Khi nghiên cứu sự chuyển động êm dịu của ôtô người ta phân biệt các phần tử sau đây xét về mặt cấu trúc:
- Phần trên lò xo: Tất cả các cụm máy, chi tiết máy có trọng lượng tác dụng lên lò xo, được thay thế bằng một khối lượng và các mô men quán tính của khối lượng đối với các trục quán tính trung tâm.
- Phần dưới lò xo: Tất cả các cụm máy, chi tiết máy có trọng lượng không tác dụng lên lò xo, được thay thế bằng một khối lượng tập trung.
- Bộ phận treo là bộ phận để truyền lực và các kích động của mấp mô mặt đường lên phần trên lò xo nhằm hạn chế tác dụng động lực học đối với phần trên lò xo.
21
- Bánh xe là bộ phận đàn hồi đảm bảo cho xe tiếp xúc ổn định với mặt đường và giảm bớt tác động động lực học của các mấp mô mặt đường đến ôtô
Trong thực tế, bản thân mỗi bộ phận cũng không phải là vật thể tuyệt đối cứng, tuy nhiên các biến dạng đàn hồi của chúng ảnh hưởng tới độ emm dịu của xe ôtô so với ảnh hưởng của các phần tử đàn hồi lò xo trong hệ thống treo, đàn hồi của bánh xe là không đáng kể. Vì vậy trong nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm phần trên của lò xo được xem như một vật thể cứng tuyệt đối. Các đặc trưng cơ bản của nó là khối lượng, các mô men quán tính của khối lượng đối với các trục quán tính chính trung tâm. Các chuyển vị là chuyển vị thẳng đứng của trọng tâm, chuyển vị góc của nó quanh các trục quán tính chính trung tâm.
Khi nghiên cứu về độ chạy êm của xe ôtô, qui ước bỏ qua các biến dạng và liên kết giữa các phần tử của phần dưới lò so và coi phần dưới lò so là một chất điểm (Khối lượng tập trung ở một điểm) tập trung ở tâm bánh xe. Như vậy chuyển vị của phần dưới lò xo sẽ tương ứng với chuyển vị thảng đứng của tâm trục bánh xe.
Các tác động động học do các mấp mô mặt đường gây ra tác động lên phần trên lò xo thông qua hệ thống treo của ôtô. Hệ thống này gồm các phần tử đàn hồi (lò xo), bộ dập tắt dao động (Bộ giảm chấn) và bộ phận dẫn hướng...
Mọi thông số (Có thể và không thể điều chỉnh) ảnh hưởng đến độ chạy êm của ôtô được gọi là các đặc trưng của hệ thống treo.
Phần tử cơ bản trong hệ thống treo là phần tử đàn hồi dùng để giảm các tác động động lực học do mấp mô mặt đường gây ra cho phần trên lò xo. Đặc tính cơ bản của phần tử đàn hồi (lò xo) là hệ thức giữa lực và biến dạng của nó do lực đó gây ra theo phương nghiên cứu
22
Đồ thị diễn tả sự liên hệ giữa lực đàn hồi (Pđh) và biến dạng gọi là đường đặc tính của phần tử đàn hồi (lò xo). Tốc độ gia tăng của Pđh khi biến dạng tăng được gọi là độ cứng của của lò xo Cx , hình (1-14)
Hình 1-14: Đường đặc tính đàn hồi của lò xo
Ta có : dh c x tg d dP C (2-4)
Trong đó c – Độ nghiêng của tiếp tuyến với đường đặc tính lò xo tại điểm ứng với biến dạng c
Hình 1.15: Đường đặc tính lò xo khi tăng và giảm tải
a, b- đường đặc tính động lực học khi tăng và giảm tải; c,d- đường đặc tính tĩnh khi tăng và giảm tải;
Pđ h C Pđhc c c n Pđ h 0 a b c d
23
Do những hao tổn bên trong (ma sát trong, tổn hao nhiệt….) đường đặc tính đàn hồi của lò xo Pđh () khi tăng tải và giảm tải là không trùng nhau và tạo thành một đường cong trễ khép kín (hình 1-15). Khi đó độ cứng lò xo được xác định từ đường trung bình giữa đường cong tăng tải và giảm tải (đường nét đứt)
Đường đặc tính của một số phần tử đàn hồi (khí hay thủy khí) phụ thuộc rõ rệt vào tốc độ biến dạng. Do đó người ta còn phân biệt các đặc tính tĩnh và động lực học. Đường đặc tính tĩnh được xây dựng khi tốc độ biến dạng lớn, nhiệt lượng xuất hiện không kịp tỏa ra môi trường xung quanh do đó độ cứng động lực học lớn hơn độ cứng tĩnh.
Người ta phân biệt độ cứng của phần tử đàn hồi theo hai dạng tuyến tính và phi tuyến. Phần tử đàn hồi có độ cứng không đổi có đặc trưng tuyến tính. Nếu độ cứng của nó phụ thuộc vào giá trị của biến dạng thì đó là phần tử đàn hồi có đặc trưng phi tuyến.
Vật liệu chế tạo các phần tử đàn hồi có nhiều loại khác nhau: Kim loại (lò xo lá, lò xo xoắn ốc trụ….), cao su, khí…đường đặc tính của phần tử đàn hồi là kim loại gần đúng với đường thẳng hơn (tuyến tính). Các loại còn lại có đường đặc tính là đường cong (đặc trưng phi tuyến).