Nghiên cứu ổn định chuyển động của ô tô buýt DAEWOO BC212MA trong tp hồ chí minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN BÌNH NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE BUÝT DAEWOO BC212MA TRONG THÀNH PHỐ H

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN BÌNH

NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE BUÝT DAEWOO BC212MA TRONG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA

XE BUÝT DAEWOO BC212MA TRONG

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Mã số: 60520116

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN BÌNH

NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA

XE BUÝT DAEWOO BC212MA TRONG

LÝ LỊCH KHOA HỌC

Chức vụ, đơn vị công tác trước khi học tập, nghiên cứu: Quản lý kỹ thuật công ty thiết bị y khoa công ty Đỗ Thân

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 842/1/21 Nguyễn Kiệm, phường 3, Q Gò Vấp, TPHCM

II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO

1 Đại học:

Hệ đào tạo: Chính quy

Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Lý thuyết động cơ đốt trong, Kết cấu động cơ đốt trong, Lý thuyết ô tô

Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Thành Phố Hồ Chí Minh

Người hướng dẫn:

2 Thạc sĩ:

MA trong TPHCM

Ngày & nơi bảo vệ: Đại học sư phạm kỹ thuật Tp.HCM

3 Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): tiếng Anh – trình độ B

4 Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật được chính thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp:

Ngày tháng 11 năm 2014

Nguyễn Văn Bình

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tp Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 11 năm 2014

Tác giả

NGUYỄN VĂN BÌNH

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này tôi xin chân thành cảm ơn đến:

- PGS.TS Nguyễn Văn Phụng đã tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện cho tôi trong thời gian học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn

- Quý Thầy, Cô khoa Cơ khí Động lực, phòng Đào tạo và tất cả các Thầy, Cô

đã giảng dạy trong suốt quá trình học tập tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM

- Các anh, chị học viên lớp Cao học Kỹ thuật Cơ khí Động lực - CKO12B, Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM cùng tất cả người thân đã đóng góp ý kiến, động viên tôi trong suốt thời gian học tập

Tp Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 11 năm 2014

Người nghiên cứu

TÓM TẮT

Hiện nay, trước sự phát triển của khoa học kỹ thuật, cuộc sống của con người được nâng cao cả về vật chất và tinh thần, nhu cầu tham gia giao thông bằng các loại xe ô tô ngày càng tăng Thời gian gần đây số vụ tai nạn giao thông của các xe chở khách gia tăng đáng kể Vì vậy vấn đề an toàn khi sử dụng các phương tiện khi tham gia giao thông luôn được đặt ra đối với các nhà sản xuất ô tô

Ở nước ta, ô tô buýt là phương tiện vận chuyển hành khách và hàng hoá đang được sử dụng phổ biến rộng rãi Trong các thành phố lớn cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế, mật độ giao thông trên đường ngày càng cao dẫn đến tai nạn giao thông ngày càng nhiều Sự chuyển động an toàn của ô tô trên đường phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố chủ quan và khách quan Trong đó có trạng thái chuyển động không

ổn định của xe khi xét theo điều kiện trượt và lật đổ trên các loại đường là một vấn đề được đặt ra

Đề tài này nghiên cứu sự ổn định chuyển động của dòng xe buýt DAEWOO BC212MA trong thành phố Hồ Chí Minh nhằm mục đích tính toán kiểm nghiệm tính ổn định của xe buýt khi hoạt động trong thành phố Từ kết quả tính toán được, đề xuất phương án tối ưu cho hệ số an toàn tĩnh (SSF) để góp phần nâng cao tính an toàn cho hành khách và hàng hóa khi sử dụng loại phương tiện này Đồng thời, kết quả nghiên cứu này cũng dùng để tham khảo khi tính toán ổn định chuyển động của các dòng xe tương đương

ABSTRACT

Today, before the development of science and technology, human life is improving both physical and mental, in traffic demand on these types of cars is increasing Recently, the number of traffic accidents of passenger cars increased significantly So safety issues when using the vehicle in traffic to always be set to auto manufacturers

In our country, buses that transport passengers and goods are being widely used In major cities, along with the growth of the economy, traffic density on the road increasing traffic accidents leading to more and more The safe movement of cars on the road depends on a lot of subjective factors and objective In that state of motion of the vehicle when unstable conditions in terms of slip and topple the sugars are a problem arises

This paper studies the stability of the motion DAEWOO BC212MA bus lines

in Ho Chi Minh City for the purpose of calculating the stability testing of buses operating in the city From the calculated results, the proposed optimal scheme for static safety factor (SSF) to contribute to improving safety for passengers and cargo

to use this media type At the same time, the results of this study also used for reference when calculating the steady motion of the equivalent models

MỤC LỤC

LÝ LỊCH KHOA HỌC i

LỜI CAM ĐOAN iii

LỜI CẢM ƠN iv

TÓM TẮT v

MỤC LỤC vii

DANH MỤC CÁC BẢNG x

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH xi

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1

1.1 Dẫn nhập 1

1.2 Nội dung nghiên cứu 2

1.3 Lý do chọn đề tài 2

1.4 Các kết quả nghiên cứu đã công bố 3

1.4.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 3

1.4.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 4

1.5 Mục đích và nội dung công việc thực hiện 6

1.6 Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu 6

1.6.1 Mục tiêu nghiên cứu 6

1.6.2 Đối tượng nghiên cứu 6

1.7 Giới hạn của đề tài 9

1.8 Phương pháp nghiên cứu 9

1.9 Kế hoạch thực hiện 10

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11

2.1 Cơ sở lý thuyết ổn định chuyển động ô tô 11

2.1.1 Tính chất ổn định trong mặt cắt dọc 11

2.1.1.1 Tính chất ổn định tĩnh 11

a Xe đứng yên trên đường lên dốc 11

b Khi xe đứng yên quay đầu xuống dốc 12

c Tính ổn định theo điều kiện bám 13

d Điều kiện an toàn tĩnh 15

2.1.1.2 Tính chất ổn định dọc động 15

a Trường hợp xe chuyển động lên dốc với tốc độ nhỏ và ổn định 16

b Trường hợp xe chuyển động ổn định với vận tốc cao trên đường nằm ngang 16

2.1.3 Tính chất ổn định trong mặt cắt ngang 19

2.1.3.1 Tính chất ổn định ngang tĩnh 19

2.1.3.2 Tính chất ổn định ngang động 21

a Khi xe chuyển động thẳng trên đường nghiêng 22

b Khi ô tô chuyển động quay vòng trên đường nghiêng ngang góc 23

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHUYỂN ĐỘNG XE BUÝT DAEWOO BC212MA 35

3.1 Xác định tọa độ trọng tâm ô tô 35

3.1.1 Tọa độ trọng tâm khi không tải 35

3.1.2 Tọa độ trọng tâm khi đầy tải 37

3.2 Tính chất ổn định trong mặt cắt dọc 38

3.2.1 Tính chất ổn định tĩnh 38

3.2.1.1 Xe đứng yên trên đường lên dốc 38

3.2.1.2 Khi xe đứng yên quay đầu xuống dốc 41

3.2.2 Tính chất ổn định dọc động 43

3.2.2.1 Xe chuyển động lên dốc với tốc độ nhỏ và ổn định 43

3.5 Xác định hệ số ổn định an toàn tĩnh SSF 60

3.5.1 Ý nghĩa hệ số SSF 61

3.5.2 Quan hệ hàm số giữa SSF và khối lượng xe 62

3.5.3 Xây dựng đường cong hệ số ổn định tĩnh SSF=f(m) 63

1 Kết luận 66

2 Kiến nghị 67

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật xe buýt DAEWOO BC212MA 20

Bảng 1.3 Kế hoạch thực hiện luận văn thạc sĩ 23

Bảng 3.1 Giá trị trọng lượng và tọa độ trọng tâm các thành phần 88

Bảng 3.2 Giá trị trọng tâm của xe 91

Bảng 3.3 Bảng số liệu xây dựng đường cong hệ số ổn định tĩnh 94

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Thống kê lượng xe ô tô trong lưu thông 14

Hình 1.2 Số lượng xe sản xuất trong nước và xuất khẩu (ĐVT: chiếc) 15

Hình 1.3 Tổng quan xe buýt DAEWOO BC212MA 20

Hình 2.1 Lực tác dụng lên ô tô khi đứng yên trên dốc nghiêng 24

Hình 2.2 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi đứng yên quay đầu xuống dốc 26

Hình 2.3 Sơ đồ tính ổn định theo điều kiện bám 37

Hình 2.4 Lực tác dụng lên ô tô khi chuyển động ở tốc độ cao 39

Hình 2.5 Lực và momen tác dụng lên ô tô đứng yên trên đường nghiêng ngang 40

Hình 2.6 Lực và mô men tác dụng khi xe chuyển động thẳng trên đường nghiêng. 41

Hình 2.7 Lực và momen tác dụng lên ô tô 43

Hình 2.8 Lực và mô men tác dụng lên ô tô 44

Hình 2.9 Lực và mô men tác dụng lên ô tô 46

Hình 2.10 Lực và mô men tác dụng lên ô tô 47

Hình 3.1 Lực và mô men tác dụng lên ô tô không tải khi đứng yên 74

Hình 3.2 Lực và mô men tác dụng lên ô tô đầy tải khi đứng yên 75

Hình 3.3 Lực tác dụng lên ô tô khi đứng yên trên dốc nghiêng 76

Hình 3.4 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi đứng yên quay đầu xuống dốc 78

Hình 3.5 Lực tác dụng lên ô tô khi chuyển động ở tốc độ cao 80

Hình 3.6 Lực và momen tác dụng lên ô tô đứng yên trên đường nghiêng ngang 81

Hình 3.7 Lực và mô men tác dụng khi xe chuyển động thẳng trên đường nghiêng .83

Hình 3.8 Lực và momen tác dụng lên ô tô 84

Hình 3.9 Lực và mô men tác dụng lên ô tô 87

Hình 3.10 Lực và mô men tác dụng lên ô tô 91

Hình 3.11 Đồ thị xác định hệ số ổn định tĩnh của ô tô 93

Hình 3.12 Đồ thị hệ số ổn định tĩnh SSF= f(m) 95

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN 1.1 Dẫn nhập

Khi mức thu nhập tăng thì nhu cầu đi lại của người dân cũng tăng theo Hiện nay, xe ô tô đang dần là phương tiện giao thông ưa dùng nhất ở nước ta, đặc biệt là

ở các thành phố lớn như Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh

Việc sử dụng xe ô tô nói chung và xe ô tô khách (xe buýt) nói riêng trong những năm gần đây tăng lên nhanh chóng, người dân đã chuyển dần từ việc đi bộ,

đi xe đạp và xe máy sang đi xe buýt Năm 2000, số lượng xe ô tô trong lưu thông mới chỉ là 6,4 triệu, nhưng đến nay, con số này đã là 18 triệu xe Tuy nhiên mật độ này vẫn chưa cao so với một số nước trong khu vực như Thái Lan, Singapore

Hình 1.1 Thống kê lượng xe ô tô trong lưu thông

Vừa qua, Thủ tướng Chính phủ vừa phê duyệt chiến lược phát triển ngành công nghiệp ô tô VN đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035, trong đó đáng chú ý là việc đưa ra các nhóm sản phẩm ưu tiên với việc chú trọng phát triển dòng xe tải nhỏ

Hình 1.2 Số lượng xe sản xuất trong nước và xuất khẩu (ĐVT: chiếc)

Tuy nhiên, tai nạn giao thông vẫn là tình trạng nhức nhối chung của toàn xã hội Với một số thống kê đã ước tính năm 2010 ở Việt Nam có trên 15.000 trường hợp tử vong do TNGT, con số ngày cao hơn số liệu báo cáo của cảnh sát giao thông

và tương đương với số liệu theo dõi của ngành Y tế thông qua sổ tử vong A6

Do vậy, việc phân tích và đánh giá tình hình sử dụng và lưu thông các phương tiện giao thông trong nước cần tính toán một cách cụ thể, nhằm vẫn đảm bảo được yếu tố kinh tế và tính tiện dụng trong việc khai thác vận tải hàng hóa và con người, vẫn đảm bảo tính an toàn trong giao thông

1.2 Nội dung nghiên cứu

Đề tài được tập trung nghiên cứu với những nhiệm vụ chính sau:

- Nghiên cứu ổn định khi xe chuyển động thẳng

- Nghiên cứu ổn định chuyển động khi xe quay vòng

1.3 Lý do chọn đề tài

Xe buýt DAEWOO BC212MA có sức chứa tối thiểu 80 hành khách, chiều dài 11.940 m, chiều rộng 2.500m và chiều cao 3.190 m, công suất động cơ 290ps/2100 vòng/ phút Hệ thống phanh sử dụng khí nén hai dòng độc lập với 4 van bảo vệ, có

hệ thống chống bó cứng và chống trượt khi tăng tốc (ABS & ASR) Nhằm mục đích vận chuyển hành khách công cộng, thay mới và bổ sung cho các tuyến xe buýt tại

TP Hà Nội, các thành phố lớn như TP Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Hải Phòng Đây là

xe buýt 3 cửa, Sàn thấp, giảm sóc khí nén duy nhất hiện đang được sản xuất tại Việt Nam

Xe được trang bị hệ thống giảm sóc khí nén, hệ thống chống kẹt cửa tự động (xe sẽ không chạy được khi cửa chưa đóng hẳn hay khi cửa bị kẹt), hệ thống tự điều chỉnh phanh và tự điều chỉnh côn, lốp xe loại không săm, thảm sàn xe dạng cao cấp chống trơn trượt Với những đặc điểm trên dòng xe buýt DAEWOO BC212MA khi hoạt động sẽ có nhiều tiện ích và an toàn cho hành khách Dòng xe này còn có thêm tiện ích nữa cho khách hàng là sàn xe thấp và chỉ có 01 bậc lên xuống cho cửa trước

và cửa giữa, loại cửa dạng 2 mảnh đóng mở trượt vào trong, chiều rộng hữu ích của cửa là 1.200mm (thông thường các loại xe buýt chiều rộng hữu ích của cửa lên xuống là 600 – 900mm) Với 3 cửa lên xuống sẽ giảm hẳn thời gian dừng và đỗ xe, nhất là khi tan tầm, hành khách sẽ không còn cảnh chen lấn khi lên xuống

Tuy nhiên, với những thực trạng trong việc khai thác và vận hành các loại xe buýt nói chung và xe buýt DAEWOO BC212MA vẫn còn một số vấn đề bất cập xảy ra như: việc lật xe buýt khi lưu thông trên các loại hình đường trong nước, việc mất an toàn ổn định trong khai thác vận tải hành khách Đã đem đến những khó khăn nhất định trong việc khai thác và sử dụng

Qua đó, bằng việc nghiên cứu, phân tích, đánh giá và được sự hướng dẫn của

PGS.TS Nguyễn Văn Phụng, tác giả đề xuất việc xây dựng đề tài “NGHIÊN CỨU

ỔN ĐỊNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE BUÝT DAEWOO BC212MA TRONG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH” Nhằm đưa ra cái nhìn tổng thể trong việc phân tích sự ổn định của xe buýt trong khai thác

Đại học Sư Phạm Kỹ thuật Tp HCM

Tóm tắt:

+ Nghiên cứu các thông số động lực học trên xe

+ Tính toán ảnh hưởng các thông số động lực học trên xe tải Foton

+ Xây dựng bài toán kinh tế đối với việc khai thác và vận hành xe tải Foton trên đường

2.“Nghiên cứu ổn định thùng xe khi chuyển động thẳng và quay vòng của xe

buýt hai tầng BHT 89 đang sử dụng ở TPHCM”, năm 2007 Tác giả: Cao Minh

Đức, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ thuật Tp HCM

3 Nghiên cứu chuyển động ổn định của ô tô du lịch”, năm 1999 Tác giả:

Nguyễn Ngọc Bích, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ thuật Tp HCM

Tóm tắt:

+ Nghiên cứu các thông số ảnh hưởng đến chuyển động của ô tô

+ Xây dựng giáo trình tham khảo và giảng dạy môn học Lý thuyết ô tô

Kết quả:

- Các công trình nghiên cứu tập trung vào việc tính toán ảnh hưởng của các

thông số động lực học trên xe

- Xây dựng quy trình tính toán an toàn, ổn định cho một vài dòng xe cụ thể:

xe vận tải nhẹ Foton, xe buýt hai tầng BHT 89

- Xây dựng giáo trình nghiên cứu Lý thuyết Ô tô

1.4.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Trên thế giới cũng có nhiều công trình nghiên cứu:

1 Vehicle Handling, Stability, And Bifurcation Analysis For nonlinear

vehicle models, năm: 2005 Tác giả: Vincent Nguyen, Master Of Science

Tóm tắt:

+ Tính toán ảnh hưởng của các thông số động lực học đến khả năng quay vòng của xe

+ Thiết kế và mô phỏng phần mềm tính toán khả năng quay vòng của xe

2 The Control And Stability Analysis Of Two–Wheeled Road Vehicles Simon

Evangelou, năm 2003 Tác giả: R Li, W-M Chen, C-R Liao, H-H Zhang

Tóm tắt:

+ Nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống treo đến an toàn chuyển động của xe + Thiết kế bộ điều khiển kiểm soát sự dao động của hệ thống treo trên xe

3 Vehicle Planar Motion Stability Study For Tyres Working In Extremely

Nonlinnear Region, năm 2010 Tác giả: Liu Li ,Shi Shunming, Shen Shuiwen, Chu

+ Thiết kế và mô phỏng chuyển động của xe

+ Thiết kế bộ kiểm soát quá trình dao động của hệ thống treo trên xe

Kết luận: