Nghiên cứu mô hình toán học tính toán và mô phỏng các thông số xác định mômen quán tính khối lượng ô tô SYM T880 bằng ngôn ngữ lập trình Matlab.. Heydinger et al, 1999 [1] đã nghiên cứu
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu liên quan trong và ngoài nước:
1.1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới: Để tăng khả năng chuyển động ổn định của xe và an toàn giao thông trên đường, tối ưu hóa hiệu quả sử dụng xe, tăng tính êm dịu cho hành khách và hàng hóa, người sử dụng có nhu cầu sử dụng xe như một thiết bị đa năng, có thể vừa làm phương tiện vận tải hàng hóa, hành khách vừa làm phương tiện chuyên dùng phục vụ mục đích phát triển kinh tế - xã hội Nhưng việc tính toán và thiết kế tối ưu ổn định quá trình động lực học chuyển động của xe là bài toán cần giải quyết để đảm bảo an toàn giao thông tăng hiệu quả sử dụng Nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới có liên quan đến vấn đề động lực học chuyển động của xe đã được công bố, các nghiên cứu tiêu biểu liên quan đến đề tài này như:
Gary.J Heydinger et al, 1999 [1] đã nghiên cứu xác định các thông số mômen quán tính khối lượng quanh trọng tâm của xe Trong bài báo này các thông số liên quan đến quá trình chuyển động ổn định của xe như chiều cao trọng tâm, mômen quán tính khối lượng tại trọng tâm xe được kiểm tra thông qua các thiết bị đo, phân tích và làm cơ sở dữ liệu của Cơ quan quản lý an toàn giao thông quốc gia Mỹ nhằm nghiên cứu về an toàn giao thông trên đường Kết quả nghiên cứu có liên quan đến chiều cao trọng tâm xe, vận tốc trượt tới hạn, yếu tố ổn định tĩnh và xác định chính xác mômen quán tính khối lượng Trong đó mômen quán tính khối lượng có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình chuyển động ổn định của xe trên đường
Từ đó cho thấy mômen quán tính khối lượng tại trọng tâm xe là rất quan trọng đối với bài toán tính toán động lực học chuyển động của xe
Syabilla Sulaiman et al, 2012 [2] đã nghiên cứu mô hình chuyển động 7 DOF của xe trong không gian 3 chiều (3D) Nghiên cứu này đề cập đến độ ổn định dao động, tính êm dịu và chuyển động trên các bề mặt đường khác nhau nhằm cải thiện đặc tính động lực học chuyển động của xe thông qua mô phỏng bằng Matlab Công động lực học chuyển động như: độ cứng lốp xe, độ cứng lò xo hệ thống treo, hệ số giảm chấn, mômen quán tính và các góc xoay trên các trục tọa độ Kết quả của nghiên cứu cũng cho thấy các thông số nêu trên ảnh hưởng rất lớn đến quá trình chuyển động êm dịu và ổn định của xe trên mặt đường
S.H Sawant et al, 2012 [3] đã nghiên cứu quá trình động lực học dao động của ẳ xe khi chuyển động trờn bề mặt đường cú biờn dạng hỡnh sin, với thụng số hệ thống treo ẳ xe như: độ cứng lũ xo, độ cứng lốp xe, biờn dạng mặt đường, vận tốc chuyển động của xe được cho trước Quá trình động lực học cũng được tính toán mô phỏng thông qua phần mềm Matlab nhằm so sánh kết quả lý thuyết với thực nghiệm Qua đó cho thấy biên dạng bề mặt đường cũng ảnh hưởng đến quá trình chuyển động ổn định của xe
1.1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu tại Việt Nam:
Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đang trong quá trình hình thành và phát triển dần trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn hàng đầu của đất nước Từ những thực tế đó, cũng đã có một số đề tài thuộc chuyên ngành ô tô đề cập đến vấn đề động lực học chuyển động ổn định của ôtô như:
Trần Hữu Nhõn [4] đó phõn tớch tối ưu húa hệ thống treo của hệ dao động ẳ xe nhằm tăng cường khả năng động lực học chuyển động ổn định của xe Quá trình phân tích thực nghiệm trên hệ thống treo trước của xe SMV T880 kiểu Macpherson với các thông số như: độ cứng lò xo, hệ số giảm chấn, độ cứng lốp, khối lượng được treo…thử nghiệm cho xe chuyển động trên bề mặt đường có biên dạng bán bình phương hình sin với vận tốc cho trước Với mô phỏng bằng Matlab khi cố định thông số độ cứng và thay đổi hệ số giảm chấn cho thấy sự khác biệt về dao động của khối lượng được treo Và quá trình thay đổi này tác động mạnh đến khả năng chuyển động ổn định của xe Điều đó cho thấy vai trò của các thông số phục vụ tính toán động lực học chuyển động của xe là vô cùng quan trọng
Trương Hoàng Tuấn, luận văn thạc sĩ, 2013 [5] đã phân tích tải trọng động tác dụng lên xe tải nhẹ với xe cơ sở SMV T880 bằng phương pháp mô phỏng Luận văn cũng xác định các thông số phục vụ tính toán mô phỏng động lực học bằng thực nghiệm như: thông số hệ thống treo, mômen quán tính khối lượng, mô phỏng xe chuyển động với vận tốc không đổi trên đường có biên dạng bề mặt mấp mô khác nhau để xác định tải trọng động tác dụng lên xe Qua đó các thông số phục vụ tính toán mô phỏng động lực học đã đáp ứng được quá trình tính toán mô phỏng chuyển động của xe trên bề mặt đường có biên dạng khác nhau Từ đó cho thấy vai trò các thông số về động lực học là vô cùng quan trọng Đặc biệt trong đó có các thông số về vị trí tọa độ trọng tâm, mômen quán tính khối lượng tại tọa độ trọng tâm xe
1.2 Lý do chọn đề tài:
Xác định các thông số ảnh hưởng đến quá trình động lực học chuyển động của ôtô trên mặt đường là một nhiệm vụ quan trọng và cần thiết Trong quá trình ôtô làm việc trên đường có nhiều biên dạng bề mặt mấp mô khác nhau, đó là nguyên nhân gây ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chuyển động ổn định của xe Có nhiều nghiên cứu liên quan đến các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình làm việc của ôtô trên đường như: tính toán tải trọng động tác dụng lên thân xe [5], tính toán góc xoay và chuyển động của thân xe… Mục tiêu của những nghiên cứu này là nghiên cứu phương pháp thực nghiệm xác định mômen quán tính khối lượng phục vụ cho việc tính toán động lực học của ôtô Để làm rõ các thông số liên quan này, với mô hình thiết bị thực nghiệm xác định các thông số phục vụ tính toán mômen quán tính khối lượng, mô phỏng động lực học ô tô dựa trên xe cơ sở SYM T880, là xe hiện có sẵn tại xưởng thực tập ô tô nhà C3 với đầy đủ các thông số kỹ thuật như: khối lượng, kích thước, đã được tiến hành thu thập từ các đề tài nghiên cứu trước [5] Tuy nhiên các thông số được sử dụng trong các bài toán tính toán ở các nghiên cứu trước chủ yếu được xác định bằng tính toán đơn giản Mô hình sử dụng trong nghiên cứu này được lắp các cảm biến xác định gia tốc và dao động thân xe Dựa vào mô hình này, để nghiên cứu và đưa ra phương pháp thực nghiệm xác định các thông số cần thiết có liên quan đến động lực học chuyển động của xe, đó chính là lý do tác giả chọn đề tài “ Nghiên cứu phương pháp thực nghiệm xác định mô men quán tính khối lượng xe SYM T880 ”
• Đề xuất phương pháp thực nghiệm xác định mômen quán tính khối lượng phục vụ tính toán mô phỏng động lực học ô tô phù hợp
• Xử lý và phân tích các số liệu thực nghiệm kết hợp các mô hình mô phỏng động lực học đã được nghiên cứu, từ đó tính toán được các thông số cần thiết cho bài toán xác định mômen quán tính khối lượng, phục vụ mô phỏng động lực học của xe
1.4 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu:
- Xe ôtô tải thùng lửng SYM T880 là xe hiện có sẵn tại xưởng thực tập ô tô nhà C3 với đầy đủ các thông số kỹ thuật như : khối lượng, kích thước, đã được tiến hành thu thập từ các đề tài nghiên cứu trước [5] Tuy nhiên các thông số được sử dụng trong các bài toán tính toán ở các nghiên cứu trước chủ yếu được xác định bằng tính toán đơn giản Từ các nghiên cứu trước đó [5] cho thấy vai trò của các thông số được sử dụng trong các bài toán là vô cùng quan trọng Đặc biệt trong đó có các thông số về vị trí tọa độ trọng tâm, mômen quán tính khối lượng tại tọa độ trọng tâm xe
- Một số hình ảnh về thông số kích thước xe SYM T880
Hình 1 1 - Bố trí chung ôtô SYM T880
• Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:
Nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến nội dung của luận văn như: lý thuyết tính toán dao động ô tô, ổn định dao động trên ô tô, động lực học ô tô, thu thập tài liệu qua sách giáo khoa, luận văn thạc sĩ, và các bài báo khoa học nghiên cứu xác định các thông số và mô phỏng về động lực học của ô tô
• Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:
Phân tích, đo kiểm thực tế ô tô SYM T880 có lắp các cảm biến đo gia tốc và dao động thân xe để xác định thông số tính toán thực nghiệm phục vụ mô phỏng động lực học khi xe chuyển động trên đường có biên dạng bề mặt mấp mô khác nhau
• Áp dụng phương pháp Lagrange, so sánh kết quả tính toán mômen quán tính khối lượng bằng phương pháp thực nghiệm và mô phỏng thông qua phần mềm Matlab
1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
• Xây dựng được phương pháp thực nghiệm góp phần xác định chính xác hơn các thông số ảnh hưởng trực tiếp đến tính năng động lực học chuyển động của ôtô
• Kết quả thực nghiệm đo đạc được kết hợp với các bài toán mô phỏng đã được nghiên cứu trước đó Từ đó cũng xác định một cách chính xác hơn các thông số trực tiếp ảnh hưởng đến động lực học, an toàn chuyển động của xe
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Sơ đồ nguyên lý thiết bị đo:
Hình 2 1 - Sơ đồ hệ thống thiết bị đo gia tốc MOTU – 6050, giao diện trên máy tính
MOTU – 6050 là cảm biến đo gia tốc, vận tốc góc được gắn trực tiếp lên thân xe, vị trí xác định các thông số cần đo Thiết bị này sử dụng pin với bộ vi xử lý, bộ thu phát RF 2.4 GHz, phát tín hiệu không dây ( giống như wifi ) Kèm theo cảm biến này là bộ USB – 2G4 thu tín hiệu do MOTU-6060 phát ra, USB này gồm bộ thu phát RF 2.4 GHz, bộ vi xử lý và đầu cắm vào cổng USB của laptop Laptop được cài sẵn một phần mềm xử lý dữ liệu nhận được từ cảm biến phát ra và được USB thu lại, nhờ có chương trình xử lý và dữ liệu được xuất ra file báo cáo dạng excel
2.1.2 Thông số kỹ thuật của MOTU – 6050:
- Đo gia tốc tịnh tiến trên 3 trục x, y, z, gia tốc đo lớn nhất là 16g ở nhiệt độ 25 độ C, sai số 0,02%/ độ C ( với g là gia tốc trọng trường g = 9.81m/s2 )
- Đo vận tốc góc trên 3 trục x, y, z với giá trị lớn nhất là 2000 độ/s sai số là 20 độ/s
- Sử dụng pin sạc 3.7 V Li-Po 300mAh, thời gian sử dụng 48giờ/1lần sạc
- Giao tiếp không dây với bộ thu, tần số 2.4 GHz, tốc độ truyền tối đa 2Mbps, khoảng cách tối đa 10m
- MOTU- 6050 dùng để đo gia tốc tịnh tiến, gia tốc góc, góc xoay, góc nghiêng, tốc độ xe…
- Chu kỳ đo chính xác tới giá trị 0,01s = 10ms Đây là hình ảnh và kích thước tham khảo của bộ MOTU – 6050
Hình 2 2 - Cảm biến đo gia tốc MOTU – 6050
2.1.3 Thông số kỹ thuật của USB 2G4_A7105:
- Giao tiếp USB 2.0 tương thích với Window XP,Vista, Win7 - 32/64bits
- Giao tiếp không dây với bộ phát MOTU – 6050 tần số 2.4GHz, tốc độ truyền tối đa 2Mbps, khoảng cách tối đa 10m
Hình ảnh của USB 2.4 GHz
2.2 Thông số kỹ thuật xe SYM T880[8]:
Hình 2 4 - Kết cấu xe SYM T880
2.2.2 Thông số kỹ thuật xe SYM T880 [8]:
Bảng 2 1 - Bảng thông số kỹ thuật xe SYM T880 ĐỘNG CƠ
Loại động cơ 4 kỳ, 4 xy lanh thẳng hàng, làm mát bằng nước, OHC
Kiểu động cơ SVMG-AA
Dung tích xy lanh cm 3 1.343 Đường kính xy lanh x hành trình piston mm 75 x 76
Công suất cực đại kW / vòng / phút 68,4 / 5.800
Mô men xoắn cực đại Nm / vòng / 122,5 / 4.500 phút
Tiêu chuẩn khí thải Euro II
Loại nhiên liệu Xăng không chì có trị số ốc tan ≥ 92
Hệ thống nhiên liệu Phun xăng điện tử
Dung tích bình xăng lít 40
Chiều dài cơ sở mm 2.500
Chiều rộng cơ sở bánh trước mm 1.280
Chiều rộng cơ sở bánh sau mm 1.290
Kích thước thùng xe mm 2.320 x 1.410 x 335
Khoảng sáng gầm xe mm 160
Bán kính vòng quay nhỏ nhất m 4.5
Khối lượng không tải kg 1010
Tải trọng cho phép kg 880
Khối lượng toàn tải kg 1890
Hộp số 5 số tiến 1 số lùi
Trước Độc lập kiểu Macpherson
Sau Nhíp, ống giảm chấn
2.3 Sơ đồ bố trí thiết bị đo: a) b) Hình 2 5 - Sơ đồ lắp đặt cảm biến đo vận tốc và gia tốc góc a) chịu xoắn; b) chịu uốn Từ sơ đồ bố trí cảm biến này (lắp tại đuôi xe), lấy ra các vận tốc góc và gia tốc góc trên các trục tọa độ x, y, z Nhờ thiết bị USB 2G4 thu các tín hiệu phát ra từ các cảm biến, qua phần mềm xử lý tín hiệu sẽ xuất ra file dữ liệu có 6 thông số dưới dạng file excel
2.4 Tầm quan trọng của mômen quán tính khối lượng:
Mômen quán tính khối lượng bao gồm mômen quán tính lắc dọc I xx, mômen quán tính lắc ngang I yy, mômen quán tính xoay đứng I zz, có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình chuyển động của xe trên đường
Theo nghiên cứu của Gary.J Heydinger et al, 1999 [1] mômen quán tính khối lượng tại trọng tâm xe được kiểm tra thông qua các thiết bị đo, phân tích và là cơ sở dữ liệu của Cơ quan quản lý an toàn giao thông quốc gia Mỹ nhằm nghiên cứu về an toàn giao thông trên đường Kết quả nghiên cứu có liên quan đến chiều cao trọng tâm xe, vận tốc trượt tới hạn, yếu tố ổn định tĩnh và xác định chính xác mômen quán tính khối lượng Trong đó mômen quán tính khối lượng có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình chuyển động ổn định của xe Nghiên cứu thử nghiệm trên nhiều kiểu xe khác nhau, kết quả như sau:
Hình 2 6 - Liên hệ giữa mômen quán tính dọc trục Ixx/(M.(T/2) 2 )với khối lượng xe (trong điều kiện xe chỉ có tài xế)
Với M : khối lượng xe; T : chiều rộng cơ sở xe; I xx : mômen quán tính dọc trục
Hình 2 7 - Liên hệ giữa mômen quán tính theo chiều ngang Iyy/(M.(L/2) 2 ) với khối lượng xe (trong điều kiện xe chỉ có tài xế)
L : chiều dài cơ sở của xe
Hình 2 8 - Liên hệ giữa mômen quán tính xoay đứng Izz/(M.(L/2) 2 ) với khối lượng xe (trong điều kiện xe chỉ có tài xế)
Hình 2 9 - Liên hệ giữa mômen quán tính xoay đứng Ixz/(M.L.T)/4) với khối lượng xe (trong điều kiện xe chỉ có tài xế).
Hình 2 10 - Liên hệ giữa mômen quán tính trong mặt phẳng dọc Ixz/(M.L.T)/4) với khối lượng xe (trong điều kiện xe chỉ có tài xế)
Ngoài ra mômen quán tính còn ảnh hưởng đến vận tốc trượt tới hạn của xe
Với M : khối lượng xe; g : gia tốc trọng trường; H: chiều cao trọng tâm xe; T: chiều rộng cơ sở của xe; Io xx : mômen quán tính khối lượng dọc trục x khi dời trục tọa độ, được xác định như sau:
Từ những kết quả trên đã cho ta thấy tầm quan trọng của mômen quán tính khối lượng đối với quá trình chuyển động của xe trên đường
2.5 Xác định vị trí tọa độ trọng tâm xe T880 bằng phương pháp thực nghiệm [6]:
2.5.1 Xác định vị trí tọa độ trọng tâm xe theo phương dọc trục:
Tọa độ trọng tâm C được xác định bằng thực nghiệm Để xác định được vị trí tọa độ trọng tâm, ta dùng cân để xác định tải trọng của 2 cầu trước và sau ( F z1 và F z2 ) Từ đó một cách gần đúng có thể xác định khối lượng toàn bộ của xe, tiến hành đo chiều dài cơ sở l, là khoảng cách từ tâm cầu trước đến tâm cầu sau l = a 1 + a 2
Hình 2 11 - Vị trí tọa độ trọng tâm theo phương dọc trục của xe
Giả sử cầu trước chịu lực 2F z1 , vị trí tọa độ trọng tâm sẽ được xác định bằng phương trình cân bằng tĩnh:
Theo phương trình cân bằng lực ta có:
Rút gọn ta được vị trí tọa độ trọng tâm C theo phương dọc trục và giá trị phản lực:
2.5.2 Xác định chiều cao trọng tâm xe:
Hình 2 12 - Chiều cao tọa độ trọng tâm theo phương dọc trục Để xác định chiều cao trọng tâm xe ta phải tiến hành đo các lực tác dụng lên cầu trước và sau của xe trên một mặt phẳng nghiêng, với bánh trước bị khóa chặt để giữ đúng vị trí còn bánh sau thì tự do Con đội sẽ nâng bánh trước lên, như sơ đồ trên hình vẽ Giả sử ta biết tọa độ ngang của trọng tâm, lúc này xe sẽ tạo với mặt phẳng ngang 1 góc Ta có phương trình cân bằng tĩnh :
Từ đây, phản lực và chiều cao trọng tâm xe được xác định:
2.5.3 Xác định tọa độ trọng tâm theo chiều ngang:
Hình 2 13 - Tọa độ trọng tâm theo chiều ngang
Từ phản lực trên hình vẽ ta có:
Một cách gần đúng có thể xem : b1 = b2 = T/2
2.6 Mô hình động lực học dao động toàn xe 7 DOF trong không gian 3 chiều:
Hình 2 14 - Mô hình động lực học dao động toàn xe 7 DOF trong không gian 3 chiều [5]
Mô hình động lực học dao động toàn xe trong không gian 3 chiều (3D), như ở Hình 2.14, bao gồm: 7 bậc tự do (7 DOF), 4 vật thể có khối lượng riêng biệt liên kết với nhau bằng các bộ phận đàn hồi, giảm chấn, đây là các bộ phận chính yếu thuộc hệ thống treo và bánh xe Khối lượng toàn bộ phần không được treo phía sau, m 3 liên kết với nhau ở hai vị trí bánh xe phía trái và phải mô tả dạng hệ thống treo phụ thuộc như ở hình 2.14 [5]
Trong đó: m: khối lượng phần được treo [kg] m_ 1,2,3, : khối lượng phần không được treo trước, sau [kg]
I_ x,y : momen quán tính khối lượng của phần được treo quanh trục Ox, Oy [kg.m 2 ]
I xra : momen quán tính khối lượng của phần không được treo sau quanh trục Ox ra qua khối tâm [kgm 2 ] a 1,2 ; b 1,2 : tọa độ trọng tâm phần được treo [m] k_ tf,tr : độ cứng đàn hồi của lốp xe [N/m] k_ f,r : độ cứng bộ phận đàn hồi [N/m] c_ f,r : hệ số giảm chấn [Ns/m] y_ 1,2,3,4 : tọa độ mặt đường tại vị trí tiếp xúc với lốp xe [m]
: góc xoay thân xe quanh trục Ox [rad]
:góc xoay thân xe quanh trục Oy [rad]
xra :góc xoay cụm cầu sau quanh trục Ox [rad] x: tọa độ phần được treo theo phương z x_ 1,2 : tọa độ 2 bánh xe trước theo phương z [m] x 3 : tọa độ cụm cầu sau theo phương z [m]
- Khối lượng được treo được xem như là một vật thể đồng nhất, cứng hoàn toàn, có khối lượng tập trung vào trọng tâm - Mặt đường cứng tuyệt đối
- Xét động lực theo phương thẳng đứng, không kể đến phản lực dọc và ngang tại vùng tiếp xúc của lốp xe với mặt đường khi kéo, phanh, quay vòng
- Khối lượng của bánh xe được coi là khối lượng không được treo và tập trung tại trục xe, như vậy phần tử lốp có thể coi như phần tử không khối lượng
- Để đơn giản cho việc tính toán, bỏ qua độ giảm chấn của lốp xe, vì giảm chấn của lốp xe nhỏ hơn rất nhiều so với độ giảm chấn của giảm chấn trong hệ thống treo
- Bánh xe lăn không trượt trên đường - Bỏ qua tác dụng của khí động lực học
2.6.3 Xác định các thông số của mô hình mô phỏng:
2.6.3.1 Xác định tọa độ phần được treo theo chiều dọc a 1 , a 2 :
Hình 2 15 - Phân bố khối lượng của phần được treo [5]
Lập phương trình cân bằng momen từng phần đối với điểm O
Trong đó: L1: khoảng cách từ tâm cầu trước đến điểm O a 1 : tọa độ trọng tâm phần được treo đến cầu trước [m]
M i : khối lượng từng phần của ô tô [kg]
M: khối lượng phần được treo di: khoảng cách từ trọng tâm khối lượng từng phần đến điểm O
2.6.3.2 Xác định tọa độ trọng tâm phần được treo theo chiều ngang b 1 , b 2 :
Tính gần đúng tọa độ trọng tâm phần được treo theo chiều ngang trùng với trục đối xứng của ô tô: b1 = b2 = T/2
T: chiều rộng cơ sở ôtô
2.6.4 Xác định moment quán tính khối lượng:
2.6.4.1 Xác định moment quán tính khối lượng phần được treo I x , I y :
Mômen quán tính khối lượng của xe (I xx , I yy ) được xác định bằng phương pháp gần đúng theo mô hình giả định xem tổng thể phần được treo như khối hình hộp chữ nhật đồng chất có kích thước (dài x rộng x cao) là (l, w, h) Từ đó, quy đổi hệ trục tọa độ quán tính của khối hộp chữ nhật đồng chất về hệ trục tọa độ đặt tại vị trí tọa độ trọng tâm phần được treo
* Công thức tính momen quán tính khối lượng:
Hình 2 16 - Khối hộp thân xe chữ nhật đồng chất
I xx =I 0xx + mR 2 I yy =I 0yy +mR 2 I 0 : momen quán tính khối lượng bản thân phần được treo
R: bán kính tâm quay, là khoảng cách từ trọng tâm vật đến tâm quay I_ x,y : momen quán tính khối lượng phần được treo quanh trục Ox,Oy
2.6.4.2 Tính I xra , momen quán tính khối lượng của cụm 2 bánh xe sau và cầu sau:
Mômen quán tính khối lượng của của cụm 2 bánh xe sau và cầu sau(I xr ) được xác định bằng phương pháp gần đúng theo mô hình giả định xem cầu saulà một thanh hình trụ có khối lượng phân bố đều, quay quanh trọng tâm của cầu sau quanh trục Ox, có chiều dài l Giả định bánh xe cầu sau là khối hộp hình vuông có kích thước dài, rộng, cao (l, w, h) Từ đó, quy đổi hệ trục tọa độ quán tính của khối hộp hình vuông đồng chất về hệ trục tọa độ đặt tại vị trí tọa độ trọng tâm của cầu sau
Hình 2 17 - Mô hình giả định tính momen quán tính khối lượng cầu sau 2.6.5 Xác định độ cứng lốp xe k Z :
Tính độ cứng thẳng đứng của lốp xe k Z : ( vertical stiffness)
[6] kZ : độ cứng thẳng cứng của lốp xe [kg/mm]
P : áp suất lốp xe [kPa]
AR: tỉ số giữa chiều cao và chiều rộng lốp xe SN: chiều rộng danh nghĩa lốp xe
D R : Đường kính vành lốp xe
Hình 2 18 - Mặt cắt lốp xe 2.6.6 Xác định độ cứng lò xo k f , k r :
Hình 2 19 - Thông số kích thước hệ thống treo Mac Pherson
THÔNG SỐ TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG
Hình 3 1 - Kết cấu xe SYM T880
Bảng 3 1 - Thông số kỹ thuật xe SYM T880 ĐỘNG CƠ
4 kỳ, 4 xy lanh thẳng hàng, làm mát bằng nước,
Kiểu động cơ SVMG-AA
Dung tích xy lanh cm 3 1.343 Đường kính xy lanh x hành trình piston mm 75 x 76
Công suất cực đại kW / vòng / phút 68,4 / 5.800
Mô men xoắn cực đại Nm / vòng / phút 122,5 / 4.500
Tiêu chuẩn khí thải Euro II
Loại nhiên liệu Xăng không chì có trị số ốc tan ≥ 92
Hệ thống nhiên liệu Phun xăng điện tử
Dung tích bình xăng lít 40
Chiều dài cơ sở mm 2.500
Chiều rộng cơ sở bánh trước mm 1.280
Chiều rộng cơ sở bánh sau mm 1.290
Kích thước thùng xe mm 2.320 x 1.410 x 335
Khoảng sáng gầm xe mm 160
Bán kính vòng quay nhỏ nhất m 4.5
Khối lượng không tải kg 1010
Tải trọng cho phép kg 880
Khối lượng toàn tải kg 1890
Hộp số 5 số tiến 1 số lùi
Trước Độc lập kiểu Macpherson
Sau Nhíp, ống giảm chấn
3.2 Xác định các thông số khối lượng:
Bảng 3 2 - Thông số khối lượng xe SYM T880
Stt Thành phần Khối lượng [kg] Trọng tâm theo chiều cao [m]
3.3 Xác định tọa độ trọng tâm phần được treo của ô tô:
3.3.1 Xác định tọa độ trọng tâm phần được treo của ô tô theo chiều dọc
Hình 3 2 - Phân bố khối lượng của phần được treo
Lập phương trình cân bằng momen từng phần đối với điểm O
500: khoảng cách từ tâm cầu trước đến điểm O a 1 : tọa độ trọng tâm phần được treo đến cầu trước [m]
M i : khối lượng từng phần của ô tô [kg]
M: khối lượng phần được treo d Mi : khoảng cách từ trọng tâm khối lượng từng phần đến điểm O a 1 + 500 (20.155+230.1000+140.1500+15.1620+40.2346+90.2620+45.3500+255.1890)/770
= 1865 Suy ra a 1 = 1365 mm và a 2 = 2500 – 1365 = 1135 mm
3.3.2 Xác định tọa độ trọng tâm phần được treo của ô tô theo chiều ngang:
Ta tính gần đúng tọa độ trọng tâm phần được treo theo chiều ngang của ô tô trùng với trục đối xứng dọc của ô tô: b 1 = b 2 = 1,485/2 = 0,74 m
3.3.3 Xác định tọa độ trọng tâm phần được treo theo chiều cao:
Công thức tính tọa độ trọng tâm phần được treo theo chiều cao
M i : khối lượng từng phần của phần được treo ô tô [kg]
M: khối lượng phần được treo, 770 [kg] h Mi : độ cao trọng tâm từng phần của phần được treo [m] ( Bảng 3.2 )
Bảng 3 3 - Chiều cao trọng tâm phần được treo ô tô
Bảng 3 4 - Bảng tọa độ trọng tâm của phần được treo
3.4 Tính momen quán tính khối lượng phần được treo:
Mômen quán tính khối lượng của xe (I xx , I yy ) được xác định bằng phương pháp gần đúng theo mô hình giả định xem tổng thể phần được treo như khối hình hộp chữ nhật đồng chất có kích thước (dài x rộng x cao) là (l, w, h) = (3,88; 1,485; 1,53) Từ đó, quy đổi hệ trục tọa độ quán tính của khối hộp chữ nhật đồng chất về hệ trục tọa độ đặt tại vị trí tọa độ trọng tâm phần được treo
Hình 3 3 - Tọa độ trọng tâm phần được treo
Hình 3 4 - Mô hình giả định khối lượng được treo
Công thức tính momen quán tính khối lượng:
Trong đó: l = 3,88 m w =1,485 m h =1,530 m: khối lượng phần được treo, 770 kg I xx :momen quán tính khối lượng của xe tại trọng tâm xe
I oxx : momen quán tính khối lượng của khối hộp chữ nhật đồng chất tại trọng tâm khối hộp
R: bán kính xoay của khối hộp quanh trọng tâm phần được treo
Ixx I xx mR Iyy I yy mR
Bảng 3 5 - Bảng momen quán tính khối lượng phần được treo
Chế độ tải R[m] I 0 xx [kgm ] 2 I 0 yy [kgm ] 2 I xx [kgm ] 2 I yy [kgm ] 2
3.5 Tính I xra , momen quán tính khối lượng của cụm 2 bánh xe sau và cầu sau:
Mômen quán tính khối lượng của của cụm 2 bánh xe sau và cầu sau(I xr ) được xác định bằng phương pháp gần đúng theo mô hình giả định xem cầu saulà một thanh hình trụ có khối lượng phân bố đều, quay quanh trọng tâm của cầu sau quanh trục Ox, có chiều dài l=1,155 m Giả định bánh xe cầu sau là khối hộp hình vuông có kích thước dài, rộng, cao (l, w, h) là (0,560; 0,165; 0,560) Từ đó, quy đổi hệ trục tọa độ quán tính của khối hộp hình vuông đồng chất về hệ trục tọa độ đặt tại vị trí tọa độ trọng tâm của cầu sau
3.5.1 Tính momen quán tính khối lượng I xra của cầu sau:
Chúng ta giả thiết cầu sau là một thanh hình trụ có khối lượng phân bố đều, quay quanh trọng tâm của cầu sau quanh trục Ox
Chiều dài: l = 1,155 m Khối lượng: m = 70 kg
Hình 3 5 - Mô hình tương đương của cầu sau
3.5.2 Tính momen quán tính khối lượng I xtr của 1 bánh xe cầu sau xoay quanh trọng tâm cầu sau:
Bán kính quay của lốp xe quanh trọng tâm cầu sau: R = 0,66 m m tr :khối lượng bánh xe cầu sau, 45kg
I oxtr : momen quán tính bản thân lốp xe
Hình 3 6 - Mô hình tương đương 3.5.3 Tính momen quán tính I xra của cụm 2 bánh xe và cầu sau:
Momen quán tính khối lượng I xr là tổng momen quán tính khối lượng của cầu sau và 2 bánh xe cầu sau qui đổi về trọng tâm của cầu sau
3.6 Tính độ cứng thẳng đứng của lốp xe k Z ( vertical stiffness):
Các thông số độ cứng lốp xe được xác định theo công thức thực nghiệm, từ các mối quan hệ giữa áp suất lốp và các thông số kỹ thuật của lốp xe [6]
* Công thức tính độ cứng lốp xe [6]:
KZ : độ cứng thẳng cứng của lốp xe [kg/mm]
P : áp suất lốp xe [kPa]
AR: tỉ số giữa chiều cao và chiều rộng lốp xe SN: chiều rộng danh nghĩa lốp xe
D R : Đường kính vành lốp xe [mm]
Hình 3 7 - Mặt cắt lốp xe
Thông số của lốp xe:
- Cầu trước và cầu sau sử dụng lốp giống nhau - Kí hiệu lốp: 165/70 R13
- Áp suất lốp trước: P f = 29 [psi] = 200 [kPa]
- Áp suất lốp sau: Pr = 32 [psi] = 220 [kPa]
- Tỉ số giữa chiều cao và chiều rộng lốp xe: AR = 70%
- Chiều rộng lốp xe: S N = 165 mm
→ Độ cứng của lốp xe trước:
→ Độ cứng của lốp xe sau:
3.7 Tính hệ số độ cứng lò xo:
3.7.1 Tính hệ số độ cứng lò xo nén:
Hình 3 8 - Hệ thống treo MacPherson ở cầu trước và mô hình hệ thống treo tương đương Thông số kết cấu của hệ thống treo: a = 250 mm; b = 340 mm; ∝ = 28 0
Ta tính hệ số độ cứng k của lò xo, sau đó tính hệ số độ cứng k e ( quy đổi về phương thẳng đứng Z )
Hình 3 9 - Kết cấu lò xo
Công thức tính độ cứng lò xo:
[8] k : độ cứng lò xo ( N/mm ) G: môđun đàn hồi trượt của vật liệu thép lò xo :80.10 3 N/mm 2 F: Tải trọng tác dụng lên lò xo [N] x : chuyển vị của lò xo [mm] n : Số vòng làm việc của lò xo ( số vòng hoạt động +1/2) W: đường kính dây lò xo, [mm]
D: đường kính trung bình của lò xo, [mm]
Bảng 3 6 - Kết cấu lò xo
Thông số G [N/mm 2 ] W [mm] D [mm] n
→ Độ cứng lò xo bên phải và bên trái của hệ thống treo cầu trước k = 22000 [N/m]
→ Độ cứng lò xo qui đổi về phương thẳng đứng:
3.7.2 Tính hệ số độ cứng lò xo lá k r : ( nhíp xe ):
Hình 3 10 -Kết cấu lò xo lá cầu sau
Hình 3 11 - Thông số kích thước lò xo lá
Công thức tính hệ số độ cứng lò xo lá:
Trong đó k: hệ số độ cứng [N/m]; T: bề dày lá nhíp [m]
N: số lá nhíp ; W: bề rộng lá nhíp [m] l: chiều dài ẵ lỏ nhớp [m]; E: modun đàn hồi vật liệu thộp lũ xo
Bảng 3 7 - Thông số lò xo lá
3.8 Xác định hệ số giảm chấn của giảm chấn c f , c r :
Ta cần tính hệ số giảm chấn c của giảm chấn và quy đổi sang hệ số giảm chấn của mô hình tính toán như hình 3.9
Thông số hệ số giảm chấn quy đổi tối ưu cho hầu hết các hệ thống treo có thể xác định theo công thức: c ≈ 0,112πm [Ns/m] [5]
Hình 3 12 - Đồ thị tối ưu hệ số giảm chấn cho hệ thống treo có khối lượng m với tần số f ≈1Hz [5]
Ta cần xác định tải trọng phân bố lên mỗi bánh xe, từ đó xác định được hệ số giảm chấn phù hợp dựa theo công thức c ≈ 0,112πm [Ns/m]
Khối lượng phần được treo phân bố lên cầu trước : m sf = 770.a 2 /L = 770.0,9/2,5 = 349 kg →2c f ≈0,112.π.349 = 123 Ns/m
→ Hệ số giảm chấn quy đổi của mỗi giảm chấn cầu trước: c fq = 123/2 = 61,5 Ns/m Khối lượng phần được treo phân bố lên cầu sau m sr w0 – 349 = 421 kg→2c f ≈0,112.π.421 = 148 Ns/m
→ Hệ số giảm chấnquy đổi của mỗi giảm chấn cầu sau: c = 148/2 = 74 Ns/m
Bảng 3 8 -Thông số tính toán xe SYM T880 (trong trường hợp xe không tải)
Stt Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 Khối lượng được treo m 770 kg
2 Khối lượng bánh xe cầu trước bên trái m 1 40 kg 3 Khối lượng bánh xe cầu trước bên phải m 2 40 kg
4 Khối lượng cụm cầu sau m 3 160 kg
5 Momen quán tính khối lượng phần được treo quanh trục Ox I x 661 kg.m 2
6 Momen quán tính khối lượng phần được treo quanh trục Oy I y 1485 kg.m 2
7 Momen quán tính khối lượng cụm cầu sau quanh trục Ox I xra 47 kg.m 2
8 Khoảng cách trọng tâm phần được treo đến tâm cầu trước a 1 1,365 m
9 Khoảng cách trọng tâm phần được treo đến tâm cầu sau a 2 1,135 m
10 Khoảng cách trọng tâm phần được treo đến biên trái của xe b 1 0,74 m
11 Khoảng cách trọng tâm phần được treo đến biên phải của xe b 2 0,74 m
12 Độ cứng lò xo cầu trước k f 14283 N/m
13 Độ cứng lò xo cầu sau k r 36000 N/m
14 Độ cứng lốp xe cầu trước k tf 167000 N/m
15 Độ cứng lốp xe cầu sau k tr 180000 N/m
16 Hệ số giảm chấn cầu trước c f 61,5 Ns/m
17 Hệ số giảm chấn cầu sau c r 74 Ns/m
Biên dạng mặt đường được sử dụng để tính toán là biên dạng mặt đường dạng bán bình phương hàm sin là dạng biên dạng thường gặp trong thực tế
Dạng bán bình phương hàm sin là dạng hàm kích động tiêu biểu mô tả biên dạng mặt đường có mô cao dạng bán hình sin [5,7], Hình 3.1, được chọn sử dụng để tính toán cho các trường hợp tải trọng
Hình 3 13 - Biên dạng mấp mô bán bình phương hình sin
Các thông số và ký hiệu trên Hình 3.12 được chọn như sau [6], trong đó: d 1 = 0.35 (m): chiều dài bậc d 2 = 0.05 (m): chiều cao bậc Bán bình phương hàm sin được thể hiện bằng mô hình toán học [6]:
0 _ t t start y d vt t start t t end d t t end
Trong đó: t_start = 0, thời điểm ngay tại đó bánh xe bắt đầu tiếp xúc với bậc t_end = 0.5d 1 /v: thời điểm ngay khi bánh xe bắt đầu rời khỏi bậc
3.10 Sơ đồ tải trọng tĩnh tác dụng lên một bên thân xe:
Hình 3 14 - Sơ đồ tải trọng tĩnh tác dụng lên một bên thân xe
- Thông số kỹ thuật và kết cấu xe cơ sở SYM T880 được tham khảo từ tài liệu của hãng SYM và các đề tài nghiên cứu trước đây phục vụ đo thực nghiệm
- Các giá trị tính toán : độ cứng lò xo hệ thống treo, độ cứng lốp, hệ số giảm chấn…được tính toán từ các công thức tham khảo phục vụ cho việc xác định mômen quán tính khối lượng
- Các giá trị mômen quán tính khối lượng của phần được treo được tính toán bằng phương pháp tính gần đúng dựa theo các công thức tham khảo từ tài liệu [6], [7] và các đề tài nghiên cứu trước đây
- Các giá trị tính toán trong điều kiện xe không tải, các lốp xe được bơm đúng áp suất quy định
- Ngôn ngữ lập trình Matlab được sử dụng để thực hiện tính toán này.
THỰC NGHIỆM
Sơ đồ tính tiến trình nghiên cứu
Hình 4 1 - Sơ đồ tiến trình nghiên cứu
Mô hình tính toán
Hình 4 3 - Mô hình Sơ đồ tính toán mô phỏng [5]:
Hình 4 2 - Sơ đồ tính toán mô phỏng Mô hình tính toán:
Mô hình động lực học dao động toàn xe 7 DOF trong không gian DOF trong không gian 3
Áp dụng phương trình Lagrange cho mô hình tính toán mô phỏng
4.4.1 Phương trình Lagrange áp dụng cho mô hình động lực học toàn xe:
K: động năng ; V: thế năng ; D: hàm tiêu tán Rayleigh
Bao gồm động năng của phần được treo và phần không được treo
Bao gồm thế năng đàn hồi của 4 lò xo, và 4 bánh xe
(Giả sử xe xoay quanh Ox sang phải, xoay quanh Oy ra sau)
4.4.4 Hàm tiêu tán D của hệ:
Hàm tiêu tán của 4 giảm chấn
T i ij j i j f f r xra r xra tf tf tr xra tr
Áp dụng phương pháp Lagrange:
Ta được hệ phương trình : [ ]m x[ ]c x[ ]k xF (4.8) Vectơ chuyển vị [x] Vectơ ngoại lực [F]
Ma trận hệ số giảm chấn [c]
Ma trận hệ số độ cứng [k]:
4.4.5 Phương pháp xác định I X , I Y bằng phương pháp mô phỏng:
Trong mỗi trường hợp tải trọng tác dụng, giải hệ (4.12) là hệ phương trình vi phân bậc 2, có 7 phương trình (7 DOF), ta xác định các thông số động học lần lượt bao gồm: chuyển vị, vận tốc và gia tốc của các thành phần vật rắn liên kết trong mô hình Đối với thân xe, là phần khối lượng được treo, ta áp dụng phương trình Newton- Euler cho vật rắn, có trọng tâm chính là trọng tâm thân xe, chuyển động tịnh tiến và chuyển động xoay quanh trọng tâm, lực quán tính và mômen tổng cộng quy về tại vị trí trọng tâm thân xe [5]
Lực quán tính tổng cộng: F z mx (4.12)
Dựa vào sơ đồ phân bố tải trọng lên thân xe trong trường hợp cân bằng tĩnh, hình 3.14 Kết hợp với kết quả tính toán lực và mômen tổng cộng ta tiến hành triển khai để xác định được các giá trị I X , I Y
Phương pháp thực nghiệm và kết quả tính toán cho trường hợp biên dạng mặt đường dạng bán bình phương hàm sin
4.5.1 Phương pháp thực nghiệm cho trường hợp xe chịu tải trọng uốn:
Khi xe đang hoạt động trên đường, đột ngột xảy ra sự cố 2 bánh xe cầu trước hoặc 2 bánh xe cầu sau đồng thời chịu lực kích động cùng lúc từ biên dạng mấp mô của mặt đường Điều này tương ứng với điều kiện: y 1 và y 2 sẽ có giá trị cụ thể, trong khi y 3 và y 4 =0; hoặc trường hợp tương ứng ngược lại trong cùng một thời điểm Chế độ này tương ứng với xe chịu tải trọng uốn
Hình 4 4 - Mô hình xe chịu tải trọng uốn
Hình 4 5 - Vị trí lắp đặt cảm biến trong trường hợp xe chịu tải trọng uốn - phía sau xe ( Thực nghiệm trong khuôn viên C6 Đại Học Bách Khoa )
Hình 4 6 - Các mấp mô biên dạng bán bình phương hình sin trong thực nghiệm trường hợp xe chịu tải trọng uốn – phía trước xe (Thực nghiệm trong khuôn viên
Thử nghiệm với dải tốc độ V ở mức 5km/h, 10km/h, 15/km/h, 20km/h, 25km/h và 30km/h Mỗi tốc độ thực nghiệm xe chuyển động 5 lần/đợt thực nghiệm, các số liệu thu thập được tính trung bình trong 5 lần chạy thực nghiệm Do điều kiện thực nghiệm diễn ra trong sân trường nên tốc độ chỉ giới hạn là 30km/h
Kết quả thu được từ cảm biến, qua quá trình xử lý bằng phần mềm Matlab kết hợp với mô phỏng, đã thu được như sau:
Hình 4 7 - Kết quả so sánh gia tốc góc lắc ddtheta giữa tính toán mô phỏng, chọn giá trị I Y và thực nghiệm ( đường run : đường chọn giá trị I Y )
Có sự sai lệch trong dải tốc độ từ 5km/h đến dưới 15km/h là vì đây là vùng trùng tần số riêng của cơ hệ, xét về mặt lý thuyết xảy ra cộng hưởng nhưng thực tế đã không xảy ra, nguyên nhân như sau:
+ Toàn bộ cơ hệ gồm khối lượng được treo và không được treo được xem như là vật rắn tuyệt đối nhưng thực tế hệ thống kết cấu khung xe liên kết bằng các phần tử cũng có tần số riêng của vật liệu cấu thành khung xe mà mô hình bài toán mô phỏng không nhắc đến Vì vậy ta cũng không thể sử dụng kết quả thực nghiệm để so sánh tính toán mô phỏng lý thuyết ở vùng vận tốc dưới 15km/h
+ Bên cạnh đó khi thực nghiệm ở vùng vận tốc V lớn hơn hoặc bằng 25km/h thì tín hiệu gia tốc thu được cho thấy lốp xe đã rời khỏi mấp mô ( Hình 4.8 ) Điều này không đúng với giả định trong mô hình tính toán mô phỏng là lốp xe phải tiếp xúc với bề mặt của mấp mô Do vậy ta cũng không thể sử dụng kết quả thực nghiệm để so sánh với tính toán mô phỏng trong vùng giới hạn vận tốc V 25km/h
Hình 4 8 - Tín hiệu gia tốc thu được theo thời gian trong các lần thực nghiệm khi xe chuyển động qua 2 mấp mô bán bình phương hình sin
Quá trình thực nghiệm cho thấy có sự ổn định tín hiệu thu được trong vùng vận tốc V từ 15- 20km/h đồng thời với vận tốc này cũng nằm ngoài khoảng tần số riêng của hệ thống treo theo mô hình tính toán lý thuyết Vì lý do đó dữ liệu thực nghiệm thu được trong khoảng vận tốc V từ 15-20km/h sẽ được sử dụng để so sánh với kết quả tính toán lý thuyết
Bảng 4 1 - Kết quả tính toán gần đúng và giá trị gia tốc góc lắc ddtheta đo được
Số thứ tự Thông số đo gia tốc góc lắc theta(rad/s 2 )
Thông số đo gia tốc góc lắc theta (rad/s 2 ) V = 15km/h V = 15km/h
Kết luận: Dựa vào bảng kết quả 4.1 cho ta thấy giá trị gia tốc góc lắc theta đo được sai biệt khoảng 19,34% so với tính toán gần đúng ở V = 15km/h và sai lệch 18,79% ở V = 20km/h Do điều kiện thực nghiệm tiến hành trong khuôn viên nhà trường nên ít nhiều kết quả bị ảnh hưởng dẫn đến sai số
Bảng 4 2 - Kết quả tính toán gần đúng và giá trị IY đo được
Thông số đo I Y (kg.m2) V = 15km/h V = 15km/h
V = 20km/h V = 20 km/h (tính gần đúng)
Kết luận: Dựa vào bảng kết quả 4.2 cho ta thấy giá trị môn men quán tính khối lượng I Y xác định sai biệt khoảng 19,35% so với tính toán gần đúng ở V km/h và sai lệch 20,7% ở V km/h Do điều kiện thực nghiệm tiến hành trong khuôn viên nhà trường nên ít nhiều kết quả bị ảnh hưởng dẫn đến sai số
4.5.2 Phương pháp thực nghiệm cho trường hợp xe chịu tải trọng xoắn:
Khi xe chuyển động 1 bánh xe ở vị trí trước bên trái hoặc bên phải chịu lực kích động từ biên dạng mấp mô của mặt đường ( trong hình 4.9 là bánh xe bên phải ) Điều này tương ứng với điều kiện: y 2 sẽ có giá trị cụ thể, trong khi y 1 ,y 3 và y 4 =0; hoặc trường hợp tương ứng ngược lại Xe sẽ chịu tải trọng xoắn
Hình 4 9 - Mô hình xe chịu tải trọng xoắn
Hình 4 10 - Vị trí lắp đặt cảm biến trong trường hợp xe chịu tải trọng xoắn - phía sau xe ( Thực nghiệm trong khuôn viên C6 Đại Học Bách Khoa )
Hình 4 11 - Các mấp mô biên dạng bán bình phương hình sin thực nghiệm trong trường hợp xe chịu tải trọng xoắn - phía trước xe ( Thực nghiệm trong khuôn viên
Thử nghiệm với dải tốc độ V ở mức 5km/h, 10km/h, 15/km/h, 20km/h, 25km/h và 30km/h Mỗi tốc độ thực nghiệm xe chuyển động 5 lần/đợt thực nghiệm, các số liệu thu thập được tính trung bình trong 5 lần chạy thực nghiệm Do điều kiện thử nghiệm diễn ra trong sân trường nên tốc độ chỉ giới hạn là 30km/h Kết quả thu được từ cảm biến, qua quá trình xử lý bằng phần mềm Matlab kết hợp với mô phỏng, đã thu được như sau:
Hình 4 12 - Kết quả so sánh gia tốc góc lắc ddphi giữa tính toán mô phỏng, chọn giá trị I X và thực nghiệm ( đường run : đường chọn giá trị I X )
Có sự sai lệch trong dải tốc độ từ 5km/h đến dưới 15km/h là vì đây là vùng trùng tần số riêng của cơ hệ, xét về mặt lý thuyết xảy ra cộng hưởng nhưng thực tế đã không xảy ra, nguyên nhân như sau:
+ Toàn bộ cơ hệ gồm khối lượng được treo và không được treo được xem như là vật rắn tuyệt đối nhưng thực tế hệ thống kết cấu khung xe liên kết bằng các phần tử cũng có tần số riêng của vật liệu cấu thành khung xe mà mô hình bài toán mô phỏng không nhắc đến Vì vậy ta cũng không thể sử dụng kết quả thực nghiệm để so sánh tính toán mô phỏng lý thuyết ở vùng vận tốc dưới 15km/h
+ Tín hiệu gia tốc thu được từ cảm biến cho thấy có sự sai khác nhiều về gia tốc góc lắc khi xe chạy ở vận tốc V lớn hơn 20 km/h và do vị trí lắp đặt cảm biến ở phía sau xe nên tín hiệu thu được cho thấy bánh xe luôn bám vào bề mặt mấp mô Vì vậy ta chọn vùng vận tốc từ 15- 20km/h để so sánh và tính toán
Hình 4 13 - Tín hiệu gia tốc thu được theo thời gian trong các lần thực nghiệm khi xe chuyển động qua 1 mấp mô bán bình phương hình sin
Bảng 4 3 - Kết quả tính toán gần đúng và giá trị gia tốc góc lắc phi đo được
Số thứ tự Thông số đo gia tốc góc lắc phi(rad/s 2 )
Thông số đo gia tốc góc lắc phi (rad/s 2 ) V = 15km/h V = 15km/h
Kết luận: Dựa vào bảng kết quả 4.3 cho ta thấy giá trị gia tốc góc lắc phi đo được sai biệt khoảng 48,95% so với tính toán gần đúng ở V = 15km/h và sai lệch khoảng 90,42% ở V = 20km/h Do điều kiện thực nghiệm tiến hành trong khuôn viên nhà trường và vị trí lắp đặt cảm biến chưa phù hợp nên ít nhiều kết quả bị ảnh hưởng dẫn đến sai số
Bảng 4 4 - Kết quả tính toán mô phỏng và giá trị I X đo được
V = 20km/h V = 20 km/h (tính gần đúng)
