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 chọ n Braking – Split Mu: B-Class, Hatch., ABS sẽ xuất hiện màn hình như hình 3.38.
30 Hình 3.37: Chọn mục trong menu.
Hình 3.38: bảng điều khiển.
31 Hình 3.39: Chọn mục trong menu.
Hình 3.40: Chỉ định mục.
- Ở ô Category, đặt 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 t ất sẽ xuất hiện cửa sổ hình 3.42.
32 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.
33 - 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.
34 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.
35 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.
36 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.
37 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
38
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.
39 Hình 3.47: nút nhấn để vào thiết lập xe.
- Chỉnh các thông số như dưới đây.
40 Hình 3.49: Thiết lập thông số cho xe.
- Chọ n màu trắng.
Tiếp tục tạo xe không có ABS.
41 Hình 3.51: Lựa chọn các đặc tính của xe.
- Chọ n xe màu vàng, sau đó đánh dấu chọn with ABS và thực hiện mô phỏng 2 xe cùng một lúc.
42 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.
43 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 ho ạt 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.
44 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. - Chọ n dòng xe E – Class, Sedan, sau đó nhấn vào 2 ô màu đỏ.
45 Hình 3.56: Nút nhấn để vào thiết lập xe.
- Làm giống hình bên đưới, còn lại ta để mặc định.
46 Hình 3.58: Thiết lập thông số cho xe.
- Chọ n 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.
47 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.
48 - 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.
49 - 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 đ ặc biệt rõ khi xe vừa bị xoắn với góc lệch lớn vừa thực hiện phanh.
50 - 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 đ ại xuất hiện sau khi xe bắc đ ầu 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
51 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 rộngcao (L, B, H): 4530 1705 1550 (mm) Chiều dài cơ sở: 2600 (mm)
Chiều rộng cơ sở: trước/sau 1480/1460 (mm) Trọ ng lượng không tải: 1085 (kg)
Trọ ng 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: K2t = 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.
52 Hình 3.61: Sao chép đường dư liệu .
- Thiết lập các thông số hình học và điều kiện giống các hình dưới.
53 Hình 3.63: Ghi các thông số kích thước cho xe.
54 Hình 3.65: Thông số hệ thống treo trước.
55 Hình 3.67: Thiết lập các độ lớn lực hệ thống treo.
56 - Chọ n màu rồi thực hiện mô phỏng.
Hình 3.69: Hình mô phỏng. Phân tích kết quả mô phỏng.
57 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:
58 - 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 c ủa 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