Nghiên cứu, thiết kế chế tạo hệ thống treo cho xe formula student

  • Số trang: 24 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 506 |
  • Lượt tải: 0
hoangtuavartar

Đã đăng 24635 tài liệu

Mô tả:

1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài. Ở Việt Nam, thiết kế xe đua sinh viên vẫn còn là vấn đề mới mẻ đối với sinh viên các trường đại học, năm 2013 nhóm nghiên cứu của trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp-Đại học Thái Nguyên đã thiết kế và chế tạo thành công xe đua sinh viên thế hệ thứ nhất. Hiện nay sản phẩm này đang được kế hoàn thiện, tối ưu thiết kế các cụm, hệ thống nhằm nâng cao hiệu suất làm việc của xe đáp ứng các tiêu chuẩn của SAE nhằm đưa xe tham dự các cuộc thi quốc tế. Các thông số thiết kế hệ thống treo có ảnh hưởng trực tiếp đến độ êm dịu và ổn định hướng của xe. Do vậy, nó đã và đang được nhiều nhà thiết kế xe đua F-SAE thế giới đặc biệt quan tâm. Trong số các công trình đã công bố, nhiều tài liệu đã tính toán, thiết kế các thông số hình học hệ thống treo xe đua F-SAE để nâng cao ổn định hướng của xe, tập trung nghiên cứu ảnh hưởng thông số thiết kế thống treo đến độ êm dịu của xe đua F-SAE. Tuy nhiên các nghiên cứu này chỉ dừng lại khảo sát mô hình dao động 1/2 của xe và kích thích dao động là các hàm toán học đơn giản. Chính vì vậy, tác giả chọn đề tài “ Nghiên cứu, thiết kế chế tạo hệ thống treo cho xe Formula Student’’ làm luận văn thạc sỹ dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS. Nguyễn Khắc Tuân. Trong luận văn này, tác giả sử dụng mô hình dao động không gian và tiêu chuẩn về độ êm dịu ISO2631-1 để nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số thiết kế hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển động của xe. Kết quả nghiên cứu đã đưa ra được bộ thông số thiết kế tối ưu cho hệ thống treo xe F-SAE nhằm nâng cao độ êm dịu cho người lái. 2 2. Mục đích, đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu 2.1. Mục đích của đề tài Đề tài Nghiên cứu, thiết kế chế tạo hệ thống treo cho xe Formula Student nhằm khảo sát mô hình mô phỏng dao động của xe để lựa chon các thông số tối ưu qua đó tiến hành chế tạo một hệ thống treo hoàn chỉnh cho xe Formula. Kết quả nghiên cứu này sẽ đóng góp vào quá trình giải mã công nghệ và chế tạo thử xe Formula SAE của trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp. 2.2. Đối tƣợng nghiên cứu Xe đua sinh viên Formula Student sản xuất bởi nhóm nghiên cứu Trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp. 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với chế tạo thực nghiệm. 3. Ý nghĩa của đề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học - Nâng cao độ êm dịu cho xe Formula Student khi chuyển động trên mặt đường ngẫu nhiên. - Đề tài đóng góp một kết quả vào hướng nghiên cứu dao động cho xe F-SAE. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn Chế tạo hệ thống treo để hoàn thiện xe Formula Student, qua đó giới thiệu sản phẩm khoa học, quảng bá thương hiệu cho Trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp. 3 CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1. Giới thiệu xe Formula Student (F-SAE): Formula Student là cuộc thi thiết kế xe đua của sinh viên được tổ chức bởi SAE International, SAE được gọi là Hiệp hội kĩ sư ô tô (Society of Automotive Engineers). Cuộc thi này lần đầu tiên tổ chức vào năm 1978 tại trường đại học University of Houston ở Mỹ. 1.2. Tổng quan về hệ thống treo và các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu trong chuyển động của ô tô. 1.2.1. Vai trò của hệ thống treo. 1.2.2. Yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống treo 1.2.3. Giới thiệu một số loại hệ thống treo 1.3. Các chỉ tiêu, phƣơng pháp đánh giá độ êm dịu chuyển động. 1.3.1. Cƣờng độ dao động. 1.3.2. Gia tốc bình phƣơng trung bình theo thời gian tác động. Theo tiêu chuẩn ISO 2631-1[12]: đưa ra chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động ô tô thông qua gia tốc bình phương trung bình theo phương thẳng đứng dựa theo vào các công trình nghiên cứu của thế giới. Gia tốc bình phương trung bình theo phương thẳng đứng được xác định theo công thức dưới đây: 1/ 2 aWZ  1 T 2    aW (t )dt  T 0  Trong đó: - awz : Gia tốc bình phương trung bình theo phương thẳng đứng. - az : Gia tốc theo phương thẳng đứng theo thời gian . - T : Thời gian khảo sát. 4 Điều kiện chủ quan đánh giá độ êm dịu ô tô theo độ lệch gia tốc quân phương thẳng đứng ISO 2631-1[12] dựa vào Bảng 1.1 dưới đây: Bảng 1.1. Bảng đánh giá chủ quan độ êm dịu ô tô theo ISO 2631-1. aWZ giá trị (m2/s) Cấp êm dịu < 0.315 m.s-2 Thoải mái 0.315m.s-2-0.63m.s-2 Một chút khó chịu 0.5m.s-2 - 1 m.s-2 Khá khó chịu 0.8 m.s-2 - 1.6 m.s-2 Không thoải mái 1.25 m.s-2 - 2.5 m.s-2 Rất khó chịu > 2 m.s-2 Cực kỳ khó chịu Ưu điểm của tiêu chuẩn VBI2057 và tiêu chuẩn ISO 2631-1 là thuận lợi cho việc phân tích và đánh giá dao động toàn bộ của xe. Thông qua các mô hình dao động vật lý và toán học của toàn bộ xe hoặc các phần mền chuyên dùng ADAMS, LMS hoàn toàn xác định gia tốc dao động theo miền thời hoặc miền tần số. Hiện nay phương pháp này đã được các nhà khoa học trên khắp thế giới áp dụng ISO 2631-1 để phân tích độ êm dịu của dao động các phương tiện dao thông. 1.3.3. Chỉ tiêu về tải trọng động. 1.4 Tổng quan các nghiên cứu về lĩnh vực dao động của ô tô. 1.4.1 Ở trong nƣớc. 1.4.2 Trên thế giới. 1.5 Mục tiêu, phạm vi và nội dung nghiên cứu của luận văn. 1.5.1. Mục tiêu nghiên cứu. 5 Đề tài Nghiên cứu, thiết kế chế tạo hệ thống treo cho xe Formula Student nhằm khảo sát mô hình mô phỏng dao động của xe để lựa chon các thông số tối ưu qua đó tiến hành chế tạo một hệ thống treo hoàn chỉnh cho xe Formula. Kết quả nghiên cứu này sẽ đóng góp vào quá trình giải mã công nghệ và chế tạo thử xe Formula SAE của trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp. 1.5.2. Phạm vi nghiên cứu và đối đƣợng nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu: Xác định các thông số dao động như chuyển dịch, vận tốc, gia tốc của thân xe và cầu xe, các chỉ tiêu về độ êm dịu chuyển động của ô tô dưới tác động kích thích từ mặt đường. Đối tượng: Xe đua sinh viên Formula Student sản xuất bởi nhóm nghiên cứu Trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp. 1.5.3. Phƣơng pháp nghiên cứu. Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với chế tạo thực nghiệm. 1.5.4. Nội dung nghiên cứu Nội dung chính của luận văn như sau: Chương 1. Tổng quan về đề tài nghiên cứu Chương 2. Thiết kế hệ thống treo xe F-SAE Chương 3. Xây dựng mô hình dao động xe F-SAE Chương 4. Mô phỏng dao động và lựa chọn các thông số cho hệ thống treo xe F-SAE Chƣơng 5. Chế tạo hệ thống treo xe F-SAE Kết luận và những kiến nghị. 6 CHƢƠNG 2 - THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO F-SAE. 2.1. Phân tích, lựa chọn hệ thống treo cho xe F-SAE. Từ các đặc điểm phân tích ở mục 1.2.3 ta lựa chọn kết cấu hệ thống treo cho xe F-SAE là hệ thống treo Mac Pherson. Hệ treo này chính là biến dạng của hệ treo 2 đòn ngang nếu coi đòn ngang trên có chiều dài bằng 0 và đòn ngang dưới có chiều dài khác 0. Chính nhờ cấu trúc này mà ta có thể có được khoảng không gian phía trong xe để bố trí hệ thống truyền lực. Sơ đồ cấu tạo của hệ treo trên Hình 2.1 bao gồm: đòn ngang dưới, giảm chấn đặt theo phương thẳng đứng làm nhiệm vụ của trụ xoay đứng có một đầu được bắt khớp cầu với đầu ngoài của đòn ngang tại B, đầu còn lại được bắt vào khung xe. Bánh xe được nối cứng với vỏ giảm chấn. Lò xo được đặt lồng vào giữa vỏ giảm chấn và trục giảm trấn. 1- Giảm chấn đồng thời là trụ đứng. 2- Đòn ngang dưới. A 3- Bánh xe. 4- Lò xo. 5- Trục giảm trấn. Sơ đồ cấu tạo hệ Mc.Pherson. Nếu ta so sánh với hệ treo 2 đòn ngang thì hệ treo Mc.Pherson kết cấu ít chi tiết hơn, không chiếm nhiều khoảng không và có thể giảm nhẹ được trọng lượng kết cấu. Nhưng nhược điểm chủ yếu của hệ treo Mc.Pherson là do giảm chấn vừa phải làm chức năng của giảm chấn lại vừa làm nhiệm vụ của trụ đứng nên trục giảm chấn chịu tải lớn nên 7 giảm chấn cần phải có độ cứng vững và độ bền cao hơn do đó kết cấu của giảm chấn phải có những thay đổi cần thiết. 2.2. Xác định các thông số cơ bản của hệ thống treo. Các thông số kĩ thuật của hệ thống treo : - Tải trọng toàn xe G: G = 350 (kg). - Tải trọng đặt lên HTT trước trái, phải G1T=G1P =75 (kg). - Tải trọng đặt lên HTT sau trái phải G2T=G2P = 100 (kg). - Chiều dài cơ sở của xe L: L = 2500 (mm). - Khoảng sáng gầm xe : Hmin: Hmin = 80 (mm). - Bán kính bánh xe rbx: rbx = 250 (mm). - Chiều rộng cơ sở của cầu trước B01: B01 = 2000 (mm). - Chiều rộng cơ sở của cầu sau B02: B02 = 1950 (mm). - Chiều cao trọng tâm xe Hg: Hg = 370 (mm). - Khoảng cách từ trọng tâm của xe tới cầu trước a: a = 1500 (mm). - Khoảng cách từ trọng tâm của xe tới cầu sau b: b = 1000 (mm). 2.2.1. Các thông số kĩ thuật của xe Formual SAE. 2.2.2. Xác định hệ số độ cứng và hệ số cản của hệ thống treo. 2.3. Tính toán thiết kế hệ thống treo Mac Pherson. 2.3.1. Các thông số hình học của hệ thống treo. + Góc nghiêng ngang trụ đứng  0:  0 = 8o. + Góc nghiêng ngang bánh trước  0:  0 = 1o30’. + Bán kính bánh xe quay quanh trụ đứng r0: r0 = 25 (mm). + Độ võng tĩnh ft: ft = 140 (mm). + Độ võng động fđ: fđ = 119 (mm). + Độ võng tĩnh tĩnh của hệ treo khi không tải f0t: f0t = 93,3 (mm). 8 + Khoảng cách từ tâm quay bánh xe tới đòn dưới k c: kc = 85 (mm). + Khoảng cách từ mặt đường tới tâm quay trụ đứng h O2: hO2 = 880(mm) 2.3.2. Động học hệ thống treo Mc.Pherson. 9 CHƢƠNG 3 - XÂY DỰNG MÔ HÌNH DAO ĐỘNG XE FOMULAR STUDENT 3.1. Mô hình dao động của xe F-SAE. 3.1.1. Các phƣơng pháp xây dựng mô hình dao động. 3.1.2. Xây dựng mô hình vật lý. Các giả thiết : - Coi thân xe đối xứng qua trục dọc của xe. - Coi toàn bộ thân xe, động cơ, ghế nghồi và người lái là một tấm phẳng đồng nhất và tuyệt đối cứng đặt tại trọng tâm xe. - Coi bánh xe lăn không trượt và luôn tiếp xúc với đường. - Do khối lượng không được treo là nhỏ nên ta bỏ qua. - Bốn lốp xe ta coi như là bốn hệ thống lò xo và giảm chấn, tương tự 4 hệ thống treo coi như 4 hệ thống lò xo giảm chấn. - Mấp mô mặt đường coi mấp mô mặt đường ngẫu nhiên. Z  K2T M Jx X  C2T Jy K1T C1T Y K2P q1T q2T C2P K1P BS C1P BT q1P q2P a b L Mô hình kể đến khối luợng M, Jx, Jy 3.2. Thiết lập phƣơng trình vi phân mô tả dao động. Theo nguyên lý D’alambe ta có :   F  Fqt  0 Trong đó: 10  F : là tổng các vectơ ngoại lực tác dụng lên  Fqt : là vectơ lực quán tính tác dụng lên vật. vật. Thiết lập các phương trình dao động thân xe: Z Fqt F2T M M   F2P Y X F1T F1P Sơ đồ các lực và mô men tác dụng lên thân xe. Mô hình khối lượng được treo ba bậc tự do gồm: dịch chuyển thẳng đứng, góc lắc dọc và góc lắc ngang trong mô hình dao động không gian của xe F-SAE. Với quy ước gốc toạ độ của các bậc tự do tại vị trí cân bằng tĩnh, phương trình động học của thân xe như sau:  FZ  Mz  F1T  F1P  F2 P  F2T  Bt Bs Bt Bs   M   J x  F1T  F2T  F1P  F2 P 2 2 2 2   M   J y  aF2 P  aF2T  bF1P  bF1T  3.3. Phân tích nguồn kích thích dao động. 3.3.1. Kích thích mặt đƣờng là hàm toán học đơn giản. 3.3.2. Kích thích mặt đƣờng ngẫu nhiên. Đối với xe đua, hầu hết được chuyển động trên mặt đường bằng phẳng và nó đuợc thiết kế sát với mấp mô mặt đường của các tuyến quốc lộ. Trong luận văn này, tác giả sử dụng mấp mô mặt đường dựa vào tiêu chuẩn ISO/TC108/SC2N67. Theo tiêu chuẩn ISO mấp mô của mặt đường có mật độ phổ Sq(n0) và được định nghĩa bằng công thức thực nghiệm: 11  n S q n   S q n0    n0   Trong đó n là tần số sóng của mặt đường (chu kỳ/m), n0 là tấn số mẫu (chu kỳ/m), Sq(n) là mật độ phổ chiều cao của mấp mô mặt đường (m3/chu kỳ), Sq(n0) là mật độ phổ tại n0 (m3/chu kỳ),  là hệ số tần số được miêu tả tần số mật độ phổ của mặt đường (thường =2). Hàm mấp mô mặt đường ngẫu nhiên được giả định là quá trình ngẫu nhiên Gauss và nó được tạo ra thông qua biến ngẫu nhiên Fourier ngược: N 2vn02 S q ( n0 ) i 1 2 f mid ,i q( t )    f . cos 2f mid ,i t  i  (3-36) Trong đó bố f mid ,i  f1  2i  1 f 2 với i=1,2,3…n, i là pha ngẫu nhiên phân 0  2 . Căn cứ số liệu Bảng 3.1 các loại đường được phân cấp theo tiêu chuẩn ISO với v=16.7m.s-1; f1=0.5Hz; f2=30Hz; n0=0.1m-1 tác giả đã tiến hành lập chương trình toán bằng phần mền Matlab 7.04 để mô phỏng các hàm mấp mô ngẫu nhiên của mặt đường quốc lộ. Hình 2 Map mo mat duong q1/m thể hiện các loại mấp mô ISO cấp B. 0.01 0.005 0 -0.005 -0.01 0 Mat duong ISO cap B 5 10 15 Time t/s 20 25 Mấp mô mặt đường theo ISO cấp B 30 12 Bảng 3.1. Các loại mặt đường phân loại theo tiêu chuẩn ISO 8068[11]. Cấp A B C D E F Tình trạng mặt đường Rất tốt Tốt Bình thường Xấu Rất xấu 102 Sq(n0) 16 64 256 4 4096 Tồi G Quá tồi 1638 6553 4 5 Ƣu điểm: Phản ánh sát mấp mô mặt đường thực tế, chính vì vây trong luận văn này sử dụng mấp mô mặt đuờng ngẫu nhiên theo tiêu chuẩn ISO để mô phỏng tối ưu các thông số cho xe F-SAE. Nhƣợc điểm: Miêu tả hàm mấp mô mặt đường phức tạp. 13 CHƢƠNG 4 - MÔ PHỎNG DAO ĐỘNG VÀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ HỆ THỐNG TREO XE F-SAE 4.2. Mô phỏng dao động. 4.2.1. Các thông số mô phỏng. Bảng 4.1 Các thông số kỹ thuật của xe F-SAE. TT Thông số 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Khối lượng được treo Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu sau Vết bánh xe cầu trước Vết bánh xe cầu sau Độ cứng của HTT trước trái Độ cứng của HTT trước phải Độ cứng của HTT sau trái Độ cứng của HTT sau phải Độ cứng của lốp xe trước trái Độ cứng của lốp xe trước phải Độ cứng của lốp xe trước trái Độ cứng của lốp xe trước sau Hệ số cản giảm chấn trước trái Hệ số cản giảm chấn trước phải Hệ số cản giảm chấn sau trái Hệ số cản giảm chấn sau phải Hệ số cản của lốp xe trước trái Hệ số cản của lốp xe trước phải Hệ số cản của lốp xe sau trái Hệ số cản của lốp xe sau phải Mô men quán tính với trục X Mô men quán tính với trục Y Vận tốc khi khảo sát Ký hiệu Giá trị Đơn vị M 350 kg a 1 m b 1,5 m Bt Bs K1t K1p K2t K2p Kl1t Kl1p Kl2t Kl2p C1t C1p C2t C2p Cl1t Cl1p Cl2t Cl2p Jx Jy v 2 1,95 19911 19911 22414 22414 140000 140000 140000 140000 417 417 464 464 880 880 880 880 91 569 80 m m N/m N/m N/m N/m N/m N/m N/m N/m N.s/m N.s/m N.s/m N.s/m N.s/m N.s/m N.s/m N.s/m Nm.s2 Nm.s2 km/h 14 4.2.2 Mô phỏng dao động của xe F-SAE. Để giải hệ phương trình mô tả dao động đã trình bày phần 2.2.3, phần mềm Matlab-Simulink 7.04 được sử dụng mô phỏng. Sơ đồ mô phỏng tổng thể dao động của xe được trình bầy ở phần dưới. 4.2.3. Kết quả mô phỏng dao động của xe F-SAE. Chạy sơ đồ mô phỏng tổng thể ở phần 4.2.2 với thông số mô phỏng Bảng 4.1 khi xe chuyển động trên mặt đường ISO B với vận tốc v=80km/h. Dưới đây là kết quả dạng đồ thị gia tốc tại vị trí trọng tâm 1 2 1 0 -1 5 Thoi gian t (s) 1 10 0.5 0 -0.5 -1 0 5 Thoi gian t (s) 2 -2 0 Gia toc goc aw (rad/s ) 2 Gia toc awz (m/s ) 2 Gia toc goc aw (rad/s ) thân xe : 0.5 0 -0.5 -1 0 5 Thoi gian t (s) 10 10 15 Bảng 4.2 Gia tốc bình phương trung bình tại vị trí trọng tâm thân xe. Loại awz aw aw đường (m/s2) (rad/s2) (rad/s2) 0.4202 0.2546 0.2896 ISO B Từ kết quả Bảng 4.2 chúng ta thấy rằng khi ô tô chuyển động trên đường ISO B, gia tốc bình phương trung bình là awz=0.4202 m/s2 theo Bảng1.1 của tiêu chuẩn ISO 2631-1 đánh giá chủ quan độ êm dịu ô tô, thì người lái cảm giác một chút khó chịu. 4.2.4. Phân tích đánh giá ảnh hƣởng thông số thiết kế hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển động của ô tô. 4.2.4.1 Ảnh hƣởng của độ cứng K Để đánh giá ảnh hưởng của độ cứng đến độ êm dịu, thì các thông số độ cứng tương đương K=[0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2]xK0 trong đó K0=[K1T, K1P, K2T, K2P] là các giá trị độ cứng của xe thiết kế với 3 giá trị hệ số giảm chấn tương đương C=[0.5 1.0 1.5]xC0 trong đó C0=[C1T, C1P, C2T, C2P] là giá trị hệ số giảm chấn của xe thiết kế trong tài liệu[1] được chọn để khảo sát ảnh hưởng của chúng đến gia tốc dao động bình phương trung bình tại vị trí trọng tâm thân xe. 0.8 0.7 C=0.5Co (N.s/m) C=1.0Co (N.s/m) C=1.5Co (N.s/m) C=0.5Co(N.s/m) 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.2 C=1.0Co(N.s/m) C=1.5Co(N.s/m) 2 Gia toc goc a w (rad/s ) 0.6 2 Gia toc a wz (m/s ) 0.7 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 Thay doi do cung K (N/m) Gia tốc theo phương đứng. xK0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 Thay doi do cung K(N/m) 1.6 1.8 2 xK0 Gia tốc góc theo phương dọc 16 0.6 C=0.5Co (N.s/m) C=1.0Co (N.s/m) C=1.5Co (N.s/m) 0.55 2 Gia toc goc a w (rad/s ) 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 Thay doi do cung K (N/m) xK0 Gia tốc góc theo phương ngang. Hình 4.3. Gia tốc bình phương trung bình khi K thay đổi. Nhận xét: Nhìn Bảng 4.3 và Hình 4.3 a,b,c chúng ta có thể đưa ra một số nhận xét dưới đây: - Khi tăng độ cứng của K thì gia tốc bình phương trung bình theo phương thẳng đứng, lắc dọc, lắc ngang đều tăng lên, điều đó có nghĩa là độ êm dịu của xe đều giảm. Khi độ cứng của K  0,8K0 (N/m), thì giá trị gia tốc bình phương trung bình của thân xe awz  0,4m/s2 theo tiêu chuẩn ISO 2631-1 đánh giá chủ quan độ êm dịu ô tô, thì bắt đầu làm cho người lái cảm giác một chút khó chịu. - Khi giảm độ cứng của K  0, 4.K0 (N/m) thì gia tốc bình phương trung bình thân xe giảm dần, điều đó có nghĩa là độ êm dịu của xe tăng lên. Tuy nhiên, để đảm bảo độ cứng vững hệ thống treo khi xe chuyển động trên mặt đường xấu hơn, thì chọn K  0, 4.K0 (N/m). 4.2.4.2. Ảnh hƣởng của hệ số cản giảm chấn C. Để đánh giá ảnh hưởng của nó đến độ êm dịu chuyển động của xe, các giá trị hệ số cản tương đương C=[0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2]xC0 trong đó C0=[C1T, C1P, C2T, C2P] là giá trị hệ số giảm của xe thiết kế trong tài liệu[1] với 3 giá trị độ cứng tương đương K=[0.5 1 1.5]xK0 trong đó K0=[K1T, K1P, K2T, K2P] là các giá trị độ cứng của xe 17 thiết kế được chọn để đánh giá ảnh hưởng của chúng đến gia tốc bình phương trung bình các phương (awz, aw, aw). 0.9 1 K=0.5Ko (N/m) K=1.0Ko (N/m) K=1.5Ko (N/m) 0.9 2 2 Gia toc goc a w (rad/s ) 0.8 Gia toc awz (m/s ) K=0.5Ko (N/m) K=1.0Ko (N/m) K=1.5Ko (N/m) 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.2 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 Thay doi he so giam chan C (N.s/m) 0.1 0.2 xC0 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 Thay doi he so can C (N.s/m) Gia tốc theo phương đứng xC0 Gia tốc góc theo phương dọc 1.1 K=0.5 Ko (N/m) K=1.0 Ko (N/m) K=1.5 Ko (N/m) 1 Gia toc goc aw (rad/s2) 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 Thay doi he so can C (N.s/m) 1.6 1.8 2 xCo Gia tốc góc theo phương ngang. Hình 4.4 Các gia tốc bình phương trung bình khi C thay đổi Nhận xét: - Từ các Hình a, b và c chúng ta thấy rằng khi hệ số cản tương đương tăng lên thì các giá trị awz, aw, aw giảm xuống sau đó lại có xu hướng tăng lên điều đó dẫn tới độ êm dịu chuyển động của xe có xu hướng nâng cao sau đó là có xu hướng biến đổi xấu. - Khi hệ số giảm chấn tương đương nằm trong vùng 0.6C 0 ≤C≤ 1.2C0, thì các giá trị awz, aw, aw nằm trong vùng tối ưu, theo tiêu chuẩn ISO 2631-1 đánh giá chủ quan độ êm dịu ô tô, thì gia tốc bình 18 phương trung bình của xe nằm trong vùng mà người lái cảm giác thoải mái. - Khi thay đổi độ cứng của hệ thống treo theo chiều tăng, thì gia tốc bình phương trung bình của thân xe tăng lên, điều đó có nghĩa là độ êm dịu của xe giảm theo chiều K tăng. 4.2.5. Lựa chọn tối ƣu một số thông số chính cho hệ thống treo. Ta tiến hành khảo sát sự phụ thuộc C và K để xác định những bộ thông số cụ thể trong vùng tối ưu, ta có kết quả sau: 0.4 Gia toc binh phuong trung binh a wz (m/s 2 ) 0.38 0.36 0.34 0.32 0.3 0.28 0.26 K=0.4Ko (N/m) K=0.5Ko (N/m) 0.24 K=0.6Ko (N/m) K=0.7Ko (N/m) 0.22 K=0.8Ko (N/m) 0.2 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 xCo He so giam chan C (N.s/m) Hình 4.5. Khảo sát ảnh hưởng C và K đến độ êm dịu chuyển động ô tô sau khi tối ưu Nhận xét: Theo tiêu chuẩn ISO, khi ô tô dao động gia tốc bình phương trung bình theo phương thẳng đứng a wz  0,315 (m/s2) thì con người mới có cảm giác thoải mái, dựa vào tiêu chuẩn này và kết quả khảo sát trên Hình 4.5 ta có nhận xét: - Nếu 0,6.C0  C  1,0.C0 (N/m) và 0,5.K0  K  0,6.K0 (N.s/m) thì độ êm dịu chuyển động của ô tô càng tăng và đảm bảo tiêu chuẩn ISO. 19 - Nếu K  0,6.K0 (N/m) và không phụ thuộc vào C ta thấy độ êm dịu chuyển động của ô tô giảm, không đảm bảo theo tiêu chuẩn ISO. - Nếu K  0,5.K0 (N/m) và không phụ thuộc vào C ta thấy độ êm dịu chuyển động của ô tô đảm bảo theo tiêu chuẩn ISO, nhưng trường hợp này độ cứng vững của hệ thống treo sẽ thấp do độ cứng K giảm vì vậy sẽ không đảm bảo tính ổn định hướng ô tô khi chuyển động. Kết luận: Vậy dựa trên các kết quả khảo sát Hình 4.5 ta chọn bộ thông số của hệ thống treo trước như sau: Bộ thông số 0, 6.C0  C  1, 0.C0 ( N / m)  0,5.K 0  K  0, 6.K 0 ( N .s / m) là bộ thông số tối ưu cho hệ thống treo vì đảm bảo gia tốc bình phương trung bình đạt tiêu chuẩn ISO 2631-1. Áp dụng công thức (3.2),(3.4) ta tính được bộ số liệu tối ưu mới: Bảng 4.6. Bộ số liệu mới đƣợc tối ƣu TT Ký hiệu Bộ số liệu nguyên bản Bộ số liệu tối ưu mới 1 K1T (N/m) 19911 10717 2 K1P (N/m) 19911 10717 3 K2t (N.s/m) 22414 12182 4 K2P (N.s/m) 22414 12182 5 C1T (N/m) 417 537 6 C1P (N/m) 417 537 7 C2T (N.s/m) 464 642 8 C2P(N.s/m) 464 642 9 awz (m/s2) 0.4202 0,2972 20 1 1 0.5 0 -0.5 -1 0 2 4 6 Thoi gian t (s) 8 10 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 1 0 2 4 6 Thoi gian t (s) 8 10 Bo so lieu cu Bo so lieu moi 2 Gia toc goc binh phuong trung binh aw (rad/s ) -1.5 Bo so lieu cu Bo so lieu moi 2 Gia toc goc binh phuong trung binh wa  (rad/s ) Bo so lieu moi Bo so lieu cu 2 Gia toc binh phuong trung binh a wz (m/s ) 1.5 0.5 0 -0.5 -1 0 2 4 6 Thoi gian t (s) 8 10 Hình 4.6. Kết quả so sánh awz , aw  aw  của Bộ số liệu mới với Bộ số liệu cũ. Với các thông số của Bộ số liệu mới số so với Bộ số liệu cũ, giá trị gia tốc bình phương trung bình theo phương thẳng đứng của Bộ số liệu mới số giảm so với Bộ số liệu cũ từ 0,4202m/s2 xuống còn 0,2972m/s2, với mức giảm trung bình là 29,27%, theo phương lắc dọc giảm từ 0,2546 (rad/s2) xuống còn 0,1878(rad/s2) với mức giảm trung bình là 26,23%, theo phương lắc ngang giảm từ 0,2896 (rad/s2) xuống còn 0,1957(rad/s2) với mức giảm trung bình là 32,42%.
- Xem thêm -