Xây dựng mô hình khảo sát sự làm việ ủa hệ thống treo bán hủ động

ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU GIẢM CHẤN CÓ ĐIỀU KHIỂN CỦA HỆ THỐNG TREO BÁN CHỦ ĐỘNG .... 68 Trang 6 DANH MỤC CÁC KÝ HI U, CÁC CH ẾT TẮT ỆỮ VIKý hiệu Tên gọi Đơn vịms Khối lượng phần được treo kg m

L I C Ờ ẢM ƠN

Để hoàn thành đượ c lu ận văn tố t nghi p này tác gi ệ ả đã nhận đượ c s ự quan tâm giúp đỡ ậ t n tình c a r t nhi ủ ấ ều ngườ i Tác gi xin bày t lòng trân ả ỏ trọ ng và c ảm ơn đế n:

Thầy PGS.TS Phạ m H ữu Nam, người hướ ng d n khoa h c tr c ti p ẫ ọ ự ế Người đã dành rấ t nhi u th i gian và tâm huy ề ờ ết hướ ng d n nghiên c u và ẫ ứ giúp tác gi hoàn thành t t lu ả ố ận văn tố t nghi p ệ

Quý th y cô và các anh ch trong B môn Ô tô và xe chuyên dùng ầ ị ộ , Viện Cơ khí độ ng l c ự , trường Đạ ọ i h c Bách khoa Hà N ội đã giúp đỡ , ch d n ỉ ẫ

và t o r t nhi ạ ấ ều điề u ki ện để tôi h c t p, nghiên c u t ọ ậ ứ ại đây

Nhóm h c viên Cao h c chuyên ngành Ô tô và xe chuyên dùng và ọ ọ chuyên ngành Động cơ đố t trong đang theo h ọc chương trìn h Cao h ọ c ủa c trường Đạ ọ i h c Bách khoa Hà N i m t ộ ở ại trường Đạ ọc Sư phạ i h m k thu t ỹ ậ Hưng Yên

Gia đình, bạ n bè và các th y cô giáo thu ầ ộc khoa Cơ khí độ ng l c, ự trường Đạ ọc Sư phạ i h m k thu ỹ ật Hưng Yên Những người đã luôn ở bên c ổ

vũ độ ng viên tôi trong th i gian h c t ờ ọ ập cũng như làm lu ận văn.

Hưng Yên, ngày 5 tháng 1 năm 2013

Phạ m Th Nguy t ị ệ

MỤC LỤC

Trang

Lời cảm ơn 1

Mục lục 2

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt 4

Danh mục các bảng 5

Danh mục các hình vẽ, đồ thị 6

Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨUI 9

1.1 Lĩnh vực nghiên cứu 9

1.2 Đối tượng nghiên cứu 10

1.3 Các vấn đề liên quan đến đối tượng nghiên cứu 10

1.3.1 Vai trò của hệ thống treo trên ô tô 10

1.3.2 Các chỉ tiêu đánh giá dao động của ô tô 11

1.3.3 Các yêu cầu của hệ thống treo 15

1.4 Phương trình mô tả dao động hệ thống treo 16

1.5 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 22

1.5.1 Tình hìnhn nghiên cứu trong nước 22

1.5.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 23

1.6 Đặt vấn đề nghiên cứu 24 Chương II ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU GIẢM CHẤN CÓ ĐIỀU KHIỂN CỦA HỆ THỐNG TREO BÁN CHỦ ĐỘNG 26

2.1 Kết cấu của giảm chấn 26

2.2 Các chế độ làm việc của giảm chấn 28

2.2.1 Lực giảm chấn mềm 28

2.2.2 Lực giảm chấn trung bình 29

2.2.3 Lực giảm chấn cứng 29

2.3 Hệ thống điều khiển giảm chấn 30

2.4 Kết luận 34 Chương III MÔ HÌNH TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CỦA HỆ THỐNG 36

TREO BÁN CHỦ ĐỘNG

3.1 Mô hình ¼ hệ thống treo bán chủ động 36

3.2 Xây dựng phương trình vi phân chuyển động 37

3.3 Xây dựng phương trình không gian trạng thái 37

3.4 Xây dựng hàm điều khiển hệ thống treo bán chủ động 40

3.4.1 Hàm mục tiêu của bài toán 40

3.4.2 Xây dựng hàm điều khiển hệ thống treo 42 3.5 Kết luận 46

Chương IV MÔ PHỎNG SỐ 48

4.1 Thông số đầu vào mô phỏng 48

4.2 Giới thiệu về công cụ Simulink 49

4.2.1 Đặc điểm của Simulink 49

4.2.2 Cấu trúc của một sơ đồ Simulink 49

4.2.3 Trình tự thực hiện quá trình mô phỏng 50 4.3 Xây dựng chương trình mô phỏng dao động của hệ thống treo bằng công cụ Simulink 52

4.3.1 Khối mô phỏng mặt đường 52

4.3.2 Khối mô phỏng hệ thống treo bị động 54

4.3.3 Khối mô phỏng hệ thống treo bán chủ động 56

4.4 Phân tích kết quả 57

4.4.1 Đồ thị trong miền tần số của lực kích động mặt đường 57

4.4.2 Đồ thị trong miền thời gian 59

KẾT LUẬN 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

PHỤ LỤC 70

DANH MỤ C CÁC KÝ HI U, CÁC CH ẾT TẮT Ệ Ữ VI

zs Chuyển vị thẳng đứng của khối lượng được treo m

zu Chuyển vị thẳng đứng của khối lượng không được treo m

zr Chiều cao nhấp nhô mặt đường theo phương thẳng đứng m

i Bộ trọng số của hàm mục tiêu (i = 1 ÷ 4)

LQG Toàn phương tuyến tính Gauss (Linear Quadratic Gaussian)

LQR Toàn phương tuyến tính lặp (Linear Quadratic Regular)

ECU bộ xử lý và điều khiển điện tử trung tâm (Electronic Control

Unit)

MR Từ hóa (Magneto Rheological)

ER Điện hóa (Electro Rheological)

DANH MỤC CÁC BẢNG

2.1 Điện áp điều khi n c a ECU ể ủ 32

DANH MỤC CÁC HÌNH V Ẽ VÀ ĐỒ TH Ị

1.1 Đường đặc tính c a gia t c và thủ ố ời gian đáp ứng v i t n s dao ớ ầ ố

2.1 C u t o và các trấ ạ ạng thái đóng mở ỗ l tiết lưu củ a gi m ch n ả ấ 26

2.4 Hoạ ột đ ng c a giủ ảm chấn điệ ừn t khi l c gi m ch n mự ả ấ ềm 29 2.5 Hoạ ột đ ng c a giủ ảm chấn điệ ừn t khi l c giảự m ch n trung bình ấ 29 2.6 Hoạ ột đ ng c a giủ ảm chấn điệ ừn t khi l c giảự m ch n c ng ấ ứ 30 2.7 Sơ đồ ệ ống điề h th u khi n gi m ch n ể ả ấ 30 2.8 Sơ đồ ạch điện điề m u khi n gi m ch n ể ả ấ 31

3.1 Mô hình ¼ hệ ố th ng treo bán ch ng ủ độ 36 3.2 Sơ đồ kh i mô hình ¼ h th ng treo bán ch ng ố ệ ố ủ độ 39

4.2 L p ậ đường truy n k t nề ế ối giữ a các khối chức năng 50 4.3 Các khối chức năng sau khi kết nối hoàn chỉ nh 51

4.5 Hiể n th k t qu mô ph ng ị ế ả ỏ 52

4.8 Khố i mô ph ng nh p nhô m t đưỏ ấ ặ ờng đơn giản 53 4.9 Biên dạ ng ng u nhiên c a m t đư ng và hàm m t đ Gauss ẫ ủ ặ ờ ậ ộ 54 4.10 Khố i mô ph ng nh p nhô m t đưỏ ấ ặ ờng như đại lượng ng u nhiên ẫ 54 4.11 Khố i mô ph ng h th ng treo bán ch ng ỏ ệ ố ủ độ 54 4.12 Khố i tính h s c n gi m chấn bệ ố ả ả semi tối ưu 55

4.14 Khố i mô ph ng h th ng treo b ng ỏ ệ ố ị độ 56 4.15 Thay th u vào và ra c a kh i mô ph ng h động ế đầ ủ ố ỏ ệ thố ng treo b ị 57

4.16 So sánh gia t c khố ối lượng được treo c a h ủ ệthố ng treo bán chủ

động và h th ng treo b ng trong mi n t n s ệ ố ị độ ề ầ ố 58

4.17 So sánh không gian làm vi c c a h h ệthố ng treo b ng trong mi n t n s ị độ ệ ủề ầệthốống treo bán ch ng và ủ độ 58

4.18 So sánh bi n d ng l p c a h thố ng treo b ng trong mi n t n s ếị độạ ố ủ ề ầệ thố ng treo bán ch ng và h ố ủ độ ệ 59

4.19 So sánh gia t c khđộng và h th ng treo b ng trong mi n th i gian v i nh p ệ ốố ối lượng đượị độ c treo c a h ủ ềệthốờng treo bán ch ớ ấủ

nhô mặt đường có d ng hình sin ạ

4.22 Quan h gi a gia t c kh chấn bsemi ệ ữ ố ối lượng được treo và h s c n giệ ố ả ảm 62

4.23 So sánh gia t c khđộng và h th ng treo b ng trong mi n th i gian v i nh p ệ ốố ối lượng đượị độ c treo c a h ủ ềệthốờng treo bán ch ớ ấủ

4.24 So sánh không gian làm vi c c a h h ệ thố ng treo b ng trong mi n th i gian v i nh p nhô mị độ ệ ủề ệthốờ ng treo bán ch ng và ớ ấ ủ độ ặt

4.25 So sánh bi n d ng l p c a h thống treo b ng trong mi n th i gian v i nh p nhô mế ị độạ ố ủ ệềthố ng treo bán ch ng và h ờ ớ ủ độấ ặệt

Chương I TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

c nghiên c u c tài là nghiên c ng c a ô tô Khi ô tô làm

việc, có hai nguyên nhân chính gây ra dao động Th nhứ ất là dao động có tính quy luật được gây ra b i các chi tiở ết quay trên xe như trục khuỷu động cơ, bánh đà, các bánh răng trong hộp s , trố ục các đăng,… Thứ hai là dao động có tính ng u nhiên ẫđược gây ra do ô tô chuyển động trên mặt đường không b ng ph ng, l c cằ ẳ ự ản gió,…Nghiên c u dứ ao động trên ô tô có vai trò đặc bi t quan tr ng B i nh ng dao ệ ọ ở ữ

động này có ảnh hưởng lớn đến độ ề b n các b phộ ận cũng như những ch tiêu khác ỉ

đặt ra khi thi t k ô tô M t trong s ế ế ộ ố đó là chỉ tiêu đảm bảo độ êm d u chuyị ển động cho người và hàng hóa trên xe

ng có tính quy lu c sinh ra ch y u do s m t cân b

động c a các chi ti t chuyủ ế ển động quay T ừ đó sinh ra lực quán tính ly tâm thay đổi theo m i chu k quay c a chi tiỗ ỳ ủ ết máy Do đó dao động thường thay đổi tùy thuộc vào tốc độ quay c a các chi ti t Nhủ ế ững dao động này r t khó tri t tiêu hoàn toàn ấ ệnhưng lại có th làm gi m t i m c th p nhể ả ớ ứ ấ ất Điều đó được th c hi n b ng cách tính ự ệ ằtoán phân ph i khố ối lượng vật quay để kh l c quán tính và mô men quán tính Do ử ự

đó nhìn chung những dao động mang tính quy lu t không gây ra l c tác d ng quá ậ ự ụ

l n lên các b ph n ô tô trong quá trình làm vi ớ ộ ậ ệc

T i tr ng tác dả ọ ụng lên ô tô do dao động ngẫu nhiên thường có ảnh hưởng lớn hơn nhiều so v i t i trớ ả ọng mà dao động có tính quy lu t t o ra B i ngoài vi c gây ậ ạ ở ệ

ra những hư hỏng cho các chi tiết máy mà điển hình nh t là nhấ ững hư hỏng do mỏi thì dao động ng u nhiên còn gây ra các t i trẫ ả ọng va đập lớn đặc bi t khi xe di ệchuyển trên những địa hình x u Do vây khi kh o sát vấ ả ấn đề dao động trên ô tô thì dao động ngẫu nhiên luôn được các nhà nghiên cứu đặt lên hàng đầu

Ô tô là m t t h p r t nhi u h ộ ổ ợ ấ ề ệ thống ghép n i ph c tố ứ ạp, cho nên để đáp ứng

việc đảm bảo dao động ng u nhiên trên ô tô là nh nhẫ ỏ ất thì người thi t k c n phế ế ầ ải

gi i quy t r t nhi u vả ế ấ ề ấn đề liên quan Nghĩa là có rất nhi u y u t ề ế ố ảnh hưởng đến dao động ngẫu nhiên trên ô tô như: kế ất c u v , kiỏ ểu dáng khí động h c c a ô tô, h ọ ủ ệ

thống treo, k t c u và áp suế ấ ất hơi củ ốp,… Trong số đó, hệa l ống treo có vai trò th

đặc bi t quan tr ng và có ệ ọ ảnh hưởng quyết định đến dao động ng u nhiên trên ô tô ẫViệc nghiên c u tính toán h p lý h th ng treo là m t trong nh ng vứ ợ ệ ố ộ ữ ấn đề ấ m u ch t ố

giải quyết bài toán dao động trên ô tô

1.2 Đố i tư ợng nghiên c u ứ

ng nghiên c u c tài là h o sát so sánh Đối tượ ứ ủa đề ệthống treo ô tô, qua đó khả

kh ả năng làm việc, kh ả năng đảm bảo dao động c a ô tô gi a h ủ ữ ệthống treo có điều khi n và h ể ệthống treo không điều khi n ể

Như vậ ớ ục đích nghiên cứu đặt ra như trên, trướ ế ầ ể

vấn đề liên quan đến h ệthống treo g m có: vai trò c a h ồ ủ ệthống treo trên ô tô; các chỉ tiêu đánh giá dao động c a ô tô; các yêu củ ầu đố ớ ệ ối v i h th ng treo Các ch tiêu ỉ

s ẽ là thước đo khả năng đáp ứng t t hay không tố ốt của một hệ thống treo Nh ng nữ ội dung trên s ẽ được trình bày phở ần dưới đây

1.3 Các vấ n đ liên quan đế ề n đ i tư ố ợng nghiên c u ứ

1.3.1 Vai trò c a h ủ ệ thống treo trên ô tô

H ệ thống treo là b phộ ận đàn hồi đặt gi a phữ ần được treo (thân xe) và phần không được treo (c u xe và bánh xe), hình thành m t liên kầ ộ ết “mềm” giữa hai ph n ầ

H ệ thống treo có vai trò ngăn cách thân xe với bánh xe, qua đó nó có tác dụng làm

giảm tải trọng động thẳng đứng tác d ng t bánh xe lên thân xe và d p t t nhanh các ụ ừ ậ ắdao động c a thân xe khi bánh xe chuyủ ển động trên mặt đường không b ng ph ng ằ ẳNgoài ra, h ệ thống treo còn giúp truy n l c t ề ự ừ bánh xe lên thân xe và ngượ ại, đểc l

d ch khác không mong mu n c a bánh xe; truy n l c và mô mên t bánh xe lên ị ố ủ ề ự ừthùng xe ho c khung xe B ặ ộ phận gi m chả ấn dùng để ậ d p tắt các dao động do b ộ

phận đàn hồ ại t o ra nh v y mà b o v b ờ ậ ả ệ ộ phận đàn hồi Gi m ch n trên ô tô có ả ấnhi u loề ại, trong đó thường s d ng gi m ch n th y l c hay khí nén v i thông s k ử ụ ả ấ ủ ự ớ ố ỹthuậ ặc trưng là hệ ố ảt đ s c n giảm chấn b

Tóm l i h ạ ệ thống treo ô tô th c hi n các nhi m v ự ệ ệ ụ như nâng đỡ trọng lượng thân xe, duy trì s ự ếti p xúc gi a l p xe và mữ ố ặt đường, đảm b o s ả ự ổn định chuy n ể

động của xe, ngăn cách giữa thân xe v i nhớ ững rung động c a bánh xe khi xe ủchuyển động trên mặt đường mấp mô đem lạ ựi s êm d u chuyị ển động và kh ả năng bám đường của phương tiện

1.3.2 Các ch ỉ tiêu đánh giá dao động c a ô tô ủ

Khi ô tô chuyển động trên đường, dao động xu t hi n trong toàn b h ấ ệ ộ ệ thống

của xe dưới tác động kích thích c a các m p mô biên dủ ấ ạng đường Dao động c a ô ủ

tô ảnh hưởng đến người ng i trên xe, hàng hóa chuyên ch ồ ở cũng như độ ề b n và tu i ổ

thọ ủ c a các kết cấu ô tô Các ch ỉ tiêu đánh giá dao động của ô tô được xây d ng trên ự

cơ sở đánh giá mức độ ảnh hưởng của dao động ô tô đến con người, hàng hóa và an toàn trong quá trình chuyển động Có r t nhi u ch ấ ề ỉ tiêu đưa ra để đánh giá ảnh hưởng của dao động trên ô tô trong đó có các chỉ tiêu cơ bản sau:

- Các ch ỉ tiêu đánh giá về độ êm dịu chuyển động;

- Chỉ tiêu v hành trình làm viề ệc của hệ thống treo;

- Chỉ tiêu v ề độ bám đường và lực tác dụng của hệ dao động lên mặt đường

a Các ch ỉ tiêu đánh giá về độ êm d u chuyị ể n đ ộng

Các ch ỉ tiêu đánh giá về độ êm d u chuyị ển động nh m m c tiêu ki m soát các ằ ụ ểrung động c a ô tô, sao cho c m giác mà hành khách ng i trên xe c m nhủ ả ồ ả ận được là không vượt quá m t gi i h n nhộ ớ ạ ất định Ngoài ra các ch ỉ tiêu này đưa ra còn nhằm

t p trung gi i quy t v ậ ả ế ề tính toán độ ề b n c a ô tô Tuy nhiên, do s nh y c m củ ự ạ ả ủa

mỗi người đố ới rung đội v ng là khác nhau nên gi i hớ ạn đánh giá độ êm d u s rị ẽ ất khó xác định chung và phù h p cho mợ ọi người

xây d ng các ch êm d u chuy ng Phương pháp chung để ự ỉ tiêu đánh giá độ ị ển độ

là nghiên c u ph n ng cứ ả ứ ủa con ngườ ới dao đội v ng khích thích hình sin nh m nhằ ận

d ng các vùng c m giác v s d ạ ả ề ự ễ chịu (ho c khó ch u) cặ ị ủa con người ứng v i các ớgiá tr ị biên độ ốc độ, t hoặc gia t c cố ủa dao động tác d ng theo mụ ột hướng nhất định (từ chân đến đầu, t bên này sang bên kia ho c t trư c ra sau) ng v i d i t n s ừ ặ ừ ớ ứ ớ ả ầ ố

nhấ ịt đnh

Hiệ ề ỉ tiêu đánh giá chất lượng độ ịu tùy theo quan điểm

c a chuyên gia nghiên c u, tùy t ng qu c gia và các t ủ ứ ừ ố ổ chức nghiên cứu tác động

của dao động đến con người Các chỉ tiêu đánh giá độ êm d u chuyị ển động gồm:

2 Gia tốc và thời gian dao động

ng c a ô tô ng gia t c khác nhau có ng l n kh

chịu đựng của con người ng i trên ô tô Nhìn chung, khi gia tồ ốc càng tăng thì thời gian chịu được dao động của cơ thể người càng giảm Do đó gia tốc dao động là

m t ch tiêu quan trộ ỉ ọng đánh giá độ êm d u chuyị ển động của ô tô Để ả c i thiện độ

êm d u chuy n ng thì ngoài vi c giị ể độ ệ ảm biên độ gia tốc dao động còn ph i giả ảm thời gian dao động gia t c đó ở ố

Trên hình 1.1 là tiêu chu n ISO2631-1985 mô t kh ẩ ả ả năng chịu đựng được của con người trong điều kiện dao động c a cabin máy kéo Có th th y r ng t n s t ủ ể ấ ằ ở ầ ố ừ

4 8 Hz n u gia t÷ ế ốc dao động thẳng đứng c a cabin là 0,15 m/sủ 2thì người ng i trên ồ

xe chịu được th i gian tờ ối đa là 24 giờ Còn cũng trong dả ầi t n s y, n u gia tố ấ ế ốc tăng lên 3,15 m/s2thì người ngồi trên cabin ch ỉchịu được trong th i gian 1 phút ờ

Hình 1.1 Đường đặc tính c a gia t c và thủ ố ời gian đáp ứng với tầ ố dao độ n s ng

3 Biên độ và v n tậ ốc dao động

n êm d u chuy ng J6a c a Hi p h (SAE Theo tiêu chuẩ ị ển độ ủ ệ ội kỹ sư ô tô quốc tế

international) thì khi tầ ố tăng thì biên độ dao độn s ng giảm đáng kể (hình 1.2) Theo

đó, quan hệ ữ ầ gi a t n s và gi i hố ớ ạn biên độ dao động được chia ra 3 vùng, m i vùng ỗ

có các chỉ tiêu đánh giá êm dịu khác nhau, c th ụ ểlà:

Trong kho ng t n s t 1 ÷ 6 Hz giá tr nh cả ầ ố ừ ị đỉ ủa đặc tính được xác định b ng ằtích của biên độ và lập phương củ ầ ố góc dao động không được vượa t n s t quá 12.6 m/s3 Ví d ng v i t n s f = 1 Hz (t n s góc ụ ứ ớ ầ ố ầ ố  = 2πf = 2π rad/s), thì giá trị biên

độ dao động cho phép là: 12,6 m.s-3/ (2π rad.s-1)3 = 0,0508 m;

Trong kho ng t n s 6 ÷ 20 Hz, giá tr cả ầ ố ị ủa đỉnh gia tốc được xác định b ng ằtích biên độ và bình phương của t n s ầ ố góc dao động không được nh ỏ hơn 0,33 m/s2

Trong kho ng t n s t 20 60 Hz, giá tr nh c a v n tả ầ ố ừ ÷ ị đỉ ủ ậ ốc được quy d nh ị

b ng tích cằ ủa biên độ và t n s ầ ố góc không được vượt quá 2,7 m/s

Hình 1.2 Quan h gi a t n s ệ ữ ầ ố dao động với vậ ố n t c, gia tốc và biên độ dao động

Tóm l i, các ch tiêu v êm d u chuyạ ỉ ề độ ị ển động c a ô tô nh m mủ ằ ục đích đảm

bảo dao động c a ô tô n m trong gi i h n chủ ằ ớ ạ ịu đựng của con người Ngoài ra nó còn

là cơ sở để tính toán b n các b ph n trên ô tô Các ch tiêu v êm d u chuy n ề ộ ậ ỉ ề độ ị ể

động bao g m t n sồ ầ ố, biên độ ậ ố, v n t c, gia t c và thố ời gian dao động và chúng có

mối quan hệ ph thu c l n nhau ụ ộ ẫ

b Chỉ tiêu hành trình làm vi c củ ệ a h th ng treo ệ ố

Hành trình làm vi c c a h ệ ủ ệ thống treo được tính b ng giá tr cằ ị ực đạ ủi c a hiệu

s gi a chuy n v phố ữ ể ị ần được treo và không được treo max(z s −z u) Hay đó chính là không gian làm vi c c n thi t cho h ệ ầ ế ệthống treo hoạt động không xảy ra va đập lên

các ụ ạ h n ch trong các hành trình nén và hành trình x cế ả ủa hệ ố th ng Khi hành trình làm vi c c a h ệ ủ ệthống treo thay đổ ẽ ẫn đến sự thay đổ ềi s d i v các thông s ố dao động

c a phủ ần không được treo và phần được treo như biên độ ầ, t n s , gia t c dao ố ốđộng,… Chỉ tiêu này s m b o hành trình làm vi c c a h th ng treo n m trong ẽ đả ả ệ ủ ệ ố ằ

một khoảng nhấ ịnh đểt đ dao động c a ô tô h p lý ủ ợ ( t  ax( − ) n)

c Chỉtiêu về độ bám đường

Khi ô tô chuyển động trên đường, do xe b ị dao động nên l c pháp tuy n tác ự ế

d ng gi a l p xe và mụ ữ ố ặt đường luôn thay đổi L c pháp tuyự ến này đặc trưng cho

kh ả năng bám đường c a ô tô Ngoài ra các tr s c a các thành ph n lủ ị ố ủ ầ ực như lực ngang, l c kéo, l c phanh phát huy t i vùng ti p xúc c a bánh xe và mự ự ạ ế ủ ặt đường ph ụthuộc vào l c pháp tuy n gi a l p và mự ế ữ ố ặt đường Do vậy dao động thẳng đứng c a ủbánh xe s ẽ ảnh hưởng đến kh ả năng bám đường, tính điều khiển cũng như tớ ải i t

đề ậ ở c p trên thì h th ng treo c n ph i đ m bệ ố ầ ả ả ảo được các yêu c u sau: ầ

Quan h ng l c hệ độ ự ọc và động h c chuyọ ển động bánh xe như: tính chất động

học bánh xe dẫn hướng, độ bám đường c a bánh xe, ; ủ

c ng v tin c y cao khi làm vi

Trọng lượ ần không được treo nhỏ

m t i m c t i thi ng c a ph c treo và các chuy ng theo

phương không mong muốn;

Không gian làm vi c c a h ệ ủ ệthống treo nh ỏ qua đó giảm bớt kích thước c a h ủ ệ

thống, để đáp ứng yêu c u kầ ết cấu h ốệth ng treo nh g n ỏ ọ

c t o ra áp l c quá l n lên m ng xBánh xe không đượ ạ ự ớ ặt đường, gây tác độ ấu

đến m t đư ng; ặ ờ

t c a ô tô khi di chuy n trên nh ng lo i m ng có

độ ấ m p mô khác nhau

Nhận xét:

Do đặc điểm c a các thông s k t c u h th ng treo (g m các khủ ố ế ấ ệ ố ồ ối lượng dao

độ g, độ ứn c ng c a ph n t ủ ầ ử đàn hồi và h s c n gi m ch n c a ph n t gi m ch n, ệ ố ả ả ấ ủ ầ ử ả ấcác kích thước b ố trí) mà các đáp ứng đầu ra c a h th ng không th thủ ệ ố ể ỏa mãn đồng thời các ch ỉ tiêu đã đặt ra v êm d u, v kh ề độ ị ề ả năng bám đường, v không gian làm ề

vi c cho h ệ ệ thống hoạt động t t nh t, ho c viố ấ ặ ệc đáp ứng các ch tiêu l i có s mâu ỉ ạ ựthuẫn nhau, ví d ụ:

Tăng độ êm d u chuyị ển động thì c n giầ ảm độ ứ c ng c a h thủ ệ ống treo, nhưng điều đó sẽ làm tăng không gian làm việc c a h th ng; ủ ệ ố

Muốn tăng khả năng bám đường của phương tiện thì cần tăng áp lực pháp tuyế ủn c a bánh xe v i m t đướ ặ ờng, nhưng điều đó lại làm m t đư ng nhanh h ng ặ ờ ỏGiảm dao động c a phủ ần không được treo lại làm tăng cường độ dao động c a ủ

phần không được treo, làm cho ph n t ầ ử đàn hồi và gi m ch n ph i h p th l c tác ả ấ ả ấ ụ ự

d ng lụ ớn hơn, đồng thời bánh xe cũng tác dụng lực lớn hơn lên mặt đường

Như vậy h th ng treo hi n tệ ố ệ ại thường ch m bỉ đả ảo được ch tiêu chính là êm ỉ

d u chuyị ển động Còn các yêu c u khác thì vầ ẫn chưa được tính toán đến

1.4 Phương trình mô tả dao đ ng h th ng treo ộ ệ ố

ng c a h ng treo g m mô hình Các phương pháp xây dựng mô hình dao độ ủ ệthố ồ

¼, mô hình ½ và mô hình toàn xe Ph n này s ầ ẽ trình bày phương pháp xây dựng phương trình vi phân mô tả dao động c a h thủ ệ ống treo trên cơ sở mô hình ¼

Các khối lượng quy d n khi mô hình hóa h ẫ ệthống treo g m khồ ối lượng phần không được treo và khối lượng phần được treo Trong đó, khối lượng được treo ký

hi u là mệ s g m các khồ ối lượng như thân xe, khung xe, động cơ, hàng hóa và hành khách, có trọng tâm đặ ạt t i tr ng tâm xe Khọ ối lượng không được treo ký hi u là ệ

mu gồm khối lượng vành bánh xe, c u xe, ầ

H ệthống treo liên k t m m gi a khế ề ữ ối lượng ms và mu gồm lò xo có độ ứ c ng

ký hi u là kệ s và gi m ch n có h s c n gi m ch n là bả ấ ệ ố ả ả ấ s L p xe là m t ph n t ố ộ ầ ử đàn

hồi nên cũng được mô hình hóa thành một lò xo có độ ứ c ng ký hi u là kệ t và một

giảm chấn có h s c n giệ ố ả ảm chấn ký hi u là bệ t

Lực kích động gây ra dao động cho cơ hệ do các nh p nhô c a mấ ủ ặt đường sinh

ra Các dao động c a ô tô sinh ra khi di chuy n gủ ể ồm: dao động thẳng đứng, dao

động l c ngang và l c d c cắ ắ ọ ủa thân xe Trong đó dao động theo phương thẳng đứng

là lớn nh t và là thông s ấ ố đánh giá tính êm dịu chuyển động c a ô tô ủ

Mô hình h ệthống treo ¼ là mô hình cơ bản nhất để khảo sát dao động c a ô tô ủthích h p cho vi c nghiên cợ ệ ứu dao động theo phương thẳng đứng c a thân xe hay ủ

của một bánh xe Mô hình ¼ h ệthống treo được biểu diễn như ở hình 1.3

Hình 1.3 Mô hình ¼ hệ ố th ng treo b ng ị độTrong mô hình trên, tọa độ suy rông zs được g n v i khắ ớ ối lượng ms, zu với

khối lượng mu tương ứng là độ ệ l ch c a các khủ ối lượng đó so với v trí cân b ng ị ằ

tĩnh của chúng Tọa độ zr g n v i v trí ti p xúc c a bánh xe v i mắ ớ ị ế ủ ớ ặt đường ch ỉ độ

l ch c a v ệ ủ ị trí đó so với m t v trí c nh chộ ị ố đị ọn trước H ệ dao động g m hai b c t ồ ậ ự

do là dao động thẳng đứng c a ms và mu theo tủ ọa độ zs và zu

Xây dựng phương trình vi phân chuyển động cho h d a trên nguyên lý ệ ựĐalămbe Theo nguyên lý này, F F+ qt =0, trong đó F là t ng các ngo i lổ ạ ực tác dụng lên v t, ậ F qt là lực quán tính Dưới đây tiến hành lập phương trình cân bằng cho từng vật Đố ới v i kh i lưố ợng được treo, các ngo i lựạ c tác dụng là:

Hình 1.4 Các lự c tác d ng lên kh i lưụ ố ợng được treo

Lực do phầ ử đàn hồ ủa hệ thốn t i c ng treo tác d ng lên: ụ

m z s s+b z s( s− z u)+k z s( s−z u)=0 (1-1)

Với khối lượng không được treo, các ngoại lực tác dụng như sau:

Hình 1.5 Các lự c tác d ng lên kh i lưụ ố ợng không được treo

Lực do phầ ử đàn hồ ủa và phầ ử ản t i c n t gi m ch n h ấ ệthống treo tác d ng lên: ụ

Các thông s ố cơ bản c a h ủ ệ thống treo b ng gị độ ồm độ ứ c ng ks c a ph n t ủ ầ ửđàn hồi và h s c n gi m ch n bs ệ ố ả ả ấ được tính như sau:

Tính độ ứ c ng ks

c ng k

Độ ứ s được tính toán v i mớ ục tiêu đảm b o ch tiêu êm d u chuyả ỉ ị ển động

T c là t n s ứ ầ ố dao động riêng c a phủ ần được treo ô tô ph i phù h p v i t n s dao ả ợ ớ ầ ốđộng mà con người chịu được T n s ầ ố mà con người chịu được lâu dài thường l y ấ

b ng t n s ằ ầ ố dao động của người đi bộ Để đáp ứng được điều kiện đó, số ầ l n dao

động trong m t phút c a khộ ủ ối lượng được treo xe ch ở ở người (xe buýt và xe du

khoảng tương ứng, t c là: ứ bmin1  b b s max1

H ệthống treo không điều khiển và có điều khi n: ể

H ệthống treo không điều khiển còn được g i là h ọ ệthống treo b ng có các ị độthông s ố đặc trưng là độ ứ c ng c a ph n t ủ ầ ử đàn hồi và h s c n gi m ch n c a phệ ố ả ả ấ ủ ần

t gi m ch n có giá tr ử ả ấ ị không thay đổi cùng v i s ớ ự thay đổi liên t c c a các kích ụ ủthích từ ặ m t đư ng khi xe di chuy n ờ ể

H ệthống treo có điều khi n g m hai lo i: h ể ồ ạ ệthống treo hoàn toàn ch ng và ủ độ

h ệ thống treo bán ch ng V i h ủ độ ớ ệ thống treo lo i này, h s c n gi m ch n hoạ ệ ố ả ả ấ ặc

độ ứ c ng ph n t ầ ử đàn hồi có th ể thay đổi được đồng th i v i s ờ ớ ự thay đổ ủi c a các kích thích t mừ ặt đường Thông thường, h ệthống treo có điều khiển thường có h s cệ ố ản

gi m chả ấn thay đổi Khi đó mô hình hệ thống treo có điều khiển được mô t ả như ởhình 1.6 Thành ph n l c Fầ ự a có th ể thay đổi được do h s c n gi m ch n có th ệ ố ả ả ấ ểthay đổi đưa thêm vào

Hình 1.6 Mô hình hệ ống treo có điề th u khi n ể

L c Fự a liên tục thay đổi trong quá trình xe di chuyển trên đường giúp cho xe đạt được độ êm d u chuyị ển động cao nhất Khi đó phương trình vi phân chuyển

động c a h thủ ệ ống treo có điều khiển được b sung thêm thành ph n l c Fa vào các ổ ầ ự

phương trình (1-3) và (1-4) như sau:

Nhận xét: H ệ thống treo không điều khi n v i các thông s c a b phể ớ ố ủ ộ ận đàn

h i và gi m chồ ả ấn không thay đổi tương ứng v i kích thích t mớ ừ ặt đường khi xe di chuyển s ỉ đáp ứng đượẽch c chuyển động êm d u c a ô tô trên nhị ủ ững địa hình nh t ấđịnh Do đó nếu xe di chuy n trên nh ng lo i mể ữ ạ ặt đường khác thì h thệ ống treo cũ

l i tr nên không thích h p H ạ ở ợ ệthống treo hi n nay ch m bệ ỉ đả ảo độ êm d u c a ô tô ị ủtrong một vùng t n s làm vi c nhấ ịnh Như vậầ ố ệ t đ y nghiên c u h ống treo có điều ứ ệthkhi n giúp ô tô làm viể ệc được trong nhi u vùng t n s ề ầ ố khác nhau, đáp ứng v i nhi u ớ ề

loạ ịi đ a hình khác nhau chính là một yêu cầu c p thi t t ra ấ ế đặ

1.5 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.5.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

gi i quy t v nêu ra trên, nhi u nhà nghiên c

hành nghiên c u v h ứ ề ệ thống treo đáp ứng tốt hơn các chỉ tiêu dao động c a ô tô ủ

Một số nghiên cứu điển hình như sau:

1 Luận văn thạc s khoa hỹ ọc “sử ụ d ng thuật toán LQG để ối ưu hóa các tthông s ốthiế ế ủt k c a h ệthống treo ô tô” (năm 2006) Tác giả Hà Văn Thảo, trường

Đạ ọi h c Bách khoa Hà Nội đã tìm hiểu và đưa ra được nh ng n i dung lý thuy t ữ ộ ếđiều khi n tể ối ưu và thuật toán điều khi n LQG; t ể ừ đó tác giả đã ứng dụng điều khi n LQG vào tính tể ối ưu các thông số thiế ế ệ thốt k h ng treo c a ô tô theo mô hình ủ

¼ K t qu nghiên c u c a tác gi cho th y các thông s tế ả ứ ủ ả ấ ố ối ưu trên hệ thống treo

đảm bảo độ êm d u chuyị ển động tốt hơn so vớ ệ ối h th ng treo v i các thông s tính ớ ốtoán theo phương pháp truyền th ng ố

2 Luận văn thạc s k ỹ ỹ thuật “nghiên cứu đánh giá độ êm d u c a ô tô khách ị ủ

29 ch ng i s n xu t t i Viỗ ồ ả ấ ạ ệt Nam” Tác giả Bùi Quốc Vĩnh, trường Đại học Đà

Nẵng đã xây dựng được mô hình phẳng tính toán dao động c a xe khách 29 ch ủ ỗHyundai County theo hai phương dọc, ngang, qua đó xác định được các thông s ốđặc trưng: dịch chuy n, v n t c, gia t c c a phể ậ ố ố ủ ần được treo và không được treo Luận văn cũng đã ch ng minh và minh h a bứ ọ ằng đồ ị ảnh hưở th ng c a các thông s ủ ố

k t cế ấu như độ ứ c ng lốp, độ ứ c ng h ệthống treo, h s c n gi m chệ ố ả ả ấn đến độ êm dịu

của ô tô thông qua đặc tính t n sầ ố, biên độ

Nhận xét:

Các nghiên c u v n ch ứ ẫ ỉchủ ế ậ y u t p trung vào tính toán tối ưu các thông số ủa c

h ệthống treo không điều khiển được và s d ng nhử ụ ững mô hình đơn giản để khảo sát Vi c tính toán tệ ối ưu đó phầ ớn cũng mớn l i ch ỉ đáp ứng được ch tiêu v êm ỉ ề độ

d u chuyị ển động của ô tô mà chưa xét đến nhi u ch tiêu khác Nói tóm l i, vi c tìm ề ỉ ạ ệ

hi u và phát tri n h ề ể ệthống treo có điều khi n hay còn gể ọi là “hệ thống treo thông minh” vẫn chưa được các tác gi ả đi sâu nghiên cứu

1.4.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Trên th gi i, nghiên cế ớ ứu dao động trên ô tô đã được ti n hành t u, v i rế ừlâ ớ ất nhi u công trình c a nhi u tác gi khác nhau Càng v sau này, t kho ng nh ng ề ủ ề ả ề ừ ả ữnăm 90 cho đến nay v i s phát tri n m nh m cớ ự ể ạ ẽ ủa máy tính điệ ử ớ ự ỗ ợn t v i s h tr

c a các ph n m m tính toán mủ ầ ề ạnh như Matlab Simulink, ANSYS,…việc nghiên

cứu dao động c a ô tô tr nên d ủ ở ễ dàng hơn rất nhiều Cũng vì thế mà có r t nhiấ ều nghiên cứu được ti n hành t p trung nhi u vào vi c nghiên c u kh ế ậ ề ệ ứ ả năng điều khiển được c a h th ng treo, tủ ệ ố ối ưu hóa các thông số ế ấ k t c u của ô tô đặc bi t là h ệ ở ệthống treo để ảm dao độ gi ng, nâng cao chất lượng của phương tiện M t s nghiên ộ ố

n án ti n s n h ng treo hoàn toàn bán ch ng thông qua

h ệthống treo mà các tác gi ả đưa ra hầu hết chỉ ừ d ng lại ở mô hình ¼ và mô hình ½

1.6 Đặ ấ t v n đ nghiên c u ề ứ

T nh ng phân tích trên nh n ừ ữ ở ậ thấ ằy r ng c n ti p t c nghiên c u phát tri n h ầ ế ụ ứ ể ệthống treo có điều khiển để đáp ứng tốt hơn sự làm vi c c a ô tô Xu t phát t ệ ủ ấ ừ đó, tôi đã chọn đề tài nghiên c u cho luứ ận văn là: “Xây dựng mô hình kh o sát s làm ả ự

việ c của h ệ thống treo bán ch ủ động”

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là:

1 Xây dựng được mô hình của hệ thống treo ô tô bán ch ng; ủ độ

2 Nghiên cứu động l c h c h ự ọ ệthống treo bán ch ng (h ủ độ ệthống treo có kh ảnăng điều ch nh h s c n gi m ch n) mô ph ng b ng ph n m m Matlab ỉ ệ ố ả ả ấ ỏ ằ ầ ềSimulink;

3 D a trên các k t qu mô ph ự ế ả ỏng, phân tích so sánh các đặc điểm làm việc

của hệ thống treo b ng và h ị độ ệthống treo bán ch ng ủ độ

Nội dung của luận văn gồm các chương:

ng quan v ng nghiên c u: tìm hi c nghiên c

và đối tượng nghiên c u cứ ủa đề tài, t ừ đó phân tích lý do lựa chọn đề tài và nêu

nh ng m c tiêu, yêu c u mà luữ ụ ầ ận văn cần gi i quy ả ết

m k t c u gi m ch n c a h ng treo bán ch ng: tìm Chương II: Đặc điể ế ấ ả ấ ủ ệthố ủ độ

hi u c u t o và phân tích nhể ấ ạ ững đặc điểm v kh ề ả năng làm việc, nguyên lý làm việc

và điều khi n c a m t lo i gi m ch n c th s d ng trong h th ng treo ô tô bán ể ủ ộ ạ ả ấ ụ ể ử ụ ệ ốchủ độ ng

ng l c h c h ng treo bán ch ng: xây Chương III: Mô hình tính toán độ ự ọ ệ thố ủ độ

d ng mô hình h ự ệthống treo b ng và bán ch ng ph c v cho vi c nghiên c u ị độ ủ độ ụ ụ ệ ứdao động c a ô tô; lủ ập phương trình vi phân chuyển động, phương trình không gian

trạng thái c a h ốủ ệ th ng treo b ng và bán ch ị độ ủ động trên cơ sở mô hình l a ch n; ự ọxây dựng hàm điều khi n h ể ệthống treo bán ch ng ủ độ

Chương II ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU GIẢM CHẤN CỦA HỆ THỐNG TREO BÁN CHỦ ĐỘNG

Khi gi m ch n làm vi c, ả ấ ệ chấ ỏng đượt l c d n t bu ng ch a này sang bu ng ồ ừ ồ ứ ồ

chứa khác qua các l trên van tiỗ ết lưu có tiết di n r t bé làm cho ch t l ng ch u lệ ấ ấ ỏ ị ực

c n l n làm d p tả ớ ậ ắt nhanh các dao động Như vậ khi kích thướy, c ti t di n các l ế ệ ỗtiết lưu không đổi thì h s c n gi m chệ ố ả ả ấn là không đổi Còn khi kích thước các l ti t ỗ ếlưu có thể điều khi n trong quá trình gi m ch n làm vi c thì ta có h s c n gi m ể ả ấ ệ ệ ố ả ảchấn có kh ả năng thay đổi được Đó cũng chính là nguyên lý làm việc chung c a ủ

gi m chả ấn có điều khiển được dùng trên h ệ thống treo bán ch ủ động Chương này trình bày k t c u, nguyên lý làm viế ấ ệc và nguyên lý điều khi n c a m t lo i giể ủ ộ ạ ảm chấn có điều khi n trên h th ng treo bán ch ng c a xe Toyota ể ệ ố ủ độ ủ

2.1 Kế t cấu củ giảa m ch n ấ

a) b) Hình 2.1 C u t o và các trấ ạ ạng thái đóng mở ỗ l tiết lưu ủ c a gi m ch n.ả ấ

m ch n có c u t o v n gi ng gi m ch u khi c Giả ấ ấ ạ ề cơ bả ố ả ấn không điề ển đượĐiểm khác bi t là gi m ch n có các van tr và van nén có th ệ ả ấ ả ể điểu khiển được độ

m c a các l ở ủ ỗ tiết lưu thay vì các van có độ ở không đổi như ở ả m gi m ch n không ấđiều khiển được

c u t o gi m ch n c th hi n trên hình 2.1a L c c n gi m ch

được thay đổi nh vi c ờ ệ đóng mở các l tiỗ ết lưu trên van Khi giảm ch n làm vi c, ấ ệvan được dẫn động b i cở ần điều khi n s quay bên trong c n pít tông Các m t c t ể ẽ ầ ặ ắngang A – A’, B – B’, C – C’ qua các vị trí có l ỗ tiết lưu được dùng để mô t ng ảtrạthái đóng mở các l tiỗ ết lưu khi giảm ch n làm vi c và đư c bi u di n hình 2.1b ấ ệ ợ ể ễ ở

m b o các ho a gi m ch n, van quay c a gi m ch

được dẫn động b i cở ần điều khi n ể cũng chính là cần pít tông Cần điều khi n l i ể ạđược dẫn động b i mở ột động cơ bướ Động cơ bước c có c u t o bao g m hai cu n ấ ạ ồ ộdây stator (hình 2.2a) Dòng điện qua các cuộn dây stator làm quay nam châm vĩnh

cửu được g n vắ ới đầu cần điều khi n c a gi m ch n do s c hút c a lể ủ ả ấ ứ ủ ực điện t ừECU thay đổ ựi c c c a stator t ủ ừ N sang S và ngượ ạc l i hay tr ng thái không phân ở ạ

cực Động cơ bước có ba v trí dị ừng Tương ứng v i m i v trí d ng cớ ỗ ị ừ ủa động cơ bước, cần điều khi n s dể ẽ ẫn động các van quay t o thành m t trạ ộ ạng thái đóng mởcác lỗ ết lưu Sơ đồ ạ ti m ch đi n cệ ủa động cơ bước được thể ệ ở hi n hình 2.2b

a) b) Hình 2.2 C u t o c a ấ ạ ủ động cơ bướ a) Sơ đồ ấ ạo; b) Sơ đồ ạch điệc c u t m n

c l p 4 gi m ch ng b n bánh xe c n i song song Động cơ đượ ắ ở ả ấn tương ứ ố đượ ố

và c ả 4 đều hoạt động đồng thời Sơ đồ ố n i dây c a bủ ốn động cơ bước được mô t ả

như ở hình 2.3 Theo sơ đồ ố n i dây, cu n dây stator th nh t cộ ứ ấ ủa động cơ bước có hai đầu nối vào hai điện c c S+ và S- c a ECU, cu n dây stator th hai cự ủ ộ ứ ủa động cơ bước có m t đ u n i v i đi n c c SOL c a ECU và mộ ầ ố ớ ệ ự ủ ột đầu được n i đ t ố ấ

Hình 2.3 Sơ đồ ố n i dây động cơ bước

h p này d u ít b c n tr ợ ầ ị ả ở chuyển động nh t Do v y, v i ch l c gi m ch n mấ ậ ớ ế độ ự ả ấ ềm thì hệ ố ả s c n gi m ch n là nh nh t ả ấ ỏ ấ

Hình 2 4 Hoạ ột đ ng c a giủ ảm chấn khi l c giự ảm chấn mềm.

2.2.2 Lự c giảm ch n trung bình ấ

V i l c gi m ch n trung bình, l ớ ự ả ấ ỗtiết lưu B mở trong khi hai l ỗtiết lưu A và C đóng Dòng dầu chuyển động như ở hình 2.5 Lúc này do d u ch có th di chuy n ầ ỉ ể ểqua l ỗtiết lưu B nên hệ ố ả s c n gi m chả ấn được tăng lên so với trường h p l c giợ ự ảm chấn m m ề

trên hình 2.6 Do c ba l ả ỗ tiết lưu trên van quay đều đóng nên hoạt động c a giủ ảm chấn lúc này giống như giảm chấn không điều khi n H s c n gi m ch n trong ể ệ ố ả ả ấtrường h p này là l n nh t ợ ớ ấ

Hình 2 6 Hoạ ột đ ng c a giủ ảm chấn khi l c giự ảm chấn c ng ứ

2.3 H ệ thố ng đi ề u khiển giảm ch n ấ

M t cách t ng quát, ECU nh n tín hi u t các c m bi n, tính toán và x lý các ộ ổ ậ ệ ừ ả ế ửtín hiệu ừ đó đưa ra dòng điện điềt u khiển động cơ bước Hình 2.7 trình bày sơ đồ

trung gian (chỉ có xe ở

h p s t ng) ộ ố ự độ

Động cơ bước

Cần điều khi n ể

Hình 2.8 Sơ đồ ạch điệ điề m n u khi n gi m ch n ể ả ấKhi xe hoạt động bình thường, gi m chả ấn ở chế độ ự l c gi m ch n trung bình ả ấ

ho c m m, khi có nh ng kích thích t ặ ề ữ ừ bên ngoài tác động đến xe h ệ thống s ẽ thực

hiện thay đổi sang ch l c gi m ch n c ng Sau khi h t th i gian tác dế độ ự ả ấ ứ ế ờ ụng đ ềi u khi n ho c khi các kích thích t bên ngoài mể ặ ừ ất đi, hệ thống l i th c hi n s ạ ự ệ ựchuyển đổi ngượ ạ ừc l i t ch t l c gi m ch n c ng sang ch l c gi m ch n m m ế độ ừ ự ả ấ ứ ế độ ự ả ấ ề

ho c trung bình ặ Điện áp điều khi n tể ại các điện c c ECU khi l c c n gi m chự ự ả ả ấn thay đ i đưổ ợc trình bày b ng 2.1 ở ả

Bảng 2.1 Điện áp điều khi n c a ECU ể ủ

Lực giảm chấn

Điện thế ở các điện cực ECU

Chuyển từ cứng hoặc mềm sang trung bình + - 0

Chuyển từ cứng hoặc trung bình sang mềm - + 0 Chuyển từ mềm hoặc trung bình sang cứng 0 0 +

L c gi m ch n trung bình: khi l c gi m ch n chuy n t c ng ho c m m sang ự ả ấ ự ả ấ ể ừ ứ ặ ềtrung bình, dòng điệ ừ ựn t c c S+ qua cu n dây stator sang c c S- c a ECU làm nam ộ ự ủchâm vĩnh cửu quay theo chiều kim đồng h n v trí l c gi m ch n trung bình ồ đế ị ự ả ấ(hình 2.9 a)

L c gi m ch n m m: khi l c gi m ch n chuy n t c ng ho c trung bình sang ự ả ấ ề ự ả ấ ể ừ ứ ặ

mềm, dòng điện từ ực S c - qua cu n dây stator sang c c S+ c a ECU làm nam châm ộ ự ủvĩnh cửu quay ngược chiều kim đồng h n v trí l c gi m ch n m m ồ đế ị ự ả ấ ề (hình 2.9b)

L c gi m ch n c ng: khi l c gi m ch n chuy n t m m ho c trung bình sang ự ả ấ ứ ự ả ấ ể ừ ề ặ

cứng, dòng điệ ừ ựn t c c SOL qua cuộn dây stator làm nam châm vĩnh cửu quay đến

v ịtrí lực giảm ch n c ng (hình 2.9 ấ ứ c)

Hình 2 Ho 9 ạ ột đ ng c a ủ động cơ bước a) L c giự ảm chấn trung bình; b) L c giảự m

chấn m m; c) Lề ực giảm chấ n c ng ứ

Với việc điều khiển được lực cản gi m chả ấn như trên, giảm chấn có điều khiển

s ẽcho phép hệ thống treo thực hiện được các tính năng sau:

a Điều khi n l c gi m chể ự ả ấn khi xe tăng tốc

H ệthống điều khi n giúp ô tô h n ch s ể ạ ế ự chúi đuôi xe khi khởi hành hay tăng

tốc độ độ t ng t S ộ ự chúi đuôi xe như mô tả ở hình 2.10 Đểthực hiện điều khiển đó, ECU phát ra dòng điệ ở ực SOL điền c u khi n ể động cơ bướ ở ịc v trí l c gi m ch n ự ả ấ

cứng dưới điều ki n sau: ệ

Cảm biế ố ộn t c đ báo tốc đ xe dướộ i 20 km/h;

Cảm biến v ị trí bướm ga báo bướm ga đang mở ộ r ng hay m rở ộng đột ngột;Khoảng 3 giây sau khi kích ho t ho c sau khi tạ ặ ốc độ xe đạt đến 50 km/h ch c ứnăng chống chúi đuôi xe s không còn tác dẽ ụng Dòng điệ ừ ựn t c c S+ hay S- s n ẽ đếđộng cơ bướ như trước c đó, lực c n gi m chả ả ấn được tr v giá tr ả ề ị ban đầu

Hình 2.10 S ự chúi đuôi xe

b Điều khi n l c gi m ch n khi xe quay vòng ể ự ả ấ

H ệ thống điều khiển ẽ ạs h n ch s nghiêng ngang c a thân xe khi xe quay ế ự ủvòng ho c chuyặ ển động trên đường vòng S ự nghiêng ngang thân xe như mô tả ở ở hình 2.11 Khi đó các tín hiệ ừ ảu t c m bi n tế ốc độ xe và tín hi u t c m bi n tay lái ệ ừ ả ếđược gửi đến ECU cho phép ECU xác định đượ ốc độc t và góc lái hi n t i ECU s ệ ạ ẽphát ra dòng điệ ở ực SOL điền c u khi n ể động cơ bướ ở ịc v trí l c gi m ch n c ng ự ả ấ ứChức năng chống nghiêng ngang thân xe s h t tác dụng sau 2 giây ẽ ế

Hình 2.11 S nghiêng ngang thân xe ự

c Điều khi n l c giảể ự m ch n khi xe gi m t c ấ ả ố

Vi c gi m tệ ả ốc đột ng t khi phanh s dộ ẽ ẫn đến hiện tượng chúi mũi xe (hình

2.12) Khi đó cảm bi n tế ốc độ báo tốc độ chuyển động xe trên 60 km/h và công tắc đèn phanh báo có phanh xe ECU sẽ phát ra dòng điệ ở ực SOL điền c u khi n ng ể độ

cơ bướ ở ịc v trí l c gi m ch n c ng Chự ả ấ ứ ức năng chống chúi mũi xe s h t tác d ng ẽ ế ụsau 2 giây

Hình 2.12 S ự chúi mũi xe

d Điều khi n l c gi m ch n khi xe ch y tể ự ả ấ ạ ở ốc độcao

H ệthống s giúp c i thi n kh ẽ ả ệ ả năng ổn định lái tở ốc độ cao Khi c m biả ến tốc

độ xe báo tốc độ di chuy n xe trên 120 km/h, ECU s ể ẽ phát ra dòng điệ ừ điện t n c c ựS+ qua b ộ chấp hành đến S- thay đổ ội b chấp hành t v trí m m sang v trí trung ừ ị ề ịbình để tăng ựl c c n gi m ch n ả ả ấ

Điều khi n xe tể ở ốc độ cao k t thúc khi tế ốc độ xe gi m xuả ống dưới 100 km/h

Lực cản giảm chấ ạn l i chuy n t trung bình sang mể ừ ềm như ban đầu

2.4 Kế t luận

Pít tông c a gi m chủ ả ấn có điều khi n ngoài vi c có nh ng l ể ệ ữ ỗtiết lưu đóng mởthông thường như pít tông của gi m chả ấn không điều khi n còn có thêm ba l ết ể ỗ tilưu khác điều khiển đượ ự đóng mởc s theo mong mu n ố

Hoạt động c a gi m chủ ả ấn có điều khi n dể ựa trên nguyên lý thay đổi ự đóng s

m c a các l ở ủ ỗtiết lưu trên van quay để thay đổ ệ ố ải h s c n gi m ch n Van quay bên ả ấtrong xy lanh gi m chả ấn được điều khi n bể ởi động cơ bước Động cơ bước được điều khi n t ng nh ECU thông qua vi c phân tích x lý r t nhi u tín hi u t các ể ự độ ờ ệ ử ấ ề ệ ừ

cảm biến để nh n bi t tình tr ng chuyậ ế ạ ển động hi n tệ ại của xe

Có ba ch ế độ điều khi n l c c n gi m ch n là các ch m m, c ng và trung ể ự ả ả ấ ế độ ề ứbình Tùy thu c vào tình tr ng th c t c a xe khi di chuyộ ạ ự ế ủ ển mà động cơ bước s ẽđược điều khi n thích hể ợp để chuyển đổi gi a các ch l c c n gi m ch n nh m ữ ế độ ự ả ả ấ ằ

đem lạ ựi s êm d u chuyị ển động cao nh t cho xe ấ

m ch u khi n giúp h ng treo th c hi

Giả ấn có điề ể ệthố ự ện được các tính năng đảm

b o êm d u chuyả ị ển động c a xe gủ ồm: điều khiển xe khi tăng tốc, điều khi n xe khi ểquay vòng, điều khi n xe khi gi m tể ả ốc và điều khi n xe t c đ ể ở ố ộcao

Chương III MÔ HÌNH TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC

mô hình ¼ đó; phần cu i cùng là xây dố ựng hàm điều khi n h s c n gi m ch n c a ể ệ ố ả ả ấ ủ

khi n Vì có thêm h s c n gi m ch n bể ệ ố ả ả ấ semi so v i h ớ ệ thống treo b ng nên t ng ị độ ổ

h s c n gi m ch n c a h ệ ố ả ả ấ ủ ệ thống treo bán ch ng bủ độ s + bsemi là có th ể thay đổi được Lốp xe có độ ứ c ng kt và h s c n gi m ch n bệ ố ả ả ấ t Mô hình ¼ là mô hình s ẽđượ ử ụng đểc s d nghiên cứu động l c h c c a h th ng treo bán ch ng.ự ọ ủ ệ ố ủ độ

3.2 Xây dựng phương trình vi phân chuyể n đ ộng

ng cho h ng treo bán ch ng xây d ng Phương trình vi phân chuyển độ ệ thố ủ độ ự

dựa trên phương trình vi phân chuyển động t ng quát c a h ổ ủ ệ thống treo có điều khiển đã thiế ập ở chương 1 Đặt t l F a =F semi = −b semi(z s−z u), thay vào phương trình (1-5) và (1-6) thu được:

động thì t ừ các phương trình (3-1), (3-2) s thi t l p ẽ ế ậ phương trình dao động c a h ủ ệ

thống treo dướ ại d ng hàm không gian tr ng thái ạ

3.3 Xây dựng phương trình không gian tr ng thái ạ

ng thái s giúp kh o c các bi n trung gian Phương trình không gian trạ ẽ ả sát đượ ế

c a h ủ ệthống treo một cách đầy đủ Để thiế ập phương trình không gian trạt l ng thái, trước hết đặt các bi n tr ng thái mô t ng h c c a h th ng treo: ế ạ ả độ ọ ủ ệ ố