Nghiên cứu các giải pháp nâng cao độ êm dịu của ô tô khách bằng mô phỏng tính năng dao động trên phần mềm matlab simulink

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ ÊM DỊU CỦA Ô TÔ KHÁCH BẰNG MƠ PHỎNG TÍNH NĂNG DAO ĐỘNG TRÊN PHẦN MỀM MATLAB/SIMULINK MÃ SỐ: SV2022-156 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: HỒ NHẬT THIÊN BẢO SKC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ ÊM DỊU CỦA Ơ TƠ KHÁCH BẰNG MƠ PHỎNG TÍNH NĂNG DAO ĐỘNG TRÊN PHẦN MỀM MATLAB/SIMULINK SV2022-156 Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ Thuật SV thực hiện: Hồ Nhật Thiên Bảo Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 19145CLA2, Khoa ĐT CLC Ngành học: Công nghệ kỹ thuật ô tô Nam, Nữ: Nam Năm thứ: Số năm đào tạo: Người hướng dẫn: Tiến sĩ Nguyễn Mạnh Cường TP Hồ Chí Minh, 10/2022 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài: Lý chọn đề tài Mục tiêu đề tài Cách tiếp cận, Phương pháp nghiên cứu, Phạm vi nghiên cứu 4.1 Cách tiếp cận: 4.2 Phương pháp nghiên cứu: 4.3 Phạm vi nghiên cứu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DAO ĐỘNG Ô TÔ 1.1 Dao động ô tô ảnh hưởng 1.1.1 Dao động ô tô 1.1.2 Các nguồn gây dao động ô tô 1.1.3 Ảnh hưởng dao động ô tô, đường giao thông thể người 1.2 Chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động 1.3 Giới thiệu tiêu chuẩn độ êm dịu Việt Nam 10 1.3.1 Chỉ tiêu tần số dao động 10 1.3.2 Chỉ tiêu gia tốc rung động 10 1.4 Giới thiệu HUYNDAI COUNTY 11 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT LẬP HỆ PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG Ơ TƠ 13 2.1 Khái niệm thành phần hệ phương trình dao động 13 2.1.1 Khối lượng treo m 13 2.1.2 Khối lượng không treo m 13 2.1.3 Hệ thống treo 14 2.1.4 Bánh xe 14 2.2 Các mơ hình dao động tương đương ô tô 14 2.3 Hàm kích động từ mặt đường 17 2.4 Hệ phương trình vi phân mơ tả mơ hình dao động liên kết 18 2.5 Bố trí chung thông số kỹ thuật ô tô khách Huyndai County 19 CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT DAO ĐỘNG Ô TÔ VẬN TẢI HÀNH KHÁCH BẰNG MATLAB-SIMULINK 20 3.1 Giới thiệu Matlab/Simulink 20 3.2 Tính tốn dao động tơ với thiết kế nguyên thuỷ 20 3.2.1 Thơng số tính tốn 20 3.3 Thiết lập mô hình mơ dao động tơ Matlab/Simulink 22 3.3.1 Sơ đồ tổng thể mô dao động ô tô Matlab/Simulink 22 3.3.2 Sơ đồ mô dao động cầu trước 22 3.3.3 Sơ đồ mô dao động cầu sau 23 3.3.4 Sơ đồ mô dao động thân xe 23 3.3.5 Thông số mặt đường nhập liệu matlab 24 a Ở tốc độ 80km/h,q0=0.035,s0=6, không tải 25 b Ở tốc độ 80km/h,q0=0.035,s0=6, có tải 26 CHƯƠNG 4: GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ ÊM DỊU 31 4.1 Các phương pháp nâng cao độ êm dịu ô tô 31 4.1.1 Hệ thống treo chủ động, bán chủ động 31 4.1.2 Hệ thống treo khí nén 32 4.1.3 Thay đổi thông số phần tử hệ thống treo 32 4.2 Chọn lại thông số hệ thống treo 33 4.3 Kiểm nghiệm thông số Simulink 34 4.3.1 Điều kiện q0=0.035,s0=6 34 a Ở tốc độ 80km/h, không tải 34 b Ở tốc độ 80km/h, có tải 35 c Ở tốc độ 60km/h, không tải 36 d Ở tốc độ 60km/h, có tải 37 e Ở 40km/h, không tải 38 f Ở 40km/h, có tải 39 4.3.2 Điều kiện q0=0.05, s0=6 40 a Ở tốc độ 80km/h, không tải 40 b Ở tốc độ 80km/h, có tải 41 c Ở tốc độ 60km/h, không tải 42 d Ở tốc độ 60km/h, có tải 43 e Ở tốc độ 40km/h, không tải 44 f Ở tốc độ 40km/h, có tải 45 4.3.3 Điều kiện q0=0.035, s0=4 46 a Ở tốc độ 80km/h, không tải 46 b Ở tốc độ 80km/h, có tải 47 c Ở tốc độ 60km/h, không tải 48 d Ở tốc độ 60km/h, có tải 49 e Ở tốc độ 40km/h, không tải 50 f Ở tốc độ 40km/h, có tải 51 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53 5.1 Kết luận 53 5.2 Kiến nghị 53 Danh mục bảng biểu Bảng 1.1 Tiêu chuẩn gia tốc giao động Bảng 3.1 Thông số tính tốn trọng lượng Bảng 3.2 Thơng số tính tốn hệ thống treo lốp Danh mục hình ảnh Hình 1.1 Tổng quan Huyndai County Hình 2.1 Mụ hỡnh ẳ Hỡnh 2.2 Mụ hỡnh ẵ Hỡnh 2.3 Mơ hình khơng gian Hình 2.4 Ơ tơ Huyndai County theo thiết kế Hình 3.1 sơ đồ tổng thể mơ dao động Huyndai County Hình 3.2 Sơ đồ mơ dao động cầu trước Hình 3.3 Sơ đồ mơ dao động cầu sau Hình 3.4 Sơ đồ mơ thân xe Hình 3.5 Thơng số đầu mặt đường Hình 3.6 Nhập thơng số dao diện Matlab Hình 3.7 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe Hình 3.8 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe Hình 3.9 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe đầy tải Hình 3.10 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe xe đầy tải Hình 3.11 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe Hình 3.12 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe Hình 3.13 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe xe đầy tải Hình 3.14 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe xe đầy tải Hình 3.15 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe Hình 3.16 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe Hình 3.17 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe xe đầy tải Hình 3.18 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe xe đầy tải Hình 4.1 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe Hình 4.2 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe Hình 4.3 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe đầy tải Hình 4.4 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe xe đầy tải Hình 4.5 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe Hình 4.6 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe Hình 4.7 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe đầy tải Hình 4.8 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe xe đầy tải Hình 4.9 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe Hình 4.10 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe Hình 4.11 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe đầy tải Hình 4.12 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe xe đầy tải Hình 4.13 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe Hình 4.14 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe Hình 4.15 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe đầy tải Hình 4.16 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe xe đầy tải Hình 4.17 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe Hình 4.18 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe Hình 4.19 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe đầy tải Hình 4.20 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe xe đầy tải Hình 4.21 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe Hình 4.22 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe Hình 4.23 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe đầy tải Hình 4.24 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe xe đầy tải Hình 4.25 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe Hình 4.26 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe Hình 4.27 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe đầy tải Hình 4.28 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe xe đầy tải Hình 4.29 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe Hình 4.30 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe Hình 4.31 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe đầy tải Hình 4.32 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe xe đầy tải Hình 4.33 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe Hình 4.35 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe Hình 4.35 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe đầy tải Hình 4.36 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe xe đầy tải BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ êm dịu Ơ tơ khách mơ tính dao động phần mềm Matlab/Simulink - Chủ nhiệm đề tài: Hồ Nhật Thiên Bảo Mã số SV: 19145010 - Lớp: 19145CLA2 Khoa: Đào tạo CLC - Thành viên đề tài: Stt Họ tên MSSV Lớp Khoa Lê Cao Thái 19145009 19145CLA2 ĐT CLC Trần Quang Hưng 19145148 19145CLA3 ĐT CLC - Người hướng dẫn: Tiến sĩ Nguyễn Mạnh Cường Mục tiêu đề tài: - Thiết kế xây dựng mơ hình đánh giá độ êm dịu xe khách - Phân tích đánh giá có tính khoa học chất lượng dao động xe khảo sát - Tìm giải pháp nhằm nâng cao độ êm dịu ô tô khách, mô kiểm nghiệm qua phần mềm Matlab-Simulink - Hồn thiện cơng nghệ kiểm tra đánh giá độ êm dịu xe ô tơ Tính sáng tạo: - Đưa thơng số nhằm cải thiện tính êm dịu ô tô khách Kết nghiên cứu: Mô hệ thống ứng dụng Matlab-Simulink, thu thập xử lí số liệu cuối đưa đánh giá, từ áp dụng để nâng cao độ êm dịu ô tô khách Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Nghiên cứu đề tài thành công, tạo điều kiện khảo sát, kiểm tra dễ dàng thông số dao động, tiêu độ êm dịu ô tô chở khách 30 chỗ ngồi, tiến đến nâng cao tính hợp lý kết cấu hệ thống treo đảm bảo độ êm dịu chuyển động loại xe khảo sát điều kiện vận hành Việt Nam Công bố khoa học SV từ kết nghiên cứu đề tài (ghi rõ tên tạp chí có) nhận xét, đánh giá sở áp dụng kết nghiên cứu (nếu có): Ngày 11 tháng 10 năm 2022 SV chịu trách nhiệm thực đề tài (kí, họ tên) Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học SV thực đề tài (phần người hướng dẫn ghi): Ngày 11 tháng 10 năm 2022 Người hướng dẫn (kí, họ tên) b Ở tốc độ 80km/h, có tải Hình 4.15 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe đầy tải Hình 4.16 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe xe đầy tải 41 c Ở tốc độ 60km/h, khơng tải Hình 4.17 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe Hình 4.18 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe 42 d Ở tốc độ 60km/h, có tải Hình 4.19 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe đầy tải Hình 4.20 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe xe đầy tải 43 e Ở tốc độ 40km/h, khơng tải Hình 4.21 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe Hình 4.22 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe 44 f Ở tốc độ 40km/h, có tải Hình 4.23 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe đầy tải Hình 4.24 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe xe đầy tải 45 4.3.3 Điều kiện q0=0.035, s0=4 a Ở tốc độ 80km/h, khơng tải Hình 4.25 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe Hình 4.26 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe 46 b Ở tốc độ 80km/h, có tải Hình 4.27 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe đầy tải Hình 4.28 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe xe đầy tải 47 c Ở tốc độ 60km/h, khơng tải Hình 4.29 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe Hình 4.30 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe 48 d Ở tốc độ 60km/h, có tải Hình 4.31 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe đầy tải Hình 4.32 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe xe đầy tải 49 e Ở tốc độ 40km/h, khơng tải Hình 4.33 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe Hình 4.35 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe 50 f Ở tốc độ 40km/h, có tải Hình 4.35 Biểu đồ khoảng dịch chuyển thân xe đầy tải Hình 4.36 Biểu đồ gia tốc dịch chuyển theo phương z thân xe xe đầy tải 51 Nhận xét: Sau tính lại dao động tơ khách Huyndai County ta thấy giá trị độ dịch chuyển thân xe, gia tốc dịch chuyển theo phương z thên xe cải thiện so với thơng số ngun thuỷ Các đặc tính biên độ dịch chuyển thân xe, bánh xe, gia tốc dịch chuyển theo phương dọc có xu hướng chuyển dịch phía có tần số nhỏ Với trường hợp xe tốc độ thấp 40km/h, tính ổn định êm dịu xe cải thiện tốt xe dải tốc độ trung bình 60km/h dải tốc độ cao 80km/h 52 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Luận văn xây dựng mơ hình tính tốn dao động tơ khách Huyndai County ứng dụng Matlab/Simulink, qua cho phép xác định thơng số qúa trình dao động là: - Sự dịch chuyển phần treo phần không treo ô tô - Vận tốc chuyển dịch phần treo phần không treo ô tô - Gia tốc chuyển dịch phần treo phần không treo ô tô Các thông số sở để đánh giá tính êm dịu tơ trình chuyển động điều kiện đường cụ thể Luận văn chứng minh minh hoạ dao động xe qua đồ thị ảnh hưởng thông số như: độ cứng lốp, độ cứng hệ thống treo, độ cứng giảm chấn đến độ êm dịu ô tô khách Qua tạo điều kiện thuận lợi cho việc nâng cấp hệ thống treo cho chuyển động ô tô khách êm dịu an toàn trình sử dụng Với kết thu phần mềm sử dụng để khảo sát đánh giá chất lượng giao động ô tô hai cầu cách thuận tiện nhanh chóng 5.2 Kiến nghị Đề tài nhiều vấn đề chưa giải như: - Thực nghiệm để kiểm tra thông số ô tô khách - Chương trình chưa so sánh với tiêu chuẩn dao động, chưa xác định mức độ ảnh hưởng dao động đến cảm nhận người ngồi xe - Để tăng độ xác, ta xây dựng mơ hình khơng gian, mơ hình 3D, tách riêng dao động người, xe, ghế ngồi - Chưa xác định ảnh hưởng rung động động lắp ô tô đến độ êm dịu Nhằm phát triển hướng nghiên cứu cần hoàn thiện việc tính tốn kiểm nghiệm để giải vấn đề cịn thiếu sót, thiết kế loại hệ thống treo lắp đặt loại ô tô khách phù hợp với điều kiện giao thông VN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]: Book: Vehicle Dynamics and control [2]: Huyndai Thành Công giới thiệu Huyndai County hệ [3]: Tiến sĩ Nguyễn Mạnh Cường Hướng dẫn mô dao động phần dao động xe cầu hệ thống truyền lực Simulink [4]: TS Phan Minh Đức & PGS.TS Nguyễn Văn Bang Mô khảo sát dao động ô tô vận tải hành khách matlab – simulink [5]: Hướng dẫn Matlab/Simulink - hcmut [6]: Dương Đức Minh 2018 Mô phân tích hiệu hệ thống treo cao su xe tải hạng nặng đến khả thân thiện mặt đường [7]: Nguyễn Mạnh Trường 2018 Nghiên cứu độ êm dịu chuyển động xe khách giường nằm sản xuất lắp ráp Việt Nam [8]: Công hàm – Quốc Trụ - Đình Dũng Dao động ô tô hai cầu theo mô hình hệ không gian bậc tự [9]: Bùi Quốc Vĩnh – Nghiên cứu đánh giá độ êm dịu ô tô khách 29 chỗ ngồi sản xuất Việt Nam