Ô tô là một hệ cơ học phức tạp bao gồm nhiều bộ phận, khối lượng như: Thân vỏ xe, trục, bánh xe phận, khối lượng của ô tô thành hai khối lượng chính đó là khối lượng được treo (là động cơ, hệ thống truyền lực,... giữa những khối lượng đó có mối liên hệ rất phức tạp với nhau thông qua các phần tử đàn hồi (lò xo, nhíp, tấm đàn hồi) và phần tử giảm chấn. Tuy nhiên khi nghiên cứu về hệ thống treo của ô tô ta có thể chia những bộ phận, khối lượng của xe thành hai khối lượng chính đó là khối lượng được treo (là toàn bộ khối lượng của xe nằm bên trên hệ thống treo – SVTH: Nguyễn Xuân Toàn
lò xo và giảm chấn) và hệ thống không được treo (là khối lượng nằm dưới hệ thống treo và bên trên bánh xe).
Số bậc tự do của mỗi khối lượng theo đúng định nghĩa là số tọa độ độc lập đủ để xác định vị trí của nó ở từng thời điểm trong không gian.
Tùy theo từng mục đích nghiên cứu về dao động của hệ thống treo ta có thể xây dựng mô hình vật lý hệ thống trong mặt phẳng dọc, ngang hoặc là trong không gian. Trong mặt phẳng dọc, dao động thẳng đứng và quay quanh trục ngang đi qua trọng tâm của khối lượng được treo ảnh hưởng đến độ êm dịu chuyển động của xe. Trong mặt phẳng ngang, chuyển vị góc của khối lượng được treo quay quanh trục dọc đi qua trọng tâm của xe sẽ quyết định đến tính dẫn hướng và mức độ ổn định chuyển động của xe. Theo những nghiên cứu cho thấy ô tô được thiết kế có khối lượng phân bố đối xứng qua mặt phẳng dọc nên những dao động trong mặt phẳng dọc và mặt phẳng ngang là độc lập với nhau. Mô hình dao động ô tô được xây dựng phải đảm bảo: sát với thực tế, đơn giản, thuận tiện trong tính toán, phù hợp với mục đích nghiên cứu và cho kết quả chính xác nhất.
Trong đề tài này vì để có thể đánh giá một cách toàn diện nhất những ảnh hưởng của các yếu tố đến chất lượng hệ thống treo (cả về độ êm dịu chuyển động và tính dẫn hướng, ổn định chuyển động của xe) nên cần phải đánh giá trong cả hai mặt phẳng dọc và ngang thân xe để có thể đánh giá được chất lượng toàn diện của hệ thống. Mô hình vật lý cả thân xe được xây dựng đối với xe có hệ thống treo cầu trước độc lập và cầu sau phụ thuộc.
Hình 2.1 Mô hình không gian hệ thống treo xe cầu sau phụ thuộc, trước độc lập. Thông số chủ yếu của hệ thống.
Ks1, Ks2 : độ cứng của phần tử đàn hồi hệ thống treo ở trục trước và sau. Cs1,Cs2 : hệ số cản của giảm chấn hệ thống treo ở trục trước và sau. Ct1 ,Ct2 : hệ số cản của lốp trước và sau.
Kt1, Kt2 : độ cứng của lốp trước và sau.
q1l , q1r : biên dạng đường ở bánh trước bên trái và bánh trước bên phải. q2l , q2r : biên dạng đường ở bánh sau bên trái và bánh sau bên phải. a : khoảng cánh từ trục trước tới trọng tâm.
b : khoảng cách từ trục sau tới trọng tâm.
2d1: khoảng cách giữa hai phần tử đàn hồi cầu trước. 2d2 : khoảng cách giữa hai phần tử đàn hồi cầu sau. 2dp1 : khoảng cách giữa hai tâm vết lốp trước. 2dp2 : khoảng cách giữa hai tâm vết lốp sau. Những giả thiết:
Khi thiết lập mô hình dao động ô tô cần phải có một số giả thiết. Những giả thiết này nhằm làm cho quá trình nghiên cứu tính toán đơn giản hơn song không làm mất đi tính tổng quát của bài toán và vẫn đảm bảo độ chính xác cần thiết. Những giả thiết cơ bản khi xây dựng mô hình như sau:
• Khối lượng ô tô phân bố đối xứng qua mặt phẳng dọc.
SVTH: Nguyễn Xuân Toàn
• Phần khối lượng được treo coi như cứng tuyệt đối, có khối lượng là M và có mô men quán tính đối với trục ngang đi qua trọng tâm phần được treo là Jy và mô men quán tính đối với trục dọc đi qua trọng tâm phần được treo là Jx.
• Phần khối lượng không được treo được coi là cứng tuyệt đối, có khối lượng
tương ứng ở cầu thứ i là mui (với i = 1,2), mô men quán tính đối với trục dọc đi qua trọng tâm là Ii (với i = 1,2).
• Bỏ qua những nguồn kích thích dao động trên xe, coi mấp mô mặt đường là
nguồn kích thích dao động duy nhất.
• Mặt đường được coi như cứng tuyệt đối.
• Bánh xe tiếp xúc với mặt đường là tiếp xúc điểm, trong các mô hình phi
tuyến cho phép bánh xe tách khỏi mặt đường. Chọn hệ trục tọa độ:
• Hệ trục tọa độ cố định:
Gốc tọa độ trùng với hình chiếu của trọng tâm khối lượng được treo xuống nền đường, các trục tọa độ x dọc theo thân xe và trục z vuông góc với nền đường.
• Hệ tọa độ suy rộng:
Hệ tọa độ có gốc tại trọng tâm của các khối lượng trong hệ. Khối lượng được treo M bao gồm:
Zs : dịch chuyển thẳng đứng của thân xe.
sx
ϕ : chuyển vị góc của khối lượng được treo M quanh trục Ox.
sy
ϕ : chuyển vị góc của khối lượng được treo M quanh trục Oy.
Khối lượng không được treo cầu trước mu1:
Zu1 : dịch chuyển thẳng đứng theo trục Z của khối lượng không được treo mu1.
Khối lượng không được treo cầu sau mu2:
Zu2 : dịch chuyển thẳng đứng theo trục Z của khối lượng không được treo cầu
sau.
2
u
ϕ : chuyển vị góc của khối lượng không được treo cầu sau quanh trục Ox.