Ứng dụng pid trong mô phỏng hệ thống treo

đồ án tốt nghiệp Ứng dụng pid trong mô phỏng hệ thống treo trường đại học công nghiệp hà nội ( ứng dụng pid mô phỏng hệ thống treo )bao gồm mô phỏng và bản vẽ cad ứng dụng pid mô phỏng hệ thống treo đồ án tốt nghiệp haui

ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB SIMULINK MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TREO SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID

Mục lục

Chương 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO TRÊN XE Ô TÔ 6

1.1 Những Vấn Đề Chung Về Hệ Thống Treo 6

1.1.1 Nhiệm vụ 6

1.1.2 Công dụng 6

1.1.3 Yêu cầu 6

1.1.4 Cấu Tạo Hệ Thống Treo 7

1.1.5 Bộ phận đàn hồi 7

1.1.6 Lò xo lá ( Nhíp) 8

1.1.7 Lò xo trụ 9

1.1.8 Thanh xoắn 10

1.1.9 Bộ phận giảm chấn 10

1.1.9.1 Giảm chấn kiểu ống đơn 11

1.1.9.2 Giảm chấn kiểu ống kép 11

1.1.10 Bộ phận dẫn hướng 14

1.2 Các Loại Hệ Thống Treo 15

1.2.1 Hệ thống treo MacPherson (1 càng chữ A) 15

1.2.2 Hệ thống treo tay đòn kép (2 càng chữ A) 15

1.2.3 hệ thống treo đa liên kết 16

1.2.4 Hệ thống treo khí nén 17

1.3 Kết cấu hệ thống treo trên xe Mazda CX5 19

1.3.1 Tổng hợp thông số của xe Mazda CX5 19

1.3.1.1 Thông số kỹ thuật (Dimensions) 19

1.3.1.2 Thông số tính toán (Caculations) 20

1.3.2 Tổng quan về treo Macpherson ở cầu trước xe 24

1.3.2.1 Lò xo nén 23

1.3.2.2 Các bộ phận dẫn hướng 23

1.3.2.3 Giảm chấn 24

Chương 2 BỘ ĐIỀU KHIỂN PID 24

2.1 Tổng quan về bộ điều khiển PID 27

2.2 Cơ bản về vòng điều khiển 28

2.3 Lý thuyết điều khiển PID 30

2.3.1 Khâu tỉ lệ 30

2.3.2 Drop(độ trượt) 31

2.3.3 Khâu tích phân 31

2.3.4 Khâu vi phân 33

2.3.5 Độ lợi tỉ lệ, .34

2.4 Điều chỉnh vòng lặp 34

2.4.1 Độ ổn định 34

2.4.2 Tối ưu hóa hành vi 35

2.4.3 Tổng quan các phương pháp 35

2.4.4 Lựa chọn phương pháp điều chỉnh 35

2.4.5 Điều chỉnh thủ công 36

2.4.6 Tác động của việc tăng một thông số độc lập 37

2.4.7 Phương pháp Ziegler–Nichols 37

2.4.8 Phương pháp Ziegler–Nichols 37

2.4.9 Phần mềm điều chỉnh PID 37

Chương 3 ỨNG DỤNG SIMULINK MÔ PHỎNG DAO ĐỘNG CỦA PHẦN TỬ KHỐI LƯỢNG XE 39

3.1 Giới thiệu phần mềm Matlab – Simulink 39

3.1.1 Bắt đầu với Simulink 39

3.1.2 Tạo mô hình tập tin (Model Files) 40

3.2 .Ứng dụng Matlab Simulink vào thiết lập mô hình 42

3.2.1 Mô hình dao động một phần tử khối lượng 42

3.2.1.1 .Mô hình dao động ¼ xe 42

3.2.1.2 Mô hình dao động ½ 43

3.2.2 Hình không gian hệ thống treo 44

3.2.3 Thiết lập hệ phương trình vi phân mô tả mô hình dao động không gian 45

3.3 Mô phỏng dao động 46

3.3.1 Mô hình dao động 1/4 46

3.3.2 Mô hình dao động qua bộ điều khiển PID 46

3.3.3 Thông số đầu vào 47

Chương 4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ KẾT LUẬN 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

Danh mục hình ả

Hình 1 1 cấu tạo hệ thống treo 7

Hình 1 2 đàn hồi dùng nhíp 8

Hình 1 3 Cấu tạo nhíp lá 9

Hình 1 4 Các loại lò xo trụ 9

Hình 1 5 thanh xoắn 10

Hình 1 6 Giảm chấn kiểu ống đơn 11

Hình 1 7 Giảm chấn kiểu ống kép 12

Hình 1 8 sơ đồ cấu tạo giảm chấn 12

Hình 1 9 bộ phận dẫn hướng 14

Hình 1 10 hệ thống treo macpherson 15

Hình 1 11 Hệ thống treo macpherson 2 càng chữ A 16

Hình 1 12 Hệ thống treo đa liên kết 17

Hình 1 13 Hệ thống treo khí nén 17

Hình 1 14 hệ thống treo kiểu macpherson cầu trước xe Mazda CX5 21

Hình 1 15 Hệ thống treo liên kết đa điểm cầu sau xe Mazda 22

Y Hình 2 1 Đồ thị PV theo thời gian, ba giá trị Kp (Ki và Kd là hằng số) 30

Hình 2 2 Đồ thị PV theo thời gian, tương ứng với 3 giá trị Ki 32

Hình 2 3 Đồ thị PV theo thời gian, với 3 giá trị Kd (Kp and Ki không đổi) 33

Hình 3 1: Thư viện Simulink 39

Hình 3 2: Thư viện Simulink 40

Hình 3 3: Mô phỏng đơn giản Simulink 41

Hình 3 4 Mô hình 1/4 xe 42

Hình 3 5: Mô hình dao động xe 1/4 trên matlab 46

Hình 3 6: Mô hình dao động qua bộ điều khiển PID 46

Hình 4 1: Đồ thị biên độ dịch chuyển thân xe không có PID 48 Hình 4 2: Đồ thị biên độ dịch chuyển thân xe có PID 48

Chương 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO TRÊN XE Ô TÔ

1.1.1 Nhiệm vụ

- Tiếp nhận và dập tắt dao động đảm bảo tính êm dịu trong chuyển động của xe.Truyền lực và momen giữa bánh xe và khung xe

- Truyền lực dẫn động và truyền lực phanh

- Đỡ thân xe tạo điều kiện cho xe chuyển động theo phương thẳng đứng, hạn chếnhững chuyển động không mong muốn như lắc theo phương ngang, phương dọc

1.1.2 Công dụng

Hệ thống treo được hiểu ở đây là hệ thống liên kết mềm giữa bánh xe và khung xehoặc vỏ xe Mối liên kết treo của xe là mối liên kết đàn hồi có chức năng chính sauđây:

+ Tạo điều kiện thực hiện cho bánh xe chuyển động tương đối theo phương thẳngđứng với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động êm dịu, hạn chế tới mức có thểchấp nhận được những chuyển động không muốn có khác của bánh xe như lắc ngang,lắc dọc

+ Truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng, lực dọc và lựcbên

+ Xác định động học chuyển động của bánh xe, truyền lực kéo và lực phát sinh ra

do ma sát giữa mặt đường và các bánh xe, lực bên và các mômen phản lực đén gầm vàthân xe

+ Dập tắt các dao động thẳng đứng của khung vỏ sinh ra do mặt đường khôngbằng phẳng

+ Khi ô tô chuyển động, nó cùng với lốp hấp thụ và cản lại các rung động, các daođộng và các va đập trên xe để bảo vệ hành khách, hành lý và cải thiện tính ổn định

1.1.3 Yêu cầu

Trên hệ thống treo, sự liên kết giữa khung xe và khung vỏ cần thiết phải mền nhưngcũng phải đủ khả năng truyền lực, quan hệ này phải được thực hiện ở các yêu cầuchính sau đây:

+ Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sự dụng theo tính năng kỹ thuật của xe(xe chạy trên các loại đường khác nhau).

+ Bánh xe có thể dịch chuyển trong một thời hạn nhất định

+ Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thỏa mãn mục đích chính của hệ thốngtreo là làm mền theo phương thẳng đứng nhưng không phá hỏng các quan hệ động học

và động lực học chuyển động của bánh xe

+ Không gây nên tải trọng lớn các mối lien kết với khung, vỏ

+ Có độ tin cậy lớn, độ bền cao và không gặp hư hỏng bất thường

Đối với xe con (minibus) chúng ta cần phải quan tâm đến các yêu cầu sau:

+ Giá thành thấp và độ phức tạp của hệ thống treo không quá lớn

+ Có khả năng chống rung và chống ồn từ bánh xe lên khung, vỏ xe tốt

+ Đảm bảo tính ổn định và tính điều khiển chuyển động của ô tô ở tốc độ cao, ô tôđiều khiển nhẹ nhàng

1.1.4 Cấu Tạo Hệ Thống Treo

Hình 1 1 Cấu tạo hệ thống treo

Thông thường cấu tạo hệ thống treo gồm có 3 thành phần cơ bản, bao gồm: bộ phậnđàn hồi, bộ phận giảm chấn, bộ phận dẫn hướng Trong đó thì mỗi bộ phận đều có cấutạo và nhiệm vụ riêng nhưng mục đích chung là giảm thiểu dao động, giúp xe dichuyển êm ái hơn qua những đoạn đường gồ ghề

1.1.5 Bộ phận đàn hồi

Truyền lực thẳng đứng, lực đẩy và lực phanh của ôtô Giảm tải trọng động khi ô tôchuyển động trên đường không bằng phẳng nhằm dập tắt chấn động đảm bảo ô tô

chuyển động được êm Phần tử đàn hồi của hệ thống treo có thể là kim loại: Lò xo lá(nhíp), lò

xo trụ, thanh xoắn hoặc phi kim loại như: cao su, khí nén, thuỷ lực ngoài ra có thểdùng kết hợp các loại phần tử đàn hồi trên Bộ phận đàn hồi của hệ thống treo đượcthiết kế với các kiểu cơ bản sau:

-Tổng quan về lá nhíp ở cầu sau xe:

Nhíp lá là bộ phận nối giữa bánh xe và khung xe có tác dụng làm giảm tải trọngđộng tác dụng từ bánh xe lên thùng xe đảm bảo độ êm dịu khi chuyển động

Bó nhíp được làm từ các lá thép cong gọi là nhíp, sắp xếp lại với nhau theo thứ tự từngắn đến dài Đặc tính làm việc của nhíp là khi tải trọng tác dụng lên nhíp tăng thì biếndạng của nhíp cũng tăng theo quy luật tuyến tính

Hình 1 3 Cấu tạo nhíp lá

Cấu tạo: gồm các lá thép có chiều dài khác nhau, được sắp xếp theo thứ tự từ ngắnđến dài Các lá thép được gắp với nhau nhờ kẹp (3) và bu long (2) Hai đầu của bónhíp có mắt lắp (5) và quang treo (4) để lắp với khung xe

Lò xo trụ thường được dùng phổ biến trên ô tô du lịch với hệ thống treo độc lập Nó

có thể có tiết diện vuông hoặc tròn

Lò xo trụ được làm từ dây thép lò xo đặc biệt có ưu điểm chịu tải va đập hoặc thayđổi liên tục, chỉ biến dạng đàn hồi mà không có biến dạng dẻo, giới hạn bền mỏi cao ,quấn thành hình ống Khi đặt tải lên lò xo, dây lò xo sẽ bị xoắn do nó bị nén Lúc này,năng lượng ngoại lực được dự trữ và va đập bị giảm bớt Lò xo được dùng nhiều ở xe

du lịch với hệ thống treo độc lập

-Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ gọn Nếu có cùng độ cứng và độ bềnthì so với lá nhíp thì lò xo có khối lượng nhẹ hơn và độ bền, tuổi thọ cao hơn

-Nhược điểm: Khi làm việc lò xo không có nội ma sát như nhíp nên phải đi kèmvới giảm chấn để dập tắt dao động nhanh hơn.

1.1.8 Thanh xoắn

Hình 1 5 Thanh xoắn

Thanh xoắn là một thanh bằng thép lò xo, dùng tính đàn hồi của nó để cản lại “sựlắc” của xe, cái này thường được dùng trong các dòng xe du lịch Thanh xoắn có kếtcấu đơn giản nhưng bố trí phức tạp do chiều dài thanh lớn Ngoài ra thanh xoắn còn cóthể dùng làm thanh ổn định

-Ưu điểm: Giá thành rẻ, dễ chế tạo, trọng lượng nhỏ Mức độ hấp thụ năng lượnglớn so với các phần tử đàn hồi khác nên hệ thống treo có thể làm nhẹ hơn và đơn giảnhơn

-Nhược điểm: Không có khả năng kiểm soát dao động nên cần có hệ thống giảmchấn đi kèm

1.1.9 Bộ phận giảm chấn

Trên ô tô bộ phận giảm chấn thường được dùng với mục đích sau:

-Giảm và dập tắt các va đập truyền lên khung và các bánh xe lăn trên đường mấp

mô nhằm bảo vệ bộ phận đàn hồi và tiện ích

-Đảm bảo dao động của phần không được treo (thân xe) ở mức độ thấp nhất.-Nâng cao tính chuyển động của xe: Khả năng thay đổi tốc độ, khả năng thay đổi cáclực momen tác dụng và điều khiển chuyển động Xét theo cấu tạo, bộ phận giảm chấn

có 2 loại: Giảm chấn đơn và giảm chấn kép

1.1.9.1 Giảm chấn kiểu ống đơn

Lấy một kiểu đại diện là kiểu bộ giảm chấn DuCarbon, nó được nạp khí nitơ áp suấtcao (20 – 30 kgf/cm2) có cấu tạo:

1.1.9.2 Giảm chấn kiểu ống kép

*Cấu tạo:

Bên trong vỏ (ống ngoài) có một xi lanh (ống nén), và trong xi lanh có một pittôngchuyển động lên xuống Đầu dưới của cần pittông có một van để tạo ra lực cản khi bộgiảm chấn giãn ra Đáy xy-lanh có van đáy để tạo ra lực cản khi bộ giảm chấn bị nénlại

Bên trong xi lanh được nạp chất lỏng hấp thụ chấn động, nhưng buồng chứa chỉđược nạp đầy đến 2/3 thể tích, phần còn lại thì nạp không khí với áp suất khí quyểnhoặc nạp khí áp suất thấp Buồng chứa là nơi chứa chất lỏng đi vào và đi ra khỏi xylanh Trong kiểu buồng khí áp suất thấp, khí được nạp với áp suất thấp

Hình 1 6 Giảm chấn kiểu ống đơn

Hình 1 8 Sơ đồ cấu tạo giảm chấn.

1 Khoang vỏ trong;

2 Phớt làm kín;

Hình 1 7 Giảm chấn kiểu ống kép

Nguyên lý làm việc:

Ở hành trình nén lúc đó ta có thể tích buồng B giảm nên áp suất tăng, chất lỏng quavan ( I, IV ) đi lên khoang A sang khoang C ép không khí ở buồng dù lại Trên nắp củagiảm chấn có phớt che bụi, phớt chắn dầu và các lỗ ngang để bôi trơn cho trục giảmchấn trong quá trình làm việc

Ở hành trình trả, thể tích buồng B tăng do áp suất giảm, chất lỏng qua van ( II, III )vào B, không khí ở buồng bù giãn ra, đẩy chất lỏng nhanh chóng điền đầy vào khoảngB

Trong quá trình làm việc của giảm chấn để tránh bó cứng bao giờ cũng có các lỗvan hơi thông thường xuyên, cấu trúc của nó tùy thuộc vào kết cấu cụ thể Van trản,van nén của hai cụm van nằm ở piston và xi lanh trong cụm van bù có kết cấu mẻ theohai chế độ, hoặc các lỗ van riêng biệt để tạo nên lực cản giảm chấn tương ứng khi nénmạnh, nén nhẹ, trả mạnh, trả nhẹ

Khi piston đi xuống, hành trình nén được thực hiện, áp lực dầu ở buồng B tăng

- Nén nhẹ: Dầu sẽ qua hàng lỗ trên piston nén lò xo cánh khế, mở van nén đi lênbuồng A Vì thể tích buồng A không chứa hết dầu ở buồng B đi lên (do buồng A chứacán piston) nên một phần dầu từ B đẩy mở van nén phía dưới xuống buồng C Lúc nàyvan nén mở nhỏ

- Nén mạnh: Dầu vẫn theo hành trình trên nhưng vì áp lực dầu tăng, các van nén sẽ

mở to hơn để dầu chuyển động nhanh hơn vào các buồng A và C

- Trả nhẹ: Ở hành trình trả, piston đi lên phía trên, buồng A bị nén Dầu từ A quahàng lỗ ( bên trái), mở van trả vào buồng B Do thể tích được giải phóng ở buồng Blớn hơn thể tích dầu được bổ xung từ buồng A nên buồng B có áp suất thấp Dầu từbuồng C sẽ qua đai ốc rỗng, ép lò xo chân kiềng mở van để vào B

- Trả mạnh: Các cửa van sẽ mở lớn hơn để bù nhanh hơn dầu vào buồng B Khi chấtlỏng chảy qua lỗ van có kết cấu tiết diện rất nhỏ nên lực ma sát làm cho giảm chấnnóng lên Nhiệt sinh ra truyền qua voe ngoài ( 8 ) và truyền vào không khí để cân bằngnăng lượng

Nguyên lý làm việc của bộ giảm chấn là dựa trên nguyên tắc dịch chuyển chất lỏng

từ buồng này sang buồng khác qua các van tiết lưu nhỏ Khi chất lỏng đi qua các vantiết lưu đó sẽ sinh ra lực cản lớn của dòng chất lỏng và dập tắt được chấn động

1.1.9.3 Bộ phận dẫn hướng

Bộ phận dẫn hướng của hệ thống treo hay còn có tên gọi khác là thanh ổn định.Đúng như tên gọi, vai trò của thanh dẫn hướng vô cùng quan trọng, ảnh hưởng đếnchức năng hoạt động của hệ thống treo trên xe oto

Hình 1 9 Bộ phận dẫn hướng

Khi xe chạy trên nền đường mấp mô hoặc quay vòng, dưới tác dụng lực li tâm phảnlực thẳng đứng của 2 bánh xe trên cầu thay đổi nghiêng xe Thanh ổn định có tác dụngkhi xuất hiện sự chênh lệch phản lực thẳng đứng đặt lên bánh xe nhằm san bớt tảitrọng từ bên nhiều tải sang bên ít tải

Cấu tạo chung của nó có dạng chữ U, một đầu chữ U được nối vời phần không đượctreo, còn đầu kia được nối với thân vỏ xe, các đầu nối này dùng ổ đỡ bằng cao su Bộ

phận dẫn hướng có nhiệm vụ truyền các lực dọc, lực ngang và các mômen từ bánh xelên khung hoặc thân xe Nó có thể có những chi tiết khác nhau tùy thuộc hệ thống treophụ thuộc hay độc lập, phần tử đàn hồi là nhíp, lò xo hay thanh xoắn Quan hệ củabánh xe với khung xe khi thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng được gọi là quan hệđộng học Khả năng truyền lực ở mỗi vị trí được gọi là quan hệ động lực học của hệtreo

Thanh ổn định chia làm 2 loại:

-Thanh ổn định bị động: điều khiển hoàn toàn bằng cơ khí

-Thanh ổn định chủ động (tích cực): có mô tơ điện hoặc dòng dầu thủy lực

1.2 Các Loại Hệ Thống Treo

1.2.1 Hệ thống treo MacPherson (1 càng chữ A)

Ưu điểm:

- Thiết kế đơn giản hơn so với những loại hệ thống treo độc lập khác

- Tương đối nhẹ và nhỏ gọn (cấu tạo chỉ gồm giảm xóc, lò xo, cánh tay điều chỉnhhướng và đệm cao su giảm chấn)

- Tiết kiệm được diện tích cho các thành phần truyền động khác nên đặc biệt thíchhợp với những xe dẫn động cầu trước (FWD)

- Độ ma sát và mài mòn của bộ phận giảm chấn được giảm, do đó không phải bảotrì quá nhiều

Hình 1 10 Hệ thống treo macpherson

Nhược điểm:

– Độ chụm và góc đặt bánh xe không ổn định, bánh xe và thân xe vẫn lắc ngang sovới mặt đường Không thích hợp với những xe yêu cầu cao về trải nghiệm lái.

– Độ chụm của xe dễ bị lệch hơn và chủ xe cần đi kiểm tra góc đặt bánh xe nhiềuhơn

1.2.2 Hệ thống treo tay đòn kép (2 càng chữ A)

Gồm ba bộ phận lò xo, giảm xóc giảm chấn và bộ phận điều hướng Điểm khác biệt

so với hệ thống treo MacPherson là bộ phận điều hướng bao gồm hai thanh dẫn hướngtrong đó thanh ở trên thường có chiều dài ngắn hơn Được dùng phổ biến ở hệ thốngtreo trước của xe tải nhỏ, hệ thống treo trước và treo sau ở các xe du lịch

Khi xe vào cua, bánh sẽ lăn theo đường cong đồng thời nhún dao động Vì tay đòntrên ngắn hơn nên bánh sẽ không bị ngửa ra ngoài, giúp việc quay vòng ổn định

Hình 1 11 Hệ thống treo macpherson 2 càng chữ A

Ưu điểm:

– Bên cạnh đó, khoảng cách bánh xe không thay đổi nên hạn chế được mòn lốp.– Góc đặt bánh xe được ổn định, hạn chế lắc ngang thân xe khi vào cua, qua đó giúpcảm giác lái của xe tốt hơn

– Tạo sự linh hoạt trong việc sắp xếp các thành phần như lò xo, giảm chấn,…giúp

dễ dàng điều chỉnh động học của hệ thống treo

– Dễ dàng điều chỉnh động học của hệ thống treo, qua đó tối ưu hóa quá trình vậnhành của xe

Nhược điểm:

– Cấu tạo gồm nhiều thành phần và phức tạp hơn so với MacPherson

– Do đó, giá cũng cao hơn, khâu sửa chữa và bảo dưỡng cũng tốn nhiều thời gian vàcông sức hơn

1.2.3 hệ thống treo đa liên kết

Hệ thống treo đa liên kết là hệ thống dùng tới ba, bốn thậm chí năm thanh điềuhướng khác nhau hoặc kết hợp với càng chữ A

Hiện nay, mỗi hãng xe lại sản xuất ra một cơ cấu hệ thống treo đa liên kết khácnhau BMW sản xuất một số loại hình chữ Z hoặc treo 4 thanh thể thao Trên xeHonda lại giống đòn chữ A đôi và thêm một cần điều khiển thứ năm Còn Audi trang

bị hệ thống treo trước bốn thanh và có kiểu dáng tương tự loại đòn chữ A đôi Trongkhi đó, Hyundai Genesis sở hữu hệ thống treo trước và sau dạng năm thanh thể thao.Với việc trang bị nhiều thanh điều hướng, việc di chuyển của xe sẽ tốt hơn Khi vàocua, khi đi đường gồ ghề, đường xấu, hệ thống treo này tỏ rõ sự hiệu quả của mình.Đây được xem là giải pháp mà các nhà sản xuất sử dụng trên những chiếc xe dànhriêng cho off-road kiểu như G-Class

Hình 1 12 Hệ thống treo đa liên kết

Hệ thống treo khí nén

Đây là hệ thống treo hiện đại nhất hiện nay, được áp dụng trên những mẫu xe hạngsang Chi tiết quan trọng nhất là bộ phận giảm chấn sử dụng một bầu hơi bằng cao subên trong chứa khí Bầu hơi này có thể điều chỉnh áp suất, độ cứng, chiều cao khácnhau tùy vào từng điều kiện đường phố cũng như sở thích của lái xe

Ngoài ra cấu tạo của hệ thống treo khí nén bao gồm như cảm biến tốc độ, cảm biến

độ cao, bộ điều khiển ECU và một vài chi tiết khác Thông thường, những chiếc xe sửdụng treo khí nén được cung cấp ba mức điều chỉnh khác nhau tương đương với bachế độ lái

Chế độ thể thao: hệ thống treo hạ thấp, cứng hơn giúp xe đi tốt ở tốc độ cao Ở chế

độ bình thường, hệ thống treo được thiết lập ở mức vừa phải, không quá cứng để đitrong phố, đủ mềm để cho cảm giác êm ái nhưng không bồng bềnh Ngoài ra, chế độcuối cùng hệ thống treo sẽ được nâng cao, dùng để đi ở những mặt đường xấu hoặcoff-road nhẹ trên một số chiếc SUV

Hình 1 13 Hệ thống treo khí nén

1.3 Kết cấu hệ thống treo trên xe Mazda CX5

1.3.1 Tổng hợp thông số của xe Mazda CX5

1.3.1.1 Thông số kỹ thuật (Dimensions)

Kích thước

Dài x Rộng x Cao (mm) 4550 x 1840 x1680Chiều dài cơ sở (mm) 2700

Khoảng sáng gầm xe (mm) 200

Bán kính quay vòng tối thiểu (m) 5.46

Khối lượng không tải (kg) 1550

Khối lượng toàn tải(kg) 2058

Hệ thống treo trước MacPherson

Hệ thống treo sau Liên kết đa điểm

1.3.1.2 Thông số tính toán (Caculations)

S

Đơn

vị Giá trị

1 Khối lượng được treo m kg 1358

2 Khối lượng không được treo cầu

8 Momen quán tính của khối

lượng treo quy về trục y J

Hình 1 14 Hệ thống treo kiểu macpherson cầu trước xe Mazda CX5

*Ưu nhược điểm của treo Macpherson:

Ưu điểm:

Với thiết kế đơn giản, ít chi tiết hơn treo kiểu cũ, MacPherson giúp đẩy nhanh quátrình lắp ráp, hạ giá thành sản xuất, giảm nhẹ và tạo thêm không gian cho khoang động

cơ vốn rất chật hẹp của xe dẫn động cầu trước

Ngoài ra còn giúp cho việc sửa chữa, bảo dưỡng đơn giản và tiết kiệm Ngày nay,hầu hết các hãng xe đều áp dụng hệ thống treo độc lập kiểu MacPherson, mỗi hãng cómột kiểu MacPherson riêng cho mình và không ngừng cải tiến để có được chất lượngtốt hơn

Nhược điểm:

Nhược điểm mà đến ngày nay hệ thống treo Macpherson chưa khắc phục được đó làkhi bộ nhún dao động theo chiều thẳng đứng, tay đòn dưới chuyển động theo dạnghình cung Giữa lốp xe và mặt đường có các điểm tiếp xúc, lúc này chúng lắc lư sanghai bên, và góc chụm bánh xe cũng thay đổi khiến cho thân xe không được ổn định

* Treo sau: Liên kết đa điểm

Hình 1 15 Hệ thống treo liên kết đa điểm cầu sau xe Mazda CX5

*Ưu nhược điểm cảu hệ thống treo liên kết đa điểm :

*Ưu điểm:

Hệ thống treo đa liên kết được coi là hệ thống treo độc lập lý tưởng nhất cho mộtchiếc xe thành phẩm bởi nó kết hợp giữa khả năng điều khiển và tiết kiệm không gian,giữa cảm giác thoải mái và khả năng điều khiển Hơn nữa, hệ thống treo đa liên kếtcòn giúp chiếc xe uốn cong nhiều hơn, do đó nó thực sự là một giải pháp phù hợp chonhững chuyến offroad

Với treo đa liên kết, các nhà thiết kế có thể thay đổi một thông số mà không ảnhhưởng đến toàn bộ hệ thống Đây chính là điểm khác biệt rõ ràng nhất so với hệ thốngtreo đòn chữ A đôi

*Nhược điểm:

- Việc phát triển và thiết kế rất phức tạp

- Do đó, hệ thống này có giá thành cũng như độ phức tạp trong khâu sửa chữa vàbảo dưỡng cao

1.3.2 Tổng quan về treo Macpherson ở cầu trước xe

- Hệ thống treo MacPherson có cấu tạo rất đơn giản, bao gồm 3 bộ phận cơ bản là:giảm chấn thủy lực, lò xo và cánh tay điều hướng

1.3.2.1 Lò xo nén

Lò xo nén có tác dụng chịu lực nén cao và đàn hồi tốt, tùy vào ứng dụng từng loạicông việc cụ thể mà khi ta chế tạo lò xo sẽ sử dụng sợi thép to hay nhỏ, bước lò xothưa hay ngắn, đầu lo xo có mài phẳng hay không mài phẳng mà để tự nhiên

1.3.2.2 Các bộ phận dẫn hướng

Bộ phận dẫn hướng giúp cho sự chuyển động của khung xe, vỏ xe và các bộ phậnkhác trong hệ thống treo được ở những vị trí nhất định Nhằm giúp cho các bánh xe

được đặt ở góc độ quy định làm cho sự chuyển động được êm ái việc vòng trái, vòngphải trên các loại mặt đường khác nhau được tốt hơn.

Cụ thể ở treo độc lập Macpherson: những thanh giằng, thanh liên kết, thanh điềukhiển, được lắp nối từ khung xe đến dầm đỡ nhằm hạn chế sự chuyển dọc, sự xoayngang, sự rung lắc của thân xe khi các bộ phận đàn hồi hoạt động làm xe dao động

1.3.3 Tổng quan về treo Macpherson ở cầu sau xe

-Về bản chất, treo đa liên kết thuộc loại độc lập Cải tiến từ “đàn anh” đòn chữ Ađôi, treo đa liên kết sử dụng ít nhất ba cần bên và một cần dọc Những loại cần nàykhông nhất thiết phải dài bằng nhau và có thể xoay theo góc khác từ hướng ban đầu

1.3.3.1 Lò xo trụ

Lò xo trụ được làm từ dây thép lò xo đặc biệt có ưu điểm chịu tải va đập hoặc thayđổi liên tục, chỉ biến dạng đàn hồi mà không có biến dạng dẻo, giới hạn bền mỏi cao ,quấn thành hình ống Khi đặt tải lên lò xo, dây lò xo sẽ bị xoắn do nó bị nén Lúc này,