Nghiên cứu đề xuất giải pháp giúp cải thiện độ êm dịu xe buýt sản xuất, lắp ráp tại việt nam

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu đề xuất giải pháp giúp cải thiện độ êm dịu xe buýt sản xuất, lắp ráp Việt Nam HÀ NHẬT ANH anhhn@adgroup-sci.vn Ngành Kỹ thuật ô tô Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Dương Ngọc Khánh Viện: Cơ Khí Động Lực HÀ NỘI, 04/2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu đề xuất giải pháp giúp cải thiện độ êm dịu xe buýt sản xuất, lắp ráp Việt Nam HÀ NHẬT ANH anhhn@adgroup-sci.vn Ngành Kỹ thuật ô tô Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Dương Ngọc Khánh Chữ ký GVHD Viện: Cơ Khí Động Lực HÀ NỘI, 04/2021 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn : Hà Nhật Anh Đề tài luận văn: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIÚP CẢI THIỆN ĐỘ ÊM DỊU XE BUÝT SẢN XUẤT, LẮP RÁP TẠI VIỆT NAM Chuyên ngành: Kỹ thuật ô tô Mã số HV: CA190137 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 07 /05 /2021 với nội dung sau: - Chỉnh sửa lỗi chế - Bổ sung phần lời cảm ơn Ngày 16 tháng 05 năm 2021 Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học riêng tơi hướng dẫn thầy hướng dẫn Các kết nghiên cứu trình bày luận văn trung thực, khách quan chưa bảo vệ học vị chưa tác giả khác công bố Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn, thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Tôi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Hà Nội, ngày 09 tháng 04 năm 2021 Người hướng dẫn khoa học Học viên PGS.TS Dương Ngọc Khánh Hà Nhật Anh Lời cảm ơn Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy giáo Bộ mơn Ơ tơ Xe chuyên dụng, Viện Cơ khí động lực, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tận tình giảng dạy kiến thức chuyên sâu lĩnh vực nghiên cứu tạo điều kiện giúp đỡ hồn thành luận văn Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Dương Ngọc Khánh, người thầy hướng dẫn cách nhiệt tâm, tận tình suốt trình nghiên cứu hồn thành luận văn Và cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng kính u biết ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp hỗ trợ động viên suốt thời gian tham gia học tập Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Tóm tắt nội dung luận văn Luận văn với mục tiêu nghiên cứu dao động xe buýt từ đề xuất giải pháp giúp cải thiện độ êm dịu xe buýt sản xuất, lắp ráp Việt Nam Luận văn thực thiết lập mơ hình mơ phịng động lực học để mô tả dao động xe bt thơng qua hệ phương trình vi phân Sau đó, sử dụng phần mềm MATLAB-SIMULINK để mơ hệ phương trình vi phân khảo sát đánh giá ảnh hưởng chuyển vị thân xe gia tốc thân xe biên dạng đường khác Kết nghiên cứu luận văn cho thấy, biên dạng đường khác nhau, tiêu gia tốc thân xe chuyển vị thân xe có thay đổi rõ rệt Từ đó, tác giả đề xuất giải pháp hợp lý nhằm nâng cao độ êm dịu ổn định dòng xe buýt sản xuất doanh nghiệp nước HỌC VIÊN Hà Nhật Anh MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DAO ĐỘNG Ô TÔ 1.1 Sự cần thiết việc nghiên cứu dao động ô tô 1.2 Tác động dao động ô tô lên thể người 1.3 Các tiêu đánh giá độ êm dịu: 1.4 Các tiêu chuẩn đánh giá dao động ô tô: 1.4.1 Tiêu chuẩn ISO/DIS 2631 1.4.2 Tiêu chuẩn dao động Việt Nam 1.5 Các nghiên cứu dao động ô tô 11 1.5.1 Các nghiên cứu dao động nước 11 1.5.2 Nghiên cứu dao động giới 13 1.6 Mục đích, đối tượng, phương pháp nghiên cứu 14 1.6.1 Mục đích nghiên cứu 14 1.6.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 14 1.6.3 Phương pháp nghiên cứu 14 CHƯƠNG 2: THIẾT LẬP VÀ KHẢO SÁT MÔ HÌNH DAO ĐỘNG CỦA Ơ TƠ 15 2.1 Kết cấu hệ dao động xe buýt 15 2.1.1 Phần treo 15 2.1.2 Phần không treo 15 2.1.3 Kết cấu hệ thống treo 16 2.1.4 Lốp xe 18 2.2 Xây dựng mơ hình dao động ô tô buýt không gian 18 2.2.1 Các loại mơ hình nghiên cứu dao động 18 2.2.2 Thiết lập hệ phương trình dao động xe buýt 20 2.2.3 Xác định lực mô men liên kết 22 2.3 Xây dựng hàm kích thích mặt đường 24 2.3.1 Mấp mô đơn: 25 2.3.2 Mấp mô dạng tuần hoàn: 26 2.3.3 Mấp mô mặt đường dạng ngẫu nhiên 26 2.4 Ứng dụng Matlab để mô đánh giá dao động xe 27 i 2.4.1 Giới thiệu chương trình MATLAB Simulink mô tả dao động xe khách 28 2.4.2 Các điều kiện mô xe 31 Thông số kỹ thuật xe 31 2.4.3 Thiết lập sơ đồ khối môi trường Simulink 32 2.5 Kết khảo sát 37 2.5.1 Mấp mô mặt đường dạng bậc 37 2.5.2 Kích thích mặt đường dạng tuần hồn 39 2.5.3 Kích thích mặt đường dạng ngẫu nhiên 41 CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN CẢI THIỆN DAO ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG TREO 43 3.1 Các biện pháp thay đổi thông số kết cấu 43 3.1.1 Biện pháp thay đổi độ cứng phần tử đàn hồi 43 3.1.2 Biện pháp thay đổi hệ số cản phần tử giảm chấn 44 3.2 Giải pháp hệ thống điều khiển 44 3.2.1 Các hệ thống treo điều khiển điện tử đại ngày 45 3.2.2 Đánh giá hiệu dao động hệ thống treo tích cực hệ thống treo bị động 47 3.3 Kết luận 51 KẾT LUẬN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Đơn vị Giải nghĩa z m Chuyển vị theo phương thẳng đứng khối lượng treo  rad Góc nghiêng ngang thân xe  rad Góc nghiêng dọc thân xe  rad Góc xoay thân xe quanh trục thẳng đứng m kg Khối lượng treo mA1 kg Khối lượng không treo cầu trước mA2 kg Khối lượng không treo cầu sau FK11 N Lực cản phần tử giảm chấn 11 FK12 N Lực cản phần tử giảm chấn 12 FK21 N Lực cản phần tử giảm chấn 21 FK22 N Lực cản phần tử giảm chấn 22 FC11 N Lực đàn hồi phần tử đàn hồi 11 FC12 N Lực đàn hồi phần tử đàn hồi 12 FC21 N Lực đàn hồi phần tử đàn hồi 21 FC22 N Lực đàn hồi phần tử đàn hồi 22 Jx Kgm2 Mơ men qn tính khối lượng quy trục X Jy Kgm2 Mơ men qn tính khối lượng quy trục Y 2w1 m Khoảng cách đặt thống treo cầu trước 2w2 m Khoảng cách đặt thống treo cầu sau 2b1 m Chiều rộng sở cầu trước 2b2 m Chiều rộng sở cầu sau l1 m Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước l2 m Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu sau Jx1 Kgm2 Mơ men qn tính khối lượng khơng treo cầu trước Jx2 Kgm2 Mơ men qn tính khối lượng không treo cầu sau iii Ký hiệu Đơn vị Giải nghĩa A1 rad Góc nghiêng ngang cầu trước A2 rad Góc nghiêng ngang cầu sau FCL11 N Lực đàn hồi lốp 11 FCL12 N Lực đàn hồi lốp 12 FCL21 N Lực đàn hồi lốp 21 FCL22 N Lực đàn hồi lốp 22 C11 N/m Độ cứng phần tử đàn hồi 11 C12 N/m Độ cứng phần tử đàn hồi 12 C21 N/m Độ cứng phần tử đàn hồi 21 C22 N/m Độ cứng phần tử đàn hồi 22 K11 Ns/m Hệ số cản phần tử giảm chấn 11 K12 Ns/m Hệ số cản phần tử giảm chấn 12 K21 Ns/m Hệ số cản phần tử giảm chấn 21 K22 Ns/m Hệ số cản phần tử giảm chấn 22 CL11 N/m Độ cứng lốp 11 CL12 N/m Độ cứng lốp 12 CL21 N/m Độ cứng lốp 21 CL22 N/m Độ cứng lốp 22 zA1 m Chuyển vị theo phương thẳng đứng cầu trước zA2 m Chuyển vị theo phương thẳng đứng cầu sau h11 m Kích thích mặt đường lên bánh xe 11 h12 m Kích thích mặt đường lên bánh xe 12 h21 m Kích thích mặt đường lên bánh xe 21 h22 m Kích thích mặt đường lên bánh xe 22 iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1 Mơ hình thể người hệ dao động Hình 1.2 Đồ thị đặc trưng mức êm dịu chuyển động ôtô Hình 1.3 Các giới hạn gia tốc thẳng đứng khoảng thời gian tác dụng cho phép theo hệ trục tọa độ quy định ISO 2631 Hình 1.4 Vùng dẫn sức khỏe TCVN 6964 10 Hình 2.1 Hệ thống treo xe buýt 16 Hình 2.2 Quan hệ tần số dao động riêng phần treo với độ võng tĩnh 17 Hình 2.3 Mơ hình ¼ 18 Hình 2.4 Mơ hình ½ 19 Hình 2.5 Mơ hình khơng gian xe bus 20 Hình 2.6 Mơ hình động lực học khơng gian 21 Hình 2.7 Mấp mơ đơn dạng hình thang 26 Hình 2.8 Màn hình khởi động Matlab 28 Hình 2.9 Thư viện nhóm chức Simulink 29 Hình 2.10 Cửa sổ tra cứu thư viện Simulink 30 Hình 2.11 Nội dung trình tự mơ Simulink 31 Hình 2.12 Sơ đồ khối tổng qt chương trình mơ dao động Matlab Simulink 33 Hình 2.13 Sơ đồ khối mô chuyển vị gia tốc thân xe 33 Hình 2.14 Sơ đồ khối mơ chuyển vị cầu sau xe 34 Hình 2.15 Sơ đồ mơ chuyển vị cầu trước xe 34 Hình 2.16 Sơ đồ mơ góc nghiêng cầu sau xe 35 Hình 2.17 Sơ đồ mơ góc nghiêng cầu trước xe 35 Hình 2.18 Sơ đồ mơ góc nghiêng dọc thân xe 36 Hình 2.19 Sơ đồ mơ góc nghiêng ngang thân xe 36 Hình 2.20 Sơ đồ mô lực đàn hồi lốp 37 Hình 2.21 Mấp mơ mặt đường dạng bậc 38 Hình 2.22 Chuyển vị thân xe theo mấp mô dạng bậc 38 Hình 2.23 Gia tốc thân xe theo mấp mơ dạng bậc 39 Hình 2.24 Mấp mơ mặt đường dạng tuần hồn 39 Hình 2.25 Chuyển vị thân xe theo mấp mơ dạng tuần hồn 40 v đổi chuyển vị không nhiều, gia tốc thân xe lại dao động liên tục với biên độ lớn Điều đồ thị Hình 2.28 Nhìn vào đồ thị Hình 2.29 thấy thay đổi gia tốc ngẫu nhiên liên tục Tần số thay đổi lớn, giá trị cực đại gia tốc lên đến 0,92 (m/s2); 1,21 (m/s2) 1,35 (m/s2) tương ứng với trường hợp khảo sát Những giá trị lớn nhiều so với giá trị cho phép theo TCVN a = 0,63 m/s² Do trì tình trạng thời gian dài, sức khỏe tài xê hành khách bị ảnh hưởng Để có nhìn xác tồn diện, cần phải kể đến gia tốc trung bình thân xe suốt hành trình kích thích Giá trị tương ứng với trường hợp khảo sát nêu đạt RMS1 = 0,30 (m/s2); RMS2 = 0,36 (m/s2) RMS3 = 0,42 (m/s2) Thực tế, gia tốc trung bình thân xe không lớn Tuy nhiên, giá trị gia tốc tức thời mà vượt ngưỡng nguy hiểm có tỉ lệ xuất cao, chúng gây tác hại xấu đến sức khỏe hành khách xe Hình 2.29 Gia tốc thân xe theo mấp mô dạng ngẫu nhiên Cả trường hợp khảo sát nêu thực với biên độ kích thích mặt đường nhỏ Nếu kích thích có giá trị lớn hơn, giá trị chuyển vị gia tốc thân xe thay đổi nhiều Do đó, êm dịu tính ổn định xe bị ảnh hưởng đáng kể Để hạn chế tình trạng này, cần phải đề xuất giải pháp để cải thiện tính tiện nghi thoải mái xe dao động 42 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN CẢI THIỆN DAO ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG TREO 3.1 Các biện pháp thay đổi thơng số kết cấu Dao động xe có ảnh hưởng lớn tới ổn định, an toàn tính tiện nghi xe Đặc trưng dao động thể thông qua thông số trạng thái: chuyển vị gia tốc thân xe (khối lượng treo) Nếu giá trị mà thay đổi liên tục với tần số biên độ lớn, êm dịu tính tiện nghi bị giảm Thậm chí, sức khỏe hành khách bị ảnh hưởng phải chịu dao động lớn thời gian dài Để cải thiện vấn đề trên, có nhiều phương án đề xuất Phương án đơn giản gặp thay đổi kết cấu hệ thống treo Phương án thực thơng qua việc tính tốn tối ưu độ cứng phần tử đàn hồi hệ số cản giảm chấn Trên thực tế, hãng sản xuất cố gắng để đạt điều Dưới tác giả giới thiệu cơng thức tính tốn tối ưu theo [20] 3.1.1 Biện pháp thay đổi độ cứng phần tử đàn hồi Từ công thức phương sai gia tốc thẳng đứng tác dụng lên phần treo: D   v2 F (0 ).[C1 K 22  C 22 (m1  m2 )] v0 F (0 )    1  2  4n212   (3.1) 4n 2.m22 K     Sai lệch chuẩn gia tốc thẳng đứng:  Z  DZ [m/sec2] (3.2) Sai lệch chuẩn tải trọng động tính bởi:  Nd  DNd [N] (3.3) v20 F (0 )  (m1  m2 )3 C22 (m1  m2 )2 K 2C2m1 (m1  m2 ) m1  DNd  C1      2 m22C1 m2C1K K2   m2 C1 K (3.4) Độ cứng C2 nhỏ, nâng cao độ êm dịu bớt cường độ va đập bánh xe mặt đường, nghĩa tăng độ an toàn Khi giải phương trình: d Z2 dC2  ta tìm nghiệm C2( Z min) cho biểu thức  Z cực tiểu giá trị Đó giá trị: C2( Z min) =0 Nghĩa để có độ êm dịu lớn nhất, độ cứng C2 phải không, hệ thống treo phải mềm vô Điều khơng thể thực được, độ võng tĩnh phần tử đàn hồi bị giới hạn cách khắt khe kết cấu chung gầm ôtô 43 Giá trị tối ưu độ cứng C theo tiêu an toàn chuyển động giới hạn mỏi mặt đường tính biểu thức  N d : C( Nd min)  C1.m1.m2 (m1  m2 ) (N/m) (3.5) C1  C L1.m A1.m1 2(m A1  m1 ) (3.6) C2  C L m A2 m2 ( m A  m2 ) (3.7) 3.1.2 Biện pháp thay đổi hệ số cản phần tử giảm chấn Giả thiết rằng, thông số kết cấu khác hệ dao động cố định, xét thay đổi hệ thống giảm chấn K2 Theo công thức hệ số tắt dần tương đối:   K2 m2 C2 (3.8) Từ điều kiện  Z2 dựa vào biểu thức  Z2  DZ2 tìm trị số K trị số tối ưu : K ( Z min)  C mA  m CL K1( Z min)  C1 K 2( Z min)  C2 N sec/ m mA1  m1 CL1 mA1  m2 CL (3.9) (3.10) (3.11) 3.2 Giải pháp hệ thống điều khiển Trên thực tế, thông số hệ thống treo mà thay đổi nhiều, gây ảnh hưởng tới kết cấu khả chịu tải xe độ bền chi tiết khác Hiện nay, dịng xe đại, có nhiều hệ thống treo tích hợp – điện tử sử dụng, hệ thống mang lại hiệu cao 44 3.2.1 Các hệ thống treo điều khiển điện tử đại ngày Hệ thống treo khí nén: Hệ thống treo khí nén hệ thống treo thay đổi độ cứng phần tử đàn hồi cách tự động Thay sử dụng lị xo nhíp lá, phận đàn hồi hệ thống treo khí nén bao gồm balloon khí chứa khí nén Khơng khí cấp vào balloon lấy từ bình chứa khí thơng qua đường ống dẫn Sự bơm khí nhả khí diễn cách tự động liên tục, phụ thuộc tình trạng dao động xe Vì chất khí nén được, nên xe dao động, hành khách cảm thấy êm dịu thoải mái Hiện nay, hệ thống treo khí nén sử dụng ô tô cao cấp số dịng xe khách cỡ lớn, xe giường nằm Hình 3.1 Bộ phận đàn hồi khí nén Hệ thống treo bán tích cực: Hệ thống treo bán tích cực hệ thống treo tích hợp – điện tử nhằm giúp nâng cao ổn định hệ thống treo Hệ thống treo hoạt động dựa nguyên tắc thay đổi độ cứng (độ nhớt) phần tử giảm chấn Khác với giảm chấn thông thường, giảm chấn hệ thống treo có chưa nhiều hạt kim loại nhỏ bên Ở trạng thái ổn định, hạt kim loại di chuyển ngẫu nhiên bên mơi chất giảm chấn Khi có kích thích cần dập tắt nhanh, dòng điện nhỏ cung cấp từ ECU tới lõi giảm chấn Bên lõi giảm chấn cuộn dây với nhiều vịng Khi có dịng điện chạy qua, từ trường xuất xung quanh cuộn dây Từ trường hút hạt kim loại khiến chúng liên kết chặt với nhau, lúc độ nhớt giảm chấn thay đổi Hệ thống treo bán tích cực sử dụng số dòng xe cao cấp, nhiên phổ biến chưa thực nhiều 45 Hình 3.2 Hệ thống treo bán tích cực Hệ thống treo tích cực: Hệ thống treo tích cực hệ thống treo vô đặc biệt, trang bị dịng xe cao cấp, xe du lịch cỡ lớn, dịng xe cần độ ổn định an tồn cao Hệ thống treo tích cực có nhiều dạng, phổ biến dạng sử dụng thêm piston thủy lực tích hợp với hệ thống treo thơng thường Khi xe dao động, cấu chấp hành sinh lực tương ứng nhằm triệt tiêu bớt dao động xe, giúp gia tăng ổn đinh tính tiện nghi cho người sử dụng Hình 3.3 Hệ thống treo tích cực 46 Hệ thống treo tích cực hoạt động hồn tồn tự động thơng qua điều khiển lập trình sẵn Các thơng số đầu vào chuyển vị, gia tốc thân xe, … thu thập thông qua cảm biến gắn xe Những liệu chuyển tới điều khiển trung tâm ECU để phân tích đánh giá Từ đó, điều khiển gửi tín hiệu điện áp đến cấu chấp hành để điều khiển q trình đóng mở cửa van thủy lực bên Có nhiều phương pháp dùng để thiết kế điều khiển cho hệ thống treo tích cực Các phương pháp điều khiển tuyến tính PID, LQR hay phương pháp điều khiển phi tuyến Siliding Mode Controll, Fuzzy Control Robust Control mang lại kết khả quan cho điều khiển Với đặc điểm kể trên, tác giả đề xuất phương pháp sử dụng hệ thống treo tích cực để nâng cao độ ổn định êm dịu cho xe Hệ thống treo tích cực lắp minh họa bánh xe với phương pháp điều khiển PID 3.2.2 Đánh giá hiệu dao động hệ thống treo tích cực hệ thống treo bị động Có nhiều phương pháp dùng để điều khiển hệ thống treo tích cực xe tơ, là: Phương pháp điều khiển PID, phương pháp điều khiển tối ưu (LQR), phương pháp điều khiển trượt – bám quỹ đạo (Sliding Mode Control), phương pháp điều khiển Mờ phương pháp phi tuyến điều hiển bền vững, điều khiển thích nghi, …Các phương pháp mang lại hiệu cao cho việc tối ưu độ êm dịu xe buýt Luận văn giới thiệu phương pháp điều khiển PID cho hệ thống treo tích cực theo [21] Bộ điều khiển PID sử dụng rộng rãi lĩnh vực điều khiển công nghiệp Bộ điều khiển có nhiều ưu điểm là: kết cấu đơn giản, bền vững ổn định, chi phí đầu tư thấp, … Tuy nhiên, điều khiển PID nhận tín hiệu đơn lẻ Do đó, hệ thống phức tạp sử dụng điều khiển Sơ đồ điều khiển PID thể hình 3.4 Tín hiệu e(t) sau khỏi điều khiển PID xử lý thuật toán: + Thuật toán khuếch đại: K p e  t  t + Thuật toán tích phân: K i  e   d + Thuật toán vi phân: K d de  t  dt 47 Hình 3.4: Sơ đồ hệ thống điều khiển PID Hệ thống treo tích cực với điều khiển PID nêu lựa chọn để tiến hành q trình mơ phỏng, kết so sánh với kết xe sử dụng hệ thống treo bị động thông thường Hệ thống treo tích cực với điều khiển PID nghiên cứu trang bị thử nghiệm bánh xe phía trước Với điều kiện mơ thơng số kỹ thuật nêu phần trên, tiêu quan trọng dùng để đánh giá vấn đề dao động hệ thống treo chuyển vị gia tốc thân xe Hình 3.5 Chuyển vị thân xe theo mấp mô dạng bậc Đồ thị Hình 3.5 cho thấy chuyển vị thân xe kích thích mặt đường có dạng bậc thang Nhìn vào đồ thị dễ dạng nhận thấy chênh lệch giá trị sử dụng hệ thống treo tích cực hệ thống treo bị động thơng thường Biên độ dao động cực đại trường hợp trang bị hệ thống treo tích cực khoảng 25,0 (mm), nhỏ trường hợp sử dụng treo bị động gần 5,0 (mm) Bên cạnh đó, biên độ tần số dao động thân xe sau kích thích mặt đường kết thúc giảm nhiều hệ thống treo tích cực trang bị 48 Hình 3.6 Gia tốc thân xe theo mấp mô dạng bậc Để có nhìn tổng qt hơn, cần phải so sánh giá trị dao động gia tốc thân xe trường hợp nêu trên, đồ thị Hình 3.6 điều Khi hệ thống treo tích cực sử dụng thay hệ thống treo bị động thông thường, biên độ tần số dao động gia tốc giảm nhiều hơn, chúng dao động ổn định gần “0” kích thích mặt đường khơng cịn So với TNVN 6494, giá trị gia tốc tối thiểu a=0.63 m/s², giá trị gia tốc điều kiện khảo sát nhỏ ngưỡng giới hạn cho phép Hình 3.7 Chuyển vị thân xe theo mấp mơ dạng tuần hồn Trong trường hợp kích thích mặt đường có dạng hàm sin, chuyển vị gia tốc thân xe đưa so sánh đồ thị Hình 3.7 Hình 3.8 Rõ ràng, biên độ dao động chuyển vị gia tốc sử dụng hệ thống treo tích cực giảm nhiều (chỉ 40,7% 37,5%) so với hệ thống treo bị động thông thường Giá trị gia tốc cực đại sử dụng hệ thống treo tích cực đạt 0,31 m/s², nhỏ nhiều so với ngưỡng giới hạn gây ảnh hưởng xấu 49 đến sức khỏe người Hình 3.8 Gia tốc thân xe theo mấp mơ dạng tuần hồn Nếu mấp mơ mặt đường có dạng ngẫu nhiên, chuyển vị gia tốc thân xe giảm đáng kể so với lúc ban đầu Điều minh chứng qua đồ thị Hình 3.9 Hình 3.10 Rõ ràng, hệ thống treo tích cực giúp cho xe cải thiện biên độ tần số dao động tất điều kiện mặt đường Do đó, độ ổn định tính tiện nghi xe nâng cao Hình 3.9 Chuyển vị thân xe mấp mơ dạng ngẫu nhiên 50 Hình 3.10 Gia tốc thân xe mấp mô dạng ngẫu nhiên Dựa kết thu từ điều khiển PID với hệ thống treo tích cực, giá trị chuyển vị gia tốc thân xe giảm đáng kể so với hệ thống treo bị động thông thường tương ứng với trường hợp khảo sát Các giá trị nhỏ giới hạn ảnh hưởng đến sức khỏe người Do đó, sử dụng hệ thống treo tích cực, độ êm dịu tính tiện nghi xe buýt khảo sát nâng cao Trong nghiên cứu này, điều khiển hệ thống treo tích cực sử dụng bánh xe Để nâng cao hiệu hệ thống treo tích cực, cần trang bị điều khiển với phương pháp nêu tất bánh xe tương ứng 3.3 Kết luận Hệ thống treo có vai trị vơ quan trọng việc đảm bảo ổn định, êm dịu tính tiện nghi cho xe di chuyển đường Đối với hệ thống treo bị động thông thường, thông số kết cấu độ cứng phần tử đàn hồi (C), hệ số cản phần tử giảm chấn (K), … cố định thay đổi Do đó, hệ thống treo khơng thể đáp ứng hoàn toàn yêu cầu ổn định êm dịu xe di chuyển Đi với phát triển khoa học, kỹ thuật cơng nghệ, có nhiều giải pháp nhằm nâng cao tính ổn định tiện nghi hệ thống treo đề xuất sử dụng thực tế Một số phương pháp mang lại hiệu tương đối tốt sử dụng hệ thống treo khí nén (có thể thay đổi độ cứng phần từ đàn hồi), hệ thống treo bán tích cực (có thể thay đổi hệ số cản phần tử giảm chấn), sử dụng hệ thống treo tích cực (trang bị thêm cấu chấp hành dạng piston thủy lực điện tử) Trong hệ thống nói trên, hệ thống treo tích cực mang lại hiệu cao ổn định 51 Để minh chứng hiệu hệ thống treo tích cực, luận văn khảo sát dao động xe sử dụng hệ thống treo bị động thông thường hệ thống treo tích cực Điều kiện kích thích mặt đường thay đổi liên tục trường hợp: kích thích dạng bậc, kích thích dạng tuần hồn kích thích dạng ngẫu nhiên Kết nghiên cứu cho thấy xe trang bị hệ thống treo tích cực thay hệ thống treo bị động thông thường, giá trị chuyển vị gia tốc thân xe giảm đáng kể Do đó, độ ổn định êm dịu xe nâng cao 52 KẾT LUẬN Dao động xe vấn đề quan tâm hàng đầu nhà sản xuất xe buýt Việt Nam Trong năm gần đây, liền với phát triển khoa học kỹ thuật, vấn đề sức khỏe người ngồi xe, tính ổn định tiện nghi xe cải thiện, đặc biệt vấn đề sức khỏe người ngồi xe Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến dao động xe là, kích thước xe, kết cấu hệ thống treo, kích thích mặt đường yếu tố ngoại cảnh khác Trong đó, kết cấu phần khơng treo ln tính tốn hiệu tối ưu dao động, đặc biệt thông số kết cấu hệ thống treo Việc sử dụng chương trình mơ dao động xe buýt MATLAB – Simulink khiến cho việc tính tốn, mơ thơng số đặc trưng cho dao động xe buýt THACO HB120-SL dễ dàng hơn, từ dễ dàng đưa kết so sánh trước sau sử dụng phương pháp cải thiện lên phần không treo, ta đề xuất phương án cải tiến hệ thống treo Luận với tiêu đề: “Nghiên cứu đề xuất giải pháp giúp cải thiện đọ êm dịu xe buýt sản xuất, lắp ráp Việt Nam” tập trung vào việc nghiên cứu đánh giá dao động xe buýt từ nêu giải pháp để cải thiện độ êm dịu tính tiện nghi xe Luận văn giới thiệu số phương pháp nhằm nâng cao độ ổn định tính tiện nghi hệ thống treo, chẳng hạn thay đổi thông số kết cấu sử dụng hệ thống điện tử Trong phương pháp sử dụng hệ thống treo tích cực thường sử dụng phổ biến thời điểm Kết nghiên cứu rằng, xe trang bị hệ thống treo tích cực, giá trị chuyển vị gia tốc thân xe giảm đáng kể so với hệ thống treo bị động thơng thường Từ đó, vấn đề độ êm dịu tính tiện nghi xe cải thiện nhiều Kết đạt luận văn sở cho nghiên cứu khác tương lai nhằm cải thiện độ êm dịu tính ổn định hệ thống treo Các hướng phát triển tiếp tương lai nghiên cứu phương pháp cải thiện độ êm dịu xe buýt với hệ thống treo tích cực, hệ thống treo khí nén; nghiên cứu q trình điều khiển hệ thống treo tích cực xe buýt, 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lưu Văn Tuấn (1993), Nghiên cứu dao động xe ca Ba Đình, sở đề xuất biện pháp nâng cao độ êm dịu chuyển động, Luận án Tiến sỹ Kỹ thuật, Hà nội [2] Nguyễn Văn Trà (2005), Nghiên cứu ứng dụng hệ thống treo bán tích cực sơ đồ 1/4 để nâng cao độ êm dịu chuyển động ô tô, Luận án Tiến sỹ Kỹ thuật, Hà Nội [3] Đặng Việt Hà (2010), Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số đến độ êm dịu chuyển động tơ khách đóng Việt Nam, Luận án Tiến sỹ Kỹ thuật, Hà Nội [4] Nguyễn Phúc Hiểu (1996), Nghiên cứu ảnh hưởng dao động lên khung xương Ơ tơ chuyển động đường, Luận án Tiến sỹ Kỹ thuật, Hà Nội [5] Trần Minh Sơn (2002), Nghiên cứu khả chịu tải khung xương xe ca tự đóng tác dụng tải trọng mặt đường ngẫu nhiên Việt Nam, Luận án Tiến sỹ Kỹ thuật, Học viện KTQS, Hà Nội [6] Phạm Đình Vi, (1992), Zvysovani kvality odpruzeni vozidel DIS, BRONO [7] Võ Văn Hường (2004), Nghiên cứu hồn thiện mơ hình khảo sát dao động Ơ tô vận tải nhiều cầu, Luận án Tiến sỹ Kỹ thuật, Hà Nội [8] Vũ Đức Lập (2000), Dao động ô tô, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội [9] Đào Mạnh Hùng (2006), Xác định lực động bánh xe mặt đường ô tô tải điều kiện sử dụng Việt Nam, Luận án Tiến sỹ Kỹ thuật, Hà Nội [10] Trần Minh Sơn (2002), Nghiên cứu khả chịu tải khung xương xe ca tự đóng tác dụng tải trọng mặt đường ngẫu nhiên Việt Nam, Luận án Tiến sỹ Kỹ thuật, Học viện KTQS, Hà Nội [11] Nguyễn Văn Trà (2005), Nghiên cứu ứng dụng hệ thống treo bán tích cực sơ đồ 1/4 để nâng cao độ êm dịu chuyển động ô tô, Luận án Tiến sỹ Kỹ thuật, Hà Nội [12] Đào Mạnh Hùng (2006), Xác định lực động bánh xe mặt đường ô tô tải điều kiện sử dụng Việt Nam, Luận án Tiến sỹ Kỹ thuật, Hà Nội [13] Trịnh Minh Hoàng (2002), Khảo sát dao động xe tải hai cầu kích thích ngẫu nhiên mặt đường, Luận văn Thạc sỹ kỹ Thuật, Hà Nội [14] Mitschke, M., (1990), Dynamik der Kraftfahrzeuge, Band C: Fahrverhalten Berlin: Springer [15] Werner Schiehlen; Berechnungsverfahren stochastischer Fahrzeugschwingungen Ing.-Arch 49 (1980), S 235-254, Müller,P.C.; Popp, K [16] Lúcio F.S Patrício, “AN INTEGRATED EDUCATIONAL TOOL FOR VEHICLE DYNAMICAL RESPONSE STUDIES”, Jánes Landre Jr., Leonardo J.M Saturnino, Marcelo Becker, and Clovis S Barcellos 54 [17] Owais Mustafa Siddiqui (2000), “Dynamic analysis of a modern urban bus for assessment of ride quality and dynamic wheel loads”, Ph.D thesis, ConcordiaUniversity Montreal, Quebec, Canada [18] Butsuen, (1989), The Design of Semi-active Suspension for Automotive Vehicles Ph D Dissertation MIT [19] Emanuele Guglielmino, (2008), Semi-active Suspension Control SpringerVerlag London Limited [20] Nguyễn Quốc Việt, “ Nghiên cứu, đánh giá độ êm dịu xe buýt Samco B47 sản xuất, lắp ráp Việt Nam”, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Hà Nội [21] Nguyen Tuan Anh, “CONTROL AN ACTIVE SUSPENSION SYSTEM BY USING PID AND LQR CONTROLLER”, International Journal of Mechanical and Production Engineering Research and Development (IJMPERD) 55 TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Cơ sở khoa học thực tiễn đề tài: Ơtơ phương tiện sử dụng phổ biến toàn giới với mục đích khác từ chở người vận chuyển hàng hóa Đi với phát triển khoa học kĩ thuật, yêu cầu ổn định, an tồn tính tiện nghi ô tô ngày nâng cao Để cải thiện vấn đề này, cần có nghiên cứu đánh giá độ êm diu tính ổn định xe điều kiện chuyển động khác Từ đó, đề xuất biện pháp để cải thiện tính tiện nghi độ êm dịu xe Các kết luận văn làm sở nghiên cứu khác tương lai Mục tiêu đề tài kết đạt được: Đề tài thực với mục đích nghiên cứu dao động xe buýt biên dạng đường khác dựa tiêu gia tốc thân xe chuyển vị thân xe Từ đó, tác giả đề xuất giải pháp hợp lý nhằm nâng cao độ êm dịu ổn định dòng xe buýt sản xuất doanh nghiệp nước Nội dung đề tài, vấn đề cần giải quyết: - Tổng quan vấn đề nghiên cứu ; - Thiết lập mơ hình khảo sát dao động xe bt ; - Đề xuất giải pháp cải thiện độ êm dịu xe buýt Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết mơ hình dao động kết hợp ứng dụng phần mềm mô Matlab Simulink Hà nội, tháng 04 năm 2021 Học viên 56 ... tiêu nghiên cứu dao động xe buýt từ đề xuất giải pháp giúp cải thiện độ êm dịu xe buýt sản xuất, lắp ráp Việt Nam Luận văn thực thiết lập mơ hình mơ phịng động lực học để mơ tả dao động xe bt...TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu đề xuất giải pháp giúp cải thiện độ êm dịu xe buýt sản xuất, lắp ráp Việt Nam HÀ NHẬT ANH anhhn@adgroup-sci.vn Ngành Kỹ thuật ô... tác giả luận văn : Hà Nhật Anh Đề tài luận văn: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIÚP CẢI THIỆN ĐỘ ÊM DỊU XE BUÝT SẢN XUẤT, LẮP RÁP TẠI VIỆT NAM Chuyên ngành: Kỹ thuật ô tô Mã số HV: CA190137 Tác giả,