Luận văn thạc sĩ kĩ thuật: Nghiên cứu dao động của ô tô tải 1,25 tấn hiệu Kia - K2700II vận chuyển nông sản trên đường giao thông nông thôn

Tuy nhiên, Khi vận chuyển trên đường nông thôn độ êm dịu chuyển động của xe bị hạn chế, ngoài ra do rung xóc, hệ hồng treo thường xuyên bị hư hông ảnh hưởng tới độ êm dịu chuyển động của

BO GIÁO DỤC VÀ DAO TẠO BO NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

LƯU QUỐC TUẦN

NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CUA Ô TÔ TẢI 1,25 TANHIEU KIA - K270011 VẬN CHUYEN NÔNG SAN TREN DUONG,

GIAO THONG NONG THÔN

CHUYEN NGANH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

LỜI CẢM ON

Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn tốt nghiệp cao học tôi đã

nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của nhiều cá nhân và tập th, Hoàn thành luận văn,

tôi xin bảy 16 lòng biết on sâu sie nhất

Tôi xin trần trong cảm ơn PGS.TS Nguyễn Nhật Chiều đã trực tiếp tận tỉnh

hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp

Trần trọng cảm ơn Ban giám hiệu, Khoa Cơ điện và Công trình cùng toàn thể

giáo viên, cán bộ công nhân viên chức Trường Dai Học Lâm Nghiệp Việt Nam đã.

giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp của

mình đúng thời gian và đảm bảo được nội dung của luận văn.

Trần trọng cảm ơn Ban giám đốc và cần bộ nhân viên Ban Bio tạo sau đại

học Cơ sở 2 Trưởng Dai Học Lâm Nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện cho chúng tôi

hoàn thành các môn học tại cơ sở 2

Tôi xin tân trọng cảm ơn Ban giám hiệu cùng toàn thể giáo viên và cán bộ.

công nhân viên chức Tring Cao Đẳng Nghệ LILAMA 2 noi tôi công tác, đã động

viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất về thời gian và công việc đỗ tôi hoàn thành

nhiệm vụ

e

cùng, tôi xin cảm om sâu sắc nhất đến gia dinh, bạn bè và đồng nghiệp.đã thường xuyên quan tâm, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất về tỉnh thin

cũng như vật chất cho tôi trong suốt thời gian vừa qua,

‘Toi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Những kết quả

trong luận văn này đã được tính toán chính xác, trung thực và chưa có tác giả nào.

công bố, những nội dung tham khảo, trích dẫn trong luận văn đều được ghỉ rõ

“Chương 1 TONG QUAN VE VAN ĐÈ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tinh hình nghiên cứu, ứng dung các loại ôtô, máy kéo trong vận chuyển nông, sản ở nước ta hiện nay 3 1.2 Tổng quan về nghiền cứu dao động và các chỉ tiêu đánh giá dao động 613 1.2.1, Nghiên cứu dao động của ô tô trong nước 3

1.2.2 Nghiên cứu về dao động của 6 tô trên thé giới §

1.2.3, Các chỉ tiêu đánh giá độ dao dong 7

1.3.1 Công dung và yêu cầu của hệ thông treo B 1.3.2, Các bộ phận chính của 4 1.3.3, Phân loại hệ thống treo 2

1.4 Tinh hình nghiên cứu biên dạng đường ôtô 26

1.4.1 Mat đường có mắp mô dang him bậc 26 1.4.2, Mặt đường có mắp mô dang đường điều hòa py

1.43 Mặt đường có mắp mô dạng ngẫu nhiên 28

1.5 Các phương pháp và phần mém ứng dung trong nghiên cứu dao động 6t6 —_ 29 1.5.1 Các phương pháp nghiên cứu và xây dựng bệ phương trình 29 1.5.2, Các phần mém ứng dung trong nghiên cứu dao động 6 tô 38

1.5.3, Phuong pháp thực nghiệm dé nghiên cứu dao động 41

“Chương 2.MỤC TIÊU, ĐÔI TƯỢNG, PHAM VI, NỘI DUNG VA PHƯƠNG

PHÁP NGHIÊN CỨU 44

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 4

2.2 Đối tượng và phạm vi nghiền cứu 4

22.1 Đối tượng nghiên cứu “4 2.22, Phạm vi nghiên cứu 46

2.3 Nội dung nghiên cửu 46

2.3.1, Nghiên cứu lý thuyết 46 2.32 Nghiên cứu thực nghiệm 4

24 Phương pháp nghiên etm 4

2.4.1, Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 4

2.4.2 Phương pháp nghiên cửu thực nghiệm 4g

Chương 3 KET QUÁ NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CUA Ô TÔ KIA - K2700I1TAL TRỌNG 1.25 TAN VẬN CHUYEN NONG SAN TREN DUONG GIAOTHONG NONG THÔN, 50

3.1 Kết quả nghiên cửu lý thuyết 50

3.1.1 Xây dựng mô hình dao động của xe KIA — K270011 50 3.12 Giải va mô phỏng hệ phương trình vi phân dao động của cơ hệ 56

3.2 Nghiên cứu thực nghiệm 67

3.2.1, Mục dich của nghiên cứu thực nghiệm 6

3.2.2, Doi tượng nghiên cứu thực nghiệm 68

3⁄23 Trang thiết bị thực nghiệm 6

3.24, Tiến hành thực nghiệm m

3.2.5, Kết qua thực nghiệm TỊ

3.26 Phân ích kết qua thực nghiệm 1

Chương 4, KET LUẬN VA KIÊN NGHỊ 75

1 Các kết luận từ kết quả nghiên cứu: 15

2 Các kiến nghị về nghiên cứu

TÀI LIEU THAM KHẢO n

PHY LUC 80

p theo 16

DANH MỤC CÁC BANG.

TT “Tên bang Trang

2.1 | Thông số kỹ thuật của xe KIA ~ K2700l1 46 3.1 | Các thông sỗ đầu vào của mô hình đạo động o 3.2 | Các thông số hợp lý của các hệ thông treo sẽ

DANH MỤC CÁC HÌNH

TT “Tên hình Trang

11 | Mô hình 174 10

12 | Mô hình phẳng 6 tô 2 cầu "

13 | Mô hình Không gian xe con 2

14 | Cơ elu treo trước va các bộ phận chính l4

15 | Cơ cầu treo phụ thuộc đùng nhịp lá 15

16 | CẤU tạo một số dang lò xo 16

17 | Bộ phận din hai loại khí 16

18 | Sơ đỗ cầu tạo của giảm chân hai lớp võ 7

19 | Sơ đỗ cầu tao của giảm chân một lớp vo 1

1.10 | Loại 2 ông với hơi áp lực (a) và loại hơi () 18

1.11 | Thanh én định trong cơ cầu 19T12 | Các đền liên Kết và dẫn hướng, Kết cầu lắp giáp cụm treo 30L13 | Sơ đỗ hệ thống treo 3T1.14 | So đồ hệ thống treo phụ thuộc ding lò xo lata) và lồ xo rạíB) 3

1.15 | Sơ đỗ nguyên lý của hệ treo 2 đồn ngang 3 1.16 | S đỗ cấu tạo hệ treo Me-Pherson 3 1.17 | Mỗi quan hệ động học của hệ treo Me-Pherson ” 1-18 | Hệ treo hai don đọc ” 1-19 | Sơ đỗ nguyên lý hệ treo đòn đọc cổ thanh ngang liên kết 3

120 | Sơ đỗ hệ treo đòn c 26

1.21 | Map mô dang bậc z

1.22 | Ding điệu hàm điều hoa của map mô 28 1.23 | Mé hình vật lý mô ta dao động một phần tir Ey

1.24 | Mô hình vat lý dao động hai phần từ 4

3.1 | Möhình dao động của xe KIA — K270011 1,25 tân s

3⁄2 | Sơ đỗ lực đặt vào bánh xe khi đi chuyên trên mặt map mô 54

3.3 | Miles khai báo thông số đầu vào của mô hình or

“34 | So đỗ khối mô phỏng hệ phương trình trên Matlab @

35 | Sơ đồ khối mô phông dich chuyển thing đứng của trong tâm xe | 63

3.6 | Sơ đỗ mô phông địch chuyển gốc của xe “ 3.7 | Sơ đỗ Khối mô phỏng dich chuyên thẳng đứng của ghế 6

3.8 | Dịch chuyển thing đứng của trọng tâm xe KIA ~ K270011 oT

3.9 | Gia tốc dich chuyển thing đứng của trong tim xe %6 3.10 | Dich chuyển thẳng đứng của trọng tâm ghế a 3.11 | Gia tốc địch chuyển của trong tâm ghế ø 3.12 | Xe6 tô KIA — K270011 o

3.13 | Thiết bj do mp mô mat đường T0 3.14 | ĐẦU do gia tốc T0

3.15 | Bộ DMC Plus 7

3.16 | Chương trinh xử lý kết quả đo mắp mô 7

3.17 | Gia tốc dao động thing đứng của trục bánh xe B3.18 | Mấp mô biên dang mặt đường 73.19 | Gia ốc dao động thẳng đứng của trọng tâm xe 1

3.20 | Gia tốc dao động thẳng đứng của trọng tâm ghế ngỗi người lái 1

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU.

TT | Ký hệu Ý nghĩa Bon i

T | T [Bit thie động năng ota eo he

2 | TT [Biên thúc thé ning củacơhệ

3 | @ | Him hao tin nang lượng của coh

4 |Z | Dich chuyên theo phương thing đứng của trong tâm xe m

cle Coa ấn số thn xe ôtô ong mặ phng thẳn đứng |

6 | 1 [Giga div ea sieia xe m

7 | _& _| Khoảng cách ar rong tam 61 tâm cầu sau m

3 | a | Rhoing cách từ trọng tim xetới tâm cầu trước m

9] m ‘i i kg

10m ke

it | me kg

12 | ca | Dé cimg cia nbip inde Nim

13 | sa | BS cig cia nhip sau Nim TE] [B8 nứng eta lốp trước Nim

TS | | Do cing cla lip aw Nm

16 |e |Độgngeiabiphậnđầnhỗicùaghi Nm

T7 | ar [Te s6 cin của giảm xốc rước Naim

TS | ke | He sS cin ciagiảm xốc su Naim

19 | TK | He ean ota Wop ruse Nim

2 | | Higein eta lbp sav wm

21 [ts | Hg sb cần cũa bộ phân treo của ghế Nn

22 | | MO men quan tinh phin duge eo Keak

aa) gy | Dose mấp mồ mặt đường tiv tp xe vớibánh h

tước,

2H [hy [Độ náo mắp mồ mặt đường tại vw Hep xúc vớibảnh sau | mw

ĐẶT VẤN DE

Mot trong những nhiệm vụ về kinh tế mà Chiến lược phát triển nông nghiệp

đặt ra là: San lượng lương thực dip ứng được vin để về anh ninh lương thực, đápứng cơ bản nhủ cầu xuất khẩu và là nguyên liệu cho một số ngành công nghiệp

khác

Van chuyển nông sin là một công đoạn trong quả trình thu hoạch, đ là sự di

chuyển nông sản từ đồng ruộng về kho của nhà máy hoặc kho của hộ gia đình Đây

chủ

là một khâu công việc được thực êu trên đường nông thôn và đường đồng

không bằng phẳng, hẹp Hiện nay, vige vận chuyển nông sản ở Việt nam nồi chung

được thực hiện chủ yếu nhờ sức kéo của gia súc, thd gánh của con người, chi có.

một số địa phương việc vận chuyển nông sin được thực hiện nhờ phương tiện cơ

giới

Xe tải 1.25 tấn hiệu KIA — K2700H do liên doanh giữa

quốc sin xuất đã và đang được sử đụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực inh tế ở nước

‘gt nam và Hàn

ta Tại một số địa phương đã đạt chỉ tiêu về xây dựng nông thôn mới, các hộ gia

inh đã sử dụng loại xe này vào vận chuy nông sản sau thu hoạch và phân bón đã

đem lại những hiệu quả bước đầu.

Tuy nhiên, Khi vận chuyển trên đường nông thôn độ êm dịu chuyển động

của xe bị hạn chế, ngoài ra do rung xóc, hệ hồng treo thường xuyên bị hư hông ảnh

hưởng tới độ êm dịu chuyển động của xe và gây hur hỏng cho một số bộ phận khắc

Dé làm cơ sở cho việc nghiên cứu hoàn thiện thêm hệ thống treo và chọn chế

độ sử dụng hợp lý theo hướng nâng cao độ êm dịu chuyển động khi sử dụng loại xe

tai 5 tốn hiệu KIA — K270011 vào vận chuyển nông sản tôi lựa chọn để tải

*Nghiên cứu dao động của ô tô tải 1,25 tấn hiệu KIA - K270011 vận chuyển nông sin trên đường giao thông nông thôn*.

* Ý nghĩa khoa học của đề ải

XXây dung được mô hình dao động của 6 tô tải 1.25 tin hiệu KIA ~ K2700I1

khi vận chuyển nông sản trên đường nông thôn từ đó khảo xát đánh giá ảnh hưởng.

của điều kiện làm việc và các thông số của hệ thống treo đến tinh chuyển động êm

div của ô tô

* Ý nghĩa thực tiễn của để ti

Két quả nghiên cứu là cơ sở cho việc hoản thiện thêm hệ thống treo, đồng

thời phục vụ cho việc chọn chế độ sử dụng hợp lý khi vận chuyển nông sản trên

“đường nông thôn theo hướng nâng cao độ êm địu chuyển động của xe.

Chương 1

TONG QUAN VỀ VAN DE NGHIÊN CỨU

1.1 Tinh hình nghiên cứu, ứng dụng các loại 6 tô, máy kéo trong vận chuyển nông sin ở nước ta hiện nay

Khai thác các sản phẩm nông sản được hiểu là toàn bộ các thao tắc, công

đoạn để biến nông sản từ trang trại, đồng ruộng đến nơi chế biển hoặc tiêu thy

Việc khai thi cũng như mọi công việc Khác đều phải tuân thủ theo những công nghệ nhất định Công nghệ khá thác nông sin có thé là công nghệ thủ công, công

nghệ tiên tiến Mỗi loại công nghệ chỉ có thể thích hợp với các điều kiện nhất định

Công nghệ thích hợp là công nghệ phủ hợp với các điều kiện kinh tế xã hội phd

biển có tính địa phương và môi trường Do vậy công nghệ khai thác nông sản phảigiảm mức tối đa các chỉ phí sản xuất cũng như tic động xấu dn mỗi trường

Việc lựa chọn được một công nghệ thích hợp trong khai thác nông sản phụ thuộc io bảng loạt các yếu tổ như việc cung cấp nhân lực và tiền công lao động,

co sở hạ ting kỹ thuật, khả năng đầu tư, tinh sẵn có của trang thiết bị, máy, phụ

tùng thay thể, điều kiện thổ dưỡng, điều kiện kính tế - xã hội của từng địa phương

và hộ gia định Việc vận chuyển nông sin ở nước ta hiện nay chủ yếu là nông sản

chưa qua sơ chế như ca phê, lúa, đậu tương, ngô, Do vậy việc vận chuyển nông.

sin loại này phải dim bio nhanh để tránh làm ảnh hưởng đến chit lượng sẵn phẩm

Đặc biệt trong giai đoạn xây dựng nông thôn mới, với những cánh đồng mẫu lớn,

hạ ting giao thông được đầu tơ mở rộng Vi vậy khâu vận chuyển phải dip ứng

.được nhủ cầu của sản xuất lớn Cong đã có những phương án, Ề tải nghiên cứu lựa chọn phương tiện vận chuyển nông sản, tuy nhiên những phương án đó chỉ mang.

tính cụ bộ trong từng hộ gia định, không phủ hợp với sản xuất hàng hóa lớn,

1.2 Tổng quan vé nghiên cứu dao động và các chi tiêu đánh giá dao động ôtô

.2.1 Nghiên cứu dao động của ô tô trong nước.

Ngành công nghiệp 6 tô Việt Nam dang trong quá tình hin thành và phát triển dẫn trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn hàng đầu của đắt nước Tuy nhiên

để đt được mục tiêu đó thì trước mắt phải có nhiề việc phải lâm, một trong nhữngvige dé là nghiên cứu sâu hơn về dao động của 6 tô, độ êm dịu chuyển động, cũngnhư chất lượng động học, động lực học của xe

Tit những thực tế đó, đã có các dé tải thuộc chuyên ngảnh 6 tô dé cập đến.vấn đỀ dao động của ð ô như: Luận ấn tiến sỹ của tác giã Lưu Văn Tuấn [I4] đ ra

các mục iều nâng cao độ êm dịu của xe khách Ba Đỉnh Trong luận án này tác giả

đã mô tả thuộc tinh din hồi giữa khung và v6 à kết cẫu đặc rùng của xe ca (Xe có

kết cấu khung ~ vỏ chịu lực).

Luận án tiến sỹ của tác giả Võ Văn Hưởng [7] "Nghiên cứu hoàn thiện mô

hình khảo sát 6 tô tải nhiều cầu” Tác giả đã nghiên cứu sâu về lập mô hình dao.

động không gian cho xe tải có yếu tổ dao động ngang, khung xoắn chịu lực, thanh

Tác giả Nguyễn Văn Lộc [9] “Nghiên cứu ảnh hưởng các thuộc tính phi

tuyển của hệ thống treo đến dao động của tô” trong luận văn tie giá đã đưa vào rắtnhiều các đặc tính phi tuyển của hệ thống treo, các giả thiết xây dựng mô hình dao

dong của tác giả tương đối đầy đủ và sắt thực tế

Công trình nghiên cứu của GS.TS Nguyễn Hữu Cin [1] và các cộng sự, cho

thấy: Tính êm diu trong chuyển động của ô tô máy kéo được đánh giá qua các chỉ

tiêu: Tin số dao động thích hợp, gia tốc dao động thích hợp, thời gian tác động của

đao động Trong chuyển động, 6 tô máy kéo dao động theo các phương: Thing cđứng (OZ), phương ngang (OX), phương dọc máy (OY), các dao động theo phương

thẳng đứng ảnh hưởng chính đến con người: theo phương ngang, phương đọc ảnh

hưởng không đáng kể, có thể bỏ qua.

Luận văn Tiến sỹ của tác giả Đặng Việt Hà [4] “Nghiên cứu ảnh hưởng của

các thông số kết cầu đến điều kiện làm việc của 6 tô và độ êm dịu chuyển động” tácgiả cũng đã chú ý đến sự ảnh hưởng của các thông số kết cấu đến dao động cua xekhách đồng trên nén xe tải

Nam 2002 TS Lê Minh Lư [10] ng n cứu dao động của máy kéo bánh hoi

có tính đến đặc trưng phi tuyén của các phần tử din hồi Tác giá đã xây dựng mô hình, hệ phương trình vi phân và các điều kiện biên mô tả dao động thing đứng của

mắy kéo, của cầu trước, cằu sau và ghế ngồi có tính đến những đặc điểm riêng của

hệ như liên kết một chiều giữa bánh xe và mặt đường, đặc trưng phi tuyến của các

phần din hỏi Công tình đã nghiên cứu một cách khá đầy đủ các dạng dao động

của máy kéo có tính đến đặc trưng phi tuyển của các phần tử đản hồi trong trường

hợp kích động mặt đường là các ham ngẫu nhiên và xác định Tuy nhiên công trình.

mới chỉ nghiên cứu trong trường hợp máy kéo di chuyển độc lập mà chưa tính đến dao động của máy kéo trong trường hợp kéo tải.

Nhìn chung các đề ti đã tập trừng vào việc khảo sắt dao động của xe theo

quan điểm độ êm địu và an toàn chuyển động, thực hiện bải toán tỉnh toán kiểm.nghiệm Kết quả thu được là cơ sở cho việc lựa chọn va cải tiến hệ thống treo chophù hợp với điều kiện Việt Nam Nhưng các nghiên cứu trên đều chưa đề cập đếndao động của xe tả 1.25 tin khi vận chuyển nông sin trên đường giao thông nông

thôn.

1.2.2 Nghiên cứu về dao động của 616 rên thé git

Việc nghiên cứu dao động của ð tô bắt đầu từ rất sớm, ngay cả khi ô tô cósấu tạø còn rất đơn giản, Một số tác giả kinh điễn có thể kế đến là Trudakov,Rotenbeg, lachenko, Mitschke, Schiehlen in đầu tiên vào năm 1970 Mischke đã

tập trung vào tác phẩm nỗi tiếng “Dynamik der Kraftfahrzeuge” tập trung tit cả các

công trình nghiên cứu trước đồ, bao Noi dung chính là dao động

xe con, mô hình là 14 và được xem xét ở các yêu tổ kết cấu có ảnh hưởng đến dao

động và tối ưu hệ thống treo Sau đó tác giả dé cập chi tiêu đánh giá dao động 6 tô,

cách tiếp cận mang ính cổ điển Đến năm 1980 Schiehlen trình bày phương pháp hệ

nhiều vật Ngoài ra, với sự phát triển của công nghệ tin học các thuộc tính của cụm

như hệ treo, bánh xe cũng được nghiên cứu sâu hơn tuy nhiên các nghiên cứu đó vẫn tập trùng vào xe con.

“Trong công trình [19], Muller đã đưa ra mô hình không gian mô tả tắt cả các

loại dao động của máy kéo bánh hoi, tác giả đã bỏ qua các tác động của tải trong

kếo và các yêu tổ ảnh hưởng khác Theo tác giả, một máy kéo có thể có 7 bậc tự do

Dao động thẳng đứng dao động xoay quanh trục ngang, dao động dọc, dao động

xoay quanh trục dọc và dao động liên kết xoay quanh trục cân bằng

“Tác giả Volgel [23], đã nghiên cứu tinh chất động lực học của liên hợp máycây, khi lực kéo và tải trọng thẳng đứng dao động có ké đến tinh din hồi, cả của hệtruyền lực và bánh xe Công trình cho phép đánh giá một cách khái quát tác động.cia các yêu tổ ảnh hưởng tới dao động của máy khi cây dit, tuy nhiên chưa có thực

nghiệm để chứng minh các giả thiết đưa ra

“Trong công trình của Wendebon [24], bằng lý thuyết và thực nghiệm, te giả

đã xây dựng mô hình nghiên cứu tinh chất động lực học của dao động thẳng đứng

máy kéo, tác giả không quan tim đến chuyển động quay và các chuyển động khác

Do vậy công trình này chưa đánh giá và thể hiện được dẫy đủ các tính chất động lựchọc của máy cũng như các yêu tố ảnh hưởng đến sự chuyển động của máy kéo nói

riêng và

Năm 1973 Barski LB [16], nghiên cứu động lực học n

sn hop máy nói chung,

ấy kéo Tác giả đã

nghiên cứu đầy đủ động lực học của máy kéo bánh hơi, máy kéo bánh xích và độ

êm địu chuyển động của máy kéo.

Ngày nay, trên thé giới các nghiên cứu về dao động của 6 tô đã đạt được

nhiều thành tựu ding kể, Dao động của 6 16 được nghiên cứu trong tổng thể hệ

thống * Dường — Xe — Người" Hướng chung của nghiên cứu tổng thé Đường - Xe

— Người được chia thành 3 hướng

- Nghiên cứu cảm giác của con người và sự an toàn của hàng hóa chuyên chứ,

1.2.3 Các chỉ tiêu đánh giá độ dao động

Khi ô tô chuyển động 6 tô luôn bị đao động, với thời gian kéo dai sẽ gây ra mệt mới với người ái và hành khách, làm giảm hiệu suất công việc, có thể gây ra

nguy cơ mắc bệnh thin kinh và não dẫn đến mắt phản ứmg linh hoạt và điều khiển

chinh xác gây ra tai nạn giao thông.

“Từ các khái niệm trên để có thể đánh giá chất lượng xe một cách khách quan,

chính xác cin phải nghiên cứu vi phát tiễn lý thuyết dao động trong tắt cả lĩnh vực

liên quan Nghiên cứu tổng quát về dao động xe đó là giải quyết mối quan hệ

Đường - Xe Người",

Các tính chất dao động của ô tô thường đánh giá theo 2 quan điểm:

~ Quan điểm về độ êm dịu chuyển động mà thông số gia tbe dao động cổ tỉnh

chất quyết định vì nó tác dụng lên lái xe và hành khách.

a thi

~ Quan điểm về độ an toàn chuyển động và tải trọng tác dụng xuống

giá tị tải trong động giữa bánh xe và nền đường là thông số mang tính chất quyết

định

a Chi tiên inh giá độ êm dịu chuyên động:

Dựa vào các công trình nghiên cứu của nước ngoài và các tải liệu của Viện

khoa học kĩ thuật bảo hộ lao động Việt Nam, đưa ra một số chỉ tiêu đặc trưng cho

độ êm đầu chuyển động của ô tô như sau:

“Chit

Tin số lao động riêng của một hệ dao động (bao gồm 1 khối lượng đặt trên 1

lò xo) được hiểu là số dao động của hệ trong một phút (dao động/phút), hoặc trong,

một giây (Lís tương ứng với 01Hz)

Trong đó: C Độ cứng của hệ dao động

M- Kh lượng được đặt trên hệ

“Tần số dao động riêng chỉ phụ thuộc vào các thông số kết cấu của hệ thốngdao động (khối lượng, độ cứng, lực cán) mà không phụ thuộc vào kích thích dao

Khi đánh giá độ êm dịu chuyển động của ô tô với các điều kiện mặt đườngcũng như kết cầu cụ thé thi tin số dao động của 618 phải nằm trong giới hạn 1 - 1,5

Hz, thường lấy chuẩn để đánh giá dao động của ô tô như sau:

Đối với xe du lịh — n=60-85(dđph)

Đối với xe vintéi n=85-120(đđ/ph)

~ Chi tiêu về gia tốc dao động:

Các thí nghiệm kéo dai rong 8 gi lién cho thấy nhạy cảm hơn cả đổi với

người là dải tin 4 - 8 Hz Trong đãi tin số này các giá trị cho phép của toàn phươnggia tốc như sau

Di chịu 01 (isd)

Gay một mỗi 0315 (m42)

Gy ảnh hướng tới sức khỏe: 0,63 (m42)

Các số liệu trên có thể xem là gần đúng để đánh giá độ êm dịu chuyển độngcủa tô, bởi vì nó dua trên cơ sở số liu thống kê Mặt khác, điều quan trọng hơn làdao động 6 t6 truyền cho con người thực chất là tác động ngẫu nhiên với dai tần số.rộng và phúc tp cả theo hướng tác dụng Ngoài ra theo một số tải liệu tham khảo

các tác giả còn đưa ra một số chỉ tiêu khác đánh giá độ êm dịu chuyển động của ô tô

như chỉ êu tinh êm dịu chuyển động dựa vào gia tốc dao động và thời gian tác

động của nó.

b Chỉ tiêu về an toàn chuyển động và tải trọng tác dụng xuống nén đường:

cạnh về tính điều

“Theo quan điểm vé an toàn chuyển động (xét theo ki

khiển) và tải trọng tác dụng xuống nén đường thi tr số lực tác dụng thing đứng

giữa bánh xe với đường cũng là thông số quan trọng để đánh giá Lực động F,()

xác định phúc tạp hơn vì nó phụ thuộc vào tính chất dao động của ô tô, vận tốcchuyên động va độ mip mô biên dạng đường

Theo quan điểm về di trong tác dụng xuống nbn đường thi sẽ đựa vào t

lớn nhất của tải trong bánh xe, nghĩa là tương ứng với giá tỉ dương của Z0) đểđánh giá, tu Z,0) cảng lớn thi sự ảnh hưởng do lực tác động tới ốp xe và các bộphận chỉ iết của xe và nén đường cing bị tie động xéu nhiều hơn Mặt khác để

gidm sự ảnh hưởng của #,0) thi trong trường hợp giảm tai trọng bánh xe so với giá

tr tải trong tỉnh, nghĩa là làm giảm khả năng tiếp nhận lực tip tuyén(nhit là khi

phanh) và lực ngang(quan trọng khi quay vòng) Trong trường hợp đặc biệt bánh xe

Bị nấy khỏi mặt đường khi đồ lực tác dụng từ đường lên bảnh xe sẽ bằng 0 và ô tô

sẽ mắt tính điều khiển Để đánh giá tỉnh chất dao động của ð ô theo quan điểm về

an toàn chuyển động cần xắc định tỉ số giữa he tie động 7) và tải trọng tinh của

bánh xe là Rik

Khảo sat dao động của 6 tô người ta quan tâm đến sự bám của lốp với mặtđường, nhằm đảm bảo dao động của 6 tô thoả man các chỉ tiêu vỀ độ êm dịu nhưng

bánh xe vẫn phải bám đường, nếu không đạt 2 chỉ tiêu đó sẽ dẫn đến làm mắt tinh

ấn định khi điều khiển xe, làm tăng tiêu hao nhiên liệu

Giá trì gần đúng của lự tác dụng xuống nén đường có thé xác định như sau:

Tý =K,(Ệ~4)

Trong đó: - K,: độ cứng eta lip.

: chuyển địch của bánh xe theo phương thẳng đứng

q chiều cao map mô biên dạng đường

Có thể xác định giá trị 4,„ là giá trị cục đại của chuyển dich tương đội của

Mat =4)

êu thức: Š»

bảnh xe với đường theo

Giá tị #„ cũng có thể làm cơ sở đánh giá khả năng bám của lốp với

đường,

1.24, Tổng quan về dao động ô tô

ÔỞô thuộc hệ cơ học nhiều vật, dao động với di tin số thấp không vượt quá

S0HZ Việc lập và chọn mô hình dao động phải theo 3 tiêu cl

= Mye tiêu nghiên cứu.

ỗi tượng nghiên cứu

trúc riêng của

- Khả năng tính toán vả phương tiện tính toán.

‘Vé mục tiêu nghiên cứu có thể bao hàm các vẫn đề sau:

+ Nghiên cứu tôi ưu hệ treo, kể cả hệ treo tích cực Đối với mục tiều này thi chỉ cin khảo sát m6 hình 1⁄4 (một trong 4 bánh),

+ Nghiên cứu về dao động liên kết, thường dùng mô hình phẳng; mô hình phẳng cũng còn dùng để nghiên cứu ảnh hưởng của đường

+ Nghiên cứu sự trượt và lật dưới tie động của ngoại lục như đường mắp,

mô, gió bên nên thưởng sử dụng mô hình 14 hoặc mô

hình full

a, Mô hình 1⁄4

Mô hình % bao gồm hai khối lượng được treo

(thay thể cho khối lượng thân xe) và khối lượng không

được treo (hay thế cho khối lượng bình xe, cầu xe và

các thành phần liên kết) Phần treo và không được treo

liên kết với nhau thông qua các phần từ din hồi của treo 4

và giảm chin, có độ cứng là k, hệ số cản giảm chin c

như thể hiện trong hình 1.1 nh 1.1 Mé hình 1/4

Để có thé chuyể mô hình vat lý thành mô bình động lực học hệ dao động 6

tô, cain phải có một số giả thiết nhằm đơn giản cho việc tính toán nhưng vẫn đảm

bảo tinh đúng din của kết quả Quá trình nghiên cứu trong mô hình 1⁄ chỉ xét dao

động của một trong bồn bánh xe, dao động của hệ là nhỏ, tuyến tính, xung quanh vị

trí cân bằng tĩnh, bánh xe lan không trượt và luôn tiếp xúc với đường,

Mô hình 1/4 có thể dùng để chọn tối ưu các thong số như độ cứng lốp, khốilượng không được treo m, độ cứng ¢ và hệ số cản giảm chấn k theo các him mục

tiêu vừa nêu trên Việc này có,

b Mô hình dao động liên kết

nghĩa trong bài toán điều khiển, tối wu hệ treo,

Mé hình động lục học này biéw thị dao động lên kết ô tô 2 cầu ở dạng môhình phẳng (hình 1.2), có nghĩa là 6 tô được giả thiết đối xứng qua trục doc của xe

ot] Lt.

a0 1

_ ` s

Hink 1.2 Mo hình phẳng 6 tô 2 cầu

và xem độ mắp mô của biên dang đường ở dưới bánh xe trái và phải là như nhau

K lượng treo được qui dẫn vẻ trọng tâm phần treo biểu thị qua giá trị khối

lượng ms (đại diện cho khối lượng được treo là thân xe) và mí, m (đại điện cho

khối lượng không được treo là cẳu xe) với 4 bậc tự do li Z¿, ọ, Zi, Ze Mô hình này

hiệu quả với bài oán bổ trí chung, và là mô hình đơn giản khi nghiên cứu về đường

và phân bổ tải khi phanh.

Mô hình không gian xe con

Mô hình không gian xe hai cầu được đưa ra như trong hình 1.3 Xe con có

khối lượng bé nhưng lại só yếu tổ ph tuyển hình học và vật lý lớn nên không thể bỏ

qua khi lập mô hình Đặc điểm kết cấu là vỏ chịu lực (Unibody), hệ treo độc lập có

v

gian, kỹ thuật nên chỉ đưa ra mô hình mang tính tham khảo chứ chưa khảo sắt được

phi tuyến hình học cao Trong phạm vi dé tải nay do hạn chế về mặt thời

mô hình không gian nà)

cd Ham kích động

“Chuyển động của 6 tô trên mặt đường không bằng phẳng sẽ sinh ra các daođộng của khối lượng phần không được treo và khỗi lượng phần được treo của 6 tô,

nh L3 Mô hình không gian xe con

Độ map mô của mặt đường là nguồn kích thích chính cho 6 tô dao động Khi nghiêncửu mô hình dao động của 6 tô cần thiết phải mô ta toán học biên dạng của mặtđường, vi chiều cao mip mô của biên dạng đường ại vị r tiếp xúc của bánh xe với

đường sẽ tham gia vào phương trình vi phân mô tả chuyển động của hộ Hàm lách

động là một yêu tổ thuộc mô hình dao động, mô tả những yếu tổ gây dao động, và

thường được mô tả dưới dạng các ham biên dang sau:

- Kích thích dang bậc với biên độ hy

- Him sin: h= hasinot

-Hăm sang: =D flt—n)

- Hàm dao động ngẫu nhign: = /()|

Với me gid ui ưungbinh

Re Him quan hệ

+: Thời gian tương quan.

Như vậy có tit cả 4 yêu tổ gây ảnh hưởng đến dao động ôtô mà trong khỉnghiên cứu cũng phải đề cập, hoặc là riêng về từng yếu tố một, hoặc đồng thời một

iu tố kết hợp Trong phạm vi đề tài này chi tập trung nghiên cứu kích động từ

mặt đường dang bậc hoặc theo hình sin.

1 “Tổng quan về hệ thống treo trên 6 tô

1.3.1 Công dụng và yêu cầu của hệ thống treo

Hệ thing treo ở đây được hiểu là hệ thống liên kết mềm giữa bánh xe vàkhung xe hoặc vỏ xe Mối liên kết treo của xe là mồi n kết dn hồi có chức năng

chính sau đây

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

thing đứng đổi với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động "êm dịu”, han chếtới mức có thể chấp nhận được những chuyển động không muốn có của bánh xe

như lắc ngang, lắc đọc;

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

“Trên hệ thống treo, sự liên kết giữa bánh xe và khung vỏ edn thiết phải mềm

nhưng cũng phải đủ khả năng để truyền lực, quan hệ này được thể hiện ở các yêu.

- Hệ thống treo phải phủ hợp với điều kiện sử dung theo tính năng kỹ thuật của xe (xe chạy trên đường tốt hay xe chạy trên các loại đường khác nhau, hay đường đi li, xe du lịch hay chở hàng, chở vật liệu ):

- Bánh xe có thể chuyển dich trong một giới hạn nhất dink

~ Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích chính của hệthống treo là lâm mềm theo phương thing đứng nhưng không phá hỏng các quan hệ

động học và động lực học của chuyển động bánh xe;

Không gây nên tải trọng lớn tại ức mỗi liên kết với khung hoặc võ;

= Có độ tin cậy lớn, độ bền cao và không gặp hư hỏng bắt thường;

id thành thấp và độ phức tạp của hệ thống treo không quá lớn;

= Có khả năng chống rung và chống én truyền từ bánh xe lên khung, vỏ xe

tốt

- Đảm bio tinh ổn định và tính điều khiển chuyển động của 616 ở tốc độ

cao, 6 tô điều khiển nhẹ nhang

1.3.2 Các bộ phận chính của hệ thẳng treo

1.3.2.1 Bộ phận đàn hồi

Là bộ phận nối mém giữa bánh xe và thing xe, làm giảm nh các ti trọngđộng tức dụng từ bánh xe lên khung, dim bảo độ êm dịu cần thiết khi di chuyểnnhằm biển đổi tần số dao động cho phù hợp với cơ thể con người (khoảng 60 — 80lầm phúo Bộ phận đàn hồi có d bố trí khác nhau trên xe nhưng nó cho phép bánh

xe có thé địch chuyển theo phương thắng đứng

Front Wheel Dive re.

Bộ phận dn hồi có các phần tử đàn hồi thường gặp là

a, Nhịp lá.

Vi điểm của hệ thống treo ding nhịp lá (hình 1.5) là không cần thanh ổnđịnh, đơn giản rẻ tiền, dB chăm sóc bảo dưỡng nhưng lại có nhược điểm là khốilượng lớn, thùng xe trên cao nên chiều ao trọng tâm xe sẽ lớn ảnh hướng đến tốc

độ và sự dn định khi xe chuyển động, mặt khác vất bảnh sẽ thay đổi khi một bánh bị

‘nang lên làm phát sinh lực ngang và tinh chất bám đường kém va dé bị trượt ngang

b Thanh xoắn

“Thanh xoắn là một thanh bằng thép lỗ xo, ding tinh din hồi xoắn của nó đểcản lại sự dao động Một đầu thanh xoắn được ngàm vào khung hay một dim nào.

Hink 15 Cơấu treo phụ thuộc ding nh lỏ

Sit dung thanh xoắn cổ các đặc điểm sau:

+ Chiếm ít không gian, có thể bổ trí để điều chỉnh chiễu cao thân xe;

+ Trọng lượng nhỏ, don thành rẻ và đễ chế tạo; - sơn gi

+ Thanh xoắn không có nội ma sit nên thường phải lắp kèm giảm chin để

- Kết cấu rit gọn găng nhất là khi được bổ tí lồng vào giảm chắn

- Nếu với nhíp thi lò xo trụ có khối lượng nhỏ hơning độ cứng và độnip và tuổi thọ cao hơn nhíp, kết cầu gọn nên tiết kiệm không gian và cho phép hathấp trọng tâm xe nhằm nâng cao tốc độ

* Nhược dig

~ Khi làm việc ở giữa các vòng lò xo

không có nội ma sit như nhíp nên thường

phải bổ tr thêm giảm chắn kèm theo để dập

tắt nhanh đao động

= Do lồ xo chỉ làm nhiệm vụ đàn hồi,

còn nhiệm vụ dẫn hướng và giảm chắn do

hệ các bộ phân khác đảm nhận nên v

thống treo dùng lò xo trụ thì có kết cẩu inl 1.7 Bộ phận din hồi loại khí

phức tạp hơn do nó còn phải bố trí thêm hệ

thống đồn dẫn hướng để dẫn hướng cho bánh xe và truyền lực kéo hay lực phanh

d, Phan tử dan hôi loại khí

Phan từ din hồi sử dụng đệm khí dựa trên nguyên tắc không khí có tinh đàn

hồi khi bị nén Hệ thông treo loại khí được sử dụng tốt ở các ôtô có trọng lượng.phần lớn được thay đổi khá lớn như ở ôtô trở khách, ô tô vận tải và đoàn xe Loạinày có thé tự động thay đổi độ cứng của hệ thống treo bing cách thay đổi áp suất

không khí bên trong phần tử din hồi Giảm độ cứng sẽ làm cho độ êm div chu

động tt hơn.

1.3.2.2 Bộ phận giảm chẩn.

“rên xe ôtô giảm chin được sử dụng với các mục đích san:

+ Giảm và đập tắt các va đập truyền lên khung khi bánh xe lăn trên nền

đường không bằng phẳng nhằm bảo vệ được bộ phận din hii và tăng tính tiện nghỉ

cho người sử dụng.

+ Đảm bảo dao động của phần không treo (Unsprung) ở mức độ nhỏ nhất,nhằm làm tốt sự tiếp xúc của bánh xe với mặt đường đảm bảo tinh năng lái và tăng

tốc cũng như chuyển động an tản.

+ Nẵng cao các tính chất chuyển động của xe như khả năng tăng tốc, khả

năng an toàn khi chuyển động.

a, Giảm chấn bai lớp vô

“Giảm chấn hai lớp võ ra đời vào năm 1938, day là một loại giảm chấn quenthuộc và được dùng phổ biến cho đến may

Giảm chấn một lớp vỏ cỏ edu tạo như hình 1.9.Trong một giảm chin một lớp

vỏ không còn bù dau nữa ma thay thé chức năng của nó là buồng 8 chứa khí nén có

Pe ~ 3 kGlem? đây là sự khác nhau giữa giảm chin một lớp vỏ và ha lop vô.

e Ong giảm chắn Vario

Véi một kết cẩu có nét tương tự như Sng giảm chấn loại hai ống, Ông giảm

chin Vario nổi lên đặc điểm là thích nghỉ nghỉ được với tinh trang ding xóc khác

nhau để có thể thay đổi đặc tính giảm chắn

Ông giảm chắn loại hai dng với hơi áp lực

Loại ống giảm chấn Dầu - Khí kết hợp hoạt động theo nguyên tắc kết hợp tính

«ra việt của loại hai Ống và loại một ông ở trên Điểm cần lưu ý của loại này là trong

1 giảm chấn không phải chứa diy dầu,trạng thái đứng yên của xe tì phần dưới

mà 1⁄3 thể tích trong đó là khí nén (6 - 7bar) Như vậy, quá trình nhún và giãn bao

siờ cũng có sự hỗ trợ đần hồ của buồng khi, lưu chuyển từ ngăn trên xuống đưới và

ngược lại và như đã trình bày ở các loại trên, sự tham gia đàn hồi ngược chiều của.

Hinh 1.10 Loại 2 ống với hơi áp lực(4) và loại hơi (b)

sắc lớp khí giáp cho việc dip tắt dao động nhanh chóng hơn, loại ông giảm chin độtnày đặc biệt thích hợp cho cíc loại xe đi địa hình xắu, rung xóc tần số cao, mạnh và

đột ngột

8 Ông giảm chắn hơi

Dé là sự kết hợp hoạt động của một "Lò xo én", lỏ xo khí thường đượckết hợp thêm một lò xo cơ khí khác nhằm mục đích giới hạn việc hoạt động của lò

xo khí trong phạm vi điều chỉnh độ cao gằm xe cũng như tăng giảm hệ số đản hỏi

Khi xe cổ ải tong thay đổi lớn chứ không dim đương hoàn toàn ti trọng của xe

Bắt tiện là loại ông hoi này chỉ hoạt động khi máy đã nỗ, nếu võ ý tắt máy ở những chỗ có gờ cao thi đôi khi xe hạ xuống làm hư hại vỏ xe, do đó người ta đã

phải lấp thêm bộ phận cảnh bảo khi mở và tt máy

bh Ong giảm chin Khi - Thủy lực

"Đây là tổng hợp của lò xo din hii có giảm chin cũng với lò xo khí thủy hve,trong hệ thống này, piston của phần din ing như trục của nó đồng thời là trục.của bộ giảm chin, Phin lò xo khí nằm trong một khối cầu bao bọc bởi một mảng

cao su đặc bigt Phin tích trữ khí cùng với không gian mặt trên của piston được nổi

với nhau bởi 1 đường ống thủy lực

1.3.2.3 Thanh dn định và các đồn dẫn hướng

Trong trường hợp xe chạy trên nền đường không bằng phẳng hoặc quay

Hình 1.11 Thanh én định trong cơ edu

vòng, dưới tác dụng của lực li tâm phản lực thẳng đứng của 2 bánh xe trên một

thay đổi sẽ làm cho tăng độ nghiêng thùng xe và làn im khả năng truyền lực doe,

lực bên của bánh xe với mặt đường Thanh én định có tác dụng khi xuất hiện sự

chênh lệch phan lực thing đứng đặt lên bánh xe nhằm san bớt tải trong từ bên cầuchịu tai nhiều sang bên cau chịu tải it hơn Cấu tạo chung của nó có dạng chữ U,một đầu chữ U được nối với phần không được treo, côn đầu kia được nối với thân

võ xe, các đầu nỗi này ding 6 đỡ bằng cao su,

Bộ phận dẫn hưởng có nhiệm vụ truyền các lực dọc, lực ngang và các môi men từ bánh xe lên khung hoặc thân xe, Nó có thể có những chỉ tiết khác nhau tùy

thuộc hệ thống treo phụ thuộc hay độc lập, phin tử đàn hỗi là nhíp, 18 xo hay (hanhxoắn Quan hệ của bánh xe với khung xe khi thay dỗi vi tí theo phương thẳng đứng.được gọi là quan hệ động học Khả năng truyền lực ở mỗi vị trí được gọi là quan hệ

động lực học của hệ treo.

1.3.2.4 Các chỉ tết phụ

“Trên xe con các vấu cao su thường được dit kết hợp trong vỏ của giảm chấn

vita tăng cứng vừa hạn chế hành trình của piston nhằm hạn chế hành trình làm việc

Hình! 12 Cc đôn liên và dẫn hướng, cu lắp giáp cum treo

của binh xe Ngoi ra còn có đệm cao su cũng có tác dụng giảm chấn Viu cao su

số những ưu điễm sau:

+ Có thé được làm dus mọi hinh dạng khác nhau

4+ Không có ng ôn khi làm việc, không phải bôi trơn

1.3.3 Phân loại hệ thẳng treo

Có nhiều cách phân loại hệ thông treo như:

- Phân loi theo bộ phận đàn hồi chiara: loại sử dụng bộ phận din hồi bằng kim loại (nhíp lá, 16 xo xoắn ); loại khí; loại thủy lực; cao su.

- Phân loại theo sơ lồ bộ phận din hướng chiara: co cầu treo phụ thuộc với

n; loi độc ập với cầu cắt

~ Phân loại theo phương pháp dập tit chấn động: loại ding giảm chắn thủylực; loại giảm chắn nhờ ma sắt cơ (ma sắt trong bộ phận din hồi hoặc bộ phận din

hướng)

Nhưng khi phân loại người ta chủ yếu dua vào sơ đồ bộ phận dẫn hướng và

chia ra 2 nhóm chính là hệ thống treo độc lập và hệ thông treo phụ thuộc:

1.3.3.1 Hệ thẳng treo phụ thuộc

Trong hệ thống treo phụ thuộc hình 1.13 - a các bánh xe được đặt trên một

cầu lễn, bộ phân giảm chin và din hồi đặt giữa thùng xe và dim cầu fi

Do dé sự địch chuyển của một bánh xe theo phương thẳng đứng sẽ gây nên chuyển.

vị nào đó của bánh xe phía bên kia

tế 4

"Hình 1.13, Sơ đồ hệ thẳng treo4) Hệ thống treo phụ thuộc b) Hệ thông treo độc lập

1- Thùng xe; 2 - Bộ phân din hồi; 3 - Bộ phân giảm chấn

4- Dâm cầu; 3 - Các đòn liên kết của hệ treo

‘a trưng của hệ thống treo phụ thuộc là các binh xe lắp trên một dim cầucứng Trong trường hợp cầu xe là bị động thì dầm đỏ ki một thanh thép định hình,còn trường hợp là cầu chủ động thi dim là phn vỏ cầu trong đó có một phần của

hệ thông truyền lực

1.3.3.2 Hệ thẳng treo độc lập

"Đặc điểm của hệ thống treo này là

- Hai bánh xe không lắp rên một dm cứng mà là lấp trên loại edu rồi, sựchuyển dich của 2 bánh xe độc lập tương đối với nhau

- Khối lượng phần không được treo nhỏ nên mô men quán tính nhỏ, do đó xechuyển động êm dịu, khả năng bám đường cao

- Hệ treo này không cần dim ngang (với kết cấu thân vỏ kiểu unibody) nên

khoảng không gian cho nỗ địch chuyển chủ yếu là khoảng không gian 2 bên sườn

xe như vậy sẽ hạ thấp được trọng tâm của xe và sẽ năng cao được vận t6e của xe,

“Trong hệ thống treo độc lập còn được phan ra các loại sau:

của bộ phận hướng, kết cầu chắc chắn đảm bảo truyền lực tốt,

tạo như vậy cho phép các đòn ngang làm được chức năng,

kết cầu chắc chin dm bảo truyền lực tốt

Hink 1.16, Sơ đồ edu tao hệ reo Me.Pherson

truyền lực hoặc khoang hành lý Giảm chắn đặt theo phương thẳng đứng làm nhiệm

vụ của trụ xoay đứng.

“Trong quá tình chuyển động bảnh xe luôn luôn dao động theo phương thing

đứng, sự dao động này kéo theo sự thay đổi góc nghiêng ngang của bánh xe, trụ xoay din hưởng và khoảng cách giữa hai vết binh xe hình 1.17a, góc nghiéng dọc

của trụ xoay đứng hình 1.17 - b va độ chum trước của bánh xe hình 1.17 - c Các

‘quan hệ giữa các thông số đó phụ thuộc vào sự chuyển vị của bánh xe theo phương

Hệ eo ai đồn dọc là hộ treo độc lập mã mỗi bên có một dn doe Cúc đôn

đọc thường được bổ trí song song sát hai bên bánh xe, Một đầu của đòn dọc được

gắn cố định với moay - ơ bánh xe, đầu còn lại liên kết bản lề với khung hoặc dim

ôtô Đồng thời đòn đọc đòi hỏi cần phải có độ cứng vững lớn, nhằm mục đích chịu

Hinh 1.18 Hệ treo hai đồn doe

1-Khung vỏ: 2- Lò so; 3- Giảm chin; 4- Bánh se; 5- Bin

doc; 6 - Khớp quay.

được các lực đạc, lực bn và chịu mô men phanh lớn, Do có kết cấu như vậy, nên

hệ treo này chiếm ít không gian và đơn giản vé kết cau, giá thành hạ Hệ treo này

thường được bổ tr cho cầu sau bị động, khi máy đặt ở phía trước, cầu trước là cầu

chủ động.

d4 Hệ treo đồn đọc có thanh ngang liên kết

Theo cấu trúc của nó có thé phân chia thành loại treo nữa độc lập và treo nữa phụ thuộc, Theo khả năng làm việc của hệ treo, tuỷ thuộc vào độ cứng vững của

đôn liê kết ma có thể xếp là loại phụ thuộc hay độc lập Hệ treo đòn dọc có thanh

có đặc điểm là hai đòn dọc được nối cứng với nhau bởi một thanh

"Hình 1.19 Sơ đồ nguyên lý ệ treo đồn dọc có thanh ngang liên kế

‘Thanh ngang liên kết đóng vai trò như một thanh ôn định như đối với các hệ

treo độc lập khác Bộ phận din hồi của nó có thé là lò xo trụ xoắn được đặt giữa

khung va đòn đọc.

e, Hệ treo đòn chéo.

Hệ thống treo trên đòn chéo là cấu trúc mang tính trung gian giữa hệ treo đồn ngang và hệ treo đòn dọc Bởi vậy sử dụng hệ treo này cho ta tận dụng được ưu điển của hai hệ treo trên và khắc phục được một số nhược điểm của chúng Đặc

điểm của hệ treo này là đòn đờ bánh xe quay trên đường trục chéo và tạo nên đòn

chéo trên bánh xe

1.4 Tình hình nghiên cứu biên đạng đường ôtô

Biên dạng mặt đường thường được tiến hành bằng thực nghiệm kết hợp với

xử lý bằng lý thuyết Các tác giả đã đưa ra đặc tính thống kê của biển dạng mặt

Hình 1.20 Sơ đổ hệ treo đồn chéo

1 Dim cầu; 2 Đàn chéo; 3 Truyén lực

.đường đồng thời đưa ra các giải pháp và công thức tinh toán phân tích dao động của

xe bằng phương pháp xác định và phâních cho các loại đường khắc nhau

Khi nghiên cứu, giải quyết các bài toán dao động một trong những vấn để

«quan trọng hàng đầu là phải giải quyết được các vấn để thông số cơ bản về kích

thước hình học của mip mô biên dạng mặt đường và coi như biên dạng mặt dường

là cứng tuyệt đối Điều kiện đường trong thực tế sử dụng ô tô rất da dạng Tùy theo.chiều dai của mắp mô hoặc chiều cao của nó mồ cổ thể phân chia ra các nhóm đặc

trung khác nhau của biên dạng bé mặt đường Theo #IIIEHKO H.H có thể phân

thành ba nhóm chủ yêu:

~ Nhóm 1: Map mô có chiều di ngắn, ức động lê cúc bánh xe mang tinh và

đập (dạng hình bậc, hình thang, tam gi

Nhâm 2: Mắp mô có dạng điều hỏa

~ Nhóm 3: Map mô thay đổi liên tục với hình dạng bắt kỳ (Map mô phân bố ngẫu nhiên)

Le “Mặt đường có mip mô dạng hàm bậc

‘Bin hình nhất cho loại đường thuộc nhóm 1 là mặt đường có mp mô hình

lại

Khi S<S,

Khí S25,

Trong đó:

3 ~ Chiều đài quăng đường 6 tô đi được.

So — Chiễu dài quảng đường 6 16 đi được đến thời diém xuất hiện mip mô

Im].

Trên cơ sở áp dụng phương trình

chuyển động tịnh tiến của ô tô trong

(S= va),

Trong đó: ụ~ Thời điểm xuất hiện mip ma (9)

+- thời gian xe chuyển động (s)

14.2 Mat đường có mắp mô dang đường điều hia

Trong trường hop mip mô có dáng diệu là hàm điều hỏa (huộc nhóm 2) thi

phương trình biểu diễn chiều cao map mô phụ thuộc vào thời gian sẽ có dang sau:

L.— Bước sing mặt đường [m]

1.4.3 Mặt đường có mắp mô dạng ngẫu nhiên

“Trong thực tế các mip mô của đường không tuân theo một him xác định nào

cho trước Có nghĩa là không thé suy ra bình dạng, kích thước, từ các quá trình mip mô trước đó, mà chúng hoàn toản là đại lượng ngẫu nhiên Mỗi một đoạn đường xác định cùng với các mip mô tương ứng được gọi là biên dạng đường Biên

dạng đường bao gồm các sông mặt đường với các độ dài khác nhau, Để khảo sát

những tính chất động lực học, dao động của xe chuyển động trên bể mặt các mip

mà

Tình 1.23, Ding điệu hàm đu hòa của mắp mô

mô dé vỀ cơ bản các song mặt đường chỉ có ý nghĩa trong một khoảng xác định Theo chiều dài sóng mặt đường người ta chia biên dạng thành ba dang cơ bản, Đó ta

- Biên dang lim: với chiều dai sóng nhắp nhô L > 100m

đài sóng nhấp nhô L = (0.1 + 100)m

~ Biên dang cực nhỏ: với chiều dài sóng nhấp nhô L < 0.1m

- Biên dang nhỏ: với chiề

“Thực chất có ý nghĩa cho việc khảo sit, phân tích các đặc tính của đường làloại đướng có biên dạng nhỏ với tin số đài tương ứng là = (0.0628 + 62.83)1/m

Vi chiều cao nhấp nhô mặt đường là ác dai lượng ngẫu nhiên, mà khi đo đạc

ta chỉ nhận được các giá tr rời rac cho nên khi đưa vào tính toán, khảo sit bài toán động học, bài toán dn định, với hệ tuyến tính thay vì ta đưa vào các gi trị chiều

cao mip mô bằng các đặc tính thống kê của chúng

"Để khảo sát các đặc tính mip mô mặt đường ta giả thiết: hàm dừng, ergodic,

chiều cao map mô biên dạng đường phân phối theo qui luật phân bố chuẩn, chiều

cao mip mô của biên dang đường chỉ thay đổi theo tinh ngẫu nhiên trong mặt phẳng cđọc và theo phương thing đứng

Những đặc tinh thống kê của biên dang mặt đường la

- Giá trị trung bình (kỳ vọng toán học): MY

- Phương sai: DY

= Mô men cấp ba và cấp bin: ps và jú

- Độ lệch quản phương: SY

- Him phân bố xác xuất Re, He

= Hàm tương quan: Re,

Với những dang map mô mặt đường trên, là cơ sở cho Se nghiên cứu dao động của xe 6 tô KIA — K270II vận chuyên nông sản trên đường giao thông nông

thôn.

1.5 Các phương pháp và phần mm ứng dụng trong nghiên cứu đao động ôtô

1.5.1 Cúc phương pháp nghiên cứu va xây đựng hệ phương trình

Ta cổ thé hiễu phương pháp nghiên cứu dao động tô, máy kéo chính là

phương pháp lập và xử lý mô hình toán mô tả dao động của các khối lượng trong cơ

hệ

Thông thường người ta lap mổ hình toán mô ả dịch chuyển của cơ hệ dưới

dạng các phương trình vỉ phn Cổ nhiều phương pháp lập phương trình vỉ phân cho

cơ bệ như: Phương pháp lực, phương pháp phần tử hữu han, phương pháp Dalambe,

phương pháp áp dụng phương trình Lagranger loại IL

15.1.1 Phương pháp lực

Phương pháp lực [13] hay được sử dụng để thiết lập các phương trình dao.động của các thanh có khối lượng tập trung Phương pháp nảy được thực hiện theo

các bước sau:

Bước I: Viết định luật Hook suy rộng: q = D.f*

Trong đó: D - Ma trận hệ số ảnh hưởng hay ma trận độ mềm;

£* - Ma trận lực quần tinh và ngoại lực tác dụng vào hộ:

q- Dịch chuyển của

Bước 2: Sử dụng quan hệ giữa lực và gia tốc: f° =~Mj+-/

Trong đĩ: M - Ma trận khối lượng

Bước 3: Xây dựng được phương trình vi phân từ các mỗi quan hệ trên,

DMj+4= DỰ

Ma trận độ eit > và ma trận độ mềm D của hệ cĩ quan hệ: Cˆ

1.3.1.2 Phương pháp phần tử hữu han

Phuong pháp phần từ hữu han (Finite Element Method - FEM) là một

phương pháp gin đúng để giải một số lớp bai tốn biên Theo phương pháp phân tir

hữu hạn, trong cơ học, vat thé được chia thành những phần từ nhỏ cĩ kích thước

hữu hạn, liên kết với nhau tại một số hữu hạn các điểm trên biên (gọi là các điểm.

nút) Các dai lượng cin tim ở nút sẽ là ẫn số của bài tốn (gọi là các ân số nt Tảitrọng trên các phin tử cũng được đưa vỀ các nút

Để giải một bài tốn biên trong miễn W, bing phép tam giác phân, a chia

thành một ố hữu hạn các miễn con Wj ( „ sao cho hai miỄn con bắt kỉ

khơng giao nhau và chỉ cĩ thé chung nhau đình hoặc ede cạnh Mỗi miễn con Wiđược gọi là một phần tử hữu hạn

Người ta tìm nghiệm xdp xi của bài tốn biên ban đầu trong một khơng gian

hữu hạn chiều các hàm số thộ man điều kiện kha vi nhất định trên tồn miền W và

hạn chế của chúng trên từng phần từ hữu han Wj là các đa thức Cĩ thé chọn cơ sé

của khơng gian này (6) (4) cĩ giá trị trong một số hữu han

phần từ hữu han Wj ở gần nhau Nghiệm xắp xi của bài tốn ban đầu được tìm dưới

dang e(G) (5) trong đổ các c là các số cần tim Thơng thưởng người tađưa việc tim các cự về vi giải một phương tình đại số với ma tận thưa (chỉ cổ

phần từ trên đường chéo chính và trên một số đường song song sit với đường chéo

chính là khác khơng) nên đễ giải Cĩ thé lấy cạnh của các phin từ hữu hạn là đường

thing hoặc đường cong để xắp xi các min cĩ dang hình học phức tạp Phương pháp.

phần từ hữu han có thé dùng để giải gần đúng các bai toán biên tuyén tinh, phituyến va các bắt phương trình

1.5.1.3 Phương pháp nguyên lý Dalampe

“Theo nguyên lý Dalambe, bai toán động lực học hệ dao động sẽ đưa về bài

toán tinh học trên cơ sở đưa lực quán tỉnh vào cơ hệ, khi đó phương trình chuyển động sẽ được thiết lập trên cơ sở lấy tổng đại số các ngoại lực, phản lực và lực quán tính tắc dụng lên hệ khảo sắt Khi đó, các phần tử của hệ dao động sẽ được tách độc

lập và đặt ngoại lực cân bằng ở trạng thái tĩnh Tir đó xây dựng các phương trình

cho từng phi từ để giải hệ các phương trình đơn giản.

Phuong pháp này khá thông dụng để giải các bai toán động lực học và trực

quan hóa mối quan hệ ảnh hưởng lên từng phản tử riêng biệt trong hệ dao động.

Phương phấp này được dùng khi hệ dao động đơn giản

1.5.14 Phương pháp sử dụng phương trình Lagranger loại I

Phương trình Lagranger hạng II có dang tổng quát như sau:

8)

a Gy, Trong đó: T- him động năng của hệ

TH - hàm th năng của hệ

© - Ham hao tin của hệ.

a = Các tọa độ suy ring ( 4)

Q,— Lực suy rộng tương ứng với tọa độ suy rộng thứ i

Sau ki tìm được các him động năng, thé năng, năng lượng bao tin và các

lực suy rộng theo các tog độ suy rộng, thay vào phương trình Lagranger hạn Il ta

sẽ nhận được một hệ phương trình vi phân, số lượng phương trình vi phân trong hệ

tỷ lệ thuận với số lượng của các khối lượng qui đổi trong mô Bằng phương

pháp giải tích, một hệ phương trình vi phân luôn luôn có thể biến đổi được về mộtphường trình vi phân bậc cao với số bậc phụ thuộc vào số phương tinh vi phân

trong hệ.

1.5.1.5 Các phương pháp xây dựng hệ phương trình dao động

a Các giả thiết

“Để đơn giản hóa bài toán ở day đưa ra một số giá thiết:

Dao động của các bánh xe là độc lập với nhau, giả thiết này được dựa trên

tính

Trong mô hình dao động liên kết 6 tô được giả thiết đối xứng qua trục doccủa xe và xem độ mip mô của biên dang đường ở đưới bánh xe trái và phải là như

nhau và có cùng nguồn kich thích, có một khoảng tr thời gian.

b, Tân số dao động riêng thân xe

“Tân số riêng của hệ dao động được tính ở trang thi không có lực kích động

từ ngoài vào, lực cán giảm chin bằng không

"Đây là hệ dao động điều hoa, phương trình chuyỂn động tổng quát có dạng:

mX +cX =

Hay Ÿ+øÈX =0 Trang đó

ml ma trận khối lượng của hệ

~ e ma rên độ cứng của hệ

=X ma trận chuyển vị của hệ.

= Ä ma trận gia tốc chuyển vị của hệ.

= w tần số dao động riêng của hệ được xác định bởi công thức, o=\s

(rads)

Gọi oe, lin lượt la tần số dao động riêng của hệ ,không giảm chin và hệ có

giảm chắn ta có công thức liên hệ như sau: a = oy!

€,,C, là độ cứng của treo trước vả treo sau (N/m).

Ky là hệ số cân của treo trước và treo sau (N/m),

M là khối lượng phần treo (kg).

Ngoài ra trong Matlab ở nhóm lệnh khảo sit mô hình động học, có lệnh dùng

.đểtính tin số riêng của hệ thống động học rit nhanh chóng như sau:

fond] = damp sys)

Trong đó:

là tần số ri ig của hệ

di hệ số tắtdẫn

sys: là tên mô bình hệ thông động học

Cả hai cách tính đều cho kết quả giống nhau, do đó trong luận văn này sử

dụng cách tính thứ ai để tỉnh tin số riêng

¢ Tinh gi tốc bình phương trung bình

Gia ốc bình phương rong bình được tinh bing cách lập phương trinh mophỏng Kết qua tinh tin số riêng được hiển thị ngay trên giao điện khảo sit dao

động xe ô tô KIA K270011 và được trình bày ở phần tiếp theo.

d Thiết lập hệ phương trình dao động

* Mô hình dao động một phần từ khối lượng

Trên hình 1.23 tình bày mô hình dao động của một phần tứ khi lượng