BÁO CÁO MÔN HỌC MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG Ô TÔ

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

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

TRƯỜNG CƠ KHÍ – Ô TÔ Khoa Công nghệ Ô tô -

BÁO CÁO MÔN HỌC

MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG Ô TÔ

Trang 2

Bài 1 MÔ HÌNH HÓA MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC

Chuẩn 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 được mô hình mô phỏng Hệ thống truyền lực

- L2.2 Liệt kê được các cụm chi tiết trong Hệ thống truyền lực của ô tô

- L4.1 Giải thích được kết quả bài toán mô phỏng: Ảnh hưởng của tốc độ quay

động cơ, tỷ số truyền hộp số, bán kính lốp, … tới vận tốc bánh xe và các thông số khác, giải thích đồ thị và đề xuất cải tiến phù hợp

- L4.2 Thao tác thành thạo phần mềm mô phỏng và tính toán.

Trang 3

7-Bi “T”; 8-Đòn mở; 9- Lò xo giảm chấnCấu tạo:

Phần chủ động: gồm bánh đà, vỏ ly hợp, đĩa ép, đòn mở và các lò xo ép Khi ly hợp

mở hoàn toàn thì các chi tiết thuộc nhóm chủ động sẽ quay cùng bánh đà.

Phần bị động: gồm đĩa ma sát, giảm chấn và trục ly hợp Khi ly hợp mở hoàn toàn các chi tiết thuộc nhóm bị động sẽ đứng yên.

- Nguyên lý hoạt động:

Khi người lái tác động vào bàn đạp ly hợp, thông qua cơ cấu dẫn động điều khiển

ly hợp tác động vào đầu càng mở, thông qua chốt tỳ làm đầu kia của càng mở dịch chuyển đẩy bi T tác động vào đầu của đòn bẩy làm đầu kia dịch chuyển kéo đĩa ép tách khỏi đĩa

ma sát, làm đĩa ma sát tách khỏi bánh đà thực hiện việc mở ly hợp.

Khi người lái thôi tác động vào bàn đạp ly hợp dưới tác dụng của lò xo hồi vị bàn đạp được kéo về vị trí ban đầu.

Không còn lực tác dụng lên bàn đạp, cần đẩy kéo bi T về vị trí ban đầu nhờ lò xo hồi vị, lực từ lò xo ép thông qua đĩa ép đấy đĩa ma sát ép vào bánh đà, tạo ra lực ma sát giữa các bề mặt bánh đà - đĩa ma sát và đĩa ma sát - đĩa ép (trạng thái đóng ly hợp) Khi

đó bánh đà quay thông qua các bề mặt ma sát làm đĩa ma sát quay theo, thực hiện việc truyền mômen từ bánh đà sang trục ly hợp (trục sơ cấp của hộp số).

1.1.2 Sơ đồ lý thuyết

(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…)

+ Ly hợp

Trang 4

Hình 2: Mô hình vật lý

Hệ thống ly hợp gồm 2 đĩa truyền động môment xoay giữa động cơ và hộp số có 2 chế

độ hoạt động khác nhau:

Trượt – Hai đĩa có vận tốc góc khác nhau

Khóa – Hai đĩa quay cùng một lúc

Dựa trên sơ đồ cấu tạo ta quy cụm ly hợp về mô hình vật lý như trên.

Trong đó: Trục bên trái là phần chủ động của ly hợp, đĩa bên trái là bánh đà, trục bên phải là trục sơ cấp của hộp số và đĩa bên phải là đĩa ma sát.

- Các biến được sử dụng trong phân tích và mô phỏng:

T ¿: Mômen xoắn đầu vào (động cơ)

Fn: Lực ép của lò xo ép

Ie,Iv: Mômen quán tính quy bánh đà và trục sơ cấp hộp số

be, bv: Hệ số giao động của động cơ và hộp số

μk,μs: Hệ số ma sát động và tĩnh

we, wv: vận tốc góc của động cơ và trục sơ cấp hộp số

r1, r2: Bán kính trong và ngoài của bề mặt ma sát đĩa ly hợp

R: Bán kính tương đương

Tcl: Mômen truyền qua ly hợp

Tl: Mômen cần thiết của ly hợp để duy trì khả năng khóa

- Sơ đồ giai đoạn đóng ly hợp khi khởi hành:

Trang 5

Hình 3: Sơ đồ làm việc của ly hợp dạng tuyến tính Giai đoạn 1: Khi chưa ăn khớp (Disengaged)

Giai đoạn này động cơ có số vòng quay ổn định n1,0 và trục sơ cấp hộp số n2,0 chưa quay (tính trong trường hợp khởi hành)

Giai đoạn 2: Giai đoạn trượt, ly hợp đang đóng (Engaging phase)

Khi ly hợp bắt đầu ăn khớp số vòng quay động cơ giảm tuyến tính khoảng 10% và trục sơ cấp tăng tuyến tính đến khi 2 tốc độ vòng quay của động cơ và trục sơ cấp hộp

số bằng nhau Tốc độ này lớn hơn nM,min để đảm bảo xe không bị chết máy.

Giai đoạn 3: Ly hợp đóng hoàn toàn (Engaged)

Ly hợp đóng hoàn toàn làm cho trục sơ cấp hộp số quay cùng với tốc độ động cơ và tăng tuyến tính lên trạng thái ổn định.

- Sơ đồ khối:

Trang 6

Hình 4: Sơ đồ khối

1.2 Mô hình hóa mô phỏng

1.2.1 Điều kiện ban đầu

(Nêu các thông số mô hình, điều kiện biên của bài toán mô phỏng và giải thích cơ sở lựachọn dựa trên lý thuyết đã nêu)

Thông số đầu vào được tham khảo:

Ie = 1 kg.m2

Iv = 5 kg.m2

be = 2 Nm/rad/sec

bv = 1 Nm/rad/sec

Trang 7

μs = 1,5

R = 1m

Dựa trên các thông số đầu vào ta có đồ thị mômen động cơ và lực ép của lò xo ép:

Hình 5: Đồ thị biểu diễn các thông số đầu vào (Fn, Tin)

1.2.2 Quy trình xây dựng

(Trình bày các bước cụ thể để xây dựng bài toán mô phỏng – có hình ảnh minh họa)

- Phương trình mô tả 2 trường hợp làm việc của cụm ly hợp 1 đĩa ma sát khô

+ TH1: Ly hợp ở trạng thái trượt

Trang 8

+ TH2: Ly hợp ở trạng thái đóng

Từ 2 phương trình trên ta thiết lập được sơ đồ trạng thái làm việc của ly hợp dựa trên stateflow:

Hình 6: Sơ đồ trạng thái mô tả quá trình chuyển đổi chế độ ma sát

Mô phỏng trạng thái làm việc của ly hợp:

- Tạo khối thể hiện hành trình bàn đạp côn :

Trang 9

- Xây dựng khối tính mômen xoắn của ly hợp dựa trên hàm kích thước, đặc tính ma sát và lực pháp tuyến tác dụng:

Trang 10

- Xây dựng khối thể hiện thông số mômen xoắn truyền ly hợp từ động cơ:

- Xây dựng một hệ thống con cho biết thông số động học trong quá trình trượt của ly hợp: Dựa trên phương trình Slipping được nêu trong phần 1.2.2 Tại đây mômen đầu vào của

ly hợp Tin và mômen ma sát động của ly hợp Tfmax được tính toán quy về vận tốc góc của trục đầu vào we và vận tốc góc trục ra wv.

Mô hình được xây dựng như bên dưới:

Trang 11

- Xây dựng mô hình con cho biết thông số động học của ly hợp trong trạng thái đóng Locked

Dựa trên phương trình vật lý trạng thái locked trên phần 1.2.2 Khi ly hợp đóng hoàn toàn tốc độ đầu vào và đầu ra sẽ bằng nhau Vì vậy mô hình này biến đổi thông số đầu vào là mômen xoắn của động cơ về chung 1 tốc độ góc của đầu vào đầu ra là w.

Mô hình trên simulink được xây dựng như hình bên dưới :

Trang 12

- Xây dựng mô hình tính mômen truyền qua ly hợp:

Dựa trên phương trình:

T cl= T f = I v T ¿ −( I v.be− I e.bv )w

I v+ I e

- Xây dựng khối logic để lựa chọn trạng thái đóng mở của ly hợp

Trang 13

Trong đó:

+ Khối Lockup Detection: sử dụng dữ liệu đầu vào là Tin và Tfmaxs sau đó sử dụng khối Relational operator để so sánh, nếu Tin <= Tfmaxs trả ra mức logic là 1, nếu không đúng trả ra mức logic là 0.

Trang 14

+ Khối Break Apart Detection: sử dụng dữ liệu đầu vào là Tf và Tfmaxs nếu Tf >= Tfmaxs trả ra dữ liệu logic là 1, nếu không đúng trả ra 0.

+ Khối Lockup FSM: nhận các giá trị logic từ 2 khối trên, so sánh các điều kiện và đưa ra mức logic cuối cùng để thực hiện đóng ngắt ly hợp

Trang 15

- Mô phỏng đóng ngắt ly hợp: từ khối logic trả ra các giá trị 1 hoặc 0 sau khi so sánh các điề kiện đầu vào

+ Đóng ly hợp khi mà Tf <= Tfmax -> khối logic sẽ trả ra giá trị là 1

+ Ngắt ly hợp khi mà Tf > Tfmax -> Khối logic sẽ trả ra giá trị là 0, qua khối logical operator chọn chế độ là NOT -> khi mức logic là 0 thì qua khối NOT thì sẽ thành phủ định của 0 là 1 -> thực hiện quá trình ngắt ly hợp.

- Hoàn thiện mô hình mô phỏng trạng thái làm việc của ly hợp trên Simulink.

Trang 16

1.2.3 Phân tích kết quả

(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)

Các thông số đầu vào bao gồm hành trình bàn đạp côn và mômen xoắn động cơ

Trang 17

- Momen xoắn tĩnh tối đa của ly hợp và mômen xoắn động tối đa của ly hợp

Trang 18

-Các thông số động học của ly hợp trong 2 trường hợp Slipping và Locked

Đối với các đầu vào được hiển thị ở trên, vận tốc của hệ thống hoạt động như trong hình Quá trình mô phỏng bắt đầu ở chế độ Mở khóa, với tốc độ động cơ ban đầu tăng lên khi phía xe tăng tốc quán tính lớn hơn Ở khoảng thời gian t = 4 giây, các vận tốc hội tụ và giữ nguyên, chứng tỏ khả năng ly hợp đủ để truyền mômen xoắn Tại thời điểm t = 5 giây, mô men xoắn của động cơ bắt đầu giảm, lực pháp tuyến tác dụng lên các tấm ma sát cũng giảm Do đó, hiện tượng trượt bắt đầu xảy ra vào khoảng t = 6,25 giây được biểu thị bằng sự tách biệt giữa tốc độ động cơ và tốc độ xe.

Trang 19

1.2.4 Khảo sát, đề xuất cải tiến và nhận xét 1.2.4.1 Phương án cải tiến (Đưa ra lý do lựa chọn vị trí để khảo sát/cải tiến và trình bày sẽ thay đổi vị trí đó như nào)

1.2.4.2 Kết quả (Đưa ra kết quả của ít nhất 01 trường hợp đã mô phỏng cải tiến – Có hình ảnh kết quả - Nhận xét, phân tích kết quả thu được)

Trang 20

1.2.4.3 So sánh với kết quả ban đầu (Phân tích, đánh giá, so sánh các kết quả trước và sau cải tiến đã có lợi như nào, đánh giá mức độ ảnh hưởng, … đưa ra lời khuyên, khuyến cáo)

Trang 21

1.3 Kết luận chung (Liệt kê các kết quả sinh viên đã thu hoạch được sau bài học) Kiến thức: Hiểu được các trạng thái làm việc của ly hợp, các mô hình vật lý, mô hình toán học, công thức biến đổi, các khối sử dụng trong phần mềm Kỹ năng: Nắm bắt được kỹ năng xây dựng sơ đồ khối, stateflow, mô hình cụm ly hợp trên phần mềm Simulink Đồng thời phát triển kỹ năng làm việc nhóm Thái độ: Nghiêm túc với môn học, tôn trọng giảng viên và các bạn trong lớp.

Trang 22

Bài 2 MÔ HÌNH HÓA MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TREO

mô phỏng Hệ thống treo

- L2.1 Mô tả được mô hình mô phỏng Hệ thống treo

- L2.2 Liệt kê được các cụm chi tiết trong Hệ thống treo của ô tô

- L4.1 Giải thích được kết quả bài toán mô phỏng: Biên độ dao động, thời gian

dập tắt dao động, đánh giá độ êm dịu, giải thích đồ thị,… và đề xuất cả tiến phù hợp

Trang 23

2.1.2 Sơ đồ lý thuyết

(Sơ đồ khối/3D sinh viên sử dụng để mô phỏng, có thể:

(Nêu các thông số mô hình, điều kiện biên của bài toán mô phỏng và giải thích cơ sở lựachọn dựa trên lý thuyết đã nêu)

Trang 24

Trang 25

2.2.4.1 Phương án cải tiến

(Đưa ra lý do lựa chọn vị trí để khảo sát/cải tiến và trình bày sẽ thay đổi vị trí đó như nào)

Trang 26

2.2.4.2 Kết quả

(Đưa ra kết quả của ít nhất 01 trường hợp đã mô phỏng cải tiến – Có hình ảnh kết quả Nhận xét, phân tích kết quả thu được)

-

Trang 27

2.2.4.3 So sánh với kết quả ban đầu

(Phân tích, đánh giá, so sánh các kết quả trước và sau cải tiến đã có lợi như nào, đánh giá mức độ ảnh hưởng, … đưa ra lời khuyên, khuyến cáo)

2.3 Kết luận chung (Liệt kê các kết quả sinh viên đã thu hoạch được sau bài học)

Bài 3 MÔ HÌNH HÓA MÔ PHỎNG HỆ THỐNG LÁI

Trang 28

Mục tiêu bài học

- Trang bị cho sinh viên các kiến thức cơ bản về mô phỏng Hệ thống lái của ô tô bằng phần mềm chuyên dụng

- Có khả năng mô hình hóa Hệ thống lái trên ô tô; Có khả năng tư duy bao quát về các hệ thống cũng như tổng thành xe

- Có kỹ năng thao tác thành thạo các phần mềm mô phỏng và tính toán, có khả năng triển khai các công việc thiết kế Hệ thống lái.

mô phỏng Hệ thống lái

- L2.1 Mô tả được mô hình mô phỏng Hệ thống lái

- L2.2 Liệt kê được các cụm chi tiết trong Hệ thống lái của ô tô

- L4.1 Giải thích được kết quả bài toán mô phỏng: mô men lái, mô men trợ lực,

góc đánh lái, … giải thích đồ thị và đề xuất cả tiến phù hợp

3.1 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

Trang 29

3.2 Mô hình hóa mô phỏng 3.2.1 Điều kiện ban đầu (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)

Trang 30

Trang 31

3.2.4 Khảo sát, đề xuất cải tiến và nhận xét 3.2.4.1 Phương án cải tiến (Đưa ra lý do lựa chọn vị trí để khảo sát/cải tiến và trình bày sẽ thay đổi vị trí đó như nào)

Trang 32

3.2.4.2 Kết quả

(Đưa ra kết quả của ít nhất 01 trường hợp đã mô phỏng cải tiến – Có hình ảnh kết quả - Nhận xét, phân tích kết quả thu được)

Trang 33

3.2.4.3 So sánh với kết quả ban đầu

(Phân tích, đánh giá, so sánh các kết quả trước và sau cải tiến đã có lợi như nào, đánh giá mức độ ảnh hưởng, … đưa ra lời khuyên, khuyến cáo)

3.3 Kết luận chung (Liệt kê các kết quả sinh viên đã thu hoạch được sau bài học)

Trang 34

Bài 4 MÔ HÌNH HÓA MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH

Mục tiêu bài học

- Trang bị cho sinh viên các kiến thức cơ bản về mô phỏng Hệ thống phanh của ô

tô bằng phần mềm chuyên dụng

- Có khả năng mô hình hóa Hệ thống phanh trên ô tô; Có khả năng tư duy bao quát

về các hệ thống cũng như tổng thành xe

- Có kỹ năng thao tác thành thạo các phần mềm mô phỏng và tính toán, có khả năng triển khai các công việc thiết kế Hệ thống phanh.

- L1.

1

Áp dụng được kiến thức về kết cấu, lý thuyết và thiết kế để tính toán và

mô phỏng Hệ thống phanh

- L2.

1

Mô tả được mô hình mô phỏng Hệ thống phanh

- L2.

2

Liệt kê được các cụm chi tiết trong Hệ thống phanh của ô tô

- L4.

1

Giải thích được kết quả bài toán mô phỏng: thời gian phanh, vận tốc, quãng đường phanh, đặc điểm đồ thị,… và đề xuất cả tiến phù hợp

- L4.

2

Thao tác thành thạo phần mềm mô phỏng và tính toán.

4.1 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

Tiêu đề	Báo Cáo Môn Học Mô Hình Hóa Và Mô Phỏng Ô Tô
Trường học	Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Chuyên ngành	Công Nghệ Ô Tô
Thể loại	báo cáo
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	46
Dung lượng	1,96 MB