LINK TẢI LUẬN VĂN MIỄN PHÍ CHO AE KET-NOI
Nghiên cứu hệ thống treo bán tích cực sử dụng trên ô tô du lịch ngành công nghệ kỹ thuật ô tô
Nghiên cứu hệ thống treo bán tích cực sử dụng trên ô tô du lịch: Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô
Tóm tắt
Nhóm em đã tiến hành thực hiện đề tài “ Nghiên cứu hệ thống treo bán tích cực sử dụng trên ô tô du lịch” với mục đích trên hết là nghiên cứu, học tập những công nghệ tiên tiến nhất về hệ thống treo bán tích cực đƣợc sử dụng trên ô tô du lịch hiện nay. Sau hơn năm tháng nghiên cứu, nhóm đã hoàn thành đƣợc đồ án, gồm có 5 chƣơng nhƣ sau:
Chƣơng 1. Tổng quan về đề tài
Chƣơng 2. Tổng quan về hệ thống treo
Chƣơng 3. Cơ sở lý thuyết hệ của thống treo
Chƣơng 4. Hệ thống treo bán tích cực
Chƣơng 5. Hệ thống treo khí thích ứng trên xe Audi A8 2004
II
Mục lục
Lời Thank ................................................................................................................................ I Tóm tắt ..................................................................................................................................... II Mục lục ...................................................................................................................................III Danh mục các chữ viết tắt và kí hiệu của một số thông số quan trọng ................................ VII Danh mục các hình..................................................................................................................IX CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI................................................................................1
1.1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................................1 1.2. Mục đích và mục tiêu thực hiện đề tài ...........................................................................2 1.2.1. Mục đích của đề tài ..................................................................................................2 1.2.2. Mục tiêu thực hiện đề tài..........................................................................................2 1.3. Đối tƣợng nghiên cứu.....................................................................................................2 1.4. Giới hạn nghiên cứu .......................................................................................................2 1.5. Nhiệm vụ đề tài ..............................................................................................................3 1.6. Phƣơng pháp nghiên cứu................................................................................................3 CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO .............................................................4 2.1. Đặc điểm hệ thống treo...................................................................................................5 2.1.1. Phần tử đàn hồi (PTĐH) ..........................................................................................6 2.1.1.1. Phần tử đàn hồi lò xo trụ....................................................................................6 2.1.1.2. Phần tử đàn hồi khí............................................................................................7 2.1.2. Phần tử giảm chấn (PTGC)....................................................................................10 2.1.2.1. Đặc tính của giảm chấn....................................................................................10 2.1.2.2. Giảm chấn ống đơn..........................................................................................11 2.2. Những yêu cầu của hệ thống treo.................................................................................13 2.3. Các chỉ tiêu về độ êm dịu và lực động chuyển động của ô tô......................................17 2.3.1. Tần số dao động thích hợp.....................................................................................17 2.3.2. Gia tốc dịch chuyển của KLĐT .............................................................................18
III
2.3.3. Sự thay đổi tải trọng thẳng đứng giữa bánh xe và mặt đƣờng...............................19 2.4. Nhƣợc điểm và các khả năng cải tiến hệ thống treo thƣờng ........................................19 2.5. Các hệ thống treo điều khiển........................................................................................22 2.6. Kết luận chƣơng 2 ........................................................................................................26
CHƢƠNG 3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG TREO.............................................27 3.1. Mô hình thụ động 1⁄4 xe.................................................................................................27 3.1.1. Thiết lập các phƣơng trình dao động từ mô hình 1⁄4 xe..........................................28 3.1.2. Một số phân tích và đánh giá .................................................................................29
3.2. Ảnh hƣởng của hệ số đàn hồi và giảm chấn riêng biệt trong hệ tuyến tính khi chuyển động qua đoạn đƣờng không bằng phẳng Harmonic hay ngẫu nhiên ...............................30
3.2.1. Ảnh hƣởng của độ ứng C của hệ thống treo ..........................................................31
3.2.2. Ảnh hƣởng của hệ số giảm chấn K ........................................................................34 3.3. Mô hình 1⁄4 xe cho hệ thống treo bán tích cực và tích cực............................................35 3.3.1. Mô hình 1⁄4 xe cho hệ thống treo bán tích cực........................................................35 3.3.2. Mô hình 1⁄4 xe cho hệ thống treo tích cực...............................................................36 3.4. Kết luận chƣơng 3 ........................................................................................................36 CHƢƠNG 4. HỆ THỐNG TREO BÁN TÍCH CỰC .............................................................37 4.1. Tổng quan về hệ thống treo bán tích cực .....................................................................37 4.1.1. Các thành phần của hệ thống treo bán tích cực......................................................38 4.1.2. Nguyên lí điều khiển của hệ thống treo bán tích cực.............................................39 4.1.3. Những thách thức khi thiết kế hệ thống treo bán tích cực .....................................40 4.2. Một số loại giảm chấn bán tích cực hiện nay ...............................................................40 4.2.1. Giảm chấn FM........................................................................................................40 4.2.2. Giảm chấm EM ......................................................................................................45 4.2.3. Giảm chấn MR .......................................................................................................46 4.2.4. Giảm chấn ER ........................................................................................................49 4.3. Thuật toán điều khiển của hệ thống treo bán tích cực..................................................51 4.3.1. Giới thiệu tổng quan...............................................................................................51 4.3.2. Một số thuật toán điều khiển hệ thống treo bán tích cực.......................................52
IV
4.3.2.1. Thuật toán điều khiển Skyhood .......................................................................52 4.3.2.1.1. Điều khiển Skyhood hai trạng thái (SH 2-States) .....................................53 4.3.2.1.2. Điều khiển Skyhood tuyến tính.................................................................54
4.3.2.2. Thuật toán điều khiển Groundhood.................................................................55 4.3.2.2.1. Điều khiển Groundhood hai trạng thái (GH 2-States) ..............................55 4.3.2.2.2. Điều khiển Groundhood tuyến tính (GH Linear)......................................56
4.4. Kết luận chƣơng 4 ........................................................................................................56 CHƢƠNG 5. HỆ THỐNG TREO KHÍ THÍCH ỨNG TRÊN XE AUDI A8 2004 ...............57 5.1. Giới thiệu tổng quan.....................................................................................................57 5.2. Những thành phần của hệ thống...................................................................................59 5.2.1. Sơ đồ bố trí các thành phần của hệ thống ..............................................................59 5.2.2. Cấu tạo và hoạt động của các thành phần của hệ thống.........................................59 5.2.2.1. Bộ điều khiển J197 ..........................................................................................59 5.2.2.2. Thanh chống treo .............................................................................................60 5.2.2.2.1. Lò xo khí nén.............................................................................................60 5.2.2.2.2. Giảm chấn CDC (Continuous Damper Control).......................................61 5.2.2.3. Hệ thống khí nén..............................................................................................63 5.2.2.3.1. Máy nén khí V66.......................................................................................64 5.2.2.3.2. Các van điện từ..........................................................................................64 5.2.2.3.3. Bộ tích áp ..................................................................................................67 5.2.2.4. Sơ đồ hoạt động của hệ thống khí nén.............................................................68 5.2.2.5. Các cảm biến....................................................................................................69 5.2.2.5.1. Cảm biến nhiệt độ máy nén G290.............................................................69 5.2.2.5.2. Các cảm biến gia tốc thân xe G341, G342, G343.....................................70 5.2.2.5.3. Các cảm biến vị trí thân xe G76, G77, G78, G289 ...................................72 5.2.2.5.4. Cảm biến áp suất G291 .............................................................................75 5.3. Chức năng của hệ thống ...............................................................................................76 5.3.1. Tổng quan về điều khiển........................................................................................76 5.3.2. Điều khiển hệ thống treo khi xe chạy ở chế độ tiêu chuẩn ....................................78
V
5.3.3. Điều khiển hệ thống treo khi xe chạy ở chế độ thể thao........................................79
5.3.4. Điều khiển trong những điều kiện vận hành đặc biệt ............................................80 5.4. Hệ thống điều khiển......................................................................................................84 5.4.1. Sơ đồ mạch hệ thống điều khiển............................................................................84 5.4.2. Liên kết với mạng giao tiếp trên xe (CAN, MOST) ..............................................86 5.5. Bảo dƣỡng ....................................................................................................................87 KẾT LUẬN.............................................................................................................................90 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................................91
VI
Danh mục các chữ viết tắt và kí hiệu của một số thông số quan trọng
KLĐT Khối lƣợng đƣợc treo
KLKĐT Khối lƣợng không đƣợc treo
HTT Hệ thống treo
PTĐH Phần tử đàn hồi
PTGC Phần tử giảm chấn
FM Fluido-mechanical
EM Electro-mechanical
MR Magneto-rheological
ER Electro-rheological
ERF Electro-rheological fluid
MRF Magneto-rheological fluid
NMRF Nano-magneto-rheological fluid
MRE Magneto-rheological elastomer
ωT Tần số dao động góc riêng của KLĐT [Rad/s] ωN Tần số dao động góc riêng của KLKĐT [Rad/s] fT Tần số dao động riêng của KLĐT [Hz]
fN Tần số dao động riêng của KLKĐT [Hz]
f Tần số kích thích của mặt đƣờng Harmonic [Hz] M Khối lƣợng của KLĐT [Kg]
VII
m
C
Cp K
ΨT ΨN
̈
nR
̈T0 Z
Zt
Zr
Fdyn
Fdyn0
σFdyn ξ0
Khối lƣợng của KLKĐT [Kg]
Độ cứng của HTT [N/m]
Độ cứng của lốp theo phƣơng hƣớng kính [N/m]
Hệ số cản của giảm chấn HTT [Ns/m]
Hệ số không chu kì của dao động KLĐT
Hệ số không chu kì của dao động KLKĐT
Gia tốc dịch chuyển thẳng đứng của KLĐT [m/s2]
Hệ số tải trọng động của lốp
Biên độ gia tốc dịch chuyển thẳng đứng của KLĐT [m/s2]
Dịch chuyển thẳng đứng của KLĐT [m]
Dịch chuyển thẳng đứng của KLkĐT [m]
Chiều cao mấp mô mặt đƣờng [m]
Lực động giữa bánh xe và mặt đƣờng khi kích thích Harmonic [N] Biên độ lực động [N]
Phƣơng sai lực động khi kích thích ngẫu nhiên [N]
Biên độ mấp mô mặt đƣờng Harmonic [m]
VIII
Danh mục các hình
Hình 2.1. Vị trí hệ thống treo tên xe ô tô.................................................................................5 Hình 2.2. Lò xo trụ....................................................................................................................6 Hình 2.3. Sơ đồ phần tử đàn hồi khí .........................................................................................7 Hình 2.4. Các dạng PTĐH khí: a) Buồng dạng sóng, b) Buồng gấp......................................10 Hình 2.5. Sơ đồ các loại giảm chấn ống .................................................................................10 Hình 2.6. Đặc tính giảm chấn .................................................................................................11 Hình 2.7. Cấu tạo giảm chấn ống đơn ....................................................................................11 Hình 2.8. Đồ thị đặc tính tuyến tính lý tƣởng của giảm chấn ống đơn, với có ma sát và không có ma sát. Hệ số ma sát K= 2000 (Ns/m) và F0 = 70 N..........................................................13 Hình 2.9. Sự lắc dọc của thân xe ............................................................................................14 Hình 2.10. Sự lắc ngang của thân xe ......................................................................................14 Hình 2.11. Sự nhún của thân xe..............................................................................................14 Hình 2.12. Sự xoay đứng của thân xe.....................................................................................15 Hình 2.13. Sự dịch đứng của cầu xe .......................................................................................15 Hình 2.14. Sự xoay dọc của cầu xe.........................................................................................15 Hình 2.15. Mối quan hệ giữa nhiệm vụ và chức năng của hệ thống treo ...............................16 Hình 2.16. Cấu trúc chung của hệ thống treo .........................................................................19 Hình 2.17. Đáp ứng tần số của hệ thống với đầu vào là độ nhấp nhô mặt đƣờng và đầu ra là độ dịch chuyển thẳng đứng của KLĐT...................................................................................20 Hình 2.18. Đáp ứng tần số của hệ thống với đầu vào là độ nhấp nhô mặt đƣờng và đầu ra là độ võng của lốp.......................................................................................................................20 Hình 2.19. Các loại hệ thống treo có thể điều khiển...............................................................24 Hình 3.1. Mô hình thụ động 1⁄4 xe...........................................................................................27 Hình 3.2. Phần khối lƣợng đƣợc treo......................................................................................28 Hình 3.3. Phần khối lƣợng không đƣợc treo...........................................................................28 Hình 3.4. Các đặc tính tần số của hệ thống treo .....................................................................32 Hình 3.5. Đặc tính tần số quan hệ với hệ số tắt dần ΨT..........................................................34
IX
Hình 3.6. Mô hình 1⁄4 xe cho hệ thống treo thƣờng (trái) và bán tích cực (phải)....................35 Hình 3.7. Mô hình 1⁄4 xe cho hệ thống treo tích cực ...............................................................36 Hình 4.1. Mô hình vật lý của hệ thống treo bán tích cực........................................................37 Hình 4.2. Sơ đồ bố trí của hệ thống treo bán tích cực trên xe ................................................38 Hình 4.3. Sơ đồ khối các cụm chức năng của hệ thống treo bán tích cực..............................39 Hình 4.4. Giảm chấn FM có van áp suất chất lỏng điều khiển bằng điện..............................41 Hình 4.5. Thanh chống treo với giảm chấn FM có van áp suất chất lỏng điều khiển bằng khí nén trên xe audi A6.................................................................................................................41 Hình 4.6. Khi piston đi lên và áp suất khí nén nhỏ................................................................42 Hình 4.7. Khi piston đi lên và áp suất khí nén lớn .................................................................43 Hình 4.8. Khi piston đi xuống và áp suất khí nén nhỏ............................................................43 Hình 4.9. Khi piston đi lên và áp suất khí nén lớn ................................................................44 Hình 4.10. Cấu tạo giảm chấn EM.........................................................................................45 Hình 4.11. Ảnh hƣởng của từ trƣờng lên hỗn hợp MRF .......................................................47 Hình 4.12. Cấu trúc hỗn hợp MRF khi không có từ trƣờng và khi chịu tác dụng của từ trƣờng ...................................................................................................................................... 47 Hình 4.13. Cấu trúc các hạt sát khi chịu tác động của từ trƣờng...........................................48 Hình 4.14. Các dạng giảm chấn MR......................................................................................48 Hình 4.15. Cấu trúc các hạt khi chịu tác động của điện trƣờng.............................................50 Hình 4.16. Cấu tạo của giảm chấn ER...................................................................................51 Hình 4.17. Mô hình điều khiển Skyhood lý tƣởng (a), thực tế (b) .........................................52 Hình 4.18. Mô hình điều khiển Groundhood lý tƣởng (a), thực tế (b) ...................................55 Hình 5.1. Mẫu xe Audi A8 L 2004.........................................................................................58 Hình 5.2. Sơ đồ bố trí các thành phần của hệ thống treo trên xe audi A8 2004.....................59 Hình 5.3. Bộ điều khiển J197 .................................................................................................59 Hình 5.4. Thanh chống treo cầu trƣớc (trái) và cầu sau (phải)...............................................60 Hình 5.5. Cấu tạo lò xo khí nén ..............................................................................................60 Hình 5.6. Van giảm xóc điều khiển điện liên tục ...................................................................62 Hình 5.7. Cụm máy nén và van điện từ ..................................................................................63
X
Hình 5.8. Những thành phần của máy nén khí .......................................................................64 Hình 5.9. Cụm van điện từ......................................................................................................64 Hình 5.10. Cấu trúc và hoạt động của van xả khí...................................................................66 Hình 5.11. Hoạt động giới hạn áp suất ...................................................................................67 Hình 5.12. Bộ tích áp ..............................................................................................................67 Hình 5.13. Sơ đồ hệ thống khí nén .........................................................................................68 Hình 5.14. Sơ đồ tăng áp.........................................................................................................69 Hình 5.15. Sơ đồ xả khí ..........................................................................................................69 Hình 5.16. Cảm biến gia tốc thân xe.......................................................................................70 Hình 5.17. Phần tử cảm biến ở trạng thái nghỉ .......................................................................71 Hình 5.18. Hoạt động của phần tử cảm biến khi thân xe có gia tốc .......................................71 Hình 5.19. Vị trí của cảm biến độ cao thân xe ở cầu trƣớc ....................................................72 Hình 5.20. Vị trí của cảm biến độ cao thân xe ở cầu sau .......................................................72 Hình 5.21. Cấu trúc cảm biến góc cảm ứng............................................................................73 Hình 5.22. Hoạt động của cảm biến góc cảm ứng..................................................................74 Hình 5.23. Ví dụ về điện áp trên 3 cuộn thu tại một vị trí của Rôto.......................................74 Hình 5.24. Vị trí cảm biến áp suất G291 ................................................................................75 Hình 5.25. Cấu trúc của cảm biến áp suất G291.....................................................................76 Hình 5.26. Quy trình thay đổi độ cao thân xe.........................................................................77 Hình 5.27. Đồ thị chuyển đổi các chế độ................................................................................78 Hình 5.28. Đồ thị chuyển đổi các chế độ điều khiển..............................................................80 Hình 5.29. Sơ đồ tín hiệu điều khiển khi vào cua...................................................................80 Hình 5.30. Sự dao động của xe khi phanh..............................................................................81 Hình 5.31. Giao diện điều khiển MMI....................................................................................82 Hình 5.32. Đèn báo khi ở mức cực thấp .................................................................................83 Hình 5.33. Đèn báo khi ở mức cực cao ..................................................................................83 Hình 5.34. Sơ đồ hệ thống điều khiển của hệ thống treo thích ứng .......................................84 Hình 5.35. Mạch điện điều khiển của hệ thống treo thích ứng...............................................85 Hình 5.36. Sơ đồ liên kết của hệ thống treo với mạng giao tiếp trên xe ................................87
XI
Hình 5.37. Máy kiểm tra chẩn đoán VAS 5051......................................................................88 Hình 5.38. Đo chiều cao thân xe tại mỗi bánh xe...................................................................88
XII
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1. Lý do chọn đề tài
Trong vài năm gần đây, nền kinh tế thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng có những bƣớc phát triển vƣợt bậc, đời sống ngƣời dân đƣợc nâng cao, cùng với việc chính phủ đang đầu tƣ rất nhiều vào quy hoạch và xây dựng hệ thống giao thông vận tải, đã khiến ô tô trở thành phƣơng tiện đi lại phổ biến, đƣợc nhiều ngƣời quan tâm. Không nhƣ các nƣớc phát triển, với Việt Nam thì ôtô vẫn là chủ đề mới mẻ, đặc biệt là những ứng dụng công nghệ tiên tiến trên xe. Với yêu cầu ngày càng cao của công nghệ vận tải về kỹ thuật cũng nhƣ về tính thẩm mỹ thì tính an toàn và tiện nghi của ô tô ngày càng phải hoàn thiện hơn, đặc biệt là tính êm dịu chuyển động của xe để tạo cho con ngƣời cảm giác thoải mái khi ngồi trên xe. Các nhà sản xuất xe hàng đầu thế giới đã và đang không ngừng nâng cao chất lƣợng sản phẩm của mình về kiểu dáng, độ bền và đặc biệt là sự tiện nghi mang lại sự thoải mái và an toàn cho ngƣời sử dụng.
Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng cũng nhƣ cạnh tranh với các đối thủ trong cùng lĩnh vực. Các nhà sản xuất xe hàng đầu thế giới đã không ngừng nghiên cứu để cải tiến những hệ thống trên xe cũng nhƣ trang bị thêm những công nghệ hiện đại mới, điều này giúp cho xe vận hành tối ƣu hơn. Một trong những hệ thống mà hiệu quả làm việc của nó ảnh hƣởng trực tiếp đến ngƣời lái hay hành khách khi xe vận hành đó là hệ thống treo. Hệ thống treo có hai nhiệm vụ chính là tăng độ ổn định và độ êm dịu. Tuy nhiên đối với hệ thống treo nhƣ cơ khí, thủy lực và khí nén thông thƣờng thì chỉ đáp ứng đƣợc nhu cầu trên trong một phạm vi hẹp về thế mạnh của mỗi loại. Vì thế để mở rộng phạm vi đáp ứng của hệ thống treo để đạt đƣợc yêu cầu tối ƣu nhất trong những điều kiện không thuận lợi, ngƣời ta đã can thiệp vào hoạt động của nó trong suốt quá trình vận hành xe tại những điều kiện tình trạng mặt đƣờng khác nhau. Giúp tối ƣu sự êm dịu và sự chuyển động ổn định cho xe.
Và đó là lí do mà chúng em đã chọn đề tài “nghiên cứu hệ thống treo bán tích cực sử dụng trên ô tô du lịch” để làm đề tài đồ án tốt nghiệp. Đây là một trong những hệ thống treo hiện đại ngày nay đƣợc trang bị trên các dòng xe hạng sang và có thể trong tƣơng lai gần sẽ đƣợc ứng dụng rộng rãi hơn. Tuy nhiên hiện tại nó cũng là một hệ thống tiên tiến mới mẻ trên xe ô tô nên cũng có rất nhiều ngƣời quan tâm nhƣng chƣa hiểu rõ về nó. Vì
1
thế khi thực hiện đề tài này ngoài việc muốn gia tăng kiến thức cho bản thân và tốt nghiệp đại học, thì chúng em còn mong rằng sẽ tạo ra đƣợc một nguồn tài liệu chất lƣợng có thể giúp ích cho những ai cần thiết trong công việc hay có sự quan tâm về kỹ thuật ô tô có thêm tài liệu để gia tăng kiến thức.
1.2. Mục đích và mục tiêu thực hiện đề tài
1.2.1. Mục đích của đề tài
Mục đích thực hiện đề tài nhằm để hoàn thành đồ án tốt nghiệp, nâng cao kiến thức cho bản thân và đồng thời cung cấp một nguồn tài liệu chuẩn giành cho học sinh, sinh viên dùng để học tập và giành cho những độc giả muốn nâng cao hiểu biết của mình về hệ thống treo bán tích cực sử dụng trên xe ô tô du lịch.
1.2.2. Mục tiêu thực hiện đề tài
- Nhằm củng cố kiến thức về phân loại, cấu tạo và chức năng của một hệ thống treo.
- Hiểu biết về hệ thống treo bán tích cực, cơ sở lý thuyết, cấu trúc, nguyên lí làm việc của hệ thống treo bán tích cực. Hiểu biết các nguyên tắc điều khiển, các chi tiết và cụm chi tiết của hệ thống điều khiển trong hệ thống treo bán tích cực.
- Hiểu biết về những công nghệ giảm chấn dùng trong hệ thống treo bán tích cực hiện nay.
- Tìm hiểu về một hệ thống treo bán tích cực cụ thể đƣợc sử dụng trên ô tô thực tế hiện nay.
1.3. Đối tƣợng nghiên cứu
Nghiên cứu về hệ thống treo bán tích cực sử dụng trên ô tô du lịch, những công nghệ giảm chấn sử dụng trong hệ thống treo bán tích cực hiện nay và hệ thống treo khí thích ứng trên dòng xe Audi A8 2004.
1.4. Giới hạn nghiên cứu
- Nghiên cứu ảnh hƣởng của độ cứng C và hệ số giảm chấn K của hệ thống treo tới độ êm dịu của xe và lực động giữa bánh xe và mặt đƣờng.
- Ứng dụng mô hình 1⁄4 xe để nghiên cứu nguyên lí điều khiển phần tử giảm chấn trên 2
hệ thống treo bán tích cực.
- Tìm hiểu một số loại giảm chấn sử dụng trong hệ thống treo bán tích cực hiện nay.
- Tìm hiểu về khả năng tối ƣu độ êm dịu và ổn định của hệ thống treo khí thích ứng trên dòng xe Audi A8 2004.
1.5. Nhiệm vụ đề tài
- Làm rõ những yêu cầu về êm dịu và lực động đối với hệ thống treo.
- Làm rõ đƣợc lí do việc điều khiển phần tử đàn hồi và phần tử giảm chấn có thể nâng cao hiệu quả chuyển động êm dịu và ổn định của xe.
- Làm rõ đƣợc hệ thống điều khiển và phƣơng pháp điều khiển của hệ thống treo bán tích cực. Trình bày cấu tạo và nguyên lí làm việc của một số loại giảm chấn sử dụng trong hệ thống treo bán tích cực hiện nay.
- Trình bày về cấu tạo và hoạt động của hệ thống treo bán tích cực trên xe thực tế.
1.6. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Tìm kiếm tài liệu liên quan đến đề tài từ: giảng viên hƣớng dẫn, internet, giáo trình trên thƣ viện trƣờng và từ bạn bè.
- Nghiên cứu sơ bộ tài liệu và đề tài, viết đề cƣơng sơ bộ thông qua sự hƣớng dẫn của giáo viên hƣớng dẫn.
- Nghiên cứu lý thuyết theo nội dung đề tài đã đƣợc vạch ra và tiến hành viết đồ án.
3
CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO
Hệ thống treo trang bị trên ô tô với mục đích chính mang lại sự êm ái và đồng thời giúp xe chuyển động ổn định hơn tạo cảm giác an toàn cho những ngƣời trên xe. Hệ thống treo là bộ phận quan trọng trong thiết kế của xe, khi đi qua những đoạn đƣờng gồ ghề, hệ thống này loại bỏ những dao động thẳng đứng, hạn chế các ảnh hƣởng cơ học đến khung và các chi tiết kim loại, tránh việc xe bị "chồm" lên quá nhiều, bị sóc đồng thời đem lại sự thoải mái cho ngƣời ngồi trong xe. Cho đến hiện tại thì có rất nhiều loại hệ thống treo đều có ƣu và nhƣợc điểm riêng, vẫn đang hiện hữu trên xe để thực hiện chức năng ƣu việt của nó. Mặc dù trong thời gian gần đây những công nghệ về hệ thống treo phát triển rất mạnh, đó là những hệ thống treo đƣợc điều khiển bằng điện tử nhƣ: hệ thống treo thích ứng (Adaptive Suspension) trên xe Audi A8, hệ thống treo khí nén AIRMATIC trên xe Mercedes, hệ thống treo ứng dụng trí tuệ nhân tạo trên xe Audi,...tuy nhiên những hệ thống treo đƣợc điều khiển bằng điện tử vẫn chƣa đƣợc áp dụng rộng rãi trên những dòng xe thông thƣờng, nó chỉ đƣợc áp dụng trên các dòng xe hạng sang, vì lí do về chi phí sản xuất cao và về những nhu cầu thiết yếu đối với chức năng của từng loại xe. Vì thế mà hiện nay trên xe ô tô nói chung và trên xe ô tô du lịch nói riêng hiện hữu nhiều loại hệ thống treo.
Trong chƣơng này sẽ trình bày về yêu cầu và đặc điểm hệ thống treo tổng quát trên ô tô để hiểu rõ về những chức năng cụ thể của nó là gì, đồng thời biết đƣợc về cấu tạo và nguyên lí làm việc của nó. Sau đó phân tích và xác định nhƣợc điểm của hệ thống treo thông thƣờng qua đó đƣa ra định hƣớng phát triển cải tiến hệ thống treo trên ô tô. Cuối cùng trình bày về phần phân loại hệ thống treo theo cách điều khiển giúp phân biệt đƣợc các loại hệ thống treo điều khiển hiện nay, đồng thời so sánh ƣu và nhƣợc điểm của từng loại.
KẾT LUẬN
Nội dung đề tài chủ yếu tập trung vào việc chọn lọc thông tin đúng, phù hợp, hệ thống lại và giải thích để làm rõ đƣợc một cách cơ bản về hệ thống treo điều khiển, đặc biệt là “ hệ thống treo bán tích cực”. Đề tài đã trình bày và giải thích về sự quan trọng của hệ thống treo. Giải thích đƣợc về lí do và cơ sở cải tiến từ hệ thống treo bị động đến hệ thống treo điều khiển. Trên cơ sở lý thuyết đƣợc rút ra từ mô hình 1⁄4 xe và những phân tích về ảnh hƣởng của độ cứng C và hệ số giảm chấn K đến dao động của xe, nhóm đã nghiên cứu về hệ thống treo bán tích cực ở khía cạnh: cấp độ điều khiển giảm chấn và giải thích về cơ sở, ý nghĩa của một số thuật toán điều khiển cơ bản định hƣớng thoải mái và bám đƣờng. Một số loại giảm chấn điều khiển đƣợc trình bày khá chi tiết về: cấu tạo, hoạt động và so sánh những ƣu và nhƣợc điểm của nó. Trên cơ sở những lý luận đó, nhóm đã nghiên cứu đƣợc đặc điểm, kết cấu, nguyên lý hoạt động và các hoạt động chức năng của hệ thống treo khí thích ứng (hệ thống treo bán tích cực với giảm chấn đƣợc điều khiển kết hợp với lò xo khí nén) trên dòng xe Audi A8 2004.
Nội dung đề tài trình bày những lý luận cơ bản, đƣợc phân bố theo trình tự từ nguyên nhân dẫn đến kết quả - các phần và các chƣơng giải thích đƣợc ý nghĩa và thể hiện kết quả cho nhau, điều này giúp đọc giả dễ đọc và dễ nắm đƣợc phƣơng pháp tìm hiểu về hệ thống treo điều khiển nói chung và hệ thống treo bán tích cực nói riêng. Đề xuất ứng dụng kết quả của đề tài là làm tài liệu tham khảo cho học sinh, sinh viên trong việc học tập và nghiên cứu khoa học kỹ thuật của mình.
Khuyến nghị hƣớng phát triển đề tài là tiếp tục nghiên về phƣơng pháp đánh giá khả năng tối ƣu của hệ thống treo điều khiển và dùng kết quả thực nghiệm đo trên một xe cụ thể thực tế để đánh giá.
Mặc dù thời gian thực hiện đề tài rất hạn chế, nhƣng đƣợc sự giúp đỡ của thầy giáo hƣớng dẫn Ths. Trần Đình Qúy, đến nay chúng tui đã hoàn thành đề tài của mình. Trong thời gian thực hiện, chúng tui đã cố gắng để hoàn thiện đồ án một cách tốt nhất nhƣng không tránh khỏi sai sót, rất mong đƣợc sự đóng góp ý kiến của các thầy. Xin chân thành cảm ơn!
2.1. Đặc điểm hệ thống treo
Hệ thống treo (HTT) trên ô tô là bộ phận liên kết đàn hồi nối giữa thân xe (KLĐT) và các cầu xe (KLKĐT) nhƣ trên Hình 2.1.
Hình 2.1. Vị trí hệ thống treo tên xe ô tô
Hệ thống treo là bộ phận liên kết đàn hồi đƣợc đặc trƣng bỡi lò xo và giảm chấn. Thân
xe đƣợc đỡ bỡi các lò xo, khối lƣợng thân xe bao gồm các chi tiết và cụm chi tiết đƣợc đỡ bỡi các lò xo gọi là khối lƣợng đƣợc treo (KLĐT). Mặt khác, các bánh xe, các cầu xe và những chi tiết khác của ô tô không đƣợc đỡ bỡi các lò xo gọi là khối lƣợng không đƣợc treo (KLKĐT). Hệ thống treo ô tô gồm ba bộ phận chính:
Cơ cấu hƣớng: Là một liên kết động học nối giữa thùng xe và bánh xe, nhiệm vụ chủ yếu của nó là quy định quỹ đạo dịch chuyển của tâm bánh xe so với thùng xe, quỹ đạo này sẽ ảnh hƣởng đến dao động và cả động học chuyển động của ô tô, nhất là động học quay vòng. Hệ thống treo đƣợc gọi là độc lập hay phụ thuộc tùy thuộc vào cấu tạo của liên kết này.
Phần tử đàn hồi: Là liên kết đàn hồi nối giữa thùng xe và bánh xe. Bộ phận này thƣờng đƣợc mô tả nhƣ một lò xo với độ cứng C, nó tạo ra những chuyển động theo hƣớng nén và dãn và sau một số chu kỳ nào đó đủ để dập tắt năng lƣợng dao động gây ra do tác động kích thích của mặt đƣờng. Đặc tính đàn hồi của bộ phận này ảnh hƣởng quan
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Nghiên cứu hệ thống treo bán tích cực sử dụng trên ô tô du lịch ngành công nghệ kỹ thuật ô tô
Nghiên cứu hệ thống treo bán tích cực sử dụng trên ô tô du lịch: Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô
Tóm tắt
Nhóm em đã tiến hành thực hiện đề tài “ Nghiên cứu hệ thống treo bán tích cực sử dụng trên ô tô du lịch” với mục đích trên hết là nghiên cứu, học tập những công nghệ tiên tiến nhất về hệ thống treo bán tích cực đƣợc sử dụng trên ô tô du lịch hiện nay. Sau hơn năm tháng nghiên cứu, nhóm đã hoàn thành đƣợc đồ án, gồm có 5 chƣơng nhƣ sau:
Chƣơng 1. Tổng quan về đề tài
Chƣơng 2. Tổng quan về hệ thống treo
Chƣơng 3. Cơ sở lý thuyết hệ của thống treo
Chƣơng 4. Hệ thống treo bán tích cực
Chƣơng 5. Hệ thống treo khí thích ứng trên xe Audi A8 2004
II
Mục lục
Lời Thank ................................................................................................................................ I Tóm tắt ..................................................................................................................................... II Mục lục ...................................................................................................................................III Danh mục các chữ viết tắt và kí hiệu của một số thông số quan trọng ................................ VII Danh mục các hình..................................................................................................................IX CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI................................................................................1
1.1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................................1 1.2. Mục đích và mục tiêu thực hiện đề tài ...........................................................................2 1.2.1. Mục đích của đề tài ..................................................................................................2 1.2.2. Mục tiêu thực hiện đề tài..........................................................................................2 1.3. Đối tƣợng nghiên cứu.....................................................................................................2 1.4. Giới hạn nghiên cứu .......................................................................................................2 1.5. Nhiệm vụ đề tài ..............................................................................................................3 1.6. Phƣơng pháp nghiên cứu................................................................................................3 CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO .............................................................4 2.1. Đặc điểm hệ thống treo...................................................................................................5 2.1.1. Phần tử đàn hồi (PTĐH) ..........................................................................................6 2.1.1.1. Phần tử đàn hồi lò xo trụ....................................................................................6 2.1.1.2. Phần tử đàn hồi khí............................................................................................7 2.1.2. Phần tử giảm chấn (PTGC)....................................................................................10 2.1.2.1. Đặc tính của giảm chấn....................................................................................10 2.1.2.2. Giảm chấn ống đơn..........................................................................................11 2.2. Những yêu cầu của hệ thống treo.................................................................................13 2.3. Các chỉ tiêu về độ êm dịu và lực động chuyển động của ô tô......................................17 2.3.1. Tần số dao động thích hợp.....................................................................................17 2.3.2. Gia tốc dịch chuyển của KLĐT .............................................................................18
III
2.3.3. Sự thay đổi tải trọng thẳng đứng giữa bánh xe và mặt đƣờng...............................19 2.4. Nhƣợc điểm và các khả năng cải tiến hệ thống treo thƣờng ........................................19 2.5. Các hệ thống treo điều khiển........................................................................................22 2.6. Kết luận chƣơng 2 ........................................................................................................26
CHƢƠNG 3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG TREO.............................................27 3.1. Mô hình thụ động 1⁄4 xe.................................................................................................27 3.1.1. Thiết lập các phƣơng trình dao động từ mô hình 1⁄4 xe..........................................28 3.1.2. Một số phân tích và đánh giá .................................................................................29
3.2. Ảnh hƣởng của hệ số đàn hồi và giảm chấn riêng biệt trong hệ tuyến tính khi chuyển động qua đoạn đƣờng không bằng phẳng Harmonic hay ngẫu nhiên ...............................30
3.2.1. Ảnh hƣởng của độ ứng C của hệ thống treo ..........................................................31
3.2.2. Ảnh hƣởng của hệ số giảm chấn K ........................................................................34 3.3. Mô hình 1⁄4 xe cho hệ thống treo bán tích cực và tích cực............................................35 3.3.1. Mô hình 1⁄4 xe cho hệ thống treo bán tích cực........................................................35 3.3.2. Mô hình 1⁄4 xe cho hệ thống treo tích cực...............................................................36 3.4. Kết luận chƣơng 3 ........................................................................................................36 CHƢƠNG 4. HỆ THỐNG TREO BÁN TÍCH CỰC .............................................................37 4.1. Tổng quan về hệ thống treo bán tích cực .....................................................................37 4.1.1. Các thành phần của hệ thống treo bán tích cực......................................................38 4.1.2. Nguyên lí điều khiển của hệ thống treo bán tích cực.............................................39 4.1.3. Những thách thức khi thiết kế hệ thống treo bán tích cực .....................................40 4.2. Một số loại giảm chấn bán tích cực hiện nay ...............................................................40 4.2.1. Giảm chấn FM........................................................................................................40 4.2.2. Giảm chấm EM ......................................................................................................45 4.2.3. Giảm chấn MR .......................................................................................................46 4.2.4. Giảm chấn ER ........................................................................................................49 4.3. Thuật toán điều khiển của hệ thống treo bán tích cực..................................................51 4.3.1. Giới thiệu tổng quan...............................................................................................51 4.3.2. Một số thuật toán điều khiển hệ thống treo bán tích cực.......................................52
IV
4.3.2.1. Thuật toán điều khiển Skyhood .......................................................................52 4.3.2.1.1. Điều khiển Skyhood hai trạng thái (SH 2-States) .....................................53 4.3.2.1.2. Điều khiển Skyhood tuyến tính.................................................................54
4.3.2.2. Thuật toán điều khiển Groundhood.................................................................55 4.3.2.2.1. Điều khiển Groundhood hai trạng thái (GH 2-States) ..............................55 4.3.2.2.2. Điều khiển Groundhood tuyến tính (GH Linear)......................................56
4.4. Kết luận chƣơng 4 ........................................................................................................56 CHƢƠNG 5. HỆ THỐNG TREO KHÍ THÍCH ỨNG TRÊN XE AUDI A8 2004 ...............57 5.1. Giới thiệu tổng quan.....................................................................................................57 5.2. Những thành phần của hệ thống...................................................................................59 5.2.1. Sơ đồ bố trí các thành phần của hệ thống ..............................................................59 5.2.2. Cấu tạo và hoạt động của các thành phần của hệ thống.........................................59 5.2.2.1. Bộ điều khiển J197 ..........................................................................................59 5.2.2.2. Thanh chống treo .............................................................................................60 5.2.2.2.1. Lò xo khí nén.............................................................................................60 5.2.2.2.2. Giảm chấn CDC (Continuous Damper Control).......................................61 5.2.2.3. Hệ thống khí nén..............................................................................................63 5.2.2.3.1. Máy nén khí V66.......................................................................................64 5.2.2.3.2. Các van điện từ..........................................................................................64 5.2.2.3.3. Bộ tích áp ..................................................................................................67 5.2.2.4. Sơ đồ hoạt động của hệ thống khí nén.............................................................68 5.2.2.5. Các cảm biến....................................................................................................69 5.2.2.5.1. Cảm biến nhiệt độ máy nén G290.............................................................69 5.2.2.5.2. Các cảm biến gia tốc thân xe G341, G342, G343.....................................70 5.2.2.5.3. Các cảm biến vị trí thân xe G76, G77, G78, G289 ...................................72 5.2.2.5.4. Cảm biến áp suất G291 .............................................................................75 5.3. Chức năng của hệ thống ...............................................................................................76 5.3.1. Tổng quan về điều khiển........................................................................................76 5.3.2. Điều khiển hệ thống treo khi xe chạy ở chế độ tiêu chuẩn ....................................78
V
5.3.3. Điều khiển hệ thống treo khi xe chạy ở chế độ thể thao........................................79
5.3.4. Điều khiển trong những điều kiện vận hành đặc biệt ............................................80 5.4. Hệ thống điều khiển......................................................................................................84 5.4.1. Sơ đồ mạch hệ thống điều khiển............................................................................84 5.4.2. Liên kết với mạng giao tiếp trên xe (CAN, MOST) ..............................................86 5.5. Bảo dƣỡng ....................................................................................................................87 KẾT LUẬN.............................................................................................................................90 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................................91
VI
Danh mục các chữ viết tắt và kí hiệu của một số thông số quan trọng
KLĐT Khối lƣợng đƣợc treo
KLKĐT Khối lƣợng không đƣợc treo
HTT Hệ thống treo
PTĐH Phần tử đàn hồi
PTGC Phần tử giảm chấn
FM Fluido-mechanical
EM Electro-mechanical
MR Magneto-rheological
ER Electro-rheological
ERF Electro-rheological fluid
MRF Magneto-rheological fluid
NMRF Nano-magneto-rheological fluid
MRE Magneto-rheological elastomer
ωT Tần số dao động góc riêng của KLĐT [Rad/s] ωN Tần số dao động góc riêng của KLKĐT [Rad/s] fT Tần số dao động riêng của KLĐT [Hz]
fN Tần số dao động riêng của KLKĐT [Hz]
f Tần số kích thích của mặt đƣờng Harmonic [Hz] M Khối lƣợng của KLĐT [Kg]
VII
m
C
Cp K
ΨT ΨN
̈
nR
̈T0 Z
Zt
Zr
Fdyn
Fdyn0
σFdyn ξ0
Khối lƣợng của KLKĐT [Kg]
Độ cứng của HTT [N/m]
Độ cứng của lốp theo phƣơng hƣớng kính [N/m]
Hệ số cản của giảm chấn HTT [Ns/m]
Hệ số không chu kì của dao động KLĐT
Hệ số không chu kì của dao động KLKĐT
Gia tốc dịch chuyển thẳng đứng của KLĐT [m/s2]
Hệ số tải trọng động của lốp
Biên độ gia tốc dịch chuyển thẳng đứng của KLĐT [m/s2]
Dịch chuyển thẳng đứng của KLĐT [m]
Dịch chuyển thẳng đứng của KLkĐT [m]
Chiều cao mấp mô mặt đƣờng [m]
Lực động giữa bánh xe và mặt đƣờng khi kích thích Harmonic [N] Biên độ lực động [N]
Phƣơng sai lực động khi kích thích ngẫu nhiên [N]
Biên độ mấp mô mặt đƣờng Harmonic [m]
VIII
Danh mục các hình
Hình 2.1. Vị trí hệ thống treo tên xe ô tô.................................................................................5 Hình 2.2. Lò xo trụ....................................................................................................................6 Hình 2.3. Sơ đồ phần tử đàn hồi khí .........................................................................................7 Hình 2.4. Các dạng PTĐH khí: a) Buồng dạng sóng, b) Buồng gấp......................................10 Hình 2.5. Sơ đồ các loại giảm chấn ống .................................................................................10 Hình 2.6. Đặc tính giảm chấn .................................................................................................11 Hình 2.7. Cấu tạo giảm chấn ống đơn ....................................................................................11 Hình 2.8. Đồ thị đặc tính tuyến tính lý tƣởng của giảm chấn ống đơn, với có ma sát và không có ma sát. Hệ số ma sát K= 2000 (Ns/m) và F0 = 70 N..........................................................13 Hình 2.9. Sự lắc dọc của thân xe ............................................................................................14 Hình 2.10. Sự lắc ngang của thân xe ......................................................................................14 Hình 2.11. Sự nhún của thân xe..............................................................................................14 Hình 2.12. Sự xoay đứng của thân xe.....................................................................................15 Hình 2.13. Sự dịch đứng của cầu xe .......................................................................................15 Hình 2.14. Sự xoay dọc của cầu xe.........................................................................................15 Hình 2.15. Mối quan hệ giữa nhiệm vụ và chức năng của hệ thống treo ...............................16 Hình 2.16. Cấu trúc chung của hệ thống treo .........................................................................19 Hình 2.17. Đáp ứng tần số của hệ thống với đầu vào là độ nhấp nhô mặt đƣờng và đầu ra là độ dịch chuyển thẳng đứng của KLĐT...................................................................................20 Hình 2.18. Đáp ứng tần số của hệ thống với đầu vào là độ nhấp nhô mặt đƣờng và đầu ra là độ võng của lốp.......................................................................................................................20 Hình 2.19. Các loại hệ thống treo có thể điều khiển...............................................................24 Hình 3.1. Mô hình thụ động 1⁄4 xe...........................................................................................27 Hình 3.2. Phần khối lƣợng đƣợc treo......................................................................................28 Hình 3.3. Phần khối lƣợng không đƣợc treo...........................................................................28 Hình 3.4. Các đặc tính tần số của hệ thống treo .....................................................................32 Hình 3.5. Đặc tính tần số quan hệ với hệ số tắt dần ΨT..........................................................34
IX
Hình 3.6. Mô hình 1⁄4 xe cho hệ thống treo thƣờng (trái) và bán tích cực (phải)....................35 Hình 3.7. Mô hình 1⁄4 xe cho hệ thống treo tích cực ...............................................................36 Hình 4.1. Mô hình vật lý của hệ thống treo bán tích cực........................................................37 Hình 4.2. Sơ đồ bố trí của hệ thống treo bán tích cực trên xe ................................................38 Hình 4.3. Sơ đồ khối các cụm chức năng của hệ thống treo bán tích cực..............................39 Hình 4.4. Giảm chấn FM có van áp suất chất lỏng điều khiển bằng điện..............................41 Hình 4.5. Thanh chống treo với giảm chấn FM có van áp suất chất lỏng điều khiển bằng khí nén trên xe audi A6.................................................................................................................41 Hình 4.6. Khi piston đi lên và áp suất khí nén nhỏ................................................................42 Hình 4.7. Khi piston đi lên và áp suất khí nén lớn .................................................................43 Hình 4.8. Khi piston đi xuống và áp suất khí nén nhỏ............................................................43 Hình 4.9. Khi piston đi lên và áp suất khí nén lớn ................................................................44 Hình 4.10. Cấu tạo giảm chấn EM.........................................................................................45 Hình 4.11. Ảnh hƣởng của từ trƣờng lên hỗn hợp MRF .......................................................47 Hình 4.12. Cấu trúc hỗn hợp MRF khi không có từ trƣờng và khi chịu tác dụng của từ trƣờng ...................................................................................................................................... 47 Hình 4.13. Cấu trúc các hạt sát khi chịu tác động của từ trƣờng...........................................48 Hình 4.14. Các dạng giảm chấn MR......................................................................................48 Hình 4.15. Cấu trúc các hạt khi chịu tác động của điện trƣờng.............................................50 Hình 4.16. Cấu tạo của giảm chấn ER...................................................................................51 Hình 4.17. Mô hình điều khiển Skyhood lý tƣởng (a), thực tế (b) .........................................52 Hình 4.18. Mô hình điều khiển Groundhood lý tƣởng (a), thực tế (b) ...................................55 Hình 5.1. Mẫu xe Audi A8 L 2004.........................................................................................58 Hình 5.2. Sơ đồ bố trí các thành phần của hệ thống treo trên xe audi A8 2004.....................59 Hình 5.3. Bộ điều khiển J197 .................................................................................................59 Hình 5.4. Thanh chống treo cầu trƣớc (trái) và cầu sau (phải)...............................................60 Hình 5.5. Cấu tạo lò xo khí nén ..............................................................................................60 Hình 5.6. Van giảm xóc điều khiển điện liên tục ...................................................................62 Hình 5.7. Cụm máy nén và van điện từ ..................................................................................63
X
Hình 5.8. Những thành phần của máy nén khí .......................................................................64 Hình 5.9. Cụm van điện từ......................................................................................................64 Hình 5.10. Cấu trúc và hoạt động của van xả khí...................................................................66 Hình 5.11. Hoạt động giới hạn áp suất ...................................................................................67 Hình 5.12. Bộ tích áp ..............................................................................................................67 Hình 5.13. Sơ đồ hệ thống khí nén .........................................................................................68 Hình 5.14. Sơ đồ tăng áp.........................................................................................................69 Hình 5.15. Sơ đồ xả khí ..........................................................................................................69 Hình 5.16. Cảm biến gia tốc thân xe.......................................................................................70 Hình 5.17. Phần tử cảm biến ở trạng thái nghỉ .......................................................................71 Hình 5.18. Hoạt động của phần tử cảm biến khi thân xe có gia tốc .......................................71 Hình 5.19. Vị trí của cảm biến độ cao thân xe ở cầu trƣớc ....................................................72 Hình 5.20. Vị trí của cảm biến độ cao thân xe ở cầu sau .......................................................72 Hình 5.21. Cấu trúc cảm biến góc cảm ứng............................................................................73 Hình 5.22. Hoạt động của cảm biến góc cảm ứng..................................................................74 Hình 5.23. Ví dụ về điện áp trên 3 cuộn thu tại một vị trí của Rôto.......................................74 Hình 5.24. Vị trí cảm biến áp suất G291 ................................................................................75 Hình 5.25. Cấu trúc của cảm biến áp suất G291.....................................................................76 Hình 5.26. Quy trình thay đổi độ cao thân xe.........................................................................77 Hình 5.27. Đồ thị chuyển đổi các chế độ................................................................................78 Hình 5.28. Đồ thị chuyển đổi các chế độ điều khiển..............................................................80 Hình 5.29. Sơ đồ tín hiệu điều khiển khi vào cua...................................................................80 Hình 5.30. Sự dao động của xe khi phanh..............................................................................81 Hình 5.31. Giao diện điều khiển MMI....................................................................................82 Hình 5.32. Đèn báo khi ở mức cực thấp .................................................................................83 Hình 5.33. Đèn báo khi ở mức cực cao ..................................................................................83 Hình 5.34. Sơ đồ hệ thống điều khiển của hệ thống treo thích ứng .......................................84 Hình 5.35. Mạch điện điều khiển của hệ thống treo thích ứng...............................................85 Hình 5.36. Sơ đồ liên kết của hệ thống treo với mạng giao tiếp trên xe ................................87
XI
Hình 5.37. Máy kiểm tra chẩn đoán VAS 5051......................................................................88 Hình 5.38. Đo chiều cao thân xe tại mỗi bánh xe...................................................................88
XII
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1. Lý do chọn đề tài
Trong vài năm gần đây, nền kinh tế thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng có những bƣớc phát triển vƣợt bậc, đời sống ngƣời dân đƣợc nâng cao, cùng với việc chính phủ đang đầu tƣ rất nhiều vào quy hoạch và xây dựng hệ thống giao thông vận tải, đã khiến ô tô trở thành phƣơng tiện đi lại phổ biến, đƣợc nhiều ngƣời quan tâm. Không nhƣ các nƣớc phát triển, với Việt Nam thì ôtô vẫn là chủ đề mới mẻ, đặc biệt là những ứng dụng công nghệ tiên tiến trên xe. Với yêu cầu ngày càng cao của công nghệ vận tải về kỹ thuật cũng nhƣ về tính thẩm mỹ thì tính an toàn và tiện nghi của ô tô ngày càng phải hoàn thiện hơn, đặc biệt là tính êm dịu chuyển động của xe để tạo cho con ngƣời cảm giác thoải mái khi ngồi trên xe. Các nhà sản xuất xe hàng đầu thế giới đã và đang không ngừng nâng cao chất lƣợng sản phẩm của mình về kiểu dáng, độ bền và đặc biệt là sự tiện nghi mang lại sự thoải mái và an toàn cho ngƣời sử dụng.
Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng cũng nhƣ cạnh tranh với các đối thủ trong cùng lĩnh vực. Các nhà sản xuất xe hàng đầu thế giới đã không ngừng nghiên cứu để cải tiến những hệ thống trên xe cũng nhƣ trang bị thêm những công nghệ hiện đại mới, điều này giúp cho xe vận hành tối ƣu hơn. Một trong những hệ thống mà hiệu quả làm việc của nó ảnh hƣởng trực tiếp đến ngƣời lái hay hành khách khi xe vận hành đó là hệ thống treo. Hệ thống treo có hai nhiệm vụ chính là tăng độ ổn định và độ êm dịu. Tuy nhiên đối với hệ thống treo nhƣ cơ khí, thủy lực và khí nén thông thƣờng thì chỉ đáp ứng đƣợc nhu cầu trên trong một phạm vi hẹp về thế mạnh của mỗi loại. Vì thế để mở rộng phạm vi đáp ứng của hệ thống treo để đạt đƣợc yêu cầu tối ƣu nhất trong những điều kiện không thuận lợi, ngƣời ta đã can thiệp vào hoạt động của nó trong suốt quá trình vận hành xe tại những điều kiện tình trạng mặt đƣờng khác nhau. Giúp tối ƣu sự êm dịu và sự chuyển động ổn định cho xe.
Và đó là lí do mà chúng em đã chọn đề tài “nghiên cứu hệ thống treo bán tích cực sử dụng trên ô tô du lịch” để làm đề tài đồ án tốt nghiệp. Đây là một trong những hệ thống treo hiện đại ngày nay đƣợc trang bị trên các dòng xe hạng sang và có thể trong tƣơng lai gần sẽ đƣợc ứng dụng rộng rãi hơn. Tuy nhiên hiện tại nó cũng là một hệ thống tiên tiến mới mẻ trên xe ô tô nên cũng có rất nhiều ngƣời quan tâm nhƣng chƣa hiểu rõ về nó. Vì
1
thế khi thực hiện đề tài này ngoài việc muốn gia tăng kiến thức cho bản thân và tốt nghiệp đại học, thì chúng em còn mong rằng sẽ tạo ra đƣợc một nguồn tài liệu chất lƣợng có thể giúp ích cho những ai cần thiết trong công việc hay có sự quan tâm về kỹ thuật ô tô có thêm tài liệu để gia tăng kiến thức.
1.2. Mục đích và mục tiêu thực hiện đề tài
1.2.1. Mục đích của đề tài
Mục đích thực hiện đề tài nhằm để hoàn thành đồ án tốt nghiệp, nâng cao kiến thức cho bản thân và đồng thời cung cấp một nguồn tài liệu chuẩn giành cho học sinh, sinh viên dùng để học tập và giành cho những độc giả muốn nâng cao hiểu biết của mình về hệ thống treo bán tích cực sử dụng trên xe ô tô du lịch.
1.2.2. Mục tiêu thực hiện đề tài
- Nhằm củng cố kiến thức về phân loại, cấu tạo và chức năng của một hệ thống treo.
- Hiểu biết về hệ thống treo bán tích cực, cơ sở lý thuyết, cấu trúc, nguyên lí làm việc của hệ thống treo bán tích cực. Hiểu biết các nguyên tắc điều khiển, các chi tiết và cụm chi tiết của hệ thống điều khiển trong hệ thống treo bán tích cực.
- Hiểu biết về những công nghệ giảm chấn dùng trong hệ thống treo bán tích cực hiện nay.
- Tìm hiểu về một hệ thống treo bán tích cực cụ thể đƣợc sử dụng trên ô tô thực tế hiện nay.
1.3. Đối tƣợng nghiên cứu
Nghiên cứu về hệ thống treo bán tích cực sử dụng trên ô tô du lịch, những công nghệ giảm chấn sử dụng trong hệ thống treo bán tích cực hiện nay và hệ thống treo khí thích ứng trên dòng xe Audi A8 2004.
1.4. Giới hạn nghiên cứu
- Nghiên cứu ảnh hƣởng của độ cứng C và hệ số giảm chấn K của hệ thống treo tới độ êm dịu của xe và lực động giữa bánh xe và mặt đƣờng.
- Ứng dụng mô hình 1⁄4 xe để nghiên cứu nguyên lí điều khiển phần tử giảm chấn trên 2
hệ thống treo bán tích cực.
- Tìm hiểu một số loại giảm chấn sử dụng trong hệ thống treo bán tích cực hiện nay.
- Tìm hiểu về khả năng tối ƣu độ êm dịu và ổn định của hệ thống treo khí thích ứng trên dòng xe Audi A8 2004.
1.5. Nhiệm vụ đề tài
- Làm rõ những yêu cầu về êm dịu và lực động đối với hệ thống treo.
- Làm rõ đƣợc lí do việc điều khiển phần tử đàn hồi và phần tử giảm chấn có thể nâng cao hiệu quả chuyển động êm dịu và ổn định của xe.
- Làm rõ đƣợc hệ thống điều khiển và phƣơng pháp điều khiển của hệ thống treo bán tích cực. Trình bày cấu tạo và nguyên lí làm việc của một số loại giảm chấn sử dụng trong hệ thống treo bán tích cực hiện nay.
- Trình bày về cấu tạo và hoạt động của hệ thống treo bán tích cực trên xe thực tế.
1.6. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Tìm kiếm tài liệu liên quan đến đề tài từ: giảng viên hƣớng dẫn, internet, giáo trình trên thƣ viện trƣờng và từ bạn bè.
- Nghiên cứu sơ bộ tài liệu và đề tài, viết đề cƣơng sơ bộ thông qua sự hƣớng dẫn của giáo viên hƣớng dẫn.
- Nghiên cứu lý thuyết theo nội dung đề tài đã đƣợc vạch ra và tiến hành viết đồ án.
3
CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO
Hệ thống treo trang bị trên ô tô với mục đích chính mang lại sự êm ái và đồng thời giúp xe chuyển động ổn định hơn tạo cảm giác an toàn cho những ngƣời trên xe. Hệ thống treo là bộ phận quan trọng trong thiết kế của xe, khi đi qua những đoạn đƣờng gồ ghề, hệ thống này loại bỏ những dao động thẳng đứng, hạn chế các ảnh hƣởng cơ học đến khung và các chi tiết kim loại, tránh việc xe bị "chồm" lên quá nhiều, bị sóc đồng thời đem lại sự thoải mái cho ngƣời ngồi trong xe. Cho đến hiện tại thì có rất nhiều loại hệ thống treo đều có ƣu và nhƣợc điểm riêng, vẫn đang hiện hữu trên xe để thực hiện chức năng ƣu việt của nó. Mặc dù trong thời gian gần đây những công nghệ về hệ thống treo phát triển rất mạnh, đó là những hệ thống treo đƣợc điều khiển bằng điện tử nhƣ: hệ thống treo thích ứng (Adaptive Suspension) trên xe Audi A8, hệ thống treo khí nén AIRMATIC trên xe Mercedes, hệ thống treo ứng dụng trí tuệ nhân tạo trên xe Audi,...tuy nhiên những hệ thống treo đƣợc điều khiển bằng điện tử vẫn chƣa đƣợc áp dụng rộng rãi trên những dòng xe thông thƣờng, nó chỉ đƣợc áp dụng trên các dòng xe hạng sang, vì lí do về chi phí sản xuất cao và về những nhu cầu thiết yếu đối với chức năng của từng loại xe. Vì thế mà hiện nay trên xe ô tô nói chung và trên xe ô tô du lịch nói riêng hiện hữu nhiều loại hệ thống treo.
Trong chƣơng này sẽ trình bày về yêu cầu và đặc điểm hệ thống treo tổng quát trên ô tô để hiểu rõ về những chức năng cụ thể của nó là gì, đồng thời biết đƣợc về cấu tạo và nguyên lí làm việc của nó. Sau đó phân tích và xác định nhƣợc điểm của hệ thống treo thông thƣờng qua đó đƣa ra định hƣớng phát triển cải tiến hệ thống treo trên ô tô. Cuối cùng trình bày về phần phân loại hệ thống treo theo cách điều khiển giúp phân biệt đƣợc các loại hệ thống treo điều khiển hiện nay, đồng thời so sánh ƣu và nhƣợc điểm của từng loại.
KẾT LUẬN
Nội dung đề tài chủ yếu tập trung vào việc chọn lọc thông tin đúng, phù hợp, hệ thống lại và giải thích để làm rõ đƣợc một cách cơ bản về hệ thống treo điều khiển, đặc biệt là “ hệ thống treo bán tích cực”. Đề tài đã trình bày và giải thích về sự quan trọng của hệ thống treo. Giải thích đƣợc về lí do và cơ sở cải tiến từ hệ thống treo bị động đến hệ thống treo điều khiển. Trên cơ sở lý thuyết đƣợc rút ra từ mô hình 1⁄4 xe và những phân tích về ảnh hƣởng của độ cứng C và hệ số giảm chấn K đến dao động của xe, nhóm đã nghiên cứu về hệ thống treo bán tích cực ở khía cạnh: cấp độ điều khiển giảm chấn và giải thích về cơ sở, ý nghĩa của một số thuật toán điều khiển cơ bản định hƣớng thoải mái và bám đƣờng. Một số loại giảm chấn điều khiển đƣợc trình bày khá chi tiết về: cấu tạo, hoạt động và so sánh những ƣu và nhƣợc điểm của nó. Trên cơ sở những lý luận đó, nhóm đã nghiên cứu đƣợc đặc điểm, kết cấu, nguyên lý hoạt động và các hoạt động chức năng của hệ thống treo khí thích ứng (hệ thống treo bán tích cực với giảm chấn đƣợc điều khiển kết hợp với lò xo khí nén) trên dòng xe Audi A8 2004.
Nội dung đề tài trình bày những lý luận cơ bản, đƣợc phân bố theo trình tự từ nguyên nhân dẫn đến kết quả - các phần và các chƣơng giải thích đƣợc ý nghĩa và thể hiện kết quả cho nhau, điều này giúp đọc giả dễ đọc và dễ nắm đƣợc phƣơng pháp tìm hiểu về hệ thống treo điều khiển nói chung và hệ thống treo bán tích cực nói riêng. Đề xuất ứng dụng kết quả của đề tài là làm tài liệu tham khảo cho học sinh, sinh viên trong việc học tập và nghiên cứu khoa học kỹ thuật của mình.
Khuyến nghị hƣớng phát triển đề tài là tiếp tục nghiên về phƣơng pháp đánh giá khả năng tối ƣu của hệ thống treo điều khiển và dùng kết quả thực nghiệm đo trên một xe cụ thể thực tế để đánh giá.
Mặc dù thời gian thực hiện đề tài rất hạn chế, nhƣng đƣợc sự giúp đỡ của thầy giáo hƣớng dẫn Ths. Trần Đình Qúy, đến nay chúng tui đã hoàn thành đề tài của mình. Trong thời gian thực hiện, chúng tui đã cố gắng để hoàn thiện đồ án một cách tốt nhất nhƣng không tránh khỏi sai sót, rất mong đƣợc sự đóng góp ý kiến của các thầy. Xin chân thành cảm ơn!
2.1. Đặc điểm hệ thống treo
Hệ thống treo (HTT) trên ô tô là bộ phận liên kết đàn hồi nối giữa thân xe (KLĐT) và các cầu xe (KLKĐT) nhƣ trên Hình 2.1.
Hình 2.1. Vị trí hệ thống treo tên xe ô tô
Hệ thống treo là bộ phận liên kết đàn hồi đƣợc đặc trƣng bỡi lò xo và giảm chấn. Thân
xe đƣợc đỡ bỡi các lò xo, khối lƣợng thân xe bao gồm các chi tiết và cụm chi tiết đƣợc đỡ bỡi các lò xo gọi là khối lƣợng đƣợc treo (KLĐT). Mặt khác, các bánh xe, các cầu xe và những chi tiết khác của ô tô không đƣợc đỡ bỡi các lò xo gọi là khối lƣợng không đƣợc treo (KLKĐT). Hệ thống treo ô tô gồm ba bộ phận chính:
Cơ cấu hƣớng: Là một liên kết động học nối giữa thùng xe và bánh xe, nhiệm vụ chủ yếu của nó là quy định quỹ đạo dịch chuyển của tâm bánh xe so với thùng xe, quỹ đạo này sẽ ảnh hƣởng đến dao động và cả động học chuyển động của ô tô, nhất là động học quay vòng. Hệ thống treo đƣợc gọi là độc lập hay phụ thuộc tùy thuộc vào cấu tạo của liên kết này.
Phần tử đàn hồi: Là liên kết đàn hồi nối giữa thùng xe và bánh xe. Bộ phận này thƣờng đƣợc mô tả nhƣ một lò xo với độ cứng C, nó tạo ra những chuyển động theo hƣớng nén và dãn và sau một số chu kỳ nào đó đủ để dập tắt năng lƣợng dao động gây ra do tác động kích thích của mặt đƣờng. Đặc tính đàn hồi của bộ phận này ảnh hƣởng quan
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links