Đang tải... (xem toàn văn)
luận văn, thạc sĩ, tiến sĩ, cao học, khóa luận, đề tài
Bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học nông nghiệp hà nội ---------------------- BI TH QU NGHIấN CU NH HNG CA TNH CHT MT NG N TNH NNG NG LC HC CA ễ Tễ KHI KHI HNH LUN VN THC S K THUT Chuyên ngành : Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nông lâm nghiệp M số : 60.52.14 Ngời hớng dẫn khoa học PGS.TS. Nguyễn ngọc quế Hà nội - 2010 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 15 tháng 9 năm 2010 Người cam ñoan Bùi Thị Quế Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s nụng nghip . ii LI CM N Tôi xin bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc đến ngời hớng dẫn khoa học PGS. TS. Nguyễn Ngọc Quế, đ tận tình hớng dẫn và đóng góp nhiều ý kiến khoa học trong quá trình nghiên cứu và xây dựng luận văn này. Tôi xin cảm ơn tập thể các thày, cô giáo bộ môn Động lực - khoa Cơ điện, khoa Sau Đại học, trờng Đại học Nông nghiệp Hà Nội đ giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành nhiệm vụ của đề tài. Tôi xin cảm ơn tập thể cán bộ, giáo viên trờng Cao đẳng Công nghiệp Nam Định. Nơi tôi đang công tác đ tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình công tác và học tập. Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp và những ngời thân đ động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Mặc dù đ cố gắng hết sức mình nhng do khó khăn về tài liệu, thời gian nghiên cứu và khả năng hạn chế của bản thân cho nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận đợc các ý kiến đóng góp từ các Thày, cô và bạn bè đồng nghiệp để luận văn đợc hoàn thiện hơn. Hà Nội, ngày 15 tháng 9 năm 2010 Tác giả luận văn Bùi Thị Quế Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . iii MỤC LỤC Lời cam ñoan…………………………………………………………………….i Lời cảm ơn………………………………………………………………………ii Mục lục………………………………………………………………………….iii Danh mục bảng………………………………………………………………….v Danh mục hình………………………………………………………………… vi MỞ ðẦU 0 Chương 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU .3 1.1. VÀI NÉT VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 3 1.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 7 1.2.1 Phương pháp giải tích 8 1.2.2 Phương pháp số 8 1.2.3 Phương pháp mô hình hóa 11 1.2.4 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm. 11 1.3 ðỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU .12 1.4 MỤC ðÍCH VÀ NHIỆM VỤ CỦA ðỀ TÀI 15 1.4.1. Mục ñích .15 1.4.2. Nhiệm vụ của ñề tài 15 Chương 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT .16 2.1. MỐI QUAN HỆ ðẤT MÁY [12] .16 2.2 LỰC VÀ MÔ MEN TÁC DỤNG LÊN Ô TÔ KHI CHUYỂN ðỘNG [2] .21 2.2.1 Các ñường ñặc tính của ñộng cơ 21 2.2.2 Mô men chủ ñộng .25 2.2.3 Các lực tác dụng lên ôtô .31 2.2.4 Các lực cản chuyển ñộng của ô tô .34 2.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ðẾN KHẢ NĂNG BÁM GIỮA BÁNH XE VỚI MẶT ðƯỜNG .38 2.4 NHÂN TỐ ðỘNG LỰC HỌC VÀ ðẶC TÍNH ðỘNG LỰC HỌC [2] .40 2.4.1 Nhân tố ñộng lực học ô tô 40 2.4.2 ðặc tính ñộng lực học của ô tô 43 2.4.3. Sử dụng ñường ñặc tính ñộng lực học của ñộng cơ 43 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . iv 2.5 QUÁ TRÌNH KHỞI HÀNH VÀ TĂNG TỐC CỦA Ô TÔ .49 Chương 3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH KHỞI HÀNH 52 3.1 MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH KHỞI HÀNH 52 3.1.1 Mô hình toán khối ñộng cơ-truyền lực-bánh chủ ñộng .52 3.1.2 Mô hình toán khối ly hợp .53 3.1.3 Mô hình toán hộp số có cấp .55 3.1.4 Phương trình vi phân chuyển ñộng của xe 55 3.2. GIỚI THIỆU Matlab - Simulink – Simdriveline [8] .58 3.2.1 Mô hình mô phỏng khối ñộng cơ .62 3.2.2 Mô hình mô phỏng khối ly hợp ma sát khô 63 3.2.4 Mô hình khảo sát mối quan hệ ñất – bánh 66 3.2.5 Mô phỏng khối thân xe trong Simulink – Simdriveline 67 3.2.6 Mô hình khảo sát tổng hợp .68 3.3. KẾT QUẢ KHẢO SÁT MÔ HÌNH .69 3.3.1. Kết quả khảo sát mô hình quá trình khởi hành bằng Simulink- Simdriveline .69 3.3.2. Kết quả khảo sát mô hình quá trình tăng tốc bằng Matlab .72 Chương 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM .76 4.1. MỤC ðÍCH VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM .76 4.1.1 Mục ñích 76 4.1.2 Phương pháp 76 4.2. ðIỀU KIỆN VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 81 4.2.1. ðiều kiện thí nghiệm .81 4.2.2 Kết quả thí nghiệm .81 Chương 5. KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ .85 5.1 Kết luận .85 5.2 ðề nghị 85 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1Thông số kỹ thuật của xe uaz 31512……………………………….13 Bảng 2.1 Hệ số bám trên các loại ñường .39 Bảng 2.2 Phụ thuộc của hệ số bám φ x vào tốc ñộ chuyển ñộng V .39 Bảng 3.1 Các phương án khảo sát quá trình khởi hành .70 Bảng 3.2. Các phương án khảo sát quá trình tăng tốc .72 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Sơ ñồ truyền lực của ô tô .3 Hình 1.2. Mô hình ñộng lực học của ô tô có hai cầu chủ ñộng 4 Hình 1.3. Mô hình toán học 9 Hình 2.1. Quan hệ giữa ứng suất pháp và ñộ biến dạng h 18 Hình 2.3. Quan hệ giữa ứng suất tiếp và ứng suất pháp .20 Hình 2.4. Ảnh hưởng của ñộ ẩm ñến hệ số ma sát .20 Hình 2.5. ðường ñặc tính tốc ñộ ngoài của ñộng cơ xăng .23 Hình 2.6. ðường ñặc tính tải trọng của ñộng cơ 24 Hình 2.7. Sơ ñồ ñộng học hệ thống truyền lực của ô tô .25 Hình 2.8. Sơ ñồ lực tác dụng lên bánh xe bị ñộng 32 Hình 2.9. Sơ ñồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe chủ ñộng .29 Hình 2.10. Sơ ñồ nguyên lý làm việc của bánh xe chủ ñộng 32 Hình 2.11. Sơ ñồ lực tác dụng lên ô tô 35 Hình 2.12. Sự phụ thuộc của hệ số bám vào áp suất lốp 39 Hình 2.13. Sự phụ thuộc của hệ số bám φ vào ñộ nhám mặt ñường ∆ .38 Hình 2.14. Sự phụ thuộc của hệ số bám vào vận tốc .39 Hình 2.15. Quan hệ giữa ñộ trượt δ và hệ số bám φ 40 Hình 2.16. ðặc tính ñộng lực học của ô tô 43 Hình 2.15. Xác ñịnh khả năng tăng tốc của ô tô theo ñồ thị nhân tố ñộng lực học .44 Hình 2.16 ðồ thị gia tốc của ô tô 3 số truyền .45 Hình 2.17 ðồ thị gia tốc của một số ôtô tải .45 Hình 2.18. ðồ thị xác ñịnh thời gian tăng tốc của ô tô 46 Hình 2.19. ðồ thị tăng tốc khi kết hợp chuyển số 47 Hình 2.20. ðồ thị quãng ñường tăng tốc .48 Hình 2.21. ðồ thị khởi hành của ô tô 49 Hinh 3.1 Sơ ñồ cấu tạo hệ thống truyền lực xe UAZ 31512 52 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . vii Hình 3.2. Mô hình vật lý khối ñộng cơ - truyền lực – bánh chủ ñộng 52 Hình 3.3. Mô hình vật lý khối ly hợp ma sát khô 54 Hình 3.4. Mô hình vật lý khảo sát hộp số có cấp ñơn giản 55 Hình 3.5. Sơ ñồ lực tác dụng lên bánh xe bị ñộng .27 Hình 3.6. Sơ ñồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe chủ ñộng 29 Hình 3.7. Mô hình lực và mô men tác dụng lên ô tô 56 Hình 3.8. Hệ thống thư viện phần mềm Matlab - Simulink .59 Hình 3.9. Thư viện của SimDriveline .60 Hình 3.10. Khối mô phỏng ñộng cơ xăng .62 Hình 3.11.Mô hình mô phỏng ly hợp ma sát khô .63 Hình 3.12. Mô hình mô phỏng hộp số cơ khí ñơn giản một số truyền .65 Hình 3.13. Mô hình mô phỏng hộp số cơ khí có 4 cấp tiến 1 cấp lùi .65 Hình 3.14. Mô hình mô phỏng mối quan hệ ñất bánh 66 Hình 3.15. Bảng thiết lập các thông số cho lốp xe .66 Hình 3.16. Mô hình mô phỏng khối thân xe 67 Hình 3.17. Các thông số cần thiết lập cho khối thân xe .67 Hình 3.18. Mô hình khảo sát tổng hợp 68 Hình 3.19. Mô hình mô phỏng khối truyền lực cuối cùng, thân xe, bánh xe 68 Hình 3.20. ðồ thị khởi hành của xe UAZ 31512 trên ñường nhựa (PA1.1) 70 Hình 3.21. ðồ thị khởi hành của xe UAZ 31512 trên ñường cát sỏi .71 Hình 3.22. ðồ thị thời gian tăng tốc của xe UAZ 31512 (PA1.1) 73 Hình 3.23. ðồ thị thời gian tăng tốc của xe UAZ 31512 trên ñường nhựa (PA1.2) 74 Hình 3.24. ðồ thị thời gian tăng tốc của xe UAZ 31512 trên ñường cát sỏi (PA1.3) 75 Hình 4.5. Sơ ñồ kết nối thiết bị .79 Hình 4.7. Sơ ñồ các mô ñun thu thập số liệu thí nghiệm 80 Hình 4.8. Sơ ñồ các mô ñun xử lý số liệu thí nghiệm 81 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . viii Hình 4.9. ðồ thị quá trình khởi hành của xe UAZ trên ñường nhựa 81 Hình 4.10. ðồ thị quá trình khởi hành của xe UAZ trên ñường cát sỏi 82 Hình 4.11.ðồ thị thời gian tăng tốc của xe UAZ 31512 trên ñường nhựa 82 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . 1 MỞ ðẦU Nước ta ñang trong giai ñoạn bùng nổ về các phương tiện tham gia giao thông, trong khi ñó cơ sở hạ tầng kỹ thụât còn rất thấp kém. Hệ thống giao thông, cũng như hệ thống luật hướng dẫn giao thông còn nhiều bất cập và hạn chế. Các phương tiện tham gia giao thông thì ña dạng về chủng loại và phong phú về kết cấu cũng như tình trạng kỹ thuật của phương tiện. Ý thức của người tham gia giao thông chưa cao, thói quen sản xuất nhỏ và tiểu nông ăn sâu trong tiềm thức của phần lớn người tham gia giao thông. Chính vì vậy những năm gần ñây, vấn ñề tai nạn giao thông là một trong những vấn ñề hết sức trầm trọng ñối với toàn bộ hệ thống chính trị cũng như xã hội Việt Nam. Vấn ñề tai nạn giao thông là hậu quả của một loạt các vấn ñề về kinh tế, xã hội, trong các vấn ñề ñó thì cơ sở hạ tầng giao thông cũng như tình trạng mặt ñường sấu cũng góp một phần ñáng kể làm tăng tỷ lệ tai nạn giao thông ở nước ta trong thời gian qua. Vì vậy tìm hiểu kỹ quan hệ ñất máy, tình trạng mặt ñường ảnh hưởng ñến tính năng ñộng lực học của ô tô khi khởi hành từ ñó phân tích mối quan hệ giữa yếu tố mặt ñường (tình trạng mặt ñường) ảnh hưởng ñến các thông số ñộng lực học khi khởi hành nhằm khuyến cáo cho người sử dụng khi chuyển ñộng trong ñiều kiện tình trạng mặt ñường khác nhau là một trong những vấn ñề cấp thiết góp phần làm giảm tai nạn giao thông ở Việt Nam. Chính vì vậy tôi tiến hành nghiên cứu ñề tài “ Nghiên cứu ảnh hưởng của tính chất mặt ñường ñến tính năng ñộng lực học của ô tô khi khởi hành”. ðề tài nghiên cứu quá trình khởi hành của xe UAZ 31512, lựa chọn mô hình hợp lý ñể khảo sát ảnh hưởng của tính chất mặt ñường ñến các thông số ñộng lực học của ô tô khi khởi hành. ðề tài sử dụng các thiết bị ño lường không ñiện với sự trợ giúp của máy tính ñiện tử cùng với các phần mềm chuyên dụng ñể xác ñịnh các thông số ở trục chủ ñộng và bị ñộng của ly hợp, cũng như quãng ñường tăng tốc và thời gian tăng tốc của ô tô trên các loại ñường khác nhau. [...]... tiêu năng lư ng và tính kinh t th hi n rõ trên ñư ng ñ c tính làm vi c c a nó ð c tính làm vi c c a ñ ng cơ chi ph i ñ c ñi m c u t o và kh năng làm vi c c a nó.Vì v y c n ph i n m v ng các ñư ng ñ c tính c a ñ ng cơ ñ cho vi c gi i quy t v n ñ cơ b n trong lý thuy t ô tô như nghiên c u các tính năng kéo và tính năng ñ ng l c h c c a ô tô ðư ng ñ c tính c a ñ ng cơ chia làm hai lo i: ðư ng ñ c tính. .. tùy thu c vào tính ch t và thành ph n Tính ch t cơ b n có nh hư ng l n ñ n kh năng chuy n ñ ng c a ô tô Nh ng tính ch t v t lý nh hư ng ñ n kh năng chuy n ñ ng c a ô tô là thành ph n c u trúc, ñ m và ñ ch t Thành ph n c u trúc c a ñ t (còn g i là thành ph n h t) ñư c ñánh giá b i kích thư c hàm lư ng c a các h t (côt li u) trong kh i ñ t Theo thành ph n c u trúc các lo i ñ t ñư c chia thành hai nhóm... toàn gi ng như ñã phân tính trên ñư ng ñ c tính t c ñ Nhưng ñư ng ñ c tính t i tr ng s thu n l i hơn cho m t s v n ñ nghiên c u, nh t là khi nghiên c u các tính năng kéo c a ô tô Vì nhánh ñi u ch nh trong ñư ng ñ c tính t i tr ng (tương ng v i kho ng thay ñ i mô men t 0 ñ n Mn) có th b trí ñư c r ng hơn so v i nhánh ñi u ch nh ñư ng ñ c tính t c ñ (trong kho ng nn – nck) Nh ñó khi xác ñ nh giá tr c... n ñ t trên tr c khu u ; Mn là mô men quay ñ nh m c c a ñ ng cơ; ðư ng ñ c tính t c ñ ngoài ñư c s d ng như m t tài li u k thu t ñ ñánh giá tính năng kinh t -k thu t c a ñ ng cơ Trong lý thuy t ô tô thư ng s d ng ñ tính toán tính năng kéo và tính năng ñ ng l c h c Vi c xây d ng chính xác ñư ng ñ c tính c a ñ ng cơ ch có th ti n hành b ng th c nghi m Tuy nhiên n u ch p nh n ñ chính xác tương ñ i cũng... khi t i tr ng ngoài (mô men c n MC) thay ñ i ðư ng ñ c tính t c ñ c a ñ ng cơ Diezel ph thu c r t l n vào ñ c tính c a b ñi u t c, do ñó nó còn g i là ñư ng ñ c tính t ñi u ch nh Có 2 lo i ñư ng ñ c tính t ñi u ch nh - ðư ng ñ c tính t c ñ ngoài g i là ñư ng ñ c tính ngoài - ðư ng ñ c tính c c b Các ñư ng ñ c tính c a ñ ng cơ nh n ñư c b ng cách kh o nghi m trên các thi t b chuyên dùng ðư ng ñ c tính. .. i hành ñã có trong ñi u ki n s d ng ho c ñ ki m ch ng cho nghiên c u lý thuy t dư i d ng mô hình toán ho c t c là ch h p lý giai ño n ki m tra ñánh giá m c ñ chính xác c a k t qu nghiên c u Tóm l i khi nghiên c u ñ ng l c h c ô tô trong quá trình kh i hành có th s d ng phương pháp th nghi m máy th c ho c phương pháp nghiên c u mô hình toán h c trong phương pháp nghiên c u mô hình l i phân chia ra thành... hơn h c b ng v n t c góc ph n ch ñ ng ly h p 1.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U Nghiên c u nh hư ng c a tính ch t m t ñư ng ñ n tính năng ñ ng l c h c c a ô tô khi kh i hành b ng hàm bi u di n là các hàm xác ñ nh hay ng u nhiên ð ñ t ñư c yêu c u ñ t ra, ta c n ph i xây d ng mô hình toán sát v i th c t ñ ng th i s d ng các phương pháp phù h p ñ nghiên c u Yêu c u mô hình toán ph i ph n Trư ng ð i h c Nông... 1.4 M C ðÍCH VÀ NHI M V C A ð TÀI 1.4.1 M c ñích Nghiên c u quan h gi a bánh xe v i m t ñư ng t ñó xây d ng mô hình ñ ng l c h c khi kh i hành c a ô tô trên m t ñư ng có tình tr ng khác nhau, nh m th y ñư c nh hư ng c a tình tr ng m t ñư ng ñ n các thông s ñ ng l c h c khi kh i hành - Xây d ng mô hình nghiên c u ñ ng l c h c c a ô tô trong quá trình kh i hành - Xác ñ nh th i gian trư t c a ly h p - Xác... quán tính quy ñ i tính c a ñ ng cơ J2: Mô men quán tính quy ñ i c a các ph n: ðĩa b ñ ng ly h p, h p s , h th ng truy n l c, các bánh xe ch ñ ng c u trư c và c u sau J3: Mô men quán tính quy ñ i tính tính ñ n chuy n ñ ng t nh ti n c a ô tô Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ nông nghi p 5 ϕ1, ϕ2, ϕ3: Góc xo n c a các khâu tương ng Me: Mô men ñã quy ñ i c a ñ ng cơ Mx: Mô men tính. .. tác ñ ng c a các bánh xe ô tô lên ñ t mang tính ch t t i tr ng ñ ng l c h c Do ñó ñ m s gây nh hư ng ñ n tính năng chuy n ñ ng và ñ trư t c a ô tô Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ nông nghi p 20 2.2 L C VÀ MÔ MEN TÁC D NG LÊN Ô TÔ KHI CHUY N ð NG 2.2.1 Các ñư ng ñ c tính c a ñ ng cơ Các tính ch t ñ ng l c h c c a ô tô liên quan nhi u ñ n tính toán thi t k , ch t o và s d ng ô tô
