Luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số kết cấu hệ thống treo đến dao động của xe đua fsae

u kỳ nhờ cơ cấu biên tay quay; - Đặt bánh xe ô tô trên trống quay lệch tâm hoặc trên trống có các gờ lồi; - Đặt bánh xe ô tô trên băng chuyển động có các độ nhấp nhô khác nhau. Khi dùng các bệ thiết kế theo các phương pháp nói trên người ta ghi chuyển dịch và gia tốc của các bộ phận ô tô nhờ các dụng cụ tự ghi. Việc nghiên cứu dao động ô tô có thể tiến hành trên các băng thử khác nhau. Trên hình 2.1 trình bày sơ đồ bệ thử dao động ô tô loại băng chuyển động [25]. Ô tô được giữ trên bệ thử bằng dây cáp. Các bánh xe của ô tô được đặt trên băng chuyển động 2, trên băng có ụ nhấp nhô 1, khi ụ nhấp nhô 1 chạm vào các bánh xe trước hoặc các bánh xe sau sẽ gây lên dao động cho ô tô. Dao động này được ghi lại trên cuộn băng giấy 4 được dẫn động bằng động cơ điện 3. Ngoài ra nhờ các cảm biến khác ta có thể ghi được gia tốc và tốc độ dao động. Hình 2.1. Bệ thử dao động ô tô loại băng chuyển động 23 Trên hình 2.2. trình bày sơ đồ nguyên lý của băng thử với bộ rung kiểu thủy lực điện từ [25]. Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý bệ thử dao động ô tô kiểu thủy lực điện từ [27] Trên hình 2.3 trình bày các đường cong dao động được ghi trên bệ thử. Từ các đường cong này ta có thể xác định được chu kỳ dao động T của vỏ ô tô ( phần được treo) và Tbx của các bánh xe, xác định các chuyển dịch z1, z2 và z3. Từ các thông số này có thể xác định tần số dao động và độ tắt dần của dao động. Hình 2.3. Các đường cong dao động của ô tô được ghi trên bệ thử [27] 24 1. Các bánh xe trước; 2. Vỏ ô tô nằm trên các bánh xe trước; 3. Các bánh xe sau; 4. Vỏ ô tô nằm trên các bánh xe sau. Nếu dùng các cảm biến gia tốc ta có thể ghi các gia tốc của các điểm và từ đó phân tích được tác động của các thông số dao động đến con người và hàng hóa. Ngoài ra trong phòng thí nghiệm tùy theo mục tiêu nghiên cứu có thể tiến hành các thí nghiệm dao động khác nhau như xác định độ lắc ngang, Hình 2.4. Thí nghiệm xác định độ lắc ngang của ô tô [27] b. Nghiên cứu dao động của ô tô bằng thực nghiệm trên đường Khi thí nghiệm trên đường để xác định độ êm dịu chuyển động của ô tô, người ta đo gia tốc thẳng đứng và gia tốc ngang, đo các chuyển dịch thẳng đứng của vỏ và bánh xe ô tô. Gia tốc của vỏ ô tô được ghi nhờ các gia tốc kế đặt ở các điểm khác nhau như ghế ngồi, sàn xe Gia tốc góc của vỏ ô tô được ghi bằng các dụng cụ loại con quay. Chuyển dịch của vỏ ô tô được ghi bằng cách quay phim khi thí nghiệm hoặc bằng cách chụp ảnh các điểm phát sáng được gắn trên ô tô. Thí nghiệm được tiến hành cả khi đầy tải và khi không tải, riêng đối với ô tô du lịch thường chỉ tiến hành khi đầy tải. Độ êm dịu chuyển động của ô tô được xác định trên ba loại đường: tốt, xấu và trung bình. Tốc độ chuyển động của ô tô khi thí nghiệm được chọn tùy theo loại đường. Thí dụ đối với ô tô du lịch dung tích nhỏ chạy trên đường nhựa tốt tốc 25 độ có thể đạt 50; 70 và 90km/h và đối với xe khách từ 30 - 90km/h, còn khi chạy trên đường nhựa xấu đã bị hư hỏng thì tốc độ đối với xe du lịch dung tích nhỏ là 30; 45; 60 và 75km/h, còn đối với xe khách và xe tải là 40; 45 và 60 km/h. Đối với đường đất xấu tốc độ thí nghiệm chỉ ở 10; 20 và 30 km/h. Chiều dài đoạn đường thí nghiệm đối với đường nhựa tốt thường là 1000m còn đối với các loại đường xấu hơn có tốc độ thấp chiều dài đoạn đường thí nghiệm có thể chọn 700; 500 và 250m. 2.1.2. Phương pháp mô phỏng nghiên cứu dao động ô tô Mô phỏng là phương pháp mô hình hóa dựa trên việc xây dựng mô hình số và dùng phương pháp số để tìm các lời giải. Đây là phương pháp hữu hiệu để nghiên cứu đối tượng, nhận biết các quá trình, các quy luật trong tự nhiên cũng như trong kỹ thuật. Ngày nay, với sự trợ giúp đắc lực của khoa học máy tính người ta đã phát triển các mô hình hóa cho phép xây dựng các mô hình ngày càng gần với đối tượng nghiên cứu. Đồng thời, việc thu nhận, xử lý thông tin về mô hình rất thuận tiện, nhanh chóng và chính xác. Chính vì vậy phương pháp mô phỏng các vấn đề trong kỹ thuật đã phát triển và đang được áp dụng trong nhiều lĩnh vực hoạt động công nghiệp. Việc mô phỏng tốt giúp ta nắm rõ bản chất của vấn đề, thể hiện được các khả năng có thể xảy ra trong thực tế. Khi mô phỏng dao động của ô tô có thể xem ô tô là một hệ cơ học nhiều vật bao gồm nhiều khối lượng như: thân vỏ, bánh xe, động cơ, hệ thống truyền lực... giữa chúng có mối liên hệ rất phức tạp với nhau thông qua các phần tử đàn hồi và giảm chấn. Tùy theo mục đích nghiên cứu có thể sử dụng hai phương pháp mô phỏng sau đây để nghiên cứu dao động ô tô [1, 5, 7, 13, 22, 23]: - Mô phỏng thông qua thiết lập hệ phương trình vi phân liên kết giữa các vật trong hệ; 26 - Mô phỏng thông qua mô tả các vật và liên kết. Sơ đồ hai phương pháp này trình bày trên hình 2.5 a) b) Hình 2.5. Sơ đồ các phương pháp mô phỏng a. Mô phỏng thông qua xây dựng hệ phương trình vi phân b. Mô phỏng thông qua mô tả vật và liên kết a. Phương pháp mô phỏng thông qua thiết lập hệ phương trình vi phân liên kết giữa các vật trong hệ Đây là cách thức truyền thống đã được sử dụng trong nhiều năm qua, khi mô phỏng theo phương pháp này trước tiên ta phải phân tích mô hình thành cơ hệ nhiều vật và xây dựng các hệ phương trình vi phân cân bằng cho từng vật. Phương pháp này tuy mất nhiều thời gian hơn nhưng lại giúp chúng ta kiểm soát mô hình một cách cụ thể rõ ràng hơn. Trình tự của phương pháp này thực hiện như sau: + Xây dựng mô hình tính toán: Để xây dựng được mô hình tính toán trước tiên cần xây dựng mô hình cơ học từ hệ thống thực, xây dựng mô hình động lực học và đơn giản hóa mô hình này để nhận được mô hình tính toán. + Xây dựng mô hình toán học: Mô hình toán học là hệ các phương trình toán học biểu diễn hoạt động của hệ thống theo mô hình tính toán. Mô 27 hình toán học có thể nhận được bằng nhiều phương pháp khác nhau [1] như phương pháp Newton, Lagrange II, D’alambe, nguyên lý Jodan... + Giải mô hình toán học bằng phần mềm chuyên dùng: Khi có được mô hình tính toán ta có thể nghiên cứu dao động của hệ bằng các phần mềm chuyên dụng. Khảo sát dao động của hệ trên miền thời gian và miền tần số xác định các thông số “ra”, khi thay đổi các thông số “vào” và các thông số kết cấu. Các phần mềm chuyên dùng để giải quyết các mô hình toán có thể kể tới như: MatrixX (từ các hệ tích hợp), EASY5 (của hãng Boeing) và Matlab với công cụ Simulink (của Mathworks. Inc). Các phần mềm này đều có các khả năng tương đương, tùy thuộc vào mục tiêu bài toán mà ta lựa chọn phần mềm phù hợp. Hình 2.6. Phương pháp mô phỏng thông qua thiết lập hệ phương trình vi 28 a. Mô hình tính toán; b. Mô hình vật lý; c. Mô hình toán Để thực hiện việc mô phỏng thì việc rất quan trọng đó là xác định các thông số trên mô hình, tín hiệu đầu vào, tín hiệu đầu ra, các thông số điều khiển quá trình mô phỏng - Xác định các thông số trên mô hình: Các thông số của mô hình liên quan tới các giá trị mà thông thường không bị thay đổi trong trong quá trình mô phỏng. Các thông số cơ bản của các hệ cơ khí là khối lượng và độ cứng của các khâu đàn hồi. Trong thực tế các thông số của mô hình cũng có thể thay đổi theo thời gian, nhưng thông thường chúng thay đổi chậm hơn nhiều so với các biến động lực được tính toán trong quá trình mô phỏng. - Tín hiệu đầu vào: Thông thường các hệ thống phản ứng với một hoặc nhiều tín hiệu đầu vào, việc mô phỏng cũng cần có yêu cầu như vậy. - Xác định kết quả xuất ra: Mô phỏng thường không chỉ định các kết quả xuất ra. Kết quả xuất ra thường là các quá trình phụ thuộc vào thời gian của các biến vật lý của hệ thống. - Xác định các thông số điều khiển quá trình mô phỏng: Các thông số điều khiển quá trình mô phỏng là các giá trị tùy chọn. Các giá trị này sẽ chỉ ra cách thực hiện các phương pháp số trong quá trình mô phỏng. Thông thường đó là bước thời gian, khoảng tích phân, sai số cho phép và việc lựa chọn thuật toán tích phân. + Phân tích kết quả: Đây là bước cuối cùng của việc mô phỏng, dựa trên việc phân tích kết quả sẽ cung cấp thêm các thông tin để giải quyết mục tiêu ban đầu mà bài toán đặt ra. 29 b. Phương pháp mô phỏng thông qua mô tả các vật và liên kết Mô phỏng thông qua mô tả các vật và liên kết là một cách thức mô phỏng thông qua các vật chuẩn và các liên kết chuẩn có sẵn trong một số phần mềm chuyên dụng. Để thực hiện cách này, sau khi nghiên cứu hệ thống sẽ chia hệ thống thành các vật và các liên kết giữa chúng mà không cần quan tâm đến việc thiết lập các hệ phương trình. Hiện nay có các phần mềm chuyên dụng để mô phỏng dạng này như Alaska, Adam, Modelica, Universal [4, 6 -8, 22, 23] Ưu điểm của phương pháp mô phỏng thông qua mô tả vật và liên kết là không mất thời gian để thiết lập hệ phương trình cân bằng cho các vật của cơ hệ nhờ sử dụng các modul chuẩn có sẵn trong các phần mềm. Do đó, thời gian thiết lập mô hình và lập trình trên máy tính sẽ được rút ngắn. Tuy nhiên, cách thức mô phỏng theo phương pháp này có một số nhược điểm. Nhược điểm thứ nhất đó là các phần mềm chuyên dụng dạng này mặc dù đã xuất hiện ở thị trường Việt Nam nhưng chi phí cho việc mua các phần mềm này còn quá cao và hiện tại chỉ là các bản demo nên độ tin cậy thấp. Nhược điểm thứ hai là khó nghiên cứu rõ bản chất của các quá trình diễn ra trong các modul chuẩn và chưa thể can thiệp vào chúng, vì thế sẽ hạn chế khả năng nghiên cứu mở rộng cũng như việc kiểm soát quá trình tính toán và kết quả chưa rõ ràng. Hình 2.7. Mô phỏng dao động ô tô trên phần mềm Universal Mechanic [23] 30 Hình 2.8. Mô phỏng hệ thống treo bằng phần mềm Adams Để mô phỏng dao động của hệ thống theo phương pháp này cần phải dựa trên thông số của xe FSAE thiết kế, xây dựng bản vẽ lắp ráp. Có rất nhiều phần mềm hỗ trợ phương pháp này, tuy nhiên phần mềm Adams [6 – 8, 20] tỏ ra là ưu việt hơn cả. Đây là phần mềm mô phỏng động lực học cơ khí rất mạnh, là một môi trường chuyên môn hóa để mô hình hóa phương tiện ô tô. Nó cho phép chúng tạo ra các mẫu thử nghiệm ảo của hệ thống phụ xe và phân tích các nguyên mẫu ảo giống như phân tích các mẫu thử nghiệm vật lý. Ngoài chức năng xây dựng một hệ thống theo yêu cầu, Adams còn hỗ trợ cho người dùng với những hệ thống có sẵn trong thư viện của chương trình cùng các mối quan hệ với nhau và các phương trình động học, động lực học được tích hợp trước. Do đó trong quá trình mô phỏng có thể thay đổi các thông số đầu vào của hệ thống như độ cứng lò xo, các khối lượng được treo và không được treo, mô hình mặt đường Trong thư viện của phần mềm hỗ trợ khá nhiều các hệ thống của ô tô như hệ thống treo, lái, khung gầmDo đó thay vì thiết kế lại một hệ thống từ phần mềm khác hay chính trong môi trường làm việc của phần mềm thì có thể lấy trực tiếp từ thư viện của chương trình. Dưới đây là một số mô hình hệ thống treo trên Adams car: 31 Hình 2.9. Hai giảm chấn thẳng đứng, với hai đòn chữ A Hình 2.10. Hai giảm chấn đặt ngang, với hai đòn chữ A Hình 2.11. Hai giảm chấn đặt thẳng trên hai đòn chữ A 32 Như vậy, có thể thấy ngày nay với những phần mềm và máy tính đủ mạnh việc nghiên cứu dao động ô tô nói chung và dao động xe đua sinh viên nói riêng có thể thực hiện bằng phương pháp mô phỏng. Phương pháp này cho phép nghiên cứu khá chi tiết ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến dao động của ô tô và giúp cho các nhà thiết kế có những cơ sở lý thuyết ban đầu khi thiết kế hệ thống treo ô tô đảm bảo các tiêu chuẩn đặt ra. Các phần dưới đây, tác giả tiến hành phân tích so sánh các phương pháp mô phỏng để lựa chọn phương pháp mô phỏng phù hợp cho việc nghiên cứu ảnh hưởng của thông số kết cấu đến dao động xe đua sinh viên. 2.2. SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG XE ĐUA SINH VIÊN Để nghiên cứu dao động xe ô tô, tùy thuộc vào mục tiêu bài toán ta có thể sử dụng mô hình và phần mềm ứng dụng khác nhau. Nghiên cứu các tài liệu về dao động ô tô cho thấy, các mô hình tính toán thường gặp là mô hình ¼; mô hình ½ và mô hình không gian toàn xe [9, 10, 15, 26]; phần mềm được sử dụng có khá nhiều loại tuy nhiên phổ biến nhất là Matlab/Simulink [1], Adams và Euler (công ty Automechanic). Ở đây, nhằm thuận lợi và rút nhanh thời gian cho việc lựa chọn phương pháp phù hợp để nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số kết cấu đến dao động xe đua sinh viên, tác giả đã tiến hành nghiên cứu trên mô hình dao động tương đương của ô tô với hai bậc tự do (mô hình dao động ¼ xe) theo hai phương pháp như trình bày trong 2.1. Hai phần mềm mô phỏng được chọn đại diện cho hai phương pháp mô phỏng kể trên lần lượt là Matlab2014a và Adam 2014. 33 2.2.1. Mô hình dao động ¼ xe a) b) Hình 2.12. Mô hình dao động ¼ xe a. Mô hình vật lý; b. Mô hình dao động tương đương Một trong những sơ đồ phổ biến nhất được lựa chọn khi nghiên cứu dao động của ô tô đó là mô hình dao động ¼ xe. Tùy thuộc vào mức độ đơn giản hóa khi tính toán, mô hình ¼ xe có thể là mô hình có 1, 2 hoặc 3 bậc tự do. Trên hình 2.12a trình bày mô hình dao động ¼ xe và trên hình 2.12b là sơ đồ dao động tương đương của ô tô với hai bậc do. Các ký hiệu trên sơ đồ quy ước như sau: M là khối lượng được treo, kg; m là khối lượng không được treo, kg; K1, K2 tương ứng là độ cứng của phần tử đàn hồi hệ thống treo và hệ số cản của lốp xe, N/m; C1, C2 tương ứng là hệ số cản của giảm chấn hệ thống treo và hệ số cản của lốp xe, N.s/m. 34 2.2.2. Mô phỏng dao động của hệ thống khi sử dụng phần mềm Matlab/Simulink Hình 2.13. Lực tác dụng lên khối lượng được treo và không được treo Khi mô phỏng hệ thống bằng phần mềm Matlab/Simulink, cần thiêt phải xây dựng mô hình toán học mô tả hoạt động của hệ. Đối với hệ trên hình 2.15b, sử dụng nguyên lý Dalambe ta thiết lập được hệ phương trình vi phân mô tả hoạt động của hệ như sau:     1 1 1 1 2 2 0 0 K C K C K C MZ F F m F F F F         (2-1) Trong đó: FK1, FC1 là các lực tác động từ bộ phận đàn hồi và bộ phận giảm chấn của hệ thống treo; FK2, FC2 là các lực tác động từ các phần tử đàn hồi và phần tử cản của lốp xe (hình 2.13)         1 1 1 1 2 2 2 2 ; ; ; ; K C K C F K Z F C Z F K q F C q             Để thuận lợi cho việc giải hệ phương trình (2-1) bằng phần mềm Matlab – Simulink 2014a, ta viết lại hệ dưới dạng:             1 1 1 1 2 2 1 1 Z K Z C Z M K Z C Z K q C q m                           (2-2) 35 Khi giải hệ phương trình (2-2) cho phép ta xác định được dịch chuyển, vận tốc và gia tốc của các khối lượng được treo và không được treo của ô tô, các thông số này cho phép đánh giá dao động của mô hình ¼ xe. Để giải hệ này bằng phần mềm Matlab/Simulink tác giả sử dụng cấu trúc trình bày trên hình 2.14. Hình 2.14. Cấu trúc Simulink nghiên cứu dao động mô hình ¼ xe 2.2.3. Mô phỏng bằng phần mềm Adams Mô phỏng bằng phần mềm Adam là trường hợp mô phỏng thông qua mô tả vật và liên kết. Trình tự của phương pháp mô phỏng này như sau: a. Xây dựng mô hình mô phỏng: + Khởi động Adam/View và cài đặt thông số cho hệ thống - Kích đúp chuột trái vào ADAMS/View, chọn Create a new model; - Trong mục Model name chọn FRONT_1 là tên hệ thống treo muốn thiết kế; - Kích chuột trái vào OK; - Trong mục Setting, chọn Units, chọn các đơn vị đo lường như sau: Millimeter, Kilogram, Newton, Second, Degree, Hertz. Click vào OK; - Trong mục Settings chọn Working Grid. Trong ô size X chọn 750. ô Y chọn 800, trong ô spacing chọn 50. Click OK; 36 - Trong mục Setting chọn Icons: trong ô New Size chọn 50. Click OK; - Vào View chọn Coordinate Window để hiện thị tọa độ điểm trong màn hình chính. + Tạo khối lượng được treo M1: Chọn Box, trong New Part điền các thông số cần thiết của khối lượng được treo M1 vào các ô tương ứng: Length là chiều dài; Height là chiều cao; Depth là chiều rộng rồi đổi tên thành M1. Trong Bodies chọn Marker 1, nhập tọa độ cho M1. + Tạo khối lượng không được treo M2: Làm tương tự như với M1, ta sẽ được khối lượng không được treo M2. Ở đây, ta cũng dễ dàng thay đổi kích thước, khối lượng cũng như tọa độ của M2. + Tạo khối mặt đường M3: Làm tương tự như với M1, ta sẽ được khối mặt đường M3. Khối mặt đường M3 không cần nhập khối lượng. + Tạo lò xo và giảm chấn giữa M1 và M2: Vào Create a Translational Spring-Damper, nhập thông số độ cứng K của lò xo và hệ số cản C của giảm chấn vào. Click chuột vào M2, chuột phải, chọn M2.Box_2.V11, chọn Ok; Click chuột vào M1, chuột phải, chọn M1.Box_2.V13, chọn Ok sẽ tạo ra lò xo và giảm chấn liên kết giữa khối lượng được treo và khối lượng không được treo. + Tạo lò xo và giảm chấn giữa M2 và M3: Làm tương tự như tạo lò xo và giảm chấn giữa M1 và M2, ta được lò xo và giảm chấn liên kết giữa khối lượng không được treo và mặt đường. Lưu ý: Muốn thay đổi khối nào, ta chỉ cần Click chuột vào khối đó rồi chọn Modyfy sẽ xuất hiện hộp thoại để thay đổi thông số của các khối đó. 37 Sau khi hoàn thành các thao tác trên, ta được mô hình ¼ trong Adam như dưới đây: Hình 2.15. Mô hình ¼ hệ xe theo Adam b. Tạo các thông số cho mô phỏng: + Xây dựng thông tin đầu vào cho mô phỏng: Vào Plugins, chọn Vibration, chọn Build, chọn Input channel, chọn New, chọn tên cho phần thông số đầu vào muốn mô phỏng. + Xây dựng thông tin đầu ra cho mô phỏng: Vào Plugins, chọn Vibration, chọn Build, chọn output channel, chọn New, chọn tên cho phần thông số đầu vào muốn mô phỏng. + Thử nghiệm mô hình: Vào Plugins, chọn Vibration, chọn Build, chọn Vibration Analysis - Trong ô Input channels: chuột phải, chọn Browse, chọn tên thông tin đầu vào vừa tạo ở trên, chọn OK; - Trong ô Output channels: chuột phải, chọn Browse, chọn tên thông tin đầu ra vừa tạo ở trên, chọn OK; 38 - Trong ô Begin chọn thời gian bắt đầu, trong ô End chọn thời gian kết thúc, trong ô Steps chọn bước lặp. c. Chạy mô phỏng Mô hình ¼ hệ thống treo theo Adam Vào Result, chọn Post processor, sẽ xuất hiện màn hình để chạy mô phỏng và in ra các kết quả mong muốn như hình dưới đây: Hình 2.16. Màn hình mô phỏng và in kết quả trong Adam Để so sánh kết quả nghiên cứu dao động của mô hình ¼ xe (hệ dao động hai bậc tự do) khi thực hiện với hai phần mềm Matlab/Simulink và Adams, tác giả đã tiến hành mô phỏng với cùng bộ thông số đầu vào của mô hình như sau: M = 100 kg; m = 20kg; c1 = 2200Ns/m; c2 = 1000Ns/m; k1 = 37000N/s; k2 = 190000N/m. Trên hình 2.17 và 2.18 lần lượt trình bày kết quả mô phỏng sự thay đổi của gia tốc chuyển động theo phương thẳng đứng theo thời gian của khối lượng được treo và khối lượng không được treo bằng hai phần mềm Matlab/Simulink và Adams. 39 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Mo hinh 1/4 xe Thoi gian(s) G ia t o c c u a k h o i lu o n g d u o c t r e o ( m /s 2 ) a) Khi mô phỏng bằng phần mềm Matlab/Simulink b) khi mô phỏng bằng phần mềm Adam Hình 2.17. Gia tốc theo phương thẳng đứng của khối lượng được treo 40 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 Mo hinh 1/4 xe Thoi gian(с) G ia t o c c u a k h o i lu o n g k h o n g d u o c t re o ( m /s2 ) a) khi mô phỏng bằng phần mềm Matlab/Simulink c) khi mô phỏng bằng phần mềm Adam Hình 2.18. Gia tốc theo phương Z của khối lượng không được treo Phân tích kết quả mô phỏng gia tốc dao động của khối lượng được treo và không được treo khi sử dụng hai phần mềm Matlab/Simulink và Adam cho thấy, các gia tốc theo phương Z của khối lượng được treo nhận được ở hai phương pháp trên gần như trùng hợp với nhau. 41 2.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 Nghiên cứu dao động ô tô có thể thực hiện bằng phương pháp thực nghiệm hoặc mô phỏng lý thuyết. Phương pháp thực nghiệm tuy đảm bảo độ chính xác cao nhưng thường gây tốn kém và mất nhiều thời gian do phải tiến hành trên đối tượng thực và nó phù hợp hơn cho các nghiện cứu hoàn thiện ô tô. Ngày nay, nhờ sự trợ giúp của các phần mềm chuyên dụng việc nghiên cứu dao động ô tô có thể tiến hành bằng phương pháp mô phỏng, ưu điểm của phương pháp này là giảm được thời gian và chi phí nghiên cứu do không phải tiến hành trên đối tượng thực, phương pháp này phù hợp cho giai đoạn thiết kế ban đầu. Nghiên cứu trên mô hình dao động ¼ xe cho thấy, so với phương pháp mô phỏng thông qua xây dựng hệ phương trình vi phân mô tả liên kết giữa các vật trong hệ dao động ô tô có sự trợ giúp của phần mềm Malab - Simulink, phương pháp mô phỏng bằng mô tả vật và liên kết nhờ phần mềm Adam cho kết quả hoàn toàn giống nhau. Tuy nhiên, phương pháp dùng phần mềm ADAM tỏ ra thuận lợi hơn trong việc nghiên cứu kết cấu hệ thống treo và đơn giản hơn trong việc xây dựng mô hình. Do đó nó phù hợp hơn trong việc nghiên cứu ảnh hưởng của kết cấu đến hệ thống vì với phần mềm ADAM ta sẽ không phải xây dựng mô hình toán. Mặt khác các dạng hệ thống treo có sẵn trong thư viện của phần mềm rất phong phú hoặc có thể được thiết kế rồi đưa vào phần mềm. Điều đó không chỉ làm tăng khả năng sáng tạo ra các loại hệ thống treo khác nhau mà còn giảm được thời gian rất lớn cho việc xây dựng và giải mô hình toán. Chính vì những lý do đó, trong chương 3 tác giả sử dụng phần mềm ADAM để nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số kết cấu hệ thống treo đến dao động của xe đua sinh viên. 42 CHƯƠNG III. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ KẾT CẤU HỆ THỐNG TREO ĐẾN DAO ĐỘNG XE ĐUA SINH VIÊN Mục đích chương này là sử dụng phương pháp mô phỏng thông qua mô tả vật và liên kết với sự trợ giúp của phần mềm Adam để nghiên cứu dao động xe đua sinh viên, trên cơ sở mô hình xây dựng tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các thông số kết cấu hệ thống treo đến dao động xe đua FSAE. Để nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số kết cấu hệ thống treo đến dao động của xe đua sinh viên bằng phần mềm Adam ta tiến hành theo trình tự sau: - Thiết kế mô hình hệ thống treo và mô hình toàn xe - Thiết lập các thông số cho mô hình - Chạy mô hình và xuất kết quả mô phỏng - Khảo sát đánh giá ảnh hưởng của các thông số kết cấu hệ thống treo đến dao động của xe. 3.1. THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE ĐUA FSAE BẰNG PHẦN MỀM ADAM Để xây dựng mô hình hoàn chỉnh cho xe đua sinh viên tác giả sử dụng chương trình con Adams/View trong đó chú trọng thiết kế hệ thống treo như dưới đây. Cụ thể và chi tiết tác giả trình bày trong phần phụ lục. Hình 3.1. Mô hình hệ thống treo trước 43 Hình 3.2. Mô hình hệ thống treo sau Hình 3.3. Mô hình toàn xe Khi có được mô hình toàn xe ta có thể tiến hành nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến dao động của xe đua sinh viên. 3.2. THIẾT LẬP CÁC THÔNG SỐ, CHẠY MÔ HÌNH VÀ XUẤT KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TRONG ADAM Để tiến hành mô phỏng dao động xe đua sinh viên bằng phần mềm Adam, cần thiết phải nhập thông số cho mô hình toàn xe như tốc độ ban đầu, tay số, thời gian mô phỏng, các thông số kết cấu của hệ thống treo và ô tô Để thay đổi thông số của bộ phận giảm chấn kích chuột phải vào giảm chấn chọn Modify, khi đó chương trình cho một hộp thoại Modify Damper trong đó gồm có các thông số khác nhau Điền các thông tin vào hộp thoại rồi chọn ta được: 44 Ta có thể thay đổi thông số cho giảm chấn trước và sau một cách tùy ý như thay đổi độ dốc và trị số của hệ số cản. Hình 3.4. Đồ thị khi thay đổi thông số của hệ số cản Tương tự như bộ phận giảm chấn, ta có thể khảo sát sự thay đổi của độ cứng lò xo một cách dễ dàng. Vào Tools  Cuver Manager sẽ xuất hiện hộp thoại thể thay đổi thông số của lò xo: Hình 3.5. Đồ thị thay đổi thông số của lò xo Muốn lựa chọn điều chỉnh thông số của khối nào, ta chỉ cần chuột phải vào khối đó, rồi chọn Modify. Để mô phỏng dao động của xe đua ta vào Review chọn Animation Controls lúc đó chương trình cho ta hộp thoại điều khiển quá trình mô phỏng. Vào Review-Postprocessing Window, chọn đồ thị cần vẽ. 45 Chọn Add curves đồ thị sẽ tự động vẽ. Dưới đây là đồ thị một số tham số của hệ thống treo tương ứng với giá trị các thông số cho ở bảng trên. Hình 3.6. Gia tốc dài của khung theo phương X Hình 3.7. Gia tốc dài của khung theo phương Y Hình 3.8. Gia tốc dài của khung theo phương Z 46 3.3. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ KẾT CẤU HỆ THỐNG TREO ĐẾN DAO ĐỘNG XE ĐUA FSAE Trong luận văn này, để nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số khác nhau đến dao động của xe đua sinh viên, tác giả lựa chọn xe cơ sở là xe đua sinh viên FSAE do Trường Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên chế tạo với các thông số sau[1]: Bảng 3.1. Thông số xe đua sinh viên FSAE do Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên chế tạo TT Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị 1 Khối lượng được treo M 1300 kg 4 Độ cứng của HTT trước trái C1t 98