CHƯƠNG 1 TỎNG QUAN 1. Đặt vẫn đề Dịch vụ vận tải, trong đó vận tải hành khách giữ vai trò trọng yếu trong sự phát triển kinh tế xã hội của đất nước, với việc không ngừng nâng cao mức sống của người dân yêu câu chat lượng dich vụ vận tải hành khách cũng không ngừng được cải thiện và nâng cao. Những năm trở lại đây, loại hình vận tải hành khách đường dài băng xe giường nam đang được nhiều người dân sử dụng, bởi những lợi thé như có giường nằm thoải mái, phù hợp cho quãng đường di chuyền dài. = Thaco # Tracomeco ‡mốtô 3/2 #8 ôtô l-SŠ #8 Cai tạo từ xe khách Hình 1-1: Số lượng xe khách giường nằm các doanh nghiệp đã ban ra tính đến 30/04/2013.( nguồn thống kê của cục đăng kiểm Việt Nam) Hiện tại xe khách giường năm HB120 do công ty sản xuất và lắp ráp ô tô Trường Hải (Thaco) chế tạo đã được đưa vào sử dụng rộng rãi.
Việc tính toán kiểm tra động học và động lực hoc của xe khách g1ường nam HB120 đã được thực hiện, nhưng chủ yếu thực hiện cho mô hình một chiều. Đề tài này nghiên cứu xây dựng mô hình động | học và động lực học 2 chiều cho xe khách giuong nam HB120. Két qua tinh toan dung dé đánh giá tính an toàn trong chuyển động, đồng thoi từ đó dé xuất phương án cải thiện các tính năng động hoc va động lực học của xe HB120 đó là lý do tác gia chọn đề tài: “NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN, MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HOC CUA XE KHÁCH GIUONG NAM HB 120” 600 + 500 7 400 + 300 + 200 + 100 + 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Hình 1-2 Sản lượng xuất xưởng xe khách giường năm cua Thaco ( Nguồn do công ty sản xuất và lap ráp 6 tô Trường Hải cung cấp) 1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
Trong phạm vi giới hạn về thời gian, nguồn lục và yêu cau của luận văn thạc sĩ đề tài này nghiên cứu như sau: - _ Đối tượng nghiên cứu Chọn xe khách giường nam HB120 do công ty sản xuất và lắp rap ô tô Trường Hải chế tạo là đối tượng cụ thể để tiến hành nghiên cứu. Xác định các thông số ảnh hưởng đến tính năng động học và động lực học chuyền động của xe, các thông số này sẽ được nghiên cứu, xác định băng phương pháp thu thập đữ liệu và thực nghiệm. Phạm vi nghiên cứu: Đề tài này thực hiện nghiên cứu cơ sở tính toán mô phỏng động học và động lực học chuyển động của ôtô. Từ đó sử dụng các thông số cụ thể được xác định từ đối tượng nghiên cứu như nêu trên, tiến hành mô phỏng để có được kết quả tính toán mô phỏng.
Kết quả tính toán mô phỏng của các mô hình toán học mô tả động học và động lực học chuyên động sẽ được phân tích và đánh giá. Mục tiêu nghiên cứu - Xac định các thông số cơ sở để tính toán động học và động lực học chuyển động của xe khách giường nằm HB 120. - Hiểu được các mô hình toán học mô tả tính năng động học và động lực học chuyên động của xe. - Giai được bài toán tính toán mô phỏng động học và động lực học chuyển động của xe từ các mô hình toán học.
- Phan tích kết quả tính toán mô phỏng từ đó đánh giá được các tính năng về động học và động lực học, an toàn của xe trong quá trình chuyển động, đặc biệt là khi quay vòng và vượt qua mặt xe cùng chiêu. Y nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - —Ý nghĩa khoa học: Giai được bài toán, mô tả tính năng động hoc và động lực học chuyển động của xe dựa vào các thông số cơ sở được xác định cụ thể từ xe khách Ø1ường năm HB 120. Từ đó ta sẽ hiểu rõ được vai trò và ý nghĩa của các thông số cơ sở ảnh hưởng đến tính năng động học và động lực học chuyển động của xe. Làm cơ sở tham khảo cho việc tính toán mô phỏng động học và động lực học chuyển động của các chủng loại xe khác.
- _ Ý nghĩa thực tiễn: Từ kết quả tính toán mô phỏng ta có thể đánh giá được tính năng động học và động lực học của xe khách giường nam HB 120. Xác định rõ các nhân tố trực tiếp làm ảnh hưởng tới tính năng động học và động lực học của xe, từ đó đề xuất các phương án cải tiến để nâng cao tính năng động học và động lực học của xe khách giường nam HB 120. Phương pháp nghiên cứu. - Phuong pháp nghiên cứu của dé tài này là phương pháp lý thuyết kết hợp với thực nghiệm - - Nghiên cứu lý thuyết các mô hình động học và động lực học chuyền động của Xe.
- _ Thực nghiệm đo đạt các thông số cơ sở của xe khách giường nằm HB120 làm cơ sở tính toán mô phỏng. CHƯƠNG 2 CƠ SO LÝ THUYET TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC & ĐỘNG LỰC HỌC 2.1 Động lực học theo phương dọc trục 2.1 Xác định tọa độ trọng tâm xe: 2.1 Xác định tọa độ trọng tâm bằng phương pháp lý thuyết. - Khoảng cách từ trọng tâm 6 tô đến tâm cau trước: a, =(Z, .1) - Khoảng cach từ trọng tam 6 tô đến tâm câu sau: a =l-a, (2.2) Căn cứ vào giá trị các thành phan trong lượng va toa độ trong tâm của chúng, ta xác định chiều cao trọng tâm của ô tô theo công thức: h = (2m;.3) Trong đó : m;— Khối lượng của các cụm, chi tiết của ôtô. h;— Chiều cao trọng tâm của các cụm, chi tiết của Ôtô.
m- Khối lượng của ôtô.2 Xác định tọa độ trọng tâm băng phương pháp thực nghiệm 2.1 Xác định vị trí tọa độ trọng tâm theo phương dọc trục Tọa độ trọng tâm C có thể xác định băng thực nghiệm. Để xác định được vị trí tọa độ trọng tâm, ta dùng cân để xác định tải trọng của 2 cầu trước và cầu sau (F,, & Fz). Từ đó một cách gan dung ta co thé xác định khối lượng toàn bộ xe. Tiến hành đo chiêu dai cơ sở 1, là khoảng cach từ tâm câu trước đên tâm cau sau.4) N> / = = L c Ộ 7>\L_| (©) =Ị ‡ Ihr-‡r— 2E 2 ai "| 2E1 mg Hình 2-1: Xác định toa độ trong tâm xe theo phương doc trục Gia sử câu trước chịu lực 2 Fy» vi tri cua toa độ trọng tâm sẽ được xác định bang phương trình cân băng tĩnh: TA =0 (2.6) Ta co 2F ¡+2F ;- mg =0 (2.9) mg | Fy = (ng =2.2 Xác định chiều cao của trọng tâm xe Để xác định được chiều cao của trọng tâm xe ta phải tiến hành đo lực tác dụng lên câu trước va cầu sau của xe trên 1 mặt phăng nghiêng được thé hiện ở hình 2-2.
Xe sẽ được đặt trên một mặt phăng với bánh trước được khóa chat dé giữ dung vi tri con bánh sau thì tự do. Con đội sẽ nâng bánh trước lên và do lực tac dụng lên cầu trước băng load cell. Giả sử ta biết được tọa độ ngang của trọng tâm, lúc này xe sẽ tạo với mặt phẳng ngang 1 góc ¢ .Ta có phương trình cân băng tĩnh: Dr =0 > M, =0 Suy ra h_22 = 2Un Š —Fral F.2 Kiểm tra tính 6n định của xe.1 Xác định ban kính quay vòng của ôtô Hình 2-3: Sơ đô xác định bản kính quay vòng của ô tô 2.1 Bán kính quay vòng nhỏ nhất tính đến tâm đối xứng doc của xe Theo hình 2-3 ta có : Bain = I/tgd (2.13) Trong do: 1 - Chiều dai cơ sở của 6 tô 5 - Góc quay trung bình của các bánh xe dẫn hướng 5, ö¡- Góc quay của các bánh xe dẫn hướng phía trong và ngoài. Thay giá trị vào công thức trên ta tính được Rinin 2.2 Bán kính quay vòng nhỏ nhất tính đến vết bánh xe trước phía ngoài Theo hình 2-3 ta có : R min = Ir +(R,,,, Woy +A (2.14) Trong do: w, - Khoảng cách tâm hai trụ đứng của cau trước, w - Chiêu rộng cơ sở vết bánh trước A - Là khoảng cách từ ngõng xoay đến vết bánh xe trước A= (w-w;)/2 (mm).15) Thay các giá tril, A, R„¡n và w¡ vào ta được: Ramin 2.2 Góc giới han lật khi xe quay đầu lên dốc Hình 2-4: Xác định góc giới hạn lật khi ô tô quay đầu lên dốc igh, = (2.16) Ngoài ra khi xe dung yên quay dau lên dôc, xe còn có kha nang bị trượt xuông dốc.
Góc dốc giới hạn khi xe bị trượt xuống dốc được tính như sau: 0.17) Trong đó: h - chiêu cao từ trong tâm xe đến mặt đường. ø - hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường.3 Góc giới han lật khi xe quay đầu xuống dốc tg, = (2.18) Ngoài ra, xe còn có khả năng mất 6n định do sự trượt khi xe đứng quay dau xuống dốc do không đủ lực phanh. Lúc này góc giới hạn mà xe bị trượt được tính theo công thức như sau: a KẾ = OTF (2.19) Trong do: h - chiều cao từ trong tâm xe đến mặt đường. œ - hệ sô bam giữa bánh xe với mặt đường.4 Góc giới hạn lật trên đường nghiêng ngang Hình 2-6: Xác định góc giới hạn lật trên đường nghiêng ngang Xét phương trình cân băng tĩnh.22) Tương đương với 2F+2F„ — mgsin 8 =0 (2.26) lãi F =- ing cos 8 —-Lmg “sin 8 (2.28) 2 w 2w nt Fy = Fi+k,= mg sin B (2.29 op Với bị by pW => (2.1 Mat 6n định do lật Tại thời điểm bắt dau lật ( ứng với góc tới hạn), các bánh xe phía trong bị nhất khỏi mặt đường, phản lực pháp tuyến tại đó bị triệt tiêu.
Do đó h¡=0< | ng cos B — bing “sin 8 =0 (2.31) 2 Ww 2 Ww b, ow SB= => (2.32) Góc lật tới han Ww 8 = arctg85 — (2.2 Mat ôn định do trượt Tại thoi điểm 6 tô bắt đầu trượt ngang (ứng với góc tới han), tổng phan lực ngang bang lực bám. Do đó 2F +2F„ = HyJng cos B (2.35) Để xe không bị trượt ngang thì igB<——-> w<— (2.5 Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ 2.1 Công suất hữu ích của động cơ : Đường đặc tính ngoài của động cơ được xây dựng theo công thức thực nghiệm Laydecman. Sử dụng công thức thực nghiệm của S.37) Ay Ay Ay Trong đó: Nemax (kw) - Công suất hữu ích cực đại của động cơ. - Công suất hữu ích của động co ứng với số vòng quay bat kỳ của trục khuỷu.