Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu động học, động lực học và độ bền hệ thống lái trên xe Vinaxuki

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:89

Thêm vào BST

Báo xấu

33
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận văn nhằm nghiên cứu động học, động lực học và độ bền cơ cấu lái ô tô VINAXUKI làm căn cứ cho việc sửa chữa, hoàn thiện kết cấu hệ thống lái trên xe VINAXUKI khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu động học, động lực học và độ bền hệ thống lái trên xe Vinaxuki

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ------------------------ LÊ VĂN LƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC VÀ ĐỘ BỀN HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE VINAXUKI LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội – 2012
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ------------------------ LÊ VĂN LƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC VÀ ĐỘ BỀN HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE VINAXUKI Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông lâm nghiệp Mã Số: 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN NHẬT CHIÊU Hà Nội - 2012
i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian hoàn thành luận văn tôi đã được sự quan tâm, giúp đỡ của nhiều tập thể và cá nhân. Nhân dịp này cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới thày giáo hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu đã dành nhiều thời gian chỉ bảo tận tình và cung cấp nhiều tài liệu có giá trị cho tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp của mình. Tôi trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu, các thày cô giáo Khoa Cơ điện và Công trình, các thày cô giáo Khoa Sau đại học Trường Đại học Lâm nghiệp đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành nhiệm vụ. Xin trân thành cảm ơn Trung tâm Thí nghiệm Khoa Cơ điện và Công trình đã tạo điều kiện cho tôi mượn thiết bị để thực hiện được đề tài này. Cuối cùng tôi xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu cùng cán bộ giáo viên, công nhân viên chức Trường Cao đẳng nghề LILAMA.1 nơi tôi công tác, đã thường xuyên quan tâm, động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất về tinh thần cũng như vật chất cho tôi trong suốt thời gian vưa qua. Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng 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 Lê Văn Lương
ii MỤC LỤC Trang phụ bìa Trang Lời cảm phụ ................................................................................................................ i Mục lục ....................................................................................................................... ii Các ký hiệu viết tắt .................................................................................................... iv Danh mục các bảng ................................................................................................... vi Danh mục các hình .................................................................................................... vi ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................1 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................2 1.1. Tình hình nghiên cứu về hệ thống lái của ô tô .................................. 2 1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ............................................... 2 1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước: ............................................... 5 1.2. Tổng quan về tình hình sử dụng ô tô VINAXUKI. ........................... 6 1.3. Các phần mềm ứng dụng trong nghiên cứu động học, động lực học và độ bền. ..................................................................................................... 7 Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .........................................................................................................12 2.1. Mục tiêu............................................................................................... 12 2.2. Đối tượng nghiên cứu......................................................................... 12 2.3. Phạm vi nghiên cứu ........................................................................... 15 2.4. Nội dung và phương pháp nghiên cứu ............................................. 15 Chương 3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH 3D VÀ MÔ PHỎNG ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI KHI VẬN CHUYỂN GỖ TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP ........................17 3.1. Xây dựng mô hình 3D các chi tiết của hệ thống lái. ....................... 17 3.2. Lắp ráp và mô phỏng động hệ thống lái xe VINAXUKI................ 26 Chương 4 KHẢO SÁT ỨNG SUẤT, BIẾN DẠNG MỘT SỐ CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ THỐNG LÁI .............................................................................36
iii 4.1. Cơ sở tính toán hệ thống lái. ............................................................. 36 4.3. Khảo sát ứng suất, biến dạng một số chi tiết chính của hệ thống lái trên xe ôtô VINAXUKI. ............................................................................ 46 4.3.1. Khảo sát ứng suất, biến dạng của cụm chi tiết cam quay – đòn ngang ...................................................................................................... 46 4.3.3. Khảo sát ứng suất, biến dạng của chi tiết bánh vít. ................... 52 4.3.4. Khảo sát ứng suất, biến dạng của chi tiết trục vít. .................... 55 4.3.5. Khảo sát ứng suất, biến dạng của chi tiết dầm cầu trước. ......... 59 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .........................................................................63 1. Kết luận: ................................................................................................. 63 2. Khuyến nghị: ......................................................................................... 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................1 PHỤ LỤC
iv CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT TT Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa của ký hiệu 1 D m Đường kính trong của trục lái 2 d m Đường kính ngoài của trục lái 3 L m Chiều dài của trục 4 G MN/m2 Mô đuyn đàn hồi dịch chuyển 5 t mm Bước của trục vít vô tận 6  rad Góc nghiêng của trục vít vô tận 7 h m Chiều cao của răng bánh vít 8 b m Chiều rộng của răng bánh vít 9 ro mm Bán kính vòng tròn cơ sở của trục vít 10 F mm Diện tích bề mặt tiếp xúc của răng 11 Xp N Lực phanh tác dụng lên một bánh xe 12 mlp N/m Hệ số phân bố lại trọng lượng lên cầu dẫn hướng khi phanh 13 E MN/m2 Môđuyn đàn hồi của vật liệu chế tạo thanh dọc và thanh ngang 14 fd , fn mm Tiết diện ngang của đòn kéo ngang và đòn kéo dọc 15 L m Chiều dài cơ sở của ô tô 16 B m Chiều rộng cơ sở của ô tô 17 ud MN/m2 Ứng suất uốn dọc của đòn kéo dọc 18 n MN/m2 Ứng suất nén trong đòn kéo dọc, đòn kéo ngang. 19 un MN/m2 Ứng suất uốn ngang của đòn kéo ngang
v 20 cd MN/m2 Ứng suất chèn dập 21 φ rad Hệ số bám giữa lốp và đường 22  MN/m2 Ứng suất tiếp xúc cho phép 23  rad Độ cứng (góc xoắn trục) 24  MN/m2 Ứng suất uốn của răng 25 r1 mm Khoảng cách từ tâm vành tay lái đến vị trí lắp đầu đo lực tiếp tuyến với vành tay lái. 26 r2 mm Khoảng cách từ tâm vành tay lái đến vị trí tác dụng lực lên đầu đo lực. 27 P1 DaN Lực tác dụng lên vành tay lái. 28 P2 DaN Lực tác dụng lên đầu đo.
vi DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng Trang 2.1 Đặc tính kỹ thuật xe ô tô VINAXUKI 13 DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang 2.1 Xe tải VINAXUKI loại 1240 kg 12 2.2 Sơ đồ hệ thống lái ô tô tải 14 3.1 Kết cầu dầm cầu trước 20 3.2 Chốt chuyển hướng 21 3.3 Cam quay 22 3.4 Thanh giằng ngang 23 3.5 Trục lái 23 3.6 Vành tay lái 24 3.7 Cụm vành tay lái và trục lái 25 3.8 Cụm chi tiết đòn quay đứng – trục bánh vít 26 3.9 Lắp ráp cụm chi tiết 28 3.10 Sơ đồ lắp ghép hệ thống lái 29 3.11 Mô hình mô phỏng động cụm chi tiết 32 3.12 Mô phỏng động cụm chi tiết 33 3.13 Đồ thị gia tốc góc theo trục X của bánh vít 34 3.14 Đồ thị thế năng góc theo trục X của bánh vít 34 3.15 Đồ thị gia tốc góc theo trục Y của vô lăng 35 3.16 Đồ thị thế năng góc theo trục X của bánh vít 35 4.1 Chuẩn bị ô tô khảo nghiệm 41 4.2 Đầu đo lực loại 980 N 41 4.3 Đầu đo nối với Spider – 8 và máy tính 42
vii 4.4 Máy phát điện và ổn áp 42 4.5 Tiến hành thực nghiệm 43 4.6 Kết quả đo lực tác dụng lên vành tay lái trên đầu đo lực. 44 4.7 Sơ đồ lực tác dụng lên vành tay lái 44 4.8 Kết quả đo lực tác dụng lên vành tay lái tại điểm lắp đầu đo 45 lực. 4.9 Cụm chi tiết cam quay – đòn ngang 46 4.10 Đặt giá trị lực đã tính toán 47 4 .11 Chọn vật liệu 47 4.12 Chạy chương trình 48 4.13 Ứng suất của cụm chi tiết 48 4.14 Chuyển vị của cụm chi tiết 49 4.15 Chi tiết đòn quay đứng 49 4.16 Mặt tác dụng lực 50 4.17 Ứng suất của chi tiết 51 4.18 Chuyển vị của chi tiết 51 4.19 Chi tiết bánh vít 52 4.20 Chọn mặt cố định 52 4.21 Điểm đặt lực tác dụng 53 4.22 Chọn vật liệu 53 4.23 Chạy chương trình 54 4.24 Ứng suất của chi tiết 54 4.25 Chuyển vị của chi tiết 55 4.26 Chi tiết trục vít 55 4.27 Đặt giá trị lực đã tính toán 56 4.28 Chọn vật liệu 57 4.29 Chạy chương trình 57
viii 4.30 Ứng suất của chi tiết 58 4.31 Chuyển vị của chi tiết 58 4.32 Chi tiết trục dầm cầu trước 59 4.33 Đặt giá trị lực đã tính toán 59 4.34 Chọn vật liệu 60 4.35 Chạy chương trình 60 4.36 Ứng suất của chi tiết 61 4.37 Chuyển vị của chi tiết 61
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Vận chuyển gỗ là một công đoạn trong quá trình khai thác gỗ, đó là sự di chuyển gỗ từ bãi gỗ về nhà máy sản xuất, nơi xuất khẩu và nơi sử dụng. Đây là một khâu công việc được thực hiện chủ yếu trên đường lâm nghiệp có độ mấp mô, độ dốc lớn. Hiện nay, việc vận chuyển gỗ ở Việt nam nói chung được thực hiện chủ yếu nhờ các loại xe tải cỡ trung bình hoặc cỡ lớn tùy thuộc vào quy mô sản xuất, kinh doanh và địa hình khai thác. Xe tải VINAXUKI do công ty cổ phần ô tô Xuân Kiên_VINAXUKI Việt Nam sản xuất đã và đang được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực kinh tế ở nước ta. Để tăng năng suất lao động, xu hướng chung của thế giới là tăng vận tốc chuyển động trung bình của xe. Khi tăng vận tốc chuyển động kéo theo hàng loạt vấn đề kỹ thuật cần giải quyết, trong đó có việc hoàn thiện hệ thống lái để đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, đặc biệt khi hoạt động trên đường lâm nghiệp có nhiều đèo dốc và cua gấp. Trong thực tế hầu hết các loại ô tô chuyển động trên đường lâm nghiệp đều chưa có trợ lực lái. Hệ thống lái này làm cho người điều khiển xe rất vất vả, mất nhiều sức lực để lái được xe, trong khi xe hoạt động trên đường lâm nghiệp có nhiều đèo dốc và cua gấp. Do đó hệ thống lái cần phải làm việc tin cậy với độ chính xác cao. Để làm cơ sở cho việc khảo sát cơ cấu lái ô tô VINAXUKI khi sử dụng các loại xe tải vào việc vận chuyển gỗ rừng trồng trên đường lâm nghiệp, tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu động học, động lực học và độ bền hệ thống lái trên xe VINAXUKI” * Ý nghĩa khoa học của đề tài: Mô phỏng động hệ thống lái của xe VINAXUKI và phân tích được ứng suất, biến dạng một số chi tiết chính của hệ thống lái trên ô tô VINAXUKI. * Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở cho việc hoàn thiện hơn của hệ thống lái trên ô tô VINAXUKI khi vận chuyển gỗ rừng trồng trên đường lâm nghiệp.
2 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tình hình nghiên cứu về hệ thống lái của ô tô 1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới Hiện nay trên thế giới cùng với sự phát triển của các ngành khoa học công nghệ khác như vô tuyến điện tử, chế tạo máy với các bộ phận điều khiển tinh vi, các rô bốt công nghiệp thế hệ thông minh, ngành tin học, ngành chế tạo ô tô đang có những bước tiến lớn với sự ứng dụng công nghệ tin học, điều khiển, khoa học mô phỏng, vật liệu mới. Ôtô ngày nay được sử dụng ở tốc độ ngày càng cao, sử dụng trong mọi lĩnh vực vận chuyển con người, hàng hóa trên các tuyến đường khác nhau như: đường quốc lộ, đường lâm nghiệp.....Vì vậy vấn đề động học, động lực học càng được các nhà khoa học công nghệ của các trung tâm khoa học tại các nước có ngành công nghiệp ô tô hoàn chỉnh như Mỹ, Tây Âu và Nhật bản đầu tư nghiên cứu. Trong cấu tạo ô tô, hai hệ thống được coi là quan trọng nhất đảm bảo an toàn chuyển động là hệ thống lái (HTL) và hệ thống phanh (HTP). Trong những năm gần đây đã có hàng trăm các công trình khoa học công nghệ được công bố nhằm hoàn thiện hệ thống lái, các công trình chủ yếu tập trung trong lĩnh vực động học và động lực học của hệ thống lái nhằm tăng tính cơ động và hoàn thiện tính điều khiển của hệ thống lái. Tác giả Samkar Moham, người Mỹ gần đây đã công bố trong công trình loại xe 4 bánh. Nhiều nhà khoa học Đức cũng tập trung nghiên cứu về hệ thống điều khiển cho các loại xe có hệ thống lái. Những trung tâm khoa học lớn như ở Mỹ, Tây Âu và Nhật bản hiện đang có nhiều nỗ lực nghiên cứu về vấn đề tự động điều khiển hệ thống lái, đó là những công trình nghiên cứu lớn với sự nỗ lực của hàng trăm nhà khoa học hàng đầu thế giới. Hãng VINAXUKI cũng đã trình diễn
3 loại xe với hệ thống lái tự động, trong tương lai sẽ được ứng dụng để sử dụng trên các đường thông minh. Để tăng tính điều khiển và tiện nghi cho việc hoàn thiện hệ thống lái tự đông, các nhà khoa học cũng đã đi sâu vào việc chế tạo các bộ cường hóa tích cực PPS ( Progressive Power Steering) để đảm bảo cảm giác của người lái với mặt đường, tăng tính điều khiển của hệ thống lái khi xe chạy ở tốc độ cao, đặc biệt là các xe thế hệ mới được sử dụng ở tốc độ cao hơn 100km/h. Những nhà công nghệ cũng luôn tiến tới những kết cấu mới cho hệ thống lái như việc phát triển các cơ cấu điều khiển góc đặt trục lái và vô lăng TS (Tilt Steering), cùng với ghế ngồi người lái có thể điều chỉnh theo 3 chiều nhằm bố trí vị trí người điều khiển một cách thuận tiện nhất. Xu thế chung của các trung tâm công nghiệp ôtô lớn trên thế giới là nghiên cứu hệ thống lái tích cực nhằm sử dụng các thành tựu về điện, điện tử ứng dụng, các thành tựu về tin học để kiểm soát các tính năng của hệ thống lái và đảm bảo các chế độ hoạt động của chúng ở chế độ tối ưu. Như vậy có thể thấy rằng hệ thống lái với chức năng đảm bảo tính dẫn hướng đang được các nhà khoa học hàng đầu thế giới tập trung nghiên cứu với nhiều nỗ lực lớn. Các nhà nghiên cứu đã tập trung vào các nội dung sau: Nghiên cứu động học hệ thống lái thông qua mối tương quan hình học các khâu độc lập từ đó xác định sự thay đổi động học các khâu, kết luận khả năng sử dụng của hệ thống lái trên xe. Xác định lực tác dụng lên vành tay lái để tính toán kết luận khả năng sử dụng đối với từng hệ thống lái. Xây dựng các mô hình động học hệ thống lái trong những giả thuyết cơ học cho sát với điều khiển thực tế từ đó nghiên cứu tính năng điều khiển ôtô. Sau đây là một số công trình tiêu biểu nhất: Công trình của giáo sư B.Ø.Pouonob và M.Øuttepman [27] vào năm 1980 sử dụng hai phương pháp
4 đồ thị và phương pháp đại số để nghiên cứu xác định động học hệ thống lái. Giáo sư đã sử dụng các thông số hình học chọn lựa của hệ thống lái và hệ treo phía trước cần phải phù hợp trong quan hệ với sự biến đổi của góc nghiêng dọc của trục đứng, của góc nghiêng ngoài của bánh xe, của góc chụm bánh xe, và độ chuyển dịch ngang của điểm tiếp xúc bánh xe với mặt đường khỏi vị trí thiết kế tùy theo vị trí bánh xe trên chiều cao đối với phần treo của ôtô, cũng như trong quan hệ phụ thuộc vào góc quay bánh xe ngoài đối với góc quay bánh xe trong. Ngoài ra còn phải tính đến cả góc nghiêng ngang của trục đứng, nó có ý nghĩa đáng kể đối với độ ổn định chuyển động của ôtô, vì sự thay đổi của nó tương ứng gần chính xác với sự thay đổi góc nghiêng ngoài của bánh xe. Những sự phụ thuộc này được xác định bằng phương pháp đồ thị hoặc phương pháp giải tích. Phương pháp đồ thị rõ ràng, trực quan, nhưng rất tốn công sức và do đó độ chính xác của kết quả thu được phụ thuộc vào sự cẩn thận khi thực hiện và các thiết bị vẽ hiện có. Vì vậy phương pháp đồ thị chỉ dùng trong các sơ đồ động học đơn giản và xác định những phụ thuộc riêng lẻ. Phương pháp giải tích được sử dụng đặc biệt hợp lý khi có khả năng dùng máy tính. Cả trong những trường hợp phức tạp nhất sau khi đã đưa ra được những sự phụ thuộc giải tích cần thiết, phương pháp này cho ta khả năng lập chương trình cho máy tính và sẽ thu được lời giải điển hình cho một vị trí và dễ dàng thực hiện các tính toán như vậy cho các vị trí tiếp theo của bánh xe, cho một hoặc một số giá trị của các thông số hình học. Công trình khoa học của giáo sư Lưxốp [28] vào năm 1972 đã sử dụng phương pháp thực nghiệm để nghiên cứu xác định động học, động lực học hệ thống lái. Giáo sư đã sử dụng các thiết bị thí nghiệm xác định trên một số hệ thống lái cụ thể để đánh giá các thông số hệ thống lái như bộ chạy nhẹ của cơ cấu lái gồm có lực trên tay lái, lực trên các phần tử dẫn động lái, xác định ma sát và hệ số hiệu dụng, xác định cơ cấu lái về độ mòn và độ bền mỏi, v. v . ...
5 Trong vùng Asean với bốn nước có nghành công nghiệp lắp ráp ô tô ở trình độ cao như Thái Lan, Indonesia. Philippin và Malayxia có lịch sử lắp ráp ôtô khoảng 50 năm, hàng năm sản xuất khoảng vài trăm ngàn ôtô mỗi nước. Tiếp tục công nghệ tiên tiến là việc ứng dụng trong quá trình nội địa hóa sản phẩm ở các nước này, tuy nhiên cũng ở mức độ nghiên cứu ứng dụng. 1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước: An toàn giao thông luôn là vấn đề xã hội của mỗi quốc gia, đặc biệt ở Việt Nam, đường sá chật hẹp, dân số đông đúc, trình độ dân trí chưa cao, số lượng xe cũ và xe cải tạo còn nhiều nên an toàn giao thông thường là vấn đề được quan tâm nhất. Không chỉ mất an toàn khi xe ô tô tham gia giao thông mà còn mất an toàn cho người và hàng hóa khi vận chuyển trên cả đường lâm nghiệp có nhiều đèo dốc và cua gấp thì chất lượng xe đặc biệt là hệ thống lái có một vị trí quan trọng trong sử dụng. Theo số liệu thống kê, hiện nay ở nước ta có hơn 11 liên doanh với nước ngoài để lắp ráp ôtô tiêu thụ chủ yếu ở thị trường trong nước. Số lượng xe đã bán ra trên thị trương Việt Nam năm nay 1997 là 5950 xe, năm 1998: 5517, năm 1999: 6984 và đến 10/2000 là 9525 xe các loại (nguồn từ Hội chế tạo ôtô Việt Nam). Bên cạnh đó chính sách nội địa hóa ngày càng được thực hiện chặt chẽ hơn. Theo quy định, các liên doanh sau 5 năm phải thực hiện được tới 30% nội địa hóa chi tiết cộng với cho phép nhập các xe cũ từ nước ngoài thì việc xác định chất lượng là một công việc hết sức cần thiết và cấp bách trong giai đoạn hiện nay. Việc xác định chất lượng không chỉ là nhiệm vụ đơn thuần của các nhà sản xuất theo hướng thương mại mà cần thiết phải là nhiệm vụ của ngành công nghiệp ôtô của chúng ta. Trong công tác nghiên cứu, những năm gần đây cũng đã có một số cán bộ khoa học công nghệ đi sâu nghiên cứu các hệ thống ôtô đặc biệt là hệ thống lái và hệ thống phanh. Nhóm các cán bộ nghiên cứu của các trường Đại
6 học cũng đã có nhiều nỗ lực ứng dụng các phần mềm chuyển động như Alaska 2.3, Sap90, Simulink .... trong quá trình nghiên cứu ôtô. Ở Việt Nam chúng ta đang ở giai đọan xây dựng nền công nghệp ôtô ở giai đoạn lắp ráp và tiến hành chương trình nội địa hóa các cụm chi tiết và phụ tùng ôtô xe máy. GSTSKH Đỗ Sanh [19] cũng lãnh đạo một nhóm nghiên cứu về động học, động lực học trong đó có một phần nghiên cứu về động học quay vòng xe ở tốc độ cao. TS Nguyễn Khắc Trai [23] trong luận án của mình cũng nghiên cứu sâu về thuyết quay vòng. Thạc sĩ Nguyễn Xuân Châu [4] đã bảo vệ thành công luận án Thạc sĩ với đề tài cơ cấu lái đặc biệt cho người tàn tật. TS Nguyễn Xuân Thiện cùng nhà NCS Lê Hồng Quân [22] trong khuôn khổ đề tài nhà nước KHCN-05-09 đã thử nghiệm thành công bộ trợ lực lái thủy lực do Việt Nam chế tạo áp dụng cho xe xích T55. Học viện kỹ thuật Quân sự - nhóm nghiên cứu về động học chuyển động xe trên đường quân sự với nhiều nỗ lực trong nghiên cứu hệ thống điều khiển. Trong luận án tiến sỹ của Nguyễn Thanh Quang [17] cũng đã nghiên cứu động học, động lực học và độ bền hệ thống lái trên xe Mekong. Tuy vậy cho tới nay cũng chưa có một đề tài nghiên cứu hoàn chỉnh về động học, động lực học và độ bền hệ thống lái của ô tô VINAXUKI. 1.2. Tổng quan về tình hình sử dụng ô tô VINAXUKI. Trong điề u kiêṇ giao thông Viê ̣t Nam hiện nay còn nhiề u khó khăn, hệ thống đường sá chật hẹp, mặt đường còn nhiều mấp mô..... Thì sự ra đời của các hãng xe như: ISUZU, HOA MAI, DONGFONG, VINAXUKI.....đã góp phần đáp ứng được điều kiện trên. Để phục vụ cho việc đi lại, vận chuyển hàng hóa cho con người. Các hãng xe trên không chỉ phục vụ cho các ngành kinh tế mà còn phục vụ cho vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp. Hiện nay một trong những hãng xe đang được thị trường sử dụng đó là xe VINAXUKI Việt Nam do công ty Xuân Kiên lắp ráp được sử dụng rất
7 nhiều trong vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp. Theo số liệu thống kê của công ty lắp ráp ô tô VINAXUKI năm 2011 thì số lượng xe ô tô tải dùng để phục vụ cho những ngành kinh tế là 70 % còn 30 % là phục vụ cho vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp. Các ô tô sử dụng trong lâm nghiệp thường làm việc trong điều kiện không có đường hoặc trên tuyến đường lâm nghiệp có độ mấp mô mặt đường lớn, nghĩa là hoạt động trong điều kiện không thuận lợi. Do điều kiện làm việc không tốt nên nó sẽ ảnh hưởng xấu đến một số bộ phận của ô tô như: Hệ thống phanh, hệ thống lái...... Vì vậy nghiên cứu động học, động lực học và độ bền hệ thống lái của ô tô VINAXUKI là vấn đề cần thiết nhằm bảo đảm điều kiện an toàn, cải thiện điều làm việc cho người điều khiển. 1.3. Các phần mềm ứng dụng trong nghiên cứu động học, động lực học và độ bền. Hiện nay, việc mô hình hóa trên máy tính các kết cấu, chi tiết cơ khí,...đang là một nhu cầu ngày càng tăng trong các lĩnh vực sản xuất cũng như trong công tác đào tạo và nghiên cứu khoa học. Nhiều phần mềm nổi tiếng đã ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu này. Tuy nhiên mỗi phần mềm đều có những mặt mạnh riêng cũng như có những hạn chế. Do đó nhiệm vụ của nhà thiết kế là phải biết rõ và vận dụng được các ưu điểm của một phần mềm vào trong công việc của mình. Phần mềm AutoCAD Phần mềm AutoCAD là một trong những phần mềm phổ biến và được nhiều người sử dụng trong các phần mềm trợ giúp thiết kế CAD [15]. Phần mềm AutoCAD là phần mềm dùng thực hiện các bản vẽ kỹ thuật trong các ngành: Xây dựng, cơ khí, kiến trúc, điện, bản đồ....AutoCAD là công cụ hỗ trợ đắc lực cho các cán bộ kỹ thuật,kiến trúc sư,kỹ thuật viên,công nhân kỹ thuật,họa viên,...hoàn thành các sản phẩm thiết kế của mình.
8 Sử dụng phần mềm AutoCAD chúng ta có thể vẽ thiết kế các bản vẽ hai chiều 2D, thiết kế mô hình ba chiều 3D, tô bóng các vật thể. Phần mềm này có đặc điểm nổi bật là: Chính xác, năng suất cao nhờ các lệnh sao chép (thực hiện bản vẽ nhanh), dễ dàng trao đổi dữ liệu với các phần mềm khác. AutoCAD là một trong những phần mềm thiết kế sử dụng cho máy tính cá nhân. Đây là một trong các phần mềm có tính chính xác cao, lưu trữ liệu chính xác. Sử dụng AutoCAD trao đổi dữ liệu bản vẽ với các đồng nghiệp, khách hàng...Phần mềm AutoCAD tương thích với các phần cứng và phần mềm phổ biến trên thị trường. Sự nghiệp phát triển của phần mềm gắn với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp thông tin. Phần mềm Autodesk Inventor Phần mềm Autodesk Inventor đã thể hiện được các mặt mạnh của một phần mềm CAD từ lĩnh vực mô hình hóa 3D đến việc xây dựng các bản vẽ kỹ thuật. Autodesk Inventor là một hệ thống thiết kế cơ khí 3D được xây dựng với công nghệ thích nghi (adaptive technology) cùng với các khả năng mô hình hóa khối rắn. Autodesk Inventor cung cấp các công cụ cần thiết để thực hiện các dự án thiết kế, từ việc vẽ phác ban đầu cho đến việc hình thành các bản vẽ kỹ thuật cuối cùng. Phần mềm Autodesk Inventor gồm các công cụ tạo mô hình 3D, quản lý thông tin, làm việc nhóm và các hỗ trợ kỹ thuật. Với Autodesk Inventor, ta có thể: Tạo các mô hình 3D và các bản vẽ 2D, tạo các chi tiết thích nghi, các chi tiết và các bản vẽ lắp nhóm,quản lý hàng ngàn các chi tiết và các mô hình lắp ghép lớn, sử dụng các ứng dụng thir-party với các chương trình dao diện API (Application Program Interface), sử dụng VBA để truy cập Autodesk Inventor API. Tạo các chương trình thực hiện các chức năng có tính lặp. Từ thực đơn Help, chọn program Help, nhận các file SAT, STEP, AutoCAD,
9 Autodesk Inventor sang AutoCAD, Autodesk Mechanical Desktop và các file IGES. Làm việc với nhiều thành viên thiết kế trong quá trình xây dựng mô hình. Liên kết với các công cụ Wed để truy cập các nguồn tài nguyên công nghiệp, dùng chung dữ liệu với các cộng sự; Autodesk Inventor là một công cụ mô hình hóa các khối rắn dựa trên các đối tượng. Từ đó các nhà thiết kế có thể tạo các mô hình cơ khí 3D. Phần mềm Solidworks Trong nhóm các phần mềm tự động hóa thiết kế 3D (trong không gian 3 chiều) phổ biến, phần mềm Solidworks đã và đang khẳng định vị trí vững chắc dẫn đầu thế giới cho phép người sử dụng xây dựng mô hình 3D cho các chi tiết, lắp ghép chúng thành một sản phẩm hoàn chỉnh, kiểm tra động học, cung cấp thông tin về vật liệu,...Hơn thế nữa tính mở và tính thương tích của Solidworks cho phép nhiều phần mềm ứng dụng nổi tiếng khác chạy trực tiếp trên môi trường của nó, Solidworks cũng có thể kết xuất ra các file dữ liệu mặc định dạng chuẩn để người sử dụng có thể khai thác trong môi trường mô hình trong môi trường các phần mềm tương thích khác. Ví dụ: Các phần mềm phân tích ANSYS, MSC, ... có thể kiểm tra mô hình về phương diện ứng suất, biến dạng, nhiệt, xác định tần số dao động riêng, mô phỏng tương tác của dòng chảy khí (hoặc chất lỏng) với mô hình. Các phần mềm COSNOS, ADAMS,... có thể kiểm tra các thông số động học hay động lực học của mô hình, các phần mềm Z-Casting, Pro-Casting,... có thể mô phỏng quá trình đúc sản phẩm. Đây là phần mềm thể hiện tư duy thiết kế và công nghệ lập trình mới. Solidworks là một công cụ đắc lực cho việc thiết kế tự động các vật thể 3 chiều (3D), giúp cho các kỹ sư tự thể hiện các ý tưởng sáng tạo của mình trong thiết kế một cách trực quan tối đa ngay trên chi tiết 3D mà lúc đầu không quan tâm đến kích thước cụ thể của chi tiết, nhanh chóng thể hiện chi
10 tiết đã thiết kế thành bản vẽ kỹ thuật truyền thống (2D), thiết kế tạo khuôn, tạo mẫu cho lĩnh vực đúc một cách nhanh chóng từ các chi tiết đã được thiết kế. Sau khi dựng được mô hình 3D và gán vật liệu cho các khối lượng ta tiến hành lắp ghép chúng lại với nhau theo đúng chiều thiết kế. Trong Solidworks, việc lắp ghép các chi tiết được thực hiện một cách dễ dàng nhờ lệnh Mate với đầy đủ các ràng buộc song song (Parallel), vuông góc (Perpendicularr), tiếp xúc (Tangent), đồng tâm (Concentric), khỏang cách (Distance), góc (Angle), trùng hợp (Coincident). Phần mềm Adams. Adams (Automatic Dynamic Analysis ò Mechanical System) là phần mềm chuyên dùng trong công việc mô phỏng động lực học cơ hệ nhiều vật. Đặc biệt Adams được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực động lực học xe máy, va chạm, người máy, công nghệ vũ trụ....Chương trình này giúp người sử dụng giải quyết các vấn đề nghiên cứu khoa học của mình mà không cần biết sâu về các thuật toán sử dụng trong Adams. Adams sẽ chuyển dữ liệu từ các file này vào các file dữ liệu chuẩn trong Adams. Ý nghĩa của việc nhập các mô hình cần mô phỏng rất phức tạp, vì thế nếu xây dựng trực tiếp chúng trong Adams thì sẽ rất mất nhiều thời gian vì đây không phải là phần mềm chuyên về Cad. Do vậy đối với các mô hình phức tạp thường được xây dựng trên các phần mềm chuyên dùng về Cad như Catia, ProEngineer,....Sau khi xây dựng xong, mô hình này được xuất ra các file có một trong các định dạng trên (Prasolid, igbs, step hoặc dxf/dwg) và được nhập vào Adams để tiến hành các bước tiếp theo. Thư viện rộng lớn về các khối nối và ràng buộc có sẵn trong Adams cho phép người sử dụng tạo được các khớp nối động học của cơ hệ. Khi mô hình đã thiết lập xong, Adams kiểm tra mô hình và chạy mô hình và chạy mô phỏng bằng cách giải các phương trình động lực học.