Luận văn, nghiên cứu mô phỏng chuyển động của ôtô con khi phanh trên đường vòng

Luận văn, nghiên cứu mô phỏng ,chuyển động của ôtô con, khi phanh trên đường vòng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ

CON KHI PHANH TRÊN ĐƯỜNG VÒNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Học viên: VŨ THẾ TRUYỀN Khóa: 2012A

Người HDKH: PGS.TS HỒ HỮU HẢI

Hà Nội, ngày 26/04/2014

Khi phanh và quay vòng dễ dẫn đến tình trạng quá

độ gây ra tai nạn nên đòi hỏi phải có nghiên cứu về mối quan hệ giữa các yếu tố vận hành như: hệ thống lái, hệ thống phanh, vận tốc đến quỹ đạo và ổn định chuyển động để cải tiến điều khiển xe an toàn hơn

Từ các phương trình động lực học lập mô hình matlab-simulink, tìm ra mối quan hệ giữa: v, Fbđ ,βvl đến quỹ đạo và ổn định của xe để tăng tính an toàn khi phanh xe trên những cung đường cong không quá ¼ đường tròn với vận tốc không lớn Để đạt được mục tiêu

đó luận văn gồm các phần sau:

Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu;

Chương 2: Mô hình toán học và mô hình mô phỏng trong môi trường matlab-simulink;

Chương 3: Mô phỏng một số trường hợp điển hình; Kết luận

NỘI DUNG

1.1 Yêu cầu thực tế

* Tai nạn giao thông

- Các đặc tính của tai nạn giao thông:

- Tình hình tai nạn giao thông trên thế giới:

- Tình hình tai nạn giao thông trong nước:

Trung bình mỗi năm có 1,2 triệu người chết vì tai nạn giao

thông và 50 triệu người bị thương

Từ 16/11/2011 đến 16/11/2012, toàn quốc đã xảy ra 36.376 vụ tai nạn giao thông, làm chết 9.838 người và bị thương 38.060 người

+ Được thực hiện bằng những hành vi cụ thể

+ Gây thiệt hại về tính mạng, sức khỏe con người, vật, tài sản

1.1 Yêu cầu thực tế

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

* Nghiên cứu động lực học ô tô

- Sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô:

- Chỉ tiêu đánh giá ôtô:

- Nghiên cứu động lực học ôtô:

Tìm ra quy luật chuyển động, xác định giới hạn an toàn, sự tương thích giữa lái xe và xe

Vận tốc, gia tốc, quỹ đạo thông qua thông số chung là trạng thái quay vòng của xe

Ôtô thế hệ sau có kết cấu hoàn thiện hơn, vận tốc lớn hơn, khả năng thích ứng động lực học tốt, hướng tới an toàn tích cực

1.2 Các đề tài nghiên cứu trước đây

“ Nghiên cứu đặc tính quay vòng của xe du lịch”, luận

văn thạc sỹ khoa học, trường đại học Bách Khoa Hà Nội,

do sinh viên Lê Đức Hiếu thực hiện năm 2007

“Mô phỏng và nghiên cứu quá trình động lực học của hệ thống phanh thủy lực”, luận văn thạc sỹ khoa học, trường Đại

học Bách khoa Hà Nội hướng dẫn, sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Hùng, năm 2011

“Mô phỏng quỹ đạo chuyển động của ô tô bốn bánh xe

dẫn hướng”, luận văn thạc sỹ khoa học, trường Đại học Bách

khoa Hà Nội hướng dẫn, sinh viên thực hiện Lê Ngọc Trung, năm 2008

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.3 Mục tiêu, nội dung, phạm vi và phương pháp nghiên cứu

* Mục tiêu

* Nội dung

* Phạm vi nghiên cứu

* Phương pháp nghiên cứu

Khảo sát phản ứng của xe với các tác động: βvl , Fbđ và v

của xe ô tô con khi phanh trên đường vòng

Dùng mô tả toán học và mô phỏng bằng matlab-simulink

Chuyển động của ô tô con khi phanh trên những cung

đường cong không quá ¼ đường tròn với vận tốc không lớn

-Tổng quan

- Khảo sát phản ứng của xe khi lái xe thực hiện các thao

tác điều khiển phanh và quay vòng

X Y

XoV

Jz

T N

Xo

Yo

Zo+

+

− +

+ +

=

− +

+ + + +

=

2

)

( 2

) cos cos

( 2

) sin sin

( ) (

) cos

( ) sin sin

(

.

sin sin

cos cos

.

sin sin

cos cos

.

.

4 3 2

2 1 1

2 2

1 1

4 3 2

1 1

2 2

1 1

2 2

1 1

4 3 2 2

1 1

2 2

1 1

4 3 2 2

1 1

B F F

B F

F

B S

S b S S a S S

a F

F

J

N F

F S S S

S

m

P P S

S F F F

F

m

z

w f

y

x

β β

β β

β β

β ε

β β

β β

β β

β β

* Mô hình phẳng

* Hệ phương trình

CHƯƠNG 2 MÔ HÌNH MÔ PHỎNG

* Sơ đồ sự nghiêng thân xe và tải trọng thẳng đứng

=

∆

+ +

=

∆

∆ +

∆ +

=

∆

−

∆ +

=

' '

0

'

' 0

' 0

0

0

4 4

3 3

2 2

1 1

.

.

.

.

.

)

.

( 1

)

.

( 1

) (

) (

) (

) (

h g m C

C

h y m L

h m x Z

L

a g m Z

L

b g m Z

y h m L

l y m C

t Z

y h m L

l y m C

t Z

Z Z

Z Z

Z Z

Z Z

Z Z

Z Z

Z Z

Z Z

s t

T s

T t

s s s

s

s s

t t t

t

t t

s T

s T

t T

t T

ψ ψ

ψ ψ

ψ

ψ ψ

P F

A p

x m

N A

P F

F x

m

mc mcs

lxs mc

mc mcs

mcs

mc mcp

lxp mc

mcp mcp

.

xl s

mf xl

xl s

k x x

x S

P x

m

k x x

x S

P x

m

) (

.

.

).

(

.

0 32

32 2

2

32

0 31

31 1

1

31

µ µ

.4

.2

2

)2

.(

2 1 1

1

2 1

2 2 1

01 1

1 11

1 1

1 1

1

1 1

d S

l

d V

l

D VR

V VR

V

Q x

S

Q V

K P

F F

S P x

m

xl xlt

xlt xl

xl xl

xl

ms xl

xl xl

π π π

CHƯƠNG 2 MÔ HÌNH MÔ PHỎNG

2.2 Mô hình mô phỏng trong môi trường matlab-simulink

3.1 Mô phỏng chuyển động của ô tô con khi phanh trên

đường vòng với v = 10m/s, Fbđ = 280N, βvl lần lượt là: 600 -

1200 - 1800

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

3.2 Mô phỏng chuyển động của ô tô con khi phanh trên đường vòng với βvl 1200, Fbđ = 490N, v lần lượt là: 10m/s – 15m/s – 20m/s

3.3 Mô phỏng chuyển động của ô tô con khi phanh trên đường vòng với βvl = 600, v = 20m/s, Fbđ lần lượt là: 280N – 490N – 700N

Các trường hợp mô phỏng:

3.1 Mô phỏng chuyển động của ô tô con khi phanh trên

đường vòng với v = 10m/s, Fbđ = 280N, βvl thay đổi lần lượt là: 600 – 1200 - 1800

0 50 100 150 200 250 300 350 400

0 1 2 3 4 5 0

10 20 30 40 50 60 70 80

2 4 6 8 10

10 20 30 40 50 60

2 4 6 8 10

0 1 2 3 4 5 -3

-2 -1 0 1 2 3 4 5

0 0.1 0.2 0.3 0.4

-2 -1 0 1 2 3 4 5

0 5 10 15 20 0

2 4 6 8 10 12 14

2 4 6 8 10 12

Vận tốc ban đầu[m/s] 10 10 10 Lực bàn đạp phanh [N] 280 280 280

nhất [rad/s2]

3.2 Mô phỏng chuyển động của ô tô con khi phanh trên

đường vòng với βvl = 1200, Fbđ = 490N, v thay đổi lần lượt là: 10m/s – 15m/s – 20m/s

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

0 2 4 6 0

10 20 30 40 50 60 70

10 20 30 40 50 60

2 4 6 8 10 12 14

0 2 4 6 -2

-1 0 1 2 3 4

-1 0 1 2 3 4 5

0 10 20 30 40 50 0

5 10 15 20 25

2 4 6 8 10 12 14

Vận tốc ban đầu[m/s] 10 15 20 Lực bàn đạp phanh[N] 490 490 490 Góc quay vành lái 1200 1200 1200

lớn nhất [rad/s2]

3.3 Mô phỏng chuyển động của ô tô con khi phanh trên

đường vòng với βvl = 60, v = 20m/s, Fbđ thay đổi lần lượt là: 280N – 490N – 700N

0 10 20 30 40 50 60

0 1 2 3 4 5 0

100 200 300 400 500 600 700 800 900

100 200 300 400 500 600 700

Fbđ = 280N Fbđ = 490N Fbđ = 700N

0 1 2 3 4 5 0

5 10 15 20 25 30 35 40

5 10 15 20

0 1 2 3 4 5 -1

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5

0 10 20 30 40 50 0

2 4 6 8 10

2 4 6 8 10 12 14 16

lớn nhất [rad/s2] 3,9 2,5 2,4

- Do tính chất phức tạp của hệ trục tọa độ quy chiếu nên đề tài dừng lại ở việc mô phỏng chuyển động của ô tô con khi phanh trên những cung đường cong không quá 1/4 đường tròn với vận tốc không lớn

- Ứng dụng cho một xe cụ thể, khảo sát các thông số ảnh hưởng đến quỹ đạo chuyển động, tính quay vòng của ôtô Đề tài đã góp phần cải thiện tính ổn định hướng chuyển động của ôtô

- Kết quả lấy ra nhiều thông số động lực học như: vận tốc; góc quay, vận tốc góc quay, gia tốc góc quay thân xe, góc nghiêng thân xe Tìm được mối liên hệ giữa Fbđ, βvl , v Điều này phù

hợp với các công trình nghiên cứu trước đó

- Đưa vào mô hình hệ thống phanh thủy lực ABS+ASR để khảo sát đánh giá trong các trường hợp làm việc điển hình của ôtô

EM XIN TRÂN TRỌNG CẢM ƠN./.