MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TREO MAZDACX5 2018 BẰNG PHẦN MỀM CARSIM

1 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH MỞ ĐẦU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO 1.1 Công dụng hệ thống treo 1.2 Phân loại hệ thống treo 1.2.1 Phân loại theo dạng phận dẫn hướng[1] 1.2.2 Theo loại phần tử đàn hồi 10 1.2.3 Theo phương pháp dập tắt dao động 11 1.3 Yêu cầu hệ thống treo[6] 11 1.4 Cấu tạo phận hệ thống treo[2] 11 1.4.1 Bộ phận đàn hồi 12 1.4.1.1 Hệ thống treo loại nhíp 13 1.4.1.2 Lò xo 15 1.4.1.3 Loại xoắn 16 1.4.1.4 Phần tử đàn hồi loại khí nén 17 1.4.1.5 Phần tử đàn hồi thuỷ khí 18 1.4.2 Bộ phận dẫn hướng 20 1.4.3 Bộ phận giảm chấn 22 1.4.3.1 Nguyên tắc hoạt động 22 1.4.3.2 Phân loại giảm chấn 23 1.5 Nghiên cứu số loại hệ thống treo phổ biến 26 1.5.1 Hệ thống treo phụ thuộc[1] 26 1.5.2 Hệ thống treo độc lập[8] 28 GIỚI THIỆU VỀ XE MAZDA CX-5 2018 31 2.1 Giới thiệu thông số kỹ thuật ô tô Mazda CX- 2018[4] 31 2.2 Động ô tô Mazda CX5 31 2.3 Hệ thống truyền lực 32 2.3.1 Hệ thống lái 33 2.3.2 Hệ thống phanh 34 2.4 Hệ thống điều hòa 34 2.5 Hệ thống treo Mazda CX5 2018 35 2.5.1 Hệ thống treo trước Mazda CX-5 2018 35 2.5.1.1 Kết cấu 35 2.5.1.2 Bộ phận dẫn hướng 36 2.5.1.3 Bộ phận đàn hồi 38 2.5.1.4 Bộ phận giảm chấn 39 2.5.2 Cơ cấu treo sau 41 2.5.2.1 Bộ phận đàn hồi 41 2.5.2.2 Bộ phận giảm chấn treo sau 42 2.5.2.3 Bộ phận dẫn hướng 45 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TREO MAZDA-CX5 2018 BẰNG PHẦN MỀM CARSIM 47 3.1 Giới thiệu phần mềm Carsim[7] 47 3.2 Hệ thống treo phần mềm Carsim 50 3.2.1 Các mơ hình phần tử đàn hồi dùng Carsim.[5] 50 3.2.2 Hệ thống treo độc lập 51 3.2.3 Hệ thống treo phụ thuộc: 59 3.3 Mô hệ thống treo độc lập Mazda CX5 phần mềm Carsim 66 3.3.1 Nhập liệu vào phần mềm 66 3.3.2 Xuất liệu phần mềm 74 3.3.3 Kết luận 76 KẾT LUẬN 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống treo 12 Hình 1.2 Hệ thống treo loại nhíp 13 Hình 1.3 Kết cấu nhíp 13 Hình 1.4 Kết cấu nhíp phụ 14 Hình 1.5 Lị xo thường 15 Hình 1.6 Lị so cải tiến 16 Hình 1.7 Kết cấu xoắn 16 Hình 1.8 Phần tử đàn hồi thuỷ khí loại khơng có buồng đối áp 19 Hình 1.10: Sơ đồ phận hướng hệ thống treo phụ thuộc 21 Hình 1.11 Nguyên lý hoạt động giảm chấn 22 Hình 1.12 Giảm chấn kiểu ống đơn 23 Hình 1.13 Cấu tạo giảm chấn kiểu ống kép 25 Hình 1.14 Hệ thống treo phụ thuộc 26 Hình 1.15 Hệ thống treo độc lập 28 Hình 2.1 Động Mazda CX5 2018 32 Hình 2.2: Thước lái hệ thống lái xe Mazda CX5-2018 33 Hình 2.3: Sơ đồ dẫn động hệ thống phanh xe Mazda CX5-2018 34 Hình 2.4 Hệ thống treo trước Mazda-CX5 2018 35 Hình 2.5 Càng chữ A hệ thống treo trước xe ô tô Mazda CX-5 2018 37 Hình 2.6: Mặt cắt giảm chấn lị xo hệ thống treo trước xe ô tô 37 Hình 2.7: Thanh cân trước xe tơ Mazda CX-5 2018 38 Hình 2.8: Giảm chấn hệ thống treo trước 39 Hình 2.9: Quá trình nén 40 Hình 2.10: Quá trình giãn 40 Hình 2.11: Bộ phận đàn hồi hệ thống treo sau xe ô tơ Mazda CX-5 2018 42 Hình 2.13 Q trình nén giảm chấn 44 Hình 2.14 Quá trình giãn giảm chấn 45 Hình 2.15: Các địn hệ thống treo sau xe tơ Mazda CX-5 2018 46 Hình 3.1 Màn hình giao diện Carsim 47 Hình 3.2 Bộ giải mơ hình tốn học 48 Hình 3.1: Đường đặc tính đàn hồi có tải khơng tải 50 Hình 3.2: Đường đặc tính đàn hồi có tính đến ảnh hưởng lốp xe 51 Hình 3.3: Lựa chọn hệ thống treo 52 Hình 3.4: Màn hình thiết lập động học hệ thống treo độc lập 52 Hình 3.5: Suspension: Independent Compliance, Spring, and Dampers 54 Hình 3.6 : Internal + external springs 55 Hình 3.7: External springs only 55 Hình 3.8 : Màn hình thiết lập hệ thống treo đơn giản 57 Hình 3.9: Màn hình thiét lập động học hệ thống treo phụ thuộc 59 Hình 4.10: Lựa chọn đặc tính dao động 60 Hình 3.10: Màn hình thiết lập thơng số hệ thống treo phụ thuộc 61 Hình 3.11: Màn hình thiết lập hệ thống treo đơn giản 63 Hình 3.12 Chọn loại xe 67 Hình 3.13: Giao diện phần mềm thay đổi model xe 67 Hình 3.14: Giao diện thơng số xe Mazda CX5 2018 68 Hình 3.15: Thơng số xe 69 Hình 3.16 Màn hình cài đặt hệ thống treo 70 Hình 3.17: Thơng số hệ thống treo 70 Hình 3.18: Giao diện tùy chỉnh hệ thống treo 71 Hình 3.19 Giao diện cài đặt điều kiện thử nghiệm 72 Hình 3.20 Dạng địa hình sóng sin 73 Dạng 3.21 Dạng địa hình mơ đất lớn 73 Hình 3.23: Các đồ thị hiển thị 74 Hình 3.24 Xuất video đồ thị 74 Hình 3.25: Video mơ xe chạy vớ mô đất lớn 75 Hình 3.26: Các đồ thị mơ 75 Hình 3.27: Video mô xe chạy đường sin 76 Hình 3.28: Các đồ thị thí nghiệm 76 MỞ ĐẦU Hiện ô tô ngành trọng đẩy mạnh phát triển nước ta toàn giới, ngành chiếm tỉ trọng cao vận tải hành khách hàng hóa Khi xe di chuyển lưu thơng giao thơng, có nhiều yếu tố tác động như: tải trọng, vận tốc, lực cản khí, điều kiện mặt đường… yếu tố thay đổi thường xuyên gây ảnh hưởng khơng nhỏ tới q trình chuyển động xe Chúng làm q trình chuyển động xe khơng ổn định, gây ức phiền hà cho người dùng, ảnh hưởng tuổi thọ xe… đặc biệt gây an toàn cải cho người sở hữu Với yêu cầu ngày cao công nghệ kỹ thuật tính thẩm mỹ tính tiện nghi tơ ngày phải hồn thiện hơn, đặc biệt cần tạo cảm giác thoải mái cho người ngồi xe lí mà hệ thống ngày nâng cấp, nhà sản xuất xe hàng đầu giới không ngừng nâng chất lượng sản phẩm kiểu dáng, độ bền, đặc biệt tiện nghi dành cho người sử dụng Và nghiên cứu nhằm đáp ứng yêu cầu nghiên cứu phát triển hệ thống treo Chính lý nên em chọn đề tài mình: Nghiên cứu thử nghiệm hệ thống treo xe Mazda CX5 2018 Nội dung đồ án gồm chương: Chương 1: Tổng quan hệ thống treo ô tô Chương 2: Tìm hiểu hệ thống Mazda CX5 2018 Chương 3: Khảo sát hệ thống treo phần mềm carsim LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp vừa qua, em nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy mơn bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ts Nguyễn Mạnh Dũng người tận tình hướng dẫn, bảo em suốt q trình làm khố luận Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trường ĐHCN Hà Nội nói chung, thầy khoa cơng nghệ tơ nói riêng dạy dỗ cho em kiến thức môn đại cương mơn chun ngành, giúp em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình học tập Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè, tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em suốt trình học tập hồn thành khố luận tốt nghiệp Dù cịn nhiều thiếu sót q trình thực đồ án em cố gắng để làm nó, mong thầy thơng cảm góp ý để em ngày hồn thiện Hà nội, ngày tháng năm Sinh Viên Thực Hiện Nguyễn Quang Minh TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO 1.1 Công dụng hệ thống treo Hệ thống treo phận quan trọng xe ô tô, chúng định cảm giác lái xe êm xóc nảy, ổn định hay khơng ổn định Nói cách dễ hiểu phận đóng vai trị định việc chuyển động tồn thân xe, đặc biệt xe di chuyển qua cung đường không phẳng Khi xe quay đầu, thân xe ln có xu hướng quay xung quanh trục song song với chiều thân xe, điều làm cho xe bị lật ngang gây an toàn cho người ngồi lái xe Khi xe tăng tốc từ km/h hay phanh gấp di chuyển, thân xe ln có xu hướng bị lật sau trước quán tính lưc tác động lên thân xe làm cho bánh xe khả bám sát mặt đường Hệ thống treo hoạt động kết hợp với hệ thống lái hệ thống phanh để tạo ổn định xe đường Góc king-pin caster nhà nghiên cứu tạo khâu khớp hệ thống treo để đảm bảo điều khiển mượt mà vơ lăng với bánh xe phía dẫn hướng Hệ thống treo giúp cho bánh xe dao động theo phương thẳng đứng với thân xe cách êm dịu nhất, hạn chế tới mức thấp chuyển động không mong muốn lắc dọc lắc ngang Dập tắt dao động thẳng đứng thân xe sinh mặt đường không phẳng 1.2 Phân loại hệ thống treo 1.2.1 Phân loại theo dạng phận dẫn hướng[1] Hệ thống treo chia làm loại sau: 10 *Hệ thống treo phụ thuộc: Đặc điểm đặc trưng dùng với dầm cầu liền Vì thế, chuyển động bánh xe cầu bị phụ thuộc lẫn Việc lực momen truyền từ bánh xe lên khung vỏ thực trực tiếp qua phần tử đàn hồi dạng nhíp hay nhờ đòn Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng phổ biến tất loại ô tô Nó có ưu điểm: kết cấu đơn giản so với dạng khác, giá thành lại rẻ đảm bảo yêu cầu cần thiết, xe có tốc độ chuyển động lớn, dễ bảo dưỡng sửa chữa *Hệ thống treo độc lập: với dầm cầu không liên khối, khiến cho bánh xe chuyển động độc lập Bộ phận dẫn hướng loại đòn, loại đòn - ống hày gọi Macferxon Loại địn cịn lại có loại: địn, địn, loại đòn lắc mặt phẳng ngang, dọc lắc mặt phẳng chéo Hệ thống treo độc lập thường sử dụng chủ yếu cầu trước ô tô du lịch Nó có ưu điểm rõ ràng: - Giúp tăng độ võng tĩnh động hệ thống treo xe, nhờ tăng độ êm dịu chuyển động - Giảm tượng giao động bánh xe dẫn hướng hiệu ứng mô men quay gây - Tăng khả bám đường lốp xe, nên tăng tính điều khiển ổn định lái xe - Sử dụng cầu chủ động hệ thống trở nên phức tạp tiêu tốn nhiều chi phí Vì ô tô du lịch đại thường sử dụng hệ thống treo phụ thuộc cầu sau Hệ thống treo độc lập ởcác cầu chủ động thường sử dụng tơ có tính động cao 1.2.2 Theo loại phần tử đàn hồi Gồm có: - Loại làm từ kim loại, gồm: nhíp lá, lị xo xoắn, xoắn - Loại làm từ cao su: chịu nén chịu xoắn 65 (19) Thông số giảm chấn ổn định Hộp thông số biểu thị tỷ số tổng mômen cản mômen tắt dần ống giảm chấn (20) Độ dịch chuyển đàn hồi ghế ngồi (21) Hệ số thay đổi góc Toe lực dọc lốp thay đổi Lực dọc tơ thẳng có xu hướng đẩy hệ thống treo phía trước, đẩy vơ lăng vào làm thay đổi góc Toe Ơ tham số nhận giá trị dương tương đối nhỏ (22) Hệ số thay đổi góc lái lực bên tác dụng lên lốp thay đổi Tay lái bánh xe dẫn hướng có xu hướng nghiêng phía trước nơi giao lốp mặt đường, làm cho góc lái mang giá trị âm Trên bánh xe khơng dẫn động, góc khơng (23) Hệ số thay đổi góc lái Các chi tiết hệ thống treo chịu ảnh hưởng góc lái thay đổi (24) Hệ số dịch chuyển tâm bánh xe lực dọc thay đổi (25) Hệ số thay đổi góc Camber lực dọc thay đổi (26) Hệ số thay đổi góc nghiêng lực bên thay đổi (27) Hệ số thay đổi góc nghiêng (28) Hệ số dịch chuyển tâm quay bánh xe lực bên thay đổi (29) Góc Toe tĩnh (30) Góc Camber tĩnh (31) Đường dẫn đến Animator: Shape File Link Animator: Wheel (32) Ma sát hệ thống treo 66 3.3 Mô hệ thống treo độc lập Mazda CX5 phần mềm Carsim 3.3.1 Nhập liệu vào phần mềm a, Dữ liệu đầu vào STT Thơng số Số liệu Đơn vị Trọng lượng ô tô không tải 15500 N Trọng lượng tơ tồn tải 25080 N Khối lượng treo 13382,4 N Trọng lượng phần không treo trước 1058,8 N Trọng lượng phần không treo sau 1058,8 N Độ cứng lò xo cầu trước 19750 N/m Chiều dài sở 2700 mm Khoảng sáng gầm xe 200 mm 10 Bán kính vịng quay tối thiểu 5,46 m 11 Hệ số giảm chấn cầu trước 1154,3 Ns/m 12 Hệ số giảm chấn cầu sau 1239 Ns/m 13 Loại lốp xe 14 Khoảng cách bánh xe cầu trước 1560 mm 15 Khoảng cách bánh xe cầu sau 1550 mm 16 Dài rộng cao 4540x1840x1705 mm 17 Khoảng cách cầu xe 2650 mm 18 Khoảng cách từ tâm bánh trước tới 1150 mm trọng tâm xe 19 Chiều cao trọng tâm xe 680 mm b, Nhập liệu đầu vào Mở trình duyệt Carsim, vào datasets để mở phần Suspension test Ở phần Test specifications ta chọn loại xe phù hợp với Mazda CX-5 ta lựa chọn loại:SUV 67 Hình 3.12 Chọn loại xe Giữ nguyên thông số mà Carsim cho trước thống lái, phanh, hộp số…Chỉ thay đổi thơng số cần cho thử nghiệm hệ thống treo, trình chạy thử nghiệm ta cho xe chạy đường mà không đánh lái hay phanh nên cấu không cần thiết phải thay đổi Hình 3.13 Giao diện phần mềm thay đổi model xe 68 Ta click vào Vehicle Configuaration để thay đổi thông số cho xe liệt kê phía Trước tiên ta điều chỉnh loại hệ thống treo dùng xe trước, phía bên tay phải hình thể việc lựa chọn loại hệ thống treo loại lốp xe Ở phần Front Suspention type ta chọn loại treo độc lập click vào kinematics complance để điều chỉnh hệ thống treo Ở phần Rear Suspention type ta chọn loại treo đa liên kết Các bước tương tự Ở phần Tire chọn loại bánh xe phía bên bánh trước bánh sau loại 225/65 R17 Hình 3.14 Giao diện thơng số xe Mazda CX5 2018 Ở phần Vehicle Body ta thấy thông số để thiết lập xe mong muốn từ tải trọng, kích thước kích thước mẫu vật thử nghiệm Ở phần Sprung mass ta cài đặt số liệu hình đây: 69 Hình 3.15 Thông số xe Đây phần điều chỉnh cài đặt kích thước cho xe Mass center of sprung mass cho ta thấy điểm trọng tâm xe Từ điểm ta đặt khoảng cách cho phù hợp với dòng xe mà ta nghiên cứu khoảng cách từ mặt đường đến trọng tâm xe, khoảng cách từ tâm bánh xe đến trọng tâm xe,… Ngồi cịn có thơng số kích thước xe như: - Khoảng cách tâm bánh xe - Chiều dài xe - Chiều cao xe - Chiều rộng xe - Khoảng sáng gầm xe - Khoảng cách tâm bánh xe đến mặt đường - Các lực momen quán tính… Cài đặt hệ thống treo: 70 Hình 3.16 Màn hình cài đặt hệ thống treo Treo trước sau ta chọn loại độc lập Như nói ta vào phần Kinematic Suspention để điều chỉnh thơng số hệ thống treo Hình 3.17 Thơng số hệ thống treo Ở ta quan tâm đến cài đặt phần khối lượng không treo khoảng cách nối tâm bánh xe trước sau Phần Compliance giúp ta điều chỉnh thông số khác hệ thống treo : - Đo lường hệ thống treo 71 - Điều chỉnh giảm chấn (Dampers) - Góc camber… Hình 3.18 Giao diện tùy chỉnh hệ thống treo Ở giao diện điều kiện mô ta có: - Tốc độ xe ko đổi 20 km/h thí nghiệm chạy qua khối đất lớn 25km/h đường dạng sóng sin - Mơ vịng 10s với qng đường 150m - Khơng đánh lái phanh xe chạy 72 Hình 3.19 Giao diện cài đặt điều kiện thử nghiệm Hình 3.20 Cài đặt địa hình mơ Hình 3.21 Chọn địa hình Địa hình mơ ta mơ dạng địa hình: 73 - dạng vấp mấp mô đất lớn trước đường - dạng địa hình sóng sin: Hình 3.22 Dạng địa hình sóng sin Hình 3.23 Dạng địa hình mơ đất lớn 74 Đồ thị ta chọn đồ thị hình dưới: Hình 3.24: Các đồ thị hiển thị 3.3.2 Xuất liệu phần mềm a, Cách xuất liệu Ta ấn vào “Run math model” để phần mềm tính tốn chạy chương trình Ấn vào animate để quan sát q trình xe thực nghiệm với mặt đường cho trước Và ấn plot để xuất đồ thị Hình 3.25 Xuất video đồ thị b, Kết xuất đồ thị video Đồ thị video mô xe chạy lực tác dụng có vật cản mơ đất đường 75 Hình 3.26 Video mô xe chạy vớ mô đất lớn Hình 3.27 Các đồ thị mơ 76 Đồ thị video xe chạy đường uốn lượn hình sin Hình 3.28 Video mơ xe chạy đường sin Hình 3.29 Các đồ thị thí nghiệm 3.3.3 Kết luận - Giá trị biên độ thông số giao động đạt cực đại vùng tần số cộng hưởng 77 - Khi ô tô chuyển động địa hình khơng phẳng phải chịu dao động mặt đường sinh Nó ảnh hưởng xấu đến tuổi thọ xe hàng hóa xe nên độ êm dịu xe cần thiết - Tải trọng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng ln bị thay đổi có dao động ảnh hưởng đến độ ổn định tính dẫn hướng xe - Để tránh va đập giao động mạnh xe phải giảm tốc đường xấu dẫn đến giảm tốc độ trng bình xe, giảm khản ăng chất tải tiêu thụ thêm nhiên liệu - Hệ thống treo em phần dập tắt giao động địa hình mấp mơ giảm lực va đập tác dụng lên xe 78 KẾT LUẬN Kết thúc trình làm việc liên tục thời gian quy định Đồ án Tốt nghiệp với hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Mạnh Dũng, em hoàn thành xong đề tài đồ án “ Khảo sát kiểm nghiệm hệ thống treo xe ô tô Mazda CX-5 2018” Qua đề tài bổ sung cho em thêm nhiều kiến thức chuyên ngành hệ thống ô tô, đặc biệt hệ thống treo bước đầu nhận thấy đổi liên tục công nghệ đại dịng xe Qua sâu nhằm nắm rõ vai trò, kết cấu, chức kiểm tra lại thông số làm việc hệ thống treo dựa vận dụng kiến thức học ghế nhà trường Do nội dung đề tài nghiên cứu hệ thống treo dòng xe đại tài liệu hạn chế nên q trình làm khơng tránh khỏi thiếu sót định, em mong nhận ý kiến đóng góp q báu thầy bạn nhằm giúp đề tài tốt nghiệp em ngày hoàn thiện 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Khắc Trai , Cấu tạo xe con, NXB Giao thông vận tải, 1996; [2] Ngô Khắc Hùng, Kết cấu tính tốn tơ, NXB Giao thông vận tải, 2008; [3] PGS.TS Lê Văn Anh,“Kỹ thuật Bảo dưỡng sửa chữa ô tô”NXB Khoa học Kỹ thuật [4]https://tuvanmuaxe.vn/hinh-anh-va-thong-so-ky-thuat-mazda-cx-52018-tai-viet-nam-1405.html [5] CarSim_Quick_Start [6] Trương Mạnh Hùng, đề tài: “Nghiên cứu dao động tơ có sử dụng hệ thống treo khí nén” Mã số:62.52.01.16.03 [7] CarSim - Phần mềm mô động lực học xe hàng đầu giới (topsolutions.com.vn) [8] Nguyễn Khắc Trai- Nguyễn Trọng Hoan- Hồ Hữu Hải- Phạm Huy Hường- Nguyễn Văn Chưởng- Trịnh Minh Hồng, “Kết Cấu Ơ tơ”, Nhà XB Bách Khoa – Hà Nội năm 2010 ... PHẦN MỀM CARSIM 47 3.1 Giới thiệu phần mềm Carsim[ 7] 47 3.2 Hệ thống treo phần mềm Carsim 50 3.2.1 Các mơ hình phần tử đàn hồi dùng Carsim. [5] 50 3.2.2 Hệ thống treo. .. tốt Các kiểu treo độc lập tiêu biểu kể đến hệ thống treo MacPherson, hệ thống treo xương đòn kép, hệ thống treo đa liên kết… So sánh với hệ thống treo phụ thuộc ta thấy phần không treo nhỏ nên... giống hệ thống treo trước, hệ thống treo sau sử dụng cân giúp thân xe hoạt động ổn định bị xoắn xe vận hành mặt đướng có bề mặt mấp mơ, hố gà… 47 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TREO MAZDA-CX5 2018 BẰNG PHẦN MỀM