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

LỜI CẢM ƠNLời 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 tạođiều kiện

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 tạođiều kiện và hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đồ án Đặc biệt em xin được gửilời cảm ơn chân thành tới TS PHẠM HOÀNG VƯƠNG Là người trực tiếp hướng dẫntận 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 bỏqua Đồng thời do hạn chế về trình độ cũng như kiến thức của em nên đồ án không thểtránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô để cóthể hoàn thiện tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn

Sinh viên

ĐINH VĂN TUẤN

TÓM TẮT

Đồ án “ỨNG DỤNG MATLAB GUIDE XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNHTOÁN DAO ĐỘNG CHO ĐOÀN XE Ô TÔ ” nhằm mục đích tìm hiểu, nghiên cứu, môphỏng các đồ thị dao động của đoàn xe ô tô bằng giao diện guide trong matlab Đưa ra cácchỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động của ô tô,lựa chọn chỉ tiêu để qua đó đánh giáđoàn xe đã đảm bảo tốt về chỉ tiêu êm dịu hay chưa Nếu chưa đảm bảo chỉ tiêu độ êm dịuđặt ra thì sẽ đưa ra giải pháp nâng cao độ êm dịu cho đoàn xe nhằm thỏa mãn yêu cầu vềchỉ tiêu êm dịu chuyển động

Trong đồ án em xin trình bày những vấn đề sau:

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 phậncủa đoàn xe

- đưa ra dạng ma trận của hệ phương trình vi phân chuyển động của đoàn xe và phươngpháp 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 ÊMDỊU CHO ĐOÀN XE

- Bằng những thông số ban đầu của đoàn xe và các biểu thức xác định các ma trận khốilượng, ma trận độ cứng, ma trận cản nhớt và vecto lực kích thích cùng với phương trìnhtrạng thái đã được thành lập ở chương 2 Sẽ là những dữ liệu để ta tiến hành lập trình giaodiện guide trong matlab, thông qua giao diện sẽ mô phỏng đưa ra các đồ thị thể hiện cácchuyển 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 guidetrong 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

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC v

DANH SÁCH BẢNG BIỂU ix

DANH SÁCH HÌNH VẼ x

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1.MỤC ĐÍCH VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1

1.1.1.Mục địch nghiên cứu 1

1.1.2.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

1.1.2.1 Đối tượng nghiên cứu: Xe contairner 5 trục 1

1.1.2.2 Phạm vi nghiên cứu: 2

1.2 GIỚI THIỆU VỀ MATLAB – MATLAB GUIDE 2

1.2.1 Giới thiệu về matlab 2

1.2.2 Khả năng và ứng dụng của matlab 2

1.2.3 Giới thiệu về matlab guide 3

1.2.3.1 Sơ lược về lập trình giao diện GUIDE trong matlab 3

1.2.3.2 Khởi động guide 4

1.3.2.3 Mô tả chức năng các công cụ trong guide 6

1.2.3.4 Giới thiệu hộp thoại INSPECTOR 8

1.2.3.5 Một vài chức năng mở rộng 8

1.2.3.6 Một số hàm trong GUIDE 11

1.2.3.7 Biến hệ thống 11

CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐOÀN XE Ô TÔ 13

2.1 MÔ HÌNH ĐOÀN XE Ô TÔ 13

2.1.1 Mô hình toán học của đoàn xe 13

2.1.2.1 Thông số về khối lượng và mô men quán tính của đoàn xe 14

2.1.2.2 Thông số về kích thước của đoàn xe (đơn vị : mét) 16

2.1.2.3 Thông số về lò xo(đơn vị : N/m), giảm chấn(đơn vị : N.s/m) 16

2.2 PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CỦA ĐOÀN XE 17

2.2.1 Sơ đồ phân tích lực và ptvp chuyển động cho bánh trước đầu kéo 17

2.2.2 Sơ đồ phân tích lưc và ptvp chuyển động cho khung gia sau đầu kéo 18

2.2.3 Sơ đồ phân tích lực và ptvp chuyển động cho đầu kéo 19

2.2.4 Sơ đồ phân tích lực và ptvp chuyển động cho khung giá sau đoàn xe 21

2.2.5 Sơ đồ phân tích lực và ptvp chuyển động cho thùng hàng và giá đỡ (thân xe).22 2.2.6 Dạng ma trận của hệ ptvp chuyển động 23

CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐƯA GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ ÊM DỊU CHO XE 29

3.1 CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ VỀ DAO ĐỘNG CỦA XE 29

3.1.1 Chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động 30

3.1.1.1 Chỉ tiêu đối với con người 30

3.1.1.2 Chỉ tiêu đối với hàng hoá 36

3.2 THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE ĐƯỢC KHẢO SÁT(THÔNG SỐ BAN ĐẦU) 38

3.3.THIẾT KẾ GIAO DIỆN VỚI MATLAB GUIDE 40

3.4 SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN LẬP TRÌNH CHO NÚT NHẤN PLOT 41

3.4.1 Các khối biểu diễn trong sơ đồ thuật toán 41

3.4.2 Sơ đồ thuật toán lập trình cho nút nhấn plot 42

3.5 KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ DAO ĐỘNG VỚI CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU 48

3.5.1.Khảo sát các thông số dao động của đoàn xe với vận tốc 60km/h và thời gian dao động là 10 giây 48

3.5.1.1 Đồ thị chuyển vị thẳng đứng của trục bánh trước đầu kéo S1 (x1) 48

3.5.1.5 Chuyển vị góc của khung giá sau đoàn xe S3 (phi3) 52

3.5.1.6 Chuyển vị thẳng đứng của đầu kéo S4 (x4) 53

3.5.1.7 Chuyển vị góc của đầu kéo S4 (phi4) 54

3.5.1.8 Chuyển vị thẳng đứng của thân xe S5 (x5) 55

3.5.1.9 Chuyển vị góc của thân xe S5 (phi5) 56

3.5.2 Khảo sát và đánh giá độ êm dịu chuyển động của thân xe 57

3.5.2.1.Kết quả khảo sát biên độ gia tốc dao động thẳng đứng của trọng tâm thân xe S5 trong miển thời gian với vận tốc 60km/h 57

3.5.2.2 Đánh giá 58

3.5.3 Khảo sát và đánh giá độ êm dịu của đầu kéo 58

3.5.3.1 Kết quả khảo sát độ êm dịu dao động của đầu kéo S4 với vận tốc 60km/h và thời gian dao động 10(s) 59

3.5.3.2 Đánh giá 59

3.6 GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ ÊM DỊU 60

3.6.1 Giải pháp nâng cao độ êm dịu cho thân xe S5 60

3.6.1.1.thay đổi độ cứng lò xo kt3, km của hệ thống treo 60

3.6.1.2 Thay đổi hệ số cản nhớt của giảm chấn ct3, cm của hệ thống treo 63

3.6.1.3 Kết luận 64

3.6.1.4 Kết quả khảo sát với thông số mới 65

3.6.2 Giải pháp nâng cao độ êm dịu cho đầu kéo S4 66

3.6.2.1 Thay đổi độ cứng lò xo kt1, kt2 của hệ thống treo 67

3.6.2.2 Thay đổi hệ số cản nhớt của giảm chấn của hệ thống treo 70

3.6.2.3 Kết luận 73

3.6.2.4 Kết quả khảo sát với thông số mới 74

3.6.3 Khảo sát các thông số mới của hệ thống treo của đoàn xe với vận tốc 50km/h 75

3.6.3.1 Đồ thị gia tốc dao động thẳng đứng của trọng tâm thân xe với 50km/h 75

3.6.3.2 Đồ thị chuyển vị thẳng đứng của trọng tâm đầu kéo và giá trị gia tốc bình phương trung bình với vận tốc 50km/h 76

3.7 HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG 77

3.7.1 Hiện tượng cộng hưởng khi xe có lắp giảm chấn 78

3.7.2 Hiện tượng cộng hưởng khi xe không lắp giảm chấn 82

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 88

4.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 88

4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỒ ÁN 89

TAI LIỆU THAM KHẢO 90

PHỤ LỤC 91

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Bảng 3 1: Bảng chỉ tiêu về an toàn hàng hóa (Theo hiệp hội đóng gói Đức BFSV) .36 Bảng 3 2: Thông số kỹ thuật ban đầu của xe được khảo sát 38 Bảng 3 3: Tần số dao động riêng và vận tốc cộng hưởng của đoàn xe với bộ thông số mới 77

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1 1: Xe công tơ nơ 5 trục tải trọng nặng 1

Hình 1 2: Giao diện màn hình thao tác với guide 5

Hình 1 3: Giao diện khi lựa chọn Blank guide 6

Hình 1 4: Hộp thoại Inspector 8

Hình 1 5: Hộp thoại Align Objects 9

Hình 1 6: Menu tools trên thanh công cụ của giao diện 10

Hình 1 7: Hộp thoại Guide Options 10

Hình 1 8: Hình minh họa cho biến hệ thống 12

Hình 2 1: Mô hình dao động liên kết của đoàn xe 13

Hình 2 2: Sơ đồ phân tích lực trục bánh trước đầu kéo 17

Hình 2 3: Sơ đồ phân tích lực khung giá sau đầu kéo 18

Hình 2 4: Sơ đồ phân tích lực cho đầu kéo 19

Hình 2 5: Sơ đồ phân tích lực khung giá sau đoàn xe 21

Hình 2 6: Sơ đồ phân tích lực cho thùng hành và giá đỡ 22

Hình 3 1: Sơ đồ khối nghiên cứu độ êm dịu chuyển động 34

Hình 3 2: Dao diện khảo sát các thông số dao động trong miền thời gian 40 Hình 3 3: Đồ thị chuyển vị thẳng đứng của trục bánh trước đầu kéo S1 với vận tốc

Hình 3 5: Chuyển vị góc của khung giá sau đầu kéo S2 với vận tốc 60km/h 50

Hình 3 6: Chuyển vị thẳng đứng của khung giá sau đoàn xe S3 với vận tốc 60km/h. .51

Hình 3 7: Chuyển vị góc của khung giá sau đoàn xe S3 với vận tốc 60km/h 52

Hình 3 8:Cchuyển vị thẳng đứng của đầu kéo S4 vận tốc 60km/h 53

Hình 3 9: Chuyển vị góc của đầu kéo S4 với vận tốc 60km/h 54

Hình 3 10: Chuyển vị thẳng đứng của thân xe S5 với vận tốc 60km/h 55

Hình 3 11: Chuyển vị góc của thân xe S5 56

Hình 3 12: Kết quả khảo sát biên độ gia tốc dao động thẳng đứng của trọng tâm thân xe S5 trong miển thời gian với vận tốc 60km/h 57

Hình 3 13: Kết quả khảo sát dao động thẳng đứng của trọng tâm đầu kéo S4 trong miển thời gian với vận tốc 60km/h 59

Hình 3 14: Đồ thị gia tốc dao động thẳng đứng của thân xe khi giảm kt3, km đi 1000 KN/m 60

Hình 3 15: Đồ thị gia tốc dao động thẳng đứng của thân xe khi giảm kt3, km đi 2000 KN/m 61

Hình 3 16: Đồ thị gia tốc dao động thẳng đứng của thân xe khi giảm kt3 đi 2400 KN/m, giảm km đi 6000 KN/m 62

Hình 3 17: Đồ thị gia tốc dao động thẳng đứng của trọng tâm thân xe khi tăng ct3, cm thêm 10000(N.s/m) 63

Hình 3 18: Đồ thị gia tốc dao động thẳng đứng của thân xe khi tăng ct3, cm thêm 20000(N.s/m) 64

Hình 3 19: Đồ thị gia tốc dao động thẳng đứng của thân xe với bộ thông số mới và vận tốc 60km/h 65

Hình 3 20: Đồ thị chuyển vị thẳng đứng của trọng tâm đầu kéo và GTBPTB với bộ thông số mới hệ thống treo của thân xe 66

Hình 3 21: Đồ thị dao động thẳng đứng trọng tâm đầu kéo và GTBPTB khi giảm kt1,kt2 đi 50 KN/m 67 Hình 3 22: Đồ thị dao động thẳng đứng trọng tâm đầu kéo và GTBPTB khi giảm kt1,kt2 đi 100 KN/m 68 Hình 3 23: Đồ thị dao động thẳng đứng trọng tâm đầu kéo và GTBPTB khi giảm kt1,kt2 đi 200 KN/m 69 Hình 3 24: Đồ thị chuyển vị thẳng đứng trọng tâm đầu kéo và GTBPTB khi giảm ct1,ct2 đi 5000 N.s/m 70 Hình 3 25: Đồ thị chuyển vị thẳng đứng trọng tâm đầu kéo và GTBPTB khi giảm ct1,ct2 đi 10000 N.s/m 71 Hình 3 26: Đồ thị chuyển vị thẳng đứng trọng tâm đầu kéo và GTBPTB khi giảm ct1,ct2 đi 15000 N.s/m 72 Hình 3 27: Đồ thị chuyển vị thẳng đứng trọng tâm đầu kéo và GTBPTB với bộ thông số mới và với vận tốc 60km/h 74 Hình 3 28: Đồ thị gia tốc dao động thẳng đứng trọng tâm thân xe với vận tốc

50km/h 75 Hình 3 29: Đồ thị chuyển vị thẳng đứng trọng tâm đầu kéo và giá trị GTBPTB với vận tốc 50km/h 76 Hình 3 30: Đồ thị chuyển vị thẳng đứng khung giá sau đầu kéo S2 khi xe chạy với vận tốc cộng hưởng 25.3798 km/h và xe có lắp giảm chấn 78 Hình 3 31: Đồ thị chuyển vị góc khung giá sau đầu kéo S2 khi xe chạy với vận tốc cộng hưởng 25.3798 km/h và xe có lắp giảm chấn 79 Hình 3 32: Đồ thị chuyển vị thẳng đứng trọng tâm đầu kéo S4 khi xe chạy với vận tốc cộng hưởng 25.3798 km/h và xe có lắp giảm chấn 80 Hình 3 33: Đồ thị chuyển vị góc trọng tâm đầu kéo S4 khi xe chạy với vận tốc cộng hưởng 25.3798 km/h và xe có lắp giảm chấn 81

Hình 3 35: Đồ thị chuyển vị góc khung giá sau đầu kéo S2 khi xe chạy với vận tốc cộng hưởng 25.3798 km/h và xe không lắp giảm chấn 84 Hình 3 36: Đồ thị chuyển vị thẳng đứng trọng tâm đầu kéo S4 khi xe chạy với vận tốc cộng hưởng 25.3798 km/h và xe không lắp giảm chấn 85 Hình 3 37: Đồ thị chuyển vị góc trọng tâm đầu kéo S4 khi xe chạy với vận tốc cộng hưởng 25.3798 km/h và xe không lắp giảm chấn 86

- 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 êmdịu 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

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 rấtthành 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 trìnhmạnh, 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 phúcác 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 quantới 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

- 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 năngđược 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 giaodiện người dùng tương tự VBB, C++…

- GUI bao gồm đầy đủ các chương trình hỗ trợ như thực hiện phép toán LOGIC, môphỏng không gian 2D, 3D, đọc hiển thị dữ liệu, liên kết đa phương tiện Giao tiếp vớingười 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 ngườidùng lên giao diện, người sử dụng không cần biết cấu trúc chương trình vẫn có thể thựchiện được GUI được thực hiện thông qua các hàm CALLBACK Khi người dùng tácđộng lên giao diện bằng các cách khác nhau, hàm CALLBACK sẽ được gọi để thực thi

b Bắt đầu với guide?

- Đồ án sẽ thực hiện cách thứ nhất để lập trình giao diện với những công cụ được hỗ trợsẵn 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 saocho 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 Callbackfunction GUI thao tác trên những kí tự mà người dùng nhập vào và chuyển sang dạng sốhọc, nói cách khác, giao diện GUI tương tự như những lệnh thực thi trong CommentWindowns

- 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 mànhình như sau:

Hình 1 2: Giao diện màn hình thao tác với guide

- Chọn: Dòng “Blank GUI (Default)”: để tạo một giao diện gui bắt đầu với giao diệntrống Các dòng còn lại để khởi động GUI với một giao diện được tạo sẵn

+ Chú ý: Trong Matlab GUI hỗ trợ sẵn hộp thoại công cụ “Modal Question Dialog” để

tạo ra giao diện với 2 nút tùy chọn “yes no question” để thực thi lệnh Ta có thể ứng dụng

để tạo lệnh thoát khỏi chương trình bằng nút nhấn Exit

- Nhấp chọn OK để tạo một giao diện bắt đầu với giao diện trống ta được hình ảnh giaodiện trong GUI như sau:

- Trước khi tạo giao diện ta lưu File lại, Matlab sẽ tự động lưu 2 file, một file đuôi mvàmột file đuôi fig Hoặc ta có thể nhấn F5, Matlab sẽ chuyển đường dẫn đến thư mục

Hình 1 3: Giao diện khi lựa chọn Blank guide 1.3.2.3 Mô tả chức năng các công cụ trong guide.

- Trong giao diện trên chúng ta có thể thao tác để tùy biến các thanh công cụ phù hợp vớimục đích sử dụng

Mô tả chức năng các công cụ cơ bản:

1) Nhấp chuột vào để thay đổi độ rộng của giao diện

2) Là nơi để cân chỉnh các nút, biểu tượng trên giao diện

3) Là nơi để tạo giao diện con liên kết với giao diện chính

4) Nút Play (Run) để thực thi chương trình

- Phía bên trái là nhóm các biểu tượng được Matlab GUI hỗ trỡ sẵn:

+ Push Button: là nút nhấn, khi nhấn vào sẽ thực thi lệnh trong cấu trúc hàm callbackcủa nó.

+ Slider: là thanh trượt cho phép người dùng di chuyển thanh trượt để thục thi lệnh.+ Radio Button: Nó giống như Check Box nhưng thường được sử dụng để tạo sự lựachọn duy nhất, tức là 1 lần chỉ được chọn 1 trong số các nhóm nhiều nút Khi một ô đượcchọn thì các ô còn lại trong nhóm bị bỏ chọn

+ Check box: Sử dụng để đánh dấu tích (thực thi) vào và có thể check nhiều ô để thựcthi

+ Edit Text: là nơi các kí tự được nhập vào từ người dùng, người dùng có thể thay đổiđược

+ Static Text: Là các kí tự được hiển thị thông qua các callback, hoặc thông thường đểviết nhãn cho các biểu tượng, người dùng không thể thay đổi nội dung

+ Pop-up Menu: mở ra danh sách các lực chọn khi người dùng nhấp chuột vào Chỉchọn được 1 mục trong danh sách các mục

+ List Box: hộp thoại danh sách cách mục, cho phép người dùng chọn một hoặc nhiềumục

+ Toggle Button: là nút nhấn có 2 điều khiển, khi nhấp chuột và nhả ra, nút nhấn đượcgiữ và lệnh thực thi, khi nhấp chuột vào lần thứ 2, nút nhấn nhả ra, hủy bỏ lệnh vừa thựcthi

+ Table: tạo ra một bảng tương tự trong Excel

+ Axes: Đây là giao diện đồ họa hiển thị hình ảnh, nó có nhiều thuộc tính bao gồm:không gian 2D (theo trục đứng và trục ngang), 3D (hiển thị không gian 3 chiều)

+ Panel: Tạo ra một mảng nhóm các biểu tượng lại với nhau giúp ta dễ kiểm soát và

+ Active Control: Quản lí một nhóm các nút hoặc các chương trình liên quan với nhau trong Active

1.2.3.4 Giới thiệu hộp thoại INSPECTOR

- Tất cả các hộp thoại bên trái vừa nêu trên để sử dụng, chúng ta nhấp chọn và kéo thả vàovùng cần thiết kế, mỗi hộp thoại có các thông số chỉnh riêng, để chỉnh các thông số liênquan đến hộp thoại nào ta nhấp đôi vào hộp thoại đó (hoặc click chuột phải chọn PropertyInspector) hộp thoại Inspector hiện ra như sau, dùng thanh trượt kéo xuống để xem hếtchức năng:

Nhấn giữ phím Ctrl và nhập vào các hộp thoại muốn chỉnh sửa, Trên Menu chọn Align Objects Hộp thoại Align hiện ra như sau:

Hình 1 5: Hộp thoại Align Objects

- Trong hộp thoại trên ta có thể cân chỉnh các nút, nhóm nút sao cho chúng thẳng hàng,thẳng cột và đều nhau Sau khi cân chỉnh nhấn nút Apply để lưu thay đổi

- Bây giờ ta thiết lập thuộc tính chung cho giao diện (toàn bộ vùng thiết kế hay nền giaodiện)

+ Nhấp đúp chuột vào bất cứ vị trí nào trên nền giao diện để vào hộp thoại Inspector(hoặc trên menu chọn View -> Property Inspector)

+ Thiết lập Tag là “exit”

- Tiếp tục tùy chọn nâng cao , vào Menu Tools -> GUI Options

Hình 1 6: Menu tools trên thanh công cụ của giao diện

Hộp thoại hiện ra như sau:

Hình 1 7: Hộp thoại Guide Options

- Trên hộp thoại Resize behavior chọn dòng số 2 (Proportional), dòng này cho phép ngườidùng thay đổi khích thước của giao diện và các đối tượng cũng tự động thay đổi kíchthước phù hợp với nền giao diện, nhấn OK để lưu thay đổi

1.2.3.6 Một số hàm trong GUIDE.

- Hàm callback được lập trình cho các nút button, checkbox, edit text… nhưng static text và axes… thì không có hàm callback.

- Mỗi một callback được viết với cấu trúc như sau:

function A_Callback(hObject, eventdata, handles)

- Với A chính là giá trị của A mà ta đã đặt khi tạo giao diện Các hàm chứa bên trongcallback bao gồm hObject, evendata, handles

+ hObject là hàm truy cập nội bộ của mỗi function riêng lẽ

+ Evendata là hàm xác định thuộc tính của function

+ Handles là hàm truy cập liên kết giữa các function, nó bao gồm tất cả các cấu trúccủa người dùng, được sử dụng để truy xuất qua các điều khiển khác

- Hàm Get cho phép ta gọi thuộc tính của đối tượng.

- Hàm Set cho phép ta đặt giá trị cho thuộc tính của đối tượng

Hình 1 8: Hình minh họa cho biến hệ thống

Giải thích: Handles_unit.input luc này là biến trung gian trong hệ thống bất cứ hàmcallback nào cũng có thể sử dụng nó Ban đầu ta gán cho nó giá trị bằng 0 Ta phải đặtbiến này ở hàm function OpeningFcn để biến này có thể khởi động ngay khi chương trìnhbắt đầu chạy Để lấy giá trị của nó ta chỉ việc sử dụng câu lệnh như sau:

d=handles.unit_input; % giá tri được gán vào biến d

Biến hệ thống được lưu lại với câu lệnh Handles(hObject,handles) Đặt câu lệnh trênngay sau biến hệ thống

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 quanđiểm độ êm dịu chuyển động, thực hiện bài toán tính toán kiểm nghiệm Các kết quả thuđược làm căn cứ để lựa chọn và cải tiến hệ thống treo cho phù hợp Vì vậy đồ án này lựachọn mô hình tính toán của xe là mô hình dao động liên kết Được cho như hình dưới đây

Chuyển động của ô tô trên mặt đường không bằng phẳng sẽ sinh ra các dao động củakhối lượng phần được treo và khối lượng phần không được treo của ô tô Nguồn kíchthích cho dao động của ô tô là độ mấp mô của đường khi ghiên cứu mô hình dao độngcủa ô tô cần mô tả toán học biên dạng nhấp nhô của đường, vì chiều cao nhấp nhô củabiên dạng đường chỗ tiếp xúc giữa bánh xe và đường sẽ tham gia vào phương trình viphân 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, hàmđiều hòa và hàm ngẫu nhiên

Việc chọn loại hàm kích động nào còn phụ thuộc vào từng mục tiêu nghiên cứu Nếunghiên cứu về ảnh hưởng của đường thì chọn hàm kích động là hàm kích động ngẫunhiên 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 quán tính của đoàn xe.

Trong sơ đồ dao động, người ta chia khối lượng của ô tô làm làm hai thành phần khốilượng 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 treonhư khung xe, thùng xe, ca bin, động cơ và một số chi tiết gắn liền với chúng Những cụmmáy và chi tiết kể trên được lắp đặt với nhau bằng những đệm cao su đàn hồi, dạ nỉ hoặcgiấy bìa công nghiệp v.v Hơn nữa trên thực tế bản thân từng cụm và từng chi tiết cũngkhông cứng hoàn toàn mà có sự đàn hồi, biết dạng riêng, nhưng so với biến dạng thì

với bản thân chúng theo các huớng do đó khi dao động chúng còn sinh ra mômen quántính đối với Trục toạ độ đi qua trọng tâm phần khối lượng được treo

 Khối lượng không được treo:

Bao gồm những cụm, những chi tiết máy mà trọng lượng của chúng không tác dụng lên

hệ thống treo Đó là cầu xe - hệ thống chuyển động Cũng như phần khối lượng đượctreo, ta bỏ qua ảnh hưởng của các biến dạng riêng của các cụm và mối nối đàn hồi giữachúng nhưng không thể bỏ qua mômen quán tính khối lượng của chúng

 Hệ thống treo 

Phần liên kết giữa phần khối lượng được treo và khối lượng không được treo gọi là hệthống treo Hệ thống treo hoàn chỉnh bao gồm 3 phần tử chính với các chức năng riêngbiệt:

- Phần tử đàn hồi: Dùng để tiếp nhận và truyền lên khung xe các lực thẳng đứng từ đường,giảm tải trọng động và bảo đảm độ êm dịu chuyển động cho ôtô khi chuyển động trên cácloại đường khác nhau

- Phần tử giảm chấn: Năng lượng dao động của thân xe và của bánh xe được hấp thu bởicác giảm 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 lênkhung xe (vá xe) Động học của phần tử hướng xác định đặc tính dịch chuyển của bánh xeđối với khung xe và ảnh hưởng tới tính ổn định và tính quay vòng của ôtô

 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 ) phần được treo :

m4: Khối lượng đầu kéo S4

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 của khung giá sau đầu kéo S2 đối với trục đi qua trọng tâm củakhung giá

m3: Khối lượng tổng khung giá S3 lắp 2 bánh xe sau đoàn xe

j3: Mô men quán tính của khung giá S3 sau đoàn xe đối với trục đi qua trọng tâm củakhung giá

2.1.2.2 Thông số về kích thước của đoàn xe (đơn vị : mét).

a: Khoảng cách từ trọng tâm trục bánh trước đầu kéo S1 tới trọng tâm đầu kéo S4

b: Khoảng cách từ trọng tâm đầu kéo S4 tới trọng tâm khung giá sau đầu kéo S2

c: Khoảng cách từ trọng tâm khung giá sau đầu kéo S2 tới trọng tâm thân xe S5

d: Khoảng cách từ trọng tâm thân xe S5 tới trọng tâm của khung giá sau đoàn xe S3.l1: Khoảng cách giữa trọng tâm của khung giá sau đầu kéo S2 tới 2 trục bánh

l2: Khoảng cách giữa trọng tâm của khung giá sau đoàn xe S3 tới 2 trục bánh

2.1.2.3 Thông số về lò xo(đơn vị : N/m), giảm chấn(đơn vị : N.s/m).

kl1: Độ cứng lò xo của lốp bánh trước đầu kéo

cl1: Hệ số cản của lốp bánh trước đầu kéo

kt1: Độ cứng của lò xo trên trục bánh trước đầu kéo

kl2: Độ cứng lò xo của 2 bánh xe sau đầu kéo

cl2: Hệ số cản nhớt của giảm chấn lắp trên 2 bánh xe sau đầu kéo

kt2: Độ cứng lò xo trung ương lắp trên khung gia sau đầu kéo

ct2: Hệ số cản nhớt của giảm chấn trung ương lắp trên khung giá sau đầu kéo

km: Độ cứng của mâm xoay

cm: Hệ số cản nhớt của giảm chấn mâm 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.

2.2.2 Sơ đồ phân tích lưc và ptvp chuyển động cho khung gia sau đầu kéo.

Sơ đồ:

Hình 2 3: Sơ đồ phân tích lực khung giá sau đầu kéo

Với x2, φ2 là chuyển vi thẳng đứng và chuyển vị góc của khung giá sau đầu kéo Ta cóPhương trình vi phân chuyển động:

=>

Với x4, φ4 là chuyển vi thẳng đứng và chuyển vị góc của đầu kéo Ta có Phương trình vi phân:

=>

=>

2.2.4 Sơ đồ phân tích lực và ptvp chuyển động cho khung giá sau đoàn xe.

Sơ đồ:

Hình 2 5: Sơ đồ phân tích lực khung giá sau đoàn xe

Với x3, φ3 là chuyển vi thẳng đứng và chuyển vị góc của khung giá sau đoàn xe Ta cóPhương trình vi phân:

=>

2.2.5 Sơ đồ phân tích lực và ptvp chuyển động cho thùng hàng và giá đỡ (thân xe).

Sơ đồ:

Hình 2 6: Sơ đồ phân tích lực cho thùng hành và giá đỡ

Với x5, φ5 là chuyển vi thẳng đứng và chuyển vị góc của thùng hàng và giá đỡ(thânxe) Ta có Phương trình vi phân :

=>

=( 1 2 φ2 3 φ3 4 φ4 5 φ5)T

1,Ma trân khối lượng [M]

2,Ma trận độ cứng [K]

3,Ma trận cản nhớt [C]

4, F là ma trận lực tác dụng từ nhấp nhô của mặt đường là:

Trong đó:

+ y1, y2, y3, y4, y5 là các chuyển vị theo phương thẳng đứng của các bánh xe và cũng làcao độ của nhấp nhô sóng mặt đường tại vụ trí tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường

+ , là vận tốc theo phương thẳng đứng của các trục bánh xe

Ta có phương trình mô tả nhấp nhô mặt đường có dạng sóng hình sin là: