Tài liệu do sinh viên thuộc bộ môn công nghệ kỹ thuật ô tô, đại học Nông Lâm TP.HCM thực hiện. Tài liệu giới thiệu qua mô hình và phương trình mấp mô thể hiện giữa xe và mặt đường, và đồng thời xây dựng quy trình thử một hệ thống treo của xe với bộ thông số cho sẵn bằng chương trình LabVIEW.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ–CƠNG NGHỆ BỘ MƠN CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ THUYẾT MINH ĐỒ ÁN DAO ĐỘNG VÀ TIẾNG ỒN TRÊN Ơ TƠ ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG TREO TRÊN XE GVHD: Th.S Nguyễn Trịnh Nguyên Sinh Viên Thực Hiện: Nguyễn Huy Toàn Lớp: DH19OT MSSV: 19154900 Tháng 7/2022 Mục Lục Giới Thiệu Các Thông Số Đã Biết CHƯƠNG I MÔ TẢ MẤP MƠ-KÍCH THÍCH MẶT ĐƯỜNG Phân tích mơ hình kích thích Lựa chọn thiết lập thông số điều kiện 3 Mơ tả đồ thị kích thích CHƯƠNG II GIẢI MƠ HÌNH TRÊN MIỀN THỜI GIAN Phân tích mơ hình kích thích Lựa chọn thiết lập thông số điều kiện Mơ tả đồ thị kích thích CHƯƠNG III THIẾT LẬP HÀM TRUYỀN VÀ DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍN TẦN SỐ BIÊN ĐỘ 15 Thiết lập hàm truyền 15 Dựng đường đặc tính tần số biên độ 16 Thử lại đồ thị kích thích ban đầu 20 CHƯƠNG IV KẾT LUẬN-ĐỀ NGHỊ CHO HỆ THỐNG TREO 22 Kết luận cho đồ án 22 Đề nghị cho hệ thống treo 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO 24 Giới Thiệu Mô Tả Bài Tốn Dao Động Mơn học dao động tiếng ồn ôtô sở để ứng dụng cho hệ thống treo xe Dựa vào tính tốn giấy máy tính, người ta đưa số liệu tính với thơng số xe biết trước vào hệ thống treo để tính tốn nên số liệu mà dựa vào hệ thống treo hoạt động cách tối ưu hợp lý với xe, từ đảm bảo xe có êm dịu trình di chuyển nhiều Việc giải toán dao động bước sở cần thiết trước hệ thống treo thiết kế cho loại xe định Mục tiêu cho toán dựa vào số liệu giáo viên hướng dẫn cho trước (sẽ nói đến phần sau) để dựng lên đồ thị biểu thị dao động xe mấp mô mặt đường, đồng thời xác định mối quan hệ thơng số qua việc giải phương trình vi phân Từ biểu đồ thị tính tốn phương trình, thơng số dùng để thiết kế hệ thống treo cho loại xe định thiết lập Tuy nhiên, xét đến điều kiện thực tế an tồn việc di chuyển có điều kiện định cho thơng số trình thay đổi giá trị chúng để thử cho hệ thống treo, xem tính khả thi hệ thống treo xe Sau xem xét kiểm nghiệm thông số điều chỉnh lại từ giá trị cho việc hệ thống treo thiết kế có khả thi hay khơng làm rõ Trong q trình dựng đồ thị tính tốn kiểm nghiệm, phần mềm máy tính dùng Labview 2015 Thơng qua phần mềm việc thiết kế hệ thống treo máy tính dễ dàng phần mềm quản lý số liệu cho ban đầu cho phép thay đổi chúng cách tự để đồ thị biểu cho kết mong đơi Cuốn đồ án để trình bày cách đồ thị dao động dựng, cách phán đốn kết thơng qua biểu đồ thị cách xây dựng mối quan hệ cho thông số q trình thay đổi thơng số từ giá trị ban đầu biết để từ kết luận thiết kế hệ thống treo xe với thông số khơng Các Thơng Số Đã Biết (Được cấp GVHD) Khối lượng phần thân treo xe với khối lượng người ngồi xe: M=3356kg Khối lượng phần thân khơng treo xe (gồm bánh xe, lị xo, gầm xe giảm chấn): m=1038kg Hệ số êm dịu lốp xe: k1=41393N.s/m Hệ số êm dịu lò xo treo giảm chấn: k2=44980N.s/m Hệ số cứng lốp xe: c1=242399N/m Hệ số cứng lò xo treo giảm chấn: c2=47672N/m Cấp đường: Biến cần tính (thay đổi tự do): M CHƯƠNG I MƠ TẢ MẤP MƠ-KÍCH THÍCH MẶT ĐƯỜNG Phân tích mơ hình kích thích Dựa theo sơ đồ, thấy mặt đường tác động lên hệ thống treo khoảng nảy z0 Từ điểm tác dụng z0, c1 k1 nhận lực truyền lên m để sinh khoảng nảy z1 (gọi nảy thân dưới), sau lực truyền lên M qua c2 k2 để sinh z2 (gọi nảy thân trên) Lựa chọn thiết lập thông số điều kiện • Tần số Tần số f (đại diện cho liên tục trung bình vết lồi lõm đường) lựa chọn khoảng: f=0÷6Hz → Chọn f=0.5Hz • Biên độ Dựa theo bảng số liệu cấp GVHD sau: Cấp đường Quy đổi cấp tương đương Biên độ (m) A 0.01 B 0.025 C 0.035 D 0.08 E 0.18 F 0.4 G 0.7 H 1.2 Với cấp đường cho 7, biên độ (đại diện cho độ sâu trung bình vết lồi lõm mặt đường) 0.7m (nghĩa z0=0.7m) Mơ tả đồ thị kích thích Thơng qua phần mềm Labview, đồ thị thiết kế qua sơ đồ mạch kèm theo giải thích sau: Sơ đồ mạch thiết kế đường biểu diễn Labview Công tắc boolean dùng để điều khiển hiển thị qua lại dạng sóng hình sine sóng xung (pulse) Các thông số gán với giá trị cho trước để hiển thị Thiết lập hệ chương mơ cho đồ thị Vì thiết kế hệ thống treo xe ôtô, nghĩa mô hình thuộc ngành ơtơ, thiết lập cho khung Control & Simulation Loop chọn ODE Solver Runge-Kutta Thiết lập thơng số cần thiết cho đồ thị sóng hình sine Chọn thiết lập cho đồ thị sóng hình sine nhập thông số biên độ (amplitude) tần số (frequency) xác định Pha đồ thị (phase) chọn lệch ¾ đường trịn (nhập phase 270) hay không cho lệch pha (như thể hình), độ lệch pha 270o cho đường biểu diễn có tung độ hồn tồn giá trị dương (với điều kiện khoảng bù offset đặt cho giá trị với nửa giá trị biên độ 0.35 để đảm bảo biên độ tối đa đồ thị trục tung 0.7 giá trị cho trước) pha không lệch cho đường biểu diễn có tung độ nằm giá trị âm dương đối xứng biểu diễn hình Thiết lập thơng số cần thiết cho đồ thị sóng xung Chọn thiết lập cho đồ thị sóng xung chọn thời gian bắt đầu sinh xung (start time) 0.75 biên độ 1/10 biên độ đồ thị sóng hình sine (là 0.07) Sau thiết lập hết thông số cần thiết, qua cửa sổ Front Panel Labview cho chạy chương trình thu kết quả, tác dụng mặt đường lên hệ thống treo qua khoảng nảy z0, kèm nhận xét sau: Biểu diễn đồ thị sóng xung Thời gian sinh xung 0.75s trục thời gian (time) thiết lập, biên độ xung 0.07m Mỗi chu kỳ cách 2s (tính từ thời điểm bắt đầu có xung đến kết thúc xung chu kỳ) Biểu diễn đồ thị sóng sine Với tần số thiết lập, sóng sine cho biên độ 0.7m điểm trục biên độ Vào thời điểm 0.5s dao động sinh ra, kéo dài khoảng 2s trước sang chu kỳ dao động CHƯƠNG II GIẢI MƠ HÌNH TRÊN MIỀN THỜI GIAN Phân tích mơ hình kích thích Dựa theo sơ đồ, biết mặt đường tác dụng z0 lên hệ thống Cùng với khoảng nảy đó, vận tốc gia tốc qua m z1’ z1’’ qua M z2’ z2’’ sinh Lựa chọn thiết lập thông số điều kiện Nhiệm vụ chương thiết kế mơ hình mạch Labview để tính z liệt kê mục Điều kiện đặt đường biểu diễn z2’’ (sẽ biểu thị mục sau) không vượt 2.5m/s2 trục biên độ Đây xem giới hạn cho độ êm dịu người ngồi xe Minh họa cho kích thích mặt đường lên hệ thống treo xe Từ thông số biến cần tính đổi thành biến ngẫu nhiên, khơng cịn mang số cố định ban đầu Trong Labview trượt giá trị dùng để thực điều Biến cần tính thể dạng trượt giá trị Labview Mô tả đồ thị kích thích Q trình xây dựng đồ thị biểu diễn kích thích mặt đường lên hệ thống treo lấy sở từ hệ phương trình vi phân hàm kích thích mặt đường sau: { −𝑀 ∗ 𝑧2′′ − 𝑐2 ∗ (𝑧2 − 𝑧1 ) − 𝑘2 ∗ (𝑧2′ − 𝑧1 ′) = (𝟏) −𝑚 ∗ 𝑧1′′ + 𝑐2 ∗ (𝑧2 − 𝑧1 ) + 𝑘2 ∗ (𝑧2′ − 𝑧1 ′) − 𝑐1 ∗ (𝑧1 − 𝑧0 ) − 𝑘1 ∗ (𝑧1 ′ − 𝑧0 ′) = (𝟐) Trong đó: (1) xuất phát từ phương trình cân lực thân treo: −𝑀 ∗ 𝑧2′′ − 𝐹𝑐2 − 𝐹𝑘2 = (với Fc2 lực đàn hồi lị xo thân treo thân khơng treo; Fk2 lực cản giảm chấn thân treo thân treo) (2) xuất phát từ phương trình cân lực thân không treo: −𝑚 ∗ 𝑧1′′ + 𝐹𝑐2 + 𝐹𝑘2 − 𝐹𝑐1 − 𝐹𝑘1 = (với Fc1 lực đàn hồi lốp; Fk1 lực giảm chấn lốp) Từ mối quan hệ tham số hệ phương trình trên, sơ đồ khối cho đồ thị kích thích dựng lên sau: Sơ đồ khối mơ tả kích thích mặt đường chuyển dịch vi phân theo thời gian Thông qua phần mềm Labview, đồ thị thiết kế qua sơ đồ mạch kèm theo giải thích sau: Mơ hình mạch Labview điều khiển đường biểu diễn đặc trưng dao động 10 (Vì mạch xây dựng phát triển từ mạch chương trước, phần tử cần thiết đưa vào đây.) Ngồi thơng số có từ trước, ô giá trị z1; z1’; z1’’ z2; z2’; z2’’ thiết lập để phục vụ việc tính tốn z Theo sơ đồ trên, thông số qua lấy đạo hàm (Derivative) phép tính kết hợp lại với để tống hợp vòng tròn tổng (Summation) trước đến lấy tích phân (Integrator), đồ thị biến đổi cho tương thích với biến đổi đường biểu diễn Sau thiết lập hết thông số sơ đồ cần thiết, qua cửa sổ Front Panel Labview cho chạy chương trình thu kết quả, đường biểu diễn z tác dụng lên M m, kèm nhận xét sau: Biểu diễn đồ thị kích thích sóng xung biến Biểu diễn đồ thị kích thích sóng sine biến 11 Vì M biến thay đổi tự (biến 1), giá trị M định trượt hình trên, theo đồ thị cho đường biểu diễn tương ứng Qua điều khiển công tắc boolean, đồ thị cho đường biểu diễn dạng sóng sine hay sóng xung Trong đồ thị bên trái đường biểu thị chương trước đồ thị bên phải (Waveform Chart 2) đường biểu thị cho giá trị z cần quan tâm, đường màu đỏ có sẵn đường z1 Ban đầu M chưa có (M=0) đồ thị cho đường biểu diễn đơn điệu, ô z1 z2 chưa thể tính (hiển thị NaN) Vì thời điểm chưa kết luận Biểu diễn đồ thị kích thích sóng xung biến có giá trị cho Biểu diễn đồ thị kích thích sóng sine biến có giá trị cho Khi thay đổi giá trị M cho giá trị ban đầu cho đồ thị bên phải xuất thêm đường biểu diễn màu xanh dương, đường giá trị z2’’ cần so sánh điều kiện 12 Ngoài đồ thị xuất thêm đường biểu diễn màu xanh z2, trình xét điều kiện cần z2’’, nên đường biêu diễn không cần quan tâm ô z1 z2 thay đổi giá trị M trượt sinh kết Nhìn chung dạng sóng đường z2’’ có biên độ vượt 2.5m/s2 (giá trị điều kiện để đảm bảo mức êm dịu vừa phải) khắp miền thời gian Như với M=3356kg cho ban đầu độ êm dịu cần thiết xe không đảm bảo Tiếp tục tăng dần giá trị biến M trượt (với trượt lấy giá trị giả sử tối đa 100000kg) nhận thấy M tăng cao biên độ đường z2’’ giảm, nghĩa độ êm dịu tăng lên Biểu diễn đồ thị kích thích sóng xung biến có giá trị định thỏa điều kiện Biểu diễn đồ thị kích thích sóng sine biến có giá trị định thỏa điều kiện 13 Khi di chuyển trượt M đến giá trị 40000kg sóng đồ thị bắt đầu cho biên độ thể êm dịu (nghĩa z2’’ lọt vào khoảng biên độ 2.5m/s2 đồ thị sine) khắp miền thời gian Càng kéo giá trị M lên cao độ êm dịu gia tăng (nghĩa biên độ z2’’ giảm) Kết luận, với thông số cho ban đầu dùng, thay đổi biến tự M từ khoảng M=40000kg trở lên xe đảm bảo êm dịu di chuyển 14 CHƯƠNG III THIẾT LẬP HÀM TRUYỀN VÀ DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍN TẦN SỐ BIÊN ĐỘ Thiết lập hàm truyền Sau thiết lập ràng buộc lẫn thông số dựng đường biểu diễn qua sơ đồ mạch Labview, việc cần làm dựng thiết lập hàm truyền để thể ràng buộc qua mặt số học để từ sở tính tốn dao động rung lắc xe xây dựng đồ thị cho việc Hàm truyền lập từ việc lập nên hệ phương trình sau: 𝑧2 (𝑝) ∗ (𝑀 ∗ 𝑝2 + 𝑘2 ∗ 𝑝 + 𝑐2 ) − 𝑧1 (𝑝) ∗ (𝑘2 ∗ 𝑝 + 𝑐2 ) = (𝟏) { (∗) −𝑧2 (𝑝) ∗ (𝑐2 + 𝑘2 ∗ 𝑝) + 𝑧1 (𝑝) ∗ (𝑚 ∗ 𝑝2 + 𝑘2 ∗ 𝑝 + 𝑐2 + 𝑐1 + 𝑝 ∗ 𝑘1 ) = (𝑐1 + 𝑘1 ∗ 𝑝) ∗ 𝑧0 (𝑝) (𝟐) Trong tốn tử 𝑝 = 𝑑 𝑑𝑡 = 𝑗 ∗ 𝜔 xem biến cho (*) Đồng thời từ z (1) biết được: z2=z2(p); z2’=p* z2(p); z2’’=p2* z2(p) z1= z1(p); z1’=p* z1(p); z1’’=p2* z1(p) z0= z0(p) Từ kiện trên, tiến hành rút gọn biến đổi (*) để tìm giá trị hàm truyền 𝑊𝑧2′′ = 𝑧2 ′′(𝑝) 𝑧0 (𝑝) để hiểu quy luật thay đổi z2’’ đồ thị thay đổi thơng số biết (*) → có: (1)→ 𝑧1 (𝑝) = 𝑧2 (𝑝)∗(𝑀∗𝑝2 +𝑘2 ∗𝑝+𝑐2 ) 𝑘2 ∗𝑝+𝑐2 Thay (1) vào (2): → −𝑧2 (𝑝) ∗ (𝑐2 + 𝑘2 ∗ 𝑝) + 𝑧2 (𝑝)∗(𝑀∗𝑝2 +𝑘2 ∗𝑝+𝑐2 ) 𝑘2 ∗𝑝+𝑐2 ∗ (𝑚 ∗ 𝑝2 + 𝑘2 ∗ 𝑝 + 𝑐2 + 𝑐1 + 𝑝 ∗ 𝑘1 ) = (𝑐1 + 𝑘1 ∗ 𝑝) ∗ 𝑧0 (𝑝) 𝑧2 (𝑝) ∗ (𝑀 ∗ 𝑝2 + 𝑘2 ∗ 𝑝 + 𝑐2 ) ∗ (𝑚 ∗ 𝑝2 + 𝑘2 ∗ 𝑝 + 𝑐2 + 𝑐1 + 𝑝 ∗ 𝑘1 ) − 𝑧2 (𝑝) ∗ (𝑐2 + 𝑘2 ∗ 𝑝) ∗ (𝑐2 + 𝑘2 ∗ 𝑝) = (𝑐2 + 𝑘2 ∗ 𝑝) ∗ (𝑐1 + 𝑘1 ∗ 𝑝) ∗ 𝑧0 (𝑝) 𝑧2 (𝑝) 𝑧0 = (𝑀∗𝑝2 (𝑝) (𝑐2 +𝑘2 ∗𝑝)∗(𝑐1 +𝑘1 ∗𝑝) +𝑘2 ∗𝑝+𝑐2 )∗(𝑚∗𝑝2 +𝑘2 ∗𝑝+𝑐2 +𝑐1 +𝑝∗𝑘1 )−(𝑐2 +𝑘2 ∗𝑝)2 Đạo hàm bậc z2’’: → 𝑧2 ′′(𝑝) 𝑧0 (𝑝) = (𝑀∗𝑝2 (𝑐2 +𝑘2 ∗𝑝)∗(𝑐1 +𝑘1 ∗𝑝)∗𝑝2 +𝑘2 ∗𝑝+𝑐2 )∗(𝑚∗𝑝2 +𝑘2 ∗𝑝+𝑐2 +𝑐1 +𝑝∗𝑘1 )−(𝑐2 +𝑘2 ∗𝑝)2 (∗′ ) (𝟑) (*’)→ 𝑀 ∗ 𝑚 ∗ 𝑝4 + 𝑀 ∗ 𝑘2 ∗ 𝑝3 + 𝑀 ∗ 𝑝2 ∗ 𝑐2 + 𝑀 ∗ 𝑝2 ∗ 𝑐1 + 𝑀 ∗ 𝑘1 ∗ 𝑝3 + 𝑚 ∗ 𝑘2 ∗ 𝑝3 + 𝑘2 ∗ 𝑝2 + 𝑘2 ∗ 𝑐2 ∗ 𝑝 + 𝑘2 ∗ 𝑐1 ∗ 𝑝 + 𝑘2 ∗ 𝑘1 ∗ 𝑝2 + 𝑚 ∗ 𝑝2 ∗ 𝑐2 + 𝑘2 ∗ 𝑐2 ∗ 𝑝 + 𝑐2 + 𝑐1 ∗ 𝑐2 + 𝑘1 ∗ 𝑐2 ∗ 𝑝 − (𝑘2 ∗ 𝑝2 + ∗ 𝑘2 ∗ 𝑐2 ∗ 𝑝 + 𝑐2 ) = 𝑀 ∗ 𝑚 ∗ 𝑝4 + 𝑝3 ∗ (𝑀 ∗ 𝑘1 + 𝑀 ∗ 𝑘2 + 𝑚 ∗ 𝑘2 ) + 𝑝2 ∗ (𝑀 ∗ 𝑐1 + 𝑀 ∗ 𝑐2 + 𝑘2 + 𝑚 ∗ 𝑐2 + 𝑘1 ∗ 𝑘2 − 𝑘2 ) + 𝑝 ∗ (𝑘2 ∗ 𝑐2 + 𝑘2 ∗ 𝑐1 + 𝑘2 ∗ 𝑐2 + 𝑘1 ∗ 𝑐2 − ∗ 𝑘2 ∗ 𝑐2 ) + (𝑐2 + 𝑐1 ∗ 𝑐2 − 𝑐2 ) 15 = 𝑀 ∗ 𝑚 ∗ 𝑝4 + 𝑝3 ∗ (𝑀 ∗ 𝑘1 + 𝑀 ∗ 𝑘2 + 𝑚 ∗ 𝑘2 ) + 𝑝2 ∗ (𝑀 ∗ 𝑐1 + 𝑀 ∗ 𝑐2 + 𝑚 ∗ 𝑐2 + 𝑘1 ∗ 𝑘2 ) + 𝑝 ∗ (𝑘2 ∗ 𝑐1 + 𝑘1 ∗ 𝑐2 ) + 𝑐1 ∗ 𝑐2 Thay vào (3): → 𝑧2 ′′(𝑝) 𝑧0 (𝑝) = 𝑘1 ∗𝑘2 ∗𝑝4 +𝑘1 ∗𝑐2 ∗𝑝3 +𝑘2 ∗𝑐1 ∗𝑝3 +𝑐1 ∗𝑐2 ∗𝑝2 𝑀∗𝑚∗𝑝4 +𝑝3 ∗(𝑀∗𝑘1 +𝑀∗𝑘2 +𝑚∗𝑘2 )+𝑝2 ∗(𝑀∗𝑐1 +𝑀∗𝑐2 +𝑚∗𝑐2 +𝑘1 ∗𝑘2 )+𝑝∗(𝑘2 ∗𝑐1 +𝑘1 ∗𝑐2 )+𝑐1 ∗𝑐2 (𝟒) Thay 𝑝 = 𝑗 ∗ 𝜔 vào (4): → 𝑊𝑧2′′ = 𝑊𝑧2′′ = 𝑊𝑧2′′ = 𝑘1 ∗𝑘2 ∗(𝑗∗𝜔)4 +𝑘1 ∗𝑐2 ∗(𝑗∗𝜔)3 +𝑘2 ∗𝑐1 ∗(𝑗∗𝜔)3 +𝑐1 ∗𝑐2 ∗(𝑗∗𝜔)2 𝑀∗𝑚∗(𝑗∗𝜔) +(𝑗∗𝜔) ∗(𝑀∗𝑘1 +𝑀∗𝑘2 +𝑚∗𝑘2 )+(𝑗∗𝜔)2 ∗(𝑀∗𝑐1 +𝑀∗𝑐2 +𝑚∗𝑐2 +𝑘1 ∗𝑘2 )+𝑗∗𝜔∗(𝑘2 ∗𝑐1 +𝑘1 ∗𝑐2 )+𝑐1 ∗𝑐2 𝑘1 ∗𝑘2 ∗𝜔4 −𝑘1 ∗𝑐2 ∗𝑗∗𝜔3 −𝑘2 ∗𝑐1 ∗𝑗∗𝜔3 −𝑐1 ∗𝑐2 ∗𝜔2 𝑀∗𝑚∗𝜔4 −(𝑀∗𝑘1 +𝑀∗𝑘2 +𝑚∗𝑘2 )∗𝑗∗𝜔3 −(𝑀∗𝑐1 +𝑀∗𝑐2 +𝑚∗𝑐2 +𝑘1 ∗𝑘2 )∗𝜔2 +(𝑘2 ∗𝑐1 +𝑘1 ∗𝑐2 )∗𝑗∗𝜔+𝑐1 ∗𝑐2 𝑗∗(−𝑘1 ∗𝑐2 ∗𝜔3 −𝑘2 ∗𝑐1 ∗𝜔3 )+(𝑘1 ∗𝑘2 ∗𝜔4 −𝑐1 ∗𝑐2 ∗𝜔2 ) 𝑗∗[−(𝑀∗𝑘1 +𝑀∗𝑘2 +𝑚∗𝑘2 )∗𝜔3 +(𝑘2 ∗𝑐1 +𝑘1 ∗𝑐2 )∗𝜔]+[𝑀∗𝑚∗𝜔4 −(𝑀∗𝑐1 +𝑀∗𝑐2 +𝑚∗𝑐2 +𝑘1 ∗𝑘2 )∗𝜔2 +𝑐1 ∗𝑐2 ] Như xây dựng xong hàm truyền tổng quát cho giá trị z2’’ Dựng đường đặc tính tần số biên độ Từ hàm truyền tổng quát trên, đưa hết vào trị tuyệt đối: → |𝑊𝑧2′′ | = √[−(𝑀∗𝑘 (−𝑘1 ∗𝑐2 ∗𝜔3 −𝑘2 ∗𝑐1 ∗𝜔3 )2 +(𝑘1 ∗𝑘2 ∗𝜔4 −𝑐1 ∗𝑐2 ∗𝜔2 )2 2 +𝑀∗𝑘2 +𝑚∗𝑘2 )∗𝜔 +(𝑘2 ∗𝑐1 +𝑘1 ∗𝑐2 )∗𝜔] +[𝑀∗𝑚∗𝜔 −(𝑀∗𝑐1 +𝑀∗𝑐2 +𝑚∗𝑐2 +𝑘1 ∗𝑘2 )∗𝜔 +𝑐1 ∗𝑐2 ] Đây biểu thức cần thiết để nhập vào vùng cơng thức tính tốn (Equation) Labview thơng qua biểu thức thông số liên hệ với cách có hệ thống để hình thành đường biểu diễn đặc tính cho hệ thống treo đồ thị tần số biên độ Thông qua phần mềm Labview, đồ thị tần số biên độ thiết kế qua sơ đồ mạch kèm theo giải thích sau: Sơ đồ mạch biểu diễn đồ thị tần số biên độ Labview 16 Các thông số biết (bao gồm biến) chuyển đổi thành trượt giá trị để lượng giá đường biểu diễn tần số biên độ cho hệ thống treo nhằm cho số liệu tốt phục vụ việc thiết kế hệ thống treo xe phù hợp Như minh họa trên, biến (variable) tham gia làm nguyên liệu (input) cho công cụ thiết lập quan hệ số (formula) vòng lặp điều kiện (for loop) với số vòng lặp (N) =100 để kết biểu đồ biên độ tần số (waveform graph) nằm bên vùng vòng lặp hàm truyền tương ứng giải Quan hệ số biến công cụ công thức nhập từ hàm truyền sau: Hàm truyền Configure Formula thể mối quan hệ giá trị Với mối quan hệ số công cụ formula, đồ thị tần số biên độ xuất thay đổi dựa theo thay đổi tham số thành phần Trong hình Front Panel, tham số trình bày dạng trượt để điều khiển đồ thị tần số biên độ sau: 17 Màn hình Labview thể đồ thị theo trượt tham số Đồ thị mơ q trình giựt nảy xe q trình di chuyển Nó điều chỉnh sở tham số thay đổi với lượng không 50% so với giá trị ban đầu GVHD cung cấp Biểu diễn lại giá trị ban đầu, đồ thị tần số biên độ nhìn sau: Đồ thị tần số biên độ với số liệu ban đầu cấp Với số liệu ban đầu cấp GVHD, đồ thị tần số biên độ khơng cho kết mong muốn đường biểu diễn cho thấy biên độ giựt nảy xe tăng dần theo thời gian, nghĩa xe lúc rung lắc nhiều trình di chuyển Để hiểu rõ khái niệm đồ thị, ví dụ lý tưởng cung cấp sau để biết điều kiện cần thiết cho đồ thị số biên độ: 18 Đồ thị tần số biên độ lý tưởng Trong đồ thị lý tưởng này, có đỉnh cực đại đầu miền thời gian, sau khơng xảy biến động tung độ đồ thị Điều thể xe di chuyển qua gò đất hay ổ dằn, xe phải chịu dao động thời điểm xe di chuyển qua (đầu miền thời gian xét) sau chịu thêm dao động Thời điểm xảy dao động lý tưởng xe di chuyển qua chướng ngại vật khoảng thời gian 2.5s (thể trục time) đổ lại Sau tìm hiểu quan sát mối quan hệ tham số hàm truyền đồ thị tần số biên độ, kết luận sau rút ra: • M làm thay đổi tung độ đỉnh cực đại thời điểm xảy giựt nảy M cao tung độ đỉnh thấp thời điểm xảy giựt nảy sớm • m làm thay đổi biên độ thời điểm xảy giựt nảy sau M giựt nảy trước xe lấy lại ổn định chuyển động, dẫn đến thay đổi biên độ dao động ổn đinh m cao thời điểm xảy điểm giựt nảy sau sát với thời điểm giựt nảy M, biên độ điểm giựt nảy thấp • k1 làm thay đổi biên độ khoảng dao động ổn định sau m giựt nảy k1 cao biên độ cao • k2 làm thay đổi khoảng thời gian giựt nảy m chuyển sang dao động k1 k2 cao dư âm giựt nảy m lâu • c1 làm thay đổi chủ yếu tung độ giựt nảy M với chuyển tiếp giựt nảy M giựt nảy m, phần thay đổi thời điểm xảy giựt nảy M c1 cao tung độ giựt nảy M cao, dẫn đến thời điểm xảy giựt nảy trễ, chuyển tiếp giựt nảy M giựt nảy m lâu 19 • c2 làm thay đổi tung độ giựt nảy M khoảng thời gian trước giựt nảy m c2 cao đỉnh giựt nảy M cao Từ sở trên, đồ thị tần số biên độ tiến gần đến đồ thị lý tưởng (nghĩa xe ổn định di chuyển qua chướng ngại vật) M tăng, m tăng, k1 giảm, k2 giảm, c1 giảm, c2 tăng Áp dụng khoảng thay đổi 50% giá trị đầu đề xuất GVHD, tham số ban đầu thay đổi chọn lại sau: 3356 = 5034𝑘𝑔 → 5100𝑘𝑔 1038 𝑚′ = 𝑚 + 50%𝑚 = 1038 + = 1557𝑘𝑔 → 1600𝑘𝑔 41393 𝑘1′ = 𝑘1 − 50%𝑘1 = 41393 − = 20696.5 → 20500𝑁/𝑚 44980 𝑘2′ = 𝑘2 − 50%𝑘2 = 44980 − = 22490 → 22000𝑁/𝑚 242399 𝑐1′ = 𝑐1 − 50%𝑐1 = 242399 − = 121199.5 → 121100𝑁 𝑠/𝑚 47672 𝑐2′ = 𝑐2 + 50%𝑐2 = 47672 + = 71508 → 72000𝑁 𝑠/𝑚 Áp dụng số liệu chọn lại vào trượt giá trị Labview thu đồ thị tần số biên độ sau: 𝑀′ = 𝑀 + 50%𝑀 = 3356 + Đồ thị tần số biên độ sau thử lại số Với số liệu mới, đồ thị hiển thị chưa đạt điều kiện thỏa mãn cho hệ thống treo lý tưởng xe Thử lại đồ thị kích thích ban đầu 20 Thử lại số liệu đồ thị kích thích (như trình bày chương 2) thu kết sau để chứng minh rõ không phù hợp số liệu: Đồ thị kích thích sóng xung với số liệu Đồ thị kích thích sóng sine với số liệu Qua hiển thị đồ thị kích thích trên, số liệu chứng minh rõ ràng không phù hợp cho hệ thống treo xe cho đường biểu diễn z2’’ đồ thị sine có biên độ vượt 2.5m/s2 21 CHƯƠNG IV KẾT LUẬN-ĐỀ NGHỊ CHO HỆ THỐNG TREO Kết luận cho đồ án Qua q trình xây dựng đồ thị kích thích đồ thị tần số biên độ đồng thời kiểm nghiệm số liệu cung cấp GVHD điều chỉnh khoảng giới hạn đề nghị GVHD, hệ thống treo phù hợp cho xe thiết kế Điều chứng minh qua hiển thị đồ thị tần số biên độ việc thử lại số liệu đồ thị kích thích Vì vậy, số liệu cần đề nghị (vẫn phải đáp ứng điều kiện thực tế) hệ thống treo đảm bảo êm dịu di chuyển Đề nghị cho hệ thống treo Bộ số liệu đề nghị không bị giới hạn khoảng thay đổi giá trị 50% so với số liệu ban đầu cấp GVHD Bộ số liệu cần phải đáp ứng điều kiện thực tế (xe không nặng, lốp xe mềm hay mỏng, lò xo cứng hay giãn…) Bộ số liệu đề nghị thể Labview qua đồ thị tần số biên độ đồ thị kích thích sau: • • • • • • M≈19000kg m≈4000kg k1≈25000N/m k2≈17000N/m c1≈75300N.s/m c2≈32500N.s/m Đồ thị tần số biên độ theo số liệu đề nghị 22 Đồ thị kích thích sóng sine theo số liệu đề nghị 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bài giảng dao động—DHLN 24