MÔ HÌNH HÓA MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰCChuẩn đầu ra của bài học - L1.1 Áp dụng được kiến thức về kết cấu, lý thuyết và thiết kế để tính toán và mô phỏng Hệ thống Truyền lực - L2.1 Mô tả
MÔ HÌNH HÓA MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC
Cơ sở lý thuyết
+ Dạng bố trí HTTL được đặc trưng bởi sơ đồ chung, như hình sau:
Hình 1: sơ đồ HTTL ô tô
Hệ thống truyền lực ngoài động cơ (1) gồm các cụm: (2) Ly hợp, (3) hộp số, (4) các đăng,
(5) cầu chủ động, (6) các bán trục và (7) bánh xe chủ động a, Sơ đồ lý thuyết
Mô hình hóa mô phỏng
- Chọn tỷ số truyền bằng 1
Công suất động cơ ta chọn như sau:
Bước 1 Mở phần mềm Matlab bàng cách nhấn chuột vào biểu tượng (Icon) trên Destop máy tính.
Bước 2: Nhập ssc_new tại cửa sổ commad window
Bước 3: Cách lấy sơ đồ khối
- Có 2 cách lấy các sơ đồ khối:
Cách 1 : Vào thư viện Library
Cách 2 : Gõ tên khối trực tiếp trên màn hình
+ Các khối cần sử dụng:
Bước 4: Lấy các khối ra khỏi thư viện
+ Nối các khối lại với nhau
- Chọn tỷ số truyền bằng 1
Công suất động cơ ta chọn như sau
Phân tích kết quả o Kết quả nhận được vận tốc xe theo thời gian
Xe đạt vận tốc 50 km/h trong khoảng gần 60s và tiếp tục duy trì tốc độ này trong suốt khoảng thời gian còn lại o Chỉnh tỷ số truyền về 0,5 ta sẽ được kết quả như sau
Với tỷ số truyền bằng 0,5 thì tốc độ từ 0 đến 39 km/h chỉ mất hơn 14s nhưng tốc độ tối đa lúc này chỉ là hơn 39 km/h
1.2.4 Khảo sát, đề xuất cải tiến và nhận xét
Ta cải tiến bằng việc chỉnh công suất động cơ tăng lên và tỷ số truyền bằng 1
Speed at maximum power= 6000 rpm
1.1.1.2 So sánh với kết quả ban đầu
Nhận xét 1: Nếu chỉnh tỷ số truyền ban đầu(1) xuống 0,5 và với cùng 1 công suất động cơ và cùng các thông số khác thì thời gian tăng tốc lên nhưng tối đa đạt được giảm đi.
Nhận xét 2: Khi đã thực hiện phương án cải tiến ta thấy hình dạng biểu đồ vẫn không thay đổi so với động cơ công suất nhỏ hơn và có tỷ số truyền bằng 1 tuy nhiên cả thời gian đạt đến tốc độ 50 km/h nhanh hơn và tốc độ tối đa cũng được nâng lên là 57km/h.
Kết luận chung
o Kết quả nhận được vận tốc xe theo thời gian
Xe đạt vận tốc 50 km/h trong khoảng gần 60s và tiếp tục duy trì tốc độ này trong suốt o Chỉnh tỷ số truyền về 0,5 ta sẽ được kết quả như sau
Với tỷ số truyền bằng 0,5 thì tốc độ từ 0 đến 39 km/h chỉ mất hơn 14s nhưng tốc độ tối đa lúc này chỉ là hơn 39 km/h
Nhận xét: với cùng 1 công suất động cơ và cùng các thông số khác nếu tỷ số truyền giảm thì thời gian tăng tốc tăng lên nhưng tốc độ tối đa đạt được lại giảm đi. o Tiếp theo ta chỉnh công suất động cơ tăng lên và tỷ số truyền bằng 1
Speed at maximum power= 6000 rpm
Nhận xét: Ta thấy hình dạng biểu đồ vẫn không thay đổi so với động cơ công suất nhỏ hơn và có tỷ số truyền bằng 1 tuy nhiên cả thời gian đạt đến tốc độ 50 km/h nhanh hơn và tốc độ tối đa cũng được nâng lên là 59 km/h
MÔ HÌNH HÓA MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TREO
Cơ sở lý thuyết
(Sinh viên phân tích các lý thuyết liên quan tới bài học: Kết cấu, lý thuyết, thiết kế,…)
- Hệ thống treo gồm có 3 bộ phận chính đó là: Bộ phận đàn hồi (nhíp, lò xo, thanh xoắn, ), Bộ phận giảm chấn (thủy lực, cơ) và Bộ phận dẫn hướng.
- Công dụng của hệ thống treo: Hệ thống treo tạo điều kiện cho bánh xe dao động theo phương thẳng đứng với thân xe một cách êm dịu Giảm cái cảm giác “cưỡi ngựa” khi đi trên ô tô Do đó cần có độ cứng thích hợp để xe chuyển động êm dịu và có khả năng có thể dập tắt nhanh dao động đặc biệt là những dao động có biên độ dao động lớn Tính năng hệ thống treo của mỗi loại xe bao giờ cũng là kết quả dung hoà giữa hai lựa chọn: độ an toàn và độ êm dịu.
Xác định liên kết trên các thành phần lắp ráp
- Khi xác định các liên kết trên các thành phần lắp ráp, đảm bảo khả năng tương thích hoàn toàn với các tính năng có sẵn trong chức năng
- Một số tính năng trong Motion Simulation yêu cầu khả năng tương thích hoàn toàn này, bao gồm các lệnh Create Sequence và
- Để thực thi việc xác định các liên kết trên các thành phần lắp ráp, hãy chọn Component- based Simulation trong cửa sổ
Ngoài ra, bạn có thể đặt Type Filter thành
Component mỗi lần tạo một liên kết để đảm bảo rằng chọn đúng thành phần.
Biểu diễn tính chất quán tính
- Phần mềm tự động tính toán các đặc tính quán tính của liên kết từ hình học.
- Tuy nhiên, có thể xác định các thuộc tính quán tính theo cách thủ công bằng cách sử dụng tùy chọn User Define Mass
- Đối với mỗi liên kết, có thể xác định điểm gốc và hệ tọa độ cho mômen quán tính bằng cách chỉ định CSYS của Inertia.
- Cũng có thể xác định các giá trị cho các mômen (Ixx, Iyy, Izz) và tích (Ixy, Ixz, Iyz) của quán tính.
- X, y và z là các thành phần chuyển vị của tâm của một khối lượng vô cùng nhỏ, được đo từ gốc của CSYS of Inertia.
- Các giá trị của Ixx, Iyy và Izz phải dương.
Chỉ định đặc tính vật liệu
- Bộ xử lí sử dụng mật độ khối lượng của vật liệu để tính toán quán tính của nó Mô phỏng chuyển động giả định giá trị mặc định cho mật độ trừ khi chỉ định một vật liệu cụ thể cho một đối tượng.
+ Cửa sổ Manage Materials cho phép tạo và quản lý các vật liệu mới.
+ Cửa sổ Assign Material cho phép áp dụng vật liệu cho các vật thể rắn trong cơ cấu.
- NX sử dụng giá trị mật độ mặc định được liệt kê trong Customer Defaults Thông thường, mật độ mặc định này được đặt thành 0,2829 lbs/in³ hoặc 7,83 kg/mm³ (nghĩa là thép).
- Để xác định mật độ mặc định, hãy chọn Menu – Preferences – Modeling trong khi đang ở trong chức năng Modeling.
Truy vấn cơ cấu hiện có
- Có thể truy vấn một cơ cấu hiện có để xác định xem nó được xây dựng như thế nào chọn Menu -
Information - Mechanism Check - List Motion
- Cửa sổ thông tin này liệt kê:
+ Tên của cơ cấu được hiển thị (mô phỏng).
+ Giải bài toán bậc tự do của cơ chế.
+ Tổng số khớp được gắn vào liên kết.
• Tổng số tên và loại liên kết.
• Tổng số liên kết trong cơ chế.
+ Tổng số điểm đánh dấu, lò xo, bộ giảm chấn, lực và mô men xoắn.
Mô hình hóa mô phỏng
(Nêu các thông số mô hình, điều kiện biên của bài toán mô phỏng, các trường hợp khảo sát)
Bài toán mô phỏng trong NX Motion Simulation được sử dụng để thay đổi các thông số đầu vào như độ cứng của lò xo giảm chấn, khối lượng của sát-xi, tải trọng của dầm, hướng của khớp quay,
- Cơ cấu này đại diện cho một bên của hệ thống treo rơ-moóc Bạn sẽ mô hình hóa lò xo xoắn và bộ giảm chấn/ giảm xóc để tạo ra sự dịch chuyển êm ái của khung khi bánh xe di chuyển qua các lỗ và va đập trên mặt đường.
- Liên kết Chassis đã được xác định bằng khối lượng bằng một nửa trọng lượng của rơ-moóc và tải trọng.
- Bộ dẫn động Constant đã được xác định trên khớp trượt mặt đường để mô phỏng chuyển động về phía trước.
- Các tùy chọn bạn chọn trong hộp thoại
NX sẽ được giữ nguyên cho lần tiếp theo bạn mở hộp thoại tương tự trong phiên NX Khôi phục cài đặt mặc định để đảm bảo rằng các hộp thoại ở trạng thái ban đầu cho mỗi bước thực hiện.
- Lưu ý rằng sau khi bạn nhập tải trước 250 lbf-in, giá trị Free Angle được cập nhật tự động thành 16,667 độ Điều này có nghĩa là bạn đang nén lò xo (độ dài tự do bằng 0 có nghĩa là lò xo đứng yên) Hướng của khớp quay, quay ngược chiều kim đồng hồ.
5 Tạo chuyển động cho cơ cấu
- Lò xo không giảm chấn tạo ra dao động quá lớn Trong bước tiếp theo, thêm một vật giảm chấn vào bộ giảm chấn.
Chú ý: Dao động ban đầu, xảy ra ngay cả trước khi bánh xe chạm vào bất kỳ chướng ngại vật nào, là do lực tạo ra bởi tiếp xúc 3D khi bánh xe lăn trên đường.
- Một điểm đánh dấu đã được xác định trước trên liên kết khung xe Bạn sẽ vẽ đồ thị độ dịch chuyển của điểm đánh dấu này để xem khung xe phản ứng trơn tru như thế nào với các va chạm và hố trên mặt đường
7 Luu trữ hàm dịch chuyển
- Để lưu trữ hàm dịch chuyển trong tệp AFU để sử dụng sau Ta cần thực hiện các bước như sau:
+ Và thực hiện các bước như hình dưới đây ở phần XY Function Navigator có biểu tượng như hình dưới đây
+ Ta cần thực hiện các bước:
- Trong bước này, thêm một giảm chấn vào mô hình hấp thụ rung chấn.
Trên công cụ tìm kiếm ta tìm kiếm static wireframe, click vào sẽ hiện biểu tượng như hình dưới
- Sau đó ta chọn về phần Home, chọn Damper sau đó giao diện sẽ hiện ra như sauThực hiện các bước như hình dưới đây Để dễ nhìn, mô hình sẽ được hiển thị với bánh xe mà đã ẩn lốp đi.
- Ở phần Select Link ta cần làm như sau:
Chú ý: Thay vào đó, cũng có thể thêm giảm chấn vào cùng một khớp quay nơi mà đặt lò xo, dùng lệnh Add damper trong cửa sổ Spring.
9 Xử lí và tạo lại chuyển động
- Sau đó thay đổi từ rendering style sang shaded with edges.
- Sử dụng các bước ở trên để xử lí solution một lần nữa và khởi chạy hoạt ảnh chuyển động.
- Mô hình chuyển động trở thành như sau:
10 Đồ thị hóa sự dịch chuyển của gầm (với giảm chấn)
- Đồ thị hóa sự dịch chuyển của mô hình này để thấy được sự tác động của giảm chấn đến sự phản hồi chuyển động.
- Ở phần Motion Navigator, thực hiện các bước:
Sau đó, phần mềm sẽ trả kết quả như sau:
- Tiếp tục thực hiện các bước:
11 So sánh các đồ thị chức năng dịch chuyển
- Đặt 2 đồ thị dịch chuyển ( có và không có giảm chấn) cùng nhau để thấy rõ sự tác động của giảm chấn.
- Ở phần XY Function Navigator ta thực hiện như sau:
- Thực hiện các bước để kết thúc mô phỏng
(Đưa ra kết quả của các trường hợp đã mô phỏng – Có hình ảnh kết quả - Nhận xét, phân tích các kết quả thu được)
Phần mềm sẽ trả về kết quả so sánh đồ thị như hình dưới đây: Đồ thị cho thấy sự dịch chuyển của hệ thống khi có và không có giảm chấn, qua đó cho thấy sự tác động của bộ giảm chấn đối với hệ thống treo.
2.2.4 Khảo sát, đề xuất cải tiến và nhận xét
Kết luận chung
- Kiểm nghiệm và mô phỏng được hệ thống treo bằng phần mềm NX motion.
- Liệt kê được các chi tiết trong hệ thống treo
- Giải thích được các bài toán động lực học và đề xuất các phương án thiết kế, chế tạo và cải tiến phù hợp.
- Thao tác thành thạo phần mềm NX motion trong mô phỏng và tính toán.
MÔ HÌNH HÓA MÔ PHỎNG HỆ THỐNG LÁI
Cơ sở lý thuyết
Hình 3: Sơ đồ cấu tạo hệ thống lái
(Sơ đồ khối/3D sinh viên sử dụng để mô phỏng, có thể:
- Vị trí liên kết giữa các chi tiết để làm cơ sở đặt lực, ngàm,…
- Sơ đồ vị trí các cụm cấu thành để mô phỏng hệ thống…)
Mô hình hóa mô phỏng
Trước khi khởi chạy cài đặt lại thông số
Bước 1: Ta đăng nhập vào matlap gõ lệnh ssc_new Bước 2: Ta nhập các sơ đồ khối của hệ thống: Fixed-Displacement Pump
+ Thiết lập thông số cho khối Double-Acting Hydraulic Cylinder:
+ Thiết lập khối “Simulink-PS Converter
+ Thiết lập đầu vào “Sin wave”:
+ Bước 4: Lấy các khối và nối lại với nhau
- Thao tác như hình dưới để xem kết quả mô phỏng
- Kết quả sẽ hiển thị 3 biểu đồ như sau (ấn dấu + để xem chi tiết từng biểu đồ)
MÔ HÌNH HÓA MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH
Cơ sở lý thuyết
Hình 4: sơ đồ hệ thống phanh
(Sơ đồ khối/3D sinh viên sử dụng để mô phỏng, có thể:
- Vị trí liên kết giữa các chi tiết để làm cơ sở đặt lực, ngàm,…
- Sơ đồ vị trí các cụm cấu thành để mô phỏng hệ thống…)
Hình 4.1: sơ đồ lý thuyết hệ thống phanh
Mô hình hóa mô phỏng
(Nêu các thông số mô hình, điều kiện biên của bài toán mô phỏng và giải thích cơ sở lựa chọn dựa trên lý thuyết đã nêu)
Mô phỏng hệ thống phanh ABS trong Matlab Simulink
Bước 1: Khởi động phần mềm Matlab
Click chuột vào biểu tượng Simulink, tạo model mới (Blank model)
Discrete-Time Integrator n-D Lookup Table
Bước 2 bắt đầu xây dựng
Gộp lại subsystem ra hình cuối
Kết quả hệ thống phanh ABS trong Matlab Simulink
Kết quả mô phỏng vận tốc xe và vận tốc bánh xe (rad/s)
Kết quả mô phỏng độ trượt λ o của bánh xe
Kết quả mô phỏng quãng đường phanh của xe
Kết quả hệ thống phanh ABS trong Matlab Simulink
Kết luận chung
Sử dụng mô hình mô phỏng trong ứng dụng của Matlab Simulink để mô phỏng hệ thống phanh có bộ điều khiển ABS với giả thiết ABS là lý tưởng, cho ta kết quả sơ đồ Simulink mô phỏng hệ thống ABS Ta có thể sử dụng cho bất kỳ hệ thống phanh có ABS của những ô tô khác
Với sơ đồ Mô hình hóa này, ta cũng có thể áp dụng để kiểm tra bộ điều khiển ABS thực tế khi xe đang chạy (real time), khi đó mô hình được gọi là mô hình thời gian thực, kết quả nhận được là tốc độ bánh xe dưới sự điều khiển của ABS và thông tin sẽ gửi đến bộ ECU trên ô tô.
MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM NHÍP LÁI
Cơ sở lý thuyết
(Sinh viên phân tích các lý thuyết liên quan tới bài học: Kết cấu, lý thuyết, thiết kế,…) Yêu cầu: Ngắn gọn, tập trung vào Hệ thống cần mô phỏng
Hình 5: cấu tạo nhúp lái
(Sơ đồ khối/3D sinh viên sử dụng để mô phỏng, có thể:
- Vị trí liên kết giữa các chi tiết để làm cơ sở đặt lực, ngàm,…
Mô hình hóa mô phỏng
(Nêu các thông số mô hình, điều kiện biên của bài toán mô phỏng và giải thích cơ sở lựa chọn dựa trên lý thuyết đã nêu)
(Trình bày các bước cụ thể để xây dựng bài toán mô phỏng – có hình ảnh minh họa)
Bước 2: Vào giao diện thiết kế
Bước 4: Thiết kế chi tiết – Lá nhíp cài xe tải
- Khoảng cách hai mõ nhíp: 960 mm
- Chiều dày lá nhíp 8 mm
- Chiều rộng lá nhíp: 60 mm
- Đường kính nhỏ của ellipe: 200 mm
- Đường kính lớn của ellipe: 1000 mm
- Chốt nhíp D ngoài = 40 mm, d trong = 26 mm
Bước 5: Quay lại giao diện ban đầu của Anys
- Chọn model để mô phỏng độ bền của lá nhíp khi chịu tải trọng tĩnh
Bước 7: Đặt lực và điều kiện biên
- Ràng buộc cố định: Fixed Suport tại 2 lỗ hai đầu
- Lực tĩnh giữa nhíp: Force 100 N tại giữa nhíp theo hướng trục z
(Đưa ra kết quả của các trường hợp đã mô phỏng – Có hình ảnh kết quả - Nhận xét, phân tích các kết quả thu được)
