Tính toán, mô phỏng hệ thống treo trên xe 5 chỗ và nghiên cứu hệ thống treo tích cực
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (8.44 MB, 144 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CNKT Ơ TƠ
TÍNH TỐN, MƠ PHỎNG HỆ THỐNG TREO TRÊN XE 5
CHỖ VÀ NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TREO TÍCH CỰC
GVHD: TS. DƯƠNG TUẤN TÙNG
SVTH: LÊ HỒNG HUY
NGUYỄN PHƯỚC VINH
SKL009580
Tp.Hồ Chí Minh, tháng 12/2022
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀ NH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀ O TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN, MƠ PHỎNG HỆ THỐNG TREO
TRÊN XE 5 CHỖ VÀ NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TREO
TÍCH CỰC
SVTH :
Lê Hồng Huy
18145127
Nguyễn Phước Vinh
18145287
KHĨA :
K18
NGÀNH:
CNKT Ơ Tơ
GVHD:
TS.DƯƠNG TUẤN TÙNG
Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 12 năm 2022
1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀ NH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀ O TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN, MƠ PHỎNG HỆ THỐNG TREO
TRÊN XE 5 CHỖ VÀ NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TREO
TÍCH CỰC
SVTH :
Lê Hồng Huy
18145127
Nguyễn Phước Vinh
18145287
KHĨA :
K18
NGÀNH:
CNKT Ơ Tơ
GVHD :
TS.DƯƠNG TUẤN TÙNG
Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 12 năm 2022
1
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
TP. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 12 năm 2022
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Lê Hoàng Huy
MSSV: 18145127
(Email: Điện thoại: 0937502613)
Nguyễn Phước Vinh
MSSV: 18145287
(E-mail: Điện thoại: 0833090339)
Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tơ Khóa: 2018
Lớp: 18145CL7B
Giảng viên hướng dẫn : TS.Dương Tuấn Tùng.
Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 15/08/2022.
Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 15/12/2022.
1.
Tên đề tài: Tính tốn, mơ phỏng hệ thống treo trên xe 5 chỗ và nghiên cứu hệ
thống treo tích cực.
2.
Tài liệu tham khảo:
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
3.
Nhiệm vụ đề tài
Tìm hiểu khái niệm, nguyên lý hoạt động của hệ thống treo
Ưu điểm và nhược điểm của từng loại hệ thống
Tính tốn bền của các chi tiết
Mô phỏng hệ thống treo trước và sau trên Matlab/Simulink.
Tìm hiểu lý thuyết và mơ phỏng treo tích cực.
4.
Sản phẩm của đề tài
1 quyển tài liệu thuyết minh + upload các ấn phẩm lên google drive
TRƯỞNG BỘ MÔN
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
i
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên sinh viên: Lê Hoàng Huy
MSSV: 18145127
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Phước Vinh
MSSV: 18145287
Ngành: CNKT Ô Tơ
Tên đề tài: Tính tốn, mơ phỏng hệ thống treo trên xe 5 chỗ và nghiên cứu hệ thống treo
tích cực
Họ và tên GVHD: TS.Dương Tuấn Tùng
NHẬN XÉT
1.
Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
2.
Ưu điểm:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
3.
Khuyết điểm:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
4.
Đề nghị cho bảo vệ hay không?
.......................................................................................................................................
ii
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
5.
Đánh giá loại:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
6.
Điểm: …………. (bằng chữ: ……………………………………………………)
TP.HCM, ngày 15 tháng 12 năm 2022
Giảng viên hướng dẫn
(Ký, ghi rõ họ tên)
iii
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên sinh viên: Lê Hoàng Huy
MSSV: 18145127
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Phước Vinh
MSSV: 18145287
Tên đề tài: Tính tốn, mơ phỏng hệ thống treo trên xe 5 chỗ và nghiên cứu hệ thống treo
tích cực.
Họ và tên GVPB: TS.Huỳnh Phước Sơn.
NHẬN XÉT
1.
Về nội dụng đề tài & khối lượng thực hiện:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
2.
Ưu điểm:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
3.
Khuyết điểm
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
iv
4.
Đề nghị cho bảo vệ hay không?
.......................................................................................................................................
5.
Đánh giá loại:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
6.
Điểm: ....................... (bằng chữ): ....................................................................)
TP.HCM, ngày 15 tháng 12 năm 2022
Giáo viên phản biện
(Ký, ghi rõ họ tên)
v
LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin chân thành cám ơn thầy TS.Dương Tuấn Tùng đã luôn giúp đỡ và
cung cấp cho tụi em nhiều nguồn tài liệu bổ ích cho tụi em và luôn truyền cảm hứng học
tập mới mẻ trong suốt học kỳ này. Cám ơn thầy đã hết mình giúp đỡ và góp ý cho tụi em
hồn thành đề tài được giao một cách hoàn thiện và chỉnh chu nhất sau thời gian thực
hiện để nghiên cứu đề tài này. Và được thầy dẫn dắt trong suốt quá trình học cũng như
thực hiện đồ án là may mắn của tụi em.
Trong thời gian nỗ lực nghiên cứu cùng với sự giúp đỡ tận tình và trực tiếp hướng
dẫn của thầy Dương Tuấn Tùng trong suốt thời gian vừa qua đã giúp nhóm hồn thành
đề tài của mình.
Tuy nhiên do thời gian nghiên cứu có hạn cùng với vốn kiến thức cịn hạn chế,
trong đề tài khơng tránh khỏi những thiếu sót và nhiều chỗ cịn chưa chính xác, nhóm em
rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô trường Đại học Sư Phạm Kỹ
Thuật TP. HCM xem xét và góp ý để đề tài nghiên cứu của nhóm em được hồn thiện
hơn. Lời cuối cùng, em xin kính chúc q thầy cơ nhiều sức khỏe, thành cơng và hạnh
phúc.
Sinh viên thực hiện
Lê Hồng Huy
Nguyễn Phước Vinh
vi
TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Các vấn đề nghiên cứu
- Nghiên cứu về hệ thống treo MacPherson, treo 2 đòn ngang (chạc kép) và hệ
thống treo tích cực Active Suspension.
- Nghiên cứu về khái niệm của các hệ thống trên, tính tốn sơ bộ của các chi tiết.
- Mơ phỏng trên phần mềm.
- Đưa ra kết luận của từng hệ thống.
Các hướng tiếp cận
- Tiếp cận thông qua việc đọc sách giáo trình.
- Tiếp cận thơng qua các bài báo nghiên cứu khoa học.
Các phương pháp giải quyết vấn đề
- Tìm kiếm thơng tin trên các trang web trực tuyến của hãng.
- Xác định vấn đề cần thực hiện trong đồ án.
- Nghiên cứu, chọn lọc thông tin liên quan đến vấn đề.
- Tổng hợp và đưa vào thực nghiệm để kiểm tra.
- Kết hợp sửa chữa và liên tục sửa chữa nội dung, điều chỉnh cho phù hợp.
Các kết quả đạt được
- Hoàn thành tốt các chỉ tiêu đặt ra ban đầu.
- Làm rõ được kiến thức cũng như đáp ứng được khối lượng kiến thức được yêu
cầu.
vii
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................................................ i
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ............................................ ii
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN .............................................. iv
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... vi
TÓM TẮT ĐỀ TÀI .................................................................................................. vii
MỤC LỤC .............................................................................................................. viii
DANH MỤC HÌNH ẢNH ......................................................................................... xi
DANH MỤC CÁC BẢNG ....................................................................................... xv
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ......................................................................... xvi
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO ....................................................... 1
1.1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................. 1
1.2. Tính cấp thiết của đề tài................................................................................... 1
1.3. Tính khoa học và thực tiễn của đề tài............................................................... 2
1.3.1. Tính khoa học ........................................................................................... 2
1.3.2. Tính thực tiễn ........................................................................................... 2
1.4. Phương pháp thực hiện .................................................................................... 2
1.5. Công dụng và yêu cầu của hệ thống treo.......................................................... 2
1.6. Các bộ phận chính của hệ thống treo ............................................................... 3
1.6.1. Bộ phận đàn hồi ........................................................................................ 3
1.6.2. Bộ phận giảm chấn ................................................................................. 10
1.6.3. Bộ phận dẫn hướng ................................................................................. 16
1.6.4. Thanh ổn định ......................................................................................... 17
1.6.5. Các vấu cao su tăng cứng để hạn chế hành trình ..................................... 17
1.7. Phân loại hệ thống treo .................................................................................. 18
1.7.1. Hệ thống treo phụ thuộc .......................................................................... 18
1.7.2. Hệ thống treo độc lập .............................................................................. 20
CHƯƠNG II: TÍNH TỐN HỆ THỐNG TREO TRƯỚC........................................ 27
2.1. Giới thiệu chung về xe Hyundai Creta 2016 ..................................................... 27
2.2. Xác định các thông số cơ bản của hệ thống treo................................................ 28
2.2.1. Các thông số ban đầu .............................................................................. 28
viii
2.2.2. Các thông số cơ bản của hệ thống treo .................................................... 29
2.3. Động lực học hệ treo MacPherson ................................................................. 32
2.3.1. Trường hợp xe chỉ chịu tải trọng theo phương thẳng đứng: ..................... 33
2.3.2. Trường hợp chỉ có lực kéo hay lực phanh cực đại: .................................. 35
2.3.3. Trường hợp phải chịu lực ngang cực đại: ................................................ 36
2.4. Đòn ngang ..................................................................................................... 39
2.5. Rơtuyn........................................................................................................... 43
2.5.1. Tính theo bền cắt: ................................................................................... 43
2.5.2. Tính theo ứng suất uốn: .......................................................................... 44
2.5.3. Tính theo chèn dập: ................................................................................ 44
2.6. Phần tử lò xo ................................................................................................. 45
2.7. Phần tử giảm chấn ......................................................................................... 49
2.8. Thanh ổn định ............................................................................................... 53
CHƯƠNG III: TÍNH TỐN HỆ THỐNG TREO SAU HAI ĐỊN NGANG ............ 58
3.1. Các thông số cơ bản của hệ thống treo sau..................................................... 58
3.2. Động lực học của hệ treo hai đòn ngang ........................................................ 61
3.2.1. Trường hợp chịu tải trọng động............................................................... 61
3.2.2. Trường hợp lực kéo hoặc lực phanh cực đại: ........................................... 61
3.2.3. Trường hợp lực ngang cực đại ................................................................ 61
3.2. Phần tử lò xo ................................................................................................. 67
3.3. Phần tử giảm chấn ......................................................................................... 71
CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG MƠ HÌNH VÀ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG TREO
BẰNG MATLAB/SIMULINK ................................................................................. 76
4.1. Tìm hiểu ứng dụng Matlab/Simulink ............................................................. 76
4.2. Các khối sử dụng trong Simulink .................................................................. 77
4.3. Xây dựng mơ hình hóa của xe trên mặt phẳng dọc......................................... 80
4.4. Mô phỏng hệ thống treo................................................................................. 81
CHƯƠNG V: HỆ THỐNG TREO TÍCH CỰC ........................................................ 84
5.1. Tổng quan hệ thống treo tích cực................................................................... 84
5.1.1. Giới thiệu chung ..................................................................................... 84
5.1.2. Cơng dụng .............................................................................................. 85
5.1.3. Đặt vấn đề............................................................................................... 85
5.1.4. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................. 85
ix
5.1.5. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................ 85
5.1.6. Nội dung nghiên cứu ............................................................................... 85
5.1.7. Phương pháp nghiên cứu......................................................................... 86
5.1.8. Phân loại hệ thống treo tích cực .............................................................. 86
5.2. Hệ thống treo bán tích cực (Semi-Active Suspension). .................................. 86
5.2.1. Phân loại giảm chấn của hệ thống treo bán tích cực. ............................... 87
5.2.2. Chất từ hóa dùng trong giảm chấn của hệ thống treo bán tích cực ........... 90
5.2.3. Mơ hình hóa của hệ thống treo bán tích cực ............................................ 91
5.2.4. Tính tốn xác định hệ số ma sát nhớt cho từng trường hợp cụ thể: .......... 93
5.2.5. Phần mềm Mathcad ................................................................................ 95
5.2.6. Kết quả mơ phỏng giảm chấn của treo bán tích cực................................. 97
5.2.7. Xây dựng đặc tính biên độ tần số của hệ thống treo cho mơ hình ¼ xe.. 101
5.3. Hệ thống treo tích cực hồn tồn (Active Suspension). ................................ 104
5.3.1. Hệ thống điều khiển của hệ thống treo tích cực hồn tồn ..................... 105
5.3.2. Xây dựng mơ hình hóa ¼ xe ................................................................. 108
5.3.3. Sử dụng các khối Simscape trong Simulink .......................................... 110
5.3.4. Sử dụng mơ hình Simscape trong Simulink........................................... 114
5.3.5. So sánh giữa treo bị động và treo tích cực ............................................. 120
CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ....................................... 122
6.1. Kết luận ....................................................................................................... 122
6.2. Hướng phát triển đề tài ................................................................................ 123
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 124
x
DANH MỤC HÌNH ẢNH
CHƯƠNG I:
Hình 1.1: Bộ phận đàn hồi ............................................................................................ 4
Hình 1.2: Nhíp lá .......................................................................................................... 4
Hình 1.3: Nhíp đơn ....................................................................................................... 5
Hình 1. 4: Nhíp kép ...................................................................................................... 5
Hình 1.5: Bộ phận đàn hồi bằng lị xo........................................................................... 6
Hình 1.6: Một số dạng lị xo ......................................................................................... 7
Hình 1.7: Thanh xoắn ................................................................................................... 8
Hình 1.8: Hệ thống treo có phần tử đàn hồi loại khí ...................................................... 9
Hình 1.9: Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn ống thủy lực một lớp vỏ ................................. 11
Hình 1.10: Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn hai lớp vỏ..................................................... 12
Hình 1.11: Giảm chấn khí – thủy lực. ......................................................................... 15
Hình 1.12: Giảm chấn hơi........................................................................................... 15
Hình 1.13: Bộ phận dẫn hướng của hệ thống treo ....................................................... 16
Hình 1.14: Thanh ổn định của hệ thống treo ............................................................... 17
Hình 1.15: Sơ đồ hệ treo phụ thuộc ............................................................................ 18
Hình 1.16: Treo phụ thuộc loại lị xo xoắn ốc ............................................................. 19
Hình 1.17: Sự thay đổi vị trí của bánh xe và của xe khi xe trèo lên mơ đất ................. 19
Hình 1.18: Sơ đồ hệ treo độc lập................................................................................. 21
Hình 1.19: Sơ đồ cấu tạo hệ treo MacPherson ............................................................ 22
Hình 1.20: Mối quan hệ động học của hệ treo MacPherson ........................................ 23
Hình 1. 21: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống treo 2 đòn ngang ....................................... 24
Hình 1.22: Sơ đồ nguyên lý hệ thống treo hai địn dọc ................................................ 25
Hình 1.23: Sơ đồ vị trí tâm quay bánh xe O, tâm nghiêng cầu xe S của hệ treo có địn
liên kết ....................................................................................................................... 26
Hình 1.24: Sơ đồ hệ treo địn chéo .............................................................................. 26
CHƯƠNG II:
Hình 2.1: Xe Hyundai Creta 2016............................................................................... 27
Hình 2.2: Khoang nội thất của xe Hyundai Creta 2016 ............................................... 28
Hình 2.3: Hành trình động của xe .............................................................................. 32
Hình 2.4: Sơ đồ lực .................................................................................................... 33
Hình 2.5: Sơ đồ lực ở trường hợp chịu tải động .......................................................... 34
xi
Hình 2.6: Sơ đồ lực trong trường hợp có lực phanh cực đại. ....................................... 35
Hình 2.7: Sơ đồ lực trong trường hợp chịu lực ngang cực đại ..................................... 37
Hình 2.8: Phân tích lực địn ngang khi chỉ có lực Z và Y. ........................................... 39
Hình 2.9: Tiết diện địn ngang .................................................................................... 40
Hình 2.10: Phân tích lực địn ngang khi chỉ có lực Z và X. ......................................... 41
Hình 2.11: Cấu tạo rơtuyn .......................................................................................... 43
Hình 2.12: Khoảng đặt lị xo ....................................................................................... 46
Hình 2.13: Đường đặc tính của giảm chấn .................................................................. 51
Hình 2.14: Thanh ổn định ngang ................................................................................ 56
CHƯƠNG III:
Hình 3.1: Hành trình động của xe .............................................................................. 60
Hình 3.2: Chỉ có lực Z vắng X và Y ........................................................................... 63
Hình 3.3: Chỉ có lực Z và X........................................................................................ 64
Hình 3.4: Chỉ có lực Z và Y........................................................................................ 66
Hình 3.5: Đường đặc tính của giảm chấn .................................................................... 73
CHƯƠNG IV:
Hình 4.1: Logo phần mềm Matlab/Simulink ............................................................... 76
Hình 4.2: Giao diện của Simulink ............................................................................... 76
Hình 4.3: Giao diện của Simulink ............................................................................... 77
Hình 4.4: Khối In1...................................................................................................... 77
Hình 4.5: Khối Out1 ................................................................................................... 77
Hình 4.6: Khối Scope ................................................................................................. 78
Hình 4.7: Khối Sum.................................................................................................... 78
Hình 4.8: Khối Derivative .......................................................................................... 78
Hình 4.9: Khối Integrator ........................................................................................... 79
Hình 4.10: Khối Step .................................................................................................. 79
Hình 4.11: Khối Subsystem ........................................................................................ 79
Hình 4.12: Khối Gain ................................................................................................. 79
Hình 4.13: Sơ đồ vật thể tự do của mơ hình xe ........................................................... 80
Hình 4.14: Mơ hình Simulink của xe trong mặt phẳng dọc. ........................................ 81
Hình 4.15: Mơ hình dao động cầu trước. .................................................................... 81
Hình 4.16: Mơ hình dao động cầu sau......................................................................... 82
Hình 4.17: Đồ thị lực tác dụng của cầu chủ động lên thân xe. ....................................82`
xii
Hình 4.18: Đồ thị tốc độ dịch chuyển của xe theo phương đứng. ................................ 82
Hình 4.19: Đồ thị vận tốc góc của trọng tâm thân xe. ................................................. 83
Hình 4.20: Đồ thị biểu diễn chiều cao mặt đường ....................................................... 83
Hình 4.21: Đồ thị mô men xoay gây ra bởi gia tốc góc của trọng tâm thân xe. ............ 83
CHƯƠNG V:
Hình 5.1: Hệ thống treo tích cực ................................................................................. 84
Hình 5.2: Hệ thống treo bán tích cực .......................................................................... 86
Hình 5.3: Giảm chấn có tiết diện van thay đổi ............................................................ 87
Hình 5.4: Giảm chấn từ hóa. ....................................................................................... 88
Hình 5.5: Q trình điều khiển.................................................................................... 89
Hình 5.6: Giảm chấn ma sát tích cực. ......................................................................... 89
Hình 5.7: Tác động của từ trường đến chất lỏng MR. ................................................. 91
Hình 5.8: Mơ hình 1/4 của hệ thống treo bán tích cực ................................................. 92
Hình 5.9: Đồ thị biên dạng đường kiểu hình sin.......................................................... 94
Hình 5.10: Sơ đồ chuyển động của xe lúc lên dốc ....................................................... 94
Hình 5.11: Giao diện ứng dụng Mathcad .................................................................... 97
Hình 5.12: Hệ số độ nhớt Cp(t) thay đổi trong cả chu kỳ ............................................ 97
Hình 5.13: Hệ số độ nhớt Cp(t) thay đổi theo bước sóng λ=0,5................................... 98
Hình 5.14: Hệ số độ nhớt Cp(t) thay đổi theo bước sóng λ=1 ..................................... 98
Hình 5.15: Hệ số độ nhớt Cp(t) thay đổi theo bước sóng λ=2 ..................................... 99
Hình 5.16: Hệ số độ nhớt Cp(t) thay đổi theo vận tốc v = 20 km/h = 5,5 m/s .............. 99
Hình 5.17: Hệ số độ nhớt Cp(t) thay đổi theo vận tốc v = 40 km/h = 11,1 m/s .......... 100
Hình 5.18: Hệ số độ nhớt Cp(t) và Cp2(t) thay đổi theo sự thay đổi của tải trọng ..... 100
Hình 5.19: Sơ đồ của hệ thống treo ........................................................................... 101
Hình 5.20: Sơ đồ với hệ số nhớt Cp = 1000 (Ns/m2) ................................................. 103
Hình 5.21: Sơ đồ với hệ số nhớt Cp = 2000 (Ns/m2) ................................................. 103
Hình 5.22: Sơ đồ với hệ số nhớt Cp = 3000 (Ns/m2) ................................................. 103
Hình 5.23: Sơ đồ với hệ số nhớt Cp = 4000 (Ns/m2) ................................................. 104
Hình 5.24: Hệ thống treo tích cực ............................................................................. 105
Hình 5.25: Hệ thống treo BOSE ............................................................................... 107
Hình 5.26: Giảm chấn trong hệ thống treo tích cực. .................................................. 107
Hình 5.27: Mơ hình dao động ¼ xe .......................................................................... 108
Hình 5.28: Sơ đồ phân tích lực ................................................................................. 108
Hình 5.29: Khối Translational Spring ...................................................................... 110
xiii
Hình 5.30: Khối Transational Damper ...................................................................... 110
Hình 5.31: Khối Mass............................................................................................... 111
Hình 5.32: Khối Mechanical Translational Reference ............................................... 111
Hình 5.33: Khối Ideal Translational Motion Sensor .................................................. 111
Hình 5.34: Khối Ideal Translational Velocity Source ................................................ 112
Hình 5.35: Khối Ideal Force Source.......................................................................... 112
Hình 5.36: Khối Ideal Force Sensor .......................................................................... 113
Hình 5.37: Khối PS-Simulink Converter: ................................................................. 113
Hình 5.38: Khối Simulink-PS Converter................................................................... 113
Hình 5.39: Sơ đồ ¼ xe .............................................................................................. 114
Hình 5.40: Khối Road Bump .................................................................................... 114
Hình 5.41: Khối Quarter Car Model ......................................................................... 115
Hình 5.42: Đáp ứng của hệ thống treo khi thay đổi tải trọng ..................................... 116
Hình 5.43: Gia tốc thân xe khi thay đổi tải trọng theo phương ngang ........................ 117
Hình 5.44: Lực điều khiển khi thay đổi tải trọng ....................................................... 118
Hình 5.45: Độ dịch chuyển thân xe theo phương đứng khi thay đổi tải trọng ............ 119
Hình 5.46: Độ dịch chuyển thân xe của treo bị động ................................................. 120
Hình 5.47: Độ dịch chuyển thân xe của treo tích cực ................................................ 120
xiv
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1: Kết quả tính tốn phần động lực học.............................................................. 38
Bảng 2: Kết quả tính tốn phần động lực học.............................................................. 67
xv
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Thuật ngữ viết tắt
Diễn giải
MR
Magneto-Rheological/Giảm chấn từ hóa.
ECU
Electronic Control Unit/Bộ điều khiển điện tử.
Active Suspension
Treo thích ứng.
Semi-Active Suspension
Treo bán tích cực.
Road Bump
Dao động mặt đường.
Quarter Car Model
Mơ hình ¼ xe.
Suspension Deflection
Đáp ứng của hệ thống treo.
Road Disturbance
Kích thích mặt đường.
Control Force
Lực điều khiển.
xvi
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO
1.1.
Lý do chọn đề tài
Cùng với sự phát triển của nền kinh tế nước nhà thì nhu cầu của người dân nói
chung và nhu cầu đi lại nói riêng được tăng lên một cách rõ rệt. Khi sử dụng một phương
tiện giao thơng ngồi những yêu cầu về khả năng thuận lợi trong lưu thơng thì một
phương tiện gọi là tốt cịn phải đảm bảo an tồn trong chuyển động, tính thẩm mỹ cao
và độ êm dịu cao trong quá trình sử dụng để bảo sức khỏe cho người tham gia giao thông.
Ngành công nghiệp ơ tơ Việt Nam đang có những bước đi ban đầu về thiết kế,
chế tạo ô tô. Song do điều kiện đường xá kém chất lượng, ở các xe này chưa đáp ứng
được một số các yêu cầu đòi hỏi về độ êm dịu chuyển động, tính tiện nghi, tính an tồn
chuyển động,... Một trong những ngun nhân là do chất lượng đường của chúng ta cịn
hạn chế. Chính vì vậy, việc quan tâm đến độ êm dịu cho một chiếc xe khi tham gia giao
thông là một quan trọng trong quá trình chế tạo một phương tiện giao thơng nói chung
và ơ tơ nói riêng.
Trong đồ án tốt nghiệp này em xin trình bày về phương pháp nghiên cứu về động
lực học hệ thống treo trên xe ô tơ 5 chỗ. Em xin đề xuất đề tài: “Tính tốn mơ phỏng hệ
thống treo trên xe 5 chỗ và nghiên cứu hệ thống treo tích cực” để làm đồ án bảo vệ tốt
nghiệp cho mình.
1.2.
Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay các ngành khoa học công nghệ ngày càng phát triển, mục tiêu là tăng
năng suất, giải phóng sức của con người. Ngành công nghệ ô tô là một trong những
ngành công nghiệp phát triển ưu tiên đứng đầu ở nước ta. Khi ơ tơ ngày càng hồn thiện
thì tiêu chí đánh giá của các kết cấu ngày càng được quan tâm đúng mức. Nghiên cứu
hoàn thiện các kết cấu của ô tô nhằm nâng cao độ êm dịu chuyển động, an tồn chuyển
động và thân thiện với mơi trường là một nhu cầu cần thiết. Trong đó đánh giá đúng về
yêu cầu chất lượng động học hệ thống treo là một vấn đề quan trọng, nhất là với điều
kiện đường ở Việt Nam. Hệ thống treo là một trong các hệ thống rất quan trọng trên ơ
tơ, nó góp phần tạo nên độ êm dịu khi lái xe, ổn định và tính tiện nghi của ơ tơ giúp người
ngồi có cảm giác thoải mái dễ chịu. Ở Việt Nam hiện nay đã có rất nhiều hãng và nhiều
loại ô tô. Cùng với sự phát triển của khoa học, kỹ thuật thì nghành cơng nghiệp ơ tơ đã
có sự phát triển vượt bậc nhằm đáp ứng những yêu cầu của con người. Những chiếc ô tô
1
ngày càng trở nên xịn hơn, nhanh hơn, an toàn hơn, tiện nghi hơn… để theo kịp với xu
thế thời đại.
1.3. Tính khoa học và thực tiễn của đề tài
1.3.1. Tính khoa học
Bài nghiên cứu mơ tả sơ bộ về hệ thống treo bị động và treo tích cực đã và đang
phát triển trong hiện tại và tương lai gần.
Xây dựng mơ hình động lực học và tính tốn dựa trên các thơng số chính xác của
hệ thống treo bị động và treo tích cực áp dụng trên các dịng xe hiện đại
1.3.2. Tính thực tiễn
Hệ thống treo tích cực đã áp dụng rộng rãi trên thị trường, sự nâng cấp của treo
tích cực là bàn đạp để các hãng xe hiện nay áp dụng vào các dòng xe cao cấp nhất của
hãng để cho thấy được sự phát triển không ngừng của nền công nghệ ô tô hiện đại trong
tương lai. Kết quả nghiên cứu có thể sử dụng cho việc giảng dạy, nghiên cứu khoa học,
chuyển giao công nghệ.
Mở ra một hướng nghiên cứu mới về việc chuyển đổi từ hệ thống treo ô tô thông
thường sang hệ thống treo tích cực cho cơng nghệ xe điện tương lai.
1.4.
Phương pháp thực hiện
-
Nghiên cứu thơng qua việc tìm hiểu các bài báo nghiên cứu khoa học về các cập
nhật của cơng nghệ hiện đại trong hệ thống treo tích cực Active Suspension.
-
Chọn lọc và phân tích nội dung nghiên cứu phù hợp.
-
Tổng hợp tài liệu và tính tốn sơ bộ về hệ thống.
1.5.
Công dụng và yêu cầu của hệ thống treo
Hệ thống treo là hệ thống có liên kết giữa bánh xe và khung xe. Mối liên kết hệ
thống treo của xe là mối liên kết đàn hồi có chức năng chính sau:
Truyền lực và mơ men giữa bánh xe và khung xe gồm lực thẳng đứng (tải trọng,
phản lực), có lực dọc (lực kéo, lực phanh, lực đẩy và lực kéo với khung vỏ), có cả lực
bên (lực li tâm, lực gió bên, phản lực bên) mơ men chủ động, mô men phanh của xe.
2
Tạo điều kiện cho xe chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng đối với
khung và vỏ xe theo yêu cầu dao động êm dịu hạn chế tới mức có thể chấp nhận được
những chuyển động khơng muốn có của bánh xe như là lắc ngang, lắc dọc.
Trong hệ thống treo, sự liên kết giữa bánh xe và khung xe cần thiết phải mềm
nhưng vẫn phải đủ khả năng để truyền lực. Quan hệ này được thể hiện ở các yêu cầu
chính như sau:
- Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý và thoả mãn mục đích chính của hệ
thống treo là làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng phải đảm bảo các quan hệ
động học và động lực học của chuyển động bánh xe.
- Bánh xe chỉ dịch chuyển trong một giới hạn nhất định.
- Không gây nên tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung và vỏ.
- Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo kỹ thuật của xe (xe chạy
trên đường tốt hoặc xe chạy trên các loại đường khác nhau).
- Có độ bền cao.
- Có độ tin cậy lớn nhất là không gặp hư hỏng bất thường.
- Đối với xe ô tô con chúng ta cần phải quan tâm đến các yêu cầu như sau:
- Giá thành phải thấp và độ phức tạp của hệ thống treo không quá lớn.
- Có khả năng chống rung, chống ồn truyền từ bánh xe lên thùng và vỏ tốt.
- Đảm bảo tính ổn định, tính điều khiển chuyển động của ơ tô ở những khoảng tốc
độ cao, ô tô phải điều khiển nhẹ nhàng.
1.6. Các bộ phận chính của hệ thống treo
1.6.1. Bộ phận đàn hồi
Bộ phận đàn hồi trên ô tô là bộ phận nối mềm giữa bánh xe và thùng xe nhằm để
biến đổi tần số dao động cho thích hợp với cơ thể con người (khoảng 60÷90 lần/phút).
Bộ phận đàn hồi có thể bố trí khác trên xe nhiều loại xe nhưng nó cho phép bánh xe có
thể dịch chuyển theo phương thẳng đứng.
3
Bộ phận đàn hồi có các phần tử đàn hồi thường gặp là:
1: Bộ phận đàn hồi nhíp lá
2: Bộ phận đàn hồi lò xo trụ
3: Bộ phận đàn hồi thanh xoắn
Hình 1.1: Bộ phận đàn hồi
a.
Nhíp lá:
Hình 1.2: Nhíp lá
Nhíp lá được sử dụng khá rộng rãi trên những xe yêu cầu tải trọng lớn, làm việc
trong môi trường mấp mơ mặt đường lớn. Nhíp làm từ các lá thép cong, được gọi là nhíp,
sắp xếp với nhau theo thứ tự từ ngắn đến dài. Đặc tính làm việc của nhíp là khi tải trọng
tác dụng lên nhíp tăng cao thì biến dạng của nhíp cũng tăng lên theo quy luật tuyến tính.
Hệ thống treo khơng chỉ có nhiệm vụ làm êm dịu chuyển động mà nó cịn đồng thời làm
nhiệm vụ dẫn hướng. Có 2 loại nhíp lá là nhíp lá đơn và nhíp là kép.
4
Nhíp đơn:
Hình 1.3: Nhíp đơn
1.Đinh tán; 2. Chốt nhíp; 3. Bu lơng tai nhíp; 4. Lá nhíp số 1; 5. Lá nhíp số 2; 6. Sát xi;
7. Lá nhíp số 3; 8. Quang treo; 9. Bu lơng quang nhíp; 10. Đệm cầu; 11. Vấu hạn chế;
12. Bu lông treo giảm chấn; 13. Giảm chấn; 14. Quang treo; 15. Bích che tai nhíp; 16.
Đinh tán.
Nhíp kép:
Nhíp kép được chế tạo bằng cách ghép cả hai tấm nhíp có chiều dài khác nhau lại
với nhau, trong q trình hoạt động lị xo nhíp bị nén lại và hấp thụ dao động của mặt
đường, lị xo nhíp có thể bị uốn cong và bị trượt trong q trình hoạt động.
Hình 1. 4: Nhíp kép
5
1.Sát xi; 2. Giá đỡ nhíp bên trái; 3. Bu lơng; 4. Nhíp chính lắp ghép; 5. Giá đỡ nhíp
phụ; 6. Quang nhíp chính; 7. Lá nhíp chính của nhíp phụ; 8. Lá nhíp thứ hai của nhíp
chính; 9. Lá nhíp phụ số 5; 10. Lá nhíp phụ số 6; 11. Bu lơng quang nhíp; 12. Vỏ cầu;
13. Bán trục; 14. Đệm vênh; 15. Tấm đệm nhíp; 16. Bu lơng quang nhíp; 17. Quang
nhíp phụ; 18. Đinh tán; 19. Giá đỡ nhíp chính bên phải; 20. Đinh tán; 21. Tai nhíp; 22.
Bạc chốt nhíp; 23. Chốt nhíp; 24. Vú mỡ; 25. Bu lơng giữ các nhíp phụ; 26. Bu lơng
giữ các nhíp chính; 27. Bạc của bu lơng quang nhíp; 28. Vít.
b.
Ưu điểm:
Đơn giản, khơng cần thanh ổn định.
Chi phí thấp.
Dễ chăm sóc bảo dưỡng.
Nhược điểm:
Khối lượng lớn.
Thùng xe ở trên cao nên chiều cao trọng tâm xe sẽ lớn ảnh hưởng đến tốc độ và
sự ổn định khi xe chuyển động.
Lò xo:
Gồm các dạng là lò xo xoắn ốc, lị xo cơn và lị xo trụ. Do lị xo trụ có đường kính
vịng ngồi khơng đổi nên biến dạng của nó sẽ thay đổi tỷ lệ thuận với lực tác dụng, cịn
đối với lị cơn hay lị xo xoắn ốc thì khi tải nhẹ đầu lị xo sẽ bị nén lại và hấp thụ năng
lượng va đập, còn phần giữa lị xo có độ cứng lớn hơn sẽ đủ cứng để chịu tải lớn.
Hình 1.5: Bộ phận đàn hồi bằng lò xo
-
Ưu điểm:
Kết cấu gọn gàng.
6
