Nghiên cứu ảnh hưởng của dao động liên kết giữa hệ thống truyền lực và hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển động của ô tô

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP -

HOÀNG ANH THÁI

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA DAO ĐỘNG LIÊN KẾT GIỮA HỆTHỐNG TRUYỀN LỰC VÀ HỆ THỐNG TREO ĐẾN ĐỘ ÊM DỊU

CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ TÔ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCChuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực

Thái Nguyên - Năm 2018

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

HOÀNG ANH THÁI

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA DAO ĐỘNG LIÊN KẾT GIỮA HỆTHỐNG TRUYỀN LỰC VÀ HỆ THỐNG TREO ĐẾN ĐỘ ÊM DỊU

CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ TÔ

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Chuyênngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Mã số:

TS Dương Thế Hùng

PHÒNG ĐÀO TẠO

Thái Nguyên - 2018

LỜI CAM ĐOAN

Họ và tên: Hoàng Anh Thái

Học viên: Lớp cao học K19- Trường Đại học Kỹ thuật Công Đại học Thái Nguyên.

nghiệp-Nơi công tác: Trường cao đẳng Lào Cai

Tên đề tài luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ảnh hưởng của dao động liênkết giữa hệ thống truyền lực và hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển độngcủa ô tô tô

Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực

Mã số: 80520116

Sau gần hai năm học tập, rèn luyện và nghiên cứu tại trường, em lựa chọn

thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu ảnh hưởng của dao độngliên kết giữa hệ thống truyền lực và hệ thống treo đến độ êm dịu chuyểnđộng của ô tô tô Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS.

Dương Thế Hùng và sự nổ lực của bản thân, đề tài đã được hoàn thành đáp

ứng được nội dung đề tài thạc sĩ kỹ thuật cơ khí động lực.

Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân em Các sốliệu, kết quả có trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trongbất kỳ một công trình nào khác trừ công bố của chính tác giả.

Thái Nguyên, ngày… tháng… năm 2018

HỌC VIÊN

Hoàng Anh Thái

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian học tập nghiên cứu làm đề tài luận văn thạc sĩ, em đãtiếp nhận được sự truyền đạt trao đổi phương pháp tư duy, lý luận của quýthầy cô trong Nhà trường, sự quan tâm giúp đỡ tận tình của tập thể giảng viênNhà trường, khoa Kỹ thuật Ô tô & MĐL, quý thầy cô giáo trường Đại học Kỹthuật Công nghiệp –Đại học Thái Nguyên, gia đình và các đồng nghiệp.

Em xin chân thành cảm ơn đến Ban giám hiệu Nhà trường, Tổ đào tạoSau đại học - Phòng đào tạo, quý thầy cô giáo tham gia giảng dạy đã tận tìnhhướng dẫn tạo điều kiện để em hoàn thành luận văn này.

Em cũng xin bày tỏ biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Dương Thế Hùngvà tập thể cán bộ giáo viên khoa Kỹ thuật Ô tô & MĐL, hội đồng bảo vệ đềcương đã hướng dẫn cho em hoàn thành luận văn theo đúng kế hoạch và nộidung đề

Trong quá trình, thời gian thực hiện mặc dù đã có nhiều cố gắng song dokiến thức và kinh nghiệm chuyên môn còn hạn chế nên chắc chắn luận văncòn nhiều thiếu sót, rất mong được sự đóng góp quý báu của quý thầy cô vàcác bạn đồng nghiệp tiếp tục trao đổi đóng góp giúp em để luận văn đượchoàn thiện

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ix

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 - NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 3

1.1.Tổng quan về độ êm dịu chuyển động của ô tô và các chỉ tiêu đánh giá 31.1.1.Khái niệm độ êm dịu chuyển động của ô tô 3

1.1.2.Các chỉ tiêu, phương pháp đánh giá độ êm dịu chuyển động 4

1.1.2.1 Gia tốc bình phương trung bình theo thời gian tác động 4

1.1.2.2 Chỉ tiêu cường độ dao động 5

1.1.2.3 Chỉ tiêu về tải trọng động 6

1.2.Tổng quan về các công bốkhoa học liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu 71.3.Kết luận chương 1 12

1.3.1.Mục tiêu của đề tài 12

1.3.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 12

1.3.3 Phương pháp nghiên cứu 12

CHƯƠNG 2 - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA DAOĐỘNG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC VÀ HỆ THỐNG TREO ĐẾN ĐỘ ÊMDỊU CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ 14

2.2 Phương pháp xây dựng mô hình tính toán nghiên cứu ảnh hưởng củadaođộng hệ thống truyền lực và hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển động của ô

tô 18

2.2.1 Xây dựng mô hình dao động hệ thống truyền lực 18

2.2.2 Xây dựng mô hình dao động ô tô 31

2.2.3 Xây dựng mô hình dao động nghiên cứu ảnh hưởng của dao động hệthống truyền lực và hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển động của ô tô 34

2.3 Mô hình toán học mô phỏng ảnh hưởng của dao động hệ thống truyềnlực và hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển động của ô tô 36

2.4 Kết luận chương 2 38

CHƯƠNG 3 - MÔ PHỎNG ẢNH HƯỞNG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC VÀ HỆ THỐNG TREO ĐẾN ĐỘ ÊM DỊU CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ 40

3.1 Xây dựng mô hình mô phỏng 40

3.1.1 Xác định nguồn kích thích từ động cơ đốt trong 41

3.1.2 Xác định kích thích từ mặt đường 43

3.2 Mô phỏng và phân tích kết quả 44

3.2.1 Ảnh hưởng của dao động xoắn động cơ và hệ thống truyền lực 45

3.2.2 Ảnh hưởng của dao động hệ thống treo 53

3.3 Kết luận chương 3 59

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ

Hình 2.1 Sơ đồ các phương pháp mô phỏng 15

Hình 2.2 – Mô hình cơ học và sơ đồ động lực học tương ứng 22

Hình 2.3 - Chuyển đổi từ mô hình cơ học sang mô hình động lực học 23

H ì n h 2 4 - Các bư ớ c đ ơ n g i ả n h o á h ệ t h ốn g đ ộ n g l ự c 29

Hình 2.5 - Sơ đồ hóa khối lượng được treo 32

Hình 2.6 - Sơ đồ hóa khối lượng không được treo 32

Hình 2.7 Mô hình hóa hệ thống treo 33

Hình 2.8 - Sơ đồ dao động tương đương của ô tô [] 33

Hình 2.9 - Mô hìnhnghiêncứuảnhhưởngcủadao độnghệthốngtruyềnlựcvà hệthống treo đến độ êm dịu chuyển động của ô tô 36

Hình 3.1 - Sơ đồ cấu trúc Simulink mô phỏng dao động liên kết giữa động cơvà hệ thống truyền lực 40

Hình 3.2 - Mô hình Simulink - Simscape mô phỏng động cơ đốt trong 41

Hình 3.3 Sự phụ thuộc của mô men động cơ theo thời gian khi động cơ có sốxilanh khác nhau 42

Hình 3.4 - Quan hệ giữa mô men, tốc độ động cơ 4 xilanh theo thời gian ởmức ga khácnhau 43

Hình 3.5 - Kết quả mô phỏng mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO - loại C 44

Hình 3.6 - Sự thay đổi của mô men trên bán trục M23 khi chịu kích thích từđường và động cơ 46

Hình 3.7 - Sự thay đổi của mô men trên bán trục M23 46

khi chịu kích thích động cơ 46

Hình 3.8- So sánh sự thay đổi của mô men trên bán trục M23 47

khi chịu và không chịu kích thích động cơ 47

Hình 3.9 - Sự thay đổi của mô men trên bán trục M23 khi chịu kích thích từđường và động cơ 47Hình 3.10 - Kết quả tính toán mô men xoắn trên khâu M35 48khi ô tô sử dụng động cơ có số xilanh khác nhau 48Hình 3.11 Giá trị gia tốc dao động theo phương thẳng đứng (a) và bìnhphương

trung bình của gia tốc (b) khi ô tô di chuyển trên đường ISO C class [14] 49

Hình 3.12 Quan hệ giữa az, arms và số xilanh động cơ khi ô tô chưa chuyểnđộng và động cơ vận hành ở chế độ bướm ga mở cực đại 50Hình 3.13 Sự thay đổi của gia tốc dao động theo phương thẳng đứng và giá trịbình phương trung bình của nó khi ô tô chưa chuyển động, động cơ vận hànhở các chế độ mở bướm ga khác nhau .51

Hình 3.14 - Gia tốc dao động của ô tô khi xe đứng yên và chỉ chịu tác độngcủa

dao động của ĐCĐT 52Hình 3.15 - Sự thay đổi của gia tốc ô tô theo phương thẳng đứng khi chịu vàkhông chịu tác động của đường 52Hình 3.16 - Sự thay đổi của gia tốc dao động cầu trước theo thời gian khi cókể đến và không kể đến tác động từ động cơ 53

Hình 3.17 - Sự thay đổi của gia tốc dao động cầu trước và cầu sau theo thờigian khi có kể đến tác động từ động cơ 54Hình 3.18 - Sự thay đổi của giá trị lực từ cầu trước tác dụng lên khung xe khicó kể đến và không kể đến tác động từ động cơ 55Hình 3.19- Sự thay đổi của giá trị lực từ các cầu xe tác dụng lên khung xe khicó kể đến và không kể đến tác động từ động cơ 55Hình 3.20 - Sự phụ thuộc của awz vào độ cứng của hệ thống treo trước và saukhi xe chỉ chịu kích thích dao động từ động cơ 56

Hình 3.21 - Sự phụ thuộc của awz vào độ cứng của hệ thống treo trước và saukhi xe chỉ chịu kích thích dao động từ động cơ và mấp mô mặt đường 56

Hình 3.22 - Sự phụ thuộc của awz vào độ cứng của hệ thống treo trước và saukhi xe chỉ chịu kích thích từ mấp mô mặt đường 57Hình 3.23- Sự phụ thuộc của awz vào hệ số cản của hệ thống treo trước và saukhi xe chỉ chịu kích thích từ mấp mô mặt đường 57Hình 3.24 - Sự phụ thuộc của awz vào hệ số cản của hệ thống treo trước và saukhi xe chỉ chịu kích thích dao động từ động cơ và mấp mô mặt đường 58

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Bảng đánh giá chủ quan độ êm dịu ô tô theo ISO 2631 - 1 4

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

x

ChBề Chia, T

ọKhHT Hệ ĐL ĐộĐC Độ4W Hệ

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển vượt bậc của ngành công nghiệp thìngành công nghiệp ôtô cũng đã và đang từng bước phát triền Trong số cácngành công nghiệp sản xuất dân dụng, ngành ôtô có liên kết đầu vào và đầu rarộng nhất và sự phối hợp công nghệ cao nhất Do vậy ngành này có ảnhhưởng lớn đến quá trình công nghiệp hóa của nền kinh tế quốc dân, chính bởilý do đó việc thúc đẩy ngành công nghiệp ôtô thành công trở nên rất quantrong.

Hệ thống treo có một vai trò quan trọng nhằm nâng cao độ êm dịuchuyển động của xe cũng như giảm các tác động xấu đến mặt đường giaothông Nghiên cứu độ em dịu chuyển động đã và đang nhiều nhà nghiên cứuquan tâm cải tiến thiết kế theo hướng nâng cao hiệu quả sử dụng của nó Xuất

phát từ ý tưởng nghiên cứu em đã chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng củadao động liên kết giữa hệ thống truyền lực và hệ thống treo đến độ êm dịuchuyển động của ô tô tô” dưới sự hướng dẫn khoa học thầy giáo TS Dương

Thế Hùng.

Mục tiêu của đề tài

Xây dựng được phương pháp nghiên cứu cho phép đánh giá ảnh hưởngcủa dao động hệ thống truyền lực và hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển độngcủa ô tô

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu ảnh hưởng của dao động liên kết giữa hệ thống truyền lựcvà hệ thống treo ô tô 2 cầu, 4 bánh chủ động.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu bằng phương pháp mô phỏng lý thuyết với sự trợ giúp củaphần mềm Matlab-Simulink 2015.

Nội dung chính của đề tài

Chương 1 - Nghiên cứu tổng quan

Em xin chân thành cảm ơn !

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2018

HỌC VIÊN

Hoàng Anh Thái

CHƯƠNG 1 - NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

1.1.Tổng quan về độ êm dịu chuyển động của ô tô và các chỉ tiêu đánh giá

1.1.1.Khái niệm độ êm dịu chuyển động của ô tô

Trong quá trình khai thác ô tô chúng ta thấy rằng các yếu tố về mặt kếtcấu của xe và các yếu tố từ bên ngoài như chất lượng bề mặt đường, sự vậnhành của người lái có tác động rất lớn đến độ êm dịu chuyển động của xe.Những dao động này thông thường có ảnh hưởng xấu đến hiệu quả làm việccủa ô tô.

Thứ nhất, những dao động không mong muốn này ảnh hưởng xấu đếnhàng hóa, tuổi thọ của các cụm chi tết trên xe và đặc biệt là ảnh hưởng xấu tớisức khỏe của hành khách ở trên xe.

Thứ hai, qua nghiên cứu thấy rằng đối với ô tô vận tải khi khai thác ởchất lượng bề mặt đường xấu thì vận tốc trung bình giảm 40% đến 50%,quãng đường khai thác giữa hai kì đại tu giảm 35% đến 40%, suất tiêu haonhiên liệu tăng 50%-70% điều này kéo theo năng suất vận chuyển giảm35% đến 40% và giá thành vận chuyển tăng 50% đến 60%

Thứ ba, đối với những người làm nghề lái xe, trong trường hợp họ phảilàm việc một thời gian dài dưới điều kiện lao động rung xóc, dao động nhiềusẽ gây ra mỏi mệt cơ thể, ức chế thần kinh dẫn đến nguy hiểm trong khi vậnhành xe Nhiều nghiên cứu đã cho thấy con người nếu phải chịu đựng lâutrong môi trường dao động của ô tô sẽ mắc chứng bệnh về hệ thần kinh, nãobộ

Như vậy, độ êm dịu chuyển động của ô tô là một trong những chỉ tiêuquan trọng khi đánh giá chất lượng của một chiếc xe Độ êm dịu chuyển độngcủa ô tô phụ thuộc vào kết cấu của xe và đặc điểu của nguồn kích động, cuốicùng là phụ thuộc vào kỹ thuật của người lái xe.

1.1.2.Các chỉ tiêu, phương pháp đánh giá độ êm dịu chuyển động

1.1.2.1 Gia tốc bình phương trung bình theo thời gian tác động

* Theo tiêu chuẩn ISO 2631 - 1 [21] đã đưa ra chỉ tiêu đánh giá độ êm

dịu chuyển động ô tô thông qua các giá trị của gia tốc bình phương trung bìnhtheo phương thẳng đứng dựa vào các công trình nghiên cứu của thế giới Giátrị của gia tốc bình phương trung bìnhtheo phương thẳng đứng được xácđịnh theo

công thức sau đây:

T - Thời gian khảo sát.

Điều kiện chủ quan đánh giá độ êm dịu ô tô theo độ biến thiên gia tốcquân phương theo phương thẳng đứng theo tiêu chuẩn ISO 2631-1 [21] đượcđánh giá bằng cách so sánh với giá trị trong Bảng 1.1

Bảng 1.1 Bảng đánh giá chủ quan độ êm dịu ô tô theo ISO 2631 - 1a

ZCp

< 0 Tỏ015 Mộ0m Ká 0m Kô15 Rất>2m Cc

* Ưu điểm của tiêu chuẩn VBI - 2057 và tiêu chuẩn ISO 2631 - 1: thuậnlợi cho việc phân tích và đánh giá dao động toàn bộ của xe Thông qua các môhình dao động vật lý và toán học của toàn bộ xe hoặc các phần mền chuyên

-dùng như ADAMS, LMS hoàn toàn xác định đượ giá trị biến thiên của gia tốcdao động theo miền thời hoặc miền tần số Trong thời gian gần đây phươngpháp này đã được các nhà khoa học trên khắp thế giới áp dụng và sử dụngtiêu chuẩn ISO 2631 - 1 để phân tích, đánh giá độ êm dịu chuyển động củacác phương tiện giao thông.

1.1.2.2 Chỉ tiêu cường độ dao động

*Theo tiêu chuẩn VBI - 2057 của Đức đã đưa ra hệ số KB để đánh giá độdao động[9,19].Trong tiêu chuẩn này, có ba mức độ được được sử dụng đểđánh giá dao động của ô tô:

- KB = 20 giới hạn êm dịu;- KB = 50 giới hạn điều khiển;- KB = 125 giới hạn gây bệnh lý;

Cường độ dao động KB là một hàm số của gia tốc, phương tác dụng, thờigian và tần số tác dụng Như vậy, để xác định KB đối với xe tải ta phải xácđịnh

được gia tốc của Cabin, trong công thức tính toán sau này là Z , gia tốc tạitrọng

tâm khối lượng được treo phía trước.KB = f( Z1 ,f1, )

Chỉ tiêu về an toàn hàng hoá: chỉ tiêu về an toàn hàng hoá hiện nay chỉ cóHiệp hội Đóng gói Đức BFSV [3] nêu ra vấn đề Dựa vào đó, với nghiên cứuảnh hưởng của dao động với đường, Mitschke đề ra ngưỡng cho an toàn hànghoá như sau [19]:

Trong đó: Z là gia tốc theo phương thẳng đứng của thùng xe, khốilượng được treo.

a Chỉ tiêu tải trọng động ảnh hưởng tới độ bền chi tiết.

Để khảo sát vấn đề này, tác giả sử dụng hệ số tải trọng động cực đại, đượcxác định theo công thức sau:

Fz ,st

b Chỉ tiêu về mức độ thân thiện với đường

Từ những năm 1990 đến nay, nhóm xe ôtô vận tải ngày càng được pháttriển theo hướng nâng cao được tải trọng và đã đạt được kết quả đáng ghinhận Tỉ trọng kinh tế của cầu và đường trong ngành giao thông ngày càngđược đánh giá cao Các nhà khoa học của các quốc gia như Anh, Mỹ đã đặtvấn đề nghiên cứu ảnh hưởng của dao động ôtô đối với cầu và đường Đãchứng minh được rằng mức độ ảnh hưởng của dao động ôtô đến cầu và đườngcó tỷ lệ với số mũ

bậc bốn của áp lực bánh xe tới bề mặt đường Họ đã đưa ra khái niệm “Roadstress Coefficient” tạm dịch là hệ số áp lực đường W- là hệ số có thể đánh giámức độ ảnh hưởng của dao động ôtô tới cầu và đường Trong một số tài liệucòn có tên tiếng anh là Dynamic wear factor Theo đó, Wilkinson [20,22] đãđưa ra công thức xác định hệ số áp lực đường W như sau:

W=1+6 2 +44 (1-5)= max( f z , d y

Năm 1974 phần tử giảm chấn có điều khiển đầu tiên được đưa vào sửdụng trong hệ thống treo đã đánh dấu một bước tiến quan trọng trong lịch sửnghiên cứu phát triển và hoàn thiện hệ thống treo Kể từ đó,một số công trìnhnghiên cứu về lĩnh vực này đã được triển khai: có thể kể đến công trình [26]đã nghiên cứu tối ưu hệ thống treo tích cực và bán tích cực dựa trên mô hình1/4 với kích thích ngẫu nhiên từ bề mặt đường Các tác giả Ahmadian vàMarjoram [26]

bằng việc sử dụng mô hình treo bán tích cực (semi active suspension) 1/4 xe

với các phần tử điều khiển là giảm chấn dạng ON-OFF đã khảo sát đặc tínhtần số - biên độ của gia tốc khối lượng phần được treo, dịch chuyển của hệthống treo và của lốp xe với tác động đầu vào có vận tốc dịch chuyển theophương thẳng đứng ngẫu nhiên Trong những năm gần đây việc ứng dụng kỹthuật điều khiển để điều khiển giảm chấn được nghiên cứu khá tỉmỉ trongcác công bố

* Nghiên cứu nguồn gây dao động:

Trong quá trình chuyển động của ô tô, dao động của ôtô được sinh ra đólà dạng dao động cưỡng bức Một trong những nguồn gây kích thích dao độngđó làbiên dạng mấp mô của bề mặt đường Trong lịch sử, các quốc gia pháttriển trên thế giới như: Mỹ, Anh, Pháp, Đức, Nga đã có nhiều công trìnhnghiên cứu về công nghệ, thiết bị đo và đánh giá chất lượng của bề mặtđường Các nhà khoa học đã xây dựng các quy trình đo đạc, đánh giá chấtlượng đường ôtô thông qua chỉ tiêu độ mấp mô bề mặt đường Vấn đề nghiêncứu phương pháp đo và sử lý các số số liệu đo để có thểxác định được các quyluật của mấp mô bề mặt đường là một vấn đề rộng lớn được nhiều tác giả trênthế giới quan tâm với các hướng nghiên cứu như sau: Mô hình hoá mấp môbề mặt đường (thực hiện việc mô hình hoá, các tác giả phải khảo sát các loạimặt đường, từ đó phân chia đường ra từng loại) Trong đó,các tác giả đã phânloại các biên dạng mấp mô mặt đường Phương pháp thực nghiệm (đo đạc trựctiếp trên mặt đường bằng các thiết bị đặc biệt), quy luật của các mấp mô bềmặt đường sẽ được biểu diễn dưới dạng số Kết quả số này rất thuận tiện choviệc xử lý bằng máy tính để từ đó xây dựng các hàm toán học mô tả mấp môcủa bề mặt đường

với sai số có thể chấp nhận được hoặc bằng các phép toán xác suất thống kêđối với đại lượng ngẫu nhiên, rời rạc.

Các nghiên cứu về mặt đường ngẫu nhiên còn được trình bày trong cáccông trình [7,23,24]

Các nhà thiết kế đường giao thông trên thế giới đã đưa ra tiêu chuẩn ISO8068(1995) về cách phân loại mặt đường quốc lộ và được phân cấp thành 8cấp[25] và hiện nay đã được nhiều nhà nghiên cứu sử dụng là kích thích ngẫunhiên đầu vào cho bài toán dao động ô tô.

* Nghiên cứu về biên dạng bề mặt đường

- Công trình nghiên cứu ảnh hưởng của biến dạng mặt đường đến tảitrọng tác dụng lên ô tô khảo sát trên Quốc lộ 1A Trong công trình này tác giảđã đo đạc và thu thập được số liệu mấp mô biên dạng mặt đường trên tuyếnđường

1A Hà Nội- Lạng Sơn, xử lý số liệu và đưa vào bài toán dao động để xác địnhtải trọng tác dụng lên ôtô [9].

- Công trình nghiên cứu về mấp mô đường và chế tạo thiết bị đo xóc kiểuphản ứng của MDX-73 của GS Nguyễn Xuân Đào và đã được thử nghiệmtrên các tuyến đường chính của Việt Nam, từ đó ban hành quy trình của ngành(TCVN-1015/QĐKT4).

* Nghiên cứu về dao động ô tô

- Công trình của tác giả PGS.TS Dư Quốc Thịnh - chủ nhiệm đề tài mangmã số: B91-03, T16/90-CK, T18/91-CK đã có nghiên cứu mang tính chất lýthuyết và định hướng về vấn đề dao động.

- Công trình “Nguyễn Thái Bạch Liên Aplikace matematikecho Modelupri Reseni perovani Soupravy Silnicnich Vozidel, luận án Tiến sỹ, Brno 1979”khảo sát dao động của xe tải hai cầu dưới tác động ngẫu nhiên của mặt đường.Trong luận án tác giả xây dựng mô hình không gian dao động của ôtô hai cầuvới kích thích ngẫu nhiên.

- Công trình của tác giả Triệu Quốc Lộc nghiên cứu về ghế của máy kéovà đã có thiết kế dùng cho máy kéo Việt Nam và bao tay dùng cho công nhânvận hành máy kéo.

- Công trình “Trịnh Minh Hoàng, khảo sát dao động ô tô dưới kích độngmặt đường ngẫu nhiên, luận án thạc sỹ kỹ thuật, Đại học Bách khoa Hà nội,

2002” nghiên cứu ảnh hưởng của thông số kết cấu và điều kiện làm việc củaôtô đến độ êm dịu chuyển động Trong luận án tác giả giải quyết bài toán daođộng 7 bậc tự do với kích động mặt đường là hàm phổ của Iasenko[8].

- Công trình “Phạm Đình Vi, Zvysovani kvality odpruzeni vozidel, DIS,1992, BRONO” nghiên cứu ứng dụng hệ thống treo có điều khiển để nâng caochất lượng độ êm dịu chuyển động của ô tô Trong luận án này các tác giả tậptrung nghiên cứu hệ thống treo bán tự động với các mô hình ¼ và ½

- Công trình “Lưu Văn Tuấn, Nghiên cứu dao động xe ca Ba Đình, trên

cơ sở đó để tính các biện pháp nâng cao độ êm dịu chuyển động, Luận án Tiến

sỹ MS 02-01-39, 1993 ĐHBK Hà Nội” nghiên cứu khá hoàn chỉnh dao độngcủa ôtô nhiều cầu Trong luận án tác giả nghiên cứu đặc tính phi tuyến củaphần tử đàn hồi của hệ thống treo, lốp xe với mô hình không gian và giảiquyết bài toán dao động bằng phương pháp giải tích và lập trình bằng ngônngữ Pascal

* Nghiên cứu các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động của ôtô:

Để nghiên cứu mức độ ảnh hưởng của dao động đến sức khoẻ con người và tìm ra các vùng thông số đặc trưng của dao động như: tần số, vận tốc, gia

tốc, biên độ dao động… mà các dao động trong khu vực đó có ảnh hưởng đếnsức khoẻ con người cần sự phối hợp nghiên cứu của các chuyên gia thuộcnhiều lĩnh vực khác nhau: công nghệ ôtô; an toàn lao động, y tế… tập trungchủ yếu ở các vấn đề ảnh hưởng của các biên độ và tần số rung động đối vớicơ thể con nguời được đề cập đến trong nhiều tài liệu khác nhau [19, 21] Việcđưa ra các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu của chuyển động của các ôtô phụ thuộcvào sự phát triển của khoa học của từng nước, phụ thuộc vào tâm sinh lý hànhkhách của mỗi nước và các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu khác nhau.

* Nghiên cứu về dao động hệ thống truyền lực và dao động tương hỗ giữa hệ thống truyền lực với hệ thống treo

Các nghiên cứu về hệ thống truyền lực được đề cập đến trong nhiềucông bố Điển hình trong [6] tác giả đánh giá tải trọng trong hệ thống truyềnlực bằng phương pháp lý thuyết và thực nghiệm, đối tượng nghiên cứu là xetải Trong [1] các tác giả đã đưa ra phương pháp nghiên cứu tải trọng trong hệthống truyền lực, xây dựng mô hình động lực học của các hệ thống truyền lựcô tô với kiểu truyền lực cơ khí và thủy lực Trong các tài liệu [13,14,33] cáctác giả nghiên cứu về các loại hệ thống truyền lực trên ô tô, chế độ tải trọngtrong các sơ đồ truyền lực khác nhau

Việc nghiên cứu dao động liên kết giữa hệ thống treo và hệ thốngtruyền lực được đề cập đến trong công bố [30], ở đây tác giả đề cập đến môhình dao động liên kết một cách sơ lược và nghiên cứu ảnh hưởng của daođộng liên kết trong trường hợp khởi hành ô tô tại chỗ Trong [10], các tác giảđã xây dựng mô hình dao động liên kết giữa hệ thống truyền lực và hệ thốngtreo của ô tô với công thức bánh xe 4x4, sử dụng mô hình để nghiên cứu đánhgiá ảnh hưởng của hệ thống truyền lực đến độ êm dịu chuyển động của ô tô.

Hệ thống treo trên xe được thiết kế nhằm giảm tác động từ mặt đườngkhông bằng phẳng tới hành khách, hàng hoá chuyên chở Tương ứng với điềukiện hoạt động khác nhau ( điều kiện đường xá, mức độ quá tải…) yêu cầu đốivới hệ thống treo có thể thay đổi Khi ô tô chuyển động trên đường khôngbằng

phẳng có thể cùng xảy ra sự dao động không những ở khối lượng được treo vàkhông được treo của ô tô mà còn xuất hiện dao động ở các chi tiết của hệthống truyền lực dẫn tới tăng tải trọng động [10] và giảm độ tin cậy của cácchi tiết trên ô tô cũng như gây lên sự tổn hao công suất của động cơ do phảitiêu tốn năng lượng cho các dao động này.

1.3.Kết luận chương 1

Từ việc phân tích các tài liệu cho thấy, cho đến nay đã có rất nhiều côngtrình công bố liên quan đến dao động và độ êm dịu chuyển động của ô tô Tuynhiên các công trình này thường tập trung vào nghiên cứu ảnh hưởng củađường và kết cấu hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển động của ô tô, ngượclại có những nghiên cứu về dao động của hệ thống truyền lực lại thường bỏqua ảnh hưởng của dao động hệ thống treo Chính vì vậy, tôi chọn đề tài

“Nghiên cứu ảnh hưởng của dao động liên kết giữa hệ thống truyền lực vàhệ thống treo đến độ êm dịu chuyển động của ô tô” làm đề tài luận văn tốt

nghiệp của mình Khi nghiên cứu, tiêu chí đánh giá ảnh hưởng của các hệthống này đến độ êm dịu chuyển động của ô tô là giá trị gia tốc bình phươngtrung bình theo thời gian tác động awz.

1.3.1.Mục tiêu của đề tài

Xây dựng được phương pháp nghiên cứu cho phép đánh giá ảnh hưởngcủa dao động hệ thống truyền lực và hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển độngcủa ô tô

1.3.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu ảnh hưởng của dao động liên kết giữa hệ thống truyền lựcvà hệ thống treo ô tô 2 cầu, 4 bánh chủ động.

1.3.3 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu bằng phương pháp mô phỏng lý thuyết với sự trợ giúp củaphần mềm Matlab-Simulink 2015.

1.3.4 Nội dung chính của đề tài

Chương 1 - Nghiên cứu tổng quan

Chương 2 - Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của dao động hệ thống truyềnlực và hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển động của ô tô

Chương 3 - Mô phỏng ảnh hưởng của hệ thống truyền lực và hệ thống treo đếnđộ êm dịu chuyển động của ô tô

Kết luận

CHƯƠNG 2 - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦADAO ĐỘNG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC VÀ HỆ THỐNG TREO ĐẾN

ĐỘ ÊM DỊU CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ

2.1 Đặt vấn đề

Để nghiên cứu động lực học ô tô nói chung và nghiên cứu ảnh hưởngcủa hệ thống truyền lực đến động lực học theo phương dọc của ô tô nói riêng,người ta có thể sử dụng 2 phương pháp chính:

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trên xe thực- Phương pháp mô phỏng

Đối với phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ta có thể tiến hànhnghiên cứu trong phòng thí nghiệm hoặc trên đường Ưu điểm của phươngpháp này là đảm bảo tính chính xác cao do việc lựa chọn điều kiện thí nghiệmđúng với thực tế khai thác cần nghiên cứu, tuy nhiên phương pháp này cónhược điểm lớn là chi phí nghiên cứu cao do phải tiến hành trên xe thực vàthời gian nghiên cứu kéo dài.

Ngày nay, nhờ sự trợ giúp của các phần mềm mô phỏng mạnh việcnghiên cứu động lực học của các cơ hệ thường được sử dụng thông quaphương pháp mô phỏng So với phương pháp nghiên cứu thực nghiệmphương pháp này có ưu điểm là giảm được chi phí nghiên cứu do không phảitiến hành trên mô hình thực, đồng thời phương pháp này cũng cho phépnghiên cứu một cách chi tiết ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến đốitượng nghiên cứu một cách nhanh chóng.

Mô phỏng có thể hiểu theo nghĩa là phương pháp mô hình hóa dựa trênviệc xây dựng mô hình số và dùng phương pháp số để tìm các lời giải Đây làphương pháp hữu hiệu để nghiên cứu đối tượng, nhận biết các quá trình, cácquy luật trong tự nhiên cũng như trong kỹ thuật Ngày nay, với sự trợ giúp đắclực của khoa học máy tính người ta đã phát triển các mô hình hóa cho phépxây

dựng các mô hình ngày càng gần với đối tượng nghiên cứu Đồng thời, việcthu nhận, xử lý thông tin về mô hình rất thuận tiện, nhanh chóng và chính xác.Chính vì vậy phương pháp mô phỏng các vấn đề trong kỹ thuật đã phát triểnvà đang được áp dụng trong nhiều lĩnh vực hoạt động công nghiệp Việc môphỏng tốt giúp ta nắm rõ bản chất của vấn đề, thể hiện được các khả năng cóthể xảy ra trong thực tế.

Khi mô phỏng động lực học của ô tô có thể xem ô tô là một hệ cơ họcnhiều vật bao gồm nhiều khối lượng như: thân xe, bánh xe, động cơ, hệ thốngtruyền lực giữa chúng có mối liên hệ rất phức tạp với nhau thông qua cácphần tử đàn hồi và giảm chấn Tùy theo mục đích nghiên cứu có thể sử dụnghai phương pháp mô phỏng sau đây để nghiên cứu dao động ô tô [4,6,10, 13]

- Mô phỏng thông qua thiết lập hệ phương trình vi phân liên kết giữacác vật trong hệ;

- Mô phỏng thông qua mô tả các vật và liên kết.

Sơ đồ hai phương pháp này trình bày trên hình 2.1

a) b)

Hình 2.1 Sơ đồ các phương pháp mô phỏng

a Mô phỏng thông qua xây dựng hệ phương trình vi phânb Mô phỏng thông qua mô tả vật và liên kết

2.1.1 Phương pháp mô phỏng thông qua thiết lập hệ phương trình vi phânliên kết giữa các vật trong hệ

Đây là cách thức truyền thống đã được sử dụng trong nhiều năm qua, khi

mô phỏng theo phương pháp này trước tiên ta phải phân tích mô hình thành cơhệ nhiều vật và xây dựng các hệ phương trình vi phân cân bằng cho từng vật.Phương pháp này tuy mất nhiều thời gian hơn nhưng lại giúp chúng ta kiểmsoát mô hình một cách cụ thể rõ ràng hơn Trình tự của phương pháp này thựchiện như sau:

+Xây dựng mô hình tính toán: Để xây dựng được mô hình tính toán

trước tiên cần xây dựng mô hình cơ học từ hệ thống thực, xây dựng mô hìnhđộng lực học và đơn giản hóa mô hình này để nhận được mô hình tính toán.

+ Xây dựng mô hình toán học: Mô hình toán học là hệ các phương

trình toán học biểu diễn hoạt động của hệ thống theo mô hình tính toán Môhình toán học có thể nhận được bằng nhiều phương pháp khác nhau [2,4,5]như phương pháp Newton, Lagrange II, D’alambe, nguyên lý Jodan

+ Giải mô hình toán học bằng phần mềm chuyên dùng: Khi có được

mô hình tính toán ta có thể nghiên cứu dao động của hệ bằng các phần mềmchuyên dụng Khảo sát dao động của hệ trên miền thời gian và miền tần sốxácđịnh các thông số “ra”, khi thay đổi các thông số “vào” và các thông số kếtcấu Các phần mềm chuyên dùng để giải quyết các mô hình toán có thể kể tớinhư: MatrixX (từ các hệ tích hợp), EASY5 (của hãng Boeing) và Matlab vớicông cụ Simulink (của Mathworks Inc) Các phần mềm này đều có các khảnăng tương đương, tùy thuộc vào mục tiêu bài toán mà ta lựa chọn phầnmềm phù

Để thực hiện việc mô phỏng thì việc rất quan trọng đó là xác định cácthông số trên mô hình, tín hiệu đầu vào, tín hiệu đầu ra, các thông số điềukhiển quá trình mô phỏng

- Xác định các thông số trên mô hình:

Các thông số của mô hình liên quan tới các giá trị mà thông thườngkhông bị thay đổi trong trong quá trình mô phỏng Các thông số cơ bản củacác hệ cơ

khí là khối lượng và độ cứng của các khâu đàn hồi Trong thực tế các thông sốcủa mô hình cũng có thể thay đổi theo thời gian, nhưng thông thường chúngthay đổi chậm hơn nhiều so với các biến động lực được tính toán trong quátrình mô phỏng.

- Tín hiệu đầu vào:

Thông thường các hệ thống phản ứng với một hoặc nhiều tín hiệu đầuvào, việc mô phỏng cũng cần có yêu cầu như vậy.

- Xác định kết quả xuất ra:

Mô phỏng thường không chỉ định các kết quả xuất ra Kết quả xuất rathường là các quá trình phụ thuộc vào thời gian của các biến vật lý của hệthống.

- Xác định các thông số điều khiển quá trình mô phỏng:

Các thông số điều khiển quá trình mô phỏng là các giá trị tùy chọn Cácgiá trị này sẽ chỉ ra cách thực hiện các phương pháp số trong quá trình môphỏng Thông thường đó là bước thời gian, khoảng tích phân, sai số cho phépvà việc lựa chọn thuật toán tích phân.

+ Phân tích kết quả:

Đây là bước cuối cùng của việc mô phỏng, dựa trên việc phân tích kếtquả sẽ cung cấp thêm các thông tin để giải quyết mục tiêu ban đầu mà bài toánđặt ra.

2.1.2 Phương pháp mô phỏng thông qua mô tả các vật và liên kết

Mô phỏng thông qua mô tả các vật và liên kếtlà một cách thức môphỏng thông qua các vật chuẩn và các liên kết chuẩn có sẵn trong một số phầnmềm chuyên dụng Để thực hiện cách này, sau khi nghiên cứu hệ thống sẽchia hệ thống thành các vật và các liên kết giữa chúng mà không cần quan tâmđến việc thiết lập các hệ phương trình Hiện nay có các phần mềm chuyêndụng để mô phỏng dạng này như Alaska, Adam, Modelica, Universal

Ưu điểm của phương pháp mô phỏng thông qua mô tả vật và liên kết làkhông mất thời gian để thiết lập hệ phương trình cân bằng cho các vật của cơ

hệ nhờ sử dụng các modul chuẩn có sẵn trong các phần mềm Do đó, thời gianthiết lập mô hình và lập trình trên máy tính sẽ được rút ngắn.

Tuy nhiên, cách thức mô phỏng theo phương pháp này có một số nhượcđiểm Nhược điểm thứ nhất đó là các phần mềm chuyên dụng dạng này mặcdù đã xuất hiện ở thị trường Việt Nam nhưng chi phí cho việc mua các phầnmềm này còn quá cao và hiện tại chỉ là các bản demo nên độ tin cậy thấp.Nhược điểm thứ hai là khó nghiên cứu rõ bản chất của các quá trình diễn ratrong các modul chuẩn và chưa thể can thiệp vào chúng, vì thế sẽ hạn chế khảnăng nghiên cứu mở rộng cũng như việc kiểm soát quá trình tính toán và kếtquả chưa rõ

Như vậy, trong hai phương pháp mô phỏng kể trên, mỗi phương phápcó ưu nhược điểm riêng Trong luận văn này tác giả sử dụng phương pháp môphỏngthông qua thiết lập hệ phương trình vi phân liên kết giữa các vật tronghệ để nghiên cứu ảnh hưởng của yếu tố động cơ và hệ thống truyền lực vàkích thích từ mặt đường đến độ êm dịu chuyển động của ô tô.

2.2 Phương pháp xây dựng mô hình tính toán nghiên cứu ảnh hưởngcủadao động hệ thống truyền lực và hệ thống treo đến độ êm dịu chuyểnđộng của ô tô

2.2.1 Xây dựng mô hình dao động hệ thống truyền lực

Để xây dựng mô hình tính toán dao động hệ thống truyền lực, trong luậnvăn này tác giả phương pháp xây dựng mô hình dao động xoắn, theo []phương pháp này gồm các bước sau:

- Xây dựng mô hình cơ học.

- Xây dựng sơ đồ động lực từ mô hình cơ học đã có.

- Xây dựng sơ đồ tính toán bằng cách đơn giản hoá mô hình động học.

a Mô hình cơ học:

Mô hình cơ học của hệ thống chính là sơ đồ động học của nó, trong đóthể hiện các phần tử dưới dạng sơ đồ hoá Các sơ đồ động học có hai dạng: sơ

đồ với các thông số tập trung và sơ đồ với các thông số phân bố Để cho đơngiản người ta thường gọi chúng là sơ phân bố (liên tục) và sơ đồ tập trung (rờirạc) Trong các sơ đồ phân bố, mỗi phần tử được đặc trưng bằng hai tính chất:tính quán tính và tính đàn hồi

Tất cả các hệ thống thực đều là hệ thống phân bố, nhưng để đơn giản,trong quá trình phân tích người ta thường tìm cách quy chúng về dạng tậptrung bằng cách bỏ qua các tính chất ít quan trọng hơn của các phần tử.

Hệ thống truyền lực của ôtô là hệ thống dạng phân bố nhưng khi sơ đồhoá nó người ta thường thể hiện dưới dạng sơ đồ dao động tập trung Việc quyđổi từ dạng phân bố về tập trung (còn gọi là rời rạc hoá ) được thực hiện dựatrên cơ sở sau: các dao động xoắn trong HTTL có phổ không liên tục với tầnsố riêng nằm trong miền dưới 300Hz, vì vậy có thể sử dụng các sơ đồ dạngtập trung để tính toán các quá trình dao động xoắn trong miền tần số trên.

Trong các hệ thống được quy về dạng tập trung, các khối lượng đượccoi là tập trung và chỉ có tính quán tính Các chi tiết trong hệ thống có nhiệmvụ nối các khối lượng với nhau có dạng phần tử đàn hồi được đăc trưng bởimột độ cứng nhất định Trong qúa trình nghiên cứu dao động xoắn người tacoi các phần tử có kích thước dọc theo trục quay không vượt quá hai lầnđường kính là các phần tử tập trung Khối lượng phân bố của các phần tử nàyđược tính đến một cách tương đối chính xác bằng cách quy chúng về khốilượng tập trung Việc lập sơ đồ tập trung của hệ thông truyền lực được thựchiện trên cơ sở nghiên cứu kỹ cấu tạo của các cụm trong hệ thống để từ đóphân các chi tiết thành hai loại: loại chỉ có tính quán tính (khối lượng tậptrung) và loại chỉ có tính đàn hồi (phần tử nối).

Những phần tử chỉ có tính quán tính trong hệ thống truyền lực thường là:

bánh răng, các đĩa của ly hợp, bánh đà, các mặt bích, các chi tiết của ổ bi, các

chi tiết vỏ Các chi tiết chỉ có tính đàn hồi thường là các trục và một số chi tiếtđàn hồi chuyên dụng trong hệ thống truyền lực.

Trong quá trình lập sơ đồ tính toán, việc phân loại và xác định cácthông số của các phần tử một cách chính xác đóng vai trò quyết định và ảnhhưởng trực tiếp đến kết quả tính toán Chẳng hạn, các bánh răng có độ đàn hồirất nhỏ nên thường được coi là khối lượng tập trung, nhưng khi nghiên cứunhững dao động tần số cao thì độ đàn hồi của nó cần được tính đến Lốp xe lànhững phần tử đặc biệt, chúng vừa có độ đàn hồi cao lại vừa có trọng lượnglớn nên khi sơ đồ hoá chúng thường được thể hiện bằng một khối lượng tậptrung nối với một phần tử đàn hồi Nếu xét một cách tổng quát, ôtô được sơđồ hoá như một hệ dao động bao gồm tập hợp các khối lượng tập trung đượcnối với nhau bằng các khâu đàn hồi không quán tính Trên sơ đồ này thể hiệntất cả những mối liên hệ động học giữa các trục và các bộ phận thực hiện bởicác bánh răng và các cơ cấu truyền động Ngoài ra trên sơ đồ còn thể hiện cáclực và momen tác dụng lên các phần tử của hệ thống, trong đó có lực ma sát làthành phần tiêu thụ năng lượng dao động.

Trong mô hình cơ học ngoài các phần tử đàn hồi, khối lượng tập trungcòn có các khối lượng liên kết phản lực Khối lượng liên kết phản lực là cácphần tử vỏ nối với khung và do đó tham gia vào quá trình dao động của hệthống truyền lực Các khối lượng liên kết phản lực được thể hiện trên sơ đồdưới dạng lò so xoắn, một đầu nối với vỏ của cơ cấu đầu kia nối với khungcủa ôtô được xem là cố định Các thông số cơ bản của mô hình cơ học làmômen quán tính của các khối lượng quán tính Ii tính theo trục quay và độđàn hồi ei của các phần tử đàn hồi Độ đàn hồi của các phần tử đàn hồi là đạilượng nghịch đảo của độ cứng và được tính bằng góc quay (rad) của một trongnhững mặt cắt của trục khi nó phải chịu momen xoắn bằng 1Nm đặt vào mộtđầu trục trong khi đầu kia bị ngàm cứng Độ đàn hồi của trục và momen quántính của các khối lượng được xác định bằng thực nghiệm hoặc tính theo cácbản vẽ cấu tạo.

l- Chiều dài mối ghép then.

h - Chiều cao hiệu dụng của then.z - Số then.

Độ đàn hồi của các khớp cácđăng được tính:

ecd  3

Trong đó d- là đường kính các trục nối.

Độ đàn hồi của nhíp, của cầu chủ động theo phương dọc xe (độ đàn hồi liênkết):

(2-4)

Độ đàn hồi riêng của bánh răng quy về 1 trong hai trục:

1 2

Khi nghiên cứu những quá trình quá độ xảy ra trong thời gian rất ngắnngười ta thường bỏ qua sự thất thoát năng lượng.Nhưng khi nghiên cứu tới cácquá trình liên quan đến dao động ổn định thì ảnh hưởng của việc thất thoátnăng lượng trở nên đáng kể.Vì vậy, trong những trường hợp này cần phải tínhđến các phần tử tiêu thụ năng lượng.

Trong quá trình dao động, năng lượng dao động bị mất mát trong bảnthân các chi tiết, trong các mối ghép then, then hoa, trong các ổ đỡ trục, trongcác vết ăn khớp bánh răng, trong các phớt làm kín, và trong các cơ cấu giảmchấn

a Xây dựng sơ đồ động lực học:

Để chuyển đổi sơ đồ cơ học thành sơ đồ động lực người ta quy cácthông số của sơ đồ cơ học về một hoặc vài trục và thể hiện hệ thống bằng cácquy ước[30].

Thực chất, việc quy đổi trên ứng với việc chuyển đổi hệ toạ độ của môhình cơ học với điều kiện cơ bản là bảo toàn động năng, thế năng và hàm thấtthoát năng lượng của các phần tử trước và sau chuyển đổi.

Trên hình 2.3 là một ví dụ về việc chuyển đổi từ mô hình cơ học sang sơđồ động lực Giả sử các khối lượng 1 và 2 bị xoắn đi các góc tương ứnglà1

và 2 so với vị trí ban đầu (khi mômen xoắn bằng 0) thì động năng của hệ thống

được tính bằng tổng động năng của các khối lượng:

Ek  Ek1  Ek 2  1 I '  '2  1

Thế năng của hệ thống bằng tổng thế năng của hai phần tử:

Hình 2.3 - Chuyển đổi từ mô hình cơ học sang mô hình động lực học

 2  2 ; 1 

 1  i 2 Vậy ta có biểu thức thu được là:

i 1 (  i) 2 

  e 1 2 ;   ie 1 2 ; E  1 2 1 1

14)

Các công thức thu gọn trên đây cũng đúng với các dạng sơ đồ cơ họckhác Trong trường hợp tổng quát, các thông số của sơ đồ động lực được tínhtừ các thông số của mô hình cơ học theo các công thức như sau :

I  I ' i ;  ' 2 (2-15)Trong đó:

i 2 eii

ei ii

I’i ,e’i – các thông số của mô hình cơ học.

Ii , ei – các thông số của sơ đồ động lực của hệ thống.

Trong hệ thống truyền lực có một số bộ phận có khả năng phân chia dòng

công suất, chẳng hạn như các hộp số hành tinh, bộ vi sai trong các cầu chủđộng

(số 11 và 13 trongbảng p1) Đặc điểm của các cơ cấu này là dòng công suấtcó thể được truyền theo nhiều đường khác nhau, nhưng trong mọi trường hợptất cả các trục của cơ cấu đều phải chịu tải Do vậy ở đây người ta dùng tớikhái niệm độ đàn hồi chung của hệ thống Trong trường hợp tổng quát độđàn hồi

chung của hệ thống được xác định theo công thức sau:

ei : Độ đàn hồi của trục nói với khối lượng thứ i ;

ii : Tỉ số truyền của cơ cấu tính từ khối lượng quy dẫn tới khối lượngthứ i trong điều kiện tất cả các khối lượng khác đều đứng yên.

Mômen quán tính của các chi tiết trong các cơ cấu có phân chia dòngcông suất cũng được tính theo công thức.

Các dao động xoắn trong hệ thống truyền lực có mối liên hệ chặt chẽvới chuyển động tịnh tiến của khối lượng treo và khối lượng không đượctreo.Vì vậy, trong quá trình nghiên cứu chế độ tải trọng trong hệ thống truyềnlực cần

góc của bánh đà tương đương, ta có:

m v 2 I  2



 ; I a ma  2 2   

Đối với chuyển động tịnh tiến của ôtô v = r0 Trong đó r0 là bán kínhlăn của bánh xe trong điều kiện lăn không trượt Khi đó:

Bánh đà tương đương với khối lượng chuyển động tịnh tiến của xe đượcnối với bánh xe bằng khâu đàn hồi là lốp, có độ đàn hồi là eL Việc truyềnmômen từ bánh xe tới các khối lượng chuyển động tịnh tiến được thực hiệnnhờ thành phần phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh xe theo phươngdọc Thành phần lực này bị hạn chế bởi khả năng bám của bánh xe lên mặtđường.

Trên các sơ đồ tính toán bánh xe và các khối lượng chuyển động tịnhtiến được thể hiện bằng hai bánh đà nối với nhau bởi khâu đàn hồi tương ứngvới độ đàn hồi tiếp tuyến của lốp Trong khâu nối này có bộ truyền ma sát vớinhiệm vụ hạn chế momen truyền không quá momen bám của bánh xe đối vớimặt đường.

Trong đó:

M  

 là hệ số bám của bánh xe đối với mặt đường.

Rz thành phần phản lực thẳng đứng của mặt đường tác dụng lên bánh xe.