MÔ PHỎNG ĐỘNG lực học TRÊN ô tô BẰNG các PHẦN mềm máy TÍNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MÔ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC TRÊN Ô TÔ BẰNG CÁC PHẦN MỀM MÁY TÍNH SVTH : NGÔ VĂN HIỆN MSSV : 10105184 KHOÁ : 2010 NGÀNH : CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC GVHD : TS. LÊ THANH PHÚC Tp. Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 7 năm 2014 i CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc ----***---Tp. Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 7 năm 2014 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Ngô Văn Hiện MSSV: 10105184 Ngành: Cơ Khí Động Lực Lớp: 10105CLC Giảng viên hướng dẫn: Lê Thanh Phúc ĐT: 01695685773 Ngày nhận đề tài: 25/3/2014 Ngày nộp đề tài: 26/7/2014 1. Tên đề tài: Mô phỏng động lực học trên ô tô bằng các phần mềm máy tính. 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: File hướng dẫn phần mềm carsim. 3. Nội dung thực hiện đề tài: Thực hiện các mô phỏng trên ô tô về hệ thống gầm, hệ thống phanh, hệ thống treo… 4. Sản phẩm: Các hình ảnh mô phỏng, biểu đồ và đánh giá. TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN KHOA ĐT CLC – ĐH SPKT TP.HCM ii CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên sinh viên : ...................................................................MSSV : .......................... Ngành : ................................................................................................................................... Tên đề tài : ............................................................................................................................. .................................................................................................................................................. Họ và tên giáo viên hướng dẫn : ......................................................................................... NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện : .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. 2. Ưu điểm : .......................................................................................................................... .................................................................................................................................................. 3. Khuyết điểm : ................................................................................................................... .................................................................................................................................................. 4. Đề nghị cho bảo vệ hay không ? .................................................................................................................................................. 5. Đánh giá loại : .................................................................................................................................................. 6. Điểm : ................... (bằng chữ : .....................................................................................) ................................................................................................................................................ Tp. Hồ Chí Minh, ngày ..... tháng ...... năm 20 ..... Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) KHOA ĐT CLC – ĐH SPKT TP.HCM iii CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên sinh viên : ...................................................................MSSV :............................ Ngành : ................................................................................................................................... Tên đề tài : ............................................................................................................................. .................................................................................................................................................. Họ và tên giáo viên phản biện : .......................................................................................... NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện : .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. 2. Ưu điểm : .......................................................................................................................... .................................................................................................................................................. 3. Khuyết điểm : .................................................................................................................... .................................................................................................................................................. 4. Đề nghị cho bảo vệ hay không ? .................................................................................................................................................. 5. Đánh giá loại : .................................................................................................................................................. 6. Điểm : .................... (bằng chữ : .....................................................................................) ................................................................................................................................................ Tp. Hồ Chí Minh, ngày ..... tháng ..... năm 20 ..... Giáo viên phản biện (Ký và ghi rõ họ tên) KHOA ĐT CLC – ĐH SPKT TP.HCM iv LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian làm bài luận văn giờ đã hoàn thành. Em xin chân thành cảm ơn Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.Hcm đã tạo điều kiện tốt nhất cho em học tập và báo cáo luận văn. Thư viện trường đã tạo điều kiện cho em mượn tài liệu tham khảo để hoàn thành đề tài. Đặc biệt là thầy Lê Thanh Phúc đã tận tình giúp đỡ cho em hoàn tất luận văn tốt nghiệp chuyên ngành cơ khí động lực với đề tài “ MÔ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC TRÊN Ô TÔ BẰNG CÁC PHẦN MỀM MÁY TÍNH ” . Thầy đã dành cho em những hướng dẫn kịp thời, quan trọng và cần thiết nhất, những ý kiến hay và những tài liệu quý giá trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Em xin chân thành cảm ơn các quý thầy cô và các cán bộ trong khoa Cơ Khí Động Lực của trường đã bảo ban chỉ dạy và cung cấp cho em những tư liệu và kiến thức quý báu nhất để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp của mình. Mặc dù rất cố gắng nhưng do thời gian nguyên cứu đề tài có hạn, nên trong báo cáo chắc chắn rằng vẫn còn nhiều thiếu sót và hạn chế. Rất mong nhận được sự góp ý và chỉ bảo của quý thầy cô. KHOA ĐT CLC – ĐH SPKT TP. HCM v MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa ....................................................................................................................... i Trang nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp ......................................................................................ii Trang phiếu nhận xét của giáo viên hướng dẫn .............................................................iii Trang phiếu nhận xét của giáo viên phản biện .............................................................. iv Lời cảm ơn ........................................................................................................................... v Mục lục ............................................................................................................................... vi Danh mục các từ viết tắt ................................................................................................ viii Danh mục các hình ảnh và đồ thị .................................................................................... ix Chương I: Phần mở đầu ................................................................................................ 1 1. Lý do chọn đề tài ....................................................................................................... 1 2. Giới hạn của phần mềm và đề tài ............................................................................ 1 Chương II: Cơ sở lý thuyết ........................................................................................... 2 1. Giới thiệu về phần mềm carsim 8.02 pro ............................................................... 2 1.1 Cách khởi động ........................................................................................................ 2 1.2 Cách tạo một cơ sở dữ liệu mới ............................................................................. 4 1.3 Một số nút chức năng trên màn hình làm việc .................................................... 5 1.4 Cấu trúc xây dựng phương pháp mô phỏng ......................................................... 6 2. Mô hình dao động ô tô ............................................................................................. 7 Chương III: Mô phỏng và đánh giá ............................................................................. 8 1. So sánh đặc tính truyền động giữa xe 1 cầu chủ động và 2 cầu chủ động ......... 8 2. So sánh tính năng cơ động ô tô cầu trước chủ động và cầu sau chủ động khi chạy trên đường gồ ghề .......................................................................................... 14 3. So sánh 2 xe chạy ở chế độ không có tải và có tải .............................................. 21 4. Mô phỏng quá trình phanh c ủa xe ô tô sử dụng hệ thống phanh có ABS và hệ thống phanh không có ABS ................................................................................... 29 5. Xét tính ổn định của xe có phanh ABS và không có phanh ABS với những điều kiện cho trước ................................................................................................. 37 6. Mô phỏng khi tốc độ xe khác nhau ....................................................................... 43 7. Hệ thống treo ........................................................................................................... 51 Chương IV: Kết luận và hướng phát triển ................................................................ 59 vi 1. Kết luận .................................................................................................................... 59 2. Hướng phát triển ..................................................................................................... 60 Tài liệu tham khảo ............................................................................................................ 61 KHOA ĐT CLC – ĐH SPKT TP. HCM vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Carsim : Car Simulation. Trucksim : Truck Simulation. Bikesim : Bike Simulation. TCVN : Tiêu Chuẩn Việt Nam. RPM : Rounds Per Minute. KHOA ĐT CLC – ĐH SPKT TP. HCM viii DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ Trang Hình 2.1: Chọn cơ sở dữ liệu gần đây ......................................................................... 3 Hình 2.2: Thiết lập giấy phép ....................................................................................... 3 Hình 2.3: Bảng điều khiển ............................................................................................ 4 Hình 2.4: Chọn mục trong menu ................................................................................. 4 Hình 2.5: Chọn thư mục để load .................................................................................. 5 Hình 2.6: Đường dẫn thư mục ...................................................................................... 5 Hình 2.7: Các nút trên màn hình làm việc .................................................................. 6 Hình 2.8: Mô hình xây dựng ........................................................................................ 6 Hình 2.9: Sơ đồ dao động ............................................................................................. 7 Hình 3.1: Đặt tên xe ....................................................................................................... 8 Hình 3.2: Chọn loại xe .................................................................................................. 8 Hình 3.3: Nút nhấn để dẫn vào thiết lập xe ................................................................ 9 Hình 3.4: Bảng lựa chọn các đặc tính của xe ............................................................. 9 Hình 3.5: Bảng lựa chọn các đặc tính của xe ................................................................. 10 Hình 3.6: Bảng điều khiển .......................................................................................... 10 Hình 3.7: Chạy điều khiển .......................................................................................... 11 Hình 3.8: Hình mô phỏng ........................................................................................... 11 Hình 3.9: Hình mô phỏng ........................................................................................... 12 Đồ thị 3.1: Tốc độ vòng tua máy ............................................................................... 12 Đồ thị 3.2: Moment xoắn tại bánh xe ........................................................................ 13 Đồ thị 3.3: Trạng thái tay số ....................................................................................... 13 Đồ thị 3.4: Gia tốc theo phương dọc ......................................................................... 14 Hình 3.10: Đặt tên cơ sở dữ liệu mới ........................................................................ 14 Hình 3.11: Đặt tên xe .................................................................................................. 15 Hình 3.12: Chọn loại xe .............................................................................................. 15 Hình 3.13: Nút nhấn để dẫn vào thiết lập xe ............................................................ 15 Hình 3.14: Bảng lựa chọn các đặc tính của xe ......................................................... 16 Hình 3.15: Bảng chọn đường chạy ............................................................................ 16 ix Hình 3.16: Bảng chọn đường chạy ............................................................................ 17 Hình 3.17: Nút nhấn để vào thiết lập đường ............................................................ 17 Hình 3.18: Bảng chọn các điều kiện đường ............................................................. 17 Hình 3.19: Bảng điều khiển ........................................................................................ 18 Hình 3.20: Hình mô phỏng ......................................................................................... 19 Hình 3.21: Chọn loại đồ thị ........................................................................................ 19 Đồ thị 3.5: Vận tốc xe ................................................................................................. 20 Đồ thị 3.6: Phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe ............................................ 20 Hình 3.22: Đặt tên xe .................................................................................................. 21 Hình 3.23: Chọn mục trong menu ............................................................................. 22 Hình 3.24: Chọn mục trong menu ............................................................................. 22 Hình 3.25: Đường dẫn cơ sở dữ liệu mới ................................................................. 22 Hình 3.26: Nút nhấn để vào thiết lập xe ................................................................... 23 Hình 3.27: Bảng điều khiển tải có điều kiện ............................................................ 23 Hình 3.28: Chọn loại xe .............................................................................................. 23 Hình 3.29: Chọn mục trong menu ............................................................................. 24 Hình 3.30: Chọn mục trong menu ............................................................................. 24 Hình 3.31: Sao chép đường dữ liệu ........................................................................... 24 Hình 3.32: Nút nhấn để vào thiết lập chế độ tải của xe .......................................... 25 Hình 3.33: Hộp ghi các thông số kích thước ............................................................ 25 Hình 3.34: Đặt tên xe .................................................................................................. 26 Hình 3.35: Bảng điều khiển ........................................................................................ 26 Hình 3.36: Hình mô phỏng ......................................................................................... 27 Đồ thị 3.7: Phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe ............................................ 27 Đồ thị 3.8: Tỉ lệ trượt của xe ...................................................................................... 28 Đồ thị 3.9: Góc đánh lái .............................................................................................. 28 Đồ thị 3.10: Góc đặt bánh xe ...................................................................................... 29 Hình 3.37: Chọn mục trong menu ............................................................................. 30 Hình 3.38: bảng điều khiển ........................................................................................ 30 Hình 3.39: Chọn mục trong menu ............................................................................. 31 Hình 3.40: Chỉ định mục ............................................................................................. 31 x Hình 3.41: Chạy nhập dữ liệu .................................................................................... 31 Hình 3.42: Bảng điều khiển ........................................................................................ 32 Hình 3.43: Bảng điều khiển ........................................................................................ 32 Hình 3.44: Bảng điều khiển ........................................................................................ 33 Hình 3.45: Hình mô phỏng ......................................................................................... 34 Đồ thị 3.11: Vận tốc xe ............................................................................................... 34 Đồ thị 3.12: Áp suất bộ điều khiển phanh ................................................................ 35 Đồ thị 3.13: Áp suất tại xilanh bánh xe .................................................................... 35 Đồ thị 3.14: Góc lái ..................................................................................................... 36 Đồ thị 3.15: Tăng tốc xe ............................................................................................. 36 Đồ thị 3.16: Gia tốc theo phương dọc ....................................................................... 37 Đồ thị 3.17: Xoay xe theo phương ngang ................................................................. 37 Hình 3.46: Chọn mục trong menu ............................................................................. 38 Hình 3.47: nút nhấn để vào thiết lập xe .................................................................... 39 Hình 3.48: Bảng lựa chọn các đặc tính của xe ......................................................... 39 Hình 3.49: Thiết lập thông số cho xe ........................................................................ 40 Hình 3.50: Đặt tên xe .................................................................................................. 40 Hình 3.51: Lựa chọn các đặc tính của xe .................................................................. 41 Hình 3.52: Hình mô phỏng ......................................................................................... 41 Đồ thị 3.18: Tốc độ xe ................................................................................................. 42 Đồ thị 3.19: Sự trượt của xe ....................................................................................... 43 Hình 3.53: Hình dạng đường thử nghiệm ................................................................. 43 Hình 3.54: Chọn mục trong menu ............................................................................. 44 Hình 3.55: Sao chép đường dữ liệu ........................................................................... 44 Hình 3.56: Nút nhấn để vào thiết lập xe ................................................................... 45 Hình 3.57: Bảng lựa chọn các đặc tính của xe ......................................................... 45 Hình 3.58: Thiết lập thông số cho xe ........................................................................ 46 Hình 3.59: Hình mô phỏng ......................................................................................... 47 Đồ thị 3.20: Độ lệch của xe so với chuẩn ban đầu .................................................. 47 Đồ thị 3.21: Góc nghiêng của hệ thống treo bánh xe trước .................................... 48 Đồ thị 3.22: Biểu diễn độ vặn xoắn thân xe ............................................................. 49 xi Đồ thị 3.23: Tổng hợp lực tác dụng lên các bánh xe ............................................... 50 Hình 3.60: Chọn mục trong menu ............................................................................. 51 Hình 3.61: Sao chép đường dư liệu ........................................................................... 52 Hình 3.62: Thiết lập thông số cho xe ........................................................................ 52 Hình 3.63: Ghi các thông số kích thước cho xe ....................................................... 53 Hình 3.64: Thiết lập các kích thước .......................................................................... 53 Hình 3.65: Thông số hệ thống treo trước .................................................................. 54 Hình 3.66: Thông số hệ thống treo sau ..................................................................... 54 Hình 3.67: Thiết lập các độ lớn lực hệ thống treo ................................................... 55 Hình 3.68: Cài đặt camera .......................................................................................... 55 Hình 3.69: Hình mô phỏng ......................................................................................... 56 Đồ thị 3.24: Sự xoay lệch hướng ............................................................................... 56 Đồ thị 3.25: Gia tốc chuyển động theo phương ngang ........................................... 57 Đồ thị 3.26: Độ trượt ngang bánh xe ......................................................................... 57 KHOA ĐT CLC – ĐH SPKT TP. HCM xii CHƯƠNG I PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong thực tế chúng ta thường gặp 1 tính toán thiết kế theo các yêu cầu hoặc là bài toán kiểm nghiệm lại các thiết kế có sẵn xem có phù hợp với yêu cầu (tính bền, tính tối ưu, tính chuyên nghiệp hay thoả TCVN). Công nghiệp xe hơi là ngành mang tính tổng hợp, đây không chỉ đơn thuần là máy nổ mà còn kéo theo hàng trăm ngành nghề khác nhau phát triển. Hiện nay ngành ô tô ở nước ta chủ yếu mang tính chất sử dụng và sữa chữa nên cần chú tâm vào việc tính toán kiểm nghiệm là chủ yếu. Hiện tại công việc thiết kế và kiểm nghiệm đang phụ thuộc nhiều vào các băng thử các trạm đăng kiểm dẫn đến mất nhiều thời gian công sức và tiền của. Để việc tính toán và kiểm nghiệm được nhanh chóng và hiệu quả chúng ta cần sự trợ giúp của máy tính thông qua các phần mềm chuyên nghiệp. Phần mềm carsim là một trong những phần mềm tối ưu đáp ứng yêu cầu đó, không chỉ có vậy mà phần mềm carsim còn cho phép chúng ta lựa chọn thay đổi can thiệp sâu hơn vào bài toán thiết kế để phù hợp hơn khi ra thực tế và mang lại hiệu quả nhanh chóng và chính xác. 2. Giới hạn của phần mềm và đề tài Phần mềm không bao gồm tính ổn định, âm thanh, hay dao động với tần số cao. Vì điều này mà phần mềm không sử dụng để nghiên cứu tiếng ồn hay cấu trúc về biến dạng. Phần mềm cũng không dùng mô phỏng riêng tải trọng cho một bộ phận nào dùng cho phân tích về sau, bởi vì trong hầu hết các trường hợp các mô hình carsim đưa ra điều có nội hàm cho xử lý của hệ thống. Trong đề tài này chủ yếu là việc hướng dẫn nhập liệu các thông số được cung cấp bởi nhà sản xuất (catalog) hay từ các công thức lý thuyết, lẫn kiểm nghiệm (libraies), rồi từ đó dùng phần mềm để tổng hợp các thông số này lại với nhau. 1 CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1. Giới thiệu về phần mềm carsim 8.02 pro Phần mềm Carsim được xây dựng và phát triển bởi công ty Mechanical Simulation Corporation có trụ sở tại Ann Abor, Michigan, chuyên cung cấp các ứng dụng mô phỏng tương tác 3D. Ra đời vào năm 1996, đến nay carsim cùng với các phần mềm tính toán trucksim, bikesim được cung cấp cho hơn 30 nhà sản xuất, 150 trường đại học và các nhóm nghiên cứu trên toàn thế giới. [1] Carsim thực hiện các mô phỏng dự đoán về ô tô, các chuyển động của xe đua, che chở khách, xe tải nhẹ và các loại xe tiện ích… Tìm câu trả lời cho mong muốn điều khiển của người lái (hệ thồng lái, bướm ga, hệ thống phanh, ly hợp, và sang số…) trong một số điều kiện lái xe thực tế và mô phỏng một phần các thiết kế ban đầu ở dạng cơ bản nhất. Được dùng để thiết kế, phát triển và kiểm định các hệ thống trên xe, carsim cho phép người dùng thay đổi các thông số, lựa chọn và phân tích tốt nhất về khí động học, kiểm nghiệm khung sườn và các ảnh hưởng đến xe của những hệ thống treo, lái, thắng… Carsim phân tích hiệu suất ứng với sự thay đổi trên xe trong một môi trường nhất định nào đó bằng các chuyển động, lực và moment tác động lên quá trình tăng tốc, ổn định hay phanh. Carsim với hệ thống dữ liệu hình ảnh mô phỏng sống động, hơn 800 phương trình phân tích tính toán, đồ thị và có khả năng xuất ra dưới dạng file mathlab, excel… với giao diện hiện đại, người dùng có thể chạy một thử nghiệm mô phỏng hay xem đồ thị đặc tính với một click chuột. Các đồ thị và mô phỏng là công cụ phân tích linh hoạt và tương tác cao, có thể dễ dàng xuất và chèn vào các bản báo cáo, hay thuyết trình power point. 1.1 Cách khởi động Start  Apps  CarSim 8.02  CarSim hoặc dùng chuột double - click vào biểu tượng trên màn hình Desktop, tiếp tục chọn theo ô màu đỏ. 2 Hình 2.1: Chọn cơ sở dữ liệu gần đây. Hình 2.2: Thiết lập giấy phép. Ta được màn hình như sau: 3 Hình 2.3: Bảng điều khiển. 1.2 Tạo một cơ sở dữ liệu mới Hình 2.4: Chọn mục trong menu. Carsim sẽ bắt đầu với một cửa sổ có tên là CarSim Run Control. Chọn mục menu File như hình 2.4. Sau đó chọn continue. Cửa sổ chuyển hướng tập tin Windows sẽ xuất hiện (Hình 2.5). Điều hướng đến CarSim80_Progfolder cài đặt trên máy tính của bạn (thường là C: \ Program Files) 4 và tiếp tục vào Resources \ Import_Examples để tìm tập tin Quick_Start.cpar. Chọn tập tin này và nhấn vào nút Load. Hình 2.5: Chọn thư mục để load. Hình 2.6: Đường dẫn thư mục. Carsim sẽ yêu cầu bạn duyệt một cơ sở dữ liệu, hình 2.6, hãy chọn một thư mục để chứa, chọn Make New Folder gõ tên carsim_data_qs, sau đó nhấn ok. 1.3 Một số nút chức năng trên màn hình làm vi ệc 5 Hình 2.7: Các nút trên màn hình làm việc. 1.4 Cấu trúc xây dựng phương pháp mô phỏng Xây dựng nghiên cứu và mô hình hoá để mô phỏng, tính toán thử nghiệm. Phân tích lựa chọn mô hình vật lý đã tích hợp sẵn phương pháp mô hình hoá tính toán phù hợp. Mô hình vật lý Thiết lập thông số ban đầu Kiểm nghiệm so với lý thuyết Mô phỏng Hình 2.8: Mô hình xây dựng. [2] 6 Đây là phần mềm kiểm định và hiệu chỉnh trên cơ sở so sánh với các kết quả tính toán số liệu thí nghiệm, số liệu công bố của các dòng sản phẩm ô tô khác nhau. 2. Mô hình dao động ô tô Bất kỳ một cơ hệ vật rắn nào chuyển động tự do trong không gian cũng đều cần đến 6 bậc tự do để có thể mô tả hoàn toàn chuyển động của nó. Ô tô có 3 thành phần khối lượng tiêu biểu (thân xe, khối lượng không được treo phía trước, khối lượng không được treo phía sau) và 8 bộ phận lò xo (4 bánh xe và 4 lò xo của hệ thống treo) tiêu biểu cho một hệ dao động với nhiều bậc tự do. Chuyển động tịnh tiến Chuyển động quay Hệ trục Thân xe Trục X Tịnh tiến dọc (Performance) Trục Y Tịnh tiến ngang (Side slip) Trục Z Nhún (bounce) Trục X Quay ngang, đưa võng (Roll) Trục Y Quay dọc, phi ngựa (Pitch) Trục Z Quay lệch hướng (Yaw) Hình 2.9: Sơ đồ dao động. [3] 7 CHƯƠNG III MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ 1. So sánh đặc tính truyền động giữa xe 1 cầu chủ động và 2 cầu chủ động - Khởi động carsim. - Vào Datasets chọn mục Event - Driven test và chọn mục Event: Shift 2WD to 4WD. - Tạo một Datasets mới: New: đặt tên là xe 1 cầu, nhấn set. Hình 3.1: Đặt tên xe. - Lựa chọn xe: chọn dòng xe A Class. Hình 3.2: Chọn loại xe. - Đánh dấu Set run color và chọn màu trắng. - Nhấp vào 2 ô màu đỏ bên trái hình 3.2. 8 Hình 3.3: Nút nhấn để dẫn vào thiết lập xe. Ta giữ nguyên các thông số mặc định như trong phần mềm, chỉ thay đổi: - Lựa chọn đặc tính truyền động của xe. - Lựa chọn công suất của động cơ. Hình 3.4: Bảng lựa chọn các đặc tính của xe. Tương tự tiếp tục tạo một Datasets mới đặt tên là xe 2 cầu. 9 Hình 3.5: Bảng lựa chọn các đặc tính của xe. - Set run color và chọn màu đen. - dòng xe A Class Hatchback. Thực hiện mô phỏng 2 xe cùng một lúc. - Chọn mục Overlay và chọn xe 1 cầu. - Nhấn Run Math Model, chờ chạy xong ta nhấn Animate. Hình 3.6: Bảng điều khiển. 10 Hình 3.7: Chạy điều khiển. Kết quả mô phỏng. Hình 3.8: Hình mô phỏng. 11 Hình 3.9: Hình mô phỏng. Kết quả mô phỏng cho thấy ở điều kiện 2 xe chạy leo dốc tốt hơn.  Phân tích kết quả mô phỏng. Đồ thị 3.1: Tốc độ vòng tua máy. 12 Đồ thị tỉ lệ tốc độ vòng tua máy và các trục hộp số: thể hiện cho thấy tốc độ động cơ ở điều kiện 1 lớn hơn so với điều kiện 2. Đồ thị 3.2: Moment xoắn tại bánh xe. Biểu đồ moment truyền lực tại bánh xe: ở trường hợp này, khi lên dốc hầu như moment tại bánh xe 1 cầu chủ động gần bằng 0 nên xe không thể lên dốc nỗi, cho thấy xe 2 cầu rất mạnh và cơ động. Đồ thị 3.3: Trạng thái tay số. Biểu đồ trạng thái tay số truyền: cho thấy ở điều kiện 2 luôn giữ tay số 1, ở điều kiện 1 thì tại khoảng thời gian14,8s phải chuyển về số 0 và bắt đầu thực hiện 13 chuyển qua 2 cầu chủ động nên từ khoảng thời 14,8 đến 16,3s là thời gian xe ngừng lại. Đồ thị 3.4: Gia tốc theo phương dọc. Biểu đồ tỉ lệ gia tốc theo phương dọc thể hiện cho thấy lúc ban đầu 2 xe chạy với gia tốc gần như nhau nhưng xe ở điều kiện 2 từ khoảng 10,5s cho thấy ổn định. 2. So sánh tính năng cơ động ô tô cầu trước chủ động và cầu sau chủ động khi chạy trên đường gồ ghề - Khởi động phần mềm. - Chọn New như hình vẽ sẽ xuất hiên trang mới ghi tiêu đề. Hình 3.10: Đặt tên cơ sở dữ liệu mới. - Nhập tiêu đề cho xe thứ nhất là xe 1 sau đó chọn Set. 14 Hình 3.11: Đặt tên xe. Hình 3.12: Chọn loại xe. - Chọn kiểu xe Pickup. - Nhấn vào ô màu đỏ dưới đây để hiệu chỉnh. Hình 3.13: Nút nhấn để dẫn vào thiết lập xe. 15 Hiệu chỉnh thông số cho xe ( Chọn xe 1 là xe có cầu sau chủ động, chọn công suất động cơ, tỉ số truyền của hộp số cho xe, còn lại các hệ thống khác ta có thể giữ các thông số mặc định hoặc tuỳ chỉnh theo các bước sau). Hình 3.14: Bảng lựa chọn các đặc tính của xe. Chọn điều kiện đường thử theo trình tự sau (đường gồ ghề có độ dốc bằng 0). Hình 3.15: Bảng chọn đường chạy. 16 Hình 3.16: Bảng chọn đường chạy. Hình 3.17: Nút nhấn để vào thiết lập đường. Hình 3.18: Bảng chọn các điều kiện đường. 17 - Chọn xe 1 màu đỏ, tới đây ta xem như đã hoàn t ất xe 1. Để tiện đánh giá ta thiết lập xe 2, tương tự như trên nhưng ta chọn là cầu trước và chọn xe màu vàng. Chạy mô phỏng 2 xe. - Đánh dấu Overlay và chọn xe 1. - Nhấn Animate. Hình 3.19: Bảng điều khiển. 18 Hình 3.20: Hình mô phỏng. Mục này chúng ta đưa ra 2 đồ thị tiêu biểu để đánh giá tính năng cơ động là phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên bánh xe cầu trước (Fz) của 2 kiểu xe và vận tốc thẳng của xe Vx. - Chọn thiết lập 2 đồ thị như sau, nhấn Plot. Hình 3.21: Chọn loại đồ thị.  Phân tích kết quả mô phỏng. 19 Đồ thị 3.5: Vận tốc xe. Đồ thị vận tốc so sánh của 2 xe theo thời gian : nhìn vào đồ thị thì xe 2 có vận tốc lớn hơn xe 1 theo thời gian, nên tương ứng quảng đường sẽ dài hơn theo t (s). Đồ thị 3.6: Phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe. Đồ thị vận tốc phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên bánh xe cầu 20 trước (Fz) của 2 kiểu xe theo thời gian. - Từ hình ảnh trực quan thấy được từ video clip và những số liệu thu được trong quá trình mô phỏng ta có thể kết luận rằng khi chạy trên đường gồ ghề có độ dốc bằng 0 thì xe có cầu trước chủ động sẽ có tính năng cơ động cao hơn xe có cầu sau chủ động. - Có được điều này do phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên bánh xe cầu trước (Fz) trong 2 trường hợp này là khác nhau. Do phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên bánh xe cầu trước (Fz) lớn hơn xe có cầu sau chủ động chính lực này có tác dụng nâng cầu trước của xe lên và làm cho xe có tính năng cơ động cao đúng như lý thuyết ô tô đã chứng minh. - Do vậy khi tiến hành mô phỏng ta thấy vận tốc thẳng của xe cầu trước chủ động lớn hơn vận tốc thẳng của xe cầu sau chủ động khi xe đi qua đường có nhiều chướng ngại vật. 3. So sánh 2 xe chạy ở chế độ không có tải và có tải. (nhưng cùng: 1 cầu sau, công suất, tỉ số truyền và cùng tốc độ) - Khởi động carsim. - Vào Dataset  Quick Start Guide Example  Baseline. - Chọn New và gõ tên my new load condition, nhấn set. Hình 3.22: Đặt tên xe. Làm lần lượt theo các bước sau: 21 Hình 3.23: Chọn mục trong menu. Hình 3.24: Chọn mục trong menu. - Gõ tên vào là roof – top load condition. Hình 3.25: Đường dẫn cơ sở dữ liệu mới. - Tiếp tục nhấn vào ô màu đỏ bên dưới. 22 Hình 3.26: Nút nhấn để vào thiết lập xe. Hình 3.27: Bảng điều khiển tải có điều kiện. Hình 3.28: Chọn loại xe. 23 Hình 3.29: Chọn mục trong menu. Hình 3.30: Chọn mục trong menu. Hình 3.31: Sao chép đường dữ liệu. - Gõ tên vào là luggage on roof – 400 kg. 24 - Sau đó nhấn vào đó. Hình 3.32: Nút nhấn để vào thiết lập chế độ tải của xe. Hình 3.33: Hộp ghi các thông số kích thước. - Nhập số liệu như hình 3.33 sau đó nhấn Home để quay về. - Chọn xe màu vàng. Đến đây ta hoàn tất việc tạo điều kiện tải cho xe thứ nhất, để so sánh ta cũng tạo một xe khác nhưng không có tải, như hình dưới đây. 25 Hình 3.34: Đặt tên xe. Hình 3.35: Bảng điều khiển. Đánh dấu mục Overlay và chọn my new load condition để thực hiện mô phỏng 2 xe một lúc. 26 Hình 3.36: Hình mô phỏng.  Phân tích kết quả mô phỏng. Đồ thị 3.7 bên dưới là Phản lực pháp tuyến Fz (N) tác dụng lên các bánh xe. Nhìn vào ta thấy phản lực ở điều kiện xe có tải lớn hơn rất nhiều so với không có tải, khi phải mang một khối lượng 400 kg đè lên xe, bởi vậy hệ thống treo của xe có tải củng phải làm việc vất vả hơn. Đồ thị 3.7: Phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe. 27 Đồ thị 3.8: Tỉ lệ trượt của xe. Biểu đồ 3.8 là tỉ lệ sự trượt của xe, đương nhiên theo lý thuyết xe ở điều kiện không có tải sẽ bị trượt nhiều hơn, xe có tải sẽ ít hơn. Tại vì khối lượng lớn đè lên xe làm cho xe có tải có độ bám đường tốt hơn nên trượt ít hơn. Nhìn vào đồ thị ta thấy điều này. Đồ thị 3.9: Góc đánh lái. 28 Biểu đồ 3.9 thể hiện góc đánh lái trên đường của 2 xe, xe có tải phải mang khối lượng nên việc di chuyển sẽ khó khăn, qua các góc cua xe di chuyển chậm hơn. Biểu đồ 3.10 là các góc đặt bánh xe, xe có tải lớn hơn, xe ở điều kiện không tải ổn định hơn. Đồ thị 3.10: Góc đặt bánh xe. 4. Mô phỏng quá trình phanh của xe ô tô sử dụng hệ thống phanh có ABS và hệ thống phanh không có ABS - Khởi động carsim. - Từ cửa sổ Carsim Run Control (Cửa sổ chính) vào menu Datasets  Brake Testing như hình 3.37. Click chọn Braking – Split Mu: B-Class, Hatch., ABS sẽ xuất hiện màn hình như hình 3.38. 29 Hình 3.37: Chọn mục trong menu. Hình 3.38: bảng điều khiển. - Vào menu File  New Dataset Plus All Linked Sets… như hình 3.39. 30 Hình 3.39: Chọn mục trong menu. Hình 3.40: Chỉ định mục. - Ở ô Category, đ ặt tên cho Datasets mới là Compare_ABS_hiên, sau đó nhấn New datasets, xuất hiện hình 3.41. Hình 3.41: Chạy nhập dữ liệu. - Quá trình hoàn tất sẽ xuất hiện cửa sổ hình 3.42. 31 Hình 3.42: Bảng điều khiển. Tạo xe có abs. - Vào menu Datasets  Compare_ABS_Hien  Braking – Split Mu: B-Class, Hatch., Abs  New. Trong ô Title đổi tên thành phanh co ABS, rồi nhấn Set. Ta sẽ có Datasets mới có tên là phanh co ABS như hình 3.43. Hình 3.43: Bảng điều khiển. 32 - Tiếp theo, đổi một vài thông số theo mục đích mô phỏng. Ở đây, ta đã giữ nguyên các thông số về xe và chỉ đặt lại tốc độ mô phỏng không đổi là 150km/h. Bằng cách: - Từ cửa số chính, check vào ô Show more options on this screen  check vào ô Override driver controls. Trong thanh Speed control is not specified click chọn Constanst target speed và đặt tốc độ là 150 km/h. - Thay đổi màu cho xe thử thành màu vàng : Ta check vào ô Set run color trong khu vực Result (Post Processing) và chọn màu vàng. Ta có hình 3.44. Hình 3.44: Bảng điều khiển. Tương tự ta tạo cho xe thứ 2 là phanh khong co ABS. - Vào menu Datasets  Compare_ABS_Hien  Braking – Split Mu: B-Class, Hatch., No ABS  New. Trong ô Title đổi tên thành phanh khong ABS, rồi nhấn Set. Ta sẽ có datasets mới có tên là Phanh khong ABS. - Tiếp theo, trong khu vực Test Specifications thay đổi thông số xe E-Class Sedan thành B-Class Hatchback: No ABS. Đặt tốc độ thử nghiệm không đổi là 150 km/h. - Trong khu vực Results Post Processing chọn màu xe là màu Blue Sky. - Đánh dấu Overlay và chọn xe phanh co ABS, nhấn chạy mô phỏng. 33 Hình 3.45: Hình mô phỏng.  Phân tích kết quả mô phỏng. Đồ thị 3.11: Vận tốc xe. Đồ thị vận tốc của các bánh xe theo phương dọc, nhìn vào ta thấy khi phanh cả 2 xe đều giao động tắt dần, xe không ABS dao động theo hình sin có biên độ lớn từ đó tính ổn định không cao. 34 Đồ thị 3.12: Áp suất bộ điều khiển phanh. Đồ thị thể hiện áp suất đặt vào bộ điều khiển phanh: xe không ABS áp suất tăng đột ngột và giữ nguyên, làm lực phanh lớn hơn giới hạn bám nên xảy ra hiện tượng trượt dẫn đến xe quay vòng. Đồ thị 3.13: Áp suất tại xilanh bánh xe. 35 Đồ thị thể hiện áp suất tại các xilanh bánh xe, áp suất đặt tại các xilanh bánh xe không có ABS lớn rất nhiều so với có ABS. Đồ thị 3.14: Góc lái. Đồ thị thể hiện góc lái: góc lái xe không abs lớn và duy trì có lúc không đổi làm tài xế mất kiểm soát dẫn đến dễ quay vòng. Đồ thị 3.15: Gia tốc theo phương dọc. 36 Đồ thị 3.16: Gia tốc theo phương ngang. Đồ thị thể hiện gia tốc phương dọc và gia tốc phương ngang đồ thị 3.15 và 3.16. Gia tốc xe không ABS lớn thay đổi liên tục kéo theo sự mất ổn định của xe. Đồ thị 3.17: Xoay xe theo phương ngang. Đồ thị thể hiện sự xoay xe theo phương ngang (quanh trục z). xe không ABS bị quay nhiều vòng trong mô phỏng ta thấy điều này. 5. Xét tính ổn định của xe có và không có ABS với những điều kiện cho trước  Các thông số kỹ thuật cho trước: 37            Kiểu xe dùng để kiểm tra: A-Class. Hệ thống lái 4 bánh dẫn hướng có trợ lực lái. Xe cầu trước chủ động. Hệ thống phanh: phanh 4 bánh xe. Hệ thống treo phụ thuộc . Hộp số tự động 4 cấp. Loại đường: đường cao tốc. Điều khiển phanh: phanh tăng 15mpa trong 5s. Vận tốc: 150 km/h. Thời gian mô phỏng: 20s. Điều kiện thử: có gió ngang và quay vòng thừa. - Khởi động carsim và làm như các hình dưới đây. Hình 3.46: Chọn mục trong menu. - Tiếp tục chọn New và gõ tên là with ABS. Làm giống hình bên dưới sau đó nhấn lần lượt vào 2 ô đó. 38 Hình 3.47: nút nhấn để vào thiết lập xe. - Chỉnh các thông số như dưới đây. Hình 3.48: Bảng lựa chọn các đặc tính của xe. 39 Hình 3.49: Thiết lập thông số cho xe. - Chọn màu trắng. Tiếp tục tạo xe không có ABS. Hình 3.50: Đặt tên xe. 40 Hình 3.51: Lựa chọn các đặc tính của xe. - Chọn xe màu vàng, sau đó đánh dấu chọn with ABS và thực hiện mô phỏng 2 xe cùng một lúc. Hình 3.52: Hình mô phỏng. 41  Phân tích kết quả mô phỏng. Đồ thị 3.18: Tốc độ xe. Đồ thị biểu diễn tốc độ của xe, ở thời điểm khoảng 6,5 s, 2 xe giảm tốc độ xuống còn 100 km/h. Đây chính là góc cua, nhìn vào đồ thị thì ta thấy tốc độ của xe có phanh ABS lớn hơn xe không có phanh ABS, như trong mô phỏng ta cũng thấy điều này. Điều này nói lên khi tới góc cua xe có phanh ABS bám đường tốt hơn, ổn định hơn nên dễ dàng tăng tốc khi qua góc cua, còn xe không phanh ABS thì ngược lại. 42 Đồ thị 3.19: Sự trượt của xe. Đồ thị biểu diễn sự trượt của xe: ở thời điểm góc cua khoảng 7s và đoạn cuối đường là lúc hệ thống phanh làm việc nhiều, ta thấy rõ điều này qua đồ thị, xe không phanh ABS bị trượt nhiều thiếu ổn định. 6. Mô phỏng khi tốc độ xe khác nhau Để thấy được sự thay đổi trong kết quả thu được từ sự thay đổi tốc độ xe trong mô phỏng này, chúng ta sẽ đưa ra song song hai kết quả ở tốc độ cao (300 km/h) và tốc độ thấp (100 km/h) trong cùng một điều kiện hoạt động như nhau. Chúng ta có tất cả 8 biểu đồ thu được cho mỗi trường hợp và sẽ thực hiện so sánh theo một số cặp để thấy rõ sự tương quan trong từng kết quả. Xe mô phỏng là xe du lịch dòng sedan, có một cầu chủ động phía đầu xe và hệ thống phanh ABS. Trên đường nhựa tốt với dạng hình học như sau. Hình 3.53: Hình dạng đường thử nghiệm. 43 Đoạn đường dài 210 m, góc cua thứ nhất ở vị trí 70 m theo chiều dài đường, góc cua tiếp theo cách góc cua đầu tiên 20 m, đoạn đường thẳng chuyển tiếp dài 35 m và hai góc cua cuối cùng ở vị trí 125 m và 140 m theo chiều dài đường, đoạn đường thẳng cuối cùng dài 70m. Độ lệch giữa hai đoạn đường thẳng theo phương ngang là 3.5 m. - Khởi động carsim. - Nhấn new đặt tên xe thứ nhất là xe 300 km/h. - Vì tốc độ 300 km/h không có trong menu chọn nên ta dùng copy and link dataset để tạo. ta làm theo các hình dưới đây. Hình 3.54: Chọn mục trong menu. - Đổi tốc độ thành 300 km/h trong ô Title for new dataset. Hình 3.55: Sao chép đường dữ liệu. - Chọn dòng xe E – Class, Sedan, sau đó nhấn vào 2 ô màu đỏ. 44 Hình 3.56: Nút nhấn để vào thiết lập xe. - Làm giống hình bên đưới, còn lại ta để mặc định. Hình 3.57: Bảng lựa chọn các đặc tính của xe. 45 Hình 3.58: Thiết lập thông số cho xe. - Chọn xe này màu xanh, đến đây ta hoàn tất việc thiết lập xe thứ nhất. Tương tự ta tạo xe thứ 2. - Đặt tên là xe 100 km/h và chọn màu xanh. - Đánh dấu và chọn xe còn lại để thực hiện mô phỏng. 46 Hình 3.59: Hình mô phỏng.  Phân tích kết quả mô phỏng. Đồ thị 3.20: Độ lệch của xe so với chuẩn ban đầu. - Đường màu hồng là đường thể hiện trục đoạn đường xe chạy. 47 - Màu xanh (lá cây) thể hiện quỹ đạo trọng tâm xe 100 km/h quét qua, đường màu xanh đã được máy tính tối ưu hóa về động lực học, tức đó là quỹ đạo tối ưu mà khả năng cao nhất xe có thể đạt được trên đường thật. - Ở tốc độ thấp 100 km/h độ lệch giữa hai đường là không nhiều, độ lệch lớn nhất xuất hiện tại hai vị trí xung quanh điểm 90 m và 145 m trên đường thử. Lý do xuất hiện độ lệch này là do ảnh hưởng của hai góc ôm liên tiếp nhưng ngược chiều nhau. - Màu đỏ thể hiện quỹ đạo trọng tâm xe 300 km/h quét qua, đường màu đỏ đã được máy tính tối ưu hóa về động lực học, tức đó là quỹ đạo tối ưu mà khả năng cao nhất xe có thể đạt được trên đường thật. - Ở tốc độ 300 km/h, vị trí lệch lớn vẫn là quanh tọa độ 90 m và 145 m, xe này khi vào cua mặc dù đã mở rộng bán kính quay vòng để giảm lực ly tâm tác động lên xe khi ôm cua nhưng độ lệch vẫn lớn do tốc độ quá cao. - Nếu như đường nhỏ thì trường hợp xe chạy với tốc độ 300km/h thì sẽ gây tai nạn vì phải đụng vào chướng ngại vật giống như video mô phỏng. Đồ thị 3.21: Góc nghiêng của hệ thống treo bánh xe trước. - Góc nghiêng của hệ thống treo thay đổi có thể ảnh hưởng mạnh hơn rất nhiều về tính năng động học của xe nếu so sánh chỉ với góc nghiêng các bánh xe, song song với điều này là tính ổn định lái, tính cơ động và sự hao mòn các chi tiết trong hệ thống như lốp xe hay các ổ trục. 48 - Tại đồ thị biểu diễn vận tốc xe di chuyển là 100 km/h (màu đỏ), chúng ta nhận định góc lệch này là trong giới hạn an toàn của hệ thống nhờ khả năng phục hồi của hệ thống treo. Tuy nhiên chúng ta cũng nhận ra rằng với 2 góc cua liên tiếp ngược chiều nhau trong một khoảng cách nhỏ thì tải trọng động tác dụng lên hệ thống treo là rất lớn dù góc lệch trong giới hạn an toàn. Điều này đúng với thực tế về các tiêu chí thiết kế đường bộ khi hai góc cua ngược chiều nhau thì nhất định phải đặt biển cảnh báo cho lái xe giảm tốc độ, đồng thời giãn khoảng cách giữa chúng lớn hơn một giới hạn nhất định để tạo độ an toàn cao trên đoạn đường đó. - Với vận tốc xe là 300 km/h (đường màu xanh da trời) chúng ta nhận thấy góc nghiêng này có giá trị lớn hơn và thời gian tồn tại lâu hơn, tuy nhiên việc mở rộng bán kính quay vòng không chỉ làm giảm tác động của lực ly tâm mà còn kéo theo giảm góc nghiêng của hệ thống treo hay giảm tải trọng động tác dụng lên hệ thống này. Đồ thị 3.22: Biểu diễn độ vặn xoắn thân xe. - Độ vặn xoắn thân xe tạo ra bởi nguyên nhân là hai lực quán tính khác nhau c ủa hai phần (đầu và đuôi) của xe tác động lên xắc xi xe theo hai phương khác nhau tạo tải trọng động lên thành phần này và gây nên hiện tượng vặn xoắn thân xe. Với tốc độ di chuyển 100 km/h giá trị góc lệch lớn nhất của hai phần này khoảng 0.65 độ tại góc cua liên tiếp ngược chiều nhau. Độ vặn xoắn này liên quan trực tiếp đến tính ổn định động học của xe. Ảnh hưởng này đặc biệt rõ khi xe vừa bị xoắn với góc lệch lớn vừa thực hiện phanh. 49 - Như ở tốc độ di chuyển 300 km/h, chúng ta nhận thấy góc lệch này lớn hơn góp phần gây nên ảnh hưởng của độ trượt, lực tác động lên các bánh xe, góc hệ thống treo và nhiều ảnh hưởng khác. Trong đó quan trọng nhất phải xét đến tính ổn định khi phanh vì khi thực hiện phanh thì góc lệch này quyết định gần như hoàn toàn quỹ đạo của bốn bánh xe, nếu có sự không tương đồng trong các quỹ đạo này thì xe lập tức mất điều khiển gây nên tình trạng nguy hiểm cho người lái và các thành phần tham gia giao thông khác. Đồ thị 3.23: Tổng hợp lực tác dụng lên các bánh xe. - Trên đồ thị chúng ta nhận thấy vì cầu trước là cầu chủ động nên giá trị độ lớn về lực thẳng đứng của hai bánh trước luôn lớn hơn (hai bánh này nhận lực đẩy từ mặt đường). Giá trị lực biến thiên khi xe vào các góc ôm cũng lớn hơn. Tại tốc độ 100 km/h, độ biến thiên các giá trị lực là ổn định, không có giá trị đột biến. Giá trị biến thiên lớn nhất tại vị trí góc vào cua thứ hai. Giá trị này có nguyên nhân là sự ảnh hưởng của lực ly tâm lên các bánh xe khi hai góc cua này có chiều ngược nhau. - Với tốc độ di chuyển của xe là 300 km/h, chúng ta nhận thấy hai bánh trước vẫn có giá trị lớn hơn hẳn hai bánh sau. Giá trị cực đại xuất hiện sau khi xe bắc đầu đi vào đường thử. Giá trị này xuất hiện do tác dụng cộng hưởng của lực phát động cùng với lực ly tâm khi xe thực hiện quay vòng, lúc này tốc độ xe còn xấp xỉ 300 km/h. Sau đó khi đã thực hiện vào cua thì xe phải giảm tốc độ bắt buộc nên cả 50 ảnh hưởng của lực ly tâm và lực phát động điều giảm rõ, và lúc này ảnh hưởng của hai góc cua ngược nhau cũng không lớn như ở trường hợp 100 km/h. 7. Hệ thống treo Thông số kỹ thuật của xe Toyota Corolla Altis 2004:  Kích thước xe: Dài  rộng  cao (L, B, H): 4530  1705  1550 (mm)  Chiều dài cơ sở: 2600 (mm)  Chiều rộng cơ sở: trước/sau 1480/1460 (mm)  Trọng lượng không tải: 1085 (kg)  Trọng lượng toàn tải: 1460 (kg)  Khối lượng được treo: m2 = 1284 kg  Chiều dài cơ sở: l = 2,6 (m); a = 1,3 (m) ; b = 1,3 (m)  Khối lượng cầu trước: m1t = 80 kg  Khối lượng cầu sau: m1s = 96 kg  Độ cứng lò xo trước: C2t = 34100 N/m  Độ cứng lò xo sau: C2s = 39800 N/m  Độ cứng lốp trước: C1t = 340000 N/m  Độ cứng lốp sau: C1s = 350000 N/m  Độ cản giảm chấn trước: K 2t = 2840 Ns/m  Độ cản giảm chấn sau: K2s = 3130 Ns/m  Bán kính tính toán 287mm. - Khởi động phần mềm. - Đặt tên là suppention test. Rồi làm tương tự các hình dưới đây. Hình 3.60: Chọn mục trong menu. 51 Hình 3.61: Sao chép đường dư liệu . - Thiết lập các thông số hình học và điều kiện giống các hình dưới. Hình 3.62: Thiết lập thông số cho xe. 52 Hình 3.63: Ghi các thông số kích thước cho xe. Hình 3.64: Thiết lập các kích thước. 53 Hình 3.65: Thông số hệ thống treo trước. Hình 3.66: Thông số hệ thống treo sau. 54 Hình 3.67: Thiết lập các độ lớn lực hệ thống treo. Hình 3.68: Cài đặt camera. 55 - Chọn màu rồi thực hiện mô phỏng. Hình 3.69: Hình mô phỏng.  Phân tích kết quả mô phỏng. Đồ thị 3.24: Sự xoay lệch hướng. 56 Đồ thị 3.25: Gia tốc chuyển động theo phương ngang. Đồ thị 3.26: Độ trượt ngang bánh xe. Qua đồ thị biểu diễn các thông số ta rút ra một số nhận xét khi thiết kế hệ thống treo trên ô tô: 57 - Từ chỉ tiêu êm dịu và an toàn chuyển động, cần thiết kế bộ phận đàn hồi hệ thống treo có độ cứng nhỏ để nâng cao độ êm dịu và tăng độ an toàn, đồng thời cũng thỏa mãn các giới hạn cho phép của độ võng tĩnh khi bộ phận đàn hồi nằm trong kết cấu chung của gầm ôtô và thoả mãn đặc tính dao động riêng phần được treo. - Hệ số giảm chấn phải vừa đủ dập tắt nhanh dao động, làm cho bánh xe tiếp xúc với mặt đường liên tục đồng thời không làm xấu đi độ êm dịu của phần được treo. - Khi thiết kế phần không được treo và được treo, để được đặc tính êm dịu cao, tải trọng va đập bé, cần phải triệt để giảm khối lượng phần không được treo - Độ cứng hướng kính của lốp đạt được càng nhỏ càng tốt để giảm triệt để tải trọng va đập phát sinh giữa bánh xe và mặt đường, nâng cao độ êm dịu của thùng xe, muốn vậy lốp xe phải có thể tích chứa khí lớn. 58 CHƯƠNG IV KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 1. Kết luận Qua những nghiên cứu về các đặc tính trên ô tô bằng sự mô phỏng của phần mềm này, em đã được làm quen và có được cái nhìn khá tổng quát, cơ bản nhất về phần mềm CarSim phiên bản 8.02. Đây có thể xem như là một tài liệu hướng dẫn sử dụng trong việc nghiên cứu thiết kế và tính toán ôtô. Để tiện việc tra cứu và sử dụng, luận văn được chia ra nhiều phần với từng hệ thống riêng biệt như: cầu chủ động, hệ thống phanh, hệ thống treo... Đây cũng là những phần chính trong việc thiết lập các thông số để phần mề m có thể mô phỏng và đánh giá. Ngoài ra, để hỗ trợ việc mô phỏng được chính xác và trực quan nhất, phần mềm CarSim còn hỗ trợ thiết lập các thông số về biên dạng mấp mô đường, ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài đến sự vận hành xe. Phần mềm CarSim có tác dụng mô phỏng các biên dạng độ ổn định c ho toàn hệ thống của xe thông qua các thông số và đường đặc tính mà người dùng đề xuất để rồi so sánh với tiêu chuẩn an toàn trong giới hạn được cho phép, tính tối ưu của từng hệ thống và có tính trực quan để so sánh với các tính toán thiết kế cụ thể. Thông qua quá trình mô phỏng chúng ta có thể nghiên cứu một cách trực quan được các thay đổi của từng hệ thống trên xe trong những điều kiện làm việc khác nhau. Phần mềm rất đa dạng tạo điều kiện cho ta có nhiều biên dạng để chọn lựa, khả năng mô hình hoá nhanh, mạnh và chính xác, giải quyết được nhiều vấn đề trên máy tính trước khi ra thực tế kiểm nghiệm, có thư viện phần tử lớn dễ dàng truy cập tham khảo, xuất đồ thị chính xác và cho phép xử lý tối ưu. Từ đó giúp cho công việc thiết kế và kiểm nghiệm rút ngắn thời gian sản xuất. Bên cạnh các ưu điểm trên chúng ta cũng thấy rằng vẫn còn nhiều thiếu sót để hoàn thiện cho đầy đủ 1 quá trình kiểm nghiệm: Chưa tính đến độ bền, tuổi thọ, giới hạn cho phép chịu bền của hệ thống, sản phẩm, chưa tính đến độ xử lý tiếng ồn, sản phẩm của động cơ (khí thải), theo điều kiện để bảo vệ môi trường, phần này cũng rất quan trọng và cấp thiết để kiểm kiệm cho 1 chiếc xe mà hầu như các nhà sản xuất và khách hàng đều quan tâm đến. 2. Hướng phát triển 59 Đề tài được thực hiện trong khoảng thời gian 3 tháng ngắn ngủi và chỉ là cái nhìn tổng quát nhất về một phần mềm ứng dụng trong ngành kỹ thuật ô tô rất phức tạp. Trong khuôn khổ của luận văn này, việc xây dựng mô hình trên các thông số tính toán và điều kiện có sẵn của 1 số mẫu có sẵn nên mang tính gần đúng và chưa cập nhật các dòng xe mang tính thương hiệu và mới, vì tài liệu không phổ biến, các thông số tính toán thực tế và tính toán mang tính bảo mật. Bởi vậy nên luận văn vẫn chưa thể hoàn thiện và còn gặp rất nhiều khó khăn mà chưa thể tìm hiểu hết. Hướng phát triển tiếp theo là nghiên cứu về mức độ đồng đều ổn định và tạo điều kiện cập nhật thêm theo điều kiện tiêu chuẩn làm việc ở nước ta để mang tính thị trường Việt Nam nhiều hơn nữa, để góp phần vào việc nâng cao chất lượng cũng như tính tiện lợi, an toàn cho người sử dụng. Đặc biệt nghiên cứu sâu hơn nữa vào tính toán ảnh hưởng động lực học vì hầu như hiện nay ở nước ta chưa được phổ biến nhiều và nó cũng ảnh hưởng trực tiếp đến mức tiêu thụ nhiên liệu cùng các đặc tính khác. Và dựa trên cơ sở tính toán lý thuyết, sử dụng phần mềm CarSim để mô phỏng các tính toán thiết kế lý thuyết, đặt các tính toán đó vào môi trường vận hành mô phỏng thực tế để kiểm tra kiểm nghiệm. 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. File hướng dẫn (pdf) sử dụng phần mềm carsim: Mechanical Simulation (CarSim Quick Start Guide). 2. Các file bài tập nhỏ của những sinh viên cơ khí động lực. 3. Giáo trình Ô Tô 1 (GVC. TS. Lâm Mai Long) và Ô Tô 2 (GVC. MSc. Đặng Quý ) của Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM. 4. http://www.carsim.com./ Trích dẫn: [1] http://123doc.vn/document/944087-nghien-cuu-phan-mem-carsim-trongmo-phong-kiem-nghiem-o-to.htm?page=6 (Phần 1, Chương II, mục 2.1). [2] http://123doc.vn/document/944087-nghien-cuu-phan-mem-carsim-trongmo-phong-kiem-nghiem-o-to.htm?page=6 (Phần 1, Chương II, mục 2.2). [3] http://123doc.vn/document/944087-nghien-cuu-phan-mem-carsim-trongmo-phong-kiem-nghiem-o-to.htm?page=6 (Phần 2, chương I, mục 1.3). 61 [...]... Hình 2.7: Các nút trên màn hình làm việc 1.4 Cấu trúc xây dựng phương pháp mô phỏng Xây dựng nghiên cứu và mô hình hoá để mô phỏng, tính toán thử nghiệm Phân tích lựa chọn mô hình vật lý đã tích hợp sẵn phương pháp mô hình hoá tính toán phù hợp Mô hình vật lý Thiết lập thông số ban đầu Kiểm nghiệm so với lý thuyết Mô phỏng Hình 2.8: Mô hình xây dựng [2] 6 Đây là phần mềm kiểm định và hiệu chỉnh trên cơ... trên cơ sở so sánh với các kết quả tính toán số liệu thí nghiệm, số liệu công bố của các dòng sản phẩm ô tô khác nhau 2 Mô hình dao động ô tô Bất kỳ một cơ hệ vật rắn nào chuyển động tự do trong không gian cũng đều cần đến 6 bậc tự do để có thể mô tả hoàn toàn chuyển động của nó Ô tô có 3 thành phần khối lượng tiêu biểu (thân xe, khối lượng không được treo phía trước, khối lượng không được treo phía sau)... của máy tính thông qua các phần mềm chuyên nghiệp Phần mềm carsim là một trong những phần mềm tối ưu đáp ứng yêu cầu đó, không chỉ có vậy mà phần mềm carsim còn cho phép chúng ta lựa chọn thay đổi can thiệp sâu hơn vào bài toán thiết kế để phù hợp hơn khi ra thực tế và mang lại hiệu quả nhanh chóng và chính xác 2 Giới hạn của phần mềm và đề tài Phần mềm không bao gồm tính ổn định, âm thanh, hay dao động. .. khiển Kết quả mô phỏng Hình 3.8: Hình mô phỏng 11 Hình 3.9: Hình mô phỏng Kết quả mô phỏng cho thấy ở điều kiện 2 xe chạy leo dốc tốt hơn  Phân tích kết quả mô phỏng Đồ thị 3.1: Tốc độ vòng tua máy 12 Đồ thị tỉ lệ tốc độ vòng tua máy và các trục hộp số: thể hiện cho thấy tốc độ động cơ ở điều kiện 1 lớn hơn so với điều kiện 2 Đồ thị 3.2: Moment xoắn tại bánh xe Biểu đồ moment truyền lực tại bánh xe:... sản xuất, 150 trường đại học và các nhóm nghiên cứu trên toàn thế giới [1] Carsim thực hiện các mô phỏng dự đoán về ô tô, các chuyển động của xe đua, che chở khách, xe tải nhẹ và các loại xe tiện ích… Tìm câu trả lời cho mong muốn điều khiển của người lái (hệ thồng lái, bướm ga, hệ thống phanh, ly hợp, và sang số…) trong một số điều kiện lái xe thực tế và mô phỏng một phần các thiết kế ban đầu ở dạng... này mà phần mềm không sử dụng để nghiên cứu tiếng ồn hay cấu trúc về biến dạng Phần mềm cũng không dùng mô phỏng riêng tải trọng cho một bộ phận nào dùng cho phân tích về sau, bởi vì trong hầu hết các trường hợp các mô hình carsim đưa ra điều có nội hàm cho xử lý của hệ thống Trong đề tài này chủ yếu là việc hướng dẫn nhập liệu các thông số được cung cấp bởi nhà sản xuất (catalog) hay từ các công thức... (libraies), rồi từ đó dùng phần mềm để tổng hợp các thông số này lại với nhau 1 CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1 Giới thiệu về phần mềm carsim 8.02 pro Phần mềm Carsim được xây dựng và phát triển bởi công ty Mechanical Simulation Corporation có trụ sở tại Ann Abor, Michigan, chuyên cung cấp các ứng dụng mô phỏng tương tác 3D Ra đời vào năm 1996, đến nay carsim cùng với các phần mềm tính toán trucksim, bikesim... ảnh mô phỏng sống động, hơn 800 phương trình phân tích tính toán, đồ thị và có khả năng xuất ra dưới dạng file mathlab, excel… với giao diện hiện đại, người dùng có thể chạy một thử nghiệm mô phỏng hay xem đồ thị đặc tính với một click chuột Các đồ thị và mô phỏng là công cụ phân tích linh hoạt và tương tác cao, có thể dễ dàng xuất và chèn vào các bản báo cáo, hay thuyết trình power point 1.1 Cách... thiết kế, phát triển và kiểm định các hệ thống trên xe, carsim cho phép người dùng thay đổi các thông số, lựa chọn và phân tích tốt nhất về khí động học, kiểm nghiệm khung sườn và các ảnh hưởng đến xe của những hệ thống treo, lái, thắng… Carsim phân tích hiệu suất ứng với sự thay đổi trên xe trong một môi trường nhất định nào đó bằng các chuyển động, lực và moment tác động lên quá trình tăng tốc, ổn... giữ nguyên các thông số mặc định như trong phần mềm, chỉ thay đổi: - Lựa chọn đặc tính truyền động của xe - Lựa chọn công suất của động cơ Hình 3.4: Bảng lựa chọn các đặc tính của xe Tương tự tiếp tục tạo một Datasets mới đặt tên là xe 2 cầu 9 Hình 3.5: Bảng lựa chọn các đặc tính của xe - Set run color và chọn màu đen - dòng xe A Class Hatchback Thực hiện mô phỏng 2 xe cùng một lúc - Chọn mục Overlay ... nghiệm, số liệu công bố dòng sản phẩm ô tô khác Mô hình dao động ô tô Bất kỳ hệ vật rắn chuyển động tự không gian cần đến bậc tự để mô tả hoàn toàn chuyển động Ô tô có thành phần khối lượng tiêu... giúp đỡ cho em hoàn tất luận văn tốt nghiệp chuyên ngành khí động lực với đề tài “ MÔ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC TRÊN Ô TÔ BẰNG CÁC PHẦN MỀM MÁY TÍNH ” Thầy dành cho em hướng dẫn kịp thời, quan trọng cần... động lực học ô tô phần mềm máy tính Các số liệu, tài liệu ban đầu: File hướng dẫn phần mềm carsim Nội dung thực đề tài: Thực mô ô tô hệ thống gầm, hệ thống phanh, hệ thống treo… Sản phẩm: Các hình