Tiểu luận Ứng dụng máy tính trong thiết kế và mô phỏng ô tô SPKT _ Huỳnh Thịnh

Th.s Huỳnh Thịnh đại học SPKT là người rất giỏi và nhiệt tình trong giảng dạy, mà đã là nhiệt tình thì auto điểm thấp rồi ... NHƯNG với tiểu luận về đề tài MÔ PHỎNG XE MỘT CẦU CHỦ ĐỘNG VÀ HAI CẦU CHỦ ĐỘNG TRONG KHẢ NĂNG LEO DỐC, CHẠY TRÊN ĐƯỜNG BẰNG, ĐƯỜNG TRƠN bằng Carsim thì mình đã làm cực kỳ cực kỳ chuẩn mực với điểm số 9.0 . Nội dung rất đầy đủ, rõ ràng và cực kỳ chi tiết với cả video hướng dẫn mô phỏng và giải thích đồ thị rất chuẩn chỉnh và Mình có đính kèm video mô phỏng nữa nhé . Vì vậy các bạn đừng chần chừ nữa tải ngay để qua môn chứ môn này 2 chỉ mà thầy Thịnh thì auto rớt .

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TIỂU LUẬN CUỐI KỲ ỨNG DỤNG MÁY TÍNH TRONG MÔ PHỎNG VÀ THIẾT

KẾ Ô TÔ

TP Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 5 năm 2018

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TIỂU LUẬN CUỐI KỲ Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Tên tiểu luận

MÔ PHỎNG XE MỘT CẦU CHỦ ĐỘNG VÀ HAI CẦU CHỦ ĐỘNG TRONG KHẢ NĂNG LEO DỐC, CHẠY TRÊN

ĐƯỜNG BẰNG, ĐƯỜNG TRƠN

TP Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 5 năm 2018

Trang 3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Tên tiểu luận: Mô phỏng xe một cầu chủ động và hai cầu chủ động trong khả năng leo dốc, chạy trên đường bằng, đường trơn bằng Carsim. Họ và tên Sinh viên Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô I NHẬNXÉT 1 Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc tiểu luận:

2 Về nội dung (đánh giá chất lượng tiểu luận, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)

II NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG

III ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ Điểm đánh giá (theo thang điểm 10):

Trang 4

Giảng viên hướng dẫn

(Ký & ghi rõ họ tên)

Trang 5

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập và rèn luyện học phân mô phỏng tính toán và thiết kế ô tô chúng

em đã học được rất nhiều kiến thức bổ ích về chuyên môn từ thầy, chúng em được các thầy tân tình chỉ dạy và giúp đỡ trong quá trình học tập Từ những kiến thức mà các thầy chỉ dạy giúp chúng em có nền tảng vô cùng vững chắc để hoàn thành tiểu luận cuối kỳ một cách tốt đẹp

Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn Khung Gầm đã truyền dạy cho chúng em những kiến thức về chuyên môn vô cùng quý báu, giúp chúng em tiếp cận gần hơn và hiểu biết rõ hơn về ngành nghề mà mình đã chọn để chúng em có một nền tảng kiến thức và hiểu biết vững chắc để bước vào đời

Nhóm chúng em đặc biệt gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thạc sĩ Giảng viên HUỲNH

THỊNH Giáo viên hướng dẫn đề tài, người thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, tạo điều

khiện, động viên và giúp đỡ chúng em rất nhiều về mặt tinh thần cũng như kiến thức để chúng em vượt qua những ngày tháng khó khăn trong sự tìm tòi hiểu biết về lĩnh vực mới, kiến thức mới để rồi cuối cùng hoàn thành được tiểu luận cuối kỳ ngày hôm nay

Mặc dù đã rất cố gắng và nỗ lực nhiều, nhưng do kiến thức ít ỏi của chúng em cũng như thời gian nghiên cứu là có hạn nên những thành quả đạt được không tránh khỏi những thiếu sót Do đó chúng em kính mong nhận được những sự đóng góp, chỉ dạy của thầy để chúng

em hoàn thiện tiểu luận được tốt hơn

Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn!

Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 05 năm 2018

Nhóm sinh viên thực hiện

Trang 6

TÓM TẮT

Qua các phân tích và đánh giá cho ta thấy được tình hình về ngành công nghiệp ô

tô ở nước ta còn nhiều khó khăn và thách thức lớn để góp phần cho TCVN chuẩn hóa và sánh kịp cùng các nước khác trên thế giới Nên mục tiêu đề tài cũng nhằm tìm hiểu làm quen nâng cấp, đánh giá và ứng dụng khoa học công nghệ cao vào

trong việc kiểm tra, kiểm định thông qua việc mô phỏng

Tiết kiệm được quỹ thời gian và khí tài để kiểm định vì việc ứng dụng phần mềm mang tính chính xác và chuẩn hoá cao hơn mà cũng không kém phần trực quan Từ

đó có thể phát hiện các sai hỏng về thiết kế lẫn tính an toàn trước khi các nhà sản xuất ô tô sản xuất nhằm bảo đảm quyền lợi người tiêu dùng, tạo điều kiện cho các nhà thiết kế và sản xuất trong nước có cơ hội khẳng định mình

Carsim cung cấp các phương pháp chính xác, chi tiết và hiệu quả nhất để mô

phỏng hiệu suất của xe ô tô, xe chở khách và xe tải Với hơn 20 năm chứng thực thực tế của các kỹ sư ô tô, Carsim là một công cụ được ưa chuộng để phân tích động lực học của xe, phát triển bộ điều khiển hoạt động, tính toán các đặc tính hoạt động của xe, và kỹ thuật các hệ thộng an toàn hoạt động thế hệ tiếp theo

Giới hạn đề tài với sự hướng dẫn của giảng viên thì nhóm đã tiến hành mô phỏng

để có cái nhìn trực quan và sinh động về tính cơ động, khả năng bám và lực kéo của

xe một và hai cầu chủ động bằng phần mềm Carsim 8.02

Trang 8

MỤC LỤC Trang

Lời cảm ơn i

Tóm tắt …ii

Mục lục iii

Danh mục các chữ viết tắt và ký hiệu iv

Danh mục các hình v

Chương 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1

Chương 2 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN PHẦN MỀM CARSIM 8.02 1

2.1 Tổng quan phần mềm 1

2.2 Khởi động phần mềm 1

Chương 3 MÔ PHỎNG, PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

TRÊN ĐƯỜNG DỐC 3

3.1 Các bước thiết lập mô phỏng 3

3.2 Hiện thị kết quả mô phỏng 7

3.3 Phân tích và đánh giá kết quả 8

TRÊN ĐƯỜNG BẰNG 13

TRÊN ĐƯỜNG TRƠN 25

Chương 6 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

Trang 10

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

TP HCM: Thành Phố Hồ Chí Minh

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

R-WD: Rear-wheels drive (cầu cầu chủ động)

4-WD: Four-wheels drive (hai cầu chủ động)

rpm: Revolutions Per Minute (số vòng quay trên phút)

Z : Phản lực từ đường tác dụng lên các bánh sau

: Hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường

F: Lực bám giữa bánh xe với mặt đường

Trang 12

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 2.1 Chọn cơ sở dữ liệu phần mềm 2

Hình 2.2 Chọn cơ sở dữ liệu phần mềm 2

Hình 2.3 Giao diện cửa sổ làm việc Carsim 8.02 3

Hình 3.1 Thiết lập xe RWD (vàng) 4

Hình 3.2 Chọn công suất cầu sau 5

Hình 3.3 Chạy mô phỏng 5

Hình 3.4 Chọn công suất xe hai cầu 6

Hình 3.5 Chạy mô phỏng và so sánh với xe RWD 7

Hình 3.6 Xuất video mô phỏng 7

Hình 3.7 Video mô phỏng 8

Hình 3.8 Xuất đồ thị 8

Hình 3.9 Đồ thị vòng tua máy rpm 9

Hình 3.10 Lực tác dụng lên xe RWD 9

Hình 3.11 Lực tác dụng lên xe 4WD 10

Hình 3.12 Moment xoắn tại bánh xe cầu trước 10

Hình 3.13 Moment xoắn tại bánh xe cầu sau 11

Hình 3.14 Đồ thị trạng thái tay số 12

Hình 3.15 Đồ thị tốc độ xe 12

Hình 3.16 Đồ thị gia tốc theo phương dọc g/s 13

Hình 4.3 Thiết lập đường phẳng 15

Hình 4.4 Chọn loại đường thẳng 16

Trang 13

Hình 4.9 Chạy mô phỏng và so sánh với xe RWD 19

Hình 4.14 Moment xoắn tại bánh xe cầu trước 21

Hình 5.3 Thiết lập đường trơn 26

Hình 5.5 Chọn lại hệ số ma sát (loại đường trơn) 27

Hình 5.6 Chọn xe trên đường trơn 28

Trang 14

Hình 5.11 Chạy mô phỏng với xe R-WD 30

Hình 5.16 Lực tác dụng lên xe RWD 32

Hình 5.17 Lực tác dụng lên xe 4WD 33

Hình 5.18 Moment xoắn tại bánh xe cầu trước 33

Trang 15

Chương 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Để có được cái nhìn trực quan, dễ dàng so sánh, phân tích và đánh giá về khả năng cơ động của xe một cầu chủ động (R-WD) và (4-WD) với cùng một công suất trên ba loạiđường thường gặp là lên dốc, đường bằng và đường trơn

Dưới sự hướng dẫn của giảng viên, nhóm quyết định chọn Carsim 8.02 để tiến hành

150 trường đại học và các nhóm nghiên cứu trên toàn thế giới

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 muốnđiều khiển của người lái (hệ thồng lái, bướm ga, hệ thống phanh, ly hợp, và sangsố…) trong một số điều kiện lái xe thực tế và mô phỏng một phần các thiết kế banđầu ở dạng cơ bản nhất

Được dùng để thiết kế, phát triển và kiểm định các hệ thống trên xe, carsim chophép người dùng thay đổi các thông số, lựa chọn và phân tích tốt nhất về khí độnghọc, 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 môitrường nhất định nào đó bằng các chuyển động, lực và moment tác động lên quátrình tăng tốc, ổn định hay phanh

Carsim với hệ thống dữ liệu hình ảnh mô phỏng sống động, hơn 800 phương trìnhphân 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 tíchlinh hoạt và tương tác cao, có thể dễ dàng xuất và chèn vào các bản báo cáo, haythuyết trình power point

2.2 Khởi động phần mềm

Start  Apps  CarSim 8.02  CarSim hoặc dùng chuột double - click

Trang 16

vào biểu tượng trên màn hình Desktop, sau đó chọn cơ sở dữ

liệu, tiếp tục chọn theo ô màu đỏ continue with the selected database

Hình 2.1 Chọn cơ sở dữ liệu phần mềm

Hình 2.2 Chọn cơ sở dữ liệu phần mềm

Trang 17

Ta được màn hình như sau, click chọn select.

Trang 18

Hình 2.3 Giao diện cửa sổ làm việc Carsim 8.02

Chương 3 MÔ PHỎNG, PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ TRÊN ĐƯỜNG DỐC

3.1 Các bước thiết lập mô phỏng

 Thiết lập xe 1 (xe một cầu chủ động (R-WD), màu vàng)

Trang 19

Hình 3.1 Thiết lập xe RWD (vàng)

 Vehicle configuration  A-Class,Hatchback  New  tạo xe 1 tại mục title

 set back

 Procedure  2WD to 4WD

 Set run color  chọn màu vàng

- Thiết lập đường leo dốc

 150 deg Azimuth, Veh Ref

- Thiết lập cầu sau chủ động cho xe 1

Trang 20

Hình 3.2 Chọn công suất cầu sau

 Powertrain  Rear-Wheel drive  200 kW, 6-spd 4,1 ratio  Lock  back

- Lựa chọn xe 1 và chạy mô phỏng

Hình 3.3 Chạy mô phỏng

Trang 21

 Run Math Model

 Thiết lập xe 2 (xe hai cầu chủ động (4-WD), màu đỏ)

- Các bước thiết lập tương tự xe 1 chỉ khác việc lựa chọn hai cầu chủ động thay vìmột cầu chủ động như xe 1

Hình 3.4 Chọn công suất xe hai cầu

 Powertrain  4-Wheel drive  200 kW, 6-spd 4,1 ratio  Lock  back

- Chạy mô phỏng

Trang 22

Hình 3.5 Chạy mô phỏng và so sánh với xe RWD

 Overlay animations and plots with other runs  xe 1  Run Math Model

3.2 Hiển thị kết quả mô phỏng

 Hiển thị video mô phỏng trực quan  Animate

Hình 3.6 Xuất video mô phỏng

Trang 23

Hình 3.7 Video mô phỏng

 Hiển đồ thị  Plot

Hình 3.8 Xuất đồ thị

3.3 Phân tích và đánh giá kết quả

 Đồ thị vòng tua máy (rpm)

Trang 24

Hình 3.9 Đồ thị vòng tua máy rpm

- Qua video mô phỏng ta thấy xe 2 cầu (xe đỏ) leo dốc mạnh hơn xe 1 cầu (xe vàng)bởi vì:

Trang 25

Hình 3.5 Lực tác dụng lên xe 4WD

F k' = F'1+F'2 = Z1'. +Z2'. (2)

' 1

Z + Z2' = G+ từ (1) và (2) ta có F' > F  F k' > F k

- Tốc độ hộp phân phối xe hai cầu lớn hơn xe một cầu, xe một cầu không có hộp phân phối nên tốc độ hộp phân phối bằng không

- Tốc độ của động cơ của hai xe gần như nhau vì hai sẽ được thiết lập cùng công suất cực đại 200Kw, 6-spd, 4.1 ratio

 Đồ thị moment xoắn tại hai bánh (N-m)

- Cầu trước

Trang 26

Hình 3.12 Moment xoắn tại bánh xe cầu trước

- Moment truyền tới cầu trước của xe 2 cầu gần bằng một nữa công suất của động

cơ (có hao phí công suất trên hệ thống truyền lực) vì có hộp phân phối phân chia công suất tới hai cầu xe Còn xe 1 cầu (R-WD) toàn bộ công suất sẽ thông qua hệ thống truyền lực (hộp số, trục cardan …) truyền hết vào cầu sau nên công suất cầu trước (cầu bị động) bằng không

- Cầu sau

Hình 3.6 Moment xoắn tại bánh xe cầu sau

Trang 27

động cơ (vì có hao phí công suất trên hệ thống truyền lực) Còn moment truyền tới cầusau của xe 2 cầu gần bằng một nữa công suất của động cơ (có hao phí công suất trên

hệ thống truyền lực) vì có hộp phân phối phân chia công suất tới hai cầu xe

 Đồ thị trạng thái tay số

Hình 3.7 Đồ thị trạng thái tay số

- Qua biểu đồ trạng thái tay số truyền: cho thấy cả hai xe đều đi ở tay số 1

Trang 28

 Đồ thị tốc độ (km/h)

Hình 3.8 Đồ thị tốc độ xe

- Rõ ràng với lực kéo lớn hơn (như chứng minh ở trên) thì tốc độ xe hai cầu WD) sẽ lớn hơn xe một cầu (R-WD)

Trang 29

(4- Đồ thị gia tốc theo phương dọc (g/s)

Hình 3.9 Đồ thị gia tốc theo phương dọc g/s

- Qua 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 ở điều kiện leo dốc kể từ giây thứ 10 xe 2 cầu (xe đỏ) chuyển động ổn định hơn, còn xe 1 cầu (xe vàng) lên dốc yếu hơn và sau đó không lên nổi

 Kết luận: Ở điều kiện leo dốc thì xe hai cầu có lực bám tốt hơn, lực kéo lớn hơn và khả năng cơ động tốt hơn xe một cầu R-WD

 chú thích:

Trong quá trình làm báo cáo vẫn còn thiếu sót trong phần thuyết minh, nhóm đã tiếnhành quay lại video hướng dẫn mô phỏng chi tiết các bạn quan tâm có thể xem theo link bên dưới

Chương 4 MÔ PHỎNG, PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ TRÊN ĐƯỜNG BẰNG

4.1 Các bước thiết lập mô phỏng

 Thiết lập xe A 1 (xe một cầu chủ động (R-WD), màu vàng)

Trang 30

Hình 4.1 Thiết lập xe RWD (vàng)

 Vehicle configuration  A-Class,Hatchback  New  tạo xe 1 tại mục title 

set back

 Procedure  2WD to 4WD

 Set run color  chọn màu vàng

- Thiết lập cầu sau chủ động cho xe 1

Trang 31

Hình 4.2 Chọn công suất cầu sau

 Powertrain  Rear-Wheel drive  200 kW, 6-spd 4,1 ratio  Lock  back

- Thiết lập đường bằng phẳng

Hình 4.3 Thiết lập đường phẳng

 Show more options on this screen  Roads  Roads: 3D surface

Trang 32

Hình 4.4 Chọn loại đường thẳng

 Straight  Flat and Long

 Procedure  Events

Trang 33

 Shift 2WD to 4WD  0 Get Stuck

- Lựa chọn xe 1 và chạy mô phỏng

Hình 4.7 Chạy mô phỏng

 Vehicle configuration  xe 1

 Run Math Model

Trang 34

 Thiết lập xe 2 (xe hai cầu chủ động (4-WD), màu đỏ)

- Các bước thiết lập tương tự xe 1 chỉ khác việc lựa chọn hai cầu chủ động thay vìmột cầu chủ động như xe 1

Hình 4.8 Chọn công suất xe hai cầu

 Powertrain  4-Wheel drive  200 kW, 6-spd 4,1 ratio  Lock  back

- Chạy mô phỏng

Trang 35

Hình 4.9 Chạy mô phỏng với xe RWD

 Overlay animations and plots with other runs  xe A 1  Run Math Model

4.2 Hiển thị kết quả mô phỏng

 Hiển thị video mô phỏng trực quan  Animate

Hình 4.10 Xuất video mô phỏng

Trang 36

Hình 4.11 Video mô phỏng

 Hiển đồ thị  Plot

Hình 4.12 Xuất đồ thị

4.3 Phân tích và đánh giá kết quả

 Đồ thị vòng tua máy (rpm)

Trang 37

Hình 4.13 Đồ thị vòng tua máy rpm

- Tốc độ hộp phân phối xe hai cầu lớn hơn xe một cầu, xe một cầu không có hộp phân phối nên tốc độ hộp phân phối bằng không

- Tốc độ của động cơ của hai xe gần như nhau vì hai sẽ được thiết lập cùng công suất cực đại 200Kw, 6-spd, 4.1 ratio

 Đồ thị moment xoắn tại hai bánh (N-m)

- Cầu trước

Hình 4.14 Moment xoắn tại bánh xe cầu trước

Trang 38

- Moment truyền tới cầu trước của xe 2 cầu gần bằng một nữa công suất của động

cơ (có hao phí công suất trên hệ thống truyền lực) vì có hộp phân phối phân chia công suất tới hai cầu xe Còn xe 1 cầu (R-WD) toàn bộ công suất sẽ thông qua hệ thống truyền lực (hộp số, trục cardan …) truyền hết vào cầu sau nên công suất cầu trước (cầu bị động) bằng không

- Cầu sau

Hình 4.15 Moment xoắn tại bánh xe cầu sau

- Ngược lại với ở cầu trước công suất của xe R-WD sẽ truyền hết công suất thông qua

hệ thống truyền lực tới cầu sau nên công suất cầu sau xe R-WD gần bằng công suấtđộng cơ (vì có hao phí công suất trên hệ thống truyền lực) Còn moment truyền tới cầusau của xe 2 cầu gần bằng một nữa công suất của động cơ (có hao phí công suất trên

hệ thống truyền lực) vì có hộp phân phối phân chia công suất tới hai cầu xe

 Đồ thị trạng thái tay số

Định dạng
Số trang	53
Dung lượng	4,3 MB
File đính kèm	video mô phỏng Carsim.rar (31 MB)