D. Chọn thiết bị hợp thành:
CHƯƠNG III: KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA Ô TÔ VỚI HỆ
THỐNG TREO TÍCH CỰC ĐIỀU KHIỂN MỜ.
3.1. CÁC GIẢ THIẾT XÂY DỰNG MÔ HÌNH.
Ô tô là một hệ cơ học gồm nhiều khối lượng như thân, vỏ, trục, bánh xe, động cơ, hệ thống truyền lực… giữa chúng có mối lien hệ rất phức tạp thông qua các phần tử đàn hồi, các khớp nối, các phần tử giảm chấn. Khối lượng ô tô được chia thành khối lượng được treo và khối lượng không được treo.
Tùy vào mục đích nghiên cứu có thể xây dựng mô hình dao động ô tô trong mặt phẳng dọc, mặt phẳng ngang, hoặc trong không gian. Trong mặt phẳng dọc, dao động thẳng đứng và quay của khối lượng được treo ảnh hưởng đến độ êm dịu chuyển động. Trong mặt phẳng ngang, dao động có ảnh hưởng đến tính dẫn hướng và tính ổn định chuyển động của ô tô.
Mô hình dao động ô tô được xây dựng phải thỏa mãn yêu cầu: sát với thực tế, đơn giản, thuận tiện trong tính toán và kết quả thu được chính xác nhất.
Khi xây dựng mô hình dao động cần một số giả thiết. Những giả thiết này làm cho quá trình nghiên cứu tính toán đơn giản hơn, song không làm mất đi tính tổng quát của bài toán và đảm bảo độ chính xác cần thiết. Các giả thiết cơ bản khi xây dựng mô hình tổng quát của ô tô như sau:
- Phần khối lượng được treo coi như cứng tuyệt đối, có momen đối với trục ngang đi qua trọng tâm khối lượng được treo I. Có 2 bậc tự do là dịch chuyển theo phương thẳng đứng Z, góc lắc dọc .
- Phần khối lượng được treo cũng coi như cứng tuyệt đối có khối lượng tương ứng ở vị trí thứ i là mi. Khối lượng không được treo có một bậc tự do là dịch chuyển thẳng đứng Zi.
- Coi phần tử đàn hồi của hệ thống treo và lốp xe là tuyến tính với độ cứng tương ứng là K1 và K2.
- Bỏ qua nguồn kích thích dao động trên thân xe, coi mấp mô mặt đường là nguồn kích thích duy nhất.
- Coi tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường là tiếp xúc điểm, mặt đường được coi là cứng tuyệt đối.
3.2. MÔ HÌNH TOÁN HỌC DAO ĐỘNG CỦA Ô TÔ VỚI HTT TÍCH CỰC. CỰC.
Với giả thiết trên có thể đưa ô tô thực tế về mô hình phẳng dọc (mô hình bốn bậc tự do) hình 3.1.
Hình 3.1. Mô hình dao động phẳng dọc ô tô 2 trục
a,b – là khoảng cách từ trọng tâm khối lượng được treo đến tâm cầu trước, sau; L – chiều dài cơ sở; q q1, 2- mấp mô mặt được dưới trục trước và sau.
3.2.1. Mô hình toán học bánh xe.
Với giả thiết khối lượng của bánh xe được đưa vào khối lượng của phần khối lượng không được treo, mô hình động lực học của bánh xe chỉ gồm phần tử đàn hồi và phần tử giảm chấn trên hình 3.2.
Hình 3.2. Mô hình động lực học của bánh xe đàn hồi.
2
K - độ cứng của lốp; C2 - hệ số cản giảm chấn của lốp; Zu- dịch chuyển của khối lượng không được treo; q- mấp mô biên dạng đường; Ft- lực tương tác giữa lốp với
đường.
Lực tương tác giữa lốp với đường xác định theo biểu thức:
2( ) 2( )
t u u
F K qZ C qZ (3.1)
Sơ đồ khối mô phỏng động lực học của bánh xe bằng Matlab/Simulink thể hiện qua hình 3.3.
a)
b)
3.2.2. Mô hình toán học khối lượng không được treo.
Khối lượng không được treo trong mô hình phẳng đơn giản chỉ là khối lượng có một bậc tự do dịch chuyển theo phương thẳng đứng (hình 3.4).
Hình 3.4. Mô hình động lực học khối lượng không được treo.
Các ngoại lực tác dụng lên khối lượng không được treo gồm lực tương tác với lốp (Ft), phương trình động học của khối lượng không được treo:
.
u u t s
m Z F F (3.2)
Sơ đồ khối mô phỏng động lực học của bánh xe bằng matlab/Simulink thể hiện trên hình 3.5.
a)
b)
Hình 3.5. Sơ đồ mô phỏng động lực học khối lượng không được treo a- trên trục trước; b- trên trục sau.
3.2.3. Mô hình toán học hệ thống treo.
Với giả thiết khối lượng của hệ thống treo được chia đều cho phần khối lượng được treo và phần khối lượng không được treo, mô hình động lực học của hệ thống treo thể hiện ở hình 3.6.
Hình 3.6. Mô hình động lực học hệ thống treo
1
K - độ cứng của phần tử đàn hồi; C1- hệ số cản của giảm chấn; Zs- dịch chuyển thẳng đứng của khối lượng được treo tại vị trí trục xe; Zu- dịch chuyển thẳng đứng của khối
lượng không được treo; Fa – bộ phận phát động thủy lực.
Lực tương tác giữa hệ thống treo với khối lượng không được treo xác định qua biểu thức:
1( ) 2( )
s u s u s