Nghiên cứu giới hạn ổn định lật ngang của đoàn xe sơ mi rơ moóc khi quay vòng ổn định (Luận án tiến sĩ)

Nghiên cứu giới hạn ổn định lật ngang của đoàn xe sơ mi rơ moóc khi quay vòng ổn định (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu giới hạn ổn định lật ngang của đoàn xe sơ mi rơ moóc khi quay vòng ổn định (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu giới hạn ổn định lật ngang của đoàn xe sơ mi rơ moóc khi quay vòng ổn định (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu giới hạn ổn định lật ngang của đoàn xe sơ mi rơ moóc khi quay vòng ổn định (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu giới hạn ổn định lật ngang của đoàn xe sơ mi rơ moóc khi quay vòng ổn định (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu giới hạn ổn định lật ngang của đoàn xe sơ mi rơ moóc khi quay vòng ổn định (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu giới hạn ổn định lật ngang của đoàn xe sơ mi rơ moóc khi quay vòng ổn định (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu giới hạn ổn định lật ngang của đoàn xe sơ mi rơ moóc khi quay vòng ổn định (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu giới hạn ổn định lật ngang của đoàn xe sơ mi rơ moóc khi quay vòng ổn định (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu giới hạn ổn định lật ngang của đoàn xe sơ mi rơ moóc khi quay vòng ổn định (Luận án tiến sĩ)

i

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

TẠ TUẤN HƯNG

NGHIÊN CỨU GIỚI HẠN ỔN ĐỊNH LẬT NGANG CỦA

ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MOÓC KHI QUAY VÒNG ỔN ĐỊNH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Hà Nội - 2017

ii

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 TS DƯƠNG NGỌC KHÁNH

2 PGS TS VÕ VĂN HƯỜNG

Hà Nội - 2017

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của TS Dương Ngọc Khánh và PGS.TS Võ Văn Hường Các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng được bảo vệ ở bất kỳ học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cảm

ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án đều được chỉ rõ nguồn gốc

Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

TS Dương Ngọc Khánh PGS.TS Võ Văn Hường Tạ Tuấn Hưng

ii

LỜI CẢM ƠN

NCS xin trân trọng cảm ơn Trường Ðại học Bách khoa Hà Nội, Viện Ðào tạo Sau đại học, Viện Cơ khí Ðộng lực, Bộ môn Ô tô và Xe chuyên dụng đã tạo điều kiện cho NCS thực hiện luận án tại Trường Ðại học Bách khoa Hà Nội

NCS xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới tập thể hướng dẫn là TS Dương Ngọc Khánh và PGS.TS Võ Văn Hường – Những người hướng dẫn khoa học, đã tận tình giúp đỡ hướng dẫn trong việc định hướng nghiên cứu và phương pháp giải quyết các vấn đề cụ thể đặt ra giúp thực hiện và hoàn thành luận án

NCS vô cùng biết ơn quý Thầy, Cô trong bộ môn Ô tô và xe chuyên dụng, Viện

Cơ khí Ðộng lực Trường Ðại học Bách khoa Hà Nội, luôn giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất để hoàn thành luận án này

Xin cảm ơn Ban Giám hiệu và quý Thầy, Cô trường Ðại học Công nghệ Giao thông vận tải đã ủng hộ động viên giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập và nghiên cứu

Xin cảm ơn Ban Giám hiệu và quý Thầy, Cô trường Ðại học Công nghiệp Hà Nội đã ủng hộ và giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình học tập và nghiên cứu

Xin cảm ơn Trung tâm Kiểm định xe cơ giới, Cục Đăng kiểm Việt Nam đã ủng

hộ và giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình học tập và nghiên cứu

Xin cảm ơn quý Thầy, Cô trong và ngoài trường đã ủng hộ và giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình học tập và nghiên cứu

Cuối cùng NCS xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè những người đã luôn động viên khuyến khích giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu

và thực hiện công trình này

Nghiên cứu sinh

Tạ Tuấn Hưng

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ xiv

DANH MỤC BẢNG BIỂU xviii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 5

1.1 Xu thế phát triển và vấn đề mất ổn định ĐXSMRM 5

1.1.1 Xu thế phát triển ĐXSMRM 5

1.1.2 Phân loại mất ổn định ĐXSMRM 8

1.2 Những nghiên cứu liên quan đến luận án 12

1.2.1 Những nghiên cứu trên thế giới về mô hình ĐXSMRM 12

1.2.2 Những nghiên cứu trên thế giới về mất ổn định lật ngang ĐXSMRM 13

1.2.3 Những nghiên cứu trên thế giới về cảnh báo và điều khiển chống lật ngang 23 1.2.4 Những nghiên cứu trong nước 24

1.3 Lựa chọn chỉ tiêu, thông số đánh giá mất ổn định lật ngang ĐXSMRM 25

1.4 Mục tiêu, đối tượng, phương pháp và phạm vi nghiên cứu 27

1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu 27

1.4.2 Đối tượng nghiên cứu 28

1.4.3 Phương pháp nghiên cứu 28

1.4.4 Phạm vi nghiên cứu 29

1.4.5 Nội dung luận án 29

1.5 Kết luận chương 1 29

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC KHÔNG GIAN XÁC ĐỊNH MẤT ỔN ĐỊNH LẬT NGANG ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MOÓC 31

2.1 Mô hình động lực học ĐXSMRM 31

2.1.1 Phân tích cấu trúc và các giả thiết xây dựng mô hình 31

2.1.2 Phương trình động lực học các khối lượng được treo 38

iv

2.1.3 Phương trình động lực học các cầu xe 44

2.1.4 Phương trình động lực học các bánh xe 46

2.2 Xác định lực tương tác bánh xe-mặt đường 48

2.3 Xác định lực và mô men liên kết của hệ thống treo 50

2.3.1 Các lực liên kết phương thẳng đứng 50

2.3.2 Các lực liên kết theo phương dọc 54

2.3.3 Các lực liên kết theo phương ngang và mô men thanh ổn định 54

2.4 Xác định liên kết tại khớp nối 56

2.5 Xác định các lực cản khí động 59

2.6 Điều kiện đầu của các phương trình vi phân 60

2.7 Cấu trúc mô hình động lực học đoàn xe sơ mi rơ moóc 61

2.8 Kết luận chương 2 62

CHƯƠNG 3 KHẢO SÁT XÁC ĐỊNH MẤT ỔN ĐỊNH LẬT NGANG ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MOÓC KHI QUAY VÒNG 63

3.1 Mô tả điều kiện đầu vào và các chỉ tiêu đánh giá 63

3.1.1 Mô tả điều kiện đầu vào 63

3.1.2 Các chỉ tiêu, thông số được sử dụng để đánh giá 66

3.2 Khảo sát ảnh hưởng của chiều cao trọng tâm đến mất ổn định lật ngang ĐXSMRM 67

3.3 Khảo sát ảnh hưởng của vận tốc xe đến mất ổn định lật ngang ĐXSMRM 73

3.4 Khảo sát ảnh hưởng của góc lái đến mất ổn định lật ngang ĐXSMRM 76

3.5 Đề xuất phương pháp xác định ngưỡng mất ổn định lật ngang và ngưỡng an toàn của ĐXSMRM khi quay vòng 82

3.5.1 Phương pháp xác định ngưỡng mất ổn định lật ngang của ĐXSMRM khi quay vòng 82

3.5.2 Phương pháp xác định ngưỡng chuyển động an toàn của ĐXSMRM khi quay vòng 90

3.6 Kết luận chương 3 97

CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 98

4.1 Mục đích, đối tượng và các thông số thí nghiệm 99

4.1.1 Mục đích thí nghiệm 99

v

4.1.2 Đối tượng thí nghiệm 99

4.1.3 Các thông số thí nghiệm 99

4.2 Thiết bị thí nghiệm 100

4.2.1 Cảm biến 6 bậc tự do MPU 6050 101

4.2.2 Cảm biến SHARP Rotary Encoder 101

4.2.3 Bộ xử lý tín hiệu 103

4.2.4 Sơ đồ thí nghiệm 104

4.3 Các phương án thí nghiệm 104

4.3.1 Mô tả thí nghiệm 104

4.3.2 Các phương án thí nghiệm 105

4.4 Kết quả thí nghiệm và so sánh với mô phỏng 106

4.4.1 Kết quả thí nghiệm 106

4.4.2 So sánh kết quả thí nghiệm với kết quả mô phỏng 111

KẾT LUẬN 119

TÀI LIỆU THAM KHẢO 121

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 127

vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu Đơn vị Giải nghĩa

C1(C1x1y1z1) Hệ tọa độ tại trọng tâm khối lượng được treo XĐK

C2(C2x2y2z2) Hệ tọa độ tại trọng tâm khối lượng được treo SMRM

Ai(AixAiyAizAi) Hệ tọa độ tại trọng tâm cầu xe thứ i (i=1(1)6)

Bij(BijxBijyBijzBij) Hệ tọa độ tại tâm bánh xe ij (i=1(1)6, j=1(1)2)

O

quy chiếu cố định theo 3 góc Euler (β1, φ1, ψ1)

2 2 2

O

quy chiếu cố định theo 3 góc Euler (β2, φ2, ψ2)

Response)

Traffic Safety Adminitration)

vii

Energy Reverse)

ix

Kij N/(m/s) Hệ số cản giảm chấn hệ thống treo ij (i=1(1)6; j=1(1)2)

KLij N/(m/s) Hệ số cản hướng kính lốp thứ ij (i=1(1)6; j=1(1)2)

JAxi kgm2 Mô men quán tính trục AixAi của cầu i (i=1(1)6)

JByij kgm2 Mô men quán tính trục BijyBij của bánh xe thứ ij (i=1(1)6;

j=1(1)2)

j=1(1)2)

x

với hệ thống treo thứ ij (i=1(1)6; j=1(1)2)

cầu xe thứ i lên khối lượng được treo

khối lượng được treo lên cầu xe thứ i

chiếu lên phương C1x1 của hệ quy chiếu C1

chiếu lên phương C1y1 của hệ quy chiếu C1

chiếu lên phương C1z1 của hệ quy chiếu C1

treo XĐK theo trục C1x1 của hệ quy chiếu C1

treo XĐK theo trục C1y1 của hệ quy chiếu C1

treo XĐK theo trục C1z1 của hệ quy chiếu C1

SMRM chiếu lên phương C2x2 của hệ quy chiếu C2

SMRM chiếu lên phương C2y2 của hệ quy chiếu C2

SMRM chiếu lên phương C2z2 của hệ quy chiếu C2

xi

treo SMRM theo trục C2x2 của hệ quy chiếu C2

treo SMRM theo trục C2y2 của hệ quy chiếu C2

treo SMRM theo trục C2z2 của hệ quy chiếu C2

theo phương x1 trong hệ quy chiếu C1x1y1z1

theo phương y1 trong hệ quy chiếu C1x1y1z1

theo phương z1 trong hệ quy chiếu C1x1y1z1

XĐK quanh trục C1x1 trong hệ quy chiếu C1x1y1z1

XĐK quanh trục C1y1 trong hệ quy chiếu C1x1y1z1

XĐK quanh trục C1z1 trong hệ quy chiếu C1x1y1z1

v2

Véc tơ vận tốc suy rộng của khối lượng được treo SMRM trong hệ quy chiếu C2x2y2z2

SMRM theo phương x2 trong hệ quy chiếu C2x2y2z2

SMRM theo phương y2 trong hệ quy chiếu C2x2y2z2

xii

SMRM theo phương z2 trong hệ quy chiếu C2x2y2z2

SMRM quanh trục C2x2 trong hệ quy chiếu C2x2y2z2

SMRM quanh trục C2y2 trong hệ quy chiếu C2x2y2z2

SMRM quanh trục C2z2 trong hệ quy chiếu C2x2y2z2

vAi

Véc tơ vận tốc suy rộng của cầu xe thứ i trong hệ quy chiếu AixAiyAizAi (i=1(1)6)

xAi trong hệ quy chiếu AixAiyAizAi (i=1(1)6)

yAi trong hệ quy chiếu AixAiyAizAi (i=1(1)6)

zAi trong hệ quy chiếu AixAiyAizAi (i=1(1)6)

chiếu AixAiyAizAi (i=1(1)6)

Vận tốc góc quay tức thời quanh trục AiyAi của cầu xe thứ i quanh trục AixAi trong hệ quy chiếu AixAiyAizAi(i=1(1)6)

AizAi trong hệ quy chiếu AixAiyAizAi (i=1(1)6)

xiii

X01, Y01, Z01 m Vị trí ban đầu của khối lượng được treo XĐK trong hệ

quy chiếu cố định OXYZ

quy chiếu cố định OXYZ

ax1, ay1, az1 m/s2 Gia tốc theo 3 phương của trọng tâm khối lượng được

Luận án đầy đủ ở file: Luận án full