- Để kiểm nghiệm mô hình ta cần kích động bằng các hàm tường minh và thay đổi kích động lên bánh xe ở hai bên trái, phải và trước, sau để có thể đánh giá được dạng của đồ thị các dữ liệu đầu ra Z, θ, ZR1R, ZR2R, ξR1R, ξR2R, ϕR1R, ϕR2R từ đó đánh giá được tính chính xác của mô hình.
67
- Thử với kích động bằng không các dữ liệu đầu ra Z, θ, ZR1R, ZR2R, ξR1R, ξR2R, ϕR1R, ϕR2Rđều có giá trị bằng không.
- Kích động bốn bánh xe bằng hàm h=hR0Rsin(2πf)t. lấy hR0R= 0,05m, f=1.
- Nội dung mflie điều khiển chơng trình:
% XE CUULONG DFA12080D– 4X2R clear all; clc;
m1=5350; %kg m2=8540; m= 13890; %kg mA1=600; %kg mA2=1050; %kg Jx1=3300; %kgm^2 Jx2=3750; %kgm^2 JxA1=600; %kgm^2 JxA2=800; %kgm^2 Jy=73924;
C11=170000; C12=170000; %N/m
C2a=200800; C2b=507000; Cinf=500*C11;
Ck=140000;Kn=2100; Kt=11200; K21=6650; K22=6650; CL11=800000;
%N/m
CL12=800000;CL21=1600000;CL22=1600000;
%N/m
a1=4.012; a2=2.203; b1=0.42;hs1=2.2756; Ct=0;
b2=0.445; hs2=1.9355; h11=0.500; h12=0.590; h13=1.05;h21=0.55;
h22=0.71; h23=1.1; g=-9.81;
Cy11=400000; Cy22=800000;Cy12=400000; Cy21=800000; %N/m KL11=0; KL12=0; KL21=0; KL22=0; Ky11=7000; Ky12=7000;
Ky21=14000; Ky22=14000;
f11=1;f12=1;f21=1;f22=1; q11=0; q12=0; q21=0; q22=0;
r=1; ho11=0.03;ho12=0.03;ho21=0.03;ho22=-0.03;
68
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
[t,x,y]=sim('tongthe_co_can_lop_thanhondinh_nhipphu');
figure(1);
plot(t,model.Z.data);
xlabel('t (s)','fontsize',16); ylabel('Z (m)','fontsize',16); grid on;
figure(2);
plot(t,model.teta.data);
xlabel('t (s)','fontsize',16); ylabel(' theta (rad)','fontsize',16); grid on;\ figure(3);
plot(t,model.Z1.data);
xlabel('t (s)','fontsize',16); ylabel('Z1 (m)','fontsize',16); grid on;
figure(4);
plot(t,model.Z2.data);
xlabel('t (s)','fontsize',16); ylabel('Z2 (m)','fontsize',16); grid on;
figure(5);
plot(t,model.Csi1.data);
xlabel('t (s)','fontsize',16); ylabel(' xiA1 (m)','fontsize',16); grid on;\ figure(6);
plot(t,model.Csi2.data);
xlabel('t (s)','fontsize',16); ylabel(' xiA2 (m)','fontsize',16); grid on;\ figure(7);
plot(t,model.phi1.data);
xlabel('t (s)','fontsize',16); ylabel(' phi1 (rad)','fontsize',16); grid on;\ figure(8);
plot(t,model.phi2.data);
xlabel('t (s)','fontsize',16); ylabel(' phi2 (rad)','fontsize',16); grid on;\ figure(9);
69 plot(t,model.phiA1.data);
xlabel('t (s)','fontsize',16); ylabel(' phiA1 (rad)','fontsize',16); grid on;\ figure(10);
plot(t,model.phiA2.data);
xlabel('t (s)','fontsize',16); ylabel(' phiA2 (rad)','fontsize',16); grid on;\
- Kết quả:chạy mô phỏng khi kích động bốn bánh xe bằng hàm h=hR0Rsin(2πf)t. lấy hR0R=0,05m,f=1.
70
Hình 3.38: Đồ thị kiểm nghiệm tính đúng đắn của mô hình khi kích động nh nhau dạng sin ở cả bốn bánh xe.
- Kết luận :Khi kích động bằng không thì không có dao động. Khi kích động dạng h=hR0Rsin(2πf)t nh nhau lên cả bốn bánh thì đồ thị biểu diễn Z, θ, ZR1R, ZR2R, ξR1R, ξR2R đều có dạng sin , ϕR1 R=ϕR2 R=ϕRA1 R=ϕRA2R=R R0.
- Kết quả: Chạy mô phỏng khi kích động hai bánh xe cầu trớc bằng hàm h=hR0Rsin(2πf)t, hR0R= 0,05m, f=1.
71
72
Hình 3.39: Đồ thị kiểm nghiệm tính đúng đắn của mô hình khi kích động nh nhau dạng sin ở hai bánh cầu trớc.
- Kết luận:Khi chỉ kích động hai bánh cầu trớc thì Z, θ, ZR1R, ξR1R, đều theo quy luật hình sin, biên độ của Z, ZR1R, ξR1R giảm, biên độ góc lắc dọc θ tăng, ϕR1 R= ϕRA1 R=R
R0.Nh vậy mô hình xây dựng là đúng đắn.
- Kết quả chạy mô phỏng khi kích động một bánh bên trái cầu trớc bằng hàm h=hR0Rsin(2πf)t, hR0R= 0,05m, f=1.
73
Hình 3.40: Đồ thị kiểm nghiệm tính đúng đắn của mô hình khi kích động dạng sin một bánh trớc bên phải
Kết luận: Khi kích động một bánh trớc bên trái thì xuất hiện các góc lắc ngang ϕR1 R, ϕRA1R, ϕR2R,RRϕA2 và đều có dao động dạng sin.Nh vậy mô hình xây dựng là đúng đắn.
- Kết quả chạy mô phỏng khi kích động các bánh xe dạng bớc nhảy từ 0 đến 0.05m.
74
75
Hình 3.41: Đồ thị kiểm nghiệm tính đúng đắn của mô hình khi kích động dạng sin một bánh trước bên trái
- Kết luận:Khi kích động dạng bước nhảy như nhau ở cả bốn bánh thì Z, θ, Z1, Z2, ξ1, ξ2 đều tắt dần và ϕ1 =ϕ2 =ϕA1 =ϕA2= 0. Như vậy mô hình xây dựng là đúng đắn.
76
CHƯƠNG 4 KHẢO SÁT DAO ĐỘNG XE Ô TÔ TẢI
- Nghiên cứu dao động của ô tô mục đích cuối cùng là nhằm xác định thông số hợp lý của hệ thống tạo cơ sở cho việc thiết kế ,cải tiến các phần tử của hệ thống treo củng như bố trí kết cấu chung của ô tô một cách hợp lý
- Các thông số và các yếu tố ảnh hưởng tới đặc tính dao động của ô tô có thể chia thành ba nhóm:
+ Nhóm các thông số kết cấu: kích thước, trọng lượng, độ cứng nhíp,cản giảm chấn
+ Nhóm các thông số vận hành, sữ dụng : vận tốc, điều khiển + nhóm các thông số về đường
Các thông số của hệ thống treo và bố trí chung của xe là những thông số ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu về độ êm dịu và an toàn chuyển động của xe ô tô.
Để làm rõ sự ảnh hưởng của sự thay đổi các thông số của hệ thống dao động ô tô, một trong những bài toán khi nghiên cứu dao động ô tô là khảo sát mối tương quan giữa các thông số kết cấu. Trong luận văn này tôi chỉ xét sự ảnh hưởng của các thông số chủ yếu được dùng khi tính toán là:
- Khối lượng phần treo và phân bố khối lượng treo lên các cầu - Khối lượng phần không được treo
Những thông số kết cấu vừa nêu ảnh hưởng trực tiếp đến dao động của ô tô cụ thể là ảnh hưởng đến các thông số như: ảnh hưởng của trị số khối lượng treo và phân bố của nó đến dao động được đánh giá qua đặc tính tần số biên độ và cường độ dao động, hệ số tải trọng động cực tiểu, hệ số tải trọng động cực đại, hệ số áp lực đường được thể hiện qua đường đặc tính đồ thị
Khi nghiên cứu ảnh hưởng của các tham số kết cấu tức là so sánh, xác định các giá trị của các tham số kết cấu qua đặc tính tần số biên độ với kích thích mấp mô mặt đuờng là hàm xác định. Thông qua các kết quả nhận được chúngta thấy ảnh hưởng của các tham số tới dao động của ô tô. Trên cơ sở như vậy để làm cơ sở cho bài toán thiết kế tính toán tối ưu của hệ khảo sát.
Các số liệu tính toán : Áp dụng cho xe tải CUULONG DFA12080D – 4X2R
77
4.1 Bảng các thông số kết cấu của xe tảiCUULONG DFA12080D – 4X2R
STT Thông số Kí
hiệu Đơn vị Giá trị
1 Khối lợng đợc treo trớc m1 kg 5350
2 Khối lợng đợc treo sau m2 kg 8540
3 Khối lợng không đợc treo cầu trớc mA1 kg 600 4 Khối lợng không đợc treo cầu sau mA2 kg 1050 5 Mô men quán tính đối với trục dọc của
khối lợng đợc treo trớc Jx1 kgm2 P 3300 6 Mô men quán tính đối với trục dọc của
khối lợng đợc treo sau Jx2 kgm2P 3750 7 Mô men quán tính đối với trục ngang của
khối lợng đợc treo toàn xe
Jy kgm2P 73924 8 Mô men quán tính đối với trục dọc của
cÇu tríc JAX1 kgm2P 600
9 Mô men quán tính đối với trục dọc của
cÇu sau JAX2 kgm2P 800
10 Độ cứng của nhíp trớc C1,j kN/m 170,000
11 Độ cứng của nhíp chính sau C2a kN/m 200,800 12 Độ cứng của nhíp sau khi có nhíp phụ C2b kN/m 507,000
13 Độ cứng xoắn khung CK kNm/rad 140,000
14 Hệ số cản giảm chấn hành trình trả Kn Ns/m 2100 15 Hệ số cản giảm chấn hành trình nén Kt Ns/m 11200
16 Độ cứng của lốp trớc CL1 kN/m 800,000
17 Độ cứng của lốp sau CL2 kN/m 1600,000
18 Chiều rộng cơ sở cầu trứơc B1 m 1,957
19 Khoảng cách giữa hai nhíp trớc S1 m 0,860 20 Khoảng cách giữa hai bánh ngoài cầu sau B2n m 2,144 21 Khoảng cách giữa hai bánh trong cầu sau B2t m 1,456
78
22 Khoảng cách giữa hai nhíp sau S2 m 0,930 23 Khoảng cách từ cầu trớc đến trọng tâm a1 m 4,012 24 Khoảng cách từ cầu sau đến trọng tâm xe a2 m 2,203
4.2. Khảo sỏt theo chỉ tiờu về khụng gian treo sử dụng mụ hỡnh ẳ.
Để khảo sát về không gian treo ta cũng lấy kích động dạng sin với tần số và biên độ tăng dần. Sau đó chạy mô hình Simulink rồi lấy các giá trị lớn nhất của chuyển động tương đối giữa khối lượng được treo và khối lượng không được treo ( -ξ Z). Để việc điều khiển chạy mô hình Simulink một cách tự động ta cũng viết mfile để khảo sát với nội dung như sau:
% CAC THONG SO KET CAU:
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
clear all; clc;
m=2175; %kg mA=400; %kg C=172660; %N/m K=8500; %Ns/m CL=1000000; %N/m g=9.81;
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
h=[0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07];
fo=[0.5 1 1.5 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 10];
i=1; csizmax=zeros(length(h),length(fo)); csizmin=zeros(length(h),length(fo));
for h0=h j=1;
for f=fo
[t,x,y]=sim('Mohinh_motphantu');
csizmax(i,j)=max(model.Csiz.data);
csizmin(i,j)=min(model.Csiz.data);
j=j+1;
end i=i+1;
end plot(fo,csizmax);
%KGHT=max(max(csizmax));
%disp(['khong_gian_he_treo: ',num2str(KGHT,3),'(m)']);
title('không gian hệ treo','fontname','.VnArialH','FONTSIZE',10);
xlabel('TÇn sè f (Hz)','fontname','.VnArial','FONTSIZE',10);
ylabel('Csi-Z (m))');
79 grid on;
Kết quả khảo sát:
Hình 4. : K1 hông gian làm việc của hệ treo cơ khí mô hình 1/4
4.2.1. Khảo sát phản lực Fz.
Kích động dạng h = h0sin(2πf)t, lấy biên độ h0 = 0,07m, tần số f = 3,5 Hz, chạy mô phỏng rồi lấy ra đồ thị phản lực Fz.
Nội dung mfile như sau:
% CAC THONG SO KET CAU:
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
clear all; clc;
m=2150; %kg mA=400; %kg C=172000; %N/m K=8050; %Ns/m CL=1000000; %N/m g=9.81;
f=3.5;
h0=0.07;
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
[t,x,y]=sim('Mohinh_motphantu');
80 figure
plot(t,model.Fz.data); hold on;
plot(t,g*(m+mA));
title('Đồ thị phản lực Fz','fontname','.VnArialH','FONTSIZE',10') ylabel('Fz(N)')
xlabel('t(s)') grid on
Hình 4.2: Phản lực Fz
Ta thấy trong thời gian quá độ ở thời điểm 0,1 giây giá trị Fz nhỏ nhất khoảng 1000N. Trạng thái này là không tốt đối với động lực học của xe.
4.2.2.Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng không được treo đến dao động ô tô. Khối lượng phần không được treo của ô tô thay đổi trong phạm vi rộng tùy theo
- Loại phần tử đàn hồi treo
- Loại và kết cấu của cơ cấu hướng treo
- Loại kết cấu , vật liệu và công nghệ chế tạo của truyền lực chính - Khối lượng của cơ cấu bánh xe, phanh xe
81
Để xét sự ảnh hưởng của khối lượng không được treo đến dao động của ô tô ta thay đổi giá trị mA=300,400,500 kg
Tần số kích động thay đổi tăng dần fo =1, 2, 4, 6, 8, 10 Hz, chạy chương trình và đưa ra đồ thị Kz. Để chương trình chạy một cách tự động ta viết mfile điểu khiển chương trình mô phỏng
Nội dung mfile như sau:
% CAC THONG SO KET CAU:
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
clear all; clc;
m=2150; %kg
%mA=400; %kg C=172000; %N/m K=8050; %Ns/m CL=1000000; %N/m g=9.81;
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
h0=0.015;
fo=linspace(0.5,12,100);
mAo=[300 400 500];
Fzdynbd=zeros(length(mAo),length(fo));
maxFzdyn=zeros(length(mAo),length(fo)); zeta=zeros(length(mAo),length(fo));
w=zeros(length(mAo),length(fo));
kdynmax=zeros(length(mAo),length(fo)); kdynmin=zeros(length(mAo),length(fo));
k=zeros(length(mAo),length(fo));
zddmax=zeros(length(mAo),length(fo));
i=1;
for mA=mAo j=1;
for f=fo
82 [t,x,y]=sim('Mohinh_motphantu');
Fzdynbd(i,j)=sqrt(sum(model.Fzdyn.data.^2)/length(model.Fzdyn.data))/sqrt(2);
maxFzdyn(i,j)=(Fzdynbd(i,j)+(sum(model.Fzdyn.data))/length(model.Fzdyn.data));
zeta(i,j)=maxFzdyn(i,j)/(m+mA)/9.81; w(i,j)=1+6*zeta(i,j)^2+4*zeta(i,j)^6;
kdynmax(i,j)=1+zeta(i,j);
kdynmin(i,j)=1+(((sum(model.Fzdyn.data)/length(model.Fzdyn.data))- Fzdynbd(i,j))/(m+mA)/9.81);
%kdynmin(i,j)=1+(min(model.Fz12.data/(m1+mA1)*9.81/2));
zddmax(i,j)=sqrt(sum(model.Zdd.data.^2)/length(model.Zdd.data));
if f<=4
k(i,j)=10*zddmax(i,j)*sqrt(f);
elseif 4<f<=8
k(i,j)=20*zddmax(i,j);
else
k(i,j)=160*zddmax(i,j)/f;
end j=j+1;
end i=i+1;
end figure(1);
plot(fo,k); %hold on;
title('sự phụ thuộc của cờng độ dao động Kz vào tần số và biên độ dao
động','fontname','.VnArialH','FONTSIZE',7);
xlabel('TÇn sè f (Hz)','fontname','.VnArial','FONTSIZE',9);
ylabel('Kz');
grid on;
figure(2);
plot(fo,w); grid on;
83
title('Hệ số áp lực đờng','fontname','.VnArialH','FONTSIZE',11);
xlabel('f (Hz)','fontsize',13);
ylabel('W','fontsize',13);
figure(3);
plot(fo,kdynmax); grid on;
title('Hệ số tải trọng động cực đại','fontname','.VnArialH','FONTSIZE',11);
xlabel('f (Hz)','fontsize',13);
ylabel('k_d_y_n_,_m_a_x','fontsize',13);
figure(4);
plot(fo,kdynmin); grid on;
title('Hệ số tải trọng động cực tiểu','fontname','.VnArialH','FONTSIZE',11);
xlabel('f (Hz)','fontsize',13);
ylabel('k_d_y_n_,_m_i_n','fontsize',13);
Kết quả:
Hình 4.3: Đặc tính biên độ dao động và cường độ dao động khi khối lương không được treo thay đổi.
84 Kết luận:
Từ đồ thị đường đặc tính hình 2.16 ta nhận thấy khi giảm khối lượng không được treo thì trong tần số biên độ dao động f= 2- 7 thì cường độ dao động giảm ,còn trong tần số biên độ f= 9-12 thì Kztăng nhưng không đáng kể. Còn ở tần số biên độ dao động f= 1.5 -1.6 thì khi tăng hay giảm khối lượng không được treo thì không ảnh hưởng bao nhiêu đến sự thay đổi cường độ dao động và khi này cường độ dao động là lớn nhất Kz = 3. Trong trường hợp này vẫn đảm bảo êm dịu theo tiêu chuẩn ISO 2631.
Hình 4.4: Đồ thị đường đặc tính chỉ sự ảnh hưởng của sự thay đổi khối lượng không được treo đến hệ số tải trọng động cực tiểu
- Từ đồ thị đường đặc tính hình 2.17 ta nhận thấy trong khoảng tần số biên độ dao động f= 4- 7Hz thì khi giảm khối lượng không được treo thì hệ số tải trọng động cực tiểu tăng dần theo khối lượng nhưng lại giảm theo sự tăng của tần số biên độ dao động
- Trong tần số biên độ f= 8 trở lên thì cường độ dao động lại tăng lên
85
Như vậy khi giảm khối lượng không được treothì hệ số tải trọng đọng cực tiểu tăng dần nhưng nếu ở tần số biên độ f=8Hz thi Kdyn,minnhỏ nhất bằng 0.25 với mA=500kg thì khã năng tăng tốc và phanh bị giảm song trong phạm vi cho phép.
Hình 4.5: Đồ thị đường đặc tính chỉ sự ảnh hưởng của sự thay đổi khối lượng được treo đến hệ số tải trọng động cực đại
- Từ đồ thị đường đặc tính hình 2.18 ta nhận thấy khi tần số biên độ dao động nằm trong khoảng f=2-4 Hz thì Kdyn,maxđạt giá trị nhỏ nhất bằng 1.08 khi ấy sự thay đổi khối lượng không được treo thì không ảnh hưởng bao nhiêu đến hệ số tải trọng động cưc đại.
- Khi tần số biên độ dao động tăng lên trong khoảng f= 4 8Hz thì khi khối - lượng không được treo tăng thì hệ số tải trọng động tăng lên và đạt giá trị lớn nhất bằng 1.78khi f=8Hz và khối lượng không được treo mA= 500kg, nhưng nó vẫn trong giới hạn cho phép Kdyn,max<2.5 tức là khi thay đổi khối lượng như vậy thì ảnh hưởng của nó như vậy đến độ bền chi tiết đang trong giới han cho phép.
86
Hình 4.6: Đồ thị đường đặc tính chỉ sự ảnh hưởng của sự thay đổi khối lượng không được treo đến hệ số áp lực đường
- Từ đồ thị đường đường đặc tính hình 2.19 ta nhận thấy khi giảm khối lượng không được treo thì hệ số áp lực đường giảm.
-Khi tần số biên độ dao động nằm trong khoảng f=2 4Hz thì sự thay đổ- i khối lượng không được treo không ảnh hưởng bao nhiêu đến hệ số áp lực đường.
- Hệ số áp lực đường tăng lên trong khoảng biên độ tần số f= 5- 10 Hz
- Hệ số áp lực đường lớn nhất bằng 5.4 khi tần số biên độ dao động f= 8 Hz với khối lượng không được treo mA= 500kg trong trường hợp này mức độ ảnh hưởng dao động của xe đối với đường là lớn nhất.
- Như vậy khi giảm khối lượng không được treo thì sẽ giảm đựợc mức độ ảnh hưởng dao động của ô tô đối với đường.