NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG THẲNG ĐỨNG CỦA Ô TÔ THEOCÁC MÔ HÌNH KHÁC NHAU CÓ TÍNH ĐẾN HIỆN TƯỢNGMẤT LIÊN KẾT GIỮA BÁNH XE VÀ MẶT ĐƯỜNG

TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 6

Chương này sẽ đề cập đến các vấn đề chung liên quan đến dao động của ô tô, đồng thời phân tích tình hình nghiên cứu trong nước và quốc tế có liên quan đến đề tài luận án Từ đó, sẽ rút ra những nội dung trọng tâm mà luận án cần tập trung giải quyết.

Khi ô tô di chuyển, có nhiều nguyên nhân gây ra dao động như bề mặt đường không bằng phẳng, bánh xe không tròn, và sự mất cân bằng của các bộ phận chuyển động Đặc biệt, dao động do sự không bằng phẳng của bề mặt đường là yếu tố quan trọng mà người lái có thể can thiệp để giảm thiểu Luận án này sẽ tập trung vào việc nghiên cứu dao động thẳng đứng của ô tô khi di chuyển với vận tốc không đổi, chủ yếu do sự không bằng phẳng của bề mặt đường.

Dao động của ô tô có tác động tiêu cực đến con người và hàng hóa được vận chuyển, ảnh hưởng đến chất lượng đường giao thông, đồng thời làm giảm độ bền và tuổi thọ của các bộ phận Những dao động này cũng ảnh hưởng đến tính năng điều khiển và sự an toàn trong quá trình di chuyển của xe.

Nghiên cứu cho thấy rằng việc tiếp xúc lâu dài với dao động trong ô tô có thể dẫn đến các vấn đề về thần kinh và não Đối với hành khách thông thường, sự kết hợp giữa dao động và tiếng ồn có thể gây ra cảm giác mệt mỏi Đặc biệt, đối với những người có sức khỏe yếu như bệnh nhân, dao động trong ô tô có thể làm trầm trọng thêm tình trạng bệnh tật Ngoài ra, đối với hàng hóa được vận chuyển, dao động quá mức có thể gây hư hỏng hoặc giảm chất lượng sản phẩm.

Dao động của ô tô gây ra tải trọng động và tải trọng thay đổi, ảnh hưởng trực tiếp đến các bộ phận xe, dẫn đến quá tải và hư hỏng do mỏi Ngoài việc tạo ra tải trọng thay đổi, dao động còn làm tăng giá trị tải trọng tác dụng lên mặt đường, từ đó gia tăng tốc độ hư hỏng của đường Hư hỏng đường lại làm tăng dao động của ô tô, tạo ra một vòng lặp “dao động - hư hỏng - dao động” ngày càng gia tăng.

Dao động của ô tô ảnh hưởng đến áp lực tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường, dẫn đến sự biến đổi của lực bám ở các bánh xe chủ động Mặc dù dao động có thể làm tăng hoặc giảm áp lực tiếp xúc theo thời gian, nhưng tổng thể, sự thay đổi này có tác động tiêu cực Sự biến đổi lực bám làm giảm khả năng tiếp nhận các lực liên quan đến chuyển động và điều khiển, như lực kéo và lực phanh Đặc biệt, khi dao động đạt mức độ lớn, bánh xe có thể mất tiếp xúc với mặt đường, gây mất tính điều khiển và ảnh hưởng đến an toàn của xe Do đó, nghiên cứu dao động ô tô, bao gồm hiện tượng mất liên kết giữa bánh xe và mặt đường, là rất cần thiết.

3 Dao động của ô tô có thể được thể hiện hoặc được biểu diễn thông qua nhiều đại lượng khác nhau, như:

- Các chuyển vị, vận tốc và gia tốc suy rộng

- Lực liên kết hay lực tiếp xúc tại (các) bánh xe với mặt đường

- Giá trị lớn nhất của các đại lượng kể trên

- Giá trị trung bình bình phương (root mean square, RMS) của các đại lượng được quan tâm, đặc biệt là gia tốc dao động và lực tiếp xúc

- Thời gian mất liên kết tại các bánh xe, v v

Trong các đặc trưng động học của ô tô, chuyển vị, vận tốc và gia tốc của thân xe là những yếu tố quan trọng được chú ý nhiều nhất, vì chúng ảnh hưởng trực tiếp đến con người, hàng hóa và trang thiết bị được vận chuyển.

Giá trị và quy luật thay đổi giá trị theo thời gian sẽ được xác định từ quá trình khảo sát dao động của ô tô, dựa trên các mô hình đã nêu trong luận án Điều này được thực hiện thông qua việc giải hệ phương trình vi phân dao động của cơ hệ bằng phương pháp số, sử dụng các chương trình tính toán tự phát triển.

1 2 CÁC MÔ HÌNH KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA Ô TÔ

Để khảo sát dao động của ô tô, việc đầu tiên cần thực hiện là xây dựng mô hình ô tô, bao gồm cả mô hình vật lý và mô hình toán học.

PTVP chuyển động của cơ hệ tương ứng) Các yếu tố ảnh hưởng đến việc xây dựng mô hình bao gồm:

Cấu tạo thực của ô tô bao gồm các bộ phận chính và mối liên kết giữa chúng, như số cầu xe và tính độc lập hay phụ thuộc của hệ thống treo Những yếu tố này có liên quan trực tiếp đến mô hình vật lý của xe, ảnh hưởng đến hiệu suất và khả năng vận hành Việc hiểu rõ cấu trúc này giúp cải thiện thiết kế và tối ưu hóa chức năng của ô tô.

Trong nghiên cứu này, các giả thiết được áp dụng bao gồm độ cứng của các bộ phận, có thể xem xét dưới góc độ cứng tuyệt đối hay không Bên cạnh đó, cần phân tích ứng xử tuyến tính hay phi tuyến của các cụm lò xo - giảm chấn, cùng với quy luật phân bố áp suất trên diện tích tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường Ngoài ra, nghiên cứu cũng xem xét các yếu tố như biến dạng của đường, hiện tượng mất liên kết, và sự mất mát vận tốc cũng như năng lượng va chạm khi bánh xe tách khỏi mặt đường.

Cách lập mô hình bánh xe bao gồm việc sử dụng một hoặc nhiều cặp lò xo - giảm chấn, trong đó ứng xử của các lò xo có thể là tuyến tính hoặc phi tuyến Các lò xo này có khả năng chịu kéo và nén hoặc chỉ chịu nén, tùy thuộc vào thiết kế cụ thể.

Kích thích từ biên dạng mặt đường có thể được phân loại thành hai loại chính: tiền định và ngẫu nhiên Các dạng kích thích này có thể được mô tả bằng nhiều hình thức khác nhau, bao gồm dạng xung, sóng hình sin với nhiều chu kỳ liên tiếp, hoặc dạng gờ giảm tốc Việc hiểu rõ về các kiểu kích thích này là rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất và an toàn của mặt đường.

- Mục đích và phạm vi nghiên cứu (phạm vi nghiên cứu liên quan đến các yếu tố được kể đến hoặc bỏ qua trong mô hình)

- Phương pháp nghiên cứu: lý thuyết, mô phỏng hay thực nghiệm (mỗi phương pháp đòi hỏi một kiểu mô hình riêng)

Tất cả các yếu tố trên sẽ được quan tâm khi xây dựng các mô hình cụ thể ở các chương sau của luận án

1 2 2 Các mô hình khảo sát dao động của ô tô

Trong nghiên cứu dao động ô tô, có ba mô hình chính được sử dụng: mô hình 1/4 (quater-car model), mô hình 1/2 dọc và 1/2 ngang (half-car model), và mô hình không gian (full-car model) Mỗi mô hình này đều có giá trị học thuật, với độ chính xác và mức độ phức tạp tăng dần từ mô hình đơn giản đến mô hình toàn diện.

Mô hình 1/4 là mô hình đơn giản nhất, chủ yếu tập trung vào dao động thẳng đứng và bỏ qua các thành phần dao động góc của khối lượng Mô hình này được ứng dụng để tối ưu hóa hệ thống treo, điều khiển hệ thống phanh và khảo sát các dạng kích thích từ biên dạng mặt đường (BDMĐ) Tuy nhiên, hạn chế lớn của mô hình này là chưa được xác thực, dẫn đến kết quả khảo sát thiếu chính xác, không đánh giá được tác động tương hỗ giữa các khối lượng trong quá trình dao động, cũng như không phản ánh được các dao động góc của thân xe và cầu.