Nghiên ứu khảo sát hệ thống treo xe on

Trang 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Trang 2 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI--- BÙI ĐỨC BÌNHNGHIÊN CỨU KHẢO SÁT HỆ THỐNG TREO XE CON Trang 3 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

BÙI ĐỨC BÌNH

Chuyên ngành : Kỹ thuật cơ khí động lực

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứ khoa họu c của riêng tôi và chưa được ai công b trong b t k công trình nào khác Các s li u, k t qu ố ấ ỳ ố ệ ế ả đưa ra trong luận văn là trung thực, khách quan

tronTôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ g việc thực hiện luận văn đã được

cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc

Tôi xin ch u trách nhiị ệm về nghiên c u cứ ủa mình

M C L C Ụ Ụ

LỜI CAM ĐOAN

M C L C 1Ụ Ụ

DANH M C CÁC KÝ HIỤ ỆU, CHỮ VIẾT TẮT 3

DANH M C CÁC HÌNH VỤ Ẽ, ĐỒ TH 4Ị DANH M C CÁC B NG 7Ụ Ả LỜI NÓI ĐẦU 8

CHƯƠNG 1 T NG QUAN V VỔ Ề ẤN ĐỀ NGHIÊN C U 9 Ứ 1.1 Tính c p thi t cấ ế ủa đề tài 9

1.2 Gi i thi u chung v h th ng treo ô tô con 10ớ ệ ề ệ ố 1.2.1 Công d ngụ , yêu cầu 10

1.2.2 Các b ph n chính cộ ậ ủa hệ ống treo xe con th 11

1.2.3 Xu hướng phát tri n c a các h th ng treo (HTT) 12 ể ủ ệ ố 1.3 Các chỉ tiêu đánh giá độ êm d u ị chuyển động 13

1.3.1.Ch tiêu v t n s 13ỉ ề ầ ố 1.3.2.Ch tiêu v gia tỉ ề ốc dao động 13

1.3.3 Ch tiêu d a trên s li u c m giác theo gia tỉ ự ố ệ ả ốc và vận tốc dao động 14

1.3.4 Đánh giá cảm giác theo gia tốc dao động và thời gian tác động theo ISO 14 1.3.5 Tiêu chuẩn v ề dao động của Việt Nam 16

1.4 Các nghiên c u v h ứ ề ệ thống treo 18

1.5 Mục tiêu, phương pháp nghiên cứu và n i dung cộ ủa đề tài 19

CHƯƠNG 2 XÂY D NG MÔ HÌNH Ự DAO ĐỘNG H TH NG TREO Ô TÔ Ệ Ố CON 20

2.1 Các dạng mô hình mô ph ng h thống treo 20 ỏ ệ 2.1.1 Các khái ni m và các thành ph n trong mô hình 20ệ ầ 2.1.2 Các dạng mô hình dao động ô tô theo phương thẳng đứng 20

2.2 Xây dựng mô hình dao động 1/4 và h phệ ương trình vi phân mô phỏng 23

2.3 Mô phỏng mấp mô mặt đường 25

2.3.1.Mô ph ng m p mô mỏ ấ ặt đường cơ bản 25

2.3.2 Mô phỏng mấp mô mặt đường theo d ng sin và theo ISO 8608 27ạ 2.4 Xây dựng mô hình dao động bằng Matlab Simulink 32

2.4.1 Xây d ng mô hình mô phự ỏng mấp mô mặt đường 32

2.4.2 Xây d ng mô hình mô phự ỏng dao động 33

1

2.5 Xây dựng chương trình mô phỏng mấp mô mặt đường ngẫu nhiên theo ISO

8608 34

CHƯƠNG 3 KHẢO SÁT DAO ĐỘNG Ô TÔ B NG MÔ HÌNH 1/4 37 Ằ 3.1 Các phương án khảo sát mô hình dao động 37

3.2 Khảo sát mô hình với mấp mô dạng sin đơn 38

3.2.1 Kh o sát ả ảnh hưởng của độ ứ c ng C tới hệ ố th ng treo 38

3.2.2 Kh o sát ả ảnh hưởng của hệ ố ả s c n K tới hệ ố th ng treo 47

3.2.3 Kh o sát ả ảnh hưởng của chiều cao mấp mô tớ ệ ối h th ng treo 54

3.3 Kh o sát mô hình vả ới m p mô mấ ặt đường là k t qu cế ả ủa chương trình theo ISO 8608 62

CHƯƠNG 4 THÍ NGHIỆM DAO ĐỘNG TRÊN XE CON 69

4.1 M c tiêu thí nghi m 69ụ ệ 4.2 Đối tượng thí nghi m 69 ệ 4.3 Sơ đồ thí nghi m 70 ệ 4.4 Thi t b thí nghi m 70ế ị ệ 4.4.1 Module MPU 6050 71

4.4.2 Master module 78

4.5 Phương án thí nghiệm 80

4.6 K t qu ế ả đánh giá 81

4.6.1 Thí nghiệm vớ ậ ối v n t c 5 km/h 81

4.6.2 Thí nghiệm vớ ậ ối v n t c 10 km/h 84

4.6.3 Thí nghiệm vớ ậ ốc i v n t 15 km/h 86

K T LU N VÀ KI N NGH 88Ế Ậ Ế Ị

TÀI LI U THAM KH O 89Ệ Ả

2

Ký hi uệ Đơn vị Giải nghĩa

ma kg Khối lượng được treo

m kg Khối lượng không được treo

Z m Chuy n v khể ị ối lượng được treo

ξ m Chuy n v khể ị ối lượng không được treoZ” m/s2 Gia t c khố ối lượng được treo

ξ" m/s2 Gia t c khố ối lượng không được treo

h m Chi u cề ao mấp mô mặt đường

DANH M C CÁC KÝ HIỤ ỆU, CHỮ VIẾT TẮT

3

DANH M C CÁC HÌNH VỤ Ẽ, ĐỒ TH Ị

Hình 1.1: Ch tiêu c m giác theo gia tỉ ả ốc 14

Hình 1.2: Gi i hớ ạn tác động của dao đ ng thẳộ ng đ ng 15ứ Hình 1.3: Vùng chỉ ẫ d n sức kh e c a TCVN 6964 17 ỏ ủ Hình 2.1: Mô hình 1/4 hệ thống treo ô tô 21

Hình 2.2: Mô hình 1/2 hệ thống treo ô tô 21

Hình 2.3: Mô hình 1/2 hệ thống treo ô tô 22

Hình 2.4: Mô hình không gian hệ thống treo ô tô 22

Hình 2.5: Mô hình 1/4 hệ thống treo ô tô 23

Hình 2.6: Các l c tác dự ụng vào khối lư ng đượ ợc treo 24

Hình 2.7: Các l c tác dự ụng lên khối lư ng không đượ ợc treo 24

Hình 2.8: Mấp mô mặt đường d ng hình cosinạ 27

Hình 2.9: Mậ ột đ phổ ủa các loạ c i đư ng theo tiêu chuẩn ISO 8608 29ờ Hình 2.10: Mô tả ấ m p mô mặt đường theo ISO 8608 32

Hình 2.11: Sơ đồ mô phỏng mấp mô mặt đường 33

Hình 2.12: Sơ đồ mô ph ng h ỏ ệphương trình vi phân dao động h thống treo ô tô 33ệ Hình 3 : Kh o sát 1 ả ảnh hưởng của đ cứộ ng C t i gia t c kh i lư ng ớ ố ố ợ được treo 39

Hình 3 : Kh o sát 2 ả ảnh hưởng của đ cứộ ng C t i t i tr ng Fz 40ớ ả ọ Hình 3.3: Kh o sát ả ảnh hưởng của đ c ng C tớộ ứ i gia tốc khối lư ng không đượợ c treo 41

Hình 3 : Kh o sát 4 ả ảnh hưởng của đ cứộ ng C t i chuyển vị khốớ i lư ng được treo 41 ợ Hình 3 : Kh o sát 5 ả ảnh hưởng của đ cứộ ng C t i lớ ực đàn h i Fc 42 ồ Hình 3 : Kh o sát 6 ả ảnh hưởng của đ cứộ ng C t i lớ ực giảm chấn Fk 42

Hình 3.7: Đư ng đờ ặc tính ảnh hưởng của độ ứ c ng C t i gia t c Z”max 43 ớ ố Hình 3.8: Đư ng đờ ặc tính ảnh hưởng của đ cộ ứng C tới tải trọng Fzmax 44

Hình 3.9: Đư ng đờ ặc tính ảnh hưởng của độ ứ c ng C t i gia tớ ốc ξ”max 45

Hình 3.10: Đư ng đờ ặc tính ảnh hưởng của đ cộ ứng C tớ chuyển vị Zmax 45 i Hình 3.11: Đư ng đờ ặc tính ảnh hưởng của độ ứ c ng C t i lựớ c đàn h i Fồ cmax 46

Hình 3.12: Đư ng đờ ặc tính ảnh hưởng của đ cộ ứng C tới lực giảm ch n Fấ kmax 46

Hình 3.13: Kh o sát nh h ng cả ả ưở ủa hệ ố s cản K tới gia tốc khối lư ng đư c treo 47ợ ợ Hình 3.1 : Kh o sát 4 ả ảnh hưởng c a hủ ệ ố s cản K t i gia t c kh i lư ng ớ ố ố ợ không đư c ợ treo 48

4

Hình 3.15: Khảo sát ảnh hưởng của hệ ố ả s c n K tới chuyển v kh i lư ng đư c treoị ố ợ ợ

48

Hình 3.16: Khảo sát ảnh hưởng của hệ s cố ản K tới ải trọng Fz 49 t Hình 3.17: Khảo sát ảnh hưởng của hệ s cố ản K tới ực gi m chl ả ấn Fk 50

Hình 3.18: Khảo sát ảnh hưởng của hệ s cố ản K tới ực đàn hồi Fc 50l Hình 3.19: Đư ng đờ ặc tính ảnh hưởng c a hủ ệ ố s cản K t i gia t c Z”max 51 ớ ố Hình 3.20: Đư ng đờ ặc tính ảnh hưởng c a hủ ệ ố s cản K tới gia t c ”max 52ố ξ Hình 3.21: Đư ng đờ ặc tính ảnh hưởng c a hủ ệ ố s cản K tới chuyển v Zmax 52 ị Hình 3.22: Đư ng đờ ặc tính ảnh hưởng c a hủ ệ ố s cản K tới Fcmax 53

Hình 3.23: Đư ng đờ ặc tính ảnh hưởng c a hủ ệ ố s cản K t i Fớ kmax 53

Hình 3.24: Đư ng đờ ặc tính ảnh hưởng c a hủ ệ ố s cản K t i Fớ zmax 54

Hình 3.25: Kh o sát ả ảnh hưởng của chiều cao m p mô h t i gia tấ ớ ốc khố ượi l ng đư c ợ treo 55

Hình 3.26: Gia t c khố ối lư ng không đượợ c treo 56

Hình 3.27: Kh o sát ả ảnh hưởng của chiều cao h t i chuy n vớ ể ị khối lư ng đượ ợc treo 56 Hình 3.28: Khảo sát ảnh hưởng của chiều cao mấp mô h tới tải trọng Fz 57

Hình 3.29: Khảo sát ảnh hưởng của chiều cao mấp mô h t i ớ lực đàn h i Fc 58ồ Hình 3.30: Khảo sát ảnh hưởng của chiều cao mấp mô h t i ớ lực gi m ch n Fk 58 ả ấ Hình 3.31: Đư ng đờ ặc tính ảnh hưởng của chiều cao m p mô hấ t i ớ Z”max 59

Hình 3.32: Đư ng đờ ặc tính ảnh hưởng của chiều cao m p mô hấ t i ớ ξ”max 60

Hình 3.33: Đư ng đờ ặc tính ảnh hưởng của chiều cao m p mô hấ t i Zmax ớ 60

Hình 3.34: Đư ng đờ ặc tính ảnh hưởng của chiều cao m p mô hấ t i Fớ cmax 61

Hình 3.35: Đư ng đờ ặc tính ảnh hưởng của chiều cao m p mô hấ t i Fớ kmax 61

Hình 3.36: Đư ng đờ ặc tính ảnh hưởng của chiều cao m p mô hấ t i Fớ zmax 62

Hình 3.37: Đường ISO C-D 63

Hình 3.38: Đáp ứng về gia tốc của khối lư ng đư c treo theo ISO Cợ ợ -D 64

Hình 3.39: Đáp ứng v gia t c c a khốề ố ủ i lư ng không đượ ợc treo theo ISO C-D 64

Hình 3.40: Đáp ứng v chuyểề n v c a kh i lư ng đưị ủ ố ợ ợc treo theo ISO C-D 65

Hình 3.41: Lực đàn hồi Fc theo ISO C-D 65

Hình 3.42: L c gi m ch n Fk theo ISO Cự ả ấ -D 66

Hình 3.43: Tải trọng Fz theo đường ISO C-D 66

Hình 3.44: Giá trị RMS(Z") ảnh hư ng bởi vậ ốở n t c theo đường ISO C-D 67

Hình 3.45: Giá trị RMS(Fz) ảnh hư ng bởi vậ ốở n t c theo đường ISO C-D 68

Hình 4.1: Xe Honda civic đư c dùng đợ ể thực nghiệm 69

5

Hình 4.2: Sơ đồ ị v trí lắp đ t cảặ m bi n 70 ế

Hình 4.3: Sơ đồ ấ c u trúc Module MPU 6050 72

Hình 4.4: Hình dạng và sơ đ chân của cảồ m bi n MPU 6050 73 ế Hình 4.5: Mạch thu phát RF UART CC1101 433 Mhz HC-11 74

Hình 4.6: Mạch chuyển đ i tín hi u Arduino Nanoổ ệ 75

Hình 4.7: Sơ đồ ế k t n i dây Module MPU 6050ố 77

Hình 4.8: Hình nh th c tả ự ế thiế ị t b Module MPU 6050 78

Hình 4.9: Sơ đồ ấ c u trúc Master Module 78

Hình 4.10: Sơ đồ ế k t nối dây Master module 79

Hình 4.11: Hình nh th c tả ự ế thiết bị master module 80

Hình 4.12: C m bi n gia tả ế ốc gắn dưới c u xeầ 81

Hình 4.13: C m bi n gia tả ế ốc gắn trên thân xe 81

Hình 4.14: K t quế ả thí nghiệm gia tốc thân xe Z" (v i v=5km/h)ớ 82

Hình 4.15: K t quế ả mô phỏng gia t c thân xe Z" (vố ới v=5km/h) 82

Hình 4.16: K t quế ả thí nghiệm gia tốc cầu xe ξ" (với v=5km/h) 83

Hình 4.17: K t quế ả mô phỏng gia t c cố ầu xe ξ" (với v=5km/h) 83

Hình 4.18: K t quế ả thí nghiệm gia tốc thân xe Z" (v i v=10km/h)ớ 84

Hình 4.19: K t quế ả thí nghiệm gia tốc thân xe Z" (v i v=10km/h)ớ 84

Hình 4.20: Kết quả thí nghi m gia tệ ốc cầu xe ξ" (với v=10km/h) 85

Hình 4.21: K t quế ả mô phỏng gia t c cố ầu xe ξ" (với v=10km/h) 85

Hình 4.22: K t quế ả thí nghiệm gia tốc thân xe Z" (v i v=15km/h)ớ 86

Hình 4.23: K t quế ả mô phỏng gia t c thân xe Z" (vố ới v=15km/h) 86

Hình 4.24: K t quế ả thí nghiệm gia tốc cầu xe ξ" (với v=15km/h) 87

Hình 4.25: K t quế ả mô phỏng gia t c cố ầu xe ξ" (với v=15km/h) 87

6

B ng 1.1 ả : Sự ph n ng cả ứ ủa cơ thể đố ớ i v i nh ng mữ ức rung động khác nhau

(TCVN 6964) 18

Bảng 2.1: Mộ ố ạt s d ng m p mô mấ ặt đường cơ bản và phương trình mô tả 26

Bảng 2.2: Tiêu chuẩn ISO 8608 phân loại đường 29

Bảng 3.1: Thông số đặc trưng của mô hình dao động 38

B ng 3.2: Giá tr ả ị Z’’max, Fzmax thay đổ theo độ ứi c ng C 43

B ng 3.3: Giá tr ả ị RMS thay đổi theo độ ứ c ng C 43

B ng 3.4: Giá tr Z’’max, ả ị Fzmax thay đổ ệ ố ải h s c n K 51

B ng 3.5: Giá tr ả ị RMS thay đổi theo h s c n K 51ệ ố ả B ng 3.6: Giá tr Z’’max, ả ị Fzmax thay đổi theo chi u cao m p mô h 59 ề ấ Bảng 3.7: Các chỉ tiêu đánh giá dao động ô tô với kích thích mặt đường ngẫu nhiên theo ISO C-D 67

DANH M C CÁC B NGỤ Ả

7

Trong những năm gần đây, nền công nghi p ô tô cệ ủa nước ta đã có sự phát triển mạnh mẽ, hòa nhập với sự phát triển không ngừng của ngành công nghiệp ôtô trên thế ớ gi i Sau khi “Hiệp định Thương mại hàng hóa ASEAN (ATIGA)” bắt đầu

có hiệu lực từ năm 2018, thuế su t nhấ ập khẩu ô tô từ các nước trong khu v c về ự

Việt Nam giảm từ 30% xuống 0% ảnh hưởng và cạnh tranh ực tiếp đến các doanh , trnghiệp lắp ráp ô tô trong nước Bên cạnh đó, sự ở ửa hợp tác mạnh mẽ ới các m c v

quốc gia có nền công nghiệp ô tô phát triển hàng đầu thế ới như Đức, Mỹ, Nhật gi

B nả ,… cùng với việ các tập đoàn lớn trong nước cũng bắt đầc u bắt tay vào ngành công nghi p s n xu t ô tôệ ả ấ , chưa bao giờ ề n n công nghi p ô tô Việ ệt Nam lại đứng trước những cơ hội to lớn như thế

V i ớ nhu cầu đặt ra ngày càng khắt khe hơn của người sử ụng ô tô nói chung d

và sử ụ d ng xe ô tô con, ô tô du l ch nói riêng thì các hị ệ ố th ng trên xe con ngày càng

phải hoàn thiện, vận hành an toàn và phục vụ ối đa các nhu cầu của người sử ụ t d ng Trong đó tiêu chí v êm d u, ít ti ng n, về ị ế ồ ận hành trơn tru êm ái là một trong nh ng ữtiêu chí hàng đầu đặt ra của ngườ ử ụi s d ng khi quyết định l a ch n m t chi c ô tô ự ọ ộ ế

H th ng treo là h th ng ệ ố ệ ố ảnh hưởng tr c tiự ếp đến nh ng yữ ếu tố đó

Vì vậy, việc tìm hi u và nghiên cể ứu v h th ng treo có ý nghĩa h t s c quan ề ệ ố ế ứtrọng V i sớ ự hướng dẫn và chỉ ả b o t n tình cậ ủa PGS.TS Võ Văn Hường cùng v i sớ ự giúp đỡ không nh t các th y trong bộỏ ừ ầ môn Ô tô và xe chuyên dụng, em đã hoàn thành luận văn “Nghiên cứu kh o sát hả ệ thống treo xe con’’ Trong quá trình thực

hiện đề tài mặc dù đã rất cố ắ g ng nhưng do kiến thức và thời gian có hạ nên không n tránh khỏi những sai sót, kính mong nhận đư c sự đóng góp ý kiến của các thầy ợ

Em xin chân thành cảm ơn!

1.1. Tính cấp thiế ủa đềt c tài

Hiện nay, ngành công nghiệp sản xuấ , lắp ráp ô tô trong nước đang đứt ng trước cơ h i phát tri n m nh khi mộ ể ạ ạng lưới giao thông không ngừng được nâng c p ấ

và mở ộ r ng, nhu cầu đi lạ ủa con người c i và v n chuy n hàng hóa ngày m t gia ậ ể ộtăng Sự ự l a ch n c a ngư i s dọ ủ ờ ử ụng hướng vào các ô tô có ch t ấ lượng cao, trong đó

đặc bi t chú ý đệ ến tính năng an toàn cao và tiện nghi khi s d ng c a ô tô Đ c bi t, ử ụ ủ ặ ệ

th ị trường trong nước về ô tô du lịch hay ô tô con nói riêng đang phát triển với tốc

độ ực kì nhanh chóng, và đang thay đổ ừ c i t ng ngày, khi các tập đoàn lớn cũng bắt tay vào lĩnh vực s n xu t ô tô V i s u tư mạả ấ ớ ự đầ nh và s h tr h t s c t chính ự ỗ ợ ế ứ ừ

ph , n n công nghi p ô tô c a Viủ ề ệ ủ ệt Nam đang đứng trước những cơ hộ ấ ới r t l n

Lĩnh vực dao động ô tô là lĩnh vực được r t nhi u nhà khoa h c và các ấ ề ọchuyên gia trên thế ới cũng như tạ gi i Việt Nam quan tâm nghiên c u vứ ới mục đích

nhằm thiết kế và chế ạo ra ô tô có các tính năng ưu việt đáp nhu cầu ngày càng cao tcủa con người Hướng phát triển hiện nay được tập trung vào các ô tô thân thiện với môi trường và ti t ki m nhiên li u, gi m thi u ô nhiế ệ ệ ả ể ễm môi trường, nâng cao ti n ệnghi và an toàn chuyển động

Việc nghiên cứu dao động trên ô tô gắn liền với việc nghiên cứu hệ th ng ốtreo H thệ ống treo là hệ ố th ng hết sứ quan trọc ng, ảnh hưởng trực tiếp đến tính êm dịu, an toàn chuyển động, đặc biệt là khi ô tô di chuyển trên loại đường có ch t ấlượng mặt đường x u ấ

Nghiên c u giứ ải pháp để để ể ki m soát, nâng cao chất lượng của hệ ố th ng treo cũng như các bộ ph n chuyậ ển động ô tô, đáp ứng yêu c u vầ ề êm dịu và tính an toàn chuyển động là cần thiết Do vậy, việc đ t vấn đề “Nghiên cứặ u kh o sát h th ng ả ệ ố

treo xe con” là một hướng nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn và cần thiế ởt Việt Nam

hi n nay ệ

CHƯƠNG 1

T ỔNG QUAN Ề Ấ V V N Đ NGHIÊN CỨ Ề U

9

1.2 Gi i thiớ ệu chung về ệ ố h th ng treo ô tô con

1.2.1 Công dụng yêu cầ, u

a, Công d ng ụ

Khái niệm hệ ống treo ở đây được hiểu là hệ ống liên kết giữa bánh xe và th thkhung xe hoặc vỏ xe Mối liên k t treo cế ủa xe là mối liên kết đàn hồi nó có chức năng chính sau đây:

- Tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện chuyển động tương đối theo phương

thẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao đ ng “êm dịu”, hạn chếộ

tới mức có thể chấp nhận được những chuyển đ ng không muốn có khác của bánh ộ

xe (như lắc ngang, l c d c) ắ ọ

- Truyề ựn l c và mô men gi a bánh xe và khung xe bao g m l c thữ ồ ự ẳng đứng (tải trọ , phản lực), lực dọc (lực kéo hoặc lực phanh, lựng c đ y hoặc lực kéo với ẩkhung, v ), l c bên (l c li tâm, l c gió bên, ph n lỏ ự ự ự ả ực bên ), mô men chủ động, mô men phanh

b, Yêu c u ầ

Trên hệ ố th ng treo, s liên kự ết giữa bánh xe và khung vỏ ầ c n thi t phế ải mềm nhưng cũng phải đủ kh ả năng để truy n l c Quan h ề ự ệ này được th hi n các yêu ể ệ ở

cầu chính sau đây :

- H thệ ống treo phải phù hợp với điều kiện sử ụng theo tính năng kỹ d thu t ậcủa xe (xe chạy trên đường t t hay xe ch y trên các loố ạ ại đường khác nhau)

- Bánh xe có th ể chuyển d ch trong m t gi i h n nhị ộ ớ ạ ất định

- Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích chính của hệ

thống treo là làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng không phá hỏng các quan hệ

động học và động l c h c c a chuyự ọ ủ ển động bánh xe

- Không gây nên t i tr ng tả ọ ại các mối liên kết với khung hoặc vỏ

- Có độ ề b n cao

- Có độ tin cậy lớn, không gặp hư hỏng bất thường

Đố ới v i xe con chúng ta c n phầ ải quan tâm đến các yêu cầu sau :

- Giá thành thấp và độ phức tạp của hệ ố th ng treo không quá lớn

10

- Có kh ả năng chống rung và ch ng n truyố ồ ền từ bánh xe lên thùng, v t t ỏ ố

- Đảm bảo tính ổn định và tính điều khiển, chuyển động của ô tô ở ố t c độcao, ô tô điều khi n nh nhàng ể ẹ

1.2.2 Các b phộ ận chính của h th ng treo xe con ệ ố

H th ng treo xe con g m cáệ ố ồ c bộ phận chính sau đây :

- B ộ phậ n đàn h : là bộ phậ ồi n n i m m gi a bánh xe và thùng xe, nh m ố ề ữ ằ

biến đổi tần số dao động cho phù hợp với cơ thể con người B phộ ận đàn hồi có th ể

b ố trí khác nhau trên xe nhưng nó cho phép bánh xe có thể ịch chuyển theo dphương thẳng đứng

Trên xe con b phộ ận đàn hồi thường gặp là lo i: ạ

tải thì độ ứng cần phải có giá trị ớn Chính vì vậy mà cần phải có thêm các bộ c l

phận đàn ồi phụ như: nhíp phụ, vấu tỳ bh ằng cao su biến dạng, đặc biệt là các bộ

phận đàn hồi có kh ả năng thay đổ ự động độ ứi t c ng theo t i tr ng kả ọ ết hợp với các bộ

phận thay đổi chi u cao tr ng tâm cề ọ ủa xe

- B ộ phận dẫ n hư ng: cho phép các bánh xe dịch chuyển thẳ g đứ ớ n ng m i ở ỗ

v ị trí của nó so với khung vỏ, bánh xe phải đảm nhận khả năng truyền lực đ y đầ ủ

B ph n dộ ậ ẫn hướng ph i th c hi n t t chả ự ệ ố ức năng này Trên mỗi hệ ố th ng treo thì b ộ

phận dẫn hướng có cấu tạo khác nhau Quan hệ ủa bánh xe với khung xe khi thay c

đổ ị trí theo phương thẳng đứng đượi v c g i là quan h ng h c Kh ọ ệ độ ọ ả năng truyền

11

lực ở ỗi vị trí được gọi là quan hệ động lực học của hệ treo Trong mối quan hệ m

động h c các thông s ọ ố chính được xem xét là : s d ch chuyểự ị n (chuy n v ) c a các ể ị ủbánh xe trong không gian ba chi u khi về ị trí bánh xe thay đổi theo phương thẳng

đứng M i quan h ng l c hố ệ độ ự ọc được bi u th qua kh ể ị ả năng truyền các l c và các ự

mô men khi bánh xe ở các vị trí khác nhau

- B ộ phận giảm chấ : đây là bộn ph n h p th ậ ấ ụ năng lượng dao động cơ ọ h c

giữa bánh xe và thân xe Bộ phận giảm chấn có ảnh hưởng tới biên độ dao động Trên các xe hiện đại ch dùng lo i giỉ ạ ảm chấn ống thuỷ ự l c có tác dụng hai chiều trả

và nén Trong hành trình trả (bánh xe đi xa khung và vỏ) giảm chấn có nhiệm vụ

giảm bớt xung lực va đập truy n t bánh xe lên khung xe ề ừ

- Thanh ổ n đ nh: ị trên xe con thanh ổn định hầu như đều có Trong trường hợp xe chạy trên nền đư ng không bằng phẳng hoặc quay vòng, dưới tác dụng của ờ

lực li tâm phản lực thẳng đứng của 2 bánh xe trên một cầu thay đổi sẽ làm cho tăng

độ nghiêng thùng xe và làm gi m kh ả ả năng truyề ựn l c d c, l c bên c a bánh xe v i ọ ự ủ ớ

mặt đường Thanh ổn định có tác dụng khi xuất hiện sự chênh lệch phản lực thẳng đứng đặt lên bánh xe nh m san b t t i tr ng t bên c u ch u t i nhi u sang bên c u ằ ớ ả ọ ừ ầ ị ả ề ầ

chị ải ít hơn Cấ ạu t u t o chung c a nó có d ng ch ủ ạ ữ U Các đầu chữ U n i v i bánh xe ố ớcòn thân n i v i dố ớ ầm đỡ nh ờ các ổ đỡ cao su

- Các vấu cao su tăng cứng và h n ch hành trình: trên xe con các vấu cao ạ ế

su thường được đ t k t h p trong v c a gi m ch n V u cao su vặ ế ợ ỏ ủ ả ấ ấ ừa tăng cứng v a ừ

h n ch hành trình c a bánh xe nh m h n ch hành trình làm viạ ế ủ ằ ạ ế ệc của bánh xe

- Các cơ cấ u đi u chỉnh hoặc xác đị ề nh góc b trí bánh xe : ố

Hệ thống treo đ m nhận mối liên kết giữa bánh xe và thùng v , do vả ỏ ậy trên hệ thống treo có thêm các cơ c u điấ ều chỉnh hoặc xác định góc bố trí bánh xe Các cơ cấu này rất đa dạng nên ở mỗi loại xe l i có cách bạ ố trí khác nhau, các loại khác nhau 1.2.3 Xu hướng phát triển của các h ệ thống treo (HTT)

Hiện nay ế ới đang sử ụng nhiều loại HTT rất đa dạng và phong phú , th gi d

với đủ ểu mẫu và chủng loạ Nhưng đối với ô tô con hiện đại ngày nay người ta ki i thường hay s d ng các lo i h thử ụ ạ ệ ống treo độc lập như:

12

- HTT hai đòn ngang

- HTT Mc.Pherson

- HTT đòn dọc

- HTT đòn dọc có thanh liên k t ế

M t s ộ ố ít các ô tô khác có sử ụng HTT đòn chéo hoặc HTT nhiều khâu Kế d t

hợp với việc sử ụng HTT độc lập là sử ụng loại lốp có bề ộng lớn và có áp suất d d rthấp Điều này có lợi cho vi c biệ ến dạng lốp, và làm tăng độ êm dịu chuyển đ ng ộ

của ô tô Tăng khả năng bám đường của lốp và do đó nâng cao đượ ốc t c đ chuy n ộ ể

động c a ô ủ tô, tăng khả năng ổn định khi quay vòng Các HTT c a ô tô con hi n ủ ệnay thường dùng lo i có c u tạ ấ ạo đơn giản, gi m s chi ti t, gi m trả ố ế ả ọng lượng HTT, giá thành h , d tháo l p sạ ễ ắ ửa chữa và bả dưỡo ng

1.3 Các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyể n đ ng ộ

Hiện nay có nhiều chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển đ ng của ô tô Dựa trên ộtài củ nướa c ngoài kết hợp với các tài liệu v a Vi n khoa hủ ệ ọc kỹ thuật bảo hệ lao

động Vi t Nam, ta có thệ ể ệ li t kê m t s ch tiêu (xem là quan trộ ố ỉ ọng đầu tiên) như sau:

1.3.1 Ch tiêu v tỉ ề ần số

Tần số dao động của ô tô trong giới hạn sau: n = 60 90 lần/phút đối với xe - con n = 100 120 lần/phút đối với xe vận tả Giá trị này đượ ấ- i c l y theo t n s trung ầ ốbình của người đi bộ, tương ứng v i 1 - 1,5Hz ớ

1.3.2 Ch tiêu v gia tỉ ề ốc dao động

Xác định dựa trên cơ sở ị ố ủa bình phương trung bình củ tr s c a các gia tốc theo các phương X,Y,Z là: Zc, Xc,Yc C th : ụ ể

s m X

s m Y

của ô tô, ởi vì nó dựa trên cơ sở ố ệu thống kê Mặt khác, điều quan trọng hơn là b s li

13

dao động ô tô truyền cho con người th c ch t là tác đ ng ng u nhiên v i d i t n s ự ấ ộ ẫ ớ ả ầ ố

r ng và phộ ức tạp c ả theo hướng tác d ng ụ

1.3.3 Ch ỉ tiêu dựa trên s liố ệu cảm giác theo gia tốc và vận tốc dao động

Ch ỉ tiêu này được dựa ra do tập thể các kỹ sư của Đức (VDI) Người ta đánh giá trên cơ sởcho r ng cằ ảm giác con người khi chịu dao động phụ thuộc vào hệ ố s

độ êm d u chuyị ển động K

Nếu K = const thì cảm giác khi dao động sẽ không thay đổi Hệ ố K phụ s thuộc vào ần số giao động, gia tốc giao động hoặc vận tốc dao động và phụ t thuộc vào hướng dao động đối v i trớ ục thân con người (theo phương thẳng đứng và phương ngang) và phụ thu c vào thộ ời gian tác động của chúng lên cơ thể con người

Hình 1.1: Ch tiêu c m giác theo gia t c ỉ ả ố

H s K ệ ố càng nhỏ thì càng dễ chịu đựng dao động và độ êm dịu của ô tô càng cao Giá tr K = 0,1ị tương ứng với ngưỡng kích thích Khi đi lâu trên xe, cho phép

K = 10 ÷25, còn khi đi ngắn hoặc trên xe t ự hành K = 25 ÷63 Trên đây là đưa ra các số ệ ứ li u ng với tác động lên con người là hàm điều hoà Giá

tr ị K có thể xác định bằng tính toán hoặc xác đ nh bằng thực nghiệm Trên hìnhị 1.1 đưa ra sơ đồ xác đ nh h s K b ng th c nghi m ị ệ ố ằ ự ệ

1.3.4. Đánh giá cảm giác theo gia tốc dao động và thời gian tác động theo ISO

T ổ chức quốc tế ề tiêu chuẩn hoá ISO đưa ra năm 1969 cho phép đánh giá v theo ba mức: tho i mái, mả ệt mỏi cho phép, m t m i gi i h n cho phép S khác ệ ỏ ở ớ ạ ựnhau c a tiêu chu n ISO sủ ẩ o với các tiêu chu n khác là ẩ ở ch ỗ có tính đến thời gian

14

tác động của dao động Để đánh giá cảm giác, người ta s dử ụng dao động th ng ẳđứng điều hoà tác động lên người ngồi và người đứng trong vòng 8 gi N u t n s ờ ế ầ ố

có tác động trong gi i h n nh y c m nh t vở ớ ạ ạ ả ấ ới dao động của con người (4 - 8 Hz), thì bình phương gia tốc trung bình đố ới v i các gi i h n là: ớ ạ

- Thoải mái: - 0,1 (m/s2)

- Mệt mỏi cho phép: - 0,315 (m/s2)

- Mệt mỏ ở ới hại gi n cho phép: - 0,63 (m/s2)

Với sự thay đổi tần số và thời gian tác động thì các giá trị trên sẽ thay đổi Khoảng tần số nhậy cảm nhất đ i với con người là 4 8 Hz, ở đây cảm giác tỷ ệố - l hằng só với giới hạn cho phép của mệt mỏi khi ô tô dao động thẳng đứng được đưa

ở hình 1.2

Giới hạn tác động của dao động thẳng đứng (các đư ng cong có cùng thời gian tác ờ

động) ph thu c vào gia t c thụ ộ ố ẳng đứng và t n s ầ ố cho con người khi ng i và đứng ồtrên xe theo tiêu chuẩn ISO/DIS 2631

1.3.5. Tiêu chuẩn về dao động của Việt Nam

Tiêu chuẩn TCVN 6964: xác định các phương pháp đánh giá rung động toàn thân liên quan đến s c kh e và đ ti n nghi cứ ỏ ộ ệ ủa con người, kh ả năng cảm nh n rung ậ

động, gây chóng m t bu n nôn ặ ồ Cách đánh giá rung động theo chu n này bao gồm ẩphép đo giá trị gia tốc trung bình bình phương (RMS)

Trọng số gia tốc RMS tính bằng m/s2 cho dao động tịnh tiến và bằng rad/s2cho dao động quay Gia t c RMS ố được tính theo công th c sau : ứ

1 2 2

0

1

( )T

T : khoảng thời gian đo tính bằng giây

Gi thiả ết các phản hồi liên quan với năng lượng, hai giá trị rung động tiếp xúc hàng ngày khác nhau được coi là tương đương khi:

aw1 T11/2 = aw2 T21/2 (1.2)

Trong đó:

aw1 , aw2 : các giá tr gia tị ốc RMS theo tần số đối vớ ầi l n ti p xúc thế ứ nhất và

th hai ứ

T1 , T2 : kho ng th i gian cho l n ti p xúc th nh t và th hai ả ờ ầ ế ứ ấ ứ

Khi ti p xúc vế ới rung động g m hai hay nhiồ ều khoảng ti p xúế c có cường độ và

thời gian khác nhau, độ ớn của rung động theo năng lượng tương đương ứng vớ l i

t ng th i gian ti p xúc có th ổ ờ ế ể đánh giá theo công thức:

1

2 2,

wi i

w e

i

a Ta

Một số nghiên cứu chỉ ra rằng độ ớn của rung động tương đương khác có thể lxác định theo công th c : ứ

4 ,

wi i

w e

i

a T a

Trong đó :

aw : là gia tốc RMS theo t n s ầ ố

T : là kho ng th i gian ti p xúc tính bả ờ ế ằng giây

Đánh giá rung động dựa vào đồ ị sau: các đườ th ng g ch g ch ch các vùng c n ạ ạ ỉ ầchú ý với mục đích chỉ ẫ d n sức khỏe Đối với các tiếp xúc bên dưới vùng trên, ảnh hưởng đến s c kh e không có minh ch ng b ng tài li u rõ ràng ho c quan sát khách ứ ỏ ứ ằ ệ ặquan: trong vùng đó cần th n tr ng v i các ti m n v r i ro s c kh e và bên trên ậ ọ ớ ề ẩ ề ủ ứ ỏvùng đó, các rủi ro v i s c kh e có kh ớ ứ ỏ ả năng xảy ra S khuyến cáo này là cơ sở ựchính về ự ế s ti p xúc trong kho ng th i gian tả ờ ừ 4 h đến 8 h, được chỉ ra trong vùng

gạch chéo ở hình dưới Với thời gian tiếp xúc ngắn hơn cần có những nghiên cứu

thận trọng Các nghiên cứu khác nói lên sự độc lập của thời gian qua mối tương quan sau :

aw1 T11/4 = aw2 T21/4 (1.6)

Chỉ dẫn đ i v i số ớ ức khỏe trong vùng này là các đường chấm chấm trên hình dưới:

Hình 1.3: Vùng ch dỉ ẫn sức khỏe của TCVN 6964

17

Bảng 1.1 : S ự phản ứng của cơ thể đối với những mứ c rung đ ng khác nhau ộ

(TCVN 6964)

1.4 Các nghiên cứu về ệ ố h th ng treo

Các nghiên c u vứ ề dao động gần đây có tác giả Trương Mạnh Hùng (2017),

đề tài “Nghiên cứu dao động của ô tô khách có sử ụng hệ d thống treo khí nén”,

Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, ĐH Giao thông vận tải, Hà Nội [10] Tác giả Phan Tuấn

Ki t (2018), tài ệ đề “Nghiên cứu xác định t i trả ọng động thẳng đứng của đoàn xe lên

mặt đường”, Lu n án Tiậ ến sĩ Kỹ thuật, ĐH Bách Khoa Hà Nội [11]

Tác giả Nguyễn Đăng Giang (2009), đề tài “Nghiên cứ ảnh hưởu ng c a h ủ ệ

thống treo đến mứ c đ êm dịu xe bus Samco B47 sử ụng trong TP.HCM”, Luận ộ dvăn thạc sĩ, Trường Đạ ọi h c Sư phạm K Thu t, TP H ỹ ậ ồChí Minh Tuy nhiên chưa

có đề tài nào nghiên c u k t h p lý thuy t và th c nghi m h th ng treo trên xe con ứ ế ợ ế ự ệ ệ ố

M t s ộ ố hướng nghiên c u chính v h th ng treo bao g m: ứ ề ệ ố ồ

- Mô phỏng hệ thống treo sau đó đánh giá các yêu tố động lực học và thí nghiệm kiểm ch ng nhứ ằm đưa ra đánh giá hoặ ối ưu kế ấu củc t t c a h th ng treo ệ ố

- Nghiên cứu động lực học các hệ ống treo mớ như hệ ống treo khí nén, th i, th

h th ng treo t ệ ố ự điều chỉnh theo điều ki n làm việ ệc của xe

- Nghiên cứu các trạng thái phi tuyến của hệ ống và đưa ra phương pháp th

tối ưu cho hệ thống nh nờ ắm bắ đượt c các đặc tính này

Đề ọn hướ ứu theo hướng đầu tiên trong các hướ

Nh ỏ hơn 0,315 m/s2 Không có c m giác, không thoả ải mái

T ừ 0,315 đến 0,63 m/s2 Có c m giác chút ít v s không thoả ề ự ải mái

T ừ 0,5 đến 1 m/s2 Có c m giác rõ r t v s không thoả ệ ề ự ải mái

T ừ 0,8 đến 1,6 m/s2 Không thoải mái

T ừ 1,25 đến 2,5 m/s2 R t không thoấ ải mái

Lớn hơn 2 m/s2 Cực kỳ không thoải mái

18

1.5 M c tiêu, ụ phương pháp nghiên cứu và nội dung của đề tài

Mục tiêu: Luận văn nghiên cứu thiết lập mô hình dao động 1/4 của xe con để

khảo sát đánh giá dao động của ô tô thông qua một số chỉ tiêu đánh giá cơ bản, khi

xe chuyển động trên m t s biên dộ ố ạng mặt đường Từ các kết quả đó có thể làm cơ

s ở để đề xuất các biện pháp gia tăng độ êm d u c a ô tô ị ủ

Phương pháp nghiên cứu: Xây dựng mô hình dao động 1/4 g m hai kh i ồ ố

lựơng bằng cách tách các đi m liên kết tạ ệ ống treo Ngoài ra luận văn cũng đã ể i h thxây dựng chương trình thí nghiệm để đo mộ ốt s thông s ố dao động

N i dung: Luộ ận văn bao gồm 4 chương, trong đó:

Chương 1: Tổ ng quan v v n đ nghiên c u ề ấ ề ứ

Chương 2: Xây dựng mô hình dao động h th ng treo ệ ố xe con

Chương 3: Khảo sát mô hình dao động

Chương 4: Thí nghiệm dao động trên xe con

19

CHƯƠNG 2

H Ệ THỐNG TREO Ô TÔ CON

2.1 Các dạng mô hình mô phỏng hệ ố th ng treo

2.1.1 Các khái niệm và các thành ph n trong mô hình ầ

Mô hình dao động của xe được hiểu như là một sơ đồ mô t ả dao động c a xe ủtrong đó các bộ ph n cậ ủa xe được mô t sao cho t ả ừ đó có thể ậ l p đư c h ợ ệ phương trình vi phân mô t ả dao động

M t s khái ni m khi xây d ng mô hìnhộ ố ệ ự :

- Ô tô được khảo sát như một hệ nhiều vật được gắn với nhau bằng các liên kết Nhiệm vụ ủa xây dựng mô hình là mô tả c các v t và các liên kậ ết đó

- Vật (vật thể) có các đặc trưng: khối lượng m, mô men quán tính khối lượng Jx, Jy,

Jz, có các toạ độ x, y, z (dịch chuyển) và β φ ψ, , (quay) V t th có thậ ể ể được mô tả dưới các d ng: chạ ất điểm, thanh, t m, kh i ấ ố

- S bố ậc tự do: là s ố toạ độ đủ để xác đị nh v ị trí cơ hệ ại mỗ t i thời điểm khảo sát

Các v t trên ô tôậ :

- Khối lượng được treo ma: toàn bộ khối lượng c a ô tô n m trên hủ ằ ệ ố th ng treo bao

g m khung, vồ ỏ, ca bin, thùng, hàng hoá, người,

Trong trường h p c n kh o sát chi tiợ ầ ả ết hơn, có thể chia khối lượng được treo thành các vật nh ỏ hơn: khung, vỏ, thùng, cabin,

- Khối lư ng không được treo mợ i: khối lượng nằm dư i hệ thống treo: cầu xe, bánh xe ớ

Các liên k tế :

- H thệ ống treo, ánh xe Ngoài ra nếu chia nhỏb khối lượng được treo như đã nói ởtrên thì giữa các bộ phận này được nố ới v i nhau b ng các liên k t ví dằ ế ụ các đ m cao ệ

su thì các đệm cao su này được coi là các liên k t ế

2.1.2 Các dạng mô hình dao động ô tô theo phương thẳ ng đ ng ứ

Tùy theo k t c u cế ấ ủa hệ ống treo (độ th c lập, phụ thu c hay cân bằộ ng) và kết

cấu của khối lượng được treo (vỏ chịu lưc, khung xoắn chịu lực, khung vỏ chịu lực

20

hỗn hợp) ta có thể thiết lập được các mô hình dao động khác nhau Với ba dạng hệ

thống treo và ba dạng khung vỏ chịu lực ta có thể thiết lập 9 loại mô hình dao động

của ô tô Trên thực tế có thể ử ụng nhiều mô hình dao động ô tô, tùy thuộc vào s d

mục đích nghiên cứu

Ba loại mô hình cơ bản sau đây thường được sử ụng để d nghiên cứu động

lực học ô tô:

− Mô hình động l c h c 1/4 ự ọ là mô hình cơ bản: Mô hình này thường dùng

để nghiên c u h th ng treo m t cách t ng quát ứ ệ ố ộ ổ

Hình 2.1: Mô hình 1/4 h th ng treo ô tô ệ ố

− Mô hình động l c h c 1/2 d c và ngang: dùng để nghiên cứu dao độự ọ ọ ng

có liên k t, nghiên cế ứu các bài toán ổn định dọc và ngang, các bài toán động lực học phanh và tăng tốc ô tô

Hình 2.2: Mô hình 1/2 h th ng treo ô tô ệ ố

21

Hình 2.3: Mô hình 1/2 h th ng treo ô tô ệ ố

− Mô hình động l c h c 4/4: chủ ếu dùng để nghiên cứu động lực học và ự ọ yđánh giá tổng th ể dao động ô tô

Hình 2.4: Mô hình không gian h th ng treo ô tô ệ ố

22

2.2. Xây dựng mô hình dao động 1/4 và h ệ phương trình vi phân mô phỏng

Các gi i thi t khi xây dả ế ựng mô hình dao động:

- Mô hình dao động 1/4 được xây dựng bằng phương pháp tách vật, gồm

khổi lượng được treo và không được treo Khối lượng được treo mavà khối lượng không được treo m được mô t ả như một chất điểm thông qua các liên k t t i h ế ạ ệ

Mô hình dao động 1/4 được mô tả như hình dưới đây:

Hình 2.5: Mô hình 1/4 h th ng treo ô tô ệ ố

Trong đó:

ma – Khối lượng được treo;

m – Khối lượng không được treo;

C, CL – Độ ứ c ng của các liên kết khối lượng được treo và không được treo;

K, KL – H s cệ ố ản của các liên kết khối lượng được treo và không được treo;

Z, – Chuyξ ển vị eo phương thẳng đứng của khối lượng được treo và không được thtreo;

23

- Tách vật và đặ ựt l c cho khối lượng được treo ma

Hình 2.6: Các lực tác dụng vào khối lượng được treo

- Tách vật và đặ ựt l c cho khối lượng không được treo:

Hình 2.7: Các l c tác d ng lên khự ụ ối lượng không được treo

2.3 Mô phỏng mấp mô mặt đường

2.3.1.Mô phỏng mấp mô mặt đường cơ bản

Các mấp mô biên dạng đường là kích động động h c từọ mặt đường, có th ể

mô tả ằ b ng nhiều cách:

Mô tả ằ b ng các hàm xác định thường là các mấp mô d ng xung (Nhóm 1) ạ

hoặc mấp mô có dạng hàm điều hoà (Nhóm 2)

Mấp mô biên dạng đường mô tả ằng hàm ngẫu nhiên của chiều cao nhấp bnhô theo chiều dài đường (Nhóm 3)

Khi nghiên cứu dao động phát sinh do ô tô chuyển động qua các m p mô ấthuộc nhóm 1 (mấp mô đơn lẻ ho c g i là mặ ọ ấp mô đơn vị), chúng ta gi thi t r ng ả ế ằ ở

thời điểm chuy n p khi ô tô bể tiế ắt đầu chuyển động lên mấp mô thì tr ng thái cạ ủa hệhoàn toàn được xác đ nh bởị i giá trị toa độ và đạo hàm b c nh t c a chúng Nói cách ậ ấ ủkhác là điều kiện ban đầ ởu th i ờ điểm bắt đầu chuyển động lên m p mô và kích ấthích từ ấp mô q(t) đã đượ m c biết trước Gi thiả ết này sẽ ạo điề t u ki n thu n l i khi ệ ậ ợ

xấp xỉ các kích động từ các loại mấp mô có dạng khác nhau cũng như mô tả chúng dưới d ng hàm nh Trên b ng 2.1 trình bày m t s d ng mạ ả ả ộ ố ạ ấp mô đơn vị thường

g p ặ

25

Bảng 2.1: M t s d ng m p mô mộ ố ạ ấ ặt đường cơ bản và phương trình mô tả

TT Dạng mấp mô mặt đường Phương trình mô tả

5

D ng tam giác cân ạ

6

Dạng xung đơn vị

2.3.2 Mô ph ng mỏ ấp mô mặt đường theo d ng sin và theo ISO 8608 ạ

Để mô tả hàm kích thích từ mặt đường, uận văn trình bày phương pháp xây l

d ng ự hai dạng mấp mô: mấp mô dạng cosin và biên dạng đường ngẫu nhiên được xác định theo tiêu chuẩn ISO 8608

 Mấp mô dạng cosin

Mấp mô dạng cosin (hình 2.8) thường được sử dụng để mô tả va chạm đột ngột của bánh xe với vật cản trên đường do có kết cấu đơn giản dễ thực hiện Hơn nữa, chiều cao của mấp mô tăng dần nên bánh xe có thể lăn qua mấp mô một cách liên tục, tránh được hiện tượng nảy lên khỏi bề mặt tiếp xúc

Hình 2.8: M p mô mấ ặt đường d ng hình sin ạ coChiều cao của mấp mô được tính như sau:

27

1 cos 2 0 2

 Biên dạng đường ngẫu nhiên

Tiêu chuẩn ISO 8608

ISO 8608 1995 là - tiêu chuẩn về mấp mô mặt đường được sử dụng phổ biếnnhất hiện nay trong các tính toán động lực học ô tô Theo tiêu chuẩn 8608, mấp mô mặt đường được mô tả thông qua 3 thông số cơ bản là tần số không gian, biên dạng đường và hàm mật độ phổ PSD (Power Spectral Density) Tần số không gian n được tính bằng số chu kỳ trên một mét đường (chu kỳ/m) Biên dạng đường được hiểu là biến thiên chiều cao mấp mô theo trục dọc của đường PSD là hàm mật độ phổ của chiều cao mấp mô của mặt đường tính theo tần số n hoặc tần số góc Ω:

0 0

tô, chỉ số w thường được chọn bằng 2 Mối quan hệ giữa tần số n và tần số góc được thể hiện bằng biểu thức: n = Ω/2π

Tiêu chuẩn ISO 8608 1995 phân biệt các dạng đường (đường phố, cao tốc và địa hình không đường xá) theo mật độ phổ và chia chúng thành 8 loại với ký hiệu quy ước từ A đến H Trong đó A là loại đường chất lượng tốt nhất, các chữ cái tiếp theo mô tả các loại đường có chất lượng kém dần và H là loại đường xấu nhất Mỗi loại đường được đặc trưng bởi mật độ phổ Gd(n0) như trong bảng 2.2

-28

Bảng 2.2: Tiêu chu n ISO 8608 phân loẩ ại đường Thông số mô tả mấp mô theo tần số không gian, n Loại đường K Gd(n0)[10-6 m3]

Min Trung bình Max

Ω

n (chu kỳ/m)

29

Phương pháp xây dựng hàm mấp mô mặt đường theo ISO 8608

Từ tiêu chuẩn ISO 8608 người ta có thể xây dựng hàm ngẫu nhiên mô tả mặt đường [1,R] Hàm mật độ phổ được mô tả bằng công thức sau:

2 0

max

1 n

n n

B

= =

Khi đó giá trị tần số nitrong dải tần số được xác định bởi:

.i

với i biến thiên từ 0 đến N:

max

n L N

Nếu mô tả mặt đường thông qua hàm điều hoà có dạng:

30

với Ai là biên độ, ni là tần số không gian và ϕ là pha ngẫu nhiên (biến thiên trong khoảng 0, 2 ), thì giá trị quân phương của h(x) được viết:π

2 22

i x

( ) N .2 10 k cos(2 i )

i i

Giả sử: L = 250 m, ta xét các loại đường sau:

− Đường loại rất tốt (loại A-B theo ISO): k = 3;

− Đường loại tốt (ISO B-C): k = 4;

− Đường loại trung bình (ISO C-D): k = 5;

− Đường loại xấu (ISO C-D): k = 6

Giới hạn dưới của tần số không gian là 1/L = 0,004 m-1 và giới hạn trên là1/B=20m-1, với B là chiều dài vết tiếp xúc B = 0,05m

Kết quả tính toán được thể hiện trên hình 2 0 như sau:1

31

Hình 2.10: Mô t m p mô mả ấ ặt đường theo ISO 8608 Kết quả cụ thể:

− Đường loại rất tốt (loại A-B theo ISO): hmax= ± 15mm;

− Đường loại tốt (ISO B-C): hmax= ± 25mm;

− Đường loại trung bình (ISO C-D): hmax= ± 50mm;

− Đường loại xấu (ISO C-D): hmax= ± 100mm

Lưu ý: coi ô tô chuyển động đều với vận tốc V thì biểu thức tính độ cao mấp

mô theo biến x có thể viết lại theo biến thời gian như sau:

3 0 0

( ) N .2 10 k cos(2 i )

i i

2.4 Xây dựng mô hình dao động ằng Matlab Simulink b

2.4.1 Xây d ng mô hình mô phự ỏng ấp mô mặt đường m

Mô hình mô phỏng m p mô mấ ặt đường dạng sin được th c hi n bự ệ ằng ng ứ

d ng Simulink c a phụ ủ ần mềm Matlab

32

Hình 2.11: Sơ đồ mô phỏng m p mô mấ ặt đường 2.4.2 Xây d ng mô hình mô phự ỏng dao động

Việc xây dựng mô hình mô phỏng dao động cũng được thực hiện bằng ng ứdụng Simulink Dưới đây là mộ ốt s hình nh v vi c thi t l p các khối tính toán ả ề ệ ế ậ

phục vụ cho vi c gi i h ệ ả ệ phương trình 2 ở3 trên

Hình 2.12: Sơ đồ mô ph ng h ỏ ệ phương trình vi phân dao động h th ng treo ô tô ệ ố

33

Sau khi xây dựng được mô hình để ả gi i hệ phương trình vi phân (2.3) trên, ởviệc tiếp theo ta cần xác đ nh và truyềị n vào các thông s v khố ề ối lượng, độ ứ c ng,

mô men quán tính của khối lượng được treo, cũng như các khối lượng không được treo

2.5 Xây dự ng chương trình mô ph ng mấp mô mặ ỏ t đư ng ngẫu nhiên theo ờ

%function [ n_max,n_eff,Delta_n,N,Road ] = ISO8608k( B,L,nL,nU,k,Plot );

% Generate random road from PSD according to ISO 8608 k-method

% Frequency Dependent Shock Simulation

% Inputs

% B - Sampling intervel, m

% L - Length of profile, m

% nL - Lower boundary of spatial frequency, m^-1

% nU - Upper boundary of spatial frequency, m^-1

% k - ISO 8608 road profile classification

% Plot - Plot options: Plot = 0 for no plot;

% Plot = 1 for plot;

% Outputs

% n_max - Maximum theoretical sampling spatial frequency, m^-1

% n_eff - Maximum effective sampling spatial frequency, m^-1

34

% Delta_n - Discretized spatial frequency spacing, m^-1

% N - Maximun number possible sampling size

% Road - Road signal

% Generate Elevation (mm) vs Distance (m) plot

figure

plot( x,h*1000,'k' ); grid

xlabel('Distance (m)'); ylabel('Elevation (mm)'); title('ISO 8608 Road Profile Classification - k'); end

CHƯƠNG 3

KHẢ O SÁT DAO Đ NG Ô TÔ BẰNG MÔ HÌNH 1/4 Ộ

3.1 Các phương án khảo sát mô hình dao động

Như đã trình bày ở chương 2, đối v i các d ng m p mô mớ ạ ấ ặt đường cơ b n ảchúng ta có các dạng mấp mô dạng bước, d ng hình chạ ữ nhật, dạng hình thang,…Tuy nhiên, khi kh o sát các thông sả ố ủ c a xe ứng với các dạng mấp mô mặt đường chúng ta s kh o sát trên hai lo i mẽ ả ạ ấp mô cơ bả đó n chính là:

M p mô mấ ặt đường ng u nhiên theo ISO 8608: ẫ

Căn cứ vào k t qu xây d ng hàm mô ph ng m p mô mế ả ự ỏ ấ ặt đường trong chương 2 của luận văn, ta có phương trình xác định biên d ng m p mô mạ ấ ặt đường

k t h p các loế ợ ại đường như sau:

3 0 0

( ) N .2 10 k cos(2 i )

i i

Mục đích chủ ếu của chương trìn y h là truy n vào các thông s ề ố đặc trưng về

khối lượng, độ ứng, hệ ố ản của các khối lượng được treo, cũng như khối lượ c s c ng không được treo

Các số ệ đầ li u u vào của chương trình tham kh o t xe ả ừ Honda Civic 1.8 MT

2010 th hi n trong b ng sau: ể ệ ả

37