ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠ KHÍ ỨNG DỤNG MATLAB GUIDE XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN DAO ĐỘNG CHO ĐOÀN XE Ô TÔ

90 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên em xin được gửi lời cảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô trong bộ môn “KỸ THUẬT MÁY” trường đại học Giao Thông Vận Tải Hà Nội đã tạo điều kiện và hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đồ án. Đặc biệt em xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. PHẠM HOÀNG VƯƠNG. Là người trực tiếp hướng dẫn tận tình và động viên em trong suốt thời gian thực hiện đồ án để em có thể hoàn thành tốt đồ án của mình. Trong quá trình thực hiện đồ án khó tránh khỏi những sai sót, em rất mong các thầy cô bỏ qua. Đồng thời do hạn chế về trình độ cũng như kiến thức của em nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô để có thể hoàn thiện tốt hơn. Em xin chân thành cảm ơn. Sinh viên ĐINH VĂN TUẤN 90 TÓM TẮT Đồ án “ỨNG DỤNG MATLAB GUIDE XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN DAO ĐỘNG CHO ĐOÀN XE Ô TÔ ” nhằm mục đích tìm hiểu, nghiên cứu, mô phỏng các đồ thị dao động của đoàn xe ô tô bằng giao diện guide trong matlab. Đưa ra các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động của ô tô,lựa chọn chỉ tiêu để qua đó đánh giá đoàn xe đã đảm bảo tốt về chỉ tiêu êm dịu hay chưa. Nếu chưa đảm bảo chỉ tiêu độ êm dịu đặt ra thì sẽ đưa ra giải pháp nâng cao độ êm dịu cho đoàn xe nhằm thỏa mãn yêu cầu về chỉ tiêu êm dịu chuyển động. Trong đồ án em xin trình bày những vấn đề sau: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN. - Trong chương này em xin trình bày về mục đích nghiên cứu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đồ án. - Giới thiệu một cách tổng quát về phần mềm matlab và ứng dụng của nó. Tìm hiểu cách xây dựng và lập trình giao diện guide trong matlab CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH TOÁN HỌC VÀ PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐOÀN XE Ô TÔ. Trong chương này em xin trình bày những vấn đề sau: - Lựa chọn mô hình tính toán dao động và hàm kích thích từ đường cho đoàn xe ô tô. - Giải thích các thông số của đoàn xe. - Thành lập các sơ đồ phân tích lực và phương trình vi phân chuyển động cho các bộ phận của đoàn xe. 90 - đưa ra dạng ma trận của hệ phương trình vi phân chuyển động của đoàn xe và phương pháp giải hệ phương trình vi phân chuyển động của đoàn xe. Những vấn đề được giải quyết ở chương này sẽ là dữ liệu để phục vụ cho việc tính toán và khảo sát dao động được thực hiện ở chương 3. CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐƯA GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ ÊM DỊU CHO ĐOÀN XE. - Bằng những thông số ban đầu của đoàn xe và các biểu thức xác định các ma trận khối lượng, ma trận độ cứng, ma trận cản nhớt và vecto lực kích thích cùng với phương trình trạng thái đã được thành lập ở chương 2. Sẽ là những dữ liệu để ta tiến hành lập trình giao diện guide trong matlab, thông qua giao diện sẽ mô phỏng đưa ra các đồ thị thể hiện các chuyển vị, vận tốc và gia tốc các bộ phận của đoàn xe. - Đưa ra các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động và lựa chọn chỉ tiêu để đánh giá độ êm dịu chuyển động cho đoàn xe. - Khảo sát, đánh giá độ êm dịu chuyển động của đầu kéo và thân xe bằng giao diện guide trong matlab với bộ thông số ban đầu. - Đưa giải pháp nâng cao độ êm dịu chuyển động cho đầu kéo và thân xe. Từ đó Lựa chọn bộ thông số mới cho hệ thống treo của đoàn xe. - Hiện tượng cộng hưởng. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỒ ÁN 90 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii MỤC LỤC v DANH SÁCH BẢNG BIỂU vi DANH SÁCH HÌNH VẼ vii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1 CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐOÀN XE Ô TÔ 13 CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐƯA GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ ÊM DỊU CHO XE 30 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 91 TAI LIỆU THAM KHẢO 93 PHỤ LỤC 94 90 DANH SÁCH BẢNG BIỂU 90 DANH SÁCH HÌNH VẼ 90 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.MỤC ĐÍCH VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU. 1.1.1.Mục địch nghiên cứu. - Vận dụng lý thuyết dao động ô tô và kết hợp công cụ mô phỏng matlab guide để kháo sát các thông số dao động của đoàn xe ô tô. - Đáng giá có khoa học về chất lượng dao động của đoàn xe được khảo sát. - Đưa ra và lựa chọn các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu cho đoàn xe, nhằm nâng cao độ êm dịu cho đoàn xe trong quá trình vận hành. 1.1.2.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. 1.1.2.1. Đối tượng nghiên cứu: Xe contairner 5 trục Hình 1. 1: Xe công tơ nơ 5 trục tải trọng nặng 90 1.1.2.2. Phạm vi nghiên cứu: Xác định các thông số dao động như chuyển dịch, vận tốc, gia tốc của thân xe, đầu kéo và các trục bánh xe, chỉ tiêu độ êm dịu của xe khi chịu kích thích dao động từ mặt đường. 1.2. GIỚI THIỆU VỀ MATLAB – MATLAB GUIDE. 1.2.1. Giới thiệu về matlab - Matlab là ngôn ngữ bậc cao và môi trường tương tác cho phép bạn tiến hành các nhiệm vụ tính toán có cường độ lớn nhanh hơn các ngôn ngữ lập trình như c, c++, fortran. - Matlab viết tắt cho “matric laboratory” – phòng thí nghiệm ma trận. - Ban đầu matlab được thiết kế bởi cleve moler vào năm 1970 để sử dụng như một công cụ dạy học. Từ đó tới nay nó được phát triển thành một bộ phần mềm thương mại rất thành công. - Hiện nay matlab là một bộ phần mềm cho công việc tính toán trong các nghành kỹ thuật, khoa học, và trong lĩnh vực toán học ứng dụng. Matlab cho ta một ngôn ngữ lập trình mạnh, giao diện sắc nét, và một phạm vi rất rộng các kiến thức chuyên môn. - Matlab là một thương hiệu đã được thương mại hóa của tập đoàn mathworks, massachusetts, USA. 1.2.2. Khả năng và ứng dụng của matlab - Một trong những khả năng tuyệt vời nhất của matlab là thư viện dựng sẵn rất phong phú các chu trình tính toán và các công cụ hiển thị đồ họa. - Matlab cho phép người dùng tiến hành rất nhiều các nhiệm vụ thông thường liên quan tới việc giải quyết các vấn đề một cách số học - Các tính toán rất mạnh có thể được thực hiện chỉ với 1 hoặc 2 câu lệnh. - Có thể xây dựng riêng những hàm toán học cho những ứng dụng đặc biệt. 90 - Matlab cung cấp giao diện tuyệt hảo, các hình từ matlab có thể đem chèn vào later, word. 1.2.3. Giới thiệu về matlab guide. 1.2.3.1. Sơ lược về lập trình giao diện GUIDE trong matlab. a. GUIDE là gì? - GUI (Graphical User Interface) là giao diện đồ họa có điều khiển bởi nhiều thanh công cụ được người lập trình tạo sẵn, cho tương tác giữa người dùng và giao diện chương trình, mỗi chương trình được người lập trình tạo sẵn giao diện thực hiện một vài chức năng được người lập tình tạo sẵn và giao tiếp với người sử dụng. - Ứng dụng của Matlab lập trình giao diện rất mạnh và dễ thực hiện, nó có thể tạo ra giao diện người dùng tương tự VBB, C++… - GUI bao gồm đầy đủ các chương trình hỗ trợ như thực hiện phép toán LOGIC, mô phỏng không gian 2D, 3D, đọc hiển thị dữ liệu, liên kết đa phương tiện. Giao tiếp với người dùng thông qua hình ảnh, các nút nhấn thực thi - Hầu hết GUI chỉ thực hiện (trả lời) lệnh người dùng thông qua các tác động của người dùng lên giao diện, người sử dụng không cần biết cấu trúc chương trình vẫn có thể thực hiện được. GUI được thực hiện thông qua các hàm CALLBACK. Khi người dùng tác động lên giao diện bằng các cách khác nhau, hàm CALLBACK sẽ được gọi để thực thi. b. Bắt đầu với guide? - Có 2 phương pháp để lập trình GUI + Cách 1 đơn giản nhất là sử dụng công cụ có sẵn trong GUI Matlab để lập trình. Ưu điểm của cách này là dễ thực hiện và các hàm FUNCTION được GUI tự tạo sẵn. + Cách 2 được lập trình từ siêu tệp Mfile bằng các hàm FUNCTION do người lập trình tự viết, nó có ưu điểm là tùy biến cao. Tuy nhiên cách này khó hơn và đòi hỏi người lập trình phải có hiểu biết sâu và trình độ. 90 - Đồ án sẽ thực hiện cách thứ nhất để lập trình giao diện với những công cụ được hỗ trợ sẵn trong Matlab - Khi thao tác trên giao diện chúng ta không thể thay đổi các hàm trong nó. c. Các bước thực hiện trước khi bắt đầu. - Trước tiên để bắt đầu lập trình ta cần phải xác định mục đích của chương trình là gì? - Sau đó tiến hành xác định các bước thực hiện để mô phỏng giao diện người dùng sao cho hợp lí và chính xác - Bước cuối cùng là viết chương trình và thực thi. - Khi bắt đầu với GUI, GUI tự động tạo ra các mã tập tin được thực thi bởi hàm Callback function. GUI thao tác trên những kí tự mà người dùng nhập vào và chuyển sang dạng số học, nói cách khác, giao diện GUI tương tự như những lệnh thực thi trong Comment Windowns. - Tất cả các hàm callback thực thi những lệnh chứa trong nó. 1.2.3.2. Khởi động guide. - Thực hiện khởi động Matlab đến GUI theo hình sau: + Khởi động Matlab từ biểu tượng Matlab trên màn hình desktop + Trong cửa sổ Comment Windowns gõ lệnh “guide” và enter: ta được giao diện màn hình như sau: [...]... hình tính toán của xe là mô hình dao động liên kết Được cho như hình dưới đây Hình 2 1: Mô hình dao động liên kết của đoàn xe 90 Chuyển động của ô tô trên mặt đường không bằng phẳng sẽ sinh ra các dao động của khối lượng phần được treo và khối lượng phần không được treo của ô tô Nguồn kích thích cho dao động của ô tô là độ mấp mô của đường khi ghiên cứu mô hình dao động của ô tô cần mô tả toán học biên... CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐOÀN XE Ô TÔ 2.1 MÔ HÌNH ĐOÀN XE Ô TÔ 2.1.1 Mô hình toán học của đoàn xe Trong phạm vi của đồ án chỉ tập trung vào việc khảo sát dao động của ô tô theo quan điểm độ êm dịu chuyển động, thực hiện bài toán tính toán kiểm nghiệm Các kết quả thu được làm căn cứ để lựa chọn và cải tiến hệ thống treo cho phù hợp Vì vậy đồ án này lựa chọn mô hình tính. .. chuyển vị và vận tốc dao động của các bộ phận của đoàn xe dưới tác dụng của kích thích mặt đường 90 CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐƯA GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ ÊM DỊU CHO XE 3.1 CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ VỀ DAO ĐỘNG CỦA XE Từ những ảnh hưởng xấu của dao động đến người và xe dẫn đến yêu cầu phải có các chỉ tiêu để đánh giá độ dao động của xe Trước đây nguời ta đánh giá ảnh hưởng của dao động ô tô theo hai chỉ tiêu... xoay kl3: Độ cứng lò xo của 2 bánh xe sau đoàn xe cl3: Hệ số cản nhớt của giảm chấn lắp trên 2 bánh xe sau đoàn xe kt3: Độ cứng lò xo trung ương lắp trên khung giá sau đoàn xe ct3: Hệ số cản nhớt của giảm chấn trung ương lắp trên khung giá sau đoàn xe 2.2 PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CỦA ĐOÀN XE 2.2.1 Sơ đồ phân tích lực và ptvp chuyển động cho bánh trước đầu kéo Hình 2 2: Sơ đồ phân tích lực trục bánh trước đầu... chấn trên cơ sở biến cơ năng thành nhiệt năng - Phần tử hướng: Dùng để truyền các lực ngang, lực dọc và mômen từ mặt đường lên khung xe (vá xe) Động học của phần tử hướng xác định đặc tính dịch chuyển của bánh xe đối với khung xe và ảnh hưởng tới tính ổn định và tính quay vòng của tô  Với mô hình liên kết (Hình 2.1) thì các thông số khối lượng như sau : - Khối lượng(kg) và mô men quán tính (kg )... j4: Mô men quán tính của đầu kéo S4 đối với trục đi qua trọng tâm của đầu kéo m5: Khối lượng của thùng xe và giá đỡ(thân xe) S5 90 j5: Mô men quán tính của thân xe S5 đối với trục đi qua trọng tâm của thân xe - Khối lượng (kg)và mô men quán tính (kg ) phần không được treo : m1: Khối lượng của trục bánh trước đầu kéo S1 m2: Khối lượng tổng của khung giá S2 lắp 2 bánh xe sau đầu kéo j2: Mô men quán tính. .. kích động là hàm kích động ngẫu nhiên Còn tối ưu hệ thống treo thì chọn hàm điều hòa và hàm xung là đủ Trong phạm vi đồ án chỉ tập trung vào việc khảo sát dao động ô tô theo quan điểm độ êm dịu chuyển động Vì vậy đồ án này chọn hàm kích động từ mặt đường là hàm điều hòa có bước sóng là ls = 6(m) và biên độ nhấp nhô là y0 = 0.05 (m) 2.1.2 Các thông số của đoàn xe 2.1.2.1 Thông số về khối lượng và mô men... mô tả toán học biên dạng nhấp nhô của đường, vì chiều cao nhấp nhô của biên dạng đường chỗ tiếp xúc giữa bánh xe và đường sẽ tham gia vào phương trình vi phân mô tả chuyển động của hệ Hàm kích động là một yếu tố thuộc mô hình dao động, mô tả những yếu tố gây dao động và thường được mô tả dưới các dạng là hàm xung, hàm điều hòa và hàm ngẫu nhiên Việc chọn loại hàm kích động nào còn phụ thuộc vào từng... của đoàn xe 2.1.2.1 Thông số về khối lượng và mô men quán tính của đoàn xe Trong sơ đồ dao động, người ta chia khối lượng của ô tô làm làm hai thành phần khối lượng được treo và khối lượng không được treo  Khối lượng được treo Gồm những cụm, những chi tiết mà trọng lượng của chúng tác động lên hệ thống treo như khung xe, thùng xe, ca bin, động cơ và một số chi tiết gắn liền với chúng Những cụm máy... khối lượng không được treo gọi là hệ thống treo Hệ thống treo hoàn chỉnh bao gồm 3 phần tử chính với các chức năng riêng biệt: - Phần tử đàn hồi: Dùng để tiếp nhận và truyền lên khung xe các lực thẳng ứng từ đường, giảm tải trọng động và bảo đảm độ êm dịu chuyển động cho tô khi chuyển động trên các loại đường khác nhau - Phần tử giảm chấn: Năng lượng dao động của thân xe và của bánh xe được hấp thu . thành tốt đồ án của mình. Trong quá trình thực hiện đồ án khó tránh khỏi những sai sót, em rất mong các thầy cô bỏ qua. Đồng thời do hạn chế về trình độ cũng như kiến thức của em nên đồ án không. TÔ. 2.1.1. Mô hình toán học của đoàn xe. Trong phạm vi của đồ án chỉ tập trung vào việc khảo sát dao động của ô tô theo quan điểm độ êm dịu chuyển động, thực hiện bài toán tính toán kiểm nghiệm thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô để có thể hoàn thiện tốt hơn. Em xin chân thành cảm ơn. Sinh viên ĐINH VĂN TUẤN 90 TÓM TẮT Đồ án “ỨNG