Bé Gi¸o Dôc & §µo T¹o
Tr−êng ®¹i häc Giao th«ng vËn t¶i
b¸o c¸o tæng kÕt
®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc cÊp tr−êng
§Ò tµi:
øng dông m¸y tÝnh
gi¶i c¸c bµi to¸n dao ®éng trªn « t«
M∙ sè: T2003 CK - 01
Chñ nhiÖm ®Ò tµi: KS. TrÇn v¨n nh−
§¬n vÞ: Bé m«n C¬ khÝ ¤t«
Khoa C¬ khÝ - §H GTVT
Thêi gian thùc hiÖn: 1/2003 – 12/2003
Hµ néi 11/2006
1
Môc lôc
Môc lôc................................................................................................................1
Më ®Çu..................................................................................................................3
Ch−¬ng 1 Tæng quan.......................................................................................4
1.1 C¸c h−íng nghiªn cøu dao ®éng trªn « t«.....................................................4
1.2 C¸c th«ng sè vµ chØ tiªu ®¸nh gi¸ dao ®éng « t«...........................................7
1.2.1 TÇn sè dao ®éng riªng vµ hÖ sè dËp t¾t dao ®éng..................................7
1.2.2 Gia tèc dao ®éng.....................................................................................8
1.2.3 HÖ sè ªm dÞu chuyÓn ®éng (K)................................................................8
1.2.4 §¸nh gi¸ c¶m gi¸c theo c«ng suÊt dao ®éng ..........................................9
1.2.5 §¸nh gi¸ c¶m gi¸c theo gia tèc dao ®éng vµ thêi gian t¸c ®éng cña
chóng .............................................................................................................10
1.3 PhÇn mÒm matlab/simulink..........................................................................10
1.4 Môc ®Ých vµ ph¹m vi nghiªn cøu .................................................................13
Ch−¬ng II C¸c phÇn tö trong m« h×nh dao ®éng « t« ....................14
2.1 PhÇn tö lèp ®µn håi......................................................................................14
4.1.1 M« h×nh tÕp xóc ®iÓm............................................................................14
2.1.2 M« h×nh ®ai cøng...................................................................................17
2.1.3 M« h×nh tiÕp xóc vÕt cè ®Þnh..................................................................18
2.1.4 M« h×nh tiÕp xóc vÕt thÝch øng...............................................................19
2.2 khèi l−îng kh«ng ®−îc treo..........................................................................20
2.2.1 M« h×nh khèi l−îng kh«ng ®−îc treo mét bËc tù do...............................20
2.2.2 M« h×nh khèi l−îng kh«ng ®−îc treo hai bËc tù do................................22
2.3 PhÇn tö hÖ thèng treo ..................................................................................23
2.3.1 M« h×nh hÖ thèng treo ®¬n ....................................................................25
2.3.2 M« h×nh hÖ thèng treo th¨ng b»ng ........................................................27
2.4 Khèi l−îng ®−îc treo....................................................................................29
2.4.1 M« h×nh mét bËc tù do...........................................................................29
2.4.2 M« h×nh hai bËc tù do............................................................................31
2.4.2 M« h×nh khèi l−îng ®−îc treo ba bËc tù do ...........................................34
Ch−¬ng III X©y dùng mét sè m« h×nh dao ®éng « t« ®iÓn h×nh.....37
2
3.1 M« h×nh 1/4 xe.............................................................................................37
3.2 M« h×nh dao ®éng trong mÆt ph¼ng ngang..................................................39
3.3 M« h×nh ph¼ng däc dao ®éng t−¬ng ®−¬ng « t« 2 trôc ................................41
3.4 M« h×nh ph¼ng däc dao ®éng t−¬ng ®−¬ng « t« 3 trôc ................................42
3.5 M« h×nh ph¼ng däc dao ®éng t−¬ng ®−¬ng ®oµn « t« .................................44
3.5 M« h×nh kh«ng gian dao ®éng t−¬ng ®−¬ng « t« 2 trôc................................46
3.6 Mét sè kÕt qu¶ tÝnh to¸n ..............................................................................49
KÕt luËn.............................................................................................................53
Tµi liÖu tham kh¶o .........................................................................................54
3
Më ®Çu
Nhµ n−íc ta ®· chñ tr−¬ng ph¸t triÓn c¸c ngµnh c«ng nghiÖp nÆng, ngµnh
c«ng nghiÖp « t« ë n−íc ta v× vËy ®−îc ®Æc biÖt chó träng víi viÖc thµnh lËp hµng
lo¹t c¸c c«ng ty liªn doanh, quèc doanh vµ t− nh©n ho¹t ®éng trong lÜnh vùc s¶n
xuÊt l¾p r¸p « t«. Ngµnh c«ng nghiÖp « t« ë n−íc ta cã ®ñ ®iÒu kiÖn vÒ chÝnh s¸ch,
®iÒu kiÖn x· héi ®Ó ph¸t triÓn. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, ngµnh c«ng nghiÖp ¤t«
cña ViÖt Nam cã nh÷ng b−íc ph¸t triÓn nh¶y vät. Ngµy 03 th¸ng 12 n¨m 2002 Thñ
t−íng chÝnh phñ cã quyÕt ®Þnh sè 177/2004/Q§-TTg vÒ viÖc phª duyÖt quy ho¹ch
ph¸t triÓn ngµnh c«ng nghiÖp « t« ViÖt nam ®Õn n¨m 2010, tÇn nh×n ®Õn n¨m
2020. Theo quy ho¹ch cña chÝnh phñ b−íc ®Çu h×nh thµnh 4 tæng c«ng ty lµm
nßng cèt cho ngµnh c«ng nghiÖp « t« trong n−íc: VINAMOTOR, VEAM,
VINACOAL vµ tæng c«ng ty c¬ khÝ giao th«ng Sµi Gßn. §Ó ®¸p øng nhu cÇu nh©n
lùc cã chÊt l−îng cao ®¸p øng ®−îc sù ph¸t triÓn cña ngµnh, tr−êng §¹i häc Giao
th«ng VËn t¶i cã ®iÒu chØnh ®−a mét sè m«n häc míi vµo ch−¬ng tr×nh ®µo t¹o kü
s− C¬ khÝ ¤t« trong ®ã cã m«n häc “øng dông tin häc trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ vµ sö
dông « t«”.
Trªn « t« tån t¹i hai d¹ng dao ®éng: dao ®éng theo ph−¬ng th¼ng ®øng chñ
yÕu do kÝch thÝch tõ mÆt ®−êng vµ dao ®éng ®éng xo¾n trong hÖ thèng truyÒn lùc
chñ yÕu do kÝch thÝch tõ ®éng c¬ vµ tõ mÆt ®−êng. Bµi kh¶o s¸t dao ®éng theo
ph−¬ng th¼ng ®øng cã ý nghÜa quan träng cho viÖc hoµn thiÖn kÕt cÊu hÖ thèng
treo. Bµi to¸n dao ®éng xo¾n trong hÖ thèng truyÒn lùc cã ý nghÜa cho viÖc hoµn
thiÖn kÕt cÊu cña cña ly hîp, cña bé ®ång tèc trong hép sè.
Tr−íc ®©y c¸c bµi to¸n dao ®éng trªn « t« ®· ®−îc thùc hiÖn víi nhiÒu ph−¬ng
ph¸p kh¸c nhau, tuy nhiªn m« h×nh tÝnh to¸n cßn rÊt ®¬n gi¶n vµ cßn nhiÒu gi¶
thiÕt lµm mÊt ®é chÝnh x¸c cña bµi to¸n. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y cïng víi sù
ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ tin häc vµ ph−¬ng ph¸p tÝnh, c¸c bµi to¸n dao ®éng trªn
« t« cã thÓ gi¶i ®−îc víi c¸c m« h×nh phøc t¹p h¬n, tÝnh to¸n nhanh h¬n vµ ®¶m
b¶o ®é chÝnh x¸c.
Víi môc tiªu lµm tµi tiÖu tham kh¶o cho viÖc gi¶ng d¹y vµ viÕt bµi gi¶ng, ®Ò tµi
“øng dông m¸y tÝnh gi¶i c¸c bµi to¸n vÒ dao ®éng trªn « t« ” ®−a ra ph−¬ng ph¸p
tæng qu¸t x©y dùng m« h×nh to¸n häc cho c¸c d¹ng bµi to¸n dao ®éng trªn « t«
b»ng phÇn mÒn MATLAB/Simulink.
4
Ch−¬ng 1 Tæng quan
1.1 C¸c h−íng nghiªn cøu dao ®éng trªn « t«
Theo ph−¬ng th¼ng ®øng, « t« lµ hÖ thèng dao ®éng trong mèi quan hÖ chÆt
chÏ víi ®−êng - hµnh kh¸ch - l¸i xe (hÖ thèng quan hÖ “§−êng - ¤ t« - Con
ng−êi”). Cã ba h−íng nghiªn cøu vÒ hÖ thèng quan hÖ trªn: nghiªn cøu vÒ bÒ mÆt
®−êng; nghiªn cøu dao ®éng cña « t«; nghiªn cøu c¶m gi¸c vµ søc chÞu ®ùng cña
con ng−êi.
H−íng nghiªn cøu thø nhÊt, thùc hiÖn b»ng c¶ thùc nghiÖm vµ lý thuyÕt
nh»m môc ®Ých x¸c ®Þnh quy luËt kÝch thÝch dao ®éng « t«. B»ng c¸c ph−¬ng ph¸p
®o ghi biªn d¹ng ®−êng kh¸c nhau, tiÕn hµnh xö lý c¸c kÕt qu¶ nhËn ®−îc. Dao
®éng cña « t« khi chuyÓn ®éng lµ dao ®éng c−ìng bøc víi nguån kÝch thÝch lµ mÊp
m« cña mÆt ®−êng. MÊp m« mÆt ®−êng th−êng kh«ng cã quy luËt (mÊp m« mÆt
®−êng ngÉu nhiªn), ®Ó m« t¶ to¸n häc biªn d¹ng ®−êng dïng c¸c ®Æc tr−ng thèng
kª gåm: kú väng to¸n häc, ph−¬ng sai vµ mËt ®é phæ n¨ng l−îng cña chiÒu cao
mÊp m« mÆt ®−êng. Trªn thÕ giíi cã nhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ viÖc m« t¶
to¸n häc ®é mÊp m« bÒ mÆt ®−êng.
H−íng nghiªn cøu thø hai, nghiªn cøu dao ®éng « t« víi môc ®Ých c¶i thiÖn
®é ªm dÞu chuyÓn ®éng, chÊt l−îng kÐo, tÝnh kinh tÕ, tÝnh dÉn h−íng, ®é æn ®Þnh
chuyÓn ®éng, ®é bÒn vµ ®é tin cËy... V× vËy, nghiªn cøu dao ®éng « t« lµ nghiªn
cøu mèi quan hÖ gi÷a dao ®éng cña « t« víi c¸c chØ tiªu cña c¸c chÊt l−îng khai
th¸c kÓ trªn.
Nghiªn cøu lý thuyÕt dao ®éng cña « t« hoÆc c¸c bé phËn cña nã th−êng
®−îc tiÕn hµnh nh− sau:
- Thay thÕ « t« b»ng hÖ dao ®éng t−¬ng ®−¬ng theo quan ®iÓm vµ môc ®Ých
nghiªn cøu;
- ThiÕt lËp ph−¬ng tr×nh dao ®éng cña hÖ trªn c¬ së sö dông c¸c ph−¬ng
ph¸p c¬ häc gi¶i tÝch hoÆc sö dông nguyªn lý §a-lam-be, ph−¬ng tr×nh La-gr¨ng.
C¸c ph−¬ng tr×nh nµy ®−îc gi¶i b»ng ph−¬ng ph¸p tÝnh ph©n sè trªn m¸y tÝnh.
Ph©n tÝch c¸c th«ng sè ®Çu vµo cña hÖ trªn c¬ së c¸c gi¶ thiÕt vÒ tÝnh chÊt
phi tuyÕn hoÆc tuyÕn tÝnh cña c¸c phÇn tö, kÝch thÝch lµ hµm ®iÒu hoµ hoÆc ngÉu
nhiªn...