PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong thực tế chúng ta thường gặp 1 tính toán thiết kế theo các yêu cầu hoặc là bài toán kiểm nghiệm lại các thiết kế có sẵn xem có phù hợp với yêu cầu (tính bền, tính tối ưu, tính chuyên nghiệp hay thoả TCVN). Công nghiệp xe hơi là ngành mang tính tổng hợp, đây không chỉ đơn thuần là máy nổ mà còn kéo theo hàng trăm ngành nghề khác nhau phát triển. Hiện nay ngành ô tô ở nước ta chủ yếu mang tính chất sử dụng và sữa chữa nên cần chú tâm vào việc tính toán kiểm nghiệm là chủ yếu.
Hiện tại công việc thiết kế và kiểm nghiệm đang phụ thuộc nhiều vào các băng thử các trạm đăng kiểm dẫn đến mất nhiều thời gian công sức và tiền của. Để việc tính toán và kiểm nghiệm được nhanh chóng và hiệu quả chúng ta cần sự trợ giúp của máy tính thông qua các phần mềm chuyên nghiệp. Phần mềm carsim là một trong những phần mềm tối ưu đáp ứng yêu cầu đó, không chỉ có vậy mà phần mềm carsim còn cho phép chúng ta lựa chọn thay đổi can thiệp sâu hơn vào bài toán thiết kế để phù hợp hơn khi ra thực tế và mang lại hiệu quả nhanh chóng và chính xác. Giới hạn của phần mềm và đề tài Phần mềm không bao gồm tính ổn định, âm thanh, hay dao động với tần số cao.
Vì điều này mà phần mềm không sử dụng để nghiên cứu tiếng ồn hay cấu trúc về biến dạng. Phần mềm cũng không dùng mô phỏng riêng tải trọng cho một bộ phận nào dùng cho phân tích về sau, bởi vì trong hầu hết các trường hợp các mô hình carsim đưa ra điều có nội hàm cho xử lý của hệ thống. Trong đề tài này chủ yếu là việc hướng dẫn nhập liệu các thông số được cung cấp bởi nhà sản xuất (catalog) hay từ các công thức lý thuyết, lẫn kiểm nghiệm (libraies), rồi từ đó dùng phần mềm để tổng hợp các thông số này lại với nhau. 1 CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.
Giới thiệu về phần mềm carsim 8.02 pro Phần mềm Carsim được xây dựng và phát triển bởi công ty Mechanical Simulation Corporation có trụ sở tại Ann Abor, Michigan, chuyên cung cấp các ứng dụng mô phỏng tương tác 3D. Ra đời vào năm 1996, đến nay carsim cùng với các phần mềm tính toán trucksim, bikesim được cung cấp cho hơn 30 nhà sản xuất, 150 trường đại học và các nhóm nghiên cứu trên toàn thế giới. [1] Carsim thực hiện các mô phỏng dự đoán về ô tô, các chuyển động của xe đua, che chở khách, xe tải nhẹ và các loại xe tiện ích… Tìm câu trả lời cho mong muốn điều khiển của người lái (hệ thồng lái, bướm ga, hệ thống phanh, ly hợp, và sang số…) trong một số điều kiện lái xe thực tế và mô phỏng một phần các thiết kế ban đầu ở dạng cơ bản nhất. Được dùng để thiết kế, phát triển và kiểm định các hệ thống trên xe, carsim cho phép người dùng thay đổi các thông số, lựa chọn và phân tích tốt nhất về khí động học, kiểm nghiệm khung sườn và các ảnh hưởng đến xe của những hệ thống treo, lái, thắng… Carsim phân tích hiệu suất ứng với sự thay đổi trên xe trong một môi trường nhất định nào đó bằng các chuyển động, lực và moment tác động lên quá trình tăng tốc, ổn định hay phanh.
Carsim với hệ thống dữ liệu hình ảnh mô phỏng sống động, hơn 800 phương trình phân tích tính toán, đồ thị và có khả năng xuất ra dưới dạng file mathlab, excel… với giao diện hiện đại, người dùng có thể chạy một thử nghiệm mô phỏng hay xem đồ thị đặc tính với một click chuột. Các đồ thị và mô phỏng là công cụ phân tích linh hoạt và tương tác cao, có thể dễ dàng xuất và chèn vào các bản báo cáo, hay thuyết trình power point.1 Cách khởi động Start Apps CarSim 8.02 CarSim hoặc dùng chuột double - click vào biểu tượng trên màn hình Desktop, tiếp tục chọn theo ô màu đỏ.1: Chọn cơ sở dữ liệu gần đây.2: Thiết lập giấy phép. Ta được màn hình như sau: 3 Hình 2.3: Bảng điều khiển.2 Tạo một cơ sở dữ liệu mới Hình 2.4: Chọn mục trong menu. Carsim sẽ bắt đầu với một cửa sổ có tên là CarSim Run Control.
Chọn mục menu File như hình 2. Sau đó chọn continue. Cửa sổ chuyển hướng tập tin Windows sẽ xuất hiện (Hình 2. Điều hướng đến CarSim80_Progfolder cài đặt trên máy tính của bạn (thường là C: \ Program Files) 4 và tiếp tục vào Resources \ Import_Examples để tìm tập tin Quick_Start.
Chọn tập tin này và nhấn vào nút Load.5: Chọn thư mục để load.6: Đường dẫn thư mục. Carsim sẽ yêu cầu bạn duyệt một cơ sở dữ liệu, hình 2.6, hãy chọn một thư mục để chứa, chọn Make New Folder gõ tên carsim_data_ qs, sau đó nhấn ok.3 Một số nút chức năng trên màn hình làm việc 5 Hình 2.7: Các nút trên màn hình làm việc.4 Cấu trúc xây dựng phương pháp mô phỏng Xây dựng nghiên cứu và mô hình hoá để mô phỏng, tính toán thử nghiệm. Phân tích lựa chọn mô hình vật lý đã tích hợp sẵn phương pháp mô hình hoá tính toán phù hợp. Thiết lập thông số ban Mô hình vật lý đầu Kiểm nghiệm so với Mô phỏng lý thuyết Hình 2.8: Mô hình xây dựng.
[2] 6 Đây là phần mềm kiểm định và hiệu chỉnh trên cơ sở so sánh với các kết quả tính toán số liệu thí nghiệm, số liệu công bố của các dòng sản phẩm ô tô khác nhau. Mô hình dao động ô tô Bất kỳ một cơ hệ vật rắn nào chuyển động tự do trong không gian cũng đều cần đến 6 bậc tự do để có thể mô tả hoàn toàn chuyển động của nó. Ô tô có 3 thành phần khối lượng tiêu biểu (thân xe, khối lượng không được treo phía trước, khối lượng không được treo phía sau) và 8 bộ phận lò xo (4 bánh xe và 4 lò xo của hệ thống treo) tiêu biểu cho một hệ dao động với nhiều bậc tự do. Hệ trục Thân xe Trục X Tịnh tiến dọc (Performance) Trục Y Tịnh tiến ngang (Side slip) Chuyển động tịnh tiến Trục Z Nhún (bounce) Trục X Quay ngang, đưa võng (Roll) Chuyển động quay Trục Y Quay dọc, phi ngựa (Pitch) Trục Z Quay lệch hướng (Yaw) Hình 2.
[3] 7 CHƯƠNG III MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ 1. So sánh đặc tính truyền động giữa xe 1 cầu chủ động và 2 cầu chủ động - Khởi động carsim. - Vào Datasets chọn mục Event - Driven test và chọn mục Event: Shift 2WD to 4WD. - Tạo một Datasets mới: New: đặt tên là xe 1 cầu, nhấn set.1: Đặt tên xe.
- Lựa chọn xe: chọn dòng xe A Class.2: Chọn loại xe. - Đánh dấu Set run color và chọn màu trắng. - Nhấp vào 2 ô màu đỏ bên trái hình 3.3: Nút nhấn để dẫn vào thiết lập xe. Ta giữ nguyên các thông số mặc định như trong phần mềm, chỉ thay đổi: - Lựa chọn đặc tính truyền động của xe.
- Lựa chọn công suất của động cơ.4: Bảng lựa chọn các đặc tính của xe. Tương tự tiếp tục tạo một Datasets mới đặt tên là xe 2 cầu.5: Bảng lựa chọn các đặc tính của xe. - Set run color và chọn màu đen. - dòng xe A Class Hatchback.
Thực hiện mô phỏng 2 xe cùng một lúc. - Chọ n mục Overlay và chọn xe 1 cầu. - Nhấn Run Math Model, chờ chạy xong ta nhấn Animate.6: Bảng điều khiển.7: Chạy điều khiển. Kết quả mô phỏng.8: Hình mô phỏng.9: Hình mô phỏng.
Kết quả mô phỏng cho thấy ở điều kiện 2 xe chạy leo dốc tốt hơn. Phân tích kết quả mô phỏng.1: Tốc độ vòng tua máy. 12 Đồ thị tỉ lệ tốc độ vòng tua máy và các trục hộp số: thể hiện cho thấy tốc độ động cơ ở điều kiện 1 lớn hơn so với điều kiện 2.2: Moment xoắn tại bánh xe. Biểu đồ moment truyền lực tại bánh xe: ở trường hợp này, khi lên dốc hầu như moment tại bánh xe 1 cầu chủ động gần bằng 0 nên xe không thể lên dốc nỗi, cho thấy xe 2 cầu rất mạnh và cơ động.3: Trạng thái tay số.
Biểu đồ trạng thái tay số truyền: cho thấy ở điều kiện 2 luôn giữ tay số 1, ở điều kiện 1 thì tại khoảng thời gian14,8s phải chuyển về số 0 và bắt đầu thực hiện 13 chuyển qua 2 cầu chủ động nên từ khoảng thời 14,8 đến 16,3s là thời gian xe ngừng lại.4: Gia tốc theo phương dọc. Biểu đồ tỉ lệ gia tốc theo phương dọc thể hiện cho thấy lúc ban đầu 2 xe chạy với gia tốc gần như nhau nhưng xe ở điều kiện 2 từ kho ảng 10,5s cho thấy ổn định. So sánh tính năng cơ động ô tô cầu trước chủ động và cầu sau chủ động khi chạy trên đường gồ ghề - Khởi động phần mềm. - Chọ n New như hình vẽ sẽ xuất hiên trang mới ghi tiêu đề.10: Đặt tên cơ sở dữ liệu mới.
- Nhập tiêu đề cho xe thứ nhất là xe 1 sau đó chọn Set.11: Đặt tên xe.12: Chọn loại xe. - Chọ n kiểu xe Pickup. - Nhấn vào ô màu đỏ dưới đây để hiệu chỉnh.13: Nút nhấn để dẫn vào thiết lập xe. 15 Hiệu chỉnh thông số cho xe ( Chọn xe 1 là xe có cầu sau chủ động, chọn công suất động cơ, tỉ số truyền của hộp số cho xe, còn lại các hệ thống khác ta có thể giữ các thông số mặc định hoặc tuỳ chỉnh theo các bước sau).14: Bảng lựa chọn các đặc tính của xe.
Chọ n điều kiện đường thử theo trình tự sau (đường gồ ghề có độ dốc bằng 0).15: Bảng chọn đường chạy.16: Bảng chọn đường chạy.17: Nút nhấn để vào thiết lập đường.18: Bảng chọn các điều kiện đường. 17 - Chọ n xe 1 màu đỏ, tới đây ta xem như đã hoàn tất xe 1. Để tiện đánh giá ta thiết lập xe 2, tương tự như trên nhưng ta chọn là cầu trước và chọn xe màu vàng. Chạy mô phỏng 2 xe.
- Đánh dấu Overlay và chọn xe 1.19: Bảng điều khiển.20: Hình mô phỏng. Mục này chúng ta đưa ra 2 đồ thị tiêu biểu để đánh giá tính năng cơ động là phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên bánh xe cầu trước (Fz) của 2 kiểu xe và vận tốc thẳng của xe Vx. - Chọ n thiết lập 2 đồ thị như sau, nhấn Plot.21: Chọn loại đồ thị. Phân tích kết quả mô phỏng.5: Vận tốc xe.
Đồ thị vận tốc so sánh của 2 xe theo thời gian : nhìn vào đồ thị thì xe 2 có vận tốc lớn hơn xe 1 theo thời gian, nên tương ứng quảng đường sẽ dài hơn theo t (s).