Nghiên cưu mô phỏng hệ thống treo trên toyota vios 2014

i i i MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH ẢNH iv DANH MỤC BẢNG BIỂU vi LỜI NÓI ĐẦU vii CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO TRÊN Ơ TƠ 1.1 Cơng dụng hệ thống treo 1.2 Phân loại hệ thống treo 1.3 Yêu cầu hệ thống treo 1.4 Cấu tạo phận hệ thống treo 1.4.1 Bộ phận đàn hồi 1.4.2 Bộ phận dẫn hướng 10 1.4.3 Bộ phận giảm chấn 11 1.5 Nghiên cứu số loại hệ thống treo phổ biến 15 1.5.1 Hệ thống treo dầm xoắn 15 1.5.2 Hệ thống treo lò xo 16 1.5.3 Hệ thống treo MacPherson 16 1.5.4 Hệ thống treo tay đòn kép 17 1.5.5 Hệ thống treo đa liên kết 18 1.5.6 Hệ thống treo khí nén 18 1.6 Kết luận chương 19 CHƯƠNG CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG TREO TRÊN TOYOTA VIOS 2014 20 2.1 Giới thiệu chung xe Toyota vios 2014 20 2.2 Các cụm, hệ thống xe Toyota Vios 21 ii 2.2.1 Động 21 2.2.2 Hệ thống truyền lực 21 2.2.3 Ly hợp 22 2.2.4 Các đăng 22 2.2.5 Hệ thống điều khiển 22 2.3 Hệ thống treo xe Toyota vios 24 2.3.1 Hệ thống treo trước độc lập Macpherson 24 2.3.2 Hệ thống treo sau kiểu dầm xoắn 25 2.4 Cấu tạo, kết cấu phận hệ thống treo Toyota Vios 2014 26 2.4.1 Bộ phận dẫn hướng 26 2.4.2 Bộ phận đàn hồi 27 2.4.3 Bộ phận giảm chấn 30 2.5 Kết luận chương 34 CHƯƠNG CƠ SỞ LÍ THUYẾT 35 3.1 Khái quát thông số đầu vào 35 3.2 Tính bán kính lốp xe 35 3.3 Xác định độ biến dạng tải trọng tác dụng lên hệ thống treo trước sau 36 3.4 Tính tốn động học hệ thống treo trước Mc Pherson 39 3.4.1 Kiểm tra sơ đồ động học: 40 3.4.2 Các chế độ tải trọng: 44 3.5 Kết luận chương 51 CHƯƠNG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TREO TOYOTA VIOS 2014 BẰNG PHẦN MỀM CARSIM 52 iii 4.1 Giới thiệu phần mềm Carsim 52 4.2 Mô phần mềm Carsim 55 4.2.1 Nhập liệu vào phần mềm 55 4.2.2 Xuất liệu phần mềm 61 4.2.3 Kết luận chương 64 KẾT LUẬN 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 iv DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Tổng quan hệ thống treo Hình 1.2: Cấu tạo hệ thống treo Hình 1.3: Cấu tạo chung hệ thống treo loại nhíp Hình 1.4: Kết cấu nhíp Hình 1.5: Vị trí nhíp phụ Hình 1.6: Lị xo thường Hình 1.7: Lị xo cải tiến Hình 1.8 : Thanh xoắn vị trí Hình 1.9: Nguyên lý hoạt động giảm chấn 11 Hình 1.10: Giảm chấn kiểu ống đơn 12 Hình 1.11: Cấu tạo giảm chấn kiểu ống kép 14 Hình 1.12: Hệ thống treo dầm xoắn 15 Hình 1.13: Hệ thống treo lò xo 16 Hình 1.14: Hệ thống treo MacPherson 17 Hình 1.15: Hệ thống treo tay đòn kép 17 Hình 1.16: Hệ thống treo đa liên kết 18 Hình 1.17: Hệ thống treo khí nén 19 Hình 2.1: Thơng số xe Toyota vios 2014 21 Hình 2.2: Hệ thống treo trước 24 Hình 2.3: Hệ thống treo sau 26 Hình 2.4: Thanh cân 27 Hình 2.5: Lị xo trụ 28 Hình 2.6: số dạng xoắn 29 Hình 2.7: Moomen tác động lên xoắn 29 Hình 2.8: Cấu tạo giảm chấn đơn 31 Hình 2.9: Quá trình nén giảm chấn 31 Hình 2.10: Quá trình giãn giảm chấn 32 v Hình 3.1: Đồ thị đặc tính đàn hồi hệ thống treo 37 Hình 3.4: Họa đồ động học hệ thống treo Mc.Pherson 43 Hình 3.5: Họa đồ kiểm tra động học hệ thống treo Mc.Pherson 44 Hình 3.6: Sơ đồ lực trường hợp chịu tải trọng động 45 Hình 3.7: Sơ đồ lực trường hợp chịu lực phanh cực đại 47 Hình 3.8: Sơ đồ lực trường hợp chịu lực bên cực đại 50 Hình 4.1: Màn hình giao diện Carsim 52 Hình 4.2: Bộ giải mơ hình tốn học 54 Hình 4.3: Dữ Liệu đầu vào xe Toyota Visos 2014 56 Hình 4.4: Giao diện phần mềm thay đỏi model xe 56 Hình 4.5: Giao diện thơng số xe Toyota Vios 2014 57 Hình 4.6: Thơng số xe 57 Hình 4.7: Thơng số hệ thống treo trước 58 Hình 4.8: Giao diện tùy chỉnh hệ thống treo trước 58 Hình 4.9: Thơng số hệ thống treo sau 59 Hình 4.10: Giao diện tùy chỉnh hệ thống treo sau 59 Hình 4.11: Giao diện địa hình 60 Hình 4.12: Các đồ thị hiển thị 61 Hình 4.13: Cách xuất video đồ thị 61 Hình 4.14: Mơ khác hai hệ thống treo 62 Hình 4.15: Mơ xe chạy với vận tốc 60km/h 62 Hình 4.16: Mơ xe chạy với vận tốc 120km/h 63 Hình 4.17: Xuất đồ thị xe vận tốc 60km/h 63 Hình 4.18: Xuất đồ thị xe vận tốc 120km/h 64 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3-1: Bảng thông số đầu vào 35 Bảng 3-2: Bảng thơng số hình học 40 vii LỜI NĨI ĐẦU Hiện tô ngành trọng đẩy mạnh phát triển nước ta toàn giới Ở Việt Nam tơ chủ đề quan tâm, đặc biệt việc ứng dụng công nghệ xe Vì việc nghiên cứu tơ cần thiết, sở để nhà sản xuất nước kiểm tra chất lượng xe trước xe xuất xưởng, mang lại thoải mái tiện lợi cho người sử dụng 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 không nhỏ tới trình chuyển động xe Chúng làm trình chuyển động xe khơng ổn định, ảnh hưởng tới 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 ô tô ngày phải hoàn thiện hơn, đặc biệt cần tạo cảm giác thoải mái cho người ngồi xe lí mà hệ thống ngày nâng cấp 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 mơ hệ thống treo xe Toyota Vios 2014” Nội dung đồ án gồm chương : Chương 1: Tổng quan hệ thống treo ô tô Chương 2: Cấu tạo nguyên lý hệ thống treo xe Toyota Vios 2014 Chương 3: Cơ sở lí thuyết Chương 4: Mơ hệ thống treo xe Toyota Vios 2014 phần mềm Carsim viii Vì thời gian hạn chế dịch bệnh nên q trình thực đề tài, em cịn nhiều thiếu sót cần sửa đổi mong thầy thơng cảm góp ý cho em để em hồn thiện sau Cuối em cảm ơn thầy Phạm Minh Hiếu thầy cô giáo mơn bạn tận tình giúp đỡ em để hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày .tháng .năm 2022 Sinh viên Nguyễn Lịch Thiệp 53 Dữ liệu đầu vào dạng đồ họa: - Bao gồm sở liệu mơ hình xe, sở liệu đầu vào kiểm sốt (tốc độ, lái, phanh, van ga, mơ hình lái xe, thông tin bề mặt đường…), thiết lập mô (thời gian bắt đầu, khoảng cách tần suất mô phỏng) - Cơ sở liệu tổ chức với 175 nhóm liệu dạng hình đồ họa - Mỗi hình truy cập thư viện liệu - Điều hướng trình duyệt web - Dùng thực đơn kéo xuống để chọn liệu từ thư viện - Màn hình hiển thị liệu ngữ cảnh - Trợ giúp trực tuyến cho tất điều khiển - Dễ dàng chép liệu có thực thay đổi - Các lần chạy khứ phần sở liệu CarSim Bộ giải mơ hình tốn học xe: Đảm nhiệm việc giải phương trình vi phân mơ tả trạng thái động lực học xe theo biến trạng thái đầu vào Được nghiên cứu phát triển liên tục Trường Đại học Viện nghiên cứu giao thông vận tải Michigan (UMTRI) từ năm 1990 Nó hỗ trợ mơ hình tốn học xác cao, có hiệu suất tính song song cao, giảm sai lỗi, nâng cao độ tin cậy phần mềm nâng cao tốc độ tính tốn 54 Hình 4.2: Bộ giải mơ hình tốn học Bộ hiển thị kết chạy mơ Hiển thị kết hình ảnh động 3D trực quan đồ thị Có thể vẽ đồ thị theo biến tùy chọn Có 500 biến Có khả xuất liệu sang phần mềm khác, ví dụ MatLab, Excel… Các lĩnh vực ứng dụng CarSim - Phanh ABS - Kiểm soát ổn định điện tử - Kiểm soát hành trình thích ứng - Hệ thống treo chủ động - Hệ thống lái trợ lực điện tử - Lái xe tự động - Kéo rơ moóc chống lắc - Phát lật xe - Hệ truyền động Hybrid - Bộ mô lái xe 55 - Công nghệ trợ giúp lái xe tiên tiến (ADAS) - Kỹ thuật đường - Công nghệ tương tác Xe-Xe (Vehicle-to-Vehicle V2V) - Công nghệ tương tác Xe-Hạ tầng (Vehicle-to-Infrastructure V2I) - Nghiên cứu tiết kiệm nhiên liệu Các khả CarSim - Dự đoán chuyển động tổng thể xe đối với: - Kiểm soát lái xe - Tương tác với đường khơng khí - Rất xác thử nghiệm mức độ hệ thống cho: - Phanh, thiết bị lái, gia tốc, độ ổn định - Các thử nghiệm liên quan đến hệ thống xe - Rất dễ học sử dụng - Nhanh, hỗ trợ phần cứng vòng lặp (HIL) thời gian thực - Làm việc tốt với phần mềm thứ ba: MatLab, Simulink… 4.2 Mô phần mềm Carsim 4.2.1 Nhập liệu vào phần mềm a, Dữ liệu đầu vào 56 Hình 4.3: Dữ Liệu đầu vào xe Toyota Visos 2014 b, Nhập liệu đầu vào Mở trình duyệt Carsim, vào datasets để mở phần Suspension test Chọn loại xe phù hợp với Toyota vios ta lựa chọn loại sedan D-class Giữ nguyên thông số mà Carsim cho trước thống lái, phanh, hộp số…Chỉ thay đổi thơng số cần cho thử nghiệm Hình 4.4: Giao diện phần mềm thay đỏi model xe 57 Ta click vào Vehicle configuaration để thay đổi thông số cho xe liệt kê phía Treo trước ta chọn độc lập treo sau dầm xoắn Hình 4.5: Giao diện thơng số xe Toyota Vios 2014 Ở phần Sprung mass ta cài đặt số liệu hình đây: Hình 4.6: Thơng số xe 58 Cài đặt hệ thống treo trước: Hình 4.7: Thơng số hệ thống treo trước Hình 4.8: Giao diện tùy chỉnh hệ thống treo trước 59 Cài đặt hệ thống treo sau: Hình 4.9: Thơng số hệ thống treo sau Hình 4.10: Giao diện tùy chỉnh hệ thống treo sau Ở giao diện điều kiện mô ta có: Mơ vịng 10s Khơng đánh lái phanh xe chạy Địa hình mơ ta mơ phỏng: 60 Hình 4.11: Giao diện địa hình Đồ thị ta chọn đồ thị hình dưới: ➢ Đồ thị biểu diễn gia tốc dịch chuyển dọc tâm khối lượng treo ➢ Đồ thị biểu diễn gia tốc dịch chuyển ngang tâm khối lượng treo ➢ Đồ thị biểu diễn gia tốc dịch chuyển thẳng đứng tâm khối lượng treo ➢ Lực giảm chấn hệ thống treo theo thời gian ➢ Đồ thị thể biên độ dịch chuyển thẳng đứng cầu trước ➢ Đồ thị thể biên độ dịch chuyển thẳng đứng cầu sau 61 Hình 4.12: Các đồ thị hiển thị 4.2.2 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 trình xe thực nghiệm với mặt đường cho trước Và ấn plot để xuất đồ thị Hình 4.13: Cách xuất video đồ thị b, Kết xuất đồ thị video • Video mơ ảnh hưởng khác hai bánh xe trái phải bên chịu lực hệ thống treo trước Macpherson treo sau Dầm xoắn 62 Hình 4.14: Mô sự khác hai hệ thống treo • Mơ ảnh hưởng tốc độ lên ổn định xe Hình 4.15: Mơ xe chạy với vận tốc 60km/h Với vận tốc 60km/h xe di chuyển đường mô ổn định, không thấy chao đảo xe 63 Hình 4.16: Mơ xe chạy với vận tốc 120km/h Với vận tốc 120km/h xe di chuyển đường mơ khơng ổn định, xe có rung lắc mạnh lệch lái • Xuất đồ thị Hình 4.17: Xuất đồ thị xe vận tốc 60km/h 64 Hình 4.18: Xuất đồ thị xe vận tốc 120km/h 4.2.3 Kết luận chương - Ảnh hưởng hai bánh xe hệ thống treo Macpherson hệ thống treo dầm xoắn với định nghĩa hệ thống treo - Giá trị biên độ thông số giao động đạt cực đại vùng tần số cộng hưởng - Để tránh rung lắc ổn định lái xe phải giảm tốc đường xấu - 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 - Hệ thống treo Toyota vios 2014 phần dập tắt giao động địa hình mấp mơ giảm lực va đập tác dụng lên xe, xe di chuyển ổn định với vận tốc phù hợp 65 KẾT LUẬN Sau thời gian nỗ lực thân hướng dẫn tận tình thầy Phạm Minh Hiếu, em hồn thành đồ án theo tiến độ với đề tài “Nghiên cứu mô hệ thống treo xe Toyota Vios 2014”, đồ án tập trung vào nội dung sau: Chương 1: Tổng quan hệ thống treo ô tô Chương 2: Cấu tạo nguyên lý hệ thống treo xe Toyota Vios 2014 Chương 3: Cơ sở lí thuyết Chương 4: Mơ hệ thống treo xe Toyota Vios 2014 phần mềm Carsim Tuy nhiên đồ án cịn có hạn chế, kết tính tốn cịn cần có kiểm chứng thực nghiệm Trong điều kiện kinh tế thiết bị kĩ thuật cịn hạn chế, việc thí nghiệm kiểm chứng chưa thực Tuy có nhiều cố gắng xong trình độ cịn hạn chế, thiếu tính kiểm nghiệm xe thực tiễn đồ án khó tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đóng góp quý báu thầy bạn sinh viên Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Minh Hiếu thầy cô giáo Khoa công nghệ Ôtô thêm lần nữa, cảm ơn Trường ĐHCN Hà Nội giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt đồ án Em xin chân thành cảm ơn ! 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Khắc Trai, Nguyễn Trọng Hoan, Hồ Hữu Hải, Phạm Huy Hường, Nguyễn Văn Chưởng, Trịnh Minh Hồng (2010) Kết Cấu Ơ tô, NXB Bách Khoa, Hà Nội [2] TS Phạm Văn Thoan (2017) Lý thuyết ô tô, NXB KH KT [3] PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan (2007) Thiết kế tính tốn ô tô, NXB Bách Khoa, Hà Nội [4] Phạm Việt Thành, Lê Văn Anh, Lê Hồng Quân (2015) Giáo trình thực hành gầm ô tô, NXB KH&KT [5] Tom Denton (2017) Advanced Automotive Fault Diagnosis, Rout Ledge Taylor & Francis Group [6] Harald Naunheimer, Bernd Bertsche, Joachim Ryborz, Wolfgang Novak (2011) Automotive Transmissions, Springer [7] R Bastien, C Beidl, H Eichlseder, H Kohler, J Li, R Reitz (2015) The Automotive Transmission Book, Springer International Publishing Switzerland [8] Ngô Hắc Hùng (2008) Kết cấu tính tốn tơ, NXB GTVT, Hà Nội [9] PGS.TS Lê Văn Anh (2015) Kỹ thuật Bảo dưỡng sửa chữa ô tô, NXB Khoa học Kỹ thuật [10] Thành Phạm (2019) CarSim – Phần mềm mô động lực học xe hàng đầu giới https://topsolutions.com.vn/2019/11/15/carsim-phanmem-mo-phong-dong-luc-hoc-xe-hoi/ 67 [11] Quang Thiên (2022) Tìm hiểu loại hệ thống treo phổ biến ô tô https://www.danhgiaxe.com/tim-hieu-cac-loai-he-thongtreo-pho-bien-nhat-tren-o-to-hien-nay-27198 [12] Kinh Nghiệm Lái Xe (2020) Hệ thống treo ô tô đại https://oto.com.vn/kinh-nghiem-lai-xe/he-thong-treo-tren-o-to-la-gi-loai-hethong-treo-pho-bien-nhat-hien-nay-articleid-xv8prdz [13] Prochitut (2014) Hỏi đáp kỹ thuật thông số lốp https://www.otosaigon.com/threads/cac-thong-so-tren-lop-xe.8439407/page-6 [14] AVTOTACHKI (2021) Treo dầm xoắn ô tô đại https://www.avtotachki.com/vi/chto-takoe-torsionnaya-podveska-avtomobilya/ [15] Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên (1985) Thiết kế tính tốn tơ, máy kéo, NXB Đại học trung học chuyên nghiệp, Hà Nội [16] Randy H.Shih.(2019) Autodesk Inventor 2019 and Engineering Graphics An Integrated Approach, SDC PUBLICATIONS [17] Pgs.Ts Nguyễn Tiến Hán (2017) Giáo trình thực hành kĩ thuật viên gầm ô tô, Nhà xuất khoa học tự nhiên công nghệ, Việt Nam [18] Danchoioto (2009) Ưu nhược điểm loại hệ thống treo ô tô lỗi thường gặp https://danchoioto.vn/he-thong-treo/ [19] Phạm Việt Thành, Lê Văn Anh, Lê Hồng Quân (2015) Giáo trình thực hành gầm ô tô, NXB KH&KT [20] Reza N Jazar (2008) Vehicle Dynamics Theory and Application, Springer [21] Thomas D Gillespie (1992) Fundamentals of Vehicle Dynamics, SAE Inc ... gấp đường trơn trượt c Hệ thống treo Hệ thống treo xe Toyota vios cấu nối khung xe với bánh xe Hệ thống treo gồm có treo trước treo sau: Hệ thống treo trước xe Toyota Vios treo độc lập kiểu Mac... 11 1.5 Nghiên cứu số loại hệ thống treo phổ biến 15 1.5.1 Hệ thống treo dầm xoắn 15 1.5.2 Hệ thống treo lò xo 16 1.5.3 Hệ thống treo MacPherson 16 1.5.4 Hệ thống treo tay... CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO TRÊN Ơ TƠ 1.1 Cơng dụng hệ thống treo 1.2 Phân loại hệ thống treo 1.3 Yêu cầu hệ thống treo 1.4 Cấu tạo phận hệ thống treo 1.4.1 Bộ