Tính toán, mô phỏng hệ thống treo trên xe 5 chỗ và nghiên cứu hệ thống treo tích cực

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 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 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 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 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 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – 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:18145127@student.hcmute.edu.vn Điện thoại: 0937502613) Nguyễn Phước Vinh MSSV: 18145287 (E-mail:18145287@student.hcmute.edu.vn Điện thoại: 0833090339) Ngành: Công nghệ kỹ thuật 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 Tên đề tài: Tính tốn, mơ hệ thống treo xe chỗ nghiên cứu hệ thống treo tích cực Tài liệu tham khảo: Nhiệm vụ đề tài Tìm hiểu khái niệm, nguyên lý hoạt động hệ thống treo Ưu điểm nhược điểm loại hệ thống Tính tốn bền chi tiết Mơ hệ thống treo trước sau Matlab/Simulink Tìm hiểu lý thuyết mơ treo tích cực Sản phẩm đề tài tài liệu thuyết minh + upload 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 tên sinh viên: Lê Hoàng Huy MSSV: 18145127 Họ tên sinh viên: Nguyễn Phước Vinh MSSV: 18145287 Ngành: CNKT Ơ Tơ Tên đề tài: Tính tốn, mơ hệ thống treo xe chỗ nghiên cứu hệ thống treo tích cực Họ tên GVHD: TS.Dương Tuấn Tùng NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? ii Đánh giá loại: 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 tên sinh viên: Lê Hoàng Huy MSSV: 18145127 Họ tên sinh viên: Nguyễn Phước Vinh MSSV: 18145287 Tên đề tài: Tính tốn, mơ hệ thống treo xe chỗ nghiên cứu hệ thống treo tích cực Họ tên GVPB: TS.Huỳnh Phước Sơn NHẬN XÉT Về nội dụng đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm iv Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: 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 giúp đỡ cung cấp cho tụi em nhiều nguồn tài liệu bổ ích cho tụi em ln truyền cảm hứng học tập mẻ suốt học kỳ Cám ơn thầy giúp đỡ góp ý cho tụi em hồn thành đề tài giao cách hoàn thiện chỉnh chu sau thời gian thực để nghiên cứu đề tài Và thầy dẫn dắt suốt trình học thực đồ án may mắn tụi em Trong thời gian nỗ lực nghiên cứu với giúp đỡ tận tình trực tiếp hướng dẫn thầy Dương Tuấn Tùng suốt thời gian vừa qua giúp nhóm hồn thành đề tài Tuy nhiên thời gian nghiên cứu có hạn với vốn kiến thức hạn chế, đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót nhiều chỗ cịn chưa xác, nhóm em mong nhận đóng góp ý kiến q thầy trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM xem xét góp ý để đề tài nghiên cứu nhóm em hoàn thiện Lời cuối cùng, em xin kính chúc q thầy nhiều sức khỏe, thành cơng hạnh phúc Sinh viên thực Lê Hoàng Huy Nguyễn Phước Vinh vi TÓM TẮT ĐỀ TÀI  Các vấn đề nghiên cứu - Nghiên cứu hệ thống treo MacPherson, treo đòn ngang (chạc kép) hệ thống treo tích cực Active Suspension - Nghiên cứu khái niệm hệ thống trên, tính tốn sơ chi tiết - Mô phần mềm - Đưa kết luận hệ thống  Các hướng tiếp cận - Tiếp cận thông qua việc đọc sách giáo trình - Tiếp cận thơng qua báo nghiên cứu khoa học  Các phương pháp giải vấn đề - Tìm kiếm thơng tin trang web trực tuyến hãng - Xác định vấn đề cần thực đồ án - Nghiên cứu, chọn lọc thông tin liên quan đến vấn đề - Tổng hợp đưa vào thực nghiệm để kiểm tra - Kết hợp sửa chữa liên tục sửa chữa nội dung, điều chỉnh cho phù hợp  Các kết đạt - Hoàn thành tốt tiêu đặt ban đầu - Làm rõ kiến thức đáp ứng khối lượng kiến thức yêu cầu vii Hình 5.31: Khối Mass Đường dẫn: Simulinks Library Browser/ Simscape/ Foundation Library/ Mechanical/ Translational Elements/ Mass Công dụng: Đại diện cho khối tịnh tiến học lý tưởng - Khối Mechanical Translational Reference: Hình 5.32: Khối Mechanical Translational Reference Đường dẫn: Simulinks Library Browser/ Simscape/ Foundation Library/ Mechanical/ Translational Elements/ Mechanical Translational Reference Công dụng: Đại diện cho điểm tham chiếu tịnh tiến học, nối khung xe - Khối Ideal Translational Motion Sensor: Hình 5.33: Khối Ideal Translational Motion Sensor 111 Đường dẫn: Simulinks Library Browser/ Simscape/ Foundation Library/ Mechanical/ Mechanical Sensors/ Ideal Translational Motion Sensor Công dụng: Đại diện cho cảm biến chuyển động tịnh tiến biến đổi biến ngang đo hai nút tịnh tiến thành điều khiển tỉ lệ với vận tốc vị trí, khơng tính đến qn tính, ma sát, độ trễ,… - Khối Ideal Translational Velocity Source: Hình 5.34: Khối Ideal Translational Velocity Source Đường dẫn: Simulinks Library Browser/ Simscape/ Foundation Library/ Mechanical/ Mechanical Sources/ Ideal Translational Velocity Source Công dụng: Đại diện cho nguồn vận tốc lý tưởng tạo chênh lệch vận tốc đầu/cuối tỷ lệ với tín hiệu vật lý đầu vào - Khối Ideal Force Source: Hình 5.35: Khối Ideal Force Source Đường dẫn: Simulinks Library Browser/ Simscape/ Foundation Library/ Mechanical/ Mechanical Sources/ Ideal Force Source 112 Công dụng: Đại diện cho nguồn lực lý tưởng tạo lực tỷ lệ với tín hiệu vật lý đầu vào - Khối Ideal Force Sensor: Hình 5.36: Khối Ideal Force Sensor Đường dẫn: Simulinks Library Browser/ Simscape/ Foundation Library/ Mechanical/ Mechanical Sensors/ Ideal Force Sensor Công dụng: Đại diện cho cảm biến lực lý tưởng, nghĩa thiết bị chuyển đổi biến qua cảm biến thành tín hiệu điều khiển tỷ lệ với lực với hệ số tỷ lệ xác định - Khối PS-Simulink Converter: Hình 5.37: Khối PS-Simulink Converter: Đường dẫn: Simulinks Library Browser/ Simscape/ Utilities/ PS-Simulink Converter Công dụng: Chuyển đổi tín hiệu vật lý đầu vào thành tín hiệu đầu Simulink khơng có đơn vị - Khối Simulink-PS Converter: Hình 5.38: Khối Simulink-PS Converter 113 Đường dẫn: Simulinks Library Browser/ Simscape/ Utilities/ Simulink-PS Converter Công dụng: Chuyển đổi tín hiệu đầu vào đơn vị Simulink thành tín hiệu vật lý 5.3.4 Sử dụng mơ hình Simscape Simulink Hình 5.39: Sơ đồ ¼ xe Hình 5.40: Khối Road Bump 114 Hình 5.41: Khối Quarter Car Model 5.4.4 Kết mơ hệ thống treo tích cực hoàn toàn Từ việc thay đổi tải trọng thân xe: mb1 = 200 (kg), mb2 = 300 (kg), mb3 = 400 (kg) Kích thích dao động mặt đường dạng sóng hình sine: O(t) = A.sin(𝜔t + 𝛹) + B Hệ số đầu vào là: A: biên độ = -0.025 (m), 𝜔 = 8𝜋 (rad/s), 𝛹: độ sai lệch = 𝜋/2 (rad), B: sai lệch = 0.025 (m), từ thông số cho trước ta tiến hành mô Để mô hình chạy, nhóm truyền vào sóng hình sine với phương trình: O(t) = -0.025sin(8𝜋t+/2) + 0.025 Ta đồ thị: 115 Hình 5.42: Đáp ứng hệ thống treo thay đổi tải trọng Đồ thị biểu diễn đường màu xanh (Road Disturbance) kích thích mặt đường, đường Suspension Deflection đáp ứng hệ thống treo ảnh hưởng lực kích thích nhằm triệt tiêu kích thích từ mặt đường Theo sơ đồ thấy rõ hệ thống treo triệt tiêu gần 90% đáp ứng đủ tiêu đánh giá chất lượng hệ thống 116 Hình 5.43: Gia tốc thân xe thay đổi tải trọng theo phương ngang Từ hình (5.43) ta thấy gia tốc thân xe theo phương ngang (dọc thân xe) bị ảnh hưởng tải trọng xe, tương ứng với đường màu đỏ mb1 = 200 (kg), màu xanh mb2 = 300 (kg) lớn màu tím mb3 = 400 (kg)  Tải trọng lớn gia tốc lớn 117 Hình 5.44: Lực điều khiển thay đổi tải trọng Từ hình (5.44) cho ta thấy lực điều khiển phụ thuộc tải trọng xe, tải trọng tăng dần tương ứng với đường màu xanh cây, màu vàng màu đỏ  Tải trọng lớn lực điều khiển lớn 118 Hình 5.45: Độ dịch chuyển thân xe theo phương đứng thay đổi tải trọng Đồ thị cho thấy rõ thân xe bị kích thích tùy theo tình trạng tải trọng theo phương thẳng đứng, độ dịch chuyển cao thân xe tải trọng nặng 0,027 (m) tính cộng hưởng 119 5.3.5 So sánh treo bị động treo tích cực Hình 5.46: Độ dịch chuyển thân xe treo bị động Hình 5.47: Độ dịch chuyển thân xe treo tích cực Kết luận: Ta thấy khác xe Hyundai Creta sử dụng treo bị động treo tích cực Khi Hyundai Creta sử dụng treo bị động độ dịch chuyển thân xe 0,04 (m), cịn sử dụng treo tích cực độ dịch chuyển thân xe 0,02 (m) thời gian dập tắt dao động nhanh cụ thể sử dụng treo bị động thời gian dập tắt dao động giây, sử dụng treo tích cực thời gian dập tắt dao 120 động khoảng giây Qua đó, Hyundai Creta sử dụng treo tích cực giúp thời gian dập tắt dao động nhanh độ dịch chuyển thân xe giảm khoảng gấp đơi, từ độ êm dịu xe cải thiện so với sử dụng treo bị động 121 6.1 CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Dựa vào báo khoa học mà nhóm thu thập, dịch lại trình bày thành đồ án tốt nghiệp thấy tiện ích hệ thống treo tích cực mang lại tốt so với hệ thống treo bị động thông thường, dập tắt dao động treo tích cực theo sơ đồ mơ mà nhóm đưa phần khẳng định cần thiết việc nên sử dụng hệ thống treo tích cực xe Nó cải thiện tất nhược điểm treo bị động như: góc dịch chuyển thân xe nhận dao động hơn, dập tắt dao động điều khiển vi mạch dập tắt dao động nhanh Có thể khẳng định việc nâng cao chất lượng, độ êm dịu, an toàn chuyển động xe loại hàng hoá đặc biệt loại đường xá Việt Nam Nhờ phần mềm Mathcad sử dụng để mô hệ thống treo bán tích cực ta thấy tầm quan trọng việc thay đổi hệ số ma sát nhớt giảm chấn nhằm mục đích dập tắt dao động nhanh qua trường hợp khác Hơn nữa, treo tích cực hồn tồn thơng qua phần mềm Matlab/Simulink giúp nhóm tìm ngun lý điều khiển hệ thống treo tích cực nhằm điều khiển lực giảm chấn lực đàn hồi với mục đích dập tắt dao động cách nhanh chóng để cải thiện cảm giác lái nâng cao độ êm dịu hành khách ngồi xe Trong suốt thời gian qua với nỗ lực nhóm với hướng dẫn tận tình thầy Dương Tuấn Tùng, nhóm hồn thành đồ án tốt nghiệp Đồ án đạt kết mong đợi: thứ nhất, nhóm nghiên cứu đầy đủ lý thuyết phần treo bị động thông thường dòng xe phần treo tích cực số dịng xe cao cấp sử dụng Thứ hai, nhóm tính tốn kiểm nghiệm độ bền độ xác chi tiết hệ thống treo bị động từ thông số có sẵn nhà sản xuất Thứ ba, nhóm xây dựng phương trình động lực học hệ thống treo bị động Và cuối cùng, nhóm mơ hệ thống treo bị động, bán tích cực, tích cực hồn tồn so sánh treo bị động với treo tích cực thơng số, loại xe Đề tài hẳn nhiều thiết sót lỗi sai, mong quý thầy góp ý chỉnh sửa để đề tài hồn thiện Nhóm em xin chân thành cảm ơn chúc cho quý thầy cô thật nhiều sức khỏe ngày tâm huyết để truyền dạy cho hệ mai sau 122 6.2 Hướng phát triển đề tài Sau trình tiến hành thực đồ án nhóm thu kết yêu cầu nhiên trình độ thân thời gian có hạn nên việc thực đề tài cịn thiếu sót Vì ta tiếp tục phát triển đề tài theo số hướng sau: - Phần treo bán tích cực phát triển thêm cách khác để thay đổi hệ số giảm chấn hệ thống - Phần treo tích cực hoàn toàn phát triển thêm cấu chấp hành điều khiển để thay đổi lực giảm chấn lực đàn hồi hệ thống treo theo nhiều cách khác - Việc mô đánh giá chất lượng toàn xe đưa kết xác hơn, cần thiết q trình nghiên cứu tính tốn cho hệ thống treo - Việc đánh giá thơng số có ý nghĩa ta so sánh với thông số thực nghiệm Vì sinh viên chưa tiếp cận với thực tế nên việc đánh giá đơn sở lý thuyết với giả thiết xây dựng 123 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt: [1] GVC MSc.Đặng Quý - PGS.TS.Đỗ Văn Dũng - GVC.TS.Dương Tuấn Tùng (2021), “Giáo trình thiết kế tô” [2] Nguyễn Trọng Hoan (2011), “Bài giảng thiết kế tính tốn tơ” Hà Nội [3] Lương Gia Sinh - Vỹ Song - Cam Dũng Huy (2017), “Sửa chữa gầm, mâm ô tô” Nhà xuất Bách khoa Hà Nội Tài liệu Tiếng Anh: [4] Ahmet Naci Mete - Sandip D Kulkarni - Michael Gerbracht (2006), “Quarter Car Model Using A Semi-Active MRF Damper” [5] Chen Yi (2006), “Vehicle Suspension System Modelling” [6] Weichao Sun - Huijun Gao - Peng Shi, “Advanced Control for Vehicle Active Suspension Systems” [7] Active Suspension: https://www.mathworks.com/search.html?c%5B%5D=entire_site&q=active%20suspen sion&page=1 124 S K L 0