Nghiên Cứu Dao Động Của Xe Ô Tô Hyundai 3 5 Tấn Vận Chuyển Gỗ Trên Đường Lâm Nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

------------------------

ĐĂNG Đ ̣ ÌNH TIÊỤ

NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA XE ÔTÔ HYUNDAI 3,5 TẤN

VẬN CHUYỂN GỖ TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT

Hà Nội - 2012

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

------------------------

ĐĂNG Đ ̣ ÌNH TIÊỤ

NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA XE ÔTÔ HYUNDAI 3,5 TẤN

VẬN CHUYỂN GỖ TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông lâm nghiệp

Mã Số: 60.52.14

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS. NGUYỄN NHẬT CHIÊU

Hà Nội - 2012

i

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn tốt nghiệp cao học tôi

đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của nhiều tập thể và cá nhân. Hoàn thành

luận văn, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu xắc nhất.

Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS. TS Nguyễn Nhật Chiêu đã trực tiếp

tận tình hướng dẫn tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp trong suốt thời gian qua.

Trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu cùng toàn thể cán bộ, giáo viên, công

nhân viên chức Trường Đại học Lâm nghiệp đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện

thuận lợi nhất để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp của mình đúng thời gian

và nội dung đảm bảo theo đúng yêu cầu.

Trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu cùng toàn thể cán bộ, giáo viên, công

nhân viên chức Trường Cao đẳng nghề LILAMA-1 Ninh Bình, nơi tôi đang

công tác, đã động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành

tốt nhiệm vụ.

Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình cùng

bạn bè, đồng nghiệp đã thường xuyên động viên khích lệ, giúp đỡ tôi và tạo

mọi điều kiện tốt nhất về tinh thần cũng như vật chất cho tôi trong suốt thời

gian qua.

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi. Những

kết quả trong luận văn này đã được tính toán chính xác, trung thực và chưa có

tác giả nào công bố, những nội dung tham khảo, trích dẫn trong luận văn đều

được chỉ rõ nguồn gốc. Xin trân trọng cảm ơn!

Tác giả luận văn

Đặng Đình Tiệu

ii

MỤC LỤC

Trang

Trang phụ bìa

Lời cảm ơn .........................................................................................................i

Mục lục..............................................................................................................ii

Danh mục các ký hiệu trong luận văn............................................................... v

Danh mục các bảng .........................................................................................vii

Danh mục các hình..........................................................................................vii

ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................................. 1

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU..................................... 3

1.1. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại ô tô, máy kéo trong vận

chuyển gỗ. ..................................................................................................... 3

1.1.1. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại ô tô, máy kéo trong vận

chuyển gỗ trên thế giới.............................................................................. 3

1.1.2. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại ô tô, máy kéo trong vận

chuyển gỗ ở Việt Nam ............................................................................... 4

1.2. Tổng quan về nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo ................................. 8

1.2.1. Tổng quan nghiên cứu về dao động ôtô, máy kéo trên thế giới...... 8

1.2.2. Tổng quan nghiên cứu về dao động ôtô, máy kéo ở Việt Nam ....... 9

1.3. Tổng quan về hệ thống treo của ôt ô, máy kéo. ................................... 13

1.3.1. Các bộ phận của hệ thống treo trên ôtô, máy kéo. ....................... 13

1.3.2. Đặc trưng các phần tử đàn hồi của hê ̣thống treo trên ôtô, máy

kéo. .......................................................................................................... 20

1.4. Tổng quan về độ êm dịu chuyển động của ôtô, máy kéo..................... 23

1.4.1. Tần số dao động riêng. ................................................................. 24

1.4.2. Gia tốc dao động........................................................................... 24

1.4.3. Chỉ tiêu về độ êm dịu..................................................................... 24

iii

1.5. Các phương pháp cơ học trong nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo.... 25

1.5.1. Phương pháp phần tử hữu hạn. .................................................... 25

1.5.2. Phương pháp sử dụng nguyên lý Dalambe:.................................. 26

1.5.3. Phương pháp sử dụng phương trình Lagranger loại II................ 27

1.6. Các phần mềm ứng dụng trong nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo ... 28

1.6.1. Phần mềm Mathematica................................................................ 28

1.6.2. Phần mềm Maple........................................................................... 28

1.6.3. Phần mềm Mathcad ...................................................................... 29

1.6.4. Phần mềm Matlab & Simulink ...................................................... 29

1.7. Phương pháp thực nghiệm để nghiên cứu dao động............................ 29

Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG

PHÁP NGHIÊN CỨU.............................................................................................33

2.1. Mục tiêu nghiên cứu............................................................................. 33

2.2. Đối tượng nghiên cứu .......................................................................... 33

2.2.1. Xe ô tô Hyundai trọng tải 3,5 tấn ................................................. 33

2.2.2. Biên dạng đường lâm nghiệp ....................................................... 34

2.3. Phạm vi nghiên cứu.............................................................................. 36

2.4. Nội dung nghiên cứu:........................................................................... 36

2.4.1. Nghiên cứu lý thuyết...................................................................... 36

2.4.2. Nghiên cứu thực nghiệm ............................................................... 37

2.5. Phương pháp nghiên cứu...................................................................... 37

2.5.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết ............................................... 37

2.5.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ......................................... 38

Chương 3 NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA XE ÔTÔ HYUNDAI 3,5 TẤN

VẬN CHUYỂN GỖ TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP.........................................39

3.1. Xây dựng mô hình dao động của xe Hyundai 3,5 tấn vận chuyển gỗ

trên đường lâm nghiệp ................................................................................ 39

iv

3.1.1. Các giả thiết .................................................................................. 39

3.1.2. Xây dựng mô hình dao động tổng quát của xe ôtô Hyundai 3,5 tấn

vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp................................................... 39

3.2. Lập hệ phương trình vi phân dao động của ôtô tải Hyunđai tải trọng 3,5

tấn vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp. ................................................ 41

3.3. Giải và mô phỏng hệ phương trình vi phân dao động của cơ hệ ......... 46

3.3.1. Xác định các thông số đầu vào ..................................................... 46

3.3.2. Giải và mô phỏng hệ phương trình vi phân và mô phỏng dao động

của xe ôtô Hyunđai 3,5 tấn vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp. ...... 51

3.4. Đề xuất các giải pháp nâng cao độ chuyển động êm dịu của xe

Hyunđai 3,5 tấn vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp. ............................ 60

Chương 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM........................................................68

4.1. Mục đích nghiên cứu thực nghiệm ...................................................... 68

4.2. Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm ..................................................... 68

4.3. Trang thiết bị thực nghiệm................................................................... 69

4.3.1. Thiết bị đo Spider8 và phần mềm Catman.................................... 70

4.3.2. Đầu đo gia tốc............................................................................... 71

4.4. Tiến hành thực nghiệm......................................................................... 73

4.5. Kết quả thực nghiệm............................................................................ 75

4.6. So sánh kết quả lý thuyết với thực nghiệm. ......................................... 76

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................... 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TRONG LUÂN VĂN ̣

Ký

hiệu

Ý nghĩa Đơn vị

tính

Jy Mô men quán tính phần được treo của ôtô đối với trục nằm

ngang OY vuông góc với phương chuyển động đi qua trọng

tâm xe

Kg.m2

c1 Độ cứng quy đổi của giảm xóc trước xe ôtô N/m

c2 Độ cứng quy đổi của giảm xóc sau xe ôtô N/m

k1 Hệ số cản quy đổi của giảm xóc trước ôtô Ns/m

k2 Hệ số cản quy đổi của giảm xóc sau ôtô Ns/m

cL1 Độ cứng quy đổi của lốp trước xe ôtô N/m

cL2 Độ cứng quy đổi của lốp sau xe ôtô N/m

kL1 Hệ số cản quy đổi của giảm chấn lốp trước Ns/m

kL2 Hệ số cản quy đổi giảm chấn của lốp sau Ns/m

m Khối lượng được treo của xe đặt tại trọng tâm của xe ôtô Kg

m1 Khối lượng cầu trước ôtô Kg

m2 Khối lượng cầu sau ôtô Kg

l1 Khoảng cách nằm ngang từ trọng tâm của xe tới tâm cầu

trước xe ôtô

m

l2 Khoảng cách nằm ngang từ trọng tâm của xe tới tâm cầu

sau xe ôtô

m

a Khoảng cách nằm ngang tính từ trọng tâm cầu trước đến

trọng tâm của ôtô.

m

b Khoảng cách nằm ngang tính từ trọng tâm cầu sau đến

trọng tâm của ôtô,

m

l chiều dài cơ sở của xe ôtô m

vi

Z Dịch chuyển theo phương thẳng đứng của trọng tâm ôtô, m

Z1 Dịch chuyển theo phương thẳng đứng của trọng tâm cầu

trước, cầu sau ôtô,

m

Z2 Dịch chuyển theo phương thẳng đứng của trọng tâm cầu

trước, cầu sau ôtô,

m

 Chuyển vị góc của thân xe trong mặt phẳng thẳng đứng dọc

tại vị trọng tâm xe,

rad

L1 Biến dạng của lốp trước ôtô mm

L2 Biến dạng của lốp sau ôtô mm

1 Biến dạng của nhíp trước ôtô mm

2 Biến dạng của nhíp sau ôtô mm

y1 Độ cao mấp mô măṭ đường tai ṿ ị trí

tiếp xúc vớ

i bánh trước mm

y2 Độ cao mấp mô măṭ đường tai ṿ i ṭrí

tiếp xúc vớ

i bánh sau mm

vii

DANH MỤC CÁC BẢNG

TT Tên bảng Trang

2.1 Thông số kỹ thuật cơ bản của xe ô tô Hyundai 3,5 tấn 34

3.1 Các thông số đầu vào của mô hình dao động trường hợp không

có giảm xóc ở cầu sau ôtô

50

DANH MỤC CÁC HÌNH

TT Tên hình Trang

1.1 Vận chuyển gỗ bằng ôtô lâm nghiệp chuyên dùng 4

1.2 Vận chuyển gỗ bằng ôtô tải cỡ trung bình 5

1.3 Lò xo trụ dùng trong hệ thống treo 14

1.4 Bó nhíp 15

1.5 Đệm cao su 15

1.6 Bộ phận đàn hồi loại khí được dùng trên các xe ôtô hiện đại 15

1.7 Cấu tạo bộ phận giảm chấn thường dùng trên ôtô, máy kéo 16

1.8 Cấu tạo bộ phận giảm chấn thuỷ - khí dùng trên ôtô hiện đại 17

1.9 Thanh ổn định và các đòn dẫn hướng trong cơ cấu treo 17

1.10 Hệ thống treo phụ thuộc dùng lá nhíp 18

1.11 Hệ thống treo độc lập dùng lò xo và 2 đòn dọc 19

1.12 Hệ thống treo độc lập dùng lò xo và 2 đòn ngang 19

1.13 Hệ thống treo độc lập dùng lò xo và 2 đòn chéo 20

1.14 Đường đặc tính đàn hồi của lò xo 22

1.15 Đường đặc tính lò xo khi tăng và giảm tải 22

2.1 Xe Hyundai 3,5 tấn 33

3.1 Mô hình dao động tổng quát của xe ôtô Hyunđai 3,5 tấn 40