Nghiên cứu khai thác các phần mềm nhằm ứng dụng máy tính trong thiết kế và mô phỏng ô tô

Tên đề tài: : Nghiên cứu khai thác các phần mềm nhằm ứng dụng máy tính trong thiết kế và mô phỏng ô tô Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: TS.. Tên đề tài: Nghiên cứu khai thác các phần mềm

GVHD: TS NGUYỄN MẠNH CƯỜNG SVTH: TRẦN LÊ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Tên đề tài:

Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Tên đề tài:

Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2022

TRANG PHỤ BÌA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Sinh viên thực hiện:

Email: 18145179@student.hcmute.edu.vn SĐT: 0564564299

Lớp: 181451CL4B

2 Họ và tên SV2: Nguyễn Chí Khải MSSV: 18145156

Email: 18145156@student.hcmute.edu.vn Lớp: 181451CL4A

SĐT: 0765961484 Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

- Nghiên cứu tổng quan về đề tài

- Cơ sở lý thuyết về thiết kế và mô phỏng Ô tô

- Nội dung bài giảng phần mềm MATLAB-SIMULINK, CARSIM, ADAMS/CAR

và ANSYS

- Kết luận và kiến nghị

3 Sản phẩm của đề tài

4 Tập thuyết minh + file mềm + các bài giảng giới thiệu về phần mềm

5 Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 07/03/2022

6 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 23/07/2022

TRƯỞNG NGÀNH GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

*******

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Ô tô

Tên đề tài: : Nghiên cứu khai thác các phần mềm nhằm ứng dụng máy tính trong

thiết kế và mô phỏng ô tô

Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Mạnh Cường

NHẬN XÉT

1 Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:

2 Ưu điểm:

3 Khuyết điểm:

4 Đề nghị cho bảo vệ hay không?

5 Đánh giá loại:

6 Điểm: (Bằng chữ: )

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 07 năm 2022

Giáo viên hướng dẫn

(Ký & ghi rõ họ tên)

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

*******

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Ô tô

Tên đề tài: Nghiên cứu khai thác các phần mềm nhằm ứng dụng máy tính trong

thiết kế và mô phỏng ô tô

Họ và tên Giáo viên phản biện: TS Lâm Mai Long

NHẬN XÉT

1 Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:

2 Ưu điểm:

3 Khuyết điểm:

4 Đề nghị cho bảo vệ hay không?

5 Đánh giá loại:

với đề tài :“Nghiên cứu khai thác các phần mềm nhằm ứng dụng máy tính trong

thiết kế và mô phỏng ô tô”

Trong thời gian thực hiện đồ án, chúng em đã được sự tận tình giúp đỡ của các thầy cô, bạn bè cùng với sự cố gắng nổ lực của bản thân sự động viên tinh thần mạnh

mẽ từ phía gia đình để giúp chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành và nồng nhiệt nhất đến trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP

Hồ Chí Minh nơi mà chúng em được học tập trong suốt 4 năm qua, các thầy cô trong Khoa đào tạo chất lượng cao và Khoa cơ khí động lực đã nhiệt tính truyền dạy những kiến thức, những kỹ năng, những kinh nghiệm sống bổ ích để tiếp thêm hành trang để cho chúng em thực hiện các ước mơ trước khi bước vào đường đời Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Nguyễn Mạnh Cường Thầy đã chấp nhận những cậu học trò non nớt, bỏ thời gian quý báu của mình để hướng dẫn, chỉ dạy tận tình, truyền đạt tư duy và kiến thức, dành sự quan tâm đặc biệt để hướng dẫn chúng em thực hiện đồ án tốt nghiệp lần này Thầy đã chia sẽ những kiến thức mình biết, những tài liệu mình sưu tầm được để chúng em lất đó làm tham khảo lựa chọn những thông tin và bổ sung cho đồ án tốt nghiệp Thầy luôn có thái độ tích cực, là một người thực hiện công việc vô cùng nghiêm túc, thầy luôn đốc thúc không ngừng để chúng em có thể hoàn thành được mục tiêu cũng như kì hạn đặt ra cho đồ án lần này Qua đồ án lần này, thầy

đã dạy cho chúng em rất nhiều về cả thái độ và những kiến thức mà thầy mang lại để tiếp bước cho chúng em trên con đường sau này Một lần nữa xin chân thành cảm ơn Thầy TS Nguyễn Mạnh Cường

Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn chế, không tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình thực hiện đồ án.Chúng em rất mong nhận được sự chỉ

bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô để chúng em có điều kiện bổ sung và hoàn thiện

đồ án được tốt hơn.Chúng em xin chân thành cảm ơn.

TÓM TẮT

Hiện nay, mô phỏng trên máy tính là xu hướng dạy học mới, hiện đại đã và đang được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực Trong lĩnh vực giáo dục, các bài giảng có ứng dụng mô phỏng kết hợp phương tiện nghe nhìn hiện đại sẽ tạo cho sinh viên nhiều kỹ năng như: khả năng hoạt động quan sát (các hình ảnh tĩnh hoặc động), khả năng thao tác trên đối tượng, khả năng tự do phát triển tư duy, lựa chọn con đường tối

ưu để nhận thức Vì vậy trong hoạt động giảng dạy của Trường đại học Sư phạm kỹ thuật TP Hồ Chí Minh nói chung và Ngành công nghệ kỹ thuật Ô tô nói riêng đã và đang ngày càng hoàn thiện nội dung giảng dạy bộ môn liên quan đến ứng dụng máy tính vào việc mô phỏng và thiết kế ô tô Với mục đích là cung cấp thêm những kiến thức, phương pháp học tập đúng và những tài liệu tham khảo cho giảng viên cũng như sinh viên tham khảo và nghiên cứu để làm tài liệu học tập, giảng dạy trong bộ môn Ứng dụng máy tính trong thiết kế và mô phỏng Ô tô

Trong đề tài này, chúng tôi đã đưa ra các cơ sở lý thuyết về tính toán mô phỏng

và thiết kế ô tô, các nội dung giảng dạy cho môn học, các bài hướng dẫn các bước mô phỏng trong bốn phần mềm phần mềm MATLAB – SIMULINK, CARSIM, ADAMS/CAR và ANSYS về một bộ phận cụ thể trên ô tô và những bài tập ví dụ liên quan đến mô phỏng ô tô

Với gần 5 tháng nghiên cứu và thực hiện nội dung của đề tài, chúng tôi đã hoàn thành được các nhiệm vụ đặt ra Được thể hiện cụ thể trong 8 chương bao gồm:

Chương 1: Nghiên cứu tổng quan đề tài

Chương 2: Khái quát về mô hình và mô hình hóa hệ thống

Chương 3: Cơ sở về mô phỏng và thiết kế ô tô

Chương 4: Ứng dụng phần mềm Matlab-Simulink trong lĩnh vực mô phỏng hệ thống ô tô

Chương 5: Ứng dụng phần mềm CarSim trong lĩnh vực mô phỏng, thiết kế, kiểm nghiệm hệ thống ô tô

Chương 6: Ứng dụng phần mềm Adam/Car trong lĩnh vực mô phỏng hệ thống ô

tô

Chương 7: Ứng dụng phần mềm Ansys trong lĩnh vực mô phỏng hệ thống ô tô Chương 8: Kết luận và kiến nghị

MỤC LỤC

TRANG PHỤ BÌA i

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iii

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN v

LỜI CẢM ƠN vii

TÓM TẮT ix

MỤC LỤC xi

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xv

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xvi

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH xvii

Chương 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 1

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu 2

1.5 Giới thiệu môn học “Ứng dụng máy tính trong thiết kế và mô phỏng Ô tô” 2 1.5.1 Nội dung chi tiết môn học 2

1.6 Phương pháp giảng dạy và đánh giá 12

1.6.1 Phương thức giảng dạy 12

1.6.2 Cách đánh giá 12

1.7 Các thuận lợi – khó khăn 13

Chương 2 KHÁI QUÁT VỀ MÔ HÌNH VÀ MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG 14

2.1 Một số định nghĩa cơ bản: 14

2.2 Mô hình hóa hệ thống: 15

2.2.1 Vai trò của phương pháp mô hình hóa hệ thống: 15

2.2.2 Phân loại mô hình hóa hệ thống: 17

2.2.3 Phương pháp mô phỏng 19

2.3 Phương pháp số và một số phần mềm ứng dụng trong mô phỏng và thiết

kế ô tô: 24

2.3.1 Phương pháp số giải phương trình vi phân thường 24

2.3.2 Một số phần mềm ứng dụng trong mô phỏng và thiết kế ô tô 26

Chương 3 CỞ SỞ MÔ PHỎNG VÀ THIẾT KẾ Ô TÔ 28

3.1 Quy trình phát triển hệ thống ô tô 28

3.1.1 Quá trình phát triển: 28

3.1.2 Khái niệm về Model – based development (phát triển dựa trên mô hình): 29 3.2 Model – based development (MBD) cho các ứng dụng ô tô: 30

3.2.1 Model – based development (MBD) cho thiết kế hệ thống điều khiển nhúng 32 3.2.2 Model – based development (MBD) cho cho thiết kế kết cấu – bộ phận 35 3.3 Cấu trúc và động lực học của xe 38

3.3.1 Cấu trúc xe 38

3.3.2 Động lực học của xe 38

3.3.3 Các phương pháp số để giải quyết các mô hình thuật toán xe 40

3.4 Cơ sở lý thuyết: 42

3.4.1 Giới thiệu hệ thống Treo – Lốp 42

3.4.2 Giới thiệu hệ thống lái – phanh 79

3.4.3 Giới thiệu về khí động học ô tô 85

3.4.4 Giới thiệu về động lực học ô tô 123

Chương 4 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB – SIMULINK TRONG LĨNH VỰC MÔ PHỎNG HỆ THỐNG Ô TÔ 153

4.1 Đôi nét về phần mềm Matlab-Simulink 153

4.1.1 Giới thiệu về phần mềm Matlab 153

4.1.2 Giới thiệu về phần mềm Simulink 154

4.1.3 Khởi tạo Simulink và các khối chức năng trong phần mềm Matlab-Simulink 157

4.2 Các ứng dụng của phần mềm Matlab-Simulink 180

4.2.1 Mô phỏng một khối trong Matlad-Simulink 180

4.2.2 Ứng dụng Matlab giải phương trình vi phân 182

4.2.3 Ứng dụng Simulink giải phương trình vi phân 186

4.2.4 Ứng dụng phần mềm Matlab-Simulink trong mô phỏng dao động trên ô tô: 192

Chương 5 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CARSIM TRONG LĨNH VỰC MÔ PHỎNG, THIẾT KẾ VÀ KIỆM NGHIỆM Ô TÔ 208

5.1 Đôi nét về phần mềm Carsim 208

5.1.1 Giới thiệu về phần mềm Carsim 208

5.1.2 Bước đầu làm quen với phần mềm CarSim: 209

5.2 Các ứng dụng của phần mềm CARSIM: 213

5.2.1 Ứng dụng phần mềm CarSim mô phỏng và kiểm nghiệm hệ thống lái của ô tô: 213

5.2.2 Ứng dụng phần mềm CarSim mô phỏng và kiểm nghiệm hệ thống phanh ( Brake System ) của ô tô 228

5.2.3 Ứng dụng phần mềm CarSim mô phỏng và kiểm nghiệm hệ thống dẫn động ( Power train system) của ô tô: 240

2.5.4 Ứng dụng phần mềm CarSim mô phỏng và kiểm nghiệm hệ thống treo ( Suspension system ) của ô tô 252

5.2.5 Ứng dụng phần mềm CarSim mô phỏng và kiểm nghiệm khí động học của ô tô 281

5.2.6 Ứng dụng phần mềm Matlab – Simulink và CarSim mô phỏng và kiểm nghiệm động lực học của ô tô 300

Chương 6 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ADAM/CAR TRONG LĨNH VỰC MÔ PHỎNG HỆ THỐNG Ô TÔ 333

6.1 Đôi nét về phần mềm ADAM/CAR 333

6.1.1 Giới thiệu về phần mềm ADAM/CAR 333

6.1.2 Bước đầu làm quen với ADAM/CAR 339

6.2 Các ứng dụng của phần mềm ADAM/CAR 342

6.2.1 Ứng dụng phần mềm Adam/Car mô phỏng và kiểm nghiệm hệ thống treo của ô tô: 342

Chương 7 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ANSYS – FLUENT TRONG LĨNH VỰC MÔ PHỎNG HỆ THỐNG Ô TÔ 359

7.1 Đôi nét về phần mềm ANSYS – FLUENT 359

7.1.1 Giới thiệu chung về phần mềm ANSYS – FLUENT 359

7.1.2 Mô phỏng dòng chảy không khí bao quanh vỏ xe bằng FLUENT 360

7.1.3 Bước đầu làm quen với ANSYS – FLUENT: 361

7.2 Các ứng dụng của phần mềm ANSYS – FLUENT 362

7.2.1 Ứng dụng Ansys vào bài toán cơ học tĩnh 362

7.2.2 Ứng dụng Ansys mô phỏng khung gầm xe ô tô 374

7.2.3 Ứng dụng Ansys phân tích cơ cấu động 397

7.2.4 Ứng dụng Ansys phân tích khí động học ô tô 407

Chương 8 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 426

8.1 Kết luận 426

8.1.1 Phần mềm MATLAB-SIMULINK 426

8.1.2 Phần mềm CARSIM 426

8.1.3 Phần mềm ADAMS/CAR 427

8.1.4 Phần mềm ANSYS 428

8.2 Kiến nghị 429

TÀI LIỆU THAM KHẢO 431

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DMU: Digital Mockup (giả lập kỹ thuật số)

MBD: Model – based development

MIL: Model-In-the-Loop

SIL: Software-In-the-loop

HIL: Real-time Hardware-In-the-loop

CAD: Computer-aided drafting

SLS: Automotive system-level simulation

CAE: Computer-aid engineering

FEM: Finite element method

IVP: Initial-value Problem

LDWS: Lane Departure Warning Systems

LKS: Lane Keeping Systems

FEM: Finite Element Method

PTHH: phần tử hữu hạn

CFD: Computational Fluid Dynamin

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1 1: Bảng nội dung môn học 2

Bảng 3 1: Tiêu chí đánh giá khung gầm của xe 39

Bảng 3 2: Hệ tọa độ và các kí hiệu động lực học trên xe 40

Bảng 3 3: Sáu bậc tự do của mô hình 3D dao động ôtô bao gồm: 58

Bảng 3 4: Các bậc tự do của hệ thống treo khi mô phỏng 59

Bảng 3 5: Định luật bảo toàn giữa các cấu trúc 59

Bảng 3 6: Mối quan hệ giữa các định luật 59

Bảng 4 1: Các thông số vào của mô hình dao động ô tô GAZ-66 203

Bảng 5 1: Tóm tắt các bảng thư viện hệ thống lái 215

Bảng 5 2: Tóm tắt dữ liệu trong thư viện hệ thống phanh 234

Bảng 5 3: Các thông số xe ô tô Merceder-Benz C180K Classic 281

Bảng 5 4: Thư viện để xác định điều kiện gió: biên độ, hướng, góc tác dụng (C1) 283

Bảng 5 5: Thư viện để xác định điều kiện góc trượt khí động học, chiều cao xe, khoảng sang gầm (C2) 284

Bảng 5 6: Thông số kỹ thuật xe 302

Bảng 5 7: Thông số chọn cho mô hình toán 306

Bảng 5 8: Giá trị góc quay bánh xe dẫn hướng do tác động của góc quay vành lái δ(0) theo thời gian của ô tô mô phỏng trên CarSim 313

Bảng 5 9: Kết quả nhận dạng thông số 326

Bảng 6 1: Thông số xe Mitsubishi Pajero (Hãng Mitsubishi) 347

Bảng 7 1: Vật liệu thép 383

Bảng 7 2: Tính toán điều kiện biên của bài toán 383

Bảng 7 3: Thông số vật liệu 391

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 2 1: Sơ đồ phân loại mô hình 17

Hình 2 2: Ví dụ về một hệ thống 3 khối 19

Hình 2 3: Quá trình nghiên cứu bằng phương pháp mô phỏng 22

Hình 2 4: Các bước nghiên cứu mô phỏng 23

Hình 3 1: Sơ đồ phát triển dựa trên mô hình 30

Hình 3 2: : Sơ đồ quy trình cơ bản thiết kế một Model – based development 30

Hình 3 3: Sơ đồ các ứng dụng của Model – based development cho ô tô được công bố theo từng giai đoạn ( 1995 -2030)- chiều từ trái sang phải 31

Hình 3 4: Sơ đồ quy trình cơ bản cho ứng dụng Model – based development (MBD) cho Thiết kế hệ thống điều khiển nhúng 34

Hình 3 5: : MBD và việc sử dụng máy tính trong mô hình V 35

Hình 3 6: Giao diện Simulink-CarSim cho mô phỏng HIL cấp độ xe 36

Hình 3 7: Mô phỏng vỏ ngoài hoặc thân xe ô tô phải chịu các thông số khác nhau liên quan đến dòng chảy của chất lỏng 37

Hình 3 8: Multibody Dynamics 37

Hình 3 9: Mô phỏng va chạm xe với mô hình phần tử hữu hạn 38

Hình 3 10: Hệ tọa độ và các kí hiệu động lực học trên xe 40

Hình 3 11:Sơ đồ nghiên cứu dao động ô tô 48

Hình 3 12: Sơ đồ liên hệ của hệ thống Đường -Xe -Người 49

Hình 3 13 53

Hình 3 14: Quan hệ tần số dao động riêng n phần được treo với độ võng tĩnh ft 54

Hình 3 15: Đường đặc tính không đối xứng của giảm chấn tác dụng hai chiều với van giảm tải 56

Hình 3 16: Lực tác dụng lên các bánh xe trong mặt phẳng tiếp xúc mặt tựa 56

Hình 3 17: Mô hình không gian hệ dao động ôtô du lịch 57

Hình 3 18: Mô hình không gian hệ thống treo xe cầu trước và sau độc lập 61

Hình 3 19: Mô hình vật lý hệ thống treo độc lập trong mặt phẳng dọc 63

Hình 3 20: Sơ đồ phân tích lực cho hệ thống treo độc lập trong mặt phẳng dọc 64

Hình 3 21: Mô hình vật lý cho hệ thống treo trong mặt phẳng ngang 69

Hình 3 22: Mô hình phân tích lực cho hệ thống treo trong mặt phẳng ngang 69

Hình 3 23: Mô hình vật lý cho hệ thống treo toàn xe 71

Hình 3 24: Sơ đồ phân tích lực cho hệ thống treo toàn xe 72

Hình 3 25: Sơ đồ tổng quát hệ thống lái 80

Hình 3 26: Góc Camber 81

Hình 3 27: Góc Caster 82

Hình 3 28 83

Hình 3 29 83

Hình 3 30: Góc Kingpin 84

Hình 3 31: Độ chụm 85

Hình 3 32: Lực cản lăn và vị trí đặt của nó 85

Hình 3 33: Các lực tác dụng lên vật nằm trong dòng chảy 86

Hình 3 34: Sự hình thành vùng xoáy áp thấp phía sau vật cản 89

Hình 3 35:Ảnh hưởng của hình dạng của vật cản tới sự hình thành vùng xoáy 90

Hình 3 36: Quá trình cải thiện hình dạng khí động học ô tô nhằm giảm hệ số cản 91

Hình 3 37: Hệ số cản không khí trên một số loại ô tô tải 92

Hình 3 38: Hệ số cản không khí của các loại xe thông dụng 93

Hình 3 39: Các vùng xoáy trên vỏ ô tô con 94

Hình 3 40: Phân bố áp suất không thứ nguyên trên vỏ xe 95

Hình 3 41: Ảnh hưởng của cấu trúc đuôi xe tới hệ số lực cản khí động 96

Hình 3 42: Dòng không khí xung quanh phần đầu ô tô 97

Hình 3 43: Sự phân bố áp lực phía trước ô tô 97

Hình 3 44: Sự phân bố lực cản phía trước ô tô 98

Hình 3 45: Ảnh hưởng của lực cản đến góc nghiêng của mặt trước 99

Hình 3 46: Dòng chảy xung quanh kính chắn gió 99

Hình 3 47: Các nhân tố chính ảnh hưởng đến sự phân bố lực cản trên kính chắn gió 100

Hình 3 48: Sự phân bố áp suất lên kính chắn gió và cột A 100

Hình 3 49: Dòng không khí đi qua bộ tản nhiệt 102

Hình 3 50: Một số dạng ống dẫn không khí làm mát 103

Hình 3 51: Sự biểu diễn các hàm đặc trưng 105

Hình 3 52: Tối ưu hoá các chi tiết trên ô tô 105

Hình 3 53: Tối ưu hoá các chi tiết trên ô tô 106

Hình 3 54: Sự phát triển của hình dạng thân xe 107

Hình 3 55: Sự phát triển hình dạng của ô tô từ thân cơ sở 108

Hình 3 56: Các thành phần ứng suất trên khối chất lỏng 112

Hình 3 57: Hệ trục tọa độ cố định 123

Hình 3 58: Hệ trục tọa độ thân xe 124

Hình 3 59: Hệ trục tọa độ không gian 3 chiều 124

Hình 3 60: Góc lệch hướng chuyển động của ô tô 129

Hình 3 61: Mô hình tính toán lốp xe 130

Hình 3 62: Mô hình một vết của ô tô 136

Hình 3 63: Mô hình một vết của ô tô 136

Hình 3 64: Mô hình hai vết bánh xe 139

Hình 3 65: Mô hình động lực học ô tô trong mặt phẳng ngang 141

Hình 3 66: Mô hình một vết tương đương có xét đến sự nghiêng ngang 145

Hình 3 67: Mô hình trạng thái động lực của ô tô 152

Hình 4 1: Giao diện màn hình Matlab 154

Hình 4 2: Giao diện màn hình xay dựng sơ đồ khối 155

Hình 4 3: Hệ thống thư viên trong simulink 156

Hình 4 4: Thư viện cuả CarSim S-Function 157

Hình 4 5: Khởi động simulink 157

Hình 4 6: Sơ đồ thư viện của Simulink 158

Hình 4 7: Các khối của thư viê ̣n Commomlỵ used blocks 160

Hình 4 8: Các khối của thư viện Continuous 164

Hình 4 9: Các khối của thư viện Discrete 166

Hình 4 10: Các khối của thư viện Discontinuties 168

Hình 4 11:Các khối của thư viện Math Operations 170

Hình 4 12: Màn hình khối Slider Gain 171

Hình 4 13: Các khối của thư viện Sources 173

Hình 4 14: Các khối của thư viện Sinks 175

Hình 4 15: Các khối của thư viện Signal Routing 176

Hình 4 16: Các khối của thư viện User-Defined Functions 178

Hình 4 17: Các khối của thư viện Look-Up Table 178

Hình 4 18: Đồ thị kết quả 185

Hình 4 19: Đồ thị kết quả 186

Hình 4 20: Sơ đồ mô phỏng trong simulink giải ví dụ 1 của mục 2.3.1 186

Hình 4 21: Kết quả mô phỏng của ví dụ 1 của mục 2.3.1 187

Hình 4 22: Sơ đồ mô phỏng trong simulink giải ví dụ 1 của mục 2.3.2 187

Hình 4 23: Kết quả mô phỏng của ví dụ 1 của mục 2.3.2 188

Hình 4 24: Sơ đồ mô phỏng trong simulink giải ví dụ 2 của mục 2.3.2 188

Hình 4 25: Kết quả mô phỏng của ví dụ 2 của mục 2.3.2 189

Hình 4 26: Sơ đồ mô phỏng trong simulink giải ví dụ 2 của mục 2.3.2 189

Hình 4 27: Kết quả mô phỏng của ví dụ 3 của mục 2.3.2 190

Hình 4 28: Sơ đồ mô phỏng trong simulink giải ví dụ 4a của mục 2.3.2 190

Hình 4 29: Kết quả mô phỏng của ví dụ 4a của mục 2.3.2 191

Hình 4 30: Sơ đồ mô phỏng trong simulink giải ví dụ 4b của mục 2.3.2 191

Hình 4 31: Kết quả mô phỏng của ví dụ 4b của mục 2.3.2 191

Hình 4 32: Mô hình dao động ô tô ¼ 192

Hình 4 33: Sơ đồ mô phỏng dao động ô tô 1⁄4 193

Hình 4 34: Kết quả mô phỏng dao động ô tô 1⁄4 195

Hình 4 35: Mô hình dao động ô tô ½ 196

Hình 4 36: Biên dạng mặt đường hình sin 198

Hình 4 37: Sơ đồ mô phỏng Model dap động ô tô ½ 199

Hình 4 38: Khối model lốp trước 200

Hình 4 39: Khối model lốp sau 200

Hình 4 40: Khối model cầu trước 200

Hình 4 41: Khối model cầu sau 201

Hình 4 42: Khối model thân xe 201

Hình 4 43: Mô đun hiển thị các đồ thị kết quả mô phỏng 202

Hình 4 44: Mô đun tính toán chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động 203

Hình 4 45: Mô đun hiển thị điều kiện khảo sát 203

Hình 4 46: Kết quả mô phỏng dao động của ô tô tải GAZ66 với mô hình ½ 206

Hình 4 47: Tính toán chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động của ô tô tải GAZ66 với mô hình ½ 207

Hình 4 48: Mô đun hiển thị điều kiện khảo sát của ô tô tải GAZ66 với mô hình ½ 207 Hình 5 1: Chọn cơ sở dữ liệu gần đây 209

Hình 5 2: Thiết lập giấy phép 210

Hình 5 3: Bảng điều khiển 210

Hình 5 4: Chọn mục trong menu 211

Hình 5 5: Chọn thư mục để Load 211

Hình 5 6: Đường dẫn thư mục 212 Hình 5 7 : Các bút trên màn hình làm việc 213 Hình 5 8: Sơ đồ cấu trúc xây dựng phương pháp mô phỏng 213 Hình 5 9: Sơ đồ hệ thống lái 215 Hình 5 10: Sơ đồ góc nghiêng trục lái ( góc kingpin) 217 Hình 5 11: Màn hình hệ thống lái với các chi tiết đầy đủ 221 Hình 5 12: Thay thế hệ thống lái ( đơn giản ) màn hình cho hệ thống lái với các chi tiết ít hơn 228 Hình 5 13: Màn hình hệ thống phanh 4 bánh xe 229 Hình 5 14: Màn hình hệ thống phanh 4 bánh xe 231 Hình 5 15: Hệ thống phanh bốn bánh xe tăng cường và hiệu ứng nhiệt 235 Hình 5 16: Hệ thống phanh bốn bánh xe tăng cường và hiệu ứng nhiệt 237 Hình 5 17: Điều khiển hệ thống phanh với thiết lập Type-A 238 Hình 5 18: Điều khiển hệ thống phanh với thiết lập Type-B 238 Hình 5 19: Hệ thống phanh: màn hình đặc tính bộ kẹp đĩa phanh và đĩa quay 239 Hình 5 20: Sơ đồ hệ thống truyền dẫn đọng cầu trước hoặc cầu sau 240 Hình 5 21: Sơ đồ hệ thống của xe dẫn đầu hai cầu 241 Hình 5 22: Màn hình chính hệ thống truyền thống 241 Hình 5 23: biểu đồ đường đặc tính giữa momen hữu ích và số vòng quay của trục khuỷu động cơ theo góc mở bướm ga 243 Hình 5 24 245 Hình 5 25 247 Hình 5 26: Biểu đồ lên số 248 Hình 5 27 249 Hình 5 28 249 Hình 5 29: Biểu đồ thể hiện sự khác biệt về tốc độ và momen giữa cầu trước và cầu sau 250 Hình 5 30: Biểu đồ thể hiện sự khác biệt về tốc độ và momen giữa bánh xe bên phải

và bánh xe bên trái 252 Hình 5 31: Đường đặc tính đàn hồi có tải và không tải 253 Hình 5 32: Đường đặc tính đàn hồi có tính đến ảnh hưởng lốp xe 254 Hình 5 33: Màn hình thiết lập đọng học hệ thống treo đọc lập 256 Hình 5 34 258 Hình 5 35: Màn hình thiết lập hệ thống treo đơn giản 260 Hình 5 36: Màn hình thiết lập động học hệ thống treo phụ thuộc 263 Hình 5 37: Lựa chọn đặc tính dao động 264 Hình 5 38: Màn hình thiết lập thông số hệ thống treo phụ thuộc 265 Hình 5 39: Màn hình thiết lập hệ thống treo đơn giản 267 Hình 5 40: Sơ đồ chọn mâm bánh xe 270 Hình 5 41: Sơ đồ lựa chọn lốp 270 Hình 5 42: Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên bánh xe 272 Hình 5 43: Mô hình cơ bản lựa chọn lốp xe 272 Hình 5 44: Sơ đồ lực dọc trục và hệ số ma sát (2D) 275 Hình 5 45: Sơ đồ lực dọc trục và hệ số ma sát ( 3D có tính đến tải trọng) 276

Hình 5 46: Sơ đồ lực dọc trục tác dụng lên bánh xe Fy 276 Hình 5 47: Sơ đồ lực dọc trục Fy và góc trượt ngang 𝛼 (2D) 277 Hình 5 48: Sơ đồ lực dọc trục Fy và góc trượt ngang α (3D có tính đến tải trọng) 277 Hình 5 49: Sơ đồ lực dọc tác dụng lên bánh xe Fy và moomen Mz 278 Hình 5 50: Sơ đồ moomen Mz và góc trượt ngang 𝛼 (2D) 278 Hình 5 51: Sơ đồ moomen Mz và góc trượt ngang 𝛼 (3D) 278 Hình 5 52: Mô hình cơ bản lựa chọn lốp xe External Shear, Internal Fx and Lags 279 Hình 5 53: Mô hình cơ bản lựa chọn lốp xe External with Camber Example 280 Hình 5 54: Lực giằng chống lại sự thay đổi góc nghiêng của mặt đường 𝛾 280 Hình 5 55: Sơ đồ lực giằng chống lại sự thay đổi góc nghiêng của mặt đường 𝛾 (2D) 281 Hình 5 56: Sơ đồ khối và hệ trục tọa độ trên ô tô 282 Hình 5 57 283 Hình 5 58: Dòng xe đã thiết lập sẵn trong Datasets 284 Hình 5 59: Màn hình thiết lập dữ kiện ban đầu (Main Screen) 285 Hình 5 60 286 Hình 5 61: Fx(Drag) coeficient 287 Hình 5 62Giảng đồ CFx (Drag) coefficient 287 Hình 5 63 288 Hình 5 64: Fx (Drag) Còe.Bounce/Pitch 288 Hình 5 65: CFx (Drag) Coef.Bounce/Pitch 289 Hình 5 66: CFx (Drag) Coef.Bounce/Pitch (3D) 289 Hình 5 67: Fy ( Side Fore) Coefficient 290 Hình 5 68: Giảng đồ CFy (Side Force) Coefficient 291 Hình 5 69 291 Hình 5 70: Fy (Drag) Coef.Bounce/Pitch 292 Hình 5 71: Fz ( Lift) Coefficient 293 Hình 5 72: Giảng đồ Fz ( Lift) Coefficient 294 Hình 5 73: Giảng đồ CFz ( Lift) Coefficient 294 Hình 5 74: Giảng đồ CMy (Pitch momen) Coefficient tính cho Fx và Fz 295 Hình 5 75: Giảng đồ CMy (Pich momen) Coef.Bounce/Pitch 296 Hình 5 76 297 Hình 5 77: Mô phỏng khí động học trên xe đua F1 297 Hình 5 78: a) Các bảng màu mô phỏng từng phần tháo rời trên xe b) Mô phỏng luồng không khí trượt trên cánh đuôi xe c) Cánh mũi trong khi phanh, mô phỏng bởi máy tính 298 Hình 5 79:Mô hình chiếc F1 bằng nhựa để đưa vào ống khí động 299 Hình 5 80: Vị trí bộ tạo xoáy đặt trên ô tô 299 Hình 5 81:Biên dạng vận tốc chạy qua phía sau ô tô trước và sau khi gắn bộ tạo xoáy 299 Hình 5 82 300 Hình 5 83: Mô Hình trên Carsim 300 Hình 5 84: Sơ đồ thuật toán mô phỏng động lực học ô tô 301 Hình 5 85: Cấu trúc mô hình động lực học ô tô trong mặt phẳng đường 301

Hình 5 86: Mô hình ô tô mô phỏng thiết lập bằng phàn mềm CarSim 302 Hình 5 87: Thiết lập thông số kỹ thuật của mô hình ô tô 302 Hình 5 88: Hoạt hình mô phỏng ô tô trên CarSim 303 Hình 5 89: Kết quả kết nối CarSim-Simulink 304 Hình 5 90: Sơ đồ khối mô phỏng động lực học ô tô trong Simulink 304 Hình 5 91: Sơ đồ tổng thể mô phỏngđộng lực học ô tô bằng phần mềm Matlab-

Simulink và CarSim 305 Hình 5 92: Nhập thông số đầu vào cho mô hình mô phỏng 313 Hình 5 93: Sơ đồ khối mô phỏng động lực học ô tô trong Simulink 317 Hình 5 94: Vận tốc ngang (Vy) (m/s) 318 Hình 5 95: Gia tốc ngang (Ay) (m/s2) 318 Hình 5 96: Tốc độ góc quay thân xe quanh trục z (AVz) (rad/s) 319 Hình 5 97: Góc quay thân xe quanh trục x (φ) (rad) 319 Hình 5 98: Tốc độ góc quay thân xe quanh trục x (AVx)(rad/s) 320 Hình 5 99: Mô hình động lực học ô tô xây dựng trong môi trường Simulink 321 Hình 5 100: Quá trình nhận dạng thông số bằng công cụ Parameter Estimation 326 Hình 5 101: Bộ quan sát trạng thái 330 Hình 5 102:Mô hình hệ thống sử dụng bộ quan sát trạng thái 332 Hình 5 103: Sơ đồ khối mô phỏng động lực học ô tô trong Simulink sử dụng bộ quan sát trạng thái 332 Hình 6 1: Giao diện làm việc của Adams/car 340 Hình 6 2: Cửa sổ đồ thị kết quả 342 Hình 6 3: Giao diện làm việc của Adams/car 343 Hình 6 4: Hộp thoại open của chương trình 344 Hình 6 5: Các hệ thống treo trong thư viện của chương trình 344 Hình 6 6: Mô hình hệ thống phụ được xây dựng trong Adams/car 345 Hình 6 7: Hộp thoại xây dựng một Suspension Assembly 345 Hình 6 8: Mô hình hệ thống treo độc lập trong Adams/car 346 Hình 6 9: Mô hình hệ thống treo phụ thuộc xây dựng trong Adams/car 346 Hình 6 10: hộp thoại lựa chọn các chương trình phân tích 348 Hình 6 11: Hộp thoại sửa đổi thông số cho lò xo bộ phận đàn hồi 349 Hình 6 12: Hôp thoại thay đổi độ cứng cho lò xo bộ phận đàn hồi 349 Hình 6 13: Hộp thoại định nghĩa các đơn vị đo trong quá trình mô phỏng 350 Hình 6 14: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo

bộ phận đàn hồi 350 Hình 6 15: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực giảm chấn và vận tốc của giảm chấn 351 Hình 6 16: Hôp thoại nhập thông số lực kích thích đầu vào lên hai lốp 351 Hình 6 17: Hộp thoại điều khiển quá trình chạy mô phỏng hệ thống treo 352 Hình 6 18: Hộp thoại xuất đồ thị các thông số đầu ra 352 Hình 6 19: Đồ thị chuyển vị dài của khung xe dọc theo 0x 353 Hình 6 20: Đồ thị chuyển vị dài của khung xe dọc theo 0y 353 Hình 6 21: Đồ thị chuyển vị dài của khung xe dọc theo 0z 354 Hình 6 22: Chuyển vị góc của khung xe quanh 0x 354

Hình 6 23: Chuyển vị góc của khung xe quanh 0y 354 Hình 6 24: Chuyển vị góc của khung xe quanh 0z 355 Hình 6 25: Vận tốc dài của khung theo phương 0x 355 Hình 6 26: Vận tốc dài của khung theo phương 0y 355 Hình 6 27: Vận tốc dài của khung theo phương 0z 356 Hình 6 28: Vận tốc góc của khung quanh 0x 356 Hình 6 29: Vận tốc góc của khung quanh 0y 356 Hình 6 30: Vận tốc góc của khung quanh 0z 357 Hình 6 31: Gia tốc dài của khung theo phương 0x 357 Hình 6 32: Gia tốc dài của khung theo phương 0y 357 Hình 6 33: Gia tốc dài của khung theo phương 0z 358 Hình 6 34: Gia tốc góc của khung quanh 0x 358 Hình 6 35: Gia tốc góc của khung quanh 0y 358 Hình 6 36: Gia tốc góc của khung quanh 0z 358 Hình 7 1: Giao diện chính của Ansys 361 Hình 7 2: Dầm bài toán 1 364 Hình 7 3: Khối Static Structural 364 Hình 7 4: Vật liệu Structural Steel 365 Hình 7 5: Thiết lập thông số vật liệu 365 Hình 7 6: Gọi hộp thoại Properties 365 Hình 7 7: Chọn mô hình dạng đường 366 Hình 7 8: Thanh công cụ Units 367 Hình 7 9: Công cụ Look at 367 Hình 7 10: Vẽ đường thẳng 367 Hình 7 11: Xác định giá trị chiều dài 368 Hình 7 12: Tạo phần tử Line Bodies 368 Hình 7 13: Tạo thiết diện hình chữ nhật 369 Hình 7 14: Chọn mô hình áp dụng tiết diện 369 Hình 7 15: Tạo lưới 370 Hình 7 16: Mô hình khi đã chia lưới 370 Hình 7 17: Thiết lập gối tựa cố định 371 Hình 7 18: Thiết lập gối tựa di động 371 Hình 7 19: Đặt lực 372 Hình 7 20: Cài đặt dạng lực 372 Hình 7 21: Đặt giá trị lực 372 Hình 7 22: Hoàn tất đặt lực 373 Hình 7 23: Gọi Total Deformation 373 Hình 7 24: Gọi Beam Tool 373 Hình 7 25: Kết quả chuyển vị 374 Hình 7 26: Kết quả ứng suất 374 Hình 7 27: Khung gầm hình thang 375 Hình 7 28: Trường hợp gia cố khung gầm hình thang 376 Hình 7 29: Khung gầm hình chữ thập 376 Hình 7 30: Dầm chéo ở trước và sau 377

Hình 7 31: Khung gầm ống xương sống 377 Hình 7 32: Khung không gian 378 Hình 7 33: Khung gầm liền khối 378 Hình 7 34: Trường hợp chịu tải uốn 379 Hình 7 35: Phân bố tải theo chiều dọc 379 Hình 7 36: Trường hợp tải xoắn 380 Hình 7 37: Trường hợp cả tải uốn và xoắn 380 Hình 7 38: Trường hợp tải bên 380 Hình 7 39: Lực phản ứng ở bánh trước do tăng tốc 381 Hình 7 40: Lực phản ứng ở bánh trước do giảm tốc 381 Hình 7 41: Dạng chữ C 381 Hình 7 42: Dạng chữ I 381 Hình 7 43: Dạng hình hộp chữ nhật 382 Hình 7 44: Dạng hình ống 382 Hình 7 45: Khung gầm xe tải 382 Hình 7 46: Khối Static Structural 384 Hình 7 47: Thay đổi thông số vật liệu thép 384 Hình 7 48: Chọn File chứa mô hình xe tải 385 Hình 7 49: Thiết lập liên kết từng phần 385 Hình 7 50: Thiết lập chia lưới bằng tay 386 Hình 7 51: Kết quả sau khi chia lưới 386 Hình 7 52: Tạo gối cố định 387 Hình 7 53: Tạo trọng lực của Trái Đất 387 Hình 7 54: Thiết lập tải trọng tĩnh đã tính toán 387 Hình 7 55: Kết quả chuyển vị 388 Hình 7 56: Kết quả ứng suất 388 Hình 7 57: Kết quả biến dạng đàn hồi 388 Hình 7 58: Mô hình xe tải thực tế và mô hình 3D 389 Hình 7 59: Mô hình Kelvin 389 Hình 7 60: (a) Va chạm trực diện và (b) Va chạm từ phía sau 390 Hình 7 61: Va chạm cả trước và sau 390 Hình 7 62: Khối Explicit Dynamics 392 Hình 7 63: Thiết lập thông số vật liệu theo đề bài 392 Hình 7 64: Thêm vật liệu thứ hai cho bài toán 393 Hình 7 65: Tạo bức tường va chạm 393 Hình 7 66: Thiết lập thông số bức tường 393 Hình 7 67: Thiết lập vật liệu khung gầm 394 Hình 7 68: Thiết lập vật liệu bức tường 394 Hình 7 69: Kết quả chia lưới mô hình 394 Hình 7 70: Thiết lập vận tốc xe 395 Hình 7 71: Thiết lập gối tựa cố định cho bức tường 395 Hình 7 72: Thiết lập số vòng lặp tối đa 395 Hình 7 73: Thiết lập thời gian kết thúc 396 Hình 7 74: Thiết lập số điểm kết quả 396

Hình 7 75: Kết quả chuyển vị 396 Hình 7 76: Kết quả ứng xuất 397 Hình 7 77: Kết quả biến dạng đàn hồi 397 Hình 7 78: Mô hình bánh răng thẳng 398 Hình 7 79: Khối Transient Structural 398 Hình 7 80: Chèn mô hình bánh răng thẳng 398 Hình 7 81: Xóa liên kết sẵn có 399 Hình 7 82: Tạo liên kết mới 399 Hình 7 83: Bảng thiết lập liên kết 400 Hình 7 84: Ẩn một bánh răng 400 Hình 7 85: Chọn bề mặt chịu ma sát của bánh răng Contact 400 Hình 7 86: Hiện lại bánh răng đã ẩn 401 Hình 7 87: Chọn bề mặt ma sát của bánh răng Target 401 Hình 7 88: Thiết lập hệ số ma sát 401 Hình 7 89: Các dạng khớp nối 402 Hình 7 90: Thiết lập cơ cấu quay 402 Hình 7 91: Thiết lập tường hợp quay cho bánh răng Contact 403 Hình 7 92: Thiết lập trường hợp quay cho bánh răng Target 403 Hình 7 93: Kết quả chia lưới 403 Hình 7 94: Hộp Analysis Settings 404 Hình 7 95: Chọn tất cả các bước 404 Hình 7 96: Thiết lập giá trị bước thời gian 405 Hình 7 97: Chọn mặt phẳng đặt mô men 405 Hình 7 98: Thiết lập tăng dần giá trị mô men qua từng bước 405 Hình 7 99: Chọn mặt đặt tải quay 406 Hình 7 100: Kết quả chuyển vị 406 Hình 7 101: Kết quả ứng suất 407 Hình 7 102: Mô hình thể tích điều khiển 408 Hình 7 103: Xác định miền mô phỏng 408 Hình 7 104: Tách lấy miền mô phỏng 409 Hình 7 105: Các loại dòng chảy trong thực tế 412 Hình 7 106: Mô phỏng miền chất lỏng 412 Hình 7 107: Các loại hình chia lưới 413 Hình 7 108: Gió thổi qua một thành phố: (a) Gió thổi từ trái qua phải và (b) Vùng áp thấp hình tròn ở giữa trung tâm thành phố 414 Hình 7 109: Mô hình thiết kế xe tải 414 Hình 7 110: Khối Fluid Flow (Fluent) 415 Hình 7 111: Vẽ đường nét khung vỏ xe tải 415 Hình 7 112: Uốn cong các đường thẳng 415 Hình 7 113: Tạo hình 3D 416 Hình 7 114: Tạo mặt phẳng vẽ mới 416 Hình 7 115: Vẽ bánh xe tải 416 Hình 7 116: Tạo mô hình 3D của bánh xe 417 Hình 7 117: Hoàn tất mô hình xe tải 417

Hình 7 118: Khởi tạo môi trường mô phỏng dòng chảy (gió) 417 Hình 7 119: Thiết lập Fluid 418 Hình 7 120: Chia lưới thủ công 418 Hình 7 121: Tạo tên phần tử 419 Hình 7 122: Thiết lập tên phần tử 419 Hình 7 123: Hoàn tất đặt tên phần tử 419 Hình 7 124: Tạo điều kiện mô phỏng 420 Hình 7 125: Thiết lập vật liệu dòng chảy (không khí) 420 Hình 7 126: Vận tốc không khí 420 Hình 7 127: Thiết lập nhiệt độ không khí ở 250C 421 Hình 7 128: Khởi tạo giải pháp tính toán 421 Hình 7 129: Chạy tính toán 421 Hình 7 130: Xuất vector di chuyển không khí ra màn hình 422 Hình 7 131: Khởi tạo mặt phẳng Iso Surface 422 Hình 7 132: Xuất vector vận tốc không khí trên mặt phẳng Iso Surface 423 Hình 7 133: Kết quả phân bố vận tốc 423 Hình 7 134: Đường di chuyển của không khí (Streamline) 424 Hình 7 135: Đường di chuyển không khí trên Isosurface 424 Hình 7 136: Không khí di chuyển dưới dạng video 424 Hình 7 137: Áp suất không khí sinh ra 425

Chương 1

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Lý do chọn đề tài

Trong thực tế chúng ta thường gặp một tính toán thiết kế theo các yêu cầu hoặc

là bài toán kiểm nghiệm lại các thiết kế có sẵn xem có phù hợp với yêu cầu (tính bền, tính tối ưu, tính chuyên nghiệp)

Công nghiệp xe hơi là ngành mang tính tổng hợp, đây không chỉ đơn thuần là máy nổi mà còn kéo theo hàng trăm ngành nghề khác nhau phát triển Hiện nay ngành

ô tô ở nước ta chủ yếu mang tính chất sử dụng và sửa chữa nên cần chú tâm vào việc tính toán kiểm nghiệm là chủ yếu Hiện tại công việc thiết kế và kiểm nghiệm đang phụ thuộc nhiều vào các băng thử ở các trạm đăng kiểm dẫn đến mất nhiều thời gian, công sức và tiến của Để việc tính toán và kiểm nghiệm được nhanh chóng và hiểu quả cũng như tiết kiệm thời gian công sức tạo ra mô hình mẫu, chúng ta cần sự trợ giúp của máy tính thông qua các phần mềm mô phỏng chuyên nghiệp Phần mềm MATLAB-SIMULINK, CASIM, ADAMS/CAR và ANSYS là bốn trong nhiều phần mềm tối ưu đáp ứng yêu cầu đó, không chỉ có vậy mà phần mềm MATLAB-SIMULINK, CASIM, ADAMS/CAR và ANSYS còn cho phép chúng ta lựa chọn, thay đổi hay can thiệp sâu hơn vào bài toán thiết kế để phù hợp hơn khi ra thực tế và mang lại hiệu quả nhanh chóng và chính xác

1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu phần mềm mềm MATLAB-SIMULINK, CASIM, ADAMS/CAR và ANSYS để biên soạn nội dung tài liệu phục vụ cho môn học Ứng dụng máy tính trong thiết kế và mô phỏng Ô tô

Nhiệm vụ nghiên cứu trong đề tài “Nghiên cứu khai thác các phần mềm nhằm ứng dụng máy tính trong thiết kế và mô phỏng ô tô” là thực hiện các nội dung sau:

- Nghiên cứu tổng quan đề tài

- Cơ sở lý thuyết về thiết kế và mô phỏng Ô tô

- Nội dung bài giảng phần mềm mềm MATLAB-SIMULINK, CASIM, ADAMS/CAR và ANSYS

- Kết luận và kiến nghị

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Nội dung tài liệu môn học Ứng dụng máy tính trong thiết

kế và mô phỏng Ô tô

Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu tài liệu bốn phần mềm mềm SIMULINK, CASIM, ADAMS/CAR và ANSYS theo chương trình đào tạo đã đề ra

MATLAB-1.4 Phương pháp nghiên cứu

Vận dụng các kiến thức đã được học, sưu tầm và tập hợp các tài liệu, giáo trình liên quan đến hai phần mềm để xây dựng cơ sở lý thuyết và các hướng dẫn sử dụng phần mềm

1.5 Giới thiệu môn học “Ứng dụng máy tính trong thiết kế và mô phỏng Ô tô”

Môn học “Ứng dụng máy tính trong thiết kế và mô phỏng ô tô” là một môn học

tự chọn nằm trong chương trình đào tạo chuyên ngành “Kỹ thuật ô tô” của trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Môn học nhằm giới thiệu cho sinh viên phương pháp mô hình hóa, mô phỏng và khả năng ứng dụng các phần mềm máy tính để giải các bài toán kỹ thuật liên quan đến động lực học, diều khiển và thiết kế ô tô

Để theo học môn học này, sinh viên cần trang bị cho mình kiến thức của 2 môn trước

đó là “Lý thuyết ô tô” và “Thiết kế ô tô” làm cơ sở để mô phỏng trong môn học này Môn học bao gồn 2 tín chỉ: 1 tín chỉ lý thuyết và 1 tín chỉ thực hành/ thí nghiệm được phân bố trong 15 tuần với 1 tiết lý thuyết, 2 tiết thực hành và 4 tiết tự học

1.5.1 Nội dung chi tiết môn học

Bảng 1 1: Bảng nội dung môn học

đầu ra

Trình

độ

Phương pháp dạy học

Phương pháp

môn học

năng lực

đánh giá

G1.1 2

Thuyết trình, thảo luận

Viết

B/ Các nội dung cần tự học ở nhà: (4)

Cấu trúc và động lực học của xe G2.1 3

Đặt câu hỏi Vấn đáp

3

Chương 2: Cơ sở mô phỏng và thiết kế ô

tô ( tiếp theo)

A/ Các nội dung và PPGD chính trên

lớp: (2)

Nội dung GD:

2.4 Giới thiệu hệ thống Treo-Lốp

2.5 Giới thiệu hệ thống lái-phanh

2.6 Giới thiệu về khí động lực học ô tô

2.7 Giới thiệu về động lực học ô tô

G2.2 3

Diễn trình, thảo luận

Viết, thực hành, vấn đáp

B/ Các nội dung cần tự học ở nhà: (4)

Ôn tập lại nội dung đã được học trên lớp

G2.2 G2.3

3

4

Đặt vấn

đề, giao bài tập

Thực hành, viết, vấn đáp

Viết, thực hành, vấn đáp

Thực hành, viết, vấn đáp

5

Chương 4: Ứng dụng phần mềm

Matlab-Simulink trong lĩnh vực mô

phỏng, thiết kế và kiệm nghiệm hệ thống

G2.2 3

Diễn trình, thảo luận

Viết, thực hành, vấn đáp

B/ Các nội dung cần tự học ở nhà: (4)

Tìm hiểu về phần mềm CarSim

G2.2 G2.3

3

4

Đặt vấn

đề, giao bài tập

Thực hành, viết, vấn đáp

6

Chương 4: Ứng dụng phần mềm

Matlab-Simulink trong lĩnh vực mô

phỏng, thiết kế và kiệm nghiệm hệ thống

ô tô (tiếp theo)

A/ Các nội dung và PPGD chính trên

Viết, thực hành, vấn đáp, giải quyết vấn đề

3

4

Đặt vấn

đề, giao bài tập

Kết quả thực hiện, viết, giải quyết vấn đề

7

Chương 4: Ứng dụng phần mềm

Matlab-Simulink trong lĩnh vực mô

phỏng, thiết kế và kiệm nghiệm hệ thống

ô tô (tiếp theo)

A/ Các nội dung và PPGD chính trên

Kết quả thực hiện, viết, giải quyết vấn đề

4.6 Ứng dụng phần mềm Matlab –

Simulink và CarSim mô phỏng và kiểm

nghiệm động lực học của ô tô

B/ Các nội dung cần tự học ở nhà: (4)

Ôn tập các kiến thức đã học

G2.2 G2.3

3

4

Đặt vấn

đề, giao bài tập

Kết quả thực hiện, viết, giải quyết vấn đề

8

Chương 5: Ứng dụng phần mềm ADAM

Car trong mô phỏng ô tô

A/ Các nội dung và PPGD chính trên

lớp: (2)

Nội dung GD lý thuyết:

5.1 Giới thiệu phần mềm CarSim

5.2 Ứng dụng CarSim mô phỏng hệ

thống treo

G2.2 G2.3

3

4

Diễn trình, thảo luận

Viết, thực hành, vấn đáp, giải quyết vấn đề

B/ Các nội dung cần tự học ở nhà: (4)

Mô phỏng hệ thống treo ô tô bằng

CarSim So sánh kết quả với mô phỏng

trước đó bằng Matlab và Simscape

Driveline

G2.2 G2.3

3

4

Đặt vấn

đề, giao bài tập

Kết quả thực hiện, viết, giải quyết vấn đề

9

Chương 5: Ứng dụng phần mềm

CarSim và ADAM Car trong tính toán,

mô phỏng ô tô (tiếp theo)

A/ Các nội dung và PPGD chính trên

Viết, thực hành, vấn đáp, giải quyết vấn đề

B/ Các nội dung cần tự học ở nhà: (4)

Lựa chọn đề tài bài tập lớn, thực hiện đề

tài theo nhóm

G2.2, G2.3

10

Chương 5: Ứng dụng phần mềm

CarSim và ADAM Car trong tính toán,

mô phỏng ô tô (tiếp theo)

A/ Các nội dung và PPGD chính trên

lớp: (2)

Nội dung GD lý thuyết:

5.3 Ứng dụng ADAM Car kiểm nghiệm

hê thống treo ô tô

G2.3 4

Diễn trình, thảo luận

Viết, thực hành, vấn đáp, giải

quyết vấn đề

B/ Các nội dung cần tự học ở nhà: (8)

Lựa chọn đề tài bài tập lớn, thực hiện đề

tài theo nhóm

G2.2 G2.3

Nội dung GD lý thuyết:

6.1 Khái quát về CAE – Computer-aid

engineering – trong thiết kế và sản xuất

ô tô

6.2 Giới thiệu phần mềm ANSYS

6.3 Ứng dụng ANSYS giải bài toán cơ

học tĩnh

G1.1 2

Diễn trình, thảo luận

Viết, thực hành, vấn đáp

12

Chương 6: CAE trong thiết kế, sản

xuất ô tô (tiếp theo)

A/ Các nội dung và PPGD chính trên

lớp: (2)

Nội dung GD lý thuyết:

6.4 Ứng dụng ANSYS mô phỏng khung

gầm xe ô tô

G4.1 G4.2

4

5

Diễn trình, thảo luận

Kết quả thực hiện, viết, giải quyết vấn đề

B/ Các nội dung cần tự học ở nhà: (4)

Ứng dụng ANSYS mô phỏng khung gầm

xe ô tô trong điều kiện tải trọng tĩnh

G4.1 G4.2

13

Chương 6: CAE trong thiết kế, sản

xuất ô tô (tiếp theo)

A/ Các nội dung và PPGD chính trên

lớp: (2)

Nội dung GD lý thuyết:

6.5 Ứng dụng ANSYS mô phỏng khung

gầm xe ô tô

G4.1 G4.2

4

5

Diễn trình, thảo luận

Kết quả thực hiện, viết, giải quyết vấn đề

B/ Các nội dung cần tự học ở nhà: (4)

Ứng dụng ANSYS mô phỏng khung gầm

xe ô tô trong một điều kiện chuyển động

Phân tích các kết quả ứng suất, biến dạng

và phá hủy

G4.1 G4.2

14

Chương 6: CAE trong thiết kế, sản

xuất ô tô (tiếp theo)

A/ Các nội dung và PPGD chính trên

lớp: (2)

Nội dung GD lý thuyết:

6.6 Ứng dụng ANSYS phân tích cơ cấu

động

G4.1 4

Diễn trình, thảo luận

Kết quả thực hiện, viết, giải quyết vấn đề

B/ Các nội dung cần tự học ở nhà: (4)

Ứng dụng ANSYS, phân tích một cơ cấu

truyền lực, truyền động trên ô tô

G4.2 4

Diễn trình, thảo luận

Kết quả thực hiện, viết, giải quyết vấn đề

15 Chương 6: CAE trong thiết kế, sản

xuất ô tô (tiếp theo)

A/ Các nội dung và PPGD chính trên

Kết quả thực hiện, viết, giải quyết vấn đề

B/ Các nội dung cần tự học ở nhà: (4)

Ứng dụng ANSYS phân tích ảnh hưởng

của hình dáng một ô tô thực đến đặc tính

chuyển động Giải thích chức năng của

các chi tiết khí động học trên ô tô

G4.1 4

Diễn trình, thảo luận

Kết quả thực hiện, viết, giải quyết vấn đề

1.6 Phương pháp giảng dạy và đánh giá

1.6.1 Phương thức giảng dạy

Dựa vào các slide trình chiếu và kiến thức của mình, giảng viên thuyết trình và thảo luận với người học để truyền tải tốt nhất kiến thức cho người học Song song với

đó là các bài tập ví dụ ở trên lớp cũng như bài tập về nhà để sinh viên nắm rõ hơn vấn