1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án Khi ô tô chuyển động có nhiều yếu tố gây dao động làm tính an tồn êm dịu chuyển động Đây hai tiêu động lực học quan trọng, tách rời lại mâu thuẫn với trình chuyển động, định chủ yếu chất lượng hệ thống treo Tuy nhiên, hầu hết thiết kế ô tô khách nghiên cứu cải thiện hệ thống treo ô tô nước ta thường tập trung chủ yếu vào tiêu độ êm dịu mà quan tâm đến an toàn chuyển động Trên sở lý thuyết tối ưu hóa đa mục tiêu, tốn thiết kế tối ưu hệ thống treo ô tô với hai hàm mục tiêu đồng thời độ an toàn êm dịu chuyển động giải nhanh chóng nhờ phần mềm tiên tiến Xuất phát từ thực trạng trên, đề tài “Nghiên cứu tối ưu thông số hệ thống treo ô tô khách sử dụng Việt Nam” nhằm nghiên cứu hoàn thiện kết cấu hệ thống treo để nâng cao độ êm dịu an toàn chuyển động thực cần thiết có ý nghĩa khoa học điều kiện thực tế Ngành Cơng nghiệp Ơ tơ Việt Nam Mục đích nghiên cứu luận án Mục đích luận án xây dựng phương pháp thiết kế tối ưu thông số hệ thống treo ô tô khách sản xuất lắp ráp sử dụng nước dựa lý thuyết tối ưu hóa đa mục tiêu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu luận án hệ thống treo ô tô Huyndai County HD 29 E3 Phạm vi nghiên cứu luận án số thông số kỹ thuật hệ thống treo như: độ cứng phần tử đàn hồi, ổn định, ghế người lái lốp xe; hệ số cản giảm chấn Phƣơng pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu luận án kết hợp nghiên cứu lý thuyết đánh giá thực nghiệm Ý nghĩa khoa học thực tiễn Có thể coi luận án nghiên cứu tối ứu hóa đa mục tiêu thiết kế kỹ thuật Việt Nam Thông qua việc nghiên cứu lý thuyết tối ưu hóa đa mục tiêu, luận án góp phần hồn thiện phương pháp tính tốn thiết kế hệ thống treo nhằm nâng cao độ êm dịu an tồn chuyển động tơ khách sản xuất lắp ráp sử dụng nước, đồng thời giới thiệu phương pháp thiết kế ô tô khoa học dựa cơng cụ tính tốn đại Bên cạnh đóng góp giá trị mặt lý thuyết, kết nghiên cứu luận án ứng dụng để nâng cao chất lượng sản phẩm doanh nghiệp sản xuất lắp ráp ô tô nước, giúp doanh nghiệp có nhãn quan toàn diện chất lượng sản phẩm để chế tạo sản phẩm có chất lượng ngang tầm giới tương lai 2 Bố cục luận án Xuất phát từ mục đích, đối tượng, phạm vi phương pháp nghiên cứu Ngoài phần mở đầu kết luận chung, bố cục luận án gồm chương sau: Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chương 2: Cơ sở lý thuyết tối ưu hệ thống treo ô tô khách Chương 3: Xây dựng mơ hình dao động tối ưu số thông số hệ thống treo ô tô khách Hyundai County HD 29 E3 Chương 4: Thí nghiệm Chƣơng TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Ơ tơ hệ dao động phức tạp, bao gồm nhiều phận liên kết với nhau, phận có khối lượng đặc tính dao động riêng Khi xe chuyển động, có nhiều yếu tố gây dao động khối lượng treo khơng treo Trong mấp mơ khơng có tính ngẫu nhiên bề mặt đường coi nguồn kích thích chính, tác động lên bánh xe qua hệ thống treo gây dao động khối lượng treo Như vậy, nghiên cứu hệ thống treo xe ô tô nghiên cứu dao động khối lượng treo khối lượng khơng treo, hay nói cách khác nghiên cứu dao động xe ô tô nhằm khử bỏ tới mức thấp dao động để đảm bảo tiêu làm việc xe 1.1 Tình hình nghiên cứu dao động ơtơ Có thể thấy, nội dung lĩnh vực nghiên cứu dao động ô tô bao hàm vấn đề sau: tiêu đánh giá dao động, mơ hình dao động, yếu tố gây dao động thí nghiệm dao động 1.1.1 Các tiêu đánh giá dao động ơtơ Có nhiều tiêu khác để đánh giá dao động ô tô: tiêu độ êm dịu chuyển động, tiêu an toàn chuyển động, tiêu không gian làm việc hệ thống treo 1.1.1.1 Chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động Có nhiều tiêu để đánh giá độ êm dịu chuyển động Trong gia tốc dao động kể đến đồng thời biên độ, tần số dao động có ảnh hưởng trực tiếp đến lái xe, hành khách, hàng hóa Vì vậy, gia tốc dao động tiêu quan trọng có tính chất định đến độ êm dịu chuyển động Trong giới hạn cho phép, luận án tập trung nghiên cứu đánh giá độ êm dịu chuyển động theo tiêu gia tốc dao động Cơ sở để xác định tiêu gia tốc dao động giá trị bình phương trung bình (root mean square - RMS) gia tốc, Mitschke [54,55]: Tùy thuộc vào điều kiện mục đích nghiên cứu, đánh giá độ êm dịu chuyển động theo giá trị bình phương trung bình gia tốc người lái, gia tốc thẳng đứng thân xe, gia tốc lắc ngang, gia tốc lắc dọc đánh giá theo giá trị bình phương trung bình tất gia tốc kể theo biểu thức toán học sau: f1   1  4 T  T  T Z d (t )dt  T  Z (t )dt  T T   1  (t )dt   (t )dt  T T  0    (1.1) 1.1.1.2 Chỉ tiêu đánh giá an tồn chuyển động Có nhiều tiêu để đánh giá an toàn chuyển động Tuy nhiên, tải trọng động thẳng đứng tác dụng bánh xe với mặt đường ngun nhân gây an tồn chuyển động (mất tính điều khiển) Khi ơtơ chuyển động đường có biên dạng mang đặc tính ngẫu nhiên dáng điệu tải trọng thẳng đứng bánh xe Fz(t) mang đặc tính ngẫu nhiên Các giá trị Fz(t) dao động xung quanh vị trí giá trị trung bình Fz (gọi kỳ vọng tốn học), theo kết thử nghiệm giá trị giá trị tải trọng tĩnh đặt bánh xe Fzt Tải trọng thẳng đứng bánh xe Fz(t) xác định tổng tải trọng tĩnh tải trọng động bánh xe bề mặt đường: (1.2) Fz (t )  Fzt  Fzd (t ) Phương sai tải trọng thẳng đứng bánh xe xác định theo biểu thức sau đây: T DF   F  T  T  Fz (t )  Fz  dt    T  T  Fzt  Fzd (t )  Fz  dt    T F zd (t )dt (1.3) Do đó, sai lệch bình phương trung bình tải trọng thẳng đứng bánh xe giá trị bình phương trung bình tải trọng động, xác định theo biểu thức toán học sau: T  F  DF  RMS  Fzd   T  T  Fz (t )  Fz  dt    T F zd (t )dt (1.4) Theo quan điểm an tồn chuyển động sai lệch bình phương trung bình  F  DF nhỏ tốt, có nghĩa là:  F  Có thể đánh giá tiêu an tồn chuyển động tơ có bốn bánh xe theo biểu thức toán học tổng quát sau: f2   1  4  T   i 1 T   Fzdi dt    (1.5) 1.1.2 Mơ hình dao động Có nhiều loại mơ hình dao động tơ khác mơ hình ¼, mơ hình ½ mơ hình khơng gian Tuy nhiên, trình chuyển động, tác động ngẫu nhiên mặt đường lực quán tính thay đổi chế độ chuyển động, nên thân xe dao động tịnh tiến theo phương thẳng đứng dao động góc quanh trục lắc dọc trục lắc ngang Chuyển động phức tạp thân xe có ảnh hưởng khơng nhỏ đến dao động người lái, dao động cầu xe bánh xe Để mơ hình dao động sát với mơ hình thực tế nhất, luận án tập trung nghiên cứu mơ hình dao động tơ khách không gian Cho phép nghiên cứu đồng thời dao động người lái, dao động thân xe, cầu xe bánh xe tác dụng kích thích ngẫu nhiên biên dạng mặt đường thành phần lực quán tính theo phương dọc phương ngang tác dụng lên thân xe trình chuyển động Trong mơ hình, có xét đến ảnh hưởng hệ thống ổn định ngang cầu trước cầu sau 1.1.3 Các yếu tố gây dao động Khi ô tơ chuyển động có nhiều yếu tố gây dao động, yếu tố kể đến là: nội lực ôtô; ngoại lực xuất trình sử dụng tăng tốc, phanh, quay vịng; điều kiện ngoại cảnh gió, bão; mấp mơ mặt đường Trong yếu tố kể mấp mô đường ngun nhân gây dao động tơ 1.1.4 Thí nghiệm dao động ơtơ Thí nghiệm ơtơ có bốn dạng: thí nghiệm đặc tính cụm để xác định thuộc tính vật lý chúng, thường áp dụng nhà máy chế tạo; thí nghiệm xe bệ thử; thí nghiệm xe đường thực; thí nghiệm mơ hình lý thuyết Ở Việt Nam, nguồn ngân sách phục vụ nghiên cứu khoa học hạn hẹp Vì vậy, để thuận tiện cho mục đích nghiên cứu, luận án lựa chọn phương pháp thí nghiệm mơ hình lý thuyết 1.2 Tình hình nghiên cứu tối ƣu hệ thống treo ô tô khách Trong hầu hết nghiên cứu hệ thống treo công bố, tác giả thường tính tốn thơng số hệ thống treo sở đảm bảo tiêu độ êm dịu mà chưa quan tâm đến tiêu an toàn chuyển động Tuy nhiên, tăng độ êm dịu lại gây an tồn chuyển động Trong năm gần cơng trình nghiên cứu hệ thống treo tập trung chủ yếu vào việc ứng dụng thành tựu kỹ thuật điều khiển điện tử để thiết kế hệ thống treo có điều khiển Có thể nói việc ứng dụng kỹ thuật điều khiển điện tử vào thiết kế hệ thống treo có điều khiển có nhiều ưu điểm Tuy nhiên, thiết kế hệ thống treo có điều khiển phức tạp đặc biệt giá thành hệ thống treo có điều khiển cao so với hệ thống treo bị động, hệ thống treo có điều khiển phù hợp cho xe du lịch đời Ở nước ta, điều kiện hạn hẹp kinh phí, trình độ công nghệ chưa cao nên hệ thống treo bị động sử dụng chủ yếu Do vậy, nghiên cứu thiết kế tối ưu hệ thống treo bị động tơ nói chung ô tô khách sản xuất lắp ráp nước nhu cầu cấp thiết điều kiện 1.3 Nhiệm vụ luận án Nghiên cứu sở lý thuyết tối ưu hóa đa mục tiêu phương pháp giải tốn tối ưu hóa đa mục tiêu để tối ưu hệ thống treo ô tô khách Nghiên cứu xây dựng mơ hình dao động ô tô khách không gian Trên sở mô hình dao động, nghiên cứu ứng dụng phần mềm Matlab Simulink xây dựng mơ hình mơ dao động ô tô khách, mô hình cho phép nghiên cứu đồng thời đặc trưng động lực học ô tô điều kiện chuyển động khác nhau; lựa chọn phương pháp tối ưu hóa đa mục tiêu thích hợp, xây dựng thuật tốn giải tốn tối ưu hóa đồng thời hai hàm mục tiêu an toàn êm dịu chuyển động nhằm xác định thông số tối ưu hệ thống treo ô tô khách sản xuất lắp ráp Việt Nam Tiến hành thí nghiệm xác định thơng số đầu vào so sánh kết thí nghiệm với kết khảo sát mơ hình để chuẩn hóa mơ hình lý thuyết Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT TỐI ƢU HỆ THỐNG TREO Ơ TƠ KHÁCH 2.1 Thơng số thiết kế Các thông số hệ kỹ thuật khối lượng, mơ men qn tính, độ cứng phần tử đàn hồi, hệ số cản giảm chấn kích thước hình học định tồn tính chất động lực học hệ Trong thông số trên, số thông số thay đổi giá trị ràng buộc kỹ thuật coi số thiết kế Các thơng số khác thay đổi phạm vi giới hạn định để tạo đặc tính động lực học khác hệ chọn làm thông số thiết kế (biến thiết kế) biểu diễn véctơ thông số thiết kế, Deb [32], [33]: T (2.1) p   p1, p2 , , ph  h , pl  p  pu   Trong đó: h số thông số thiết kế , pl pu tương ứng véc tơ giới hạn giới hạn thông số thiết kế, pil  pi  piu , i  1(1)h 2.2 Hàm mục tiêu (tiêu chuẩn tối ƣu) Đối với hệ động lực học, thường mong muốn thông số y(t ), y(t ), y(t ) hệ kích thích h(t ) phải nằm giới hạn cho phép dao động quanh giá trị xác định theo yêu cầu đặt Hàm mục tiêu thường sử dụng độ lệch chuẩn thông số khảo sát (thông số đầu ra) y(t) so với giá trị mong muốn y cho trước với khoảng thời gian khảo sát T, theo công thức tổng quát Bestle [50]: T f : T )   y(t)  y  d (ty(t) (2.2) y(t) y T t Hình 2.1: Thơng số giá trị mong muốn Khi nghiên cứu động lực học phương tiện, y(t) giá trị tải trọng động từ bánh xe tác dụng xuống đường, y giá trị tải trọng tĩnh, Hình 2.1 Trường hợp thông số khảo sát gia tốc, vận tốc hay biên độ dịch chuyển thân xe cầu xe, giá trị mong muốn y  , cơng thức (2.2) biểu thị giá trị bình phương trung bình đại lượng khảo sát 2.3 Các điều kiện ràng buộc Điều kiện ràng buộc đẳng thức bất đẳng thức mô tả mối quan hệ thông số thiết kế khoảng xác định thơng số Điều kiện ràng buộc biểu diễn dạng phương trình ràng buộc g j ( p)  0, j  1(1)l, bất phương trình ràng buộc hk ( p)  0, k  1(1)m, hay đơn giản miền giới hạn thông số thiết kế pil  pi  piu , i  1(1)h , Bestle [50]: 2.4 Bài toán tối ƣu đa mục tiêu Q trình tối ưu hóa cách hệ thống đồng thời hàm mục tiêu khác gọi tối ưu hóa đa mục tiêu Nhiệm vụ tốn tối ưu hóa đa mục tiêu tổng quát xác định véc tơ thông số thiết kế T T p =  p1, p2 , , ph  , để tối thiểu véc tơ hàm mục tiêu f   f1, f2 , , f n  , ràng buộc     hệ phương trình g( p)  bất phương trình h( p)  , giới hạn biên thông số thiết kế p , p : l u T f ( p)   f1 ( p), f ( p), , f n ( p)  ,   pP  (2.3)  P : p h , g l , h m g ( p)  0, h( p)  0, pl  p  pu Véc tơ hàm mục tiêu đạt f ( p) biểu thị ánh xạ từ véc tơ thông số thiết kế p thuộc miền thông số thiết kế P sang miền mục tiêu F (Hình 2.2) Ánh xạ hàm mục tiêu fi ( p), i  1(1)n , tương ứng với giá trị p  P xác định khơng gian mục tiêu hay miền mục tiêu đạt   F : f ( p) n , p  P (2.4) p2 f2 Ánh xạ f p f(p) Miền thông số P Miền mục tiêu F I n R I h R p1 f1 Hình 2.2: Ánh xạ từ miền thông số thiết kế sang miền mục tiêu 2.5 Tập nghiệm tối ƣu Edgeworth - Pareto (EP) Một điểm p EP  P gọi nghiệm tối ưu EP không tồn điểm p  P thỏa mãn điều kiện fi ( p)  fi ( p EP ), i f j ( p)  f j ( pEP ) dù j Những điểm thỏa mãn điều kiện thuộc tập nghiệm tối ưu EP 7  P EP : p EP  P f ( p)  f ( p EP )  p  P : f  p   f ( p EP ) (2.5) hiểu là:  fi ( p)  fi ( p EP ) i    f ( p)  f ( p EP )  f2 p2 F1* Miền thông số Ánh xạ P f Miền mục tiêu P EP F EP f2* I h R F F2* I n R f1* p1 Hình 2.3: Tập nghiệm tối ưu P EP f1 tập mục tiêu tối ưu F EP Trong tập nghiệm tối ưu EP P EP khơng thiết phải nằm biên miền nghiệm chấp nhận P tập mục tiêu tối ưu F EP : f ( p EP ) xác định biên không gian mục tiêu F , F EP cịn gọi biên Pareto thể qua Hình 2.3 Cần lưu ý tất điểm thuộc tập nghiệm tối ưu EP P EP nghiệm tốn tối ưu hóa đa mục tiêu Do vậy, người thiết kế phải định lựa chọn kết thích hợp phù hợp với yêu cầu cụ thể toán 2.6 Phƣơng pháp hàm chặn (  Constraint Method) giải tốn tối ƣu hóa hai mục tiêu Những nghiên cứu Bestle [50] rằng, chất phương pháp hàm chặn lựa chọn mục tiêu fh ( p) để tối ưu mục tiêu lại đưa vào dạng bất đẳng thức ràng buộc: r (2.6) f h ( p) với P : p  P fi ( p)   i , i  I n \ r r  pP  Đối với toán tối ưu hai mục tiêu phương pháp hàm chặn biểu diễn sau: (2.7) f ( p) với P2 :  p  P f1( p)  1 pP f2 f21* F 1* f ( P 2) FEP f ( p*) f2* F : f ( P) F 2* f1* 1 f12* f1 Hình 2.4: Phương pháp hàm chặn tốn tối ưu hai mục tiêu Từ Hình 2.4, ta hình dung q trình làm việc phương pháp hàm chặn trường hợp tối ưu hai mục tiêu Với f mục tiêu cần tối ưu f1 xem ràng buộc với f1  1 , toán tối ưu hóa đa mục tiêu đưa dạng tối ưu hóa mục tiêu, cách tối thiểu hóa hàm mục tiêu riêng lẻ f bổ xung thêm điều kiện ràng buộc f1  1 Với ràng buộc này, khơng gian mục tiêu ban đầu bị giảm F  f ( P2 ) , phần phía trên, bên trái khơng gian F giới hạn 1 Nghiệm toán phụ thuộc nhiều vào giá trị buộc 1 * Nếu 1  f1* : f1( p1 ) lựa chọn, giá trị 1 thay đổi, khơng có * nghiệm khả thi toán cho Mặt khác, 1  f12* : f1( p2 ) lựa chọn tồn khơng gian khảo sát khả thi kết tốn tìm nghiệm F2* Điểm F1* F2* điểm tối ưu độc lập hàm mục tiêu f1 Khi tối thiểu riêng hàm mục tiêu f giá trị nhỏ ứng với giá trị ta xác định điểm giá trị f ( p)  pP * f2 * p2  vào hàm mục tiêu f1 ta * p2 f 2* f2 , tương thuộc miền thông số Thay f12* : * p2  P (2.8) * f1 ( p2 ) : f12* Từ xác định điểm F2* miền mục tiêu, F2*  ( f12* , f2* ) Đối với điểm F1* , tối thiểu riêng hàm mục tiêu f1 giá trị nhỏ * f1* , tương ứng với giá trị ta xác định điểm p1 thuộc miền * thông số Thay giá trị p1 vào hàm mục tiêu * f1 ( p)  f1*  p1  P pP f2 ta f 21* : (2.9) * 1* f ( p1 ) : f Tương tự, xác định điểm F1* miền mục tiêu, 1* F1*  ( f1* , f2 ) Một lợi đáng ý phương pháp hàm chặn nghiệm tối ưu Edgeworth - Pareto tìm thấy không gian mục tiêu không lồi Hơn nghiệm tối ưu phân bố biên Pareto cách thay đổi giá trị 1 khoảng giá trị nhỏ lớn hàm mục tiêu f1 Số điểm tối ưu (N) biên Pareto ( F EP ) nằm điểm tối ưu riêng F2* , F1* xác định việc lựa chọn giá trị buộc 1 sau: 1k  f12*  k 1 với k  1(1) N 1 : pi* fi*  N 1 f12* f1* * * với f1* : f1( p1 ), f12* : f1( p2 ) (2.10) (2.11) biểu thị điểm tối ưu độc lập hàm mục tiêu fi ( p) tối thiểu fi* : fi ( p), i  1, pP (2.12) Cơng thức có nghĩa 1 giảm dần từ f12* f1* với hiệu số không đổi 1 Phương pháp hàm chặn  có nhiều ưu điểm, đặc biệt tìm nghiệm tối ưu Pareto vùng không gian mục tiêu lõm Kết luận chƣơng Khái qt tốn tối ưu hóa đa mục tiêu phương pháp giải toán tối ưu hóa đa mục tiêu Trong đó, tập trung nghiên cứu kỹ phương pháp hàm chặn  , làm sở cho việc xây dựng thuật toán giải toán tối ưu hóa thơng số hệ thống treo tơ khách Chƣơng XÂY DỰNG MƠ HÌNH DAO ĐỘNG VÀ TỐI ƢU MỘT SỐ THÔNG SỐ HỆ THỐNG TREO ÔTÔ KHÁCH HYUNDAI COUNTY HD 29 E3 Để tối ưu thông số hệ thống treo ô tô khách, trước hết cần xây dựng mơ hình vật lý, mơ hình tốn mơ hình mơ dao động tơ khách khơng gian Mơ hình cho phép nghiên cứu đồng thời đặc trưng động lực học ô tô điều kiện chuyển động khác Ứng dụng phương pháp tối ưu đa mục tiêu thiết kế kỹ thuật, xây dựng thuật toán giải toán tối ưu đồng thời hai hàm mục tiêu an toàn êm dịu chuyển động nhằm xác định thông số tối ưu hệ thống treo ô tô khách Hyundai County HD 29 E3 3.1 Xây dựng mơ hình dao động tơ khách 3.1.1 Các giả thiết xây dựng mơ hình Bỏ qua ảnh hưởng nguồn dao động ô tô động hệ thống truyền lực; phân bố khối lượng đối xứng theo trục dọc xe; khối lượng treo cầu xe coi cứng tuyệt đối; phần tử đàn hồi giảm chấn mô hình có đặc tính tuyến tính; bánh xe ln tiếp xúc với mặt đường có biên độ mấp mơ tương ứng qi (i = 1,2,3,4) 3.1.2 Mơ hình dao động ô tô khách không gian Với giả thiết nêu trên, mơ hình vật lý dao động ô tô khách không gian có xét đến dao động người lái xây dựng mơ tả Hình 3.1 10 Zd kd zs1 v md cd  xC zs2 ryd rxd Z ms a x lf ms a y yC  hp B2 S2 muf , Juf ms, Jx, Jy cs3 ks3 zu3 S3 B3 cu3 zu2 hr lr zs3 q3 C cs2 zs4 cu2 q2 2tf 2ar A3 car A4 ks cs4 Zur ,  2sr zu4 mur, Jur B4 S4 ur 2br cu4 q4 2tr Hình 3.1: Mơ hình dao động ơtơ khách khơng gian Trong mơ hình, người lái ghế ngồi xem chất điểm có khối lượng md liên kết với thân xe qua phần tử đàn hồi có độ cứng cd phần tử giảm chấn có hệ số cản kd Thân xe có khối lượng ms mơ men qn tính khối lượng Jx, Jy Đặc trưng quán tính cầu trước cầu sau khối lượng muf, mur mơ men qn tính khối lượng Juf, Jur Hệ thống treo phụ thuộc có hệ số cản ksi độ cứng csi liên kết cầu xe với thân xe Tác dụng ổn định phía trước phía sau đặc trưng độ cứng chống xoắn caf car Liên kết cầu với mặt đường thực thơng qua bánh xe có độ cứng cui Các bánh xe tiếp xúc với mặt đường có biên độ mấp mơ tương ứng qi (i = 1,2,3,4) Mơ hình có bậc tự do, gồm: - Dịch chuyển theo phương thẳng đứng người lái Zd; - Ba chuyển động thân xe dịch chuyển theo phương thẳng đứng trọng tâm Z, góc lắc dọc Θ góc lắc ngang Φ; ba chuyển động mô tả véc tơ tọa độ suy rộng thân xe: ys = [Z, Ф, Θ]T; - Bốn bậc tự khối lượng không treo dịch chuyển thẳng đứng Zuf, Zur dịch chuyển góc Φuf, Φur cầu trước cầu sau biểu diễn qua véc tơ tọa độ suy rộng khối lượng không treo: yu = [Zuf, Zuf, Фuf, Фur]T Tám bậc tự mơ hình biểu diễn véc tơ tọa độ suy rộng mơ hình: z = [Zd, Z, Ф, Θ, Zuf, Zuf, Фuf, Фur]T = [Zd , ysT, yuT]T 11 Ngoại lực tác dụng lên mô hình kích thích từ mặt đường qi bốn bánh xe lực quán tính đặt trọng tâm: Fjx = msax theo phương dọc Fjy = msay theo phương ngang Theo nguyên lý Đalămbe, hệ phương trình dao động tương ứng với bậc tự mơ sau:  md Z d   Fd ,    ms Z   Fsi  Fd , i 1    J  m h2    F r  M  M  F r  m a h ,  si syi af ar d yd s y r s r  x i 1    J y  ms h    Fsi rsxi  Fd rxd  ms a x h p , p  i 1    muf Zuf    Fsi  Fui , i 1    m Z   F  F , ui  ur ur  si i 3  2   J uf uf   Fsi rsyi   Fui ruyi  M af ,  i 1 i 1  4   J urur   Fsi rsyi   Fui ruyi  M ar i 3 i 3      (3.1) Trong phương trình biểu diễn dao động người lái, ba phương trình mơ tả dao động thân xe (khối lượng treo) bốn phương trình cuối thể dao động cầu trước cầu sau (khối lượng không treo) Các ký hiệu: Fd biểu diễn lực liên kết ghế lái thân xe, Fsi Fui biểu diễn lực liên kết hệ thống treo vị trí bánh xe thứ i lực liên kết bánh xe thứ i với mặt đường (i = 1,2,3,4); Maf Mar biểu diễn mô men chống lắc sinh hệ thống ổn định ngang cầu trước cầu sau; rs ru tọa độ điểm đặt lực cho Bảng 3.1 Bảng 3.1: Tọa độ điểm đặt lực Tọa độ Bánh trước trái Bánh trước phải Bánh sau trái Bánh sau phải i rsxi lf lf -lr -lr rsyi sf -sf sr -sr ruxi lf lf -lr -lr ruyi tf -tf tr -tr 3.1.3 Biểu diễn hệ phương trình dao động dạng ma trận Để thuận tiện cho việc phân tích khảo sát mơ hình, hệ phương trình dao động (3.1) cần biểu diễn dạng ma trận dựa quan hệ hình học chuyển vị số phép biến đổi 12 M z  K z C z Q u (3.2) Trong đó: z   Z d , Z , , Zuf , Zur ,uf ,ur    T 8x1 véc tơ tọa độ suy rộng; T T T T u  0, qs , qu   0, ms a y hr , ms ax hp , q1, q2 , q3 , q4    7x1   véc tơ ngoại lực suy rộng hay véc tơ kích thích; Các ma trận khối lượng M, ma trận hệ số cản K, ma trận độ cứng C ma trận ngoại lực Q 3.1.4 Biểu diễn phương trình dao động dạng không gian trạng thái Để thuận tiện cho việc phân tích khảo sát hệ phương trình chuyển động phần mềm Matlab - Simulink, phương trình ma trận (3.2) biểu diễn dạng phương trình khơng gian trạng thái sau:  x  A x  B u,   y  D x  E u (3.3) x véc tơ trạng thái, bao gồm tọa độ suy rộng z đạo hàm bậc z : T z z x  zT , zT   ; x   16 x1  z   16 x1  z 16 x1 (3.4) y véc tơ thông số (thông số đánh giá) bao gồm gia tốc dao động người lái Z d ; gia tốc dao động thân xe Z ,  ,  ; tải trọng động bánh xe Fzdi chuyển dịch tương đối khối lượng treo không treo vị trí bánh xe  zi  zsi  zui T y   Zd , Z ,  ,  , Fzd1 , Fzd , Fzd , Fzd ,  z1 ,  z ,  z ,  z    12 x1 (3.5) Trong thành phần gia tốc dao động đặc trưng cho tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động ô tô xác định thông qua đạo hàm bậc hai véc tơ tọa độ suy rộng:  Zd , Z ,  ,     T   I x 4 , 0 x   z     (3.6) G1  x8 Tải trọng động bánh xe phương, ngược chiều độ lớn với lực liên kết bánh xe với mặt đường xác định sau: T T  Fzd1, Fzd , Fzd , Fzd     Fu1, Fu , Fu , Fu  ,      C uG fu z  C u 0 x3 , I x 4  u  C uG fu z  C uG2u     (3.7) G2  x  Các ma trận trạng thái A, B ma trận thông số đánh giá D, E xác định sau: 13  08x8 I8 x8  A ,   M 1 C M 1 K  16 x16    08 x   B ,   M 1 Q  16 x 7    1 1  G1 M C G1 M K  D   C uG fu 0 x8  ,   0 x8   G fs   12 x16 G1 M 1 Q    E   C uG2   0 x7    12 x 7 (3.8) 3.2 Mơ hình mơ dao động ô tô khách không gian Dựa vào mô hình tốn hệ phương trình khơng gian trạng thái, thiết lập mơ hình Matlab - Simulink giải hệ phương trình dao động ơtơ khách khơng gian, giới thiệu Hình 3.2 Gồm khối thơng số đầu vào “inputs” mô tả véc tơ ngoại lực suy rộng hay véc tơ kích thích u; khối mơ hình “model” biểu diễn hệ phương trình dao động ô tô khách dạng không gian trạng thái; khối thông số “outputs” xác định véc tơ thông số hay thông số đánh giá mơ hình y zd_dd Driver Vibration z_dd Vertical Vibrations zs_dd zs_dd phi_dd ys _dd phi _dd theta _dd theta _dd ms*hr ay Body Motions u Lateral acc ax v Speed du /dt x' = Ax+Bu y = Cx+Du y Fzd Fzd Dynamic Loads -ms*hp State -Space Fzt Long acc Fz Static Loads qu Road Excitations Total Loads delta _z Suspension deftections a) inputs b) model c) outputs Hình 3.2: Mơ hình dao động tơ khách bậc tự Matlab - Simulink 3.3 Tối ƣu hóa hệ thống treo ô tô khách Hyundai County HD 29 E3 3.3.1 Bài tốn tối ưu hóa hệ thống treo ô tô khách Để xây dựng toán tối ưu đa mục tiêu, trước hết cần xác định hàm mục tiêu thông số thiết kế phù hợp với mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ tốn tối ưu đa mục tiêu hệ thống treo ô tô khách xác định thông số hệ thống treo nhằm giảm thiểu dao động thân xe, đảm bảo độ êm dịu cho người lái hành khách; đồng thời hạn chế thay đổi tải trọng 14 động bánh xe, đảm bảo an toàn chuyển động tơ thơng qua khả trì tiếp xúc bánh xe với mặt đường Chỉ tiêu độ êm dịu an toàn chuyển động xác định biểu thức tốn học sau đây:  T Z d dt  T 0 f1     f2      i 1 T T 0  T  Z dt   T 0  m / s  ,    Fzdi dt  ,  N      (3.9) Thơng số thiết kế tốn chọn độ cứng ghế người lái cd; hệ số cản giảm chấn ksf, ksr; độ cứng nhíp csf, csr độ cứng ổn định ngang caf, car hệ thống treo cầu trước cầu sau Ràng buộc toán tối ưu giới hạn thông số thiết kế xác định sở thay đổi thực điều kiện thực tế, giới hạn chuyển dịch tương đối khối lượng treo không treo vị trí bánh xe: max max zs  zu  0,05 độ võng tĩnh hệ thống treo cầu trước cầu sau: msf g / 2csf  0,10; msr g / 2csr  0,10 Bài toán tối ưu đa mục tiêu tơ khách viết dạng tổng quát sau: T f(p) :  f1, f  ,   f(p), pP T   l u    p  cd , ksf , ksr , csf , csr , caf , car   7x1 p  p  p    T  l p   25000, 5000, 5000, 100000, 100000, 0, 0      T P :  p u  100000, 15000, 15000, 300000, 300000, 15000, 15000       max max z s  zu  0, 05    msf g / 2csf  0,10     msr g / 2csr  0,10    (3.10)  Nhiệm vụ toán xác định tập hợp nghiệm tối ưu Edworth-Pareto p*  P EP Mơ hình Matlab - Simulink (Hình 3.2) với thơng số kỹ thuật tô khách Hyundai County HD 29 E3 sản xuất lắp ráp Việt Nam (Phụ lục 1,2) sử dụng để đánh giá tiêu êm dịu an tồn chuyển động q trình tối ưu Ơ tơ mô chuyển động thẳng với vận tốc v = 13km/h, gia tốc theo phương dọc ngang ax = 0, ay = 0, bánh xe bên trái leo qua mấp mơ dạng xung hình thang cân có chiều cao q1max = q3max = 0.1m Thời gian trễ tín hiệu q3 td = (lf + lr)/v 3.3.2 Kết tối ưu sử dụng phương pháp hàm chặn Nội dung phương pháp đưa toán tối ưu hai mục tiêu trở toán tối ưu mục tiêu tiêu an toàn chuyển động f2, tiêu độ êm dịu f1 biểu diễn dạng bất phương trình ràng buộc giới hạn hàm chặn ε, Tuấn Anh [25]: 15 f  p  , P2 :  p  P f1  p   1 p  P2 (3.11) Để giải toán, trước hết cần xác định cực tiểu riêng F1* F2* nhờ tốn tối ưu hóa mục tiêu riêng biệt f1 f2, Phụ lục Sau giải toán với giá trị ban đầu (điểm xuất phát) p0 = pl, xác định vị trí cực tiểu riêng miền mục tiêu nhờ véc tơ: T T T T f1*   f1min , f m ax   0.5755, 1206 ,     (3.12) * f   f1m ax , f 2min   0.6058, 1144     Chia miền giá trị f1 thành N = 19 điểm cách hai điểm mút f1min f1max Khoảng cách điểm xác định theo công thức: 1 : f12*  f1* f1max  f1min 0.6058  0.5755    0.001515 N 1 N 1 19  (3.13) Nghiem toi uu lua chon Hình 3.3: Tập nghiệm tối ưu miền không gian mục tiêu Tập nghiệm tối ưu Edworth - Pareto miền mục tiêu biểu diễn Hình 3.3 kết nhận sau giải N toán tối ưu đơn (3.11) tương ứng với giá trị hàm chặn ε1k thay đổi từ f1max đến f1min, Phụ lục Giá trị cụ thể tốn tối ưu hệ thống treo tô khách Hyundai County HD 29 E3 chỗ ngồi cho Bảng 3.2 Cần lưu ý tất điểm Hình 3.3 với giá trị tương ứng cho Bảng 3.2 nghiệm tối ưu EP Phụ thuộc điều kiện hoạt động ô tô khách, ta chọn nghiệm tối ưu khoanh trịn Hình 3.3 làm kết cuối tốn tối ưu hệ thống treo tơ khách Hyundai County HD 29 E3 Từ xác định giá trị tối ưu thông số thiết kế p* hàm mục tiêu f * tương ứng với nghiệm lựa chọn sau: T p*  100000, 7265, 11297, 106193, 154709, 6711, 5683 ,   T f  0.5906, 1171   * (3.14) So với ô tô nguyên thủy: T p  52537, 7733, 9804, 193844, 177007, 5000, 5000 ,   T f  1.032, 1245   (3.15) 16 Cả hai tiêu êm dịu an toàn chuyển động ô tô khách sau tối ưu hệ thống treo cải thiện rõ rệt Bảng 3.2: Kết tối ưu hệ thống treo ô tô khách Hyundai County HD 29 E3 Mục tiêu Thông số thiết kế tối ưu TT f1 f2 cd 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 [m/s2] 0,5755 0,5770 0,5785 0,5801 0,5816 0,5831 0,5846 0,5861 0,5876 0,5891 0,5906 0,5921 0,5936 0,5952 0,5967 0,5982 0,5997 0,6012 0,6027 0,6042 0,6058 [N] 1206 1197 1190 1186 1183 1181 1180 1178 1176 1174 1171 1168 1165 1161 1157 1154 1151 1148 1145 1144 1144 [N/m] 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 100000 ksf ksr [Ns/m] 6981 10493 7014 10217 7061 10022 7143 10031 7261 10218 7358 10434 7402 10663 7387 10884 7345 11069 7276 11211 7265 11297 7234 11347 7206 11361 7180 11344 7152 11303 7120 11244 7080 11173 7027 11096 6956 11021 6839 11260 6901 11200 csf csr [N/m] 106193 154709 106193 154709 106193 154709 106193 154709 106193 154709 106193 154709 106193 154709 106193 154709 106193 154709 106193 154709 106193 154709 106193 154709 106193 154709 106193 154709 106193 154709 106193 154709 106193 154709 106193 154709 106193 154709 106193 154709 106193 154709 caf car [Nm/rad] 712 986 1094 2133 1748 2889 2559 3353 3285 3784 4005 4206 4737 4618 5443 5001 6118 5358 6711 5683 7281 6002 7817 6313 8323 6617 8800 6911 9251 7194 9675 7461 10073 7708 10439 7930 10465 8648 10519 8551 3.4 Đánh giá dao động ô tô khách với hệ thống treo tối ƣu miền thời gian 3.4.1 Dao động tơ kích động mấp mơ mặt đường 3.4.1.1 Kích thích mặt đƣờng dạng xung Ơ tô mô chuyển động thẳng với vận tốc không đổi, ax = ay = 0, mấp mô dạng xung đơn vị có chiều cao q1 = q3 = 0,1[m], q2 = q4 = Hình 3.4: Gia tốc dao động người lái, thân xe thay đổi tải trọng bánh xe với kích thích mặt đường dạng xung, v = 10km/h 17 Có thể thấy giá trị gia tốc tải trọng đạt cực đại thời điểm bánh xe bên trái bắt đầu leo lên mấp mơ, Hình 3.4 Bảng 3.3: Các tiêu đánh giá dao động ô tô trước sau tối ưu với kích thích mặt đường dạng xung TT Vận tốc v [km/h] 5[km/h] 10[km/h] 20[km/h] 40[km/h] 80[km/h] Hệ thống treo Ơ tơ Hyundai County 29 E3 Hệ thống treo nguyên thủy Hệ thống treo tối ưu Tỷ lệ thay đổi Hệ thống treo nguyên thủy Hệ thống treo tối ưu Tỷ lệ thay đổi Hệ thống treo nguyên thủy Hệ thống treo tối ưu Tỷ lệ thay đổi Hệ thống treo nguyên thủy Hệ thống treo tối ưu Tỷ lệ thay đổi Hệ thống treo nguyên thủy Hệ thống treo tối ưu Tỷ lệ thay đổi Chỉ tiêu êm dịu f1 [m/s ] Chỉ tiêu an toàn f2 [N] 0,9910 0,7574 -23,57% 0,5571 0,4230 -24,08% 0,2892 0,2191 -24,23% 0,1432 0,1093 -23,67% 0,0743 0,0552 -25,67% 1519,0 1119,8068 -26,28% 871,3508 645,9323 -25,87% 525,4681 390,5804 -25,66% 279,3483 237,2226 -15,08% 150,0964 128,5426 -14,36% 3.4.1.2 Kích thích mặt đƣờng ngẫu nhiên Biên độ kích thích ngẫu nhiên mặt đường ngẫu nhiên mô theo tiêu chuẩn ISO với chất lượng đường trung bình Kết mô đánh giá dao động ô tô trước sau tối ưu thể Bảng 3.4 Bảng 3.4: Các tiêu đánh giá dao động ô tô trước sau tối ưu với kích thích mặt đường ngẫu nhiên TT Vận tốc v [km/h] 5[km/h] 10[km/h] 20[km/h] 40[km/h] 80[km/h] Hệ thống treo Ơ tơ Hyundai County 29 E3 Hệ thống treo nguyên thủy Hệ thống treo tối ưu Tỷ lệ thay đổi Hệ thống treo nguyên thủy Hệ thống treo tối ưu Tỷ lệ thay đổi Hệ thống treo nguyên thủy Hệ thống treo tối ưu Tỷ lệ thay đổi Hệ thống treo nguyên thủy Hệ thống treo tối ưu Tỷ lệ thay đổi Hệ thống treo nguyên thủy Hệ thống treo tối ưu Tỷ lệ thay đổi Chỉ tiêu êm dịu f1 [m/s2] Chỉ tiêu an toàn f2 [N] 0,6858 0,5120 -25,34% 0,9540 0,7121 -25,36% 1,3188 0,9911 -24,85% 1,6436 1,2199 -25,78% 1,8605 1,3931 -25,12% 1738,4 1337,7 -23,06% 2578,2 2065,9 -19,87% 3902,3 3306,4 -15,26% 5063,3 4492,2 -11,27% 6527,9 5854,9 -10,30% 3.4.2 Dao động tơ kích động lực qn tính 3.4.2.1 Dao động tơ phanh Ơ tơ mơ phanh đường phẳng với vận tốc ban đầu v0 = 50km/h đến dừng hẳn, gia tốc dọc chậm dần ax = 5m/s2 Kết mô thể Hình 3.5 Các thơng số dao động có giá trị lớn thời điểm bắt đầu kết thúc trình phanh Gia tốc lắc ngang thân xe  có giá trị nhỏ so với gia tốc lắc dọc  Do tác dụng lực quán tính phanh, bánh xe cầu trước tăng tải bánh xe cầu sau bị giảm tải 18 Hình 3.5: Gia tốc dao động người lái, thân xe thay đổi tải trọng bánh xe phanh Bảng 3.5: Các tiêu đánh giá dao động ô tô trước sau tối ưu phanh TT Vận tốc trƣớc phanh 50[km/h] Hệ thống treo Ơ tơ Hyundai County 29 E3 Chỉ tiệu êm dịu f1 [m/s2] Chỉ tiêu an toàn f2 [N] Hệ thống treo nguyên thủy 0,1003 360,3723 Hệ thống treo tối ưu Tỷ lệ thay đổi 0,0948 -5,5% 359,7957 -0,16% 3.4.2.2 Dao động tơ quay vịng Ơ tơ mơ quay vịng đường phẳng với vận tốc không đổi v0 = 30km/h, gia tốc ngang tăng dần từ đến giá trị ổn định ay = 5m/s2 Kết mô thể Hình 3.6 Sự thay đổi giá trị bắt đầu thời điểm biến đổi gia tốc ngang, gia tốc lắc ngang thân xe có giá trị lớn nhiều so với thành phần gia tốc dao động thẳng đứng gia tốc lắc dọc thân xe Do ảnh hưởng lực qn tính ly tâm nên có phân bố lại tải trọng bánh xe bên trái bánh xe bên phải, bánh xe bên trái giảm tải bánh xe bên phải tăng tải Hình 3.6: Gia tốc dao động người lái, thân xe thay đổi tải trọng bánh xe quay vòng, ay = 5m/s2 19 Bảng 3.6: Các tiêu đánh giá dao động ô tô trước va sau tối ưu quay vòng TT Gia tốc ngang ay [m/s ] 3m/s2 4m/s2 5m/s2 6m/s2 7m/s2 Hệ thống treo Ơ tơ Hyundai County 29 E3 Hệ thống treo nguyên thủy Hệ thống treo tối ưu Tỷ lệ thay đổi Hệ thống treo nguyên thủy Hệ thống treo tối ưu Tỷ lệ thay đổi Hệ thống treo nguyên thủy Hệ thống treo tối ưu Tỷ lệ thay đổi Hệ thống treo nguyên thủy Hệ thống treo tối ưu Tỷ lệ thay đổi Hệ thống treo nguyên thủy Hệ thống treo tối ưu Tỷ lệ thay đổi Chỉ tiêu êm dịu f1 [m/s ] Chỉ tiêu an toàn f2 [N] 0,0157 0,0145 -7,55% 0,0147 0,0137 -6,52% 0,0134 0,0126 -5,71% 0,0159 0,0144 -9,33% 0,0129 0,0125 -3,42% 1466,1 987,1251 -32,67% 1917,0 1288,7991 -32,77% 2348,2 1570,711 -33,11% 2760,1 1852,3031 -32,89% 3151,6 2108,1052 -33,12% 3.5 Đánh giá dao động ô tô khách với hệ thống treo tối ƣu miền tần số Xét ảnh hưởng biên độ mặt đường q1 = 0,1[m] đến thơng số ra, giả thiết kích thích khác có giá trị khơng (q2 = q3 = q4 = ax = ay = 0) Các hàm truyền đạt xác định sau: W14  Zd F F Z   , W24  , W34  , W44  , W54  zd1 , W64  zd , q1 q1 q1 q1 q1 q1 W74  Fzd F     , W84  zd , W94  z1 , W104  z , W114  z , W124  z q1 q1 q1 q1 q1 q1 (3.16) 3.5.1 Dao động người lái thân xe Hình 3.7: Gia tốc dao động người lái thân xe, q1 = 0,1m 20 3.5.2 Sự thay đổi tải trọng bánh xe Hình 3.8: Sự thay đổi tải trọng bánh xe, q1 = 0,1m 3.5.3 Chuyển dịch tương đối khối lượng treo không treo vị trí bánh xe Hình 3.8: Chuyển dịch tương đối khối lượng treo không treo vị trí bánh xe, q1 = 0,1m 21 Kết luận Chƣơng Xây dựng mô hình vật lý, mơ hình tốn mơ hình mơ dao động ô tô khách không gian có xét đến dao động người lái ảnh hưởng ổn định ngang cầu trước, cầu sau Trên sở mơ hình mơ dao động tám bậc tự ôtô khách không gian phương pháp hàm chặn (ε - Constraint Method), xây dựng thuật tốn giải tốn tối ưu hóa đồng thời hai hàm mục tiêu an toàn êm dịu chuyển động để xác định thông số tối ưu hệ thống treo ô tô khách Hyundai County HD 29 E3 sản xuất lắp ráp Việt Nam Các kết tối ưu hệ thống treo miền thời gian với chế độ chuyển động khác miền tần số cho thấy tiêu êm dịu an tồn chuyển động tơ cải thiện rõ rệt so với hệ thống treo ngun thủy Chƣơng 4: THÍ NGHIỆM 4.1 Mục đích thí nghiệm Xác định thơng số đầu vào cho tốn lý thuyết, đồng thời kết thí nghiệm sở để chuẩn hóa mơ hình lý thuyết 4.2 Đối tƣợng thí nghiệm Thí nghiệm thực tô khách Huyndai County HD 29 E3 sản xuất lắp ráp Việt Nam 4.3 Các thông số cần đo Các loại khối lượng ô tô chọn khảo sát; độ cứng hệ thống treo, lốp, ghế lái; hệ số cản giảm chấn hệ thống treo ghế lái; gia tốc dao động vị trí xe Kết thí nghiệm đo loại khối lượng; độ cứng hệ thống treo, lốp, ghế lái; hệ số cản giảm chấn hệ thống treo ghế lái tham khảo Phụ lục 2, Đặng Việt Hà [5] Trong chương NCS trình bày q trình thí nghiệm đo gia tốc dao động vị trí xe tơ 4.4 Trang thiết bị phục vụ thí nghiệm Thiết bị đo dao động LMS, loại 16 kênh với gói phầm mềm kèm sản phẩm sản xuất Vương Quốc Bỉ, Hình 4.1 Hình 4.1: Bộ thu thập liệu máy tính xách tay chạy phần mềm 4.5 Tiến hành thí nghiệm - Thí nghiệm thực Học viện KTQS với điều kiện đường bê tông khô, chiều dài 200 [m], độ dốc 0; 22 - Ơtơ chuyển động với vận tốc không đổi v = 13[km/h] (a x = a y = 0); Hình 4.2: Xe thành viên tham gia thí nghiệm - Các bánh xe bên trái phía người lái leo qua mấp mơ dạng xung hình thang cân có chiều cao q = q = 0,1[m]; - Các bánh xe bên phải chuyển động đường (q = q4 = 0); - Thời gian trễ tín hiệu q3 td = (lf + lr)/v Thí nghiệm tiến hành với việc đo gia tốc dao động số vị trí tơ 4.6 Kết thí nghiệm gia toc tai tam phan treo (m/s2) 1.5 gia toc tai ghe lai (m/s2) 0.5 -0.5 -1 -1.5 0.5 -0.5 -1 -1.5 -2 -2.5 -2 6 60 20 40 10 20 " [deg/s 2] 30 " [deg/s 2] time(s) time(s) 0 -10 -20 -20 -40 -30 time(s) -60 time(s) Hình 4.3: Gia tốc dao động người lái thân xe 23 4.7 Sử dụng kết thí nghiệm để chuẩn hóa mơ hình lý thuyết 4.8 So sánh kết thu đƣợc từ mơ hình lý thuyết đƣợc chuẩn hóa kết thu đƣợc từ thí nghiệm Kết tính tốn từ giá trị thu từ mơ hình lý thuyết chuẩn hóa giá trị thu từ thí nghiệm cho ta giá trị sai số tương đối sau:  Z = 7,32 (%);  Zd = 5,47 (%);  = 6,25 (%);  = 4,16 (%) Kết luận chƣơng Chương thực nội dung sau: Đo tính tốn gia tốc dao động vị trí vị trí người lái Z d , gia tốc trọng tâm thân xe Z , gia tốc lắc dọc  lắc ngang  ô tô khách Hyundai County HD 29 E3 Những kết thí nghiệm sở cho việc chuẩn hóa mơ hình lý thuyết xây dựng Chương Kết tính tốn sai số tương đối giá trị thu từ lý thuyết ứng với mơ hình chuẩn hóa giá trị thu từ thí nghiệm cho thấy độ tin cậy mơ hình lý thuyết Trên sở đó, sử dụng mơ hình lý thuyết để nghiên cứu đặc trưng động lực học ôtô điều kiện chuyển động khác sở khoa học để thiết kế tối hệ thống treo ô tô khách KẾT LUẬN CHUNG Nghiên cứu tối ưu thông số hệ thống treo ô tô khách sản xuất lắp ráp sử dụng Việt Nam cần thiết giai đoạn Luận án hoàn thành mục tiêu nghiên cứu đóng góp kết sau đây: Xây dựng mơ hình vật lý, mơ hình tốn mơ hình mơ dao động tơ khách không gian cho phép nghiên cứu đồng thời dao động người lái, dao động thân xe bánh xe tác dụng kích thích ngẫu nhiên biên dạng mặt đường thành phần lực quán tính theo phương dọc phương ngang tác dụng lên thân xe q trình chuyển động Đặc biệt, mơ hình đề cập đến yếu tố ảnh hưởng hệ thống ổn định ngang cầu trước cầu sau dao động ô tô Kết nghiên cứu cơng bố cơng trình [2], [3], [4] Luận án nghiên cứu tối ứu hóa đa mục tiêu thiết kế kỹ thuật Việt Nam Dựa mơ hình dao động khơng gian bậc tự tơ khách có xét đến dao động người lái, lựa chọn phương pháp giải toán tối ưu đồng thời hai hàm mục tiêu an toàn êm dịu chuyển động nhằm xác định thông số tối ưu hệ thống treo: cd = 100000 [N/m], ksf = 7265 [Ns/m], ksr = 11297 [Ns/m], csf = 106193 [N/m], csr = 154709 [N/m], caf = 6711 [Nm/rad], car = 5683 [Nm/rad], f1 = 0,5906 [m/s2], f2 = 1171 [N] 24 Các kết khảo sát dao động ô tô khách Hyundai County HD 29 E3 miền thời gian ứng với chế độ chuyển động khác miền tần số cho thấy tiêu êm dịu an toàn chuyển động ô tô cải thiện rõ rệt so với hệ thống treo nguyên thủy, Bảng 3.3 - 3.6 Kết nghiên cứu cịn cơng bố cơng trình [1], [5] Tiến hành thí nghiệm làm sở cho việc chuẩn hóa mơ hình lý thuyết Các kết tính tốn sai số tương đối giá trị thu từ lý thuyết thí nghiệm (  Z = 7,32 %;  Zd = 5,47 %;  = 6,25 %;  = 4,16 %) cho thấy độ tin cậy mơ hình lý thuyết Trên sở đó, sử dụng mơ hình lý thuyết để nghiên cứu đặc trưng động lực học ôtô điều kiện chuyển động khác sở khoa học để thiết kế tối ưu hệ thống treo tơ khách nói riêng tơ nói chung Thơng qua việc nghiên cứu tối ưu hóa thiết kế hệ thống treo ô tô khách sản xuất lắp ráp sử dụng nước, luận án giới thiệu phương pháp thiết kế ô tô khoa học dựa công cụ lý thuyết tính tốn đại Các kết luận án ứng dụng để nghiên cứu thiết kế tối ưu hệ thống treo loại xe ô tô khác Bên cạnh đóng góp mặt khoa học, luận án cịn có ý nghĩa thực tiễn, giúp doanh nghiệp sản xuất lắp ráp tơ nước có sở để sản xuất, chế tạo sản phẩm có chất lượng cao KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Do số nguyên nhân khách quan chủ quan nên đề tài số hạn chế cần tiếp tục mở rộng nghiên cứu: Nghiên cứu chế tạo hệ thống treo theo thông số tối ưu thay cho hệ thống treo nguyên thủy; Tối ưu hóa thơng số hình học xe tơ khách nhằm nâng cao độ êm dịu an toàn chuyển động  ... tốn tối ưu hóa thơng số hệ thống treo tơ khách Chƣơng XÂY DỰNG MƠ HÌNH DAO ĐỘNG VÀ TỐI ƢU MỘT SỐ THÔNG SỐ HỆ THỐNG TREO ÔTÔ KHÁCH HYUNDAI COUNTY HD 29 E3 Để tối ưu thông số hệ thống treo ô tô khách, ... đổi Hệ thống treo nguyên thủy Hệ thống treo tối ưu Tỷ lệ thay đổi Hệ thống treo nguyên thủy Hệ thống treo tối ưu Tỷ lệ thay đổi Hệ thống treo nguyên thủy Hệ thống treo tối ưu Tỷ lệ thay đổi Hệ thống. .. thống treo tối ưu Tỷ lệ thay đổi Hệ thống treo nguyên thủy Hệ thống treo tối ưu Tỷ lệ thay đổi Hệ thống treo nguyên thủy Hệ thống treo tối ưu Tỷ lệ thay đổi Hệ thống treo nguyên thủy Hệ thống treo