Đồ án tốt nghiệp mô phỏng và tính toán các thông số chính của hệ thống treo bán tích cực

Cảm ơn bạn đã ủng hộ
Nếu cần thêm bản vẽ vui lòng liên hệ email:
để trao đổi thêm
nhé.
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU...........................................................................................................1
CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ DAO ĐỘNG Ô TÔ.....................................3
1.1. KHÁI NIỆM VỀ DAO ĐỘNG Ô TÔ........................................................3
1.2. DAO ĐỘNG CỦA KHỐI LƯỢNG XE Ô TÔ..........................................4
1.2.1. Dao động của phần khối lượng được treo...............................................4
1.2.1.1. Sự lắc dọc.............................................................................................4
1.2.1.2. Sự lắc ngang.........................................................................................4
1.2.1.3. Sự nhún.................................................................................................4
1.2.1.4. Sự xoay đứng........................................................................................4
1.2.2. Sự dao động của phần khối lượng không được treo................................5
1.2.2.1. Sự dịch đứng........................................................................................5
1.2.2.2. Sự xoay dọc theo cầu xe.......................................................................5
1.2.2.3. Sự uốn...................................................................................................5
1.3. CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ DAO ĐỘNG VÀ ĐỘ ÊM DỊU CHUYỂN
ĐỘNG CỦA Ô TÔ............................................................................................6
1.3.1. Tần số dao động......................................................................................6
1.3.2. Gia tốc dao động.....................................................................................6
1.3.3. Hệ số êm dịu chuyển động (K)................................................................7
1.3.4. Đánh giá theo công suất dao động..........................................................8
1.3.5. Đánh giá theo cảm giác gia tốc dao động và thời gian tác động.............9
1.3.6. Chỉ tiêu hành trình làm việc của hệ thống treo.......................................9
1.3.7. Chỉ tiêu về độ bám đường.....................................................................10
1.4. DAO ĐỘNG Ô TÔ VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CON NGƯỜI...........10


1.4.1. Cơ chế tác động của dao động lên cơ thể con người.............................10

1.4.2. Ảnh hưởng của dao động đối với cơ thể con người..............................11
1.4.3. Những ảnh hưởng về sự tiện nghi.........................................................11
1.4.4. Những bệnh do dao động “say sóng”....................................................12
1.5. CÁC HỆ THỐNG TREO TRÊN Ô TÔ...................................................12
1.5.1. Hệ thống treo thụ động..........................................................................12
1.5.1.1. Khái niệm...........................................................................................12
1.5.1.2. Phân loại.............................................................................................13
1.5.1.3. Các bộ phận chính..............................................................................14
1.5.2. Hệ thống treo tích cực...........................................................................15
1.5.2.1. Treo chủ động (tích cực hồn tồn)....................................................16
1.5.2.2. Treo bán chủ động ( bán tích cực)......................................................18
1.5.3. Cơng dụng chung của hệ thống treo......................................................20
1.5.4. Yêu cầu của hệ thống treo.....................................................................21
1.6. ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG TREO HIỆN TẠI SO
VỚI TREO TÍCH CỰC...................................................................................21
1.6.1. Ưu điểm.................................................................................................21
1.6.1.1. Ưu điểm hệ thống treo hiện tại...........................................................21
1.6.1.2. Ưu điểm hệ thống treo tích cực..........................................................21
1.6.2. Nhược điểm...........................................................................................22
1.6.2.1. Nhược điểm hệ thống treo hiện tại.....................................................22
1.6.2.2. Nhược điểm hệ thống treo tích cực....................................................22
CHƯƠNG 2 - PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TREO BÁN
TÍCH CỰC TRÊN XE Ơ TƠ..........................................................................24
2.1. PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH HỆ THỐNG TREO
TRÊN XE Ô TÔ HIỆN TẠI............................................................................24
2.2. BỘ GIẢM CHẤN SỬ DỤNG DẦU TỪ TRƯỜNG TRONG ĐIỀU
KHIỂN HỆ THỐNG TREO TRÊN XE Ơ TƠ................................................28
2.2.1. Lịch sử hình thành giảm chấn tích cực..................................................28

2.2.2. Đặc tính của dầu từ trường....................................................................31
2.2.3. Nguyên lý làm việc của hệ thống treo bán tích cực..............................35
CHƯƠNG 3 - QUY LUẬT ĐIỀU CHỈNH HỆ SỐ MA SÁT NHỚT CHO HỆ
THỐNG TREO TÍCH CỰC............................................................................41
3.1. MƠ HÌNH TỐN CỦA Q TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CÁC PHẦN
TỬ TRONG HỆ THỐNG TREO TÍCH CỰC................................................41
3.2. TÍNH TỐN XÁC ĐỊNH HỆ SỐ NHỚT MA SÁT...............................44
CHƯƠNG 4 - MƠ HÌNH HĨA VÀ XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH BIÊN ĐỘ
TẦN SỐ CỦA HỆ THỐNG TREO CHO MƠ HÌNH ¼ XE.................................60
4.1. XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA HỆ THỐNG TREO CĨ HỆ SỐ
ĐỘ NHỚT KHƠNG THAY ĐỔI...................................................................60
4.2. SỬ DỤNG PHẦN MỀM MATHCAD ĐỂ TÌM BIÊN ĐỘ DAO ĐỘNG
.........................................................................................................................62
KẾT LUẬN.....................................................................................................66
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................68


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Minh họa về dao động.......................................................................3
Hình 1.2. Sự lắc dọc..........................................................................................4
Hình 1.3. Sự lắc ngang......................................................................................4
Hình 1.4. Sự nhún.............................................................................................4
Hình 1.5. Sự xoay đứng.....................................................................................5
Hình 1.6. Sự dịch đứng.....................................................................................5
Hình 1.7. Sự xoay dọc theo cầu xe....................................................................5
Hình 1.8. Sự uốn...............................................................................................6
Hình 1.9. Tần số dao động riêng của các bộ phận trên cơ thể người..............11
Hình 1.10. Hệ thống treo và các bộ phận trên hệ thống..................................12
Hình 1.11. Sơ đồ hệ thống treo độc lập và hệ thống treo phụ thuộc...............13
Hình 1.12. Bộ phận đàn hồi.............................................................................14

Hình 1.13. Bộ phận dẫn hướng.......................................................................14
Hình 1.14. Bộ phận giảm chấn........................................................................15
Hình 1.15. Hệ thống treo loại dẫn động thủy lực............................................17
Hình 1.16. Hệ thống treo lắp trên xe BMW 5 - Series kiểu thu hồi điện tử....17
Hình 1.17. Hệ thống treo khí nén....................................................................18
Hình 1.18. Hệ thống treo bán tích cực dùng van điện tử................................19
Hình 1.19. Hệ thống treo bán tích cực dùng chất lỏng MR của Audi R8 2016
.........................................................................................................................19
Hình 2.1. Cấu tạo chung của của bộ giảm chấn..............................................25
Hình 2.2. Kết cấu của bộ giảm chấn một lớp vỏ sử dụng dầu từ trường........30
Hình 2.3. Chất lỏng MR khi chưa có từ trường..............................................32
Hình 2.4. Chất lỏng MR khi có từ trường tác động........................................32
Hình 2.5. Đồ thị sự phụ thuộc của độ nhớt vào cảm ứng từ của từ trường.....33
Hình 2.6. Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống treo bán tích cực...............35
Hình 2.7. Cấu tạo của bộ giảm chấn sử dụng chất lỏng từ tính......................36
Hình 2.8. Ngun lý làm việc của treo bán tích cực.......................................37


Hình 2.9. Đồ thị đường đặc tính của giảm chấn tích cực MR.........................38
Hình 3.1. Mơ hình tốn của hệ thống treo tích cực.........................................41
Hình 3.2. Sơ đồ hệ thống treo sau khi tách.....................................................42
Hình 3.3. Biên dạng đường theo kiểu hình sin................................................45
Hình 3.4. Sơ đồ chuyển động của xe khi lên dốc............................................46
Hình 3.5. Sự thay đổi của hệ số nhớt ma sát trong khoảng thời gian của cả chu
kỳ, nghĩa là lên dốc, xuống dốc, xuống hố, và lại lên dốc từ dưới hố.............49
Hình 3.6. Sự phụ thuộc hệ số nhớt ma sát tới thời gian trong khoảng từ 0 đến
0.03s, tương ứng với chế độ xe leo lên dốc.....................................................49
Hình 3.7. Sự phụ thuộc hệ số ma sát nhớt vào thời gian trong khoảng từ 0,03
đến 0,06s, trong trường hợp xe xuống dốc......................................................50
Hình 3.8. Sự phụ thuộc hệ số ma sát nhớt vào thời gian trong khoảng từ 0,06

đến 0,12 s, trong trường hợp xe xuống hố rồi lên hố......................................51
Hình 3.9. Đồ thị sự phụ thuộc hệ số nhớt ma sát vào thời gian với λ = 0,5....51
Hình 3.10. Sự phụ thuộc của hệ số nhớt ma sát vào thời gian với λ = 2.........52
Hình 3.11. Sự phụ thuộc của hệ số nhớt ma sát vào thời gian với λ = 3.........52
Hình 3.12. Đồ thị sự phụ thuộc của hệ số nhớt ma sát với v = 10km/h..........53
Hình 3.13. Đồ thị sự phụ thuộc của hệ số nhớt ma sát với v = 20km/h..........53
Hình 3.14. Sự phụ thuộc của hệ số nhớt ma sát với v = 60km/h....................54
Hình 3.15. Sự phụ thuộc hệ số nhớt ma sát vào thời gian khi N = 80 HP......54
Hình 3.16. Sự phụ thuộc hệ số nhớt ma sát vào thời gian khi N = 150 HP....55
Hình 3.17. Sự phụ thuộc hệ số nhớt ma sát vào thời gian khi N = 200 HP....55
Hình 3.18. Đồ thị sự phụ thuộc hệ số nhớt ma sát vào thời gian cho quy luật
thay đổi tải trọng phân bố lên phần khối lượng Mp (x) = 1262.x + 467..........56
Hình 3.19. Quy luật thay đổi tải trọng thứ nhất K1(t) và quy luật thay đổi tải
trọng thứ hai K2(t)...........................................................................................56
Hình 3.20. Quy luật thay đổi tải trọng thứ nhất K1(t) và quy luật thay đổi tải
trọng thứ hai K2(t) trong khoảng thay đổi từ 0 đến 0,06 s..............................57


Hình 3.21. Quy luật thay đổi tải trọng thứ nhất K1(t) và quy luật thay đổi tải
trọng thứ hai K2(t) trong khoảng thay đổi từ 0,06 đến 0,12 s.........................57
Hình 4.1. Sơ đồ hệ thống treo dùng để tính tốn đặc tính biên độ và tần số...60
Hình 4.2. Sơ đồ lược bỏ của hệ thống treo trên xe để tính tốn đặc tính biên
độ và tần số......................................................................................................60
Hình 4.3. Đồ thị đặc tính biên độ và tần số với giá trị K = 4200 (N.s/m²)......63
Hình 4.4. Đồ thị đặc tính biên độ và tần số với giá trị K = 2200 (N.s/m²)......63
Hình 4.5. Đồ thị đặc tính biên độ và tần số với giá trị K = 720 (N.s/m²)........64


BẢNG KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt

Tiếng Anh

ECU

Electronic Control Unit

MR

Magneto Rheological


1

MỞ ĐẦU
Ơ tơ là phương tiện vận tải có vai trò hết sức quan trọng trong nền kinh
tế quốc dân, có tính cơ động cao, được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh
vực dân sự cũng như quốc phòng. Việc thiết kế các hệ thống, cụm chi tiết trên
ô tô, đánh giá chất lượng làm việc của chúng ngày càng được quan tâm
nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng của ô tô. Ngành công nghiệp ô tô trên
thế giới đang phát triển mạnh mẽ. Các nước có nền công nghiệp ô tô phát
triển tập trung nghiên cứu theo hướng nâng cao tốc độ chuyển động, tính tiện
nghi, độ an tồn chuyển động, an tồn mơi trường và chất lượng phương tiện.
Để có thể đạt được điều đó, hiện nay trên ô tô nhiều hệ thống điều khiển tự
động được nghiên cứu phát triển và ứng dụng. Nhiều hệ thống cơ học thuần
túy được thay thế bởi hệ thống cơ và điện, hàm lượng công nghệ thông tin, kỹ
thuật điều khiển tự động và tự động hóa ngày càng tăng lên.
Hệ thống treo là hệ thống quan trọng của ô tô, nó ảnh hưởng trực tiếp
đến độ êm dịu chuyển động và độ an tồn chuyển động của ơ tô. Hệ thống
treo điều khiển ra đời từ những năm 1960 đã phần nào thỏa mãn được các chỉ

tiêu trên. Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của cơng nghệ
thơng tin, kỹ thuật tính tốn và kỹ thuật điều khiển, hệ thống treo điều khiển
không ngừng phát triển cả về kỹ thuật điều khiển và mơ hình điều khiển.
Ngành cơng nghiệp ơ tơ của Việt Nam cịn rất non trẻ, gần đây được
Đảng và Nhà nước quan tâm. Kế thừa các thành tựu khoa học của thế giới,
nghiên cứu phát triển công nghệ và kỹ thuật mới là cần thiết để thúc đẩy
ngành công nghiệp ô tô Việt Nam phát triển nhanh.
Trên cơ sở thực trạng và phân tích các cơng trình nghiên cứu trong và
ngồi nước, em lựa chọn đề tài “MƠ PHỎNG VÀ TÍNH TỐN CÁC
THƠNG SỐ CHÍNH CỦA HỆ THỐNG TREO BÁN TÍCH CỰC”. Đây sẽ là
hệ thống treo trên xe ô tô trong tương lai khơng xa, vì nó kế thừa được các ưu
điểm của hệ thống treo cũ, được ứng dụng công nghệ điều kiển hiện đại đã
khắc phục được phần nào của hệ thống treo cũ.


2

Tuy nhiên, trong quá trình làm đồ án mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng
do trình độ và thời gian có hạn nên khơng thể tránh khỏi được những sai sót
em rất mong đươc sự đóng góp ý kiến của thầy cô, bạn bè để đồ án của em
được hồn thiện hơn. Đặc biệt, trong q trình thực hiện đồ án em rất cám ơn
sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo HOÀNG VĂN M đã giúp đỡ em rất nhiều để
em có thể hồn thành đồ án được giao.
Em xin trân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày …tháng…năm 20
Sinh viên thực hiện


3

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ DAO ĐỘNG Ô TÔ
1.1. KHÁI NIỆM VỀ DAO ĐỘNG Ơ TƠ
Khi ơ tơ chuyển động, bánh xe luôn tiếp xúc với mặt đường. Nếu trục
bánh xe liên kết cứng với thùng xe (hoặc khung xe), thùng xe sẽ có xu hướng
“chép hình” theo sự biến đổi của mấp mô mặt đường và gây tải trọng động
lớn. Tải trọng này làm giảm tính tiện nghi cho người trên xe, ảnh hưởng tới
độ bền kết cấu ô tô và khả năng đảm bảo an toàn giao thông…
Để tránh các ảnh hưởng xấu này, trên ô tô sử dụng bộ phận đàn hồi đặt
giữa thùng xe và bánh xe, giúp bánh xe có thể liên kết “mềm” với thùng xe.
Như vậy bánh xe có thể dịch chuyển tương đối so với thùng xe và hạn chế tải
trọng động tác dụng lên thùng xe theo phương thẳng đứng. Khái niệm này có
thể được hiểu là “thùng xe được treo” trên bộ phận đàn hồi. Như vậy, ta có
thể chia ô tô ra thành: phần được treo, phần không được treo và bộ phận đàn
hồi dùng để liên kết giữa phần được treo và phần khơng được treo. Nói chung
với khối lượng được treo càng lớn thì xe chạy càng êm, vì với khối lượng này
lớn thì khả năng thân xe bị xóc nẩy lên càng thấp. Ngược lại, nếu khối lượng
khơng được treo càng lớn thì càng dễ làm cho xe bị xóc nẩy lên. Sự dao động
và xóc nẩy lên của các thành phần được treo. Đặc biệt là thân xe, gây ảnh
hưởng lớn đến độ êm của xe.

Hình 1.1. Minh họa về dao động


4

1.2. DAO ĐỘNG CỦA KHỐI LƯỢNG XE Ô TÔ
1.2.1. Dao động của phần khối lượng được treo
Là những bộ phận của ô tô nằm trên hệ thống treo.
1.2.1.1. Sự lắc dọc
Lắc dọc là dao động lên xuống của đầu và đuôi xe so với trọng tâm của

xe. Xe bị lắc dọc khi chạy qua rãnh hoặc mấp mơ. Xe có lị xo (nhíp) mềm dễ
bị lắc dọc hơn xe có lị xo cứng.

Hình 1.2. Sự lắc dọc
1.2.1.2. Sự lắc ngang
Khi xe chạy vịng hoặc chạy trên đường gồ ghề thì các lò xo của một
bên xe giãn ra còn các lị xo ở phía bên kia thì co lại. Làm cho xe lắc lư theo
chiều ngang.

Hình 1.3. Sự lắc ngang
1.2.1.3. Sự nhún
Chuyển động lên xuống của toàn bộ thân xe khi xe chạy tốc độ cao trên
đường gợn sóng. Xe có lị xo (nhíp) mềm dễ bị dậm dình hơn.

Hình 1.4. Sự nhún
1.2.1.4. Sự xoay đứng
Là sự quay thân xe theo phương dọc quanh trọng tâm của xe. Trên
đường có sự lắc dọc thì sự xoay đưng này cũng xuất hiện.


5

Hình 1.5. Sự xoay đứng
1.2.2. Sự dao động của phần khối lượng không được treo
Là những bộ phận của ô tô nằm dưới hệ thống treo.
1.2.2.1. Sự dịch đứng
Là sự dịch chuyển lên xuống của các bánh xe trên mỗi cầu xe. Điều này
thường xảy ra khi xe đi trên đường gợn sóng với tốc độ trung bình hay cao.

Hình 1.6. Sự dịch đứng

1.2.2.2. Sự xoay dọc theo cầu xe
Là sự dao động lên xuống ngược hướng nhau của các bánh xe trên mỗi
cầu làm cho bánh xe nẩy lên khỏi mặt đường. Thường xảy ra đối với hệ treo
phụ thuộc.

Hình 1.7. Sự xoay dọc theo cầu xe
1.2.2.3. Sự uốn
Là hiện tượng các lá nhíp có xu hướng bị uốn quanh bản thân cầu xe do
mômen xoắn chủ động (kéo hoặc phanh) truyền tới.


6

Hình 1.8. Sự uốn
1.3. CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ DAO ĐỘNG VÀ ĐỘ ÊM DỊU
CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ
Hiện nay có nhiều tiêu chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động của ơ
tơ, các nước có nền cơng nghiệp ô tô phát triển đưa ra các chỉ tiêu đánh giá độ
êm dịu chuyển động khác nhau. Các cơng trình nghiên cứu trong và ngoài
nước đã đưa ra một số chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động của ô tô như
sau.
1.3.1. Tần số dao động
Do nhu cầu sinh hoạt hàng ngày phải di chuyển từ chỗ này sang chỗ
khác nên con người quen với nhịp điệu bước đi, trung bình một phút con
người có thể thực hiện khoảng 60 ÷ 90 lần/phút. Tần số dao động của ơ tô
nằm trong khoảng giới hạn sau:
Đối với xe con: nk = 60 ÷ 90 lần/phút (1 ÷ 1,5 Hz).
Đối với xe tải: nk = 100 ÷ 120 lần/phút (1,6 ÷ 2 Hz).
Ở Việt Nam, chỉ số này đang được đề nghị là nhỏ hơn 2,5 Hz đối với ô
tô sản xuất lắp ráp trong nước.

1.3.2. Gia tốc dao động
Gia tốc dao động là thông số quan trọng đánh giá độ êm dịu chuyển
động, nó kể đến ảnh hưởng đồng thời của biên độ và tần số dao động, Vì dao
động tự do tắt dần chỉ tồn tại trong một số chu kỳ, do vậy việc xác định gia
tốc dao động sẽ có ý nghĩa lớn khi nghiên cứu dao động cưỡng bức với sự
kích thích của mặt đường. Giá trị gia tốc giới hạn theo các phương OX


7

(phương dọc xe), OY(phương ngang), OZ (phương thẳng đứng) được xác
định bằng thực nghiệm như sau:
X´ < 1,0 m/s2; Y´ < 0,7 m/s2; Z´ < 2,5 m/s2.

Các số liệu trên có thể coi là gần đúng để đánh giá độ êm dịu chuyển
động của ơ tơ, vì đó là số liệu thống kê, hơn nữa dao động ô tô truyền cho con
người mang tính chất ngẫu nhiên ở dải tần số rộng.
1.3.3. Hệ số êm dịu chuyển động (K)
Hệ số êm dịu chuyển động K phụ thuộc vào tần số dao động, gia tốc
dao động, vận tốc dao động, phương dao động, và thời gian tác dụng của nó
đến con người, nếu K là hằng số thì cảm giác khi dao động sẽ không thay đổi.
Hệ số K được xác định theo công thức:
K=

18. RMS ( Z´ )
12,5. Z´
=
=K y . RMS ( Z´ )
2
2

1+0,01
ω
1+
0,01ω
√
√

Trong đó :ω: Tần số dao động (Hz);
Z´ : Gia tốc dao động (m/s2);

KY: Hệ số hấp thụ;
RMS( Z´ ¿: Giá trị bình phương trung bình của gia tốc dao động (m/ s2 ¿;
RMS( Z´ ¿ =

√

r

1 ´2
∫ Z ( t ) dt : Với T là thời gian tác dụng.
T 0

Nếu con người chịu dao động ngang ở tư thế nằm thì hệ số K y giảm đi
một nửa. Hệ số K càng nhỏ thì con người càng dễ chịu đựng dao động và độ
em dịu càng cao. K = 0,1 tương ứng với ngưỡng kích thích, khi ngồi lâu trên
xe giá trị giới hạn [K] = 10 ÷ 25; khi đi ngắn [K] = 25 ÷ 63.
Trong thực tế đối với ơ tơ, dạng điển hình dao động là ngẫu nhiên, khi
đó nhờ phần tích phổ dao động, giá trị hệ số K được xác định theo cơng thức :
n

K=

√∑
i=1

K 2i

Trong đó: K i : Hệ số êm dịu của thành phần tần số thứ I;
n : Số thành phần tần số của hàm ngẫu nhiên.


8

Giá trị K có thể xác định bằng tính tốn lý thuyết hoặc bằng thực
nhiệm.
1.3.4. Đánh giá theo công suất dao động
Chỉ tiêu này được dựa trên giả thiết, cảm giác con người khi chịu dao
động phụ thuộc vào công suất dao động truyền cho con người.
Cơng suất trung bình truyền đến con người được xác định theo công
thực:
T

1
N c = lim .∫ P ( t ) .V ( t ) dt
T →∞ T 0

Trong đó:

P(t): Lực tác động lên con người khi dao động.
V(t): Vận tốc dao động.

- Con người có thể xem là một hệ dao động và cảm giác con người phụ
thuộc vào tần số dao động, do đó ta có thể đưa các hệ số hấp thụ Ky có tính
đến ảnh hưởng của tần số lực kích động và hướng tác động của nó. Khi tác
động n thành phần với các giác trị bình phương trung bình của gia tốc RMS( a´ i
) thì cơng suất dao động có thể xác định theo cơng thức:
n

N c =∑ K yi (ω). RMS( ´ai)2
i=1

Ưu điểm của chỉ tiêu này cho phép cộng các tác dụng của dao động với
các tần số khác nhau theo các phương khác nhau. Ví dụ ghế ngồi của con
người trên xe chịu dao động với bốn thành phần:
- RMS( Z´ i ): Giá trị bình phương trung bình gia tốc dao động thẳng đứng
truyền qua chân.
- RMS( Z´ gi): Giá trị bình phương trung bình gia tốc dao động thẳng đứng
truyền qua ghế ngồi.
- RMS( X´ i ): Giá trị bình phương trung bình gia tốc theo phương dọc.
- RMS(Y´ i): Giá trị bình phương trung bình gia tốc theo phương ngang.
Cơng suất tổng cộng truyền đến con người được xác định theo công thức:
n

´ i)2 + K yi RMS (Y´ i)2 )¿
N C =∑ ( K zi RMS ( Z´ i )2 +¿ K zgi RMS( Z´ gi )2+ K xi RMS( X
i=1


9

Theo thực nghiệm, giá trị cho phép [Nc] như sau:
[NC] = 0,2÷0,3 (W)

- Tương ứng với cảm giác thoải mái.

[NC] = 6÷10

- Giới hạn cho phép đối với ơ tơ có tính cơ

(W)

động cao.
Các nghiên cứu chỉ ra, những tác động phụ truyền qua chân không lớn
như những tác động truyền qua ghế ngồi vì trong tư thế đứng tác động của
dao động bị yếu đi bởi các khớp xương của chân. Các dao động con người
chịu trong tư thế ngồi sẽ làm tổn thương cột sống.
1.3.5. Đánh giá theo cảm giác gia tốc dao động và thời gian tác động
Tổ chức quốc tế về tiêu chuẩn hóa ISO đưa ra năm 1969 cho phép đánh
giá tác dụng của dao động con người ngồi trên xe. Cảm giác được đánh giá
theo 3 mức độ: Thoải mái, mệt mỏi (cho phép dao động mà vẫn giữ được mức
độ cho phép của cường độ lao động) và mức giới hạn ( giới hạn theo tác dụng
của dao động lên sức khỏe con người). Sự khác nhau của tiêu chuẩn ISO so
với các tiêu chuẩn khác ở chỗ có tính đến thời gian tác động của giao động
thẳng đứng điều hòa tác động lên người ngồi và người đứng trong vòng 8 giờ.
Nếu tần số tác động ở trong giới hạn nhạy cảm nhất với dao động của con
người (4 đến 8 Hz) thì theo gia tốc bình phương trung bình (aRMS):

√

T

1
a RMS=
.∫ a2 ( t ) .dt
T 0
2

- Thoải mái : 0,1 m/s .
- Mệt mỏi cho phép: 0,315 m/s2.

- Mệt mỏi ở giới hạn cho phép: 0,63 m/s2.
1.3.6. Chỉ tiêu hành trình làm việc của hệ thống treo
Hành trình làm việc của hệ thống treo được tính bằng giá trị cực đại của
hiệu số giữa dịch chuyển phần được treo và khơng được treo max (Z2 - Z1).
Hay đó chính là không gian làm việc cần thiết cho hệ thống treo hoạt động
không xảy ra va đập lên các ụ hạn chế trong các hành trình nén và hành trình
trả của hệ thống. Khi hành trình làm việc của hệ thống treo thay đổi sẽ dẫn
đến sự thay đổi về các thông số dao động của phần không được treo và phần


10

được treo nhờ biên độ, tần số, gia tốc dao động,…Chỉ tiêu này sẽ đảm bảo
hành trình làm việc của hệ thống treo nằm trong một khoảng nhất định để ô tô
dao động hợp lý.
1.3.7. Chỉ tiêu về độ bám đường
Khi ô tô chuyển động trên đường, do xe bị dao động nên lực pháp
tuyến tác dụng giữa lốp xe và mặt đường luôn thay đổi. Lực pháp tuyến này
đặc trưng cho khả năng bám đường của ơ tơ. Ngồi ra các trị số của các thành
phần lực nhờ lực ngang, lực kéo, lực phanh phát huy tại vùng tiếp xúc của

bánh xe và mặt đường phụ thuộc vào lực pháp tuyến giữa lốp và mặt đường.
Do vậy dao động thẳng đứng của bánh xe sẽ ảnh hưởng đến khả năng bám
đường, tính điều khiển cũng nhờ tới tải trọng tác dụng lên mặt đường. Do hệ
số cản giảm chấn của lốp thường nhỏ hơn nhiều so với hệ số cản giảm chấn
của hệ thống treo, cho nên có thể coi nhờ lực pháp tuyến giữa mặt đường và
lốp xe sẽ tỉ lệ thuận với dịch chuyển tương đối giữa lốp xe với mặt đường (Z1
- h1), hay còn gọi là biến dạng động của lốp. Trị số biến dạng động càng nhỏ
thì lực tác dụng lên mặt đường càng nhỏ (tính bảo vệ đường tốt và ngược lại).
1.4. DAO ĐỘNG Ô TÔ VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CON NGƯỜI
1.4.1. Cơ chế tác động của dao động lên cơ thể con người
Ơ tơ và các phương tiện vận tải nói chung khi hoạt động sẽ sinh ra các
dao động, các dao động này tác động trực tiếp lên con người ngồi trên nó.
Những dao động này dưới dạng sóng cơ học được truyền trực tiếp lên con
người làm cho cả cơ thể hoặc từng bộ phận của cơ thể dao động theo. Các thí
nghiệm đã chứng tỏ con người có thể xem như một hệ thống cơ học đàn hồi
có tần số dao động riêng từ 3÷30 Hz và có khả năng hấp thụ những dao động
có tần số đến 8000 Hz. Khi chịu lực kích thích các bộ phận của cơ thể người
sẽ thực hiện các chuyển động tương đối với nhau. Khi ngồi trên ô tô, phần
mông trực tiếp tiếp xúc với ghế ngồi, các phần còn lại của cơ thể (tay, chân,
lưng, bụng, ngực, cổ, đầu…) nối với mông bằng các bộ phận như cơ, gân, dây
chằng.


11

Hình 1.9. Tần số dao động riêng của các bộ phận trên cơ thể người
1.4.2. Ảnh hưởng của dao động đối với cơ thể con người
Dao động mặc dù có cường độ trung bình, nhưng thời gia tác động kéo
dài cũng ảnh hưởng nghiêm trọng đến cơ thể nếu tần số dao động khơng phù
hợp. Nhiều thí nghiệm đã cho thấy dao động với tần số từ 3÷5 Hz sẽ gây ra

các phản ứng ở cơ quan tiền đình, những rối loạn liên quan đến sự lưu thơng
máu, gây chống. Dao động từ 3÷5 Hz đến 11 Hz gây rối loạn ở đường tai
trong, ảnh hưởng đến dạ dầy, gan, ruột. Dao động với tần số 11÷45 Hz làm
giảm thị lực, gây buồn nôn.
1.4.3. Những ảnh hưởng về sự tiện nghi
Người ta đã thiết lập được mối quan hệ giữa tính tiện nghi và biên độ
dao động: biên độ tăng sẽ tăng sự khó chịu theo tỷ thuận. Tần số dao động
ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ tiện nghi, ở tần số 1÷2 Hz, là tần số đi bộ,
con người khơng cảm thấy khó chịu. Khi tăng tần số lên một ít, do ảnh hưởng
của cộng hưởng có thể làm tăng nhanh sự khó chịu.


12

1.4.4. Những bệnh do dao động “say sóng”
Sự dao động ở những tần số khoảng 0,1 Hz hoặc thấp hơn, thường thấy
trong giao thơng vận tải có thể gây ra chứng say sóng (kinetosis). Nó dẫn đến
sự buồn nơn, sự chống váng, nơn ra và có thể ảnh hưởng đến khả năng điều
khiển an toàn của người lái. Ảnh hưởng này lớn nhất ở vùng tần số 0,125 ÷
0,25 Hz, giảm dần khi tăng tần số và ít khi xuất hiện say sóng ở tần số trên 0,5
Hz.
1.5. CÁC HỆ THỐNG TREO TRÊN Ơ TƠ

Hình 1.10. Hệ thống treo và các bộ phận trên hệ thống
Đây là hệ thống treo lắp trên xe ô tô con, với kiểu dáng rất phổ biến tại
Việt Nam.
1.5.1. Hệ thống treo thụ động
1.5.1.1. Khái niệm
Hệ thống treo thụ động là một hệ thống gồm nhiều bộ phận gắn kết với
nhau được bố trí trên ô tô nhằm:

- Liên kết mềm giữa bánh xe và thân xe, làm giảm tải trọng động thẳng
đứng tác dụng lên thân xe và đảm bảo bánh xe lăn êm trên nền đường.
- Truyền lực từ bánh xe lên thân xe và ngược lại, để xe có thể chuyển
động, đồng thời đảm bảo sự chuyển dịch hợp lý vị trí của bánh xe so với
thùng xe.


13

- Dập tắt nhanh các dao động từ mặt đường tác động lên thân xe.
1.5.1.2. Phân loại
Có nhiều cách phân loại hệ thông treo như:
- Phân loại theo bộ phận đàn hồi chia ra: Loại sử dụng bộ phận đàn hồi
bằng kim loại (nhíp lá, lị xo xoắn…); Loại khí; loại thủy lực và khí kết hợp,
khí nén …
- Phân loại theo sơ đồ bộ phận dẫn hướng chia ra: cơ cấu treo phụ thuộc
với cầu liền; Loại độc lập với cầu cắt.
- Phân loại theo phương pháp dập tắt chấn động: Loại dùng giảm chấn
thủy lực; loại giảm chấn nhờ ma sát cơ (ma sát trong bộ phận đàn hồi hoặc bộ
phận dẫn hướng).
Nhưng khi phân loại người ta chủ yếu dựa vào sơ đồ bộ phận dẫn
hướng và chia ra 2 nhóm chính là hệ thống treo độc lập và hệ thống phụ
thuộc.

Hình 1.11. Sơ đồ hệ thống treo độc lập và hệ thống treo phụ thuộc
- Hệ thống treo phụ thuộc:
Ở hệ thống treo phụ thuộc các bánh xe đặt trên dầm liền,bộ phận giảm
chấn và bộ phận đàn hồi đặt giữa thùng xe và dầm cầu liền qua kết cấu hệ
thống phụ thuộc, sự dịch chuyển của một bên bánh xe theo phương thẳng
đứng sẽ gây lên chuyển vị nào đó của bánh xe bên kia ta gọi nó là phụ thuộc,

nghĩa là liên quan lẫn nhau.
- Hệ thống treo độc lập: