Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số kết cấu hệ thống treo đến dao động của xe đua Fsae (Luận văn thạc sĩ)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
------------------------------

NGUYỄN KIỀU HƯNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ
KẾT CẤU HỆ THỐNG TREO ĐẾN DAO ĐỘNG
CỦA XE ĐUA FSAE
Chuyên ngành
Mã số

: Kỹ thuật Cơ khí động lực
: 8520116

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÁI NGUYÊN - 2018


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
-----------------------------

NGUYỄN KIỀU HƯNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ
KẾT CẤU HỆ THỐNG TREO ĐẾN DAO ĐỘNG
CỦA XE ĐUA FSAE

Chuyên ngành

Mã số

: Kỹ thuật Cơ khí động lực
: 8520116

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KHOA CHUYÊN MÔN

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

PGS.TS. LÊ VĂN QUỲNH

TS. NGUYỄN KHẮC TUÂN

THÁI NGUYÊN - 2018


i

LỜI CAM ĐOAN
Họ và tên: Nguyễn Kiều Hưng
Học viên: Lớp Cao học K18 - Trường Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp - Đại
học Thái Nguyên
Nơi công tác:
Tên đề tài luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số kết
cấu hệ thống treo đến dao động xe đua FSAE
Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lực
Mã số: 8520116
Đây là công trình nghiên cứu của tôi với sự hướng dẫn của thầy giáo
TS. Nguyễn Khắc Tuân. Trong quá trình làm luận văn tôi có sử dụng tài liệu

tham khảo là một số đề tài nghiên cứu, một số tiêu chuẩn ISO, tiêu chuẩn Việt
Nam và kế thừa một số kết quả nghiên cứu của các đề tài đã được ứng dụng
để làm cơ sở cho luận văn.
Tôi cam đoan các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực, chưa
từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Thái Nguyên, ngày

tháng năm 2018

Tác giả

Nguyễn Kiều Hưng


ii

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian học tập, nghiên cứu làm đề tài luận văn thạc sỹ, tôi đã
nhận được sự truyền đạt, trao đổi phương pháp tư duy, lý luận của quý thầy
cô trong Nhà trường, Khoa Kỹ thuật Ô tô & Máy động lực Trường Đại học
Kỹ thuật Công Nghiệp - Đại học Thái Nguyên và các đồng nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám hiệu nhà trường, Tổ đào tạo
sau đại học - Phòng Đào tạo, quý thầy cô giáo tham gia giảng dạy đã tận tình
hướng dẫn tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin bày tỏ biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS. Nguyễn Khắc Tuân và
tập thể cán bộ giáo viên Khoa Kỹ thuật Ô tô & Máy động lực đã hướng dẫn
cho tôi hoàn thành luận văn.
Trong quá trình thực hiện, mặc dù đã có nhiều cố gắng song do kiến thức
và kinh nghiệm chuyên môn còn hạn chế nên luận văn còn nhiều thiếu sót, rất
mong được sự đóng góp của quý thầy cô và các bạn đồng nghiệp để luận văn

được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Tác giả

Nguyễn Kiều Hưng


iii

MỤC LỤC
NỘI DUNG

TRANG

LỜI CAM ĐOAN

i

LỜI CẢM ƠN

ii

DANH MỤC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN

vi

DANH MỤC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN

vii

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

xii

PHẦN MỞ ĐẦU

1

1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

1

2. MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

1

3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2

4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA NGHIÊN CỨU

2

5. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN

3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

4

1.1. Giới thiệu về xe F-SAE (Formula Student)

4

1.2. Giới thiệu về hệ thống treo xe đua sinh viên

5

1.2.1. Phân tích đặc điểm cấu tạo của hệ thống treo xe đua sinh

5

viên
1.2.2. Một số sơ đồ hệ thống treo thực tế

7

1.3. Tổng quan các nghiên cứu dao động xe đua sinh viên FSAE

10

1.3.1. Trong nước

10

1.3.2. Trên thế giới

11

1.4. Các tiêu chuẩn đánh giá sự êm dịu chuyển động của ô tô

13

1.4.1. Tần số dao động

14

1.4.2. Gia tốc và vận tốc dao động

14

1.4.3. Công suất dao động

15

1.4.4. Gia tốc bình phương trung bình theo thời gian tác động

16

1.4.5. Chỉ tiêu đánh giá tải trọng động bánh xe

17


iv

1.4.6. Chỉ tiêu về mức độ thân thiện với môi trường

17

1.4.7. Chỉ tiêu về độ bền chi tiết

18

1.4.8. Chỉ tiêu về không gian bố trí hệ thống treo

18

1.4.9. Chỉ tiêu về độ bám của bánh xe với mặt đường

19

1.4.10. Cường độ dao động

19

1.5. Kết luận chương 1

19

CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU DAO

21

ĐỘNG XE ĐUA SINH VIÊN
2.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG Ô TÔ

21

2.1.1. Phương pháp thực nghiệm

21

2.1.2. Phương pháp mô phỏng nghiên cứu dao động ô tô

25

2.2. SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG NGHIÊN

32

CỨU DAO ĐỘNG XE ĐUA SINH VIÊN
2.2.1. Mô hình dao động ¼ xe

33

2.2.2. Mô phỏng dao động của hệ thống khi sử dụng phần mềm

34

Matlab/Simulink
2.2.3. Mô phỏng bằng phần mềm Adams

35

2.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

41

CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG

42

SỐ KẾT CẤU HỆ THỐNG TREO ĐẾN DAO ĐỘNG XE ĐUA
SINH VIÊN
3.1. THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE ĐUA FSAE BẰNG PHẦN MỀM

42

ADAMS
3.2. THIẾT LẬP CÁC THÔNG SỐ, CHẠY MÔ HÌNH VÀ

43

XUẤT KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TRONG ADAMS
3.3. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ KẾT

46

CẤU HỆ THỐNG TREO ĐẾN DAO ĐỘNG XE ĐUA FSAE
3.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ chuyển động đến dao

46


v

động của xe

3.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số kết cấu hệ thống

51

treo đến dao động của xe đua sinh viên FSAE
3.4. Kết luận chương 3

62

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

63

TÀI LIỆU THAM KHẢO

64

CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ

67

PHỤ LỤC

68


vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN
TÊN BẢNG BIỂU

TRANG

Bảng 1.1. Một số hệ thống treo trên xe FSAE

12

Bảng 1.2. Mối liên hệ giữa tần số dao động với gia tốc và vận

15

tốc dao động
Bảng 1.3. Đánh giá chủ quan độ êm dịu ô tô theo tiêu chuẩn

16

ISO 2631-1
Bảng 3.1. Thông số xe đua sinh viên FSAE do trường Đại học

46

Kỹ Thuật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên chế tạo
Bảng 3.2. Gia tốc theo phương thẳng đứng khi Ct = Cc và thay

54

đổi K
Bảng 3.3. Gia tốc theo phương thẳng đứng khi Kt = Kc và thay

55

đổi C
Bảng 3.4. Gia tốc theo phương thẳng đứng khi V = 90 km/h;
thay đổi K và C

58


vii

DANH MỤC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN
TÊN HÌNH VẼ

TRANG

Hình 1.1. Phần tử dẫn hướng của hệ thống treo

6

Hình 1.2. Cấu tạo một bên của hệ thống treo của xe đua FSAE

7

Hình 1.3. Cấu tạo của đòn ngang dạng chữ A

7

Hình 1.4. Hai giảm chấn trước dọc theo xe, hai giảm chấn sau

8

ngang theo xe
Hình 1.5. Hai giảm chấn trước song song khung hai bên xe, hai

8

giảm chấn sau dọc theo xe
Hình 1.6. Một giảm chấn trước ngang xe, một giảm chấn sau dọc
xe

8

Hình 1.7. Hai giảm chấn trước dọc theo xe, hai giảm chấn sau đặt
thằng đứng

9

Hình 1.8. Hai giảm chấn trước hợp thành hình chữ V, hai giảm

9

chấn sau dọc theo xe
Hình 1.9. Giảm giảm chấn trước và hai giảm chấn sau đặt thẳng
đứng

9

Hình 1.10. Xe FSAE trường Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái
Nguyên chế tạo

10

Hình 1.11. Sơ đồ liên hệ của hệ thống Người - Xe - Đường

13

Hình 2.1. Bệ thử dao động ô tô loại băng chuyển động

22

Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý bệ thử dao động ô tô kiểu thủy lực

23

điện từ
Hình 2.3. Các đường cong dao động của ô tô được ghi trên bệ

23

thử
Hình 2.4. Thí nghiệm xác định độ lắc ngang của ô tô

24


viii

Hình 2.5. Sơ đồ các phương pháp mô phỏng

26

Hình 2.6. Phương pháp mô phỏng thông qua thiết lập hệ phương

27

trình vi phân
Hình 2.7. Mô phỏng dao động ô tô trên phần mềm Universal

29

Machenie
Hình 2.8. Mô phỏng hệ thống treo bằng phần mềm Adams

30

Hình 2.9. Hai giảm chấn thẳng đứng, với hai đòn chữ A

31

Hình 2.10. Hai giảm chấn đặt ngang, với hai đòn chữ A

31

Hình 2.11. Hai giảm chấn đặt thẳng trên hai đòn chữ A

31

Hình 2.12. Mô hình dao động ¼ xe

33

Hình 2.13. Lực tác dụng lên khối lượng được treo và không được

34

treo
Hình 2.14. Cấu trúc Simulink nghiên cứu dao động mô hình ¼ xe

35

Hình 2.15. Mô hình ¼ hệ thống treo theo Adams

37

Hình 2.16. Màn hình mô phỏng và in kết quả trong Adams

38

Hình 2.17. Gia tốc theo phương thẳng đứng của khối lượng được

39

treo
Hình 2.18. Gia tốc theo phương Z của khối lượng không được

40

treo
Hình 3.1. Mô hình hệ thống treo trước

42

Hình 3.2. Mô hình hệ thống treo sau

43

Hình 3.3. Mô hình toàn xe

43

Hình 3.4. Đồ thị khi thay đổi thông số của hệ số cản

44


ix

Hình 3.5. Đồ thị thay đổi thông số của lò xo

44

Hình 3.6. Gia tốc dài của khung theo phương X

45

Hình 3.7. Gia tốc dài của khung theo phương Y

45

Hình 3.8. Gia tốc dài của khung theo phương Z

45

Hình 3.9. Gia tốc bình phương trung bình của khung theo
phương Z khi K = 200000 N/m

47

Hình 3.10. Gia tốc bình phương trung bình của khung theo

47

phương Z khi K = 150000 N/m
Hình 3.11. Gia tốc bình phương trung bình của khung theo

48

phương Z khi K = 100000 N/m
Hình 3.12. Gia tốc bình phương trung bình của khung theo

48

phương Z khi K = 50000 N/m
Hình 3.13. Gia tốc bình phương trung bình của khung theo

49

phương Z khi K = 25000 N/m
Hình 3.14. Gia tốc bình phương trung bình của khung theo

49

phương Z khi C = 10000 N.s/m
Hình 3.15. Gia tốc bình phương trung bình của khung theo

50

phương Z khi C = 75000 N.s/m
Hình 3.16. Gia tốc bình phương trung bình của khung theo

50

phương Z khi C = 5000 N.s/m
Hình 3.17. Gia tốc bình phương trung bình của khung theo

51

phương Z khi C = 2500 N.s/m
Hình 3.18. Gia tốc theo phương Z khi Ct = Cc; Kt = 0,25Kc

52

Hình 3.19. Gia tốc theo phương Z khi Ct = Cc; Kt = 0,5Kc

52


x

Hình 3.20. Gia tốc theo phương Z khi Ct = Cc; Kt = 1,5Kc

53

Hình 3.21. Gia tốc theo phương Z khi Ct = Cc; Kt = 2Kc

53

Hình 3.22. Gia tốc khung xe theo phương Z khi thay đổi K và giữ

54

nguyên C
Hình 3.23. Gia tốc theo phương Z khi Kt = Kc; Ct = 02,5Cc

55

Hình 3.24. Gia tốc theo phương Z khi Kt = Kc; Ct = 0,5Cc

55

Hình 3.25. Gia tốc theo phương Z khi Kt = Kc; Ct = 1,5Cc

55

Hình 3.26. Gia tốc theo phương Z khi Kt = Kc; Ct = 2Cc

56

Hình 3.27. Gia tốc khung xe theo phương Z khi thay đổi C và giữ

57

nguyên K
Hình 3.28. Gia tốc bình phương trung bình khung xe theo

58

phương Z khi thay đổi cả C và K với v = 90km/h
Hình 3.29. Gia tốc bình phương trung bình khung xe theo

59

phương Z khi thay đổi cả C và K với v = 10km/h
Hình 3.30. Gia tốc bình phương trung bình khung xe theo

59

phương Z khi thay đổi cả C và K với v = 60km/h
Hình 3.31. Gia tốc bình phương trung bình khung xe theo

60

phương Z khi thay đổi cả C và K với v = 70km/h
Hình 3.32. Gia tốc bình phương trung bình khung xe theo

60

phương Z khi thay đổi cả C và K với v = 80km/h
Hình 3.33. Vùng gia tốc khung xe theo phương Z khi thay đổi C

61

Hình 3.34. Vùng gia tốc khung xe theo phương Z khi thay đổi K

62


Luận văn đủ ở file: Luận văn full