Đề tài Xây dựng và mô phỏng hệ thống treo trên xe ô tô MEFA5 - LAVI - 304N

i lượng được treo và mô men quán tính với trục ngang của khối lượng được treo. a,b: khoảng cách từ trọng tâm khối lượng được treo đến cầu trước và sau. q1, q2: mấp mô mặt đường tại cầu trước và sau. ct1, kt1, ct2, kt2: hệ số giảm chấn và độ cứng của lốp trước và sau. cs1, ks1, cs2, ks2: hệ số giảm chấn và độ cứng của giảm chấn và lò xo hệ thống treo cầu trước và sau. Hình 2.3: Sơ đồ phân tích lực trong mặt phẳng dọc. Áp dụng phương pháp tách vật và nguyên lý Dalambe ta tính được các lực cụ thể như sau: F1 = T2+T1 = kt1(Zu1 - q1) + ct1(-) . F2 = T5+T6 = kt2(Zu2 – q2) + ct2(-). F3 =T4+T3 = ks1(ZA – Zu1) + cs1( - ). F4 = T7+T8= ks2(ZB – Zu2) + cs2(-). Trong đó: F1: lực tác dụng từ mặt đường lên khối lượng không được treo cầu trước. F2: lực tác dụng từ mặt đường lên khối lượng không được treo cầu sau. F3, F4: lực tác dụng từ khối lượng không được treo cầu trước và cầu sau lên khối lượng được treo và ngược lại. ZA = Zs – a. : chuyển vị của điểm A. ZB = Zs + b. : chuyển vị của điểm B. Áp dụng định luật 2 Newton với các khối lượng ta có các phương trình cân bằng lực: Khối lượng không được treo bánh trước: mu1. = -F1 + F3 = ks1(ZA – Zu1) + cs1( - ) - kt1(Zu1 - q1) - ct1(-) . Khối lượng không được treo bánh sau: mu2. = -F2 +F4 = ks2(ZB – Zu2) + cs2(- ) - kt2(Zu2 - q2) - ct2(-) Khối lượng được treo: ms. = -F3 – F4 Jy. = F3.a – F4.b Từ 4 phương trình (1), (2), (3), ( 4) ta có hệ phương trình vi phân chuyển động của hệ thống treo trong mặt phẳng dọc thân xe: Viết lại hệ dưới dạng ma trận: Trong đó {q} là vec tơ tọa độ suy rộng của hệ: . [M] là ma trận quán tính có dạng ma trận đường chéo: . [C] là ma trận cản nhớt: . [K] là ma trận độ cứng: . [F] là vec tơ lực kích thích mặt đường trong mặt phẳng dọc: . Từ phương trình (6) ta viết lại dưới dạng sau: Đặt vec tơ hàm trạng thái {x} = [q ]T, ta biểu diễn phương trình trên dưới dạng không gian trạng thái như sau: Trong đó ta có: : Ma trận hàm trạng thái cỡ 8x1. : Ma trận đầu vào cỡ 4x1. : Ma trận đầu ra cỡ 12x1. Những ma trận Ad, Bd, Cd, Dd được tính theo công thức sau: : Ma trận vuông cỡ 8x8 : Ma trận cỡ 8x4 : Ma trận cỡ 12x8 : Ma trận cỡ 12x4 Trong đó I là ma trận đơn vị cỡ 4x4, O là ma trận 0 cỡ 4x4, những ma trận M,K,C như trên. Ta tính được: 2.4 Mô hình xe trong mặt phẳng ngang: 2.4.1.Hệ thống treo phụ thuộc. Mô hình vật lý hệ thống treo phụ thuộc trong mặt phẳng ngang thân xe: Hình 2.4: Mô hình vật lý xe có hệ thống treo phụ thuộc trong mặt phẳng ngang. Trong đó: Zu, Zs, , : những tọa độ suy rộng của khối lượng được treo và không được treo. Mu, ms: khối lượng khối không được treo và khối được treo. Iu : mô men quán tính của khối lượng không được treo đối với trục dọc (Ox). Jx : mô men quán tính của khối lượng được treo đối với trục dọc (Ox). Ct, Cs: hệ số giảm chấn lốp và giảm chấn hệ thống treo. Kt, Ks : độ cứng lốp và lò xo hệ thống treo. q1l, q1r : biên dạng mặt đường tại bánh bên trái và bên phải. 2d : khoảng cách giữa hai phần tử đàn hồi hệ thống treo. 2dq : khoảng cách giữa hai bánh xe. Hình 2.5 Sơ đồ phân tích lực hệ thống treo phụ thuộc trong mặt phẳng ngang. Áp dụng nguyên lý Dalambe tách hệ ta tính được trị số cụ thể các lực như sau: F1 =T2+T1= kt .(ZD – q1l) + ct.( - ). F2 = T7+T8=kt .(ZE – q1r) + ct.( - ). F3 = T4+T3=ks .(ZA – ZA’) + cs. (-). F4 = T5+T6=ks. (ZB – ZB’) + cs.( - ). Trong đó: F1, F2 : lực tác dụng từ mặt đường lên khối lượng không được treo. F3, F4 : lực tác dụng từ khối lượng không được treo lên khối lượng được treo và ngược lại. Từ đó ta tính được chuyển vị của các điểm A, B, A’, B’, D, E như sau: ZD = Zu – dq. ZB’ = Zu + d. ZE = Zu + dq. ZA = Zs – d. ZA’ = Zu – d. ZB = Zs + d. Áp dụng định luật 2 Newton với các khối lượng ta có các phương trình cân bằng lực: Với khối lượng không được treo: mu. = -F1 – F2 + F3 + F4 Với khối lượng được treo: Từ 4 phương trình 10), (11), (12), (13) ta có hệ phương trình vi phân chuyển động của hệ thống treo trong mặt phẳng ngang thân xe: Viết lại hệ dưới dạng phương trình: Trong đó: {q} là vec tơ tọa độ suy rộng của hệ . [M] : là ma trận quán tính có dạng ma trận đường chéo: . [C] : là ma trận cản nhớt: . [K] : là ma trận độ cứng: . {F} : vec tơ lực kích thích mặt đường trong mặt phẳng ngang: . Từ phương trình (13) ta viết lại dưới dạng: Tương tự trên đặt ta có: . Trong đó: : Ma trận hàm trạng thái cỡ 8x1. : Ma trận đầu ra cỡ 12x1. : Ma trận đầu vào cỡ 4x1. Những ma trận An, Bn, Cn, Dn được tính theo công thức sau: : Ma trận vuông cỡ 8x8 : Ma trận cỡ 8x4 : Ma trận cỡ 12x8 : Ma trận cỡ 12x4 Trong đó I là ma trận đơn vị cỡ 4x4, O là ma trận 0 cỡ 4x4, những ma trận M,K,C như trên. Ta tính được: . 2.4.2. Hệ thống treo độc lập. Mô hình vật lý hệ thống treo độc lập trong mặt phẳng ngang thân xe: Hình 2.6: Mô hình vật lý xe có hệ thống treo độc lập trong mặt phẳng ngang. Trong đó: Zs, Zul, Zur, : là tọa độ suy rộng của khối lượng được treo và không được treo. mu, ms : khối lượng không được treo và được treo. Jx: mô men quán tính với trục ox. 2d: khoảng cách giữa hai đường tâm bánh. q1l, q1r: nhấp nhô mặt đường bánh trái và phải. Ks, Cs: độ cứng lò xo và hệ số giảm chấn hệ thống treo. Kt, Ct: độ cứng và hệ số giảm chấn lốp. Hình 2.7 Sơ đồ phân tích lực hệ thống treo độc lập trong mặt phẳng ngang. ta có: . Trong đó: F1 : Lực tác dụng từ mặt đường lên khối lượng không được treo bên trái. F2 : Lực tác dụng từ mặt đường lên khối lượng không được treo bên phải. F3 : Lực tác dụng từ khối lượng không được treo bên trái lên khối lượng được treo và ngược lại. F4 : Lực tác dụng từ khối lượng không được treo bên phải lên khối lượng được treo và ngược lại. : Dịch chuyển của điểm A. : Dịch chuyển của điểm B. Áp dụng định luật 2 Newton với từng khối ta có các phương trình cân bằng lực: Đối với khối lượng không được treo bên trái: Đối với khối lượng không được treo bên phải: Đối với khối lượng được treo: Từ 4 phương trình (19), (20), (21), (22) ta có hệ phương trình vi phân chuyển động: Viết lại hệ dưới dạng phương trình: Trong đó: {q} là vec tơ tọa độ suy rộng của hệ . [M] : là ma trận quán tính có dạng ma trận đường chéo: . [C] : là ma trận cản nhớt: . [K] : là ma trận độ cứng: . {F} : vec tơ lực kích thích mặt đường trong mặt phẳng ngang: . Từ phương trình (24) ta viết lại dưới dạng: Tương tự trên ta đặt từ đó ta có: Trong đó: : Ma trận hàm trạng thái cỡ 8x1. : Ma trận đầu ra cỡ 12x1. : Ma trận đầu vào cỡ 4x1. Những ma trận An, Bn, Cn, Dn được tính theo công thức sau: : Ma trận vuông cỡ 8x8 : Ma trận cỡ 8x : Ma trận cỡ 12x8 : Ma trận cỡ 12x4 Trong đó I là ma trận đơn vị cỡ 4x4, O là ma trận 0 cỡ 4x4, những ma trận M,K,C như trên. Ta tính được: CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG DAO ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG TREO TRÊN Ô TÔ MEF5-LAVI-304N 3.1 Giới thiệu về Matlab và Simulink. 3.1.1. Matlab. Matlab là một bộ chương trình phần mềm lớn của lĩnh vực toán số. Tên bộ chương trình là chữ viết tắt từ MATrix LABoratory, thể hiện định hướng chính của chương trình là các phép tính vector và ma trận. Phần cốt lõi của chương trình bao gồm một số hàm toán, chức năng nhập xuất cũng như khả năng điều khiển chu trình mà nhờ đó ta có thể dựng lên các Scrip. Trong Matlab có thể nhập lệnh trực tiếp hoặc ta có thể viết và cất nhiều chuỗi lệnh trong Scripts của Matlab dưới dạng file với ký tự ASCII (m-file). Một dạng đặc biệt trong Matlab là có các hàm chức năng có sẵn (dưới dạng m-file) ta có thể gọi các hàm này ra và sử dụng khi cần. Khi gọi một function ta có thể giao dữ liệu cho function hay nhận dữ liệu cho function đó và trả lại. Ngoài ra một function cũng có thể được các function khác hay script gọi và một script cũng có thể được các cript khác gọi. Đối với phần mềm Matlab người dùng có thể sử dụng nhiều cách. Đối với những người sử dụng thành thạo và biết nhiều về lập trình thì có thể viết một chương trình trong m-file và sau đó suất vào matlab và chạy chương trình muốn thực hiện. Còn với kỹ sư kỹ thuật mới làm quen với Matlab thì có thể vào phần model (Simulink) và vẽ hệ thống cần mô phỏng, sau khi vẽ xong chỉ cần cho chạy cũng mô phỏng được hệ thống. 3.1.2 Simulink. Simulink là phần chương trình mở rộng của Matlab nhằm mục đích mô hình hóa, mô phỏng và khảo sát các hệ thống động học. Giao diện đồ họa trên màn hình Simulink cho phép thể hiện hệ thống dưới dạng sơ đồ tín hiệu với các khối chức năng quen thuộc. Simulink cung cấp cho người sử dụng một thư viện rất phong phú, có sắn với số lượng lớn các khối chức năng cho hệ tuyến tính, phi tuyến và gián đoạn. Hơn thế nữa người dùng có thể tạo nên khối riêng cho mình. Trong đồ án sử dụng phần mềm Matlab - Simulink 7.1 để mô phỏng đánh giá chất lượng của hệ thống treo. Phương pháp được sử dụng là dùng không gian trạng thái, từ mô hình vật lý của hệ thống treo sử dụng Simulink ta xây dựng không gian trạng thái của hệ từ đó đánh giá chất lượng hệ thống. 3.2 Mô phỏng hệ thống treo của xe ô tô MEFA5-LAVI-304N. STT Tên gọi Ký hiệu Giá trị Đơn vị 1 Khối lượng được treo ms 1555 Kg 2 Khối lượng không được treo mu1 = mu2 50 kg 3 Mô men quán tính với trục y Jy 1809 Kg.m2 4 Mô men quán tính với trục x Jx 872 Kg.m2 5 Mô men quán tính của khối lượng không được treo với trục x Iu 250 Kg.m2 6 Khoảng cách cầu trước đến tâm a 1,29 m 7 Khoảng cách cầu sau đến tâm b 1,06 m 8 Khoảng cách bánh xe trước, sau đến tâm xe dq1;dq2 1,82;1,23 m 9 Khoảng cách từ phần tử hệ thống treo trước và sau đến tâm xe d1,d2 1.72;1.13 m 10 Độ cứng lò xo cầu trước ks1 18092 N/m 11 Độ cứng lò xo cầu sau ks2 21718 N/m 12 Độ cứng lốp kt 142000 N/m 13 Hệ số giảm chấn cầu trước cs1 1000 N.s/m 14 Hệ số giảm chấn cầu sau cs2 1040 N.s/m 15 Hệ số giảm chấn lốp ct 0 N.s/m Bảng 3.1 : Thông số xe MEFA5-LAVI-304N. 3.2.1 Mô hình nền đường. Biên dạng của mặt đường có thể định nghĩa là độ sai lệch theo phương thẳng đứng của bề mặt đường so với mặt chuẩn. Mấp mô của mặt đường (Road surface roughess) là nhân tố phản ánh những mấp mô trên mặt cắt dọc của mặt đường, là nguyên nhân chủ yếu ảnh hưởng đến các tính chất khai thác của phương tiện (tính tiện nghi, tính an toàn,...) đặc biệt là ảnh hưởng đến tải trọng động tác động lên xe khi chuyển động. Mấp mô mặt đường là thông số đầu vào quan trọng trong các bài toán dao động, đánh giá tính êm dịu, đánh giá tính an toàn động lực học, đánh giá tải trọng động tác dụng lên xe và xuống đường. Trong các bài toán tính toán khảo sát dao động ô tô, tính toán tải trọng động tác động lên các cụm, hệ thống trên ô tô, mấp mô biên dạng đường có thể được mô tả bằng ba phương pháp chính: + Mấp mô biên dạng đường được mô tả như tập hợp các mấp mô hình học riêng biệt kế tiếp nhau đặc trưng bởi chiều rộng, chiều cao mấp mô hoặc mấp mô biên dạng đường được mô tả bằng hàm có dạng điều hòa. + Mấp mô biên dạng đường được thay thế bằng các hàm xấp xỉ hoặc đường cong nội suy. + Mấp mô biên dạng đường được mô tả như một hàm ngẫu nhiên liên tục của chiều cao nhấp nhô theo chiều dài đường. Trong phạm vi đề tài nghiên cứu dao động hệ thống treo việc mô tả mấp mô nền đường bằng một hàm có dạng điều hòa là khá phù hợp. Mấp mô mặt đường được mô tả bằng một hàm sin. Trong đề tài mấp mô mặt đường được mô tả bằng một hàm sin với tần số 5*pi (Hz), biên độ 0.25 (m/s2 ) với bánh xe trái và 0.5(m/s2 ) với bánh xe phải, góc pha là 900. Trong Simulink ta sử dụng khối “Sine wave” với tín hiệu đầu ra biểu diễn gia tốc của kích thích mặt đường, qua tích phân lần một được vận tốc mấp mô, tích phân lần hai ra chuyển vị (với điều kiện ban đầu của tích phân t=0). Xây dựng mô hình trong Simulink: Hình 3.2: Mô hình nền đường trên Simulink. Để đơn giản mô hình trong Simulink có công cụ create subsystem. Hình 3.3: Khối subsystem của mô hình đường. 3.2.2 Mô hình xe. Trong Simulink đặt mô hình cho xe một khối “ State-Space”. Ta khai báo các thông số tên biến như ma trận đã tạo trong Matlab. Matlab sẽ tự động đưa vào các giá trị để mô phỏng từ Work-space. Trong trường hợp muốn thay đổi giá trị ta không cần thay đổi trong Simulink nữa. Ta kiểm tra hoạt động của khối bằng việc mô phỏng các tín hiệu đầu vào phù hợp. Để có thể có từng tín hiệu đầu ra riêng biệt của khối “ State-Space” ta đặt vào khối “ Demux” và chọn thông số trong “ Number of outputs” là “12”. Ở phía đầu vào của khối đặt một khối “ Mux” với 4 tín hiệu đầu vào. 3.2.2.1 Mô hình xe trong mặt phẳng dọc. Phương trình trạng thái của xe trong mặt phẳng dọc: Sử dụng state-space ta xây dựng đượng mô hình xe trong mặt phẳng dọc với các véc tơ sau: : véc tơ đầu vào. : véc tơ trạng thái. : véc tơ đầu ra. Mô hình Simulink: Hình 3.4: Mô hình Simulink xe trong mặt phẳng dọc. Trong đó khối Subsystem1 và Subsystem2 là những khối Subsystem của nền đường. Hình 3.5: Mô hình nền đường trên Simulink. Khối Subsystem3 là ma trận đầu vào: Hình 3.6 Khối Subsystem đầu vào trong mặt phẳng dọc. Khối Transport delay là một khối trễ thể hiện sự trễ pha giữa nền đường tại bánh trước và bánh sau. Khối transport Delay: Trong đó thời gian trễ (time delay): . Với v = 10m/s là vận tốc thử nghiệm. Sau khi chạy chương trình và mô hình Simulink ta được kết quả: Trục thẳng đứng là giá trị của gia tốc, trục nằm ngang là thời gian Z” ( Phi)”Sy Hình 3.7 Gia tốc thân xe trong mặt phẳng dọc Z’ ( Phi)’Sy Hình 3.8 Vận tốc thân xe trong mặt phẳng dọc Z ( Phi)Sy Hình 3.9 Chuyển vị thân xe trong mặt phăng dọc 3.2.2.2 Mô hình xe trong mặt phẳng ngang. 3.2.2.2.1 Hệ thống treo phụ thuộc. Phương trình trạng thái của xe trong mặt phẳng ngang: Sử dụng State-Space ta xây dựng được mô hình xe trong mặt phẳng dọc với các véc tơ sau: :Véc tơ đầu vào. : véc tơ trạng thái : véc tơ đầu ra. Mô hình Simulink: Hình 3.10: Mô hình Simulink xe treo phụ thuộc trong mặt phẳng ngang. Trong đó khối Subsystem2 và Subsystem3 là khối Subsystem nền đường (như trên đã trình bày). Khối Subsystem4 là khối ma trận đầu vào Hình 3.11 Khối Subsystem đầu vào treo phụ thuộc trong mặt phẳng ngang. Sau khi chạy chương trình và mô hinh Simulink ta được các đồ thị sau: Z”n (phi)”n Hình 3.12 Đồ thị gia tốc. Z’n (phi)’n Hình 3.13 Đồ thị vận tốc. Zn (phi)n Hình 3.14 Đồ thị chuyển vị. 3.2.2.1.2 Hệ thống treo độc lập. Phương trình trạng thái của xe trong mặt phẳng ngang: Sử dụng state-space ta xây dựng được mô hình xe trong mặt phẳng dọc với các véc tơ sau: :Véc tơ đầu vào. : véc tơ trạng thái. : véc tơ đầu ra. Mô hình Simulink: Hình 3.15 Mô hình Simulink xe có hệ thống treo độc lập trong mặt phẳng ngang. Trong đó khối Subsystem1 và Subsystem2 là khối Subsystem của nền đường. Khối Subsystem3 là khối Subsystem ma trận đầu vào. Hình 3.16: Khối Subsystem ma trận đầu vào treo độc lập trong mặt phẳng ngang. Tương tự sau khi chạy chương trình và mô hình Simulink ta được các đồ thị sau: Z”n (phi)”n Hình 3.17 Đồ thị gia tốc. Z’n (phi)’n Hình 3.18 Đồ thị vận tốc. Zn (phi)n Hình 3.19 Đồ thị chuyển vị. 3.3 Đánh giá độ êm dịu của xe. 3.3.1 Khái niệm và các chỉ tiêu đánh giá tính êm dịu của chuyển động. 3.3.1.1 Khái niệm về tính êm dịu của chuyển động. Tính êm dịu chuyển động của ô tô hiểu một cách khái quát là khả năng tự dập tắt lực va đập và rung động khi va chạm vào chướng ngại vật hoặc chuyển động trên nền đường không bằng phẳng. Đó là một tính chất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến sức khỏe của người lái và hành khách đến độ bền của xe đến chất lượng công việc, năng suất và tính liên hợp của ô tô. Tính êm dịu chuyển động phụ thuộc vào tính chất, cường độ của các lực kích thích, đặc điểm cấu tạo của xe mà hệ thống treo là chủ yếu và cuối cùng là phụ thuộc vào trình độ nghề nghiệp của người lái. Các lực kích thích phát sinh do nhiều nguyên nhân khác nhau và có thể chia thành hai nhóm: Các lực kích thích bên trong là các lực rung của máy do các chi tiết không cân bằng, quay không đều và do sự chuyển động không đều của các dòng khí nạp và khí xả của động cơ. Các lực này có tần số trên 150 (Hz), do vậy các lực này ít ảnh hưởng đến người lái và hành khách, khi nghiên cứu dao động của xe không cần tính đến lực rung. Các lực kích thích bên ngoài bao gồm: các lực va đập của bánh xe khi va vào chướng ngại vật, lực quán tính xuất hiện khi xe di chuyển trên đường không bằng phẳng. Các lực này thường có tần số thấp và gây ảnh hưởng mạnh đến sự êm dịu của ô tô. 3.3.1.2 Các chỉ tiêu đánh giá tính êm dịu của chuyển động. Các bộ phận trên cơ thể con người có thể cảm nhận được các dao động cơ học có dải tần và biên độ nhất định nào đó. Tùy theo tính chất dao động con người cả thấy bình thường, khó chịu, mất bình tĩnh, hoảng loạn thần kinh hoặc có thể sinh ra mệ mỏi ốm đau. Các dao động được đặc trưng bởi các thông số: Tần số, biên độ, tốc độ, gia tốc và cường độ thay đổi gia tốc. Tùy thuộc vào tần số dao động mức độ ảnh hưởng của các thông số đến cơ thể con người cũng khác nhau: ở tần số khoảng 5Hz cảm giác của con người chủ yếu phụ thuộc vào gia tốc, với dải tần số 5- 40 (Hz) chủ yếu phụ thuộc vào tốc độ còn những tần số lớn hơn 40 Hz chủ yếu là phụ thuộc vào biên độ dao động. Do những lý do trên để đánh giá tính êm dịu của chuyển động của ô tô thường sử dụng các chỉ tiêu là: tần số dao động thích hợp, gia tốc thích hợp và thời gian tác động của gia tốc. Ô tô làm việc trong những điều kiện rất phức tạp với vùng tần số dao động rất rộng có cả tần số thấp và tần số cao. Do đó tất cả các thông số dao động ít nhiều cũng ảnh hưởng đến người lái và hành khách. Tuy nhiên vùng tần số thấp gây ảnh hưởng mạnh nhất. 3.3.1.2.1 Tần số dao động thích hợp. Con người vốn sớm quen với nhịp bước của mình từ thủa nhỏ. Mỗi bước đi được xem là một dao động. Tùy theo thói quen và dáng vóc của mỗi người, tần số đi bộ bình thường có thể khác nhau và nằm trong khoảng từ 60-80 bước trong một phút (khoảng 4 Km/h), có nghĩa là thực hiện dao động với tần số 60-80 lần/phút. Đó cũng là dải tần số dao động mà con người cảm thấy thoái. Do vậy, tần số dao động thích hợp của ô tô cần phải nằm trong dải tần phù hợp với tần số của người đi bộ bình thường. Những ô tô được đánh giá là có tính êm dịu chuyển động tốt, nếu đảm bảo được những dao động phát sinh khi di chuyển trên mọi địa hình có tần số bằng tần số thích hợp. Trong thực tế, khi thiết kế ô tô thường phải chọn dao động thích hợp trong khoảng 60-80 lần/ phút đối với xe du lịch và 85-120 lần/phút đối với xe tải. 3.3.1.2.2 Gia tốc thích hợp. Như đã phân tích ở trên các lực kích thích ngoài là yếu tố quyết định đến tính êm dịu chuyển động của ô tô mà các lực này còn có tần số thấp nên gia tốc và cường độ thay đổi gia tốc là các thông số ảnh hưởng chính đến cơ thể con người. Chỉ tiêu gia tốc thích hợp cũng là một chỉ tiêu quan trọng dùng để đánh giá tính êm dịu của chuyển động. Chỉ tiêu gia tốc được xác định theo giá trị của gia tốc thẳng đứng của dao động và số lần va đập do độ mấp mô mặt đường gây ra trên 1 km chạy (hình dưới). j, m/s2 7 8 Rất Xấu 5 6 Xấu 4 3 Trung bình 2 Tốt 1 Rất tốt 10 30 15 0 5 i, lần/Km 25 20 Đồ thị đặc trưng mức êm dịu chuyển động của ô tô. [14]. Hình 3.20 Muốn đánh giá một xe có tính êm dịu chuyển động hay không người ta cho xe chạy trên một đoạn đường nhất định kết hợp đo số lần dao động i tính trung bình trên 1 Km đường và gia tốc thẳng đứng j của xe tương ứng. Dựa vào hai thông số đó người ta so với đồ thị chuẩn xem xét thí nghiệm đạt độ êm dịu chuyển động ở thang bậc nào. Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản, cho kết quả nhanh, tuy nhiên chưa thật chính xác vì chưa tính đến thời gian tác động của gia tốc thẳng đứng j. 3.3.1.2.3 Thời gian tác động của gia tốc. Khi ngồi trên ô tô, đặc biệt là đối với người lái, dao động sẽ làm cho người mệt mỏi dần dẫn đến giảm năng suất làm việc hoặc ảnh hưởng lâu dài đến sức khỏe. Các thí nghiệm kéo dài 8h liền cho thấy nhậy cảm hơn cả đối với người là dải tần 4-8 Hz. Trong dải tần này các giá trị cho phép của sai phương gia tốc như sau: Dễ chịu < 0,1 m/s2 Gây mệt mỏi < 0,315 m/s2 Ảnh hưởng tới sức khỏe < 0,63 m/s2 Tiêu chuẩn ISO/DIS 2631: Tiêu chuẩn này thiết lập giá trị giới hạn gia tốc hiệu dụng phụ thuộc vào tần số dao động của ô tô đo được. Công thức tính sai phương gia tốc a: Trong đó: a: sai phương gia tốc (m/s2). T: thời gian (s). : gia tốc thẳng đứng của khối lượng được treo (m/s2). Đồ thị biểu thị giá trị cho phép của gia tốc thẳng đứng và gia tốc dọc phụ thuộc vào tần số trung bình của dải thu gọn theo hàm mũ thông qua thời gian gây nên dao động. Hình 3.21 Giá trị cho phép của gia tốc thẳng đứng và gia tốc dọc. [9]. 3.4 Đánh giá ảnh hưởng của thông số hệ thống treo đến tính êm dịu của xe. Như ta đã biết có nhiều phương pháp và chỉ tiêu đánh giá tính êm dịu của hệ thống treo, trong luận văn này em sử dụng chỉ tiêu Tiêu Chuẩn ISO/DIS 2631 để đánh giá chất lượng của hệ thống treo hình 3.21 là đồ thị giá trị cho phép của gia tốc thẳng đứng và gia tốc dọc theo tiêu chuẩn ISO/DIS 2631 như vậy trong phần này là phải mô phỏng được sự thay đổi gia tốc của xe và lấy kết quả đó để tìm ra giá trị sai phương gia tốc sau đó so sánh với đồ thị hình 3.21 nếu thỏa mãn thì hệ thống treo này đạt yêu cầu. Giới hạn trong đề tài để đánh giá ảnh hưởng của thông số hệ thống treo đến tính êm dịu chuyển động của xe ta chỉ đánh giá ảnh hưởng của hai thông số độ cứng phần tử đàn hồi và hệ số giảm chấn của phần tử giảm chấn. Ta tiếp tục sử dụng xe MEFA5-LAVI-304N làm mẫu với giả thiết thông số xe, thời gian thử và vận tốc thử như trên. Như ta đã biết, độ êm dịu chuyển động của xe ngoài phụ thuộc vào kết cấu, chất lượng hệ thống treo còn phụ thuộc vào chất lượng nền đường, vì vậy để đánh giá được chính xác độ êm dịu chuyển động ta cần phải căn cứ trên cơ sở một nền đường cụ thể. Trong phạm vi đề tài, em xin trình bày việc đánh giá trên cơ sở nền đường hình sin có biên độ 0.025 (m) với vệt bánh trái và 0.05 (m) với vệt bánh phải, tần số 5*pi (rad/s) và góc pha 900 3.4.1 Trong mặt phẳng dọc. Mô hình Simulink Hình 3.22: Mô hình Simulink trong mặt phẳng dọc. Để đưa ra được đồ thị thể hiện ảnh hưởng của hai thông số độ cứng và hệ số giảm chấn đến tính êm dịu chuyển động ta sử dụng kết hợp giữa lập trình trong Matlab và mô hình Simulink. Ảnh hưởng của hệ số độ cứng Ks tới tính êm dịu của xe: Chương trình Matlab trong file “ctdoc.m”. Sau khi chạy chương trình ta được đồ thị như sau: Đồ thị thể hiện độ lớn gia tốc thân xe trong mặt phẳng dọc theo thời gian khi thay đổi giá trị độ cứng Ks. Hình 3.23 Đồ thị gia tốc theo phương dọc khi Ks=18092(N/m). Trong đó: Trục tung thể hiện độ lớn gia tốc thân xe trong mặt phẳng dọc và (m/s2 đối với gia tốc dài và rad/s2 đối với gia tốc góc). Trục hoành thể hiện thời gian t (s). Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa sai phương gia tốc trong mặt phẳng dọc với hệ số độ cứng phần tử đàn hồi Ks. Hình 3.24: Mối quan hệ giữa sai phương gia tốc dọc với độ cứng lò xo. Trong đó: Trục tung thể hiện sai phương gia tốc (m/s2 đối với gia tốc dài và rad/s2 đối với gia tốc góc). Trục hoành thể hiện giá trị độ cứng Ks (N/m). Nhận xét: Nhìn vào đồ thị ta thấy khi độ cứng của lò xo Ks=18092(N/m) thì sai phương gia tốc theo phương thẳng đứng Z” là khoảng 4,4.10-3 (m/s2) và sai phương gia tốc theo phương dọc (phi)”=2,4.10-3(m/s2), so sánh tiêu chuẩn ISO/DIS2631 ta thấy hoàn toàn phù hợp. Vậy Ks=18092(N/m) thỏa mãn tính êm dịu. Ảnh hưởng của hệ số giảm chấn Cs tới tính êm dịu của xe: Chương trình Matlab trong file “ctdoccs.m”. Sau khi chạy chương trình ta được đồ thị như sau: Đồ thị thể hiện độ lớn gia tốc thân xe trong mặt phẳng dọc theo thời gian khi thay đổi giá trị hệ số giảm chấn Cs. Hình 3.25: Đồ thị gia tốc trong mặt phẳng dọc khi Cs =1000(Ns/m). Trong đó: Trục tung thể hiện độ lớn gia tốc thân xe trong mặt phẳng dọc và (m/s2 đối với gia tốc dài và rad/s2 đối với gia tốc góc). Trục hoành thể hiện thời gian t (s). Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa sai phương gia tốc trong mặt phẳng dọc với hệ số giảm chấn Cs. Hình 3.26 Mối quan hệ giữa sai phương gia tốc dọc với hệ số giảm chấn. Trong đó: Trục tung thể hiện sai phương gia tốc (m/s2 đối với gia tốc dài và rad/s2 đối với gia tốc góc). Trục hoành thể hiện hệ số giảm chấn Cs (N.s/m). Nhận xét: Nhìn vào đồ thị ta thấy khi hệ số giảm chấnCs=1000 (Ns/m) thì sai phương gia tốc theo phương thẳng đứng Z” là khoảng 0,004 (m/s2) và sai phương gia tốc theo phương dọc (phi)” = 2,5.10-3(m/s2), so sánh tiêu chuẩn ISO/DIS2631 ta thấy hoàn toàn phù hợp.Vậy Cs=1000 (N/m) thỏa mãn tính êm dịu. 3.4.2 Trong mặt phẳng ngang. 3.4.2.1 Đối với treo độc lập. Mô hình Simulink: Hình 3.27 Mô hình Simulink hệ thống treo độc lập trong mặt phẳng ngang. Ảnh hưởng của Ks tới độ êm dịu của xe: Chương trình Matlab trong file “ngangdl.m”. Sau khi chạy chương trình ta được đồ thị như sau: Đồ thị thể hiện độ lớn gia tốc thân xe trong mặt phẳng ngang (đối với hệ thống treo độc lập) theo thời gian khi thay đổi giá trị hệ số độ cứng Ks. Hình 3.28 Đồ thị gia tốc thân xe Ks=18092(N/m). Trong đó: Trục tung thể hiện độ lớn gia tốc thân xe trong mặt phẳng dọc và (m/s2 đối với gia tốc dài và rad/s2 đối với gia tốc góc). Trục hoành thể hiện thời gian t (s). Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa sai phương gia tốc trong mặt phẳng ngang với hệ số độ cứng lò xo Ks: Hình 3.29 Mối quan hệ giữa sai phương gia tốc ngang với hệ số độ cứng. Trong đó: Trục tung thể hiện sai phương gia tốc (m/s2 đối với gia tốc dài và rad/s2 đối với gia tốc góc). Trục hoành thể hiện hệ số độ cứng Ks (N/m). Nhận xét: Nhìn vào đồ thị ta thấy khi độ cứng của lò xo Ks=18092 (N/m) thì sai phương gia tốc theo phương thẳng đứng Z” là khoảng 4,9.10-3 (m/s2) và sai phương gia tốc theo phương dọc (phi)”=5,2.10-3(m/s2), so sánh tiêu chuẩn, ISO/DIS2631 ta thấy hoàn toàn phù hợp. Vậy Ks=18092(N/m) với hệ thống treo độc lập của mặt phẳng ngang của loại xe này thỏa mãn tính êm dịu. Ảnh hưởng của cs tới độ êm dịu của xe: Chương trình Matlab trong file “ngangdlcs.m”. Sau khi chạy chương trình ta được đồ thị như sau: Đồ thị thể hiện độ lớn gia tốc thân xe trong mặt phẳng ngang (đối với hệ thống treo độc lập) theo thời gian khi thay đổi giá trị hệ số giảm chấn Cs. Hình 3.30: Đồ thị gia tốc thân xe. Trong đó: Trục tung thể hiện độ lớn gia tốc thân xe trong mặt phẳng dọc và (m/s2 đối với gia tốc dài và rad/s2 đối với gia tốc góc). Trục hoành thể hiện thời gian t (s). Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa sai phương gia tốc trong mặt phẳng ngang với hệ số giảm chấn Cs: Hình 3.31: Mối quan hệ giữa sai phương gia tốc ngang với hệ số giảm chấn. Trong đó: Trục tung thể hiện sai phương gia tốc (m/s2 đối với gia tốc dài và rad/s2 đối với gia tốc góc). Trục hoành thể hiện hệ số giảm chấn Cs (N.s/m). Nhận xét: Nhìn vào đồ thị ta thấy khi hệ số giảm chấn Cs=1000(N.s/m) thì sai phương gia tốc theo phương thẳng đứng Z” là khoảng 5,3.10-3 (m/s2) và sai phương gia tốc theo phương dọc (phi)”=9,1.10-3(m/s2), so sánh tiêu chuẩn ISO/DIS2631 ta thấy hoàn toàn phù hợp. Vậy Cs=18092(N/m) với hệ thống treo độc lập của mặt phẳng ngang của loại xe này thỏa mãn tính êm dịu. 3.4.2.2 Đối với treo phụ thuộc. Ảnh hưởng của Ks tới độ êm dịu của xe: Chương trình Matlab trong file “ctngangpt.m”. Sau khi chạy chương trình ta được đồ thị như sau: Đồ thị thể hiện độ lớn gia tốc thân xe trong mặt phẳng ngang (đối với hệ thống treo phụ thuộc) theo thời gian khi thay đổi giá trị hệ số độ cứng Ks. Hình 3.32 Đồ thị gia tốc khi Ks=21718(N/m). Trong đó: Trục tung thể hiện độ lớn gia tốc thân xe trong mặt phẳng dọc và (m/s2 đối với gia tốc dài và rad/s2 đối với gia tốc góc). Trục hoành thể hiện thời gian t (s). Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa sai phương gia tốc trong mặt phẳng ngang với hệ số độ cứng lò xo Ks. Hình 3.33: Mối quan hệ giữa sai phương gia tốc ngang với hệ số độ cứng. Trong đó: Trục tung thể hiện sai phương gia tốc (m/s2 đối với gia tốc dài và rad/s2 đối với gia tốc góc). Trục hoành thể hiện hệ số độ cứng Ks (N/m). Nhận xét: Từ đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa sai phương gia tốc với hệ số Ks=21718(N/m) (hình 5.14) Z”= 5,8.10-3 (m/s2) (phi)”=1,4.10-3(m/s2), so sánh tiêu chuẩn ISO/DIS2631 phù hợp. Ảnh hưởng của Cs đến độ êm dịu của xe: Chương trình Matlab trong file “ngangptcs.m”. Sau khi chạy chương trình ta được đồ thị như sau: Đồ thị thể hiện độ lớn gia tốc thân xe trong mặt phẳng ngang (đối với hệ thống treo phụ thuộc) theo thời gian khi thay đổi giá trị hệ số giảm chấn Cs. Hình 3.34 Đồ thị gia tốc thân xe khi Cs=1040(N.s/m). Trong đó: Trục tung thể hiện độ lớn gia tốc thân xe trong mặt phẳng dọc và (m/s2 đối với gia tốc dài và rad/s2 đối với gia tốc góc). Trục hoành thể hiện thời gian t (s). Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa sai phương gia tốc trong mặt phẳng ngang với hệ số độ cứng lò xo Ks. Hình 3.35 Mối quan hệ giữa sai phương gia tốc ngang với hệ số giảm chấn. Trong đó: Trục tung thể hiện sai phương gia tốc (m/s2 đối với gia tốc dài và rad/s2 đối với gia tốc góc). Trục hoành thể hiện hệ số giảm chấn Cs (N.s/m). Nhận xét: Tương tự như đối với độ cứng Ks, Từ đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa sai phương gia tốc với hệ số Cs=1040(N.s/m) (hình 5.14) Z”= 5,8.10-3 (m/s2) (phi)”=1,4.10-3(m/s2), so sánh tiêu chuẩn ISO/DIS2631 phù hợp. KẾT LUẬN: Trong thời gian qua với nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn Ths. Phạm Thế Minh cùng tập thể thầy cô bộ môn kỹ thuật máy em đã hoàn thành đồ án của mình. Đồ án đã đạt được những kết quả sau: 1. Nghiên cứu, tìm hiểu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của một số hệ thống treo đang được sử dụng rộng rãi tại thị trường Việt Nam, đặc biệt là việc nghiên cứu, tìm hiểu về nguyên lý hoạt động và cấu tạo của một số loại hệ thống treo thông dụng trên ô tô hiện nay. 2. Xây dựng được mô hình xe hai cầu trong mặt phẳng dọc và mặt phẳng ngang thân xe. Đặc biệt trong mặt phẳng ngang thân xe đã xây dựng được mô hình riêng biệt đối với hệ thống treo độc lập và phụ thuộc trên xe MEFA5-LAVI-304N. 3. Tìm hiểu về phần mềm Matlab và Simulink để từ đó xây dựng được mô hình giải bài toán dao động thân xe trong hai mặt phẳng dọc và ngang trên phần mềm Matlab – Simulink, và có thể tính toán đưa ra được những thông số động lực học thân xe trong hai mặt phẳng dọc và ngang thân xe. Từ mô hình Simulink và lập trình trên phần mềm Matlab 7.1, với thông số xe ô tô MEFA5-LAVI-304N, em đã đưa ra được đồ thị biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa gia tốc thân xe trong mặt phẳng dọc và ngang theo miền tần số, qua đó đánh giá được chất lượng hệ thống treo. Đồng thời cũng đưa ra được đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa sai phương gia tốc thân xe với các thông số Cs và Ks trong hai mặt phẳng dọc và ngang đối với thông số hệ thống treo, qua đó giúp ta đánh giá được ảnh hưởng của các thông số đó đến tính năng êm dịu chuyển động của xe. Sau quá trình tiến hành thực hiện đề tài em đã cố gắng để thu được những kết quả như yêu cầu tuy nhiên do trình độ bản thân và thời gian có hạn nên việc thực hiện đề tài vẫn còn những thiếu xót, những kết quả nghiên cứu tính toán vẫn chưa thực sự sát với thực tế và quá trình hiện đại hóa ngày nay. Để hoàn thiện hơn chất lượng đề tài em rất mong nhận được sự đóng góp đánh giá của các thầy cô cùng toàn thể các bạn. Em xin chân thành cảm ơn. Tài liệu tham khảo [1]. - Lý thuyết ô tô máy kéo - GS TS . Nguyễn Hữu Cẩn Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật- 1998. [2]. Lý thuyết ô tô - Nguyễn Ngọc Lâm Trường đại học giao thông vận tải Hà Nội – 1984. [3]. Hướng dẫn sử dụng Matlab- Trần Văn Nghĩa Trường đại học bách khoa Hà Nội – 2000. [4]. Bài giảng động lực học máy - Nguyễn Bá Nghị Trường đại học giao thông vận tải. [5]. Bài giảng mô phỏng thiết kế hệ thống tự động - An Tri Tân Trường đại học giao thông vận tải. [6]. Đề tài” Thiết kế hệ thống treo độc lập và mô phỏng dao động xe minibus 8 chỗ ngồi sản xuất và lắp ráp tại Việt Nam”- Trần Hùng Anh,Nguyễn Anh Ngọc Trường ĐH Bách Khoa HN. [7]. Đề tài “Đánh giá ảnh hưởng của một số thông số đến hệ thống treo” – Nguyễn Công Trường Trường ĐH GTVT [8]. Matlab và Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động – Nguyễn Phùng Khoang Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật. [9]. [10]. www.otosaigon.com [11]. [12]. [13]. [14]. [15]. http: Tailieu.vn [15]. Dự án KC.05.DA.13 “Hoàn thiện thiết kế, công nghệ chế tạo và lắp ráp dòng xe mini buýt thông dụng 6-8 chỗ ngồi mang nhãn hiệu Việt Nam - PGS.TS: Dư Quốc Thịnh Phụ lục Chương trình Matlab Chương trình mô phỏng gia tốc xe trong mặt phẳng dọc. %% File %%% CAC MA TRAN CUA PHUONG TRINH TRANG THAI CUA HE %% Thong so xe%% ms = 1555; %% Khoi luong duoc treo(Kg) mu1 = 50; mu2 = 50; mu = 50; %% Khoi luong khong duoc treo(Kg) Jy = 1809; %% Momen quan tinh cua khoi luong duoc treo doi voi truc Y (Kg.m2) a = 1.29; b = 1.06; %% Khoang cach tu cau truoc, sau den tam xe (m) V = 10; %% van toc (m/s) ks11 = 18029; %% Do cung lo xo truoc (N/m) ks21 = 21718; %% Do cung lo xo sau (N/m) kt11 =142000; kt12 = 142000; kt13 = 142000; kt21 =142000; kt22 = 142000; kt23 = 142000;%% Do cung lop xe (N/m) cs11 = 1000; %% He so giam chan cau truoc (N.s/m) cs21 = 1040; %% He so giam chan cau sau (N.s/m) ct11 = 0; ct21 = 0; %% He so giam chan lop(N.s/m) %%% Ma tran khoi luong m=[mu1 mu2 ms Jy]; Md=diag(m) %%%% Ma tran can nhot Cd1 = [(cs11+ct11) 0 -cs11 a*cs11; 0 (cs21+ct21) -cs21 -b*cs21; -cs11 -cs21 (cs11+cs21) (b*cs21-a*cs11); a*cs11 -b*cs21 (b*cs21-a*cs11) (a*a*cs11+b*b*cs21)] %%% Ma tran do cung Kd1 = [(ks11+kt11) 0 -ks11 a*ks11; 0 (ks21+kt21) -ks21 -b*ks21; -ks11 -ks21 (ks11+ks21) (b*ks21-a*ks11); a*ks11 -b*ks21 (b*ks21-a*ks11) (a*a*ks11+b*b*ks21)] %%%%%% Nhung ma tran cua PTTT Ad1 = [zeros(4) eye(4);-inv(Md)*Kd1 -inv(Md)*Cd1 ] Bd1 = [zeros(4); inv(Md)] Cd1 = [eye(4) zeros(4); zeros(4) eye(4); -inv(Md)*Kd1 -inv(Md)*Cd1] Dd1 = [zeros(4); zeros(4); inv(Md)] Chương trình mô phỏng gia tốc thân xe trong mặt phẳng ngang.phụ thuộc %% File %%% CAC MA TRAN CUA PHUONG TRINH TRANG THAI CUA HE %%%% thong so xe%%% ms=1555; %% khoi luong duoc treo(Kg) mu = 50; %% khoi luong khong duoc treo(Kg) Jx = 872; %%Momen quan tinh cua khoi luong duoc treo voi truc X (Kg.m2) Iu =250 ; %% Momen quan tinh cua khoi luong khong duoc treo voi truc X (Kg.m2) dq= 1.23; %% khoang cach tu banh xe trai, phai den tam xe (m) d =1.72;%% khoang cach tu he thong treo den tam xe (m) ks1=21718; %% do cung phan tu dan hoi (N/m) kt1=140000; %% do cung lop xe (N/m) cs1=1040; %% he so giam chan (N.s/m) ct1=0; %% he so giam chan lop(N.s/m) %%% ma tran khoi luong m=[mu Iu ms Jx]; Mn = diag(m) %% TH1 ks=ks1;kt=kt1;cs=cs1;ct=ct1 %% Ma tran can nhot Cn1 = [2*(ct1+cs1) 0 -2*cs1 0 ; 0 2*(dq*dq*ct1+d*d*cs1) 0 -2*d*d*cs1; -2*cs1 0 2*cs1 0 ; 0 -2*d*d*cs1 0 2*d*d*cs1] %%% Ma tran do cung; Kn1 = [2*(kt1+ks1) 0 -2*ks1 0 ; 0 2*(dq*dq*kt1+d*d*ks1) 0 -2*d*d*ks1; -2*ks1 0 2*ks1 0 ; 0 -2*d*d*ks1 0 2*d*d*ks1] %%%%% Các ma cua PTTT; An1 = [zeros(4) eye(4);-inv(Mn)*Kn1 -inv(Mn)*Cn1 ] Bn1 = [zeros(4); inv(Mn)] Cn1 = [eye(4) zeros(4); zeros(4) eye(4); -inv(Mn)*Kn1 -inv(Mn)*Cn1] Dn1 = [zeros(4); zeros(4); inv(Mn)] Ảnh hưởng của hệ số độ cứng Ks đến độ êm dịu của xe: Chương trình Matlab trong file “ctdoc.m”. global tsim %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %% Thong so xe %% ms=1555; %% Khoi luong duoc treo(Kg) mu1 = 50; mu2 = 50; mu = 50; %% Khoi luong khong duoc treo(Kg) Jy =1809; %% Momen quan tinh cua khoi luong duoc treo voi truc Y (Kg.m2) Jx = 872; %%Momen quan tinh cua khoi luong duoc treo voi truc X (Kg.m2) Iu =250 ; %% Momen quan tinh cua khoi luong khong duoc treo voi truc X (Kg.m2) a= 1.29; %% Khoang cach tu cau truoc den tam xe (m) b =1.06; %% Khoang cach tu cau sau den tam xe (m) dq= 1.23; %% Khoang cach tu banh xe ben trai, phai den tam xe (m) d =1.71 ; %% Khoang cach tu he thong treo ben trai, phai den tam xe(m) V=10 %% van toc thu (m/s) %---------------------------------------- ks=[18092:18092:18092]; % do cung lo xo truoc. (N/m) for i=1:length(ks) ks_1 = ks(i); ks1=ks_1; ks2=ks_1+2500; % do cung lo xo sau. (N/m) kt1=140000; kt2=140000; % do cung lop xe (N/m) %-- giam chan (Ns/m) cs1=1000; cs2=1040; %%gia tri giam chan hai cau ct1=0; ct2=0; %%gia tri giam chan lop xe %---------------------------------------- % ma tran khoi luong m=[mu1 mu2 ms Jy]; Md=diag(m); %%%% Ma tran can nhot Cd = [(cs1+ct1) 0 -cs1 a*cs1; 0 (cs2+ct2) -cs2 -b*cs2; -cs1 -cs2 ( cs1+cs2) (b*cs2-a*cs1); a*cs1 -b*cs2 (b*cs2-a*cs1) (a*a*cs1+b*b*cs2)] %%% Ma tran do cung Kd = [(ks1+kt1) 0 -ks1 a*ks1; 0 (ks2+kt2) -ks2 -b*ks2; -ks1 -ks2 (ks1+ks2) (b*ks2-a*ks1); a*ks1 -b*ks2 (b*ks2-a*ks1) (a*a*ks1+b*b*ks2)] %%%%%% Ma tran cua he phuong trinh trang thai Ad = [zeros(4) eye(4);-inv(Md)*Kd -inv(Md)*Cd ] Bd = [zeros(4); inv(Md)] Cd = [eye(4) zeros(4); zeros(4) eye(4); -inv(Md)*Kd -inv(Md)*Cd] Dd = [zeros(4); zeros(4); inv(Md)] %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% tsim = 10; %% thoi gian thu nghiem my_opt = simset('InitialStep', 0.01, 'OutputVariables', 'txy'); [t,x,y] = sim('doc', [0, tsim], my_opt); figure(1); %clf; subplot(221), plot(t, CF,'k-','LineWidth',0.5); hold on; title('gia toc thang dung Z''s'); ylabel('(Z'') [m/s2]'); grid; legend ('(gia toc thang dung Z''s)',1); subplot(222), plot(t, CF1,'k-','LineWidth',0.5); hold on; title('gia toc goc thang dung phi''sy'); ylabel('phi''sy [m/s2]'); grid; legend ('gia toc goc phi''sy',1); % -------------------- CF0(i) = std(CF,1); % s = std(X) Returns the standard deviation of X CF(i) = std(CF1,1); ks1(i)=ks(i); figure(2); %clf; subplot(121),plot(ks1(i),CF0(i),'ko'); hold on; title('Anh huong den gia toc Z''s'); xlabel('Ks [N/m]'); ylabel(' Z"[m/s^2]'); grid; subplot(122),plot(ks1(i),CF(i),'ko'); hold on; title('Anh huong den gia toc phi''sy'); xlabel('Ks [N/m]'); ylabel(' phi"[m/s^2]'); grid; end Ảnh hưởng của hệ số giảm chấn Cs đến độ êm dịu của xe: Chương trình Matlab trong file “ctdoccs.m”. global tsim %% Thong so xe %% ms=1555; %% Khoi luong duoc treo(Kg) mu1 = 50; mu2 = 50; mu = 50; %% Khoi luong khong duoc treo(Kg) Jy =1809; %% Momen quan tinh cua khoi luong duoc treo voi truc Y (Kg.m2) Jx = 872; %%Momen quan tinh cua khoi luong duoc treo voi truc X (Kg.m2) Iu =250 ; %% Momen quan tinh cua khoi luong khong duoc treo voi tr?c X (Kg.m2) a= 1.29; %% Khoang cach tu cau truoc den tam xe (m) b =1.06; %% Khoang cach tu cau sau den tam xe (m) dq= 1.82; %% Khoang cach tu banh xe ben trai, phai den tam xe (m) d =1.72 ; %% Khoang cach tu he thong treo ben trai, phai den tam xe(m) V=10 %% van toc thu(m/s) ks1=18092; ks2=21718; %-- do cung lo xo (N/m) kt1=140000; kt2=140000; %- do cung lop xe (N/m) %- giam chan (Ns/m) cs=[1000:1000:1000]; for i=1:length(cs) cs_1 = cs(i); cs1=cs_1; %% giam chan cau truoc cs2=cs_1+100; %% giam chan cau sau ct1=0; ct2=0; %---------------------------------------- % Ma tran khoi luong m=[mu1 mu2 ms Jy]; Md=diag(m); %%%% Ma tran can nhot Cd = [(cs1+ct1) 0 -cs1 a*cs1; 0 (cs2+ct2) -cs2 -b*cs2; -cs1 -cs2 ( cs1+cs2) (b*cs2-a*cs1); a*cs1 -b*cs2 (b*cs2-a*cs1) (a*a*cs1+b*b*cs2)]; %%% Ma tran do cung Kd = [(ks1+kt1) 0 -ks1 a*ks1; 0 (ks2+kt2) -ks2 -b*ks2; -ks1 -ks2 (ks1+ks2) (b*ks2-a*ks1); a*ks1 -b*ks2 (b*ks2-a*ks1) (a*a*ks1+b*b*ks2)]; %%%%%% Ma tran cua he phuong trinh trang thai Ad = [zeros(4) eye(4);-inv(Md)*Kd -inv(Md)*Cd ] Bd = [zeros(4); inv(Md)] Cd = [eye(4) zeros(4); zeros(4) eye(4); -inv(Md)*Kd -inv(Md)*Cd] Dd = [zeros(4); zeros(4); inv(Md)]; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% tsim = 10; % thoi gian thu (s) my_opt = simset('InitialStep', 0.01, 'OutputVariables', 'txy'); [t,x,y] = sim('doc', [0, tsim], my_opt); figure(1); %clf; subplot(221), plot(t, CF,'k-','LineWidth',0.5); hold on; title('gia toc thang dung Z''s'); ylabel('(Z'') [m/s2]'); grid; legend ('(gia toc thang dung)',1); subplot(222), plot(t, CF1,'k-','LineWidth',0.5); hold on; title('gia toc goc thang dung phi''sy'); ylabel('phi''sy [m/s2]'); grid; legend ('gia toc goc',1); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% CF0(i) = std(CF,1); % s = std(X) Returns the standard deviation of X CF2(i) = std(CF1,1); cs1(i)=cs(i); figure(2); %clf; subplot(121),plot(cs1(i),CF0(i),'ko'); hold on; title('Anh huong den gia toc Z''s'); xlabel('Cs [Ns/m]'); ylabel(' Z"[m/s^2]'); grid; subplot(122),plot(cs1(i),CF2(i),'ko'); hold on; title('Anh huong den gia toc goc phi''sy'); xlabel('Cs [Ns/m]'); ylabel(' phi"[m/s^2]'); grid; end. Ảnh hưởng của Ks đến độ êm dịu của xe: Chương trình Matlab trong file “ngangdl.m”. %% Thong so xe %%. ms=1555; %% Khoi luong duoc treo(Kg). mu1 = 50; mu2 = 50; mu = 50; %% Khoi luong khong duoc treo(Kg). Jy =1809; %% Momen quan tinh cua khoi luong duoc treo voi truc Y (Kg.m2). Jx = 872; %%Momen quan tinh cua khoi luong duoc treo voi truc X (Kg.m2). Iu =250 ; %% Momen quan tinh cua khoi luong khong duoc treo voi truc X (Kg.m2). a= 1.29; %% Khoang cach tu cau truoc den tam xe (m). b =1.06; %% Khoang cach tu cau sau den tam xe (m). dq=1.83; %% Khoang cach tu banh xe ben trai, phai den tam xe (m). d =1.72 ; %% Khoang cach tu he thong treo ben trai, phai den tam xe(m). V=10 %% van toc thu (m/s). %- do cung lo xo (N/m). ks1=[10000:10000:18192]; for i=1:length(ks1) ks_1 = ks1(i); ks=ks_1; kt=140000; %- do cung lop xe cs=1000; ct=0; %- giam chan %%% ma tran khoi luong m=[mu mu ms Jx]; Mn = diag(m) %% Ma tran can nhot Cn = [(ct+cs) 0 -cs d*cs; 0 (ct+cs) -cs -d*cs; -cs -cs 2*cs 0 ; d*cs -d*cs 0 2*d*d*cs] %%% Ma tran do cung; Kn = [(kt+ks) 0 -ks d*ks; 0 (kt+ks) -ks -d*ks; -ks -ks 2*ks 0 ; d*ks -d*ks 0 2*d*d*ks] %%%%% Các ma cua PTTT; An = [zeros(4) eye(4);-inv(Mn)*Kn -inv(Mn)*Cn ] Bn = [zeros(4); inv(Mn)] Cn = [eye(4) zeros(4); zeros(4) eye(4); -inv(Mn)*Kn -inv(Mn)*Cn] Dn = [zeros(4); zeros(4); inv(Mn)] % -------------------- tsim = 10; % thoi gian thu (s) my_opt = simset('InitialStep', 0.01, 'OutputVariables', 'txy'); [t,x,y] = sim('ngangdl', [0, tsim], my_opt); figure(1); %clf; subplot(221), plot(t, CF,'k-','LineWidth',0.5); hold on; title('gia toc thang dung Z''s'); ylabel('(Zs'') [m/s2]'); grid; legend ('(gia toc thang dung)',1); subplot(222), plot(t, CF1,'k-','LineWidth',0.5); hold on; title('gia toc goc thang dung phi''sx'); ylabel('phi''sx [m/s2]'); grid; legend ('gia toc goc',1); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% CF0(i) = std(CF,1); % s = std(X) Returns the standard deviation of X CF(i) = std(CF1,1); ks(i)=ks1(i); figure(2); %clf; subplot(121),plot(ks(i),CF0(i),'ko'); hold on; title('Anh huong den gia toc Z''s'); xlabel('Ks [N/m]'); ylabel(' Z"s[m/s^2]'); grid; subplot(122),plot(ks(i),CF(i),'ko'); hold on; title('Anh huong den gia toc phi''sx'); xlabel('Ks [N/m]'); ylabel(' phi"sx[m/s^2]'); grid; end Ảnh hưởng của cs đến độ êm dịu của xe: Chương trình Matlab trong file “ngangdlcs.m”. global tsim %% Thong so xe %% ms=1555; %% Khoi luong duoc treo(Kg) mu1 = 50; mu2 = 50; mu = 50; %% Khoi luong khong duoc treo(Kg) Jy =1809; %% Momen quan tinh cua khoi luong duoc treo voi truc Y (Kg.m2) Jx = 872; %%Momen quan tinh cua khoi luong duoc treo voi truc X (Kg.m2) Iu =250 ; %% Momen quan tinh cua khoi luong khong duoc treo voi truc X (Kg.m2) a= 1.29; %% Khoang cach tu cau truoc den tam xe (m) b =1.06; %% Khoang cach tu cau sau den tam xe (m) dq= 1.83; %% Khoang cach tu banh xe ben trai, phai den tam xe (m) d =1.72 ; %% Khoang cach tu he thong treo ben trai, phai den tam xe(m) V=10 %% van toc thu (m/s) ks=18092; % do cung lo xo (N/m) kt=140000; % do cung lop xe (N/m) % giam chan (Ns/m) cs1=[1000:1000:1000]; for i=1:length(cs1) cs_1 = cs1(i); cs=cs_1 ct=0; %%% ma tran khoi luong m=[mu mu ms Jx]; Mn = diag(m) %% Ma tran can nhot Cn = [(ct+cs) 0 -cs d*cs; 0 (ct+cs) -cs -d*cs; -cs -cs 2*cs 0 ; d*cs -d*cs 0 2*d*d*cs] %% Ma tran do cung; Kn = [(kt+ks) 0 -ks d*ks; 0 (kt1+ks) -ks -d*ks; -ks -ks 2*ks 0 ; d*ks -d*ks 0 2*d*d*ks] %%%%% Các ma cua PTTT; An = [zeros(4) eye(4);-inv(Mn)*Kn -inv(Mn)*Cn ] Bn = [zeros(4); inv(Mn)] Cn = [eye(4) zeros(4); zeros(4) eye(4); -inv(Mn)*Kn -inv(Mn)*Cn] Dn = [zeros(4); zeros(4); inv(Mn)] %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% tsim = 10; % thoi gian thu nghiem (s) my_opt = simset('InitialStep', 0.01, 'OutputVariables', 'txy'); [t,x,y] = sim('ngagdlcs', [0, tsim], my_opt); figure(1); %clf; subplot(221), plot(t, CF,'k-','LineWidth',0.5); hold on; title('gia toc thang dung Z''s'); ylabel('(Zs'') [m/s2]'); grid; legend ('(gia toc thang dung)',1); subplot(222), plot(t, CF1,'k-','LineWidth',0.5); hold on; title('gia toc goc thang dung phi''sx'); ylabel('phi''sx [m/s2]'); grid; legend ('gia toc goc',1); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% CF0(i) = std(CF,1); % s = std(X) Returns the standard deviation of X CF(i) = std(CF1,1); cs(i)=cs1(i); figure(2); %clf; subplot(121),plot(cs(i),CF0(i),'ko'); hold on; title('Anh huong den gia toc Z''s'); xlabel('Cs [Ns/m]'); ylabel(' Z"s[m/s^2]'); grid; subplot(122),plot(cs(i),CF(i),'ko'); hold on; title('Anh huong den gia toc goc phi''sx'); xlabel('Cs [Ns/m]'); ylabel(' phisx"[m/s^2]'); grid; end Đối với treo phụ thuộc Ảnh hưởng của Ks đến độ êm dịu của xe: Chương trình Matlab trong file “ctngangpt.m”. global tsim %% Thong so xe %% ms=1555; %% Khoi luong duoc treo(Kg) mu1 = 50; mu2 = 50; mu = 50; %% Khoi luong khong duoc treo(Kg) Jy =1809; %% Momen quan tinh voi truc Y (Kg.m2) Jx = 872; %%Momen quan tinh cua khoi luong duoc treo voi truc X (Kg.m2) Iu =250; %% Momen quan tinh cua khoi luong khong duoc treo voi truc X (Kg.m2) a= 1.29; %% Khoang cach tu cau truoc den tam xe (m) b =1.06; %% Khoang cach tu cau sau den tam xe (m) dq= 1.83; %% Khoang cach tu banh xe ben trai, phai den tam xe (m) d =1.72 ; %% Khoang cach tu he thong treo ben trai, phai den tam xe(m) V=10 %% van toc thu (m/s) % do cung lo xo (N/m) ks1=[21718:21718:21718]; for i=1:length(ks1) ks_1 = ks1(i); ks=ks_1 kt=140000; % do cung lop xe (N/m) cs=1040; ct=0; %giam chan (Ns/m) %%% ma tran khoi luong m=[mu Iu ms Jx]; Mn = diag(m) %% Ma tran can nhot Cn = [2*(ct+cs) 0 -2*cs 0 ; 0 2*(dq*dq*ct+d*d*cs) 0 -2*d*d*cs; -2*cs 0 2*cs 0 ; 0 -2*d*d*cs 0 2*d*d*cs] %%% Ma tran do cung; Kn = [2*(kt+ks) 0 -2*ks 0 ; 0 2*(dq*dq*kt+d*d*ks) 0 -2*d*d*ks; -2*ks 0 2*ks 0 ; 0 -2*d*d*ks 0 2*d*d*ks] %%%%% Các ma cua PTTT; An = [zeros(4) eye(4);-inv(Mn)*Kn -inv(Mn)*Cn ] Bn = [zeros(4); inv(Mn)] Cn = [eye(4) zeros(4); zeros(4) eye(4); -inv(Mn)*Kn -inv(Mn)*Cn] Dn = [zeros(4); zeros(4); inv(Mn)] % -------------------- tsim = 10; % thoi gian thu nghiem (s) my_opt = simset('InitialStep', 0.01, 'OutputVariables', 'txy'); [t,x,y] = sim('ngangpt', [0, tsim], my_opt); figure(1); %clf; subplot(221), plot(t, CF,'k-','LineWidth',0.5); hold on; title('gia toc thang dung Z''s'); ylabel('(Zs'') [m/s2]'); grid; legend ('(gia toc thang dung)',1); subplot(222), plot(t, CF1,'k-','LineWidth',0.5); hold on; title('gia toc goc thang dung phi''sx'); ylabel('phi''sx [m/s2]'); grid; legend ('gia toc goc',1); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% CF0(i) = std(CF,1); % s = std(X) Returns the standard deviation of X CF(i) = std(CF1,1); ks(i)=ks1(i); figure(2); %clf; subplot(121),plot(ks(i),CF0(i),'ko'); hold on; title('Anh huong den gia toc Z''s'); xlabel('Ks [N/m]'); ylabel(' Z"s[m/s^2]'); grid; subplot(122),plot(ks(i),CF(i),'ko'); hold on; title('Anh huong den gia toc goc phi''sx'); xlabel('Ks [N/m]'); ylabel(' phisx"[m/s^2]'); grid; end Ảnh hưởng của Cs đến độ êm dịu của xe: Chương trình Matlab trong file “ngangptcs.m”. global tsim %% Thong so xe %% ms=1555; %% Khoi luong duoc treo(Kg) mu1 = 50; mu2 = 50; mu = 50; %% Khoi luong khong duoc treo(Kg) %% Mo men quan tinh cua khoi luong duoc treo (Kg.m2) Jy =1809; %% Momen quan tinh voi truc Y Jx = 872; %%Momen quan tinh voi truc X Iu =250 ; %% Momen quan tinh cua khoi luong khong duoc treo voi truc X (Kg.m2) a= 1.29; %% Khoang cach tu cau truoc den tam xe (m) b =1.06; %% Khoang cach tu cau sau den tam xe (m) dq= 1.83; %% Khoang cach tu banh xe ben trai, phai den tam xe (m) d =1.71 ; %% Khoang cach tu he thong treo ben trai, phai den tam xe(m) V=10 %% van toc(m/s) ks=21718; % do cung lo xo (N/m) kt=140000; % do cung lop xe (N/m) cs1=[1040:1040:1040]; % giam chan (Ns/m) for i=1:length(cs1) cs_1 = cs1(i); cs=cs_1; ct=0; %%% ma tran khoi luong m=[mu Iu ms Jx]; Mn = diag(m) %% Ma tran can nhot Cn = [2*(ct+cs) 0 -2*cs 0 ; 0 2*(dq*dq*ct+d*d*cs) 0 -2*d*d*cs; -2*cs 0 2*cs 0 ; 0 -2*d*d*cs 0 2*d*d*cs] %%% Ma tran do cung; Kn = [2*(kt+ks) 0 -2*ks 0 ; 0 2*(dq*dq*kt+d*d*ks) 0 -2*d*d*ks; -2*ks 0 2*ks 0 ; 0 -2*d*d*ks 0 2*d*d*ks] %%%%% Các ma cua PTTT; An = [zeros(4) eye(4);-inv(Mn)*Kn -inv(Mn)*Cn ] Bn = [zeros(4); inv(Mn)] Cn = [eye(4) zeros(4); zeros(4) eye(4); -inv(Mn)*Kn -inv(Mn)*Cn] Dn = [zeros(4); zeros(4); inv(Mn)] % -------------------- tsim = 10; % thoi gian thu nghiem (s) my_opt = simset('InitialStep', 0.01, 'OutputVariables', 'txy'); [t,x,y] = sim('ngagptcs', [0, tsim], my_opt); figure(1); subplot(221), plot(t, CF,'k-','LineWidth',0.5); hold on; title('gia toc thang dung Z''s'); ylabel('(Zs'') [m/s2]'); grid; legend ('(gia toc thang dung)',1); subplot(222), plot(t, CF1,'k-','LineWidth',0.5); hold on; title('gia toc goc thang dung phi''sx'); ylabel('phi''sx [m/s2]'); grid; legend ('gia toc goc',1); % -------------------- CF0(i) = std(CF,1); % s = std(X) Returns the standard deviation of X CF(i) = std(CF1,1); cs(i)=cs1(i); figure(2); %clf; subplot(121),plot(cs(i),CF0(i),'ko'); hold on; title('Anh huong den gia toc Z''s'); xlabel('Cs [Ns/m]'); ylabel(' Z"[m/s^2]'); grid; subplot(122),plot(cs(i),CF(i),'ko'); hold on; title('Anh huong den gia toc goc phi''sx'); xlabel('Cs [Ns/m]'); ylabel(' phisx"[m/s^2]'); grid; end