BÀI BÁO CÁO ỨNG DỤNG MÁY TÍNH TRONG TKTT Ô TÔ

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘITRƯỜNG CƠ KHÍ - Ô TÔ

KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ -

BÀI BÁO CÁO

ỨNG DỤNG MÁY TÍNHTRONG TKTT Ô TÔ

Học phầnỨng dụng máy tính trong TKTT ô tô

Trang 2

ĐỀ BÀI

Câu 1: Tìm hiểu phần mềm và xây dựng bài toán mô phỏng hệ thống treo trên

Matlab/Simulink cho sơ đồ:

+ ¼ 2 khối lượng + ¼ 2 khối lượng có ghế

Câu 2: Tìm hiểu phần mềm và xây dựng bài toán bền tĩnh cho chi tiết bất kỳ trên ô

tô (lý giải các vị trí đặt ngàm và nêu ngắn gọn cơ sở lựa chọn lực nếu có), khảo sátvà đánh giá các đại lượng ảnh hưởng tới độ bền của chi tiết.

Trang 3

BẢN PHÂN CHIA CÔNG VIỆC CÁC THÀNH VIÊN1 Tên lớp: 20232AT6059007

2 Nhóm: 1 sáng3 Thành viên nhóm:

1Lê Đức AnhTìm hiều phần mềm matlab/simulink, mô tả giao độngcủa hệ thống treo, viết các phương trình tính toán hệthống treo, tìm bộ thông số các đại lượng khảo sát 2Mai Ngọc AnhThực hiện bài toán ¼ 2 khối lượng có ghế trên phần

mềm simulink => biểu diễn kết quả trên đồ thị, nhậnxét, so sánh và phân tích các kết quả đạt được

3Nguyễn Thế AnhThực hiện bài toán ½ xe => biểu diễn kết quả trên đồthị, nhận xét, so sánh và phân tích các kết quả đạt được4Bùi Văn BắcTìm hiểu phần mềm hyperwork, tìm file bản vẽ 3D để

kiểm bền, xây dựng bài toán kiểm định tĩnh cho chi tiết5Trần Gia SáchKhảo sát chi tiết trên phần mềm hypermesh, đánh giá

các đại lượng ảnh hưởng tới độ bền của chi tiết

Trang 4

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TÌM HIỂU PHẦN MỀM VÀ XÂY DỰNG BÀI TOÁN MÔ PHỎNG HỆ

THỐNG TREO TRÊN MATLAB/SIMULINK 5

1.1Tìm hiểu phần mềm Matlab/Simulink 5

1.1.1 Phần mềm MATLAB 5

1.1.2 Simulink 7

1.2Xây dựng bài toán mô phỏng hệ thống treo trên Matlab/Simulink 12

1.2.1 Mô phỏng hệ thống treo cho sơ đồ ¼ 2 khối lượng có ghế 24

1.2.1 Mô phỏng hệ thống treo cho sơ đồ ½ khối lượng 34

CHƯƠNG 2 TÌM HIỂU PHẦN MỀM VÀ XÂY DỤNG BÀI TOÁN BỀN TĨNH CHO CHI TIẾT BẤT KỲ TRÊN Ô TÔ, KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC ĐẠI LƯỢNG ẢNH HƯỞNG TỚI ĐỘ BỀN CỦA CHI TIẾT 43

2.1Tìm hiểu phần mềm Hyperwork 43

2.2Xây dựng bài toán bền tĩnh cho chi tiết bất kỳ trên ô tô, khảo sát và đánh giá các đại lượng ảnh hưởng tới độ bền của chi tiết 47

Trang 5

CHƯƠNG 1 TÌM HIỂU PHẦN MỀM VÀ XÂY DỰNG BÀI TOÁN MÔPHỎNG HỆ THỐNG TREO TRÊN MATLAB/SIMULINK

1.1Tìm hiểu phần mềm Matlab/Simulink.

MATLAB là phần mềm ứng dụng của tập đoàn Mathworks (Mỹ)

Phần mềm xử lý toán học rất mạnh, thông qua việc thực hiện các phép toán trên matrận (MAT - Matrix).

Định hưởng của phần mềm Matlab là dùng cho những cán bộ nghiên cứu, thiết kếvà lập trình.

Chức năng của MATLAB:- Công cụ đồ họa 2D, 3D.

- Đơn thức, đa thức, vi phân, tích phân, …

- Xử lý các tín hiệu đo, Thuật giải bài toán tối ưu Phạm vi sử dụng: MATLAB nghiên cứu sâu- Giải PT đạo hàm vi phân phục vụ kiểm bền - Simulink mô phỏng các cơ cấu máy

- Nghiên cứu các dòng chảy khi hay chất lỏng - Fuzzy logic: nghiên cứu lôgic mờ.

Trang 6

 Giao diện của MATLAB:

+ Nếu trước 1 dòng lệnh có ký tự “%” thì dòng lệnh đó chỉ là chú thích, Matlabkhông thực hiện lệnh trong dòng soạn thảo đó

+ Khi thực hiện xong 1 lệnh đúng (không có lỗi), Matlab sẽ đưa ngay kết quả củalệnh đó nếu cuối câu lệnh không có dấu ";" Kết quả sẽ được trả lời sau dòng ans + Lệnh clc cho phép xóa toàn bộ các lệnh đã thực hiện trước đó, trả về 1 trang cửasổ trắng

+ Lệnh clear all cho phép xóa toàn bộ lưu trữ các biến có trong bộ nhớ hiện thờicủa máy tính Gõ help trên cửa sổ sẽ hiện cho cách thức sử dụng lệnh đó.

- Tính toán biểu thức số

Trang 7

+ Nhập trực tiếp các biểu thức, sau khi ấn Enter kết quả của biểu thức sẽ hiện ramàn hình

+ Các phép tính: Cộng +, Trừ -, Nhân *, Chia /, Luỹ thừa ^ và dấu ngoặc ( ) ưu tiênphép tính

+ Phân lệnh ra nhiều dòng (bằng cách ấn Enter), tuy nhiên cuối mỗi dòng (trừ dòngcuối cùng) ta phải thêm dấu

hoặc <tên biến> = <biểu thức>;

- Kiểm tra biến đang có: Để kiểm tra giá trị hiện thời của biến ta chỉ cần gõ tên biếnhoặc sử dụng workspace:

- Xóa biến: Lệnh: clear, clear , Hoặc chuột phải vào biến trong workspace, chọndelete.

Simulink là phần mềm mở rộng của Matlab.

Dùng để mô hình hóa, mô phỏng và phân tích một hệ thống động.

Trang 8

- Giảm ô nhiễm môi trường - Giảm giá thành chế tạo

- Đa dạng hóa đối tượng sử dụng,

- Nâng cao tiện nghi và an toàn khi sử dụng. Khởi tạo Simulink:

Cách 1: Gõ lệnh “simulink” trong môi trường matlab Cách 2: Chọn trực tiếp trên thanh công cụ

Cửa sổ Simulink hoạt động liên kết với cửa sổ lệnh Matlab

Để lấy các khối, ta tìm tới thư viện của phần mềm, nơi chứa các khối được lập trìnhsẵn:

 Giao diện thư viện của Simulink:

 Các khối làm việc cơ bản của Simulink:

Trang 9

- Khối nguồn: Sources Tạo ra các tín hiệu đầu vào là: hằng số, sin, xung, random,…

- Khối đầu đo: Sinks Chứa các khối là đầu ra của hệ thống: hiển thị, dừng chươngtrình mô phỏng, …

- Khối tuyến tính: Continous Chứa các khối mô phỏng các hệ liên tục.

Trang 10

- Khối tính toán: Math Operations Cung cấp các khối thực hiện các phép toán khácnhau

- Khối đầu nối: Signal Routing Xử lý tín hiệu

 Các bước cơ bản mô phỏng trên Simulink:

- Bước 1: Đưa các khối tính toán cần thiết xuất hiện tại vùng làm việc của SimulinkCách 1: Tìm mở thư viện Simulink, lựa chọn từng khối kéo vào vùng làm việc Cách 2: Click chuột trái vào vùng làm việc và gõ tên các khối cần thiết.

- Bước 2: Sắp xếp khoa học và vẽ đường nối giữa các khối

Trang 11

Nếu xem kỹ từng khối, chúng ta thấy dấu > ở bên phải của khối là dấu đầu nối dànhcho ngõ ra của tín hiệu, còn dấu > ở bên trái là dấu đầu nối dành cho ngõ vào Tínhiệu đi từ đầu ra của một khối tới đầu vào của khối khác theo một đường nối giữhai khối Khi một khối đã được nối thì biểu tượng > cũng mất đi

Rẽ nhánh các đường nối bằng cách Giữ “Ctrl” và ấn trái chuột.

- Bước 3: (Có thể thực hiện trước bước 2) kích đúp chuột và các khối để thay đổithông số phù hợp với bài toán đang thực hiện

Có thể sử dụng lệnh Help để đọc hướng dẫn và xem ví dụ sử dụng lệnh.

- Bước 4: Sau khi mô hình hóa xong bài toán Ta đặt thời gian mô phỏng Stop timetrên thanh công cụ và ấn Run

Kết quả sẽ hiển thị trên các khối đầu đo.

Trang 12

1.2Xây dựng bài toán mô phỏng hệ thống treo trên Matlab/Simulink.

1.1.1 Mô phỏng hệ thống treo cho sơ đồ ¼ 1 khối lượng

 Tiến hành mô phỏng:

Trang 13

B1: Mở phần mềm truy cập vào simulink

B2: Chọn Blank Model để mở

B3: Gõ lệnh lấy các khối

Trang 14

B4: Tiến hành chọn khối và mô phỏng trên Simulink

Chọn khối: gain, intergrator, step, Add, scope, Derivative.

B5: Sắp xếp các khối khoa học, dễ nhìn

Trang 15

B6: Nhập dữ liệu đầu vào

Trang 16

+ Thời gian tắt dao động là 3,95s

* Lần 2:

Trang 17

* Lần 3:

Trang 18

Z= 1ma¿

Trang 19

ξ: ly độ dao động phần không được treo

K: hệ số cản giảm chấn

KL: Hệ số cản (hấp thụ dao động) của lốp

C: độ cứng đàn hồi của lò xoCL: độ cứngđàn hồi của lốp

 Tiến hành mô phỏng

Trang 20

Trang 21

Trang 22

Đường màu lam có biên độ lớn nhất biểu thị cho dao động của phần tử treo,đường màu tím có biên độ nhỏ nhất biểu thị dao động của khối lượng không treovà đường màu xanh lục biểu thị cho dao động đầu vào của mặt đường.

Xe bắt đầu lên dốc và đồng thời xuất hiện dao động lớn nhất tại giây thứ 1,75s.Khi đó xe sẽ thay đổi vị trí cân bằng khi lên bậc và dao động tắt dần tại vị trí cânbằng mới.

Thời gian tắt dao động là 12,42s.

Lần 2:

Nhận xét:

Lần 2:

Trang 23

Nhận xét:

Trang 24

Công thức tính toán:

Hệ phương trình cân bằng:

Trang 25

a´ = −1m

G [ KG.(a´ - ´z) + CG.(a – z)] ´z = −1m

a [(K + KG) ´z - KG.a´ - CG.a + (C + CG).z - C ε - K.ε´]

ε´ = −1m [(K + KL).ε´ – K´z – Cz + ( C + CL).ε - KL.´h - CL.h]Trong đó:

mG: khối lượng của ghế

ma: khối lượng phần tử bị treom: khối lượng phần tử không treoKG: hệ số cản giảm chấn của ghếK: hệ số cản giảm chấn phần tử bị treoKL: hệ số cản giảm chấn phần tử không treoCG: độ cứng lò xo của ghế

C: độ cứng lò xo phần tử bị treoCL: độ cứng lò xo phần tử không treoa: biên độ dao động của ghế

z: biên độ dao động phần tử bị treoε: biên độ dao động phần tử không treoh: biên độ dao động của lốp

Trang 26

Trang 27

Trang 28

Trang 29

B7: Chạy mô phỏng và đưa ra đồ thị khảo sát* Lần 1:

Trang 30

Nhận xét:

 Đường màu đen có biên độ lớn nhất biểu thị cho dao động của ghế, đườngmàu đỏ biểu thị cho dao động hệ thống treo của khối lượng được treo,đường màu lam có biên độ nhỏ nhất biểu thị dao động của khối lượngkhông treo và đường màu xanh lục biểu thị cho dao động đầu vào của mặtđường.

 Xe bắt đầu lên dốc và đồng thời xuất hiện dao động lớn nhất tại giây thứ1.85 Khi đó xe sẽ thay đổi vị trí cân bằng khi lên bậc và dao động tắt dầntại vị trí cân bằng mới.

 Thời gian tắt dao động là 11.66s.

* Lần 2:

Trang 31

Nhận xét:

 Thời gian tắt dao động là 10.32s.

Trang 32

* Lần 3:

Nhận xét:

 Thời gian tắt dao động là 12.87s

Lập bảng giá trị biên độ A và thời gian dập tắt dao dộng t theo sự thay đổi khốilượng treo m2

Trang 33

Sơ đồ biểu thị mối quan hệ của biên độ A và thời gian dập tắt dao dộng t theo m

Nhận xét:

 Nhìn vào sơ đồ thấy được biên độ dao dộng A có sự thay đổi nhẹ nhưngkhông đáng kể Cụ thể khi khối lượng treo m2 tăng thì biên độ dao dộngcũng tăng và ngược lại Trong khí đó, thời gian dập tắt dao động thay đổi rõrệt hơn

 Biên độ dao dộng A và thời gian dập tắt dao dộng t thỉ lệ thuận với khốilượng treo m2

Trang 34

1.1.1 Mô phỏng hệ thống treo cho sơ đồ ½ khối lượng.

 Công thức tính toán:

-´z= 1

ma[−(K1+K2)´z +´Ɛ1K1+ ´Ɛ2K2+(a K1−b K2)φ−´ (C1+C2)Z+C1ε1+C2ε2+(aC1−b C2)φ}-

m2[¿ ¿(K2+KL2¿Ɛ´2+b K2φ+C´ 2Z−(C2+CL2)Ɛ´2+b C2φ+KL 2h´2+CL 2h2]Trong đó:

ma: khối lượng phần tử bị treo

m1: khối lượng phần tử không treo bánh trướcm2: khối lượng phần tử không treo bánh sau

K1: hệ số cản giảm chấn phần tử bị treo bánh trước

Trang 35

K2: hệ số cản giảm chấn phần tử bị treo bánh sauKL1: hệ số cản giảm chấn phần tử không treo trướcKL2: hệ số cản giảm chấn phần tử không treo sauC1: độ cứng lò xo của phần tử bị treo bánh trướcC2: độ cứng lò xo phần tử bị treo bánh sau

CL1: độ cứng lò xo phần tử không treo bánh trướcCL2: độ cứng lò xo phần tử không treo bánh saua: khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trướcb: khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu sau z: biên độ dao động phần tử bị treo

ε1: biên độ dao động phần tử không treo bánh trước

ε2: biên độ dao động phần tử không treo bánh sau

h1: biên độ dao động của lốp bánh trước

h2: biên độ dao động của lốp bánh sau

I: momen quán tính độc cực của thân xe đối với trọng tâm của xe

φ: góc lắc

 Tiến hành mô phỏng

Trang 36

Trang 38

B7: Chạy mô phỏng và đưa ra đồ thị khảo sát* Lần 1:

Trang 42

CHƯƠNG 2 TÌM HIỂU PHẦN MỀM VÀ XÂY DỤNG BÀI TOÁN BỀNTĨNH CHO CHI TIẾT BẤT KỲ TRÊN Ô TÔ, KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ

CÁC ĐẠI LƯỢNG ẢNH HƯỞNG TỚI ĐỘ BỀN CỦA CHI TIẾT2.1Tìm hiểu phần mềm Hyperwork.

- Trong thiết kế ô tô, kiểm nghiệm về an toàn khi va chạm là một trong những yêucầu bắt buộc.

Motion View và Motion Solve

- Công cụ xây dựng mô hình MBD (Multi-body Dynamics)

- Toyota, Honda, … sử dụng Motion View và Motion Solve để xây dựng mô hình ôtô, giải quyết các bài toán liên quan đến hệ thống lái, hệ thống treo, truyền lực …

Trang 43

 Giao diện Hypermesh

 Sử dụng chuột

 File Help (Trợ giúp)

HyperMesh có chứa tất cả các thông tin về phần mềm, chi tiết cách sử dụng, ýnghĩa các lệnh, lưu ý, yêu cầu các tutorial hướng dẫn v.v

Người dùng có thể truy cập vào Help file bằng cách nhấn phím F1 hoặc ấn H.

Trang 44

 Phím tắt trong hypermesh

Trang 45

 Mở và xuất file

 Kết quả nhập mô hình

Trang 46

 Quá trình xây dựng bài toán

2.2Xây dựng bài toán bền tĩnh cho thanh truyền, khảo sát và đánh giá các đại lượng ảnh hưởng tới độ bền của chi tiết.

Chia lưới phần tử

-Trong bảng lệnh 3D, thao tác lựa chọn như hình

Trang 47

- Ta được kết quả như sau:

 Đặt điều kiện bền

- Chuột phải vào khoảng trống, chọn create >> material

Tương tự, chọn các tùy chọn property, load step, load collectorLưu ý: collector sẽ tạo 2 lần

- Kết quả:

Trang 48

- Cài đặt thông số vật liệu (thep c45):

- Cài đặt tính chất cho phần tử:

Trang 49

- Gán property cho mô hình phần tử hữu hạn

Trang 50

- Cài đặt lực và ngàm

- Cài đặt thông số load step

- Type: linear static: tuyến tính tĩnh- SPC: ngàm

- LOAD: tải – lực

Trang 51

 Kiểm bền

- Sử dụng optistruct trong anlysis để chạy kiềm bền

- Chuyển vị:

Trang 53

- Vị trí max min

Trang 54

- Ứng suất

Trang 55

- Vị trí max min

Trang 56

2.2.2 Khảo sát và đánh giá sự ảnh hưởng của vật liệu tới độ bền của thanh truyền.

Bảng 4: Bảng thông số vật liệu khảo sát

* Vật liệu bằng Thép c45

Tên vật liệu Moodunđàn hồi (E)

Hệ sốPoisson

Giới hạn bền( Mpa)

Trang 58

- Ứng suất lớn nhất nằm trong giới hạn vật liệu (Vì 470.468 MPa ¿ 550 MPa)* Vật liệu bằng Thép AISI 4140