Xây dựng và mô phỏng hệ thống treo xe vinfast lux a2 0 2020 trên matlab simulink

Tính cấp thiết của đề tài, ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Trước đây, nhu cầu đi lại là một vấn đề quan trọng trong cuộc sống vì vậy được con người hết sức quan tâm và luôn có ý thức phát triển Từ những phương tiện dùng sức kéo của động vật cho đến những hệ thống cơ khí đơn giản, chúng ta đã phát triển chúng thành những cỗ máy hiện đại hơn nhiều luôn đáp ứng kịp thời nhu cầu phát triển của xã hội.

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật, các ngành kinh tế làm cho mức sống của nhân loại được nâng lên, nhu cầu đi lại, vận chuyển lại càng được quan tâm hoàn thiện không ngừng Trong các loại phương tiện giao thông hiện đang được sử dụng trên thế giới cũng như ở Việt Nam thì phương tiện giao thông đường bộ mà đặc biệt ôtô là loại phương tiện được sử dụng phổ biến nhất, do nó có nhiều ưu điểm hơn so với các loại khác: cơ động, giá thành rẻ, nhanh gọn (ở cự ly gần và trung bình) Để đáp ứng nhu cầu sử dụng của con người thì mỗi loại xe được thiết kế phù hợp với từng ngành nghề du lịch, xây dựng, quân sự, môi trường Và hiện nay Việt Nam là một nước đang phát triển, đất nước với địa hình trải dài từ bắc vào nam cơ sở hạ tầng, mạng lưới giao thông đường bộ còn nhiều yếu kém vì vậy việc đi lại còn rất nhiều khó khăn Đồng thời ngày nay kinh tế ngày càng phát triển lên nhu cầu nâng cao chất lượng cuộc sống là một nhu cầu cần thiết cho cuộc sống.Vì vậy việc thiết kế ra một phương tiện giao thông đường bộ giải quyết được vấn đề nâng cao cuộc sống của con người và đảm bảo an toàn cho con người là rất cần thiết Qua thực tế nhóm em nhận thấy xe ô tô hiện nay là nhu cầu cần thiết để cho cuộc sống của mỗi người hiện nay Hiện nay có rất nhiều loại ôtô đã nâng cao cuộc sống của con người

Tuy nhiên vì địa hình của Việt Nam rất phức tạp, đường đồi núi nhiều mấp mô ảnh hưởng lớn đến kết cấu, các bộ phận máy móc, và tâm lý của lái xe và độ êm khi di chuyển nên việc thiết kế hệ thống treo của ôtô là một biện pháp tối ưu hoá cả về kỹ thuật lẫn tính kinh tế và nhu cầu nâng cao chất lượng cuộc sống của con người Chính từ những nhu cầu cần thiết kế đó chúng em đã chọn đề tài: “ Mô phỏng hệ thống treo trên xe

VinFast Lux A2.0 2020 bằng phần mềm Matlab Simulink ” làm đề tài nghiên cứu của nhóm.

Chúng em xin chân thành cảm ơn T.S Nguyễn Mạnh Cường đã tận tình giúp đỡ nhóm hoàn thành tiểu luận

Do thời gian nghiên cứu có hạn cùng với kiến thức còn hạn chế, trong tiểu luận không tránh khỏi những thiếu sót, nhóm em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy và các bạn để bài tiểu luận được thêm hoàn thiện.

Mục tiêu nghiên cứu

- Tìm hiểu về các hệ thống treo trên các xe ô tô hiện nay.

- Xây dựng được mô hình hệ thống treo trên xe ô tô.

- Mô phỏng được hệ thống treo trên xe VinFast Lux A2.0 bằng phần mềm MatlabSimulink.

Phương pháp nghiên cứu

Để hoàn thành bài tiểu luận, nhóm đã sử dụng một số phương pháp nghiên cứu như:phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết, phương pháp giả thuyết, phương pháp mô hình hóa, phương pháp phân loại và hệ thống hóa lý thuyết, phương pháp điều tra,phương pháp nghiên cứu trực tiếp,…

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

THỨ TỰ NHIỆM VỤ THỰC HIỆN KẾT

Tìm hiểu tổng quan và công dụng về hệ thống treo trên ô tô, chỉnh sửa Powerpoint.

Nguyễn Phước Vinh Hoàn thành tốt

Tìm hiểu về cấu tạo phân loại của hệ thống treo trên xe ô tô, chỉnh sửa nội dung tiểu luận.

Nguyễn Nhật Kha Hoàn thành tốt

Tìm hiểu và giới thiệu hệ thống treo trên xe

Nguyễn Thành Khoa Hoàn thành tốt

Tìm hiểu, mô phỏng hệ thống treo và đưa ra kết luận sau khi mô phỏng.

Lê Ngọc Tiên Hoàn thành tốt

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO TRÊN Ô TÔ

CÔNG DỤNG, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG TREO

Hệ thống treo dùng để nối đàn hồi giữa khung hoặc vỏ xe với các cầu, các bánh xe của ôtô và thực hiện các chức năng sau:

- Khi ô tô chuyển động, nó cùng với lốp hấp thụ và cản lại các rung động, các dao động và các va đập tác dụng lên xe do mặt đường không bằng phẳng, để bảo vệ hành khách, hành lý và cải thiện tính ổn định.

- Xác định động học chuyển động của bánh xe, truyền lực kéo, và lực phanh sinh ra do ma sát giữa mặt đường và các bánh xe, lực bên và các mô men phản lực tới gầm và thân xe.

- Dập tắt các dao động thẳng đứng của khung vỏ sinh ra do ảnh hưởng của mặt đường không bằng phẳng.

Khi ôtô chuyển động trên đường không bằng phẳng sẽ chịu những dao động do mặt đường mấp nô sinh ra Những dao động này ảnh hưởng xấu tới tuổi thọ của xe, hàng hóa và đặc biệt là ảnh hưởng tới hành khách Theo số liệu thống kê cho thấy, khi ô tô chạy trên đường gồ ghề, so với ô tô cùng loại chạy trên đường tốt bằng phẳng thì tốc độ trung bình giảm 40 – 50%, quãng đường chạy giữa hai chu kỳ đại tu giảm 35 – 40%, suất tiêu hao nhiên liệu tăng 50 – 70%, do vậy năng suất vận chuyển giảm 30 – 40%, giá thành vận chuyển tăng 50 – 70% Ngoài ra, nếu con người phải chịu đựng lâu trong tình trạng xe chạy bị rung xóc nhiều dễ sinh ra mệt mỏi Các kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của dao động ô tô tới cơ thể người đều đi tới kết luận là con người nếu phải chịu đựng lâu trong môi trường dao động của ô tô sẽ mắc phải những bệnh về thần kinh và não Vì vậy, tính êm dịu chuyển động là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng xe.

Tính êm dịu của ô tô phụ thuộc vào kết cấu của xe và trước hết là hệ thống treo, phụ thuộc vào đặc điểm và cường độ kích thích, và sau đó là phụ thuộc vào trình độ của lái xe Lực kích thích gây dao động có thể do sự không cân bằng của liên hợp máy hoặc do độ nhấp nhô của mặt đường không bằng phẳng Nếu chỉ xét trong phạm vi khả năng chế tạo ô tô thì hệ thống treo mang tính chất quyết định đến độ êm dịu chuyển động của ô tô.

Tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng với khung xe hoặc vỏ xe , theo yêu cầu dao động êm ái hạn chế tới mức có thể chấp nhận được những chuyển động không muốn khác của bánh xe (như lắc ngang, lắc dọc ) Vì vậy hệ thống treo phải có những yêu cầu cơ bản sau :

- Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe như chạy trên nền đường tốt hoặc xe có khả năng chạy trên mọi địa hình khác nhau.

- Bánh xe có chuyển động không mong muốn hạn chế.

- Không gây tải trọng lớn tại các mối liên kết khung và vỏ.

- Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thỏa mãn mục đích chính của hệ thống treo, làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng không phá hỏng các quan hệ động học và động lực học của chuyển động bánh xe

Ngoài các yêu cầu nêu trên, hệ thống treo phải đảm bảo các yêu cầu đặc biệt sau đây:

- Có tần số dao động riêng của vỏ thích hợp, tần số dao động này được xác định bằng độ võng tĩnh (ft).

- Có độ võng động (fđ) đủ để cho không sinh ra va đập lên các ụ đỡ cao su.

- Có độ dập tắt dao động của vỏ và bánh xe thích hợp

- Khi quay vòng hoặc phanh thì ô tô không bị nghiêng trục đứng của bánh xe dẫn hướng không đổi.

- Đảm bảo cho chiều rộng cơ sở và góc đặt các trục đứng của bánh xe dẫn hướng không đổi

- Đảm bảo cho sự tương ứng giữa động học các bánh xe và động học của truyền động lái.

Dựa theo vật liệu chế tạo phần tử đàn hồi ta có thể chia ra:

- Bộ phận đàn hồi bằng nhíp.

- Bộ phận đàn hồi bằng lò xo trụ.

- Bộ phận đàn hồi bằng thanh xoắn.

- Bộ phận đàn hồi bằng đệm khí.

- Bộ phận đàn hồi bằng cao su.

Dựa theo bộ phận dẫn hướng ta có thể chia ra:

- Hệ thống treo phụ thuộc.

- Hệ thống treo độc lập.

Dựa theo phương pháp dập tắt dao động ta có thể chia ra:

- Loại giảm chấn thủy lực.

CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CHUNG CỦA HỆ THỐNG TREO

Cấu tạo và hoạt động chung:

Hệ thống treo gồm 3 cụm bộ phận chính:

Hình 1.3: Hệ thống treo trên ô tô 1.3.1 Bộ phận đàn hồi:

Là bộ phận quan trọng của hệ thống treo Ở mỗi loại xe, bộ phận đàn hồi được nối giữa khung hoặc thân xe với cầu xe Hiện nay, trên xe được sử dụng rất nhiều kiểu thuộc bộ phận đàn hồi như nhíp, lò xo, thanh xoắn,…

Nhíp có ưu điểm là độ cứng vững lớn, nhưng khả năng dập tắt dao động kém nên nó thường dùng nhiều ở những loại xe buýt, xe tải nặng Nhíp gồm nhiều lá nhíp ghép lại, chúng được kẹp chặt bởi bu lông ở trung tâm, sử dụng cao su ngăn cách để làm giảm rung động tác dụng lên nhíp Cả hai đầu lá dài nhất (lá chính) được uốn cong tạo thành mắt nhíp, để gắn với khung xe hoặc một dầm nào đó của xe Ở trung tâm của nhíp dùng then gắn chặt lại các lá nhíp lại tránh trường hợp gắp lỏng sẽ tạo khoảng hở lớn giữa các lá nhíp.

Hình 1.4: Cấu tạo và vị trí của nhíp.

Vòng kẹp nhíp: Nhíp lá thì được giữ vững bởi hai vòng kẹp nhíp Một đầu của nhíp được gắn chặt với chốt của vòng kẹp nhíp, có chức năng không cho nhíp di chuyển tới trước hoặc lùi ra sau Đầu còn lại của nhíp thì được gắn vào quang treo cho phép nhíp thay đổi kích thước (ngắn hoặc dài hơn) khi nhíp bị cong xuống hay cong lên. Độ võng của nhíp: Do nhíp ngắn hơn có độ võng lớn hơn nên độ cong của nó lớn hơn các lá nhíp trên Khi bulông định tâm được siết chặt, các lá nhíp thẳng hơn vá làm 2 đầu lá phía dưới ép chặt vào lá bên trên.

Khi nhíp bị uốn, độ võng làm cho các lá nhíp sát vào nhau, ma sát sinh ra trong quá trình cọ sát sẽ nhanh chóng dập tắt dao động tự do của nhíp Ma sát này gọi là nội ma sát, nội ma sát ảnh hưởng rất xấu đến tính êm dịu của chuyển động

Khi nhíp bật lên, độ võng ngăn cản việc tạo khe hở giữa các lá nhíp, có tác dụng ngăn cản bụi, cát…bám vào gây mòn nhíp

Mức độ nhíp trở về vị trí ban đầu khi giảm tải trọng khác với độ uốn của nhíp khi tăng tải trọng tác dụng Sự khác nhau đó là do nội ma sát xuất hiện

Hiện nay, ở những loại xe tải hoặc những xe có sự thay đổi lớn về tải trọng Nhíp phụ sẽ bố trí trên nhíp chính Khi tải nhẹ chỉ có nhíp chính làm việc nhưng khi tải trọng vượt qua giới hạn thì cả nhíp chính và nhíp phụ cùng hoạt động.

Hình 1.6: Bố trí thêm nhíp phụ.

Hiện nay, người ta có thể thiết kế một lá nhíp cho hệ thống treo nhưng vẫn đảm bảo độ cứng vững và điều kiện chuyển động cho xe Hình phía dưới thiết kế một lá nhíp sử dụng trên hệ thống treo của xe BOXER.

Hình 1.7: Kiểu bố trí 1 lá nhíp. Ưu điểm của nhíp: Kết cấu đơn giản, chắc chắn và giá thành thấp Do bản than nhíp đã đủ độ cứng vững để giữ cầu xe ở vị trí chính xác, nên không cần sử dụng các thanh nối Mặt khác, chế tạo và sửa chữa nhíp cũng đơn giản.

Nhược điểm của nhíp: Trọng lượng lớn, tuổi thọ thấp và có đường đặc tính tuyến tính Ngoài ra, việc bố trí nhíp ở bánh trước khó vì muốn đảm bảo độ võng tĩnh và độ võng động lớn thì phải làm nhíp dài mà càng dài thì càng khó bố trí Do nội ma sát nên nhíp khó hấp thụ những dao động nhỏ từ mặt đường Vì vậy, nhíp thường được sử dụng cho những xe thương mại lớn, tải nặng và cần độ bền cao.

 Bộ phận đàn hồi bằng lò xo trụ:

Ngày nay, lò xo trụ được sử dụng nhiều ở hệ thống treo kiểu Macpherson của những loại ôtô hiện đại Chúng có thể bố trí ở cầu trước hoặc cầu sau tùy thuộc vào cấu tạo từng xe Lò xo được làm từ thanh thép đặc biệt, sau khi đun nóng chảy và tôi luyện tạo thành hình dạng lò xo xoắn ốc Đầu trên của lò xo được gắn chặt với khung xe, đầu còn lại được gắn chặt với trục xe hoặc với thiết bị treo khác Đệm lót được bố trí phía trên để ngăn cản sự rung động và tiếng ồn

Lò xo trụ có ưu điểm là dập tắt nhanh những dao động truyền từ bánh xe lên thân nhưng độ cứng vững của nó kém Vì thế, lò xo trục thường sử dụng trên những loại ôtô du lịch, loại ôtô nhỏ… Lò xo trụ có nhiều loại tùy theo hình dạng cấu tạo nên nó Tùy theo kết cấu của từng xe mà người ta bố trí loại lò xo trụ có hình dạng và độ cứng, mềm khác nhau

Hình 1.8: Lò xo có độ cứng cao Hình 1.9: Lò xo có độ cứng thấp.

Sự dao động của lò xo: Khi bánh xe rơi vào ổ gà, lò xo sẽ bị nén rất nhanh Do có tính đàn hồi, chúng sẽ có xu hướng trở về chiều dài ban đầu, nó sẽ bật lên nâng thân xe lên phía trên Tuy nhiên, do lò xo dự trữ năng lượng trong quá trình nén nên nó phải bật lên vượt chiều dài bình thường để giải phóng năng lượng Chuyển động của xe lên trên cũng giúp cho lò xo vượt quá chiều dài ban đầu Quá trình nén xuống và bật lên được lặp đi lặp lại nhiều lần với biên độ nhỏ dần, cuối cùng dập tắt dao động của xe gọi là dao động của lò xo.

Nếu dao động lên, xuống này không điều khiển được không những sẽ ảnh hưởng xấu đến tính êm dịu của chuyển mà còn giảm đi tính ổn định điều khiển Để giảm hiện tượng này, người ta thường dùng giảm chấn để dập tắt những dao động tự do.

Hình 1.10: Dao động tắt dần của lò xo trụ. Ưu điểm của lò xo trụ: Nếu cùng một độ cứng và độ bền thì lò xo trụ có trọng lượng nhỏ hơn nhíp, khi làm việc giữa các vành lò xo không có ma sát như nhíp Đồng thời không phải bảo dưỡng chăm sóc như đối với nhíp.

Nhược điểm của lò xo: nó chỉ làm được nhiệm vụ đà hồi, còn các nhiệm vụ khác như giảm chấn dẫn hướng phải có các phần tử khác đảm nhận Vì vậy, nếu kể chung cả hai phần tử sau thì hệ thống treo lò xo trụ có kết cấu phức tạp hơn so với hệ thống treo loại nhíp.

 Bộ phận đàn hồi bằng thanh xoắn:

Kết cấu một số hệ thống treo điển hình

1.4.1 Hệ thống treo phụ thuộc:

Các bánh xe đặt trên một dầm liền, bộ phận giảm chấn và bộ phận đàn hồi đặt giữa thùng xe và dầm cầu liền Qua cấu tạo của hệ thống treo phụ thuộc, sự dịch chuyển một bên bánh xe theo phương thẳng đứng sẽ gây nên chuyển vị nào đó của bánh xe bên kia.

 Đặc điểm của hệ thống treo phụ thuộc:

Hình 1.26: Hệ thống treo phụ thuộc.

- Số lượng chi tiết ít, cấu tạo đơn giản vì vậy bảo dưỡng dễ dàng.

- Đủ độ bền cho tải trọng nặng

- Góc đặt bánh xe thay đổi ít nên thân xe bị nghiêng rất ít khi quay vòng, đồng thời độ mòn lốp cũng ít hơn

- Vì khối lượng không được treo lớn nên tính êm dịu của chuyển động kém

- Vì sự dịch chuyển của bánh xe trái và phải ảnh hưởng lẫn nhau nên sự rung động và dao động dễ xảy ra

Duới đây là một số kiểu hệ thống treo phụ thuộc phổ biến hiện nay :

 Hệ thống treo phụ thuộc kiểu nhíp song song:

Loại này được sử dụng ở hệ thống treo trước của các loại xe tải, xe buýt…, và cho hệ thống treo sau của các xe thương mại

Hình 1.27: Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp song song. a Đặc điểm:

- Bản thân nhíp đóng vai trò như thanh định vị cầu xe cho nên không cần dùng các thanh liên kết riêng biệt nữa Vì vậy cấu tạo của hệ thống này tương đối đơn giản.

- Vì sự định vị cầu xe được thực hiện bởi nhíp nên không nên sử dụng những loại nhíp mềm Do trong nhíp xuất hiện nội ma sát nên ảnh hưởng rất lớn đến tính êm dịu của chuyển động.

- Mômen tăng tốc hay mômen phanh có xu hướng gây ra sự rung động và uốn, sự uốn dễ làm cho xe bị chúi mũi hay dễ bị xê dịch phía sau xe xuống. b Quá trình uốn khi mômen tăng tốc sinh ra:

Mômen động cơ được truyền đến các bánh xe theo sơ đồ:

Hộp số - Trục các đăng – Bánh răng quả dứa – Bánh răng vành chậu – Bán trục – Các bánh xe

Khi lực vòng được sinh ra, bánh răng quả dứa được đỡ bởi vỏ vi sai, phản lực sinh ra ngược vòng với sơ đồ trên

Kết quả, vỏ cầu đỡ vỏ vi sai có xu hướng quay theo hướng ngược chiều quay của bánh xe, lúc này các nhíp gắn vào vỏ cầu có xu hướng tự quấn quanh cầu.

Mômen chủ động thay đổi theo sự thay đổi mômen động cơ, nên phản lực cũng thay đổi theo Quá trình uốn của các lá nhíp cũng thay đổi theo và sinh ra sự rung động

Sự rung động uốn ảnh hưởng xấu đến tính êm dịu của chuyển động, vì vậy trên xe người ta thường dùng các biện pháp chống lại sự uốn này

Bố trí các lá nhíp không đối xứng: Sự uốn sẽ giảm khi đặt lệch tâm cầu sau về phía trước tâm lá nhíp một chút Nó có tác dụng giảm sự dịch chuyển của thân xe khi tăng hoặc giảm tốc.

Hình 1.28: Các lá nhíp bố trí không đối xứng. Đặt giảm chấn: Gắn giảm chấn lệch với tâm uốn, gắn giảm chấn nghiêng về phía trước Một giảm chấn đặt phía trước cầu, một đặt sau cầu.

Hình 1.29: Đặt giảm chấn lệch với tâm uốn.

 Hệ thống treo phụ thuộc kiểu đòn kéo với dầm xoắn:

Kiểu này chủ yếu dùng cho hệ thống treo sau của xe FF (động cơ đặt trước, cầu trước chủ động). Đặc điểm:

- Thanh ổn định được hàn vào dầm xoắn.

- Cấu tạo đơn giản và kích thước nhỏ gọn Vì vậy đảm bảo tốt tính êm dịu khi chuyển động.

- Việc thiết kế khoang hành lý rộng hơn nhờ kết cấu nhỏ, gọn của kiểu này

- Kết cấu này có ưu điểm, khi xe bị lắc ngang khi quay vòng thì thanh ổn định xoắn cùng dầm cầu Sự xoắn sẽ giảm do tác động của thanh ổn định , chính vì vật đảm bảo điều kiện cho xe chuyển động êm dịu.

Hình 1.30: Kiểu đòn kéo với dầm xoắn.

 Hệ thống treo phụ thuộc kiểu 4 thanh:

Kiểu này thường sử dụng ở hệ thống treo sau Nó tạo ra tính êm dịu khi xe chuyển động tốt hơn so với các loại khác.

Hình 1.31: Kiểu 4 thanh. Đặc điểm:

- Sự định vị cầu xe được thực hiện nhờ thanh liên kết nên những lò xo mềm có thể được sử dụng ở hệ thống này Nó vẫn đảm bảo khả năng chuyển động êm dịu

- Cách bố trí các thanh, ngăn ngừa xe bị chúi mũi khi phanh và tránh phần sau xe bị dịch xuống khi chạy ở tốc độ cao

- Các lò xo giảm chấn được sử dụng để giảm tối đa lực va đập truyền từ bánh xe lên thân xe Tính êm dịu của chuyển động được cải thiện khi xe chạy ở mọi chế độ.

- Các thanh liên kết hướng về phía trước, điều này làm cho việc thiết kế khoang đựng đồ rộng hơn trên các loại xe khách.

1.4.2 Hệ thống treo độc lập:

Các bánh xe gắn độc lập với khung xe thông qua các đòn, bộ phận giảm chấn, bộ phận đàn hồi Các bánh xe dịch chuyển (độc lập) tương đối với khung vỏ.

 Đặc điểm của hệ thống treo độc lập:

- Khối lượng không được treo nhỏ, khả năng bám đường các bánh xe tốt Vì vậy đảm bảo tính êm dịu chuyển động và tính ổn định lái.

Hình 1.32: Hệ thống treo độc lập.

- Các lò xo chỉ đỡ thân xe, nó không có tác dụng định vị các bánh xe Chính vì vậy nên có thể sử dụng những loại lò xo mềm hơn

- Có thể hạ thấp sàn xe và vị trí lắp động cơ do không có sự nối cứng giữa các bánh xe

- Khoảng cách giữa các bánh xe và góc đặt bánh xe thay đổi khi bánh xe dịch chuyển lên, xuống

- Cấu tạo của hệ thống này tương đối phức tạp Hiện nay hệ thống treo độc lập được sử dụng rộng rãi trên xe.

 Kiểu thanh giằng Macpherson: a Đối với cầu trước: Đa số những ôtô hiện đại đều sử dụng hệ thống treo kiểu thanh giằng Macpherson ở cầu trước Chú ý lò xo xoắn gắn với đầu trên của thanh chống và bệ Đệm cao su đặt trên đầu và phía dưới của lò xo xoắn Đầu dưới của thanh chống được nối với thiết bị lái Phía dưới thanh chống gắn với một cánh tay đòn điều khiển thông qua khớp cầu Toàn bộ cơ cấu thanh giằng chịu tác động khi bánh xe chuyển hướng hay quay vòng, lực nén tác dụng lên đầu cơ cấu thanh chống cho phép thân xe và các bộ phận thuộc cơ cấu thanh dịch chuyển tương đối với nhau Khớp cầu cho phép cơ cấu thanh giằng điều khiển hoạt động cánh tay đòn Cơ cấu này có bố trí một van chống rung, nó hoạt động giống như bộ giảm chấn Ưu điểm của kiểu này là thiết kế cho những loại ôtô nhỏ Thông thường hay sử dụng kiểu thanh giằng Macpherson như đã trình bày ở phần trên Có một sự khác biệt nhỏ trong cách bố trí lò xo xoắn giữa khung hoặc thân xe và cánh tay đòn dưới.

Hình 1.33: Kiểu Macpherson trước. b Đối với cầu sau:

XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG TREO TRÊN XE Ô TÔ VINFAST

Giới thiệu tổng quan về VinFast Lux A2.0 2020

VINFAST LUX A2.0 2020 – TỰ HÀO THƯƠNG HIỆU VIỆT.

VinFast Lux A2.0 là chiếc ô tô sedan đầu tiên của Việt Nam được sản xuất bởi thương hiệu xe ô tô VinFast thuộc tập đoàn VinGroup Với nền tảng công nghệ xe hơi Đức, thiết kế mang linh hồn của xe hơi Ý cộng thêm sự hỗ trợ tư duy chiều sâu đến từ ngành công nghiệp ô tô Châu Âu và Mỹ đã giúp cho dòng xe VinFast Lux A2.0 2020 nhanh chóng được nhiều khách hàng cả trong nước và quốc tế yêu thích.

Hình 2.1: Kiểu dáng bên ngoài của VinFast Lux A2.0 2020.

VinFast Lux A2.0 2020 có phần thiết kế ngoại thất vô cùng khỏe khoắn và sang trọng Sự kết hợp giữa dáng vẻ khỏe khoắn và cấu trúc hoàn hảo của ngoại thất tạo nên điểm nhấn sang trọng nhưng vẫn đầy tinh tế cho LUX A2.0 2020, thổi làn gió mới vào thiết kế đặc hữu của dòng sedan thông thường.

Hình 2.2: Thiết kế ngoại thất của VinFast Lux A2.0 2020.

Về phần thiết kế nội thất, VinFast Lux A2.0 2020 đã mang đến một chất liệu sang trọng, trau chuốt trong từng chi tiết, trang bị tiện nghi tiên tiến, tất cả làm nên một không gian đẳng cấp dành cho người lái và hành khách trên LUX A2.0 2020.

Hình 2.3: Thiết kế nội thất của VinFast Lux A2.0 2020.

Nói đến hệ thống treo, VinFast Lux A2.0 2020 trang bị hệ thống treo vô cùng tiên tiến và hiện đại để giúp cho người lái có thể tận hưởng được cảm giác êm dịu và an toàn nhất khi ngồi trong xe VinFast Lux A2.0 2020 trang bị hệ thống treo trước là hệ thống treo độc lập có tay đòn dưới kép giá đỡ bằng nhôm Hệ thống treo sau là hệ thống treo độc lập có 5 liên kết với đòn dẫn hướng thanh ổn định ngang.

Hình 2.4: Hệ thống treo trên VinFast Lux A2.0 2020.

Xây dựng mô hình hệ thống treo trên xe

2.2.1 Mô hình không gian cả xe: Ô tô là một hệ cơ học, bao gồm nhiều khối lượng như: thân vỏ, bánh xe, trục, động cơ, hệ thống truyền lực Giữa chúng có mối liên hệ rất phức tạp với nhau thông qua các phần tử đàn hồi và giảm chấn Tuy nhiên, khi nghiên cứu về hệ thống treo của ô tô ta có thể chia những bộ phận, khối lượng của xe thành hai khối lượng chính đó là khối lượng được treo (là toàn bộ khối lượng của xe nằm bên trên hệ thống treo - lò xo giảm chấn) và khối lượng không được treo (là khối lượng nằm dưới hệ thống treo và bên trên bánh xe)

Số bậc tự do của mỗi khối lượng là số toạ độ đủ để xác định vị trí của nó ở từng thời điểm trong không gian.

Tuỳ từng mục đích nghiên cứu có thể xây dựng mô hình dao động trong mặt phẳng dọc, mặt phẳng ngang Trong mặt phẳng dọc, dao động thẳng đứng và quay quanh trục ngang đi qua trọng tâm của khối lượng được treo ảnh hưởng đến độ êm dịu chuyển động của xe Trong mặt phẳng ngang, chuyển vị góc của khối lượng được treo quay quanh trục dọc đi qua trọng tâm của xe sẽ quyết định đến tính dẫn hướng và mức độ ổn định chuyển động của ô tô Các kết quả nghiên cứu cho thấy, ô tô có phân bố khối lượng đối xứng qua mặt phẳng dọc thì dao động trong mặt phẳng dọc, mặt phẳng ngang độc lập với nhau

Mô hình dao động ô tô được xây dựng phải thoả mãn yêu cầu sát với thực tế, đơn giản, thuận tiện trong tính toán và kết quả thu được chính xác nhất.

Trong đề tài này vì để có thể đánh giá về độ êm dịu chuyển động nên cần phải đánh giá trong mặt phẳng dọc thân xe để có thể đánh giá được chất lượng hệ thống treo Mô hình vật lý cả thân xe được xây dựng với hệ thống treo cầu trước độc lập và cầu sau độc lập.

Hình 2.5: Mô hình không gian cả xe của hệ thống treo cầu trước và sau độc lập. Thông số chủ yếu của hệ thống:

Ks1, Ks2 độ cứng Của các phần tử đàn hồi hệ thống treo ở trục trước và sau.

Cs1, Cs2 Hệ số cản giảm chấn hệ thống treo ở trục trước và sau.

Ct1, Ct2 Hệ số cản của lốp trước và sau.

Kt1, Kt2 Độ cứng của lốp trước và sau. q1l, q1r Biên dạng đường ở bánh trước bên trái và bên phải. q2l, q2r Biên dạng đường ở bánh sau bên trái và bên phải. a Là khoảng cách từ trục trước tới trọng tâm. b Là khoảng cách từ trục sau tới trọng tâm.

2d1 Khoảng cách giữa hai phần tử đàn hồi cầu trước.

2d2 Khoảng cách giữa hai phần tử đàn hồi cầu sau.

2dp1 Khoảng cách giữa hai tâm vết lốp trước.

2dp2 Khoảng cách giữa hai tâm vết lốp sau.

Khi thiết lập mô hình dao động ô tô cần một số giả thiết Những giả thiết này nhằm làm cho quá trình nghiên cứu, tính toán đơn giản hơn, song không làm mất đi tính tổng quát của bài toán, đảm bảo độ chính xác cần thiết Các giả thiết căn bản khi xây dựng mô hình như sau:

- Khối lượng ô tô phân bố đối xứng qua mặt phẳng dọc.

- Phần khối lượng được treo coi như cứng tuyệt đối có khối lượng là M và mô men quán tính đối với trục ngang đi qua trọng tâm phần được treo là Jyvà mô men quán tính đối với trục dọc đi qua trọng tâm phần được treo là Jx;

- Phần khối lượng không được treo được coi là cứng tuyệt đối có khối lượng tương ứng ở cầu thứ i là mui(với i = 1,2) và mô men quán tính đối với trục dọc đi qua trọng tâm là Ii (với i = 1,2).

- Bỏ qua các nguồn kích thích dao động khác trên xe, coi lực kích thích từ mặt đường là nguồn kích thích dao động duy nhất.

- Mặt đường được coi là cứng tuyệt đối.

- Tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường là tiếp xúc điểm, trong các mô hình phi tuyến cho phép bánh xe tách khỏi mặt đường.

Chọn hệ trục tọa độ:

- Hệ trục tọa độ cố định: Gốc tọa độ trùng với hình chiếu của trọng tâm khối lượng được treo xuống nền đường, các trục tọa độ x dọc theo thân xe và trục z vuông góc với nền đường.

- Hệ tọa độ suy rộng: Hệ tọa độ có gốc tại trọng tâm của các khối lượng trong hệ.

Khối lượng được treo M bao gồm:

- Zs: dịch chuyển thẳng đứng của thân xe.

-  sx: chuyển vị góc của khối lượng được treo M quanh trục Ox.

-  sy : chuyển vị góc của khối lượng được treo M quanh trục Oy.

Khối lượng không được treo cầu trước m u1 :

- Zu1: dịch chuyển thẳng đứng theo trục Z của khối lượng không được treo cầu trước mu1.

Khối lượng không được treo cầu sau m u2 :

- Zu2 : dịch chuyển thẳng đứng theo trục Z của khối lượng không được treo cầu sau mu2.

2.2.2 Mô hình xe trong mặt phẳng dọc:

Hình 2.6: Mô hình hệ thống treo của xe trong mặt phẳng dọc.

Các tham số của mô hình:

M, Iy: khối lượng được treo và moment quán tính của nó đối với trục y đi qua trọng tâm a, b, L: tọa độ trong tâm đối với cầu trước, cầu sau và chiều dài cơ sở của xe. c1, k1: độ cứng và hệ số giảm chấn của hệ thống treo cầu trước. c2, k2: độ cứng và hệ số giảm chấn của hệ thống treo cầu sau cL1, kL1: độ cứng và hệ số giảm chấn của lốp trước cL2, kL2: độ cứng và hệ số giảm chấn của lốp sau. q1, q2: mấp mô mặt đường tại cầu trước và sau. m1, m2: khối lượng không được treo cầu trước và sau.

Z, Z1, Z2, : tọa độ suy rộng của khối lượng không được treo cầu trước, sau và khối lượng được treo.

Tiếp tục ta sẽ tiến hành phân tích các lực tác dụng lên hệ thống treo:

Hình 2.7: Sơ đồ phân tích lực trong mặt phẳng dọc. Áp dụng phương pháp tách vật và nguyên lý của Dalambe ta tính được các lực cụ thể như sau:

FL1, FL2: lực tác dụng từ mặt đường lên khối lượng không được treo cầu trước và cầu sau.

Fa, Fb: lực tác dụng từ khối lượng không được treo cầu trước và cầu sau lên khối lượng được treo và ngược lại.

Za = Z – a. : chuyển vị của điểm A. ¿> ´Z a = ´Z−a ❑´

Zb = Z + b. : chuyển vị của điểm B. ¿> ´Z b = ´Z+b ❑´ Áp dụng đinh luật 2 Newton với từng khối ta có các phương trình cân bằng lực :

Khối lượng không được treo bánh trước : m1 Z ´ 1= -Fa + FL1 (1)

Khối lượng không được treo bánh sau : m2.Z ´ 2 = -Fb + FL2 (2)

Từ 4 phương trình (1), (2), (3), (4) ta có hệ phương trình vi phân chuyển động của hệ thống treo trong mặt phẳng dọc thân xe : m1 Z ´ 1= -Fa+ FL1 m2 Z ´ 2= -Fb + FL2

Như vậy ta đã mô hình hóa hệ thống thống treo của xe VinFast Lux A2.0 2020 thành các mô hình toán học để thuận tiện cho việc mô phỏng trên simulink và đánh giá các kết quả đạt được.

MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TREO TRÊN XE VINFAST LUX A2.0 2020 BẰNG MATLAB/SIMULINK

Mô phỏng hệ thống treo của xe VinFast Lux A2.0 2020

T Tên gọi Ký hiệu Giá trị Đơn vị

1 Khối lượng được treo M 1939,56 Kg

2 Khối lượng không được treo cầu trước m1 461,4 Kg

3 Khối lượng không được treo cầu sau m2 308,3 Kg

4 Moment quán tính với trục y Iy 5866 Kg.m 2

5 Khoảng cách cầu trước đến trọng tâm a 1,34 m

6 Khoảng cách cầu sau đến trọng tâm b 1,422 m

7 Độ cứng của hệ thống treo cầu trước K1 225000 N/m

8 Độ cứng cuae hệ thống treo cầu sau K2 863680 N/m

9 Độ cứng của lốp trước KL1 306740 N/m

10 Độ cứng của lốp sau KL2 466590 N/m

11 Hệ số giảm chấn của hệ thống treo cầu trước C1 23365 N.s/m

12 Hệ số giảm chấn của hệ thống treo cầu sau C2 27320 N.s/m

13 Hệ số giảm chấn của lốp trước CL1 2885 N.s/m

14 Hệ số giảm chấn của lốp sau CL2 5465 N.s/m

Bảng 3.1: Thông số xe VinFast Lux A2.0 2020.

3.2 Mô hình xe trong mặt phẳng dọc.

Trong Simulink đặt mô hình cho xe gồm 3 khối “Subsystem” Ta sẽ thực hiện mô phỏng hóa bằng Simulink trong các khối Subsystem để tạo ra được các mô hình của treo trước, treo sau và thân xe đối với mặt phẳng dọc.

Với các phương trình đã thiết lập được ở trong CHƯƠNG II trong mặt phẳng dọc: Phương trình lực :

Za = Z – a. : chuyển vị của điểm A. ¿> ´Z a = ´Z−a ❑´

Zb = Z + b. : chuyển vị của điểm B

Hệ phương trình vi phân chuyển động của thân xe: m1.Z ´ 1= -Fa+ FL1 m2 Z ´ 2= -Fb + FL2

Từ các hệ phương trình trình ta tiến hành mô phỏng bằng Simulink và được :

Hình 3.1: Mô hình Simulink của xe trong mặt phẳng dọc. ¿> ´Z b = ´Z−b ❑´

Trong đó khối dao động cầu trước là :

Hình 3.2: Mô hình dao động cầu trước.

Khối dao động cầu sau là:

Hình 3.3: Mô hình dao động cầu sau.

Khối dao động thân xe là :

Hình 3.4: Mô hình dao động thân xe

Trong dao động thân xe ta có 2 khối susymtem nhỏ là:

Hình 3.5: Mô hình liên kết.

Sau khi ta tiến hành mô phỏng bằng simulink các phương trình trình thì chúng ta thu được kết quả như sau:

Hình 3.6: Đồ thị chuyển vị và vận tộc của khối lượng được treo cầu trước.

Hình 3.7: Đồ thị chuyển vị và vận tộc của khối lượng được treo cầu sau.

Hình 3.8: Đồ thị chuyển vị góc và chuyển vị của trọng tâm thân xe.

Việc nghiên cứu mô phỏng và đánh giá chất lượng hệ thống treo ô tô không phải là một vấn đề mới, tuy nhiên nó có ý nghĩa hết sức quan trọng trong quá trình nghiên cứu thiết kế cũng như chế tạo ô tô.

Trong thời gian qua với nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn TS Nguyễn Mạnh Cường cùng tập thể thầy cô bộ môn Ứng Dụng Máy

Tính ( Khung gầm ) em đã hoàn thành đồ án của mình Đồ án đã đạt được những kết quả sau:

1 Nghiên cứu, tìm hiểu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của một số hệ thống treo đang được sử dụng rộng rãi tại thị trường Việt Nam, đặc biệt là việc nghiên cứu, tìm hiểu về nguyên lý hoạt động và cấu tạo của một số loại lò xo và giảm chấn thông dụng trên ô tô hiện nay.

2 Xây dựng được mô hình xe hai cầu trong mặt phẳng dọc và mô hình không gian cho toàn xe Qua đó viết được phương trình động lực học cho từng trường hợp.

3 Dùng phần mềm Matlab/Simulink mô phỏng hoạt động và phân tích đồ thị các tham số đầu ra quan trọng cho mô hình hệ thống treo trong mặt phẳng dọc xe

Sau quá trình tiến hành thực hiện đề tài em đã thu được những kết quả như yêu cầu tuy nhiên do trình độ bản thân và thời gian có hạn nên việc thực hiện đề tài vẫn còn những thiếu sót Vì vậy ta có thể tiếp tục phát triển đề tài theo một số hướng sau:

Tiếp tục nghiên cứu đánh giá chất lượng hệ thống treo trên cơ sở sử dụng biên độ nền đường và mô hình hệ thống treo sát với thực tế hơn, cụ thể ta có thể sử dụng mô hình nền đường thực tế đo đạc được đồng thời mô hình vật lý xe phải kể đến ảnh hưởng của thông số thanh ổn định ngang và thanh dẫn hướng, ảnh hưởng của thông số hình học hệ thống treo.

Việc mô phỏng và đánh giá chất lượng hệ thống treo thông qua mô hình không gian cho toàn xe sẽ cho một kêt quả chính xác hơn và cần thiết hơn trong quá trình nghiên cứa và tính toán cho hệ thống treo.

Việc đánh giá những thông số sẽ có ý nghĩa hơn nếu ta so sánh với các thông số thực nghiệm Vì là sinh viên chưa được tiếp cận với thực tế nên việc đánh giá đơn thuần chỉ trên cơ sở lý thuyết với các giả thiết khi xây dựng. Để hoàn thiện hơn chất lượng đề tài em rất mong nhận được sự đóng góp đánh giá của các thầy cô cùng toàn thể các bạn.

[1] Nguyễn Hữu Cẩn – Thiết kết và tính toán ô tô máy kéo – Nhà xuất bản Đại học và THCN,Hà nội – 1987.

[2] Nguyễn Phúc Hiểu – Lý thuyết ôtô Quân sự (Giáo trình và Phụ lục giáo trình) – Nhà xuất bản Quân đội Nhân dân,Hà Nội – 2002.

[3] Vũ Đức Lập & Phạm Đình Kiên – Cấu tạo ôtô Quân sự, Tập 1,2 (lý thuyết) – HVKTQS – 1995.

[4] Vũ Đức Lập, Nguyễn Sĩ Đỉnh – Cấu tạo ô tô (tập 2) – Nhà xuất bản quân đội nhân dân – 2015.

[5] GS.TS Vũ Đức Lập – Kết cấu và tính toán ô tô (tập 2) – Nhà xuất bản quân đội nhân dân – 2015.

Thiết kế hệ thống treo: https://www.ebookbkmt.com/2019/03/o-thiet-ke-he-thong-treo-cho-xe-con-du.html? fbclid=IwAR0D4dZ9siRUYEGmQJYgbxtH2jpB1tRNqALUzvYZrQ411TtvhD6ywCDz OlY

Tìm hiểu hệ thống treo trên xe VinFast: https://www.youtube.com/watch?v=ghNrihuzqws

Tìm hiểu cách mô phỏng hệ thống treo trên MATLAB: https://www.youtube.com/watch?v=zNLuoFRxSvw

Tìm hiểu cách mô phỏng hệ thống treo trên MATLAB: