Vẽ Đồ Thị Bằng Chương Trình LabView Hình 4: Tạo hàm muốn vẽ biểu đồ Sau ta dùng kí tự, cơng thức toán học để biểu thị hàm số mà ta muốn vẽ đồ thị Như bên Kết thúc việc tao hàm ta click OK Như ta thiết lập xong hàm cần vẽ biểu đồ 85 Phụ Lục: Hướng Dẫn Vẽ Đồ Thị Bằng Chương Trình LabView Hình 5: Nhập hàm cần vẽ đồ thị - Thiết lập vòng lặp: Với mục đích để đồ thị biểu cách liên tục theo thời gian, có chu kì lặp lại ta xác lập Ta phải tiến hành xác lập cho hàm tính tốn vòng lặp Cách làm như hình bên Cụ thể: Ta click chuột phải lên vùng làm việc cửa sổ Block Diagram → Exec control → While loop Như ta khung vòng lặp có dạng hình chữ nhật, tiến hành kéo thả để kích thước tùy ý Sau thiết lập vòng lặp, cửa sổ Block Diagram ta đưa phần công thức hàm thiết lập bước trước vào vòng lặp cách quét chọn kéo thả vào vòng lặp Bắt đầu từ thiết lập vòng lặp, thứ thiết lập ta làm việc vòng lặp Nếu thiết lập bên ngồi vòng lặp ta qt chọn kéo vào vòng lặp 86 Phụ Lục: Hướng Dẫn Vẽ Đồ Thị Bằng Chương Trình LabView Hình 6: Thiết lập vòng lặp 87 Phụ Lục: Hướng Dẫn Vẽ Đồ Thị Bằng Chương Trình LabView Hình 7: Đưa tất vào vòng lặp -Thiết lập thông số đầu vào cho hàm số: Như ta biết công thức hàm ta thiết lập bước trước cần có thơng số đầu vào thông số đầu Thông số đầu vào biến số thay đổi liên tục cụ thể hàm ta thiết lập cho xe tính tốn thơng số vận tốc xe Thơng số đầu biểu thị đồ thị Đối với phần mềm Labview thơng số đầu vào hàm số ln chạy từ ( −∞ ; +∞ ) Nhưng lĩnh vực ta xét ôtô, cụ thể thông số đầu vào ta vận tốc xe vận tốc xe nhỏ giá trị vận tốc lớn tùy ta xác lập cho phần mềm chạy Ta thiết lập sau: Mục tiêu ta xác lập giá trị lớn giá trị nhỏ thơng số đầu vào, dĩ nhiên ta thay đổi giá trị tùy thích Đầu tiên ta thiết lập giá trị lớn nhất: 88 Phụ Lục: Hướng Dẫn Vẽ Đồ Thị Bằng Chương Trình LabView Hình 8: Thiết giá trị lớn thông số đầu vào Ở cửa sổ Block Diagram ta right click → Arith & Comparison → Comparison → Greater ? ta biểu tượng hình tam giác hình bên Hình 9: Thiết lập giá trị lớn Thiết lập giá trị nhỏ nhất: Ở cửa sổ Block Diagram ta Right click → Arith & Comparison → Numeric → Subtract ? ta biểu tượng hình tam giác hình bên 89 Phụ Lục: Hướng Dẫn Vẽ Đồ Thị Bằng Chương Trình LabView Hình 10: Thiết lập giá trị nhỏ Vậy ta biểu tượng giá trị lớn giá trị nhỏ hình bên Như ta nói ta xác lập giá trị biến số nhỏ lớn cho hàm số Nên hai biểu tượng ta Right Click → Constant để xác lập giá trị cho hai biểu tượng 90 Phụ Lục: Hướng Dẫn Vẽ Đồ Thị Bằng Chương Trình LabView Hình 11:Định giá trị thơng số đầu vào Sau lấy biểu tượng Vấn đề ta tiến hành thiết lập mối quan hệ biểu tượng để để định cho thơng số đầu vào Nhìn vào hình bên Khơng phần mềm khác phải dùng ngôn ngữ viết để thiết lập mối quan hệ, Labview ta cần dùng việc nối dây để biểu thị mối liên hệ biểu tượng Như ta thiết lập xong thông số đầu vào hàm số, ta muốn cho hàm số có biến chạy từ đâu đền đâu việc điền số vào ô biểu tượng tạo Ví dụ xe bus ta xét điền khoảng từ - 50m/s (0-180km/h) Như đồ thị biến số chạy từ - 50m/s sau lặp lại việc ta thiết lập vòng lặp cho từ đầu 91 Phụ Lục: Hướng Dẫn Vẽ Đồ Thị Bằng Chương Trình LabView Hình 12: Thiết lập mối quan hệ biểu tượng đưa thành thông số đầu vào - Thiết lập thông số đầu hàm số: Sau thiết lập thông số đầu vào hàm số, ta tiến hành thiết lập thông số đầu Thơng số đầu hàm số kết biểu thị đồ thị Như ta phải lấy đồ thị để biểu diễn Tại cửa sổ Front Panel ta Right Click → Graph Indicator → XY Graph, kết ta có biểu đồ dùng để biểu thị hàm số ta dùng chuột kéo thả để có hình dạng biểu đồ mong muốn, bên cạnh cửa sổ Block Diagram có biểu tượng đồ thị Ta quét lên biểu tượng kéo vào vòng lặp Xắp xếp để gọn cho ta làm việc 92 Phụ Lục: Hướng Dẫn Vẽ Đồ Thị Bằng Chương Trình LabView Hình 13: Lấy biểu đồ thể giá trị hàm số Hình 14: Biểu đồ biểu thị hàm số 93 Phụ Lục: Hướng Dẫn Vẽ Đồ Thị Bằng Chương Trình LabView Ta thiết lập mối quan hệ hàm số đồ thị cách nối dây để biểu thị mối quan hệ cửa sổ Block Digram Ở cổng X Input thông số đầu vào đồ thị ta nối với thông số đầu vào hàm số Ở cổng Y Input thông số đầu đồ thị ta nối với thông số đầu hàm số Ở cổng XY Graph cổng thể đồ thị Ngồi biểu tượng đồ thị ta thấy có hai cổng: Cổng Reset có ta Right Click biểu tượng đồ thị → Create → Control biểu tượng reset dùng để reset lại hiển thị đồ thị Cổng Enable có ta Right Click biểu tượng đồ thị → Create → Control biểu tượng Enable, biểu tượng cho phép hoạt động đồ thị trạng thái Enable trạng thái Disable đồ thị khơng hoạt động 94 Phụ Lục: Hướng Dẫn Vẽ Đồ Thị Bằng Chương Trình LabView Hình 15: Xác lập mối quan hệ hàm số đồ thị - Kết quả: Sau thiết lập hết tất cả, ta xác lập cho thơng số đầu vào chạy từ 0-50 m/s hình Sau cho chương trình chạy với việc click lên biểu tượng mũi tên công cụ Kết chương trình chạy từ - 50 m/s sau dừng lại ta đồ thị hình Muốn cho chương trình chạy lặp lại ta tiếp tục click vào biểu tượng thứ hai cơng cụ có mũi tên xoay vào Hình 16: Biểu thị đồ thị Thời gian chờ: Ứng với biến số chương trình tính tốn cho ta kết thị lên đồ thị 95 Phụ Lục: Hướng Dẫn Vẽ Đồ Thị Bằng Chương Trình LabView Thời gian chờ thời gian thay lần thay đổi thông số đầu vào hàm số Nếu tốc độ thay biến số vào nhanh ta không thấy kịp hiển thị đồ thị, ngược lại thời gian chậm ta nhìn hiển thị rõ Cụ thể sau: Ở cửa sổ Block Diagram ta Right Click → Programming → Timing → Wait until next ms Multiple ta biểu tượng hình bên Tương tự ta thiết lập thời gian chờ cách Right click lên biểu tượng chọn Constant điền thời gian chờ vào Thơng thường ta thiết lập từ 10ms ( đơn vị chương trình mặc định miligiây) Hình 17: Tạo biểu tượng thời gian chờ 96 Phụ Lục: Hướng Dẫn Vẽ Đồ Thị Bằng Chương Trình LabView Hình 18: Thiết lập thời gian chờ Cuối ta kết thúc việc thiết lập chương trình hồn chỉnh bên kết ta việc cho chương trình chạy 97 Phụ Lục: Hướng Dẫn Vẽ Đồ Thị Bằng Chương Trình LabView Hình 19: Hồn tất việc thiết lập 98 Tài Liệu Tham Khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS-TS Nguyễn Văn Phụng Tính Điều Khiển Và Qũi Đạo Chuyển Động Của Ơtơ Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TPHCM, 2009 PGS-TS Nguyễn Văn Phụng Lý Thuyết Ơtơ Nhà xuất Đại Học Cơng Nghiệp TPHCM, 2009 PGS-TS Nguyễn Văn Phụng Tính Tốn Và Thiết Kế Ơtơ Nhà xuất Đại Học Cơng Nghiệp TPHCM, 2009 99 ... Của Kết Cấu Ơtơ Khi Quay Vòng Ở biểu thức [2-22] lại xuất đại lượng β t góc quay bánh xe Khi vào quay vòng tài xế quay vành lái góc βv trụ quay đứng quay góc β v* Trụ quay đứng quay góc β v* làm... định xe, chí điều khi n 15 Chương II: Ảnh Hưởng Của Kết Cấu Ơtơ Khi Quay Vòng CHƯƠNG II: ẢNH HƯỞNG CỦA KẾT CẤU Ơ TƠ KHI QUAY VỊNG 2.1/Phương trình động học xe quay vòng: Khi xe vào quay vòng yếu... tâm khác Nếu quay vòng với v = const, R = const góc chuyển hướng α vận tốc góc khung xe ε ' khơng đổi Điều đồng nghĩa với việc: v = Const; R= Const α = Const ε ' = Const β v* = Const ⇒ v ' =