a. Mô hình ¼
Mô hình 1/4 bao gồm hai khối lượng được treo M (đặc trưng cho khối lượng thân xe) và không được treo m (đặc trưng bởi khối lượng bánh xe, cầu xe và các thành phần liên kết). Phần được treo và không được treo liên kết với nhau thông qua các phần tử đàn hồi của treo và giảm chấn, có độ cứng lò xo là K, hệ số cản giảm chấn C, hình vẽ (2.1). zb M m C K za q L L C K Hình 2.1 Mô hình dao động 1/4
Để có thể chuyển mô hình vật lý thành mô hình động lực học hệ dao động ô tô, cần phải có một số giả thiết nhằm đơn giản cho việc tính toán nhưng vẫn đảm bảo tính đúng đắn của kết quả. Quá trình nghiên cứu trong mô hình 1/4 chỉ xét dao động của một trong bốn bánh xe, dao động của hệ là nhỏ, tuyến tính, xung quanh vị trí cân bằng tĩnh, bánh xe lăn không trượt và luôn tiếp xúc với đường...
Mô hình 1/4 có thể dùng để chọn tối ưu các thông số như độ cứng lốp, khối lượng không được treo m, độ cứng K và hệ số cản giảm chấn C theo các hàm mục tiêu vừa nêu trên.
b, Mô hình dao động liên kết
Mô hình động lực học này biểu thị dao động liên kết ô tô 2 cầu ở dạng mô hình phẳng, có nghĩa là ô tô được giả thiết đối xứng qua trục dọc của xe và xem độ mấp mô của biên dạng đường ở dưới bánh xe trái và phải là như nhau. Khối lượng treo được qui dẫn về trọng tâm phần treo biểu thị qua giá trị khối lượng M (đại diện cho khối lượng được treo là thân xe) và m1, m2 (đại diện cho khối lượng không được treo là cầu xe) với 4 bậc tự do là Z, φ,.
z M m C K z1 q L L C K m C K z2 q L L C K 1 1 2 2 1 1 2 2 2 1 1 2 a b
Hình 2.2. Mô hình phẳng dao động ô tô 2 cầu
Mô hình này hiệu quả với bài toán bố trí chung, và là mô hình đơn giản khi nghiên cứu về đường và phân bổ tải khi phanh.
c. Mô hình không gian xe con
Mô hình không gian xe con con có khối lượng nhỏ, nhưng lại có yếu tố phi tuyến hình học và vật lý lớn nên không thể bỏ qua các yếu tố này khi lập mô hình. Đặc điểm kết cấu là vỏ chịu lực, treo trước độc lập có yếu tố phi tuyến hình học cao.
KT1l CT1l KT1r CT1r KT2r CT2r KT2l CT2l K1r C1r K1l C1l K2l C2l K2r C2r q1r q1l q2r q2l M 1r Z 2r Z 2l Z 1l Z
Hình 2.3. Mô hình dao động không gian
Trong đó a, b, L, Bt và Bs là kích thước cơ bản của xe; mij và M là khối lượng không được treo và được treo của thân xe; Kij là độ cứng của hệ thống treo ô tô; Cij là hệ số cản giảm chấn của hệ thống treo ô tô; KTij là độ cứng của lốp xe; CTij là hệ số cản giảm chấn của lốp xe;;
2.2.Các mô hình nghiên cứu động lực học hệ thống treo khí nén[9]
Để nghiên cứu dao động ô sử dụng hệ thống treo khí nén, cần lựa chọn và xây dựng mô hình toán cho phần tử đàn hồi là lò xo khí nén. Hiện nay, nghiên cứu về mô hình hệ thống treo khí nén đã có các công trình nghiên cứu và công bố như sau:
a. Mô hình lò xo khí nén đơn giản
Theo mô hình K1 và K2 là các hệ số độ cứng không đổi được tính theo diện tích chịu lực và áp suất trong lò xo khí nén, C là hệ số cản của khí nén. Trong mô hình có kể đến yếu tố phi tuyến thông qua chỉ số nén đa biến. Mô hình này được dùng khi trong hệ thống chỉ có một buồng thể tích, không sử dung bình khí phụ .
b.Mô hình NISHIMURA
Hình 2.5. Mô hình NISHIMURA
Theo mô hình K1, K2là các hệ số độ cứng không đổi được tính theo diện tích chịu lực và áp suất trong lò xo khí nén, K3 thay đổi theo diện tích chịu lực của lò xo khí nén, C là hệ số cản của khí nén. Trong mô hình có kể đến yếu tố phi tuyến thông qua chỉ số nén đa biến. Mô hình này được dùng cho lò xo khí nén có hai buồng khí nén, có thêm hệ số cản, hệ số kể đến ảnh hưởng của dòng khí chảy qua lỗ và đường ống.
c. Mô hình VAMPIRE
Theo mô hình này K1là hệ số độ cứng trong lò xo khí nén; K2là hệ số độ cứng trong bình khí ph ; K3là hệ số độ cứng của vỏ lò xo khí nén; K4là hệ số độ cứng của cao su làm bình khí nén; C là hệ số cản của dòng khí nén chảy qua lỗ tiết lưu. Mô hình này có độ chính xác, trong phương trình tính toán có kể đến khối lượng không khí di chuyển trong đường ống.
d. Mô hình SIMPAC
Hình 2.7. Mô hình SIMPAC
Theo mô hình K1 là hệ số độ cứng của khối khí trong lò xo khí nén; K2là hệ số độ cứng trong bình khí nén ; K3là hệ số độ cứng do có sự thay đổi diện tích tác dung; K4 là hệ số độ cứng của vật liệu làm vỏ lò xo khí nén; C2 là hệ số cản giảm chấn của ống dẫn; C3 và C4 là hệ số cản giảm chấn trong lò xo khí nén và trong bình khí nén. Mô hình được dùng khi trong hệ thống có lắp thêm bình khí phụ
e. Mô hình GENSYS
Mô hình GENSYS [27] mô tả tương đối đầy đủ các quá trình xảy ra trong bình khí ph và lò xo khí nén: quá trình nhiệt động học, quá trình ma sát, quá trình đàn hồi,... Mô hình động lực học này có thể áp dụng cho lò xo khí nén làm việc ở cả phương ngang và phương dọc.
Hình 2.8. Mô hình lò xo khí nén GENSYS theo phương dọc
Theo mô hình ke là hệ số độ cứng trong lò xo khí nén; kv là hệ số độ cứng trong bình khí phí và ống dẫn; Cw là hệ số cản của dòng khí trong đường ống;
M là khối lượng dòng khí trong mô hình quy đổi theo khối lượng dòng khí theo thực tế. Mô hình này mô tả tương đối chính xác các quá trình động lực học xảy ra trường hệ thống, áp dụng cho hệ thống treo có lắp thêm bình khí nén. Mô hình này đã được nhiều tác giả áp dụng xây dựng mô hình dao động trên các đoàn tàu và được đánh giá có độ chính xác cao.