luận văn ứng dụng simulink khảo sát dao động của phần tử cơ cấu treo ô tô

BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
- - -  - - -



 !"##
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
$
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
%&'(&)*+
Ô tô 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. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công
nghệ, nền công nghiệp ô tô trên thế giới phát triển ngày càng cao, cho ra đời
nhiều loại xe hiện đại và tiện nghi. Việc thiết kế các hệ thống, cụm chi tiết trên ôtô,
đánh giá chất lượng làm việc của chúng ngày càng được quan tâm nghiên cứu
nhằm nâng cao chất lượng của ôtô.
Hệ thống treo trên ôtô rất đa dạng và có vai trò hết sức quan trọng, nó góp
phần nâng cao độ êm dịu và an toàn chuyển động của ôtô. Bên cạnh quá trình
thiết kế, để đánh giá hệ thống treo thì việc đánh giá chất lượng dao động của hệ
thống treo cũng góp phần không nhỏ trong quá trình kiểm định thiết kế cũng như
đánh giá sự phù hợp giữa thông số cơ bản, thông số kết cấu và điều kiện chuyển
động thực tế của ôtô trên đường.
Hiện nay phương pháp mô phỏng số đang được sử dụng rộng rãi để nghiên
cứu các cơ hệ đặc biệt là hệ dao động của ô tô. Thực tế đã cho thấy Matlab-
Simulink là một trong những phần mềm có khả năng ứng dụng rất cao trong việc
giải các bài toán kỹ thuật bằng cách lập trình, xử lý số và đồ hoạ để mô phỏng,
phân tích một hệ thống động học, giải các bài toán vi phân và phương trình bậc

cao
Xuất phát từ những yêu cầu trên, em đã lựa chọn đề tài: “Ứng dụng
Simulink khảo sát dao động của phần tử cơ c!u treo ô tô”. Đề tài đã tập trung
vào tìm hiểu hệ thống treo cho xe du lịch và sử dụng phần mềm Matlab-Simulink
7.0 để nghiên cứu mô phỏng hệ dao động của xe.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS.Nguy[n Ngọc Quế
cùng các thầy cô trong bộ môn Động Lực, khoa Cơ Điện, Đại học Nông Nghiệp
Hà Nội đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ cho em trong quá trình thực hiện và
hoàn thành đồ án này.
Em xin trân trọng cảm ơn !
Sinh viên: Nguy[n Tiến Dũng
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
,
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
/./
3.1.1. Các khối chức năng có sẵn thường dùng trong phần mềm Matlab-Simulink 38
3.1.2. Tạo mới một khối để mô phỏng trong Matlab Simulink 58
3.1.3. Mô phỏng một khối trong Matlab Simulink 60
3.1.4. Ứng dụng của Matlab Simulink 62
/012'345678+9'/0+'3:01;'3<0=88>&?'/@A)B8:&- 80 -
4.1.Kết luận chung - 80 -
4.2. Hướng phát triển của đề tài - 80 -
8:&&C+80A-60DE- 81 -
/012'3$
8F'3G+A'/=/H')B'30&I'/+
$5$58JKLMNOPQORS
$5$5$5)LMNOPQORS
Đối tượng nghiên cứu là hệ thống treo dùng trên xe hai cầu mà chủ yếu

là hệ thống treo có bộ phận đàn hồi là lò xo xoắn trụ hoặc nhíp lá và bộ phận
giảm chấn kiểu ống thủy lực. Trên cơ xở ứng dụng MATLAB SIMULINK
mô phỏng dao động của phần tử của hệ thống treo để khảo sát sự ảnh hưởng
của các thông số đặc trưng về kết cấu như độ nhớt của dầu thông qua hệ số
cản c, độ cứng của lò xo k đến biên độ dao động cực đại, gia tốc cực đại, thời
gian ổn định của hệ…ngoài ra cũng có thể khảo sát ảnh hưởng của điều kiện
chuyển động thông qua việc thay đổi tần số và biên độ kích thích đầu vào.
Mặt khác đề tài cũng khảo sát mô hình dao động liên kết thông qua mô hình
phẳng nhằm khảo sát ảnh hưởng của đường và phân bổ tải trọng của xe.
$5$5,5TUVWP
Đề tài đã giải quyết những vấn đề sau :
Tìm hiểu Simulink toolbox trong Matlab
Mô phỏng dao động của phần tử khối lượng bằng Matlab Simulink
Chạy mô phỏng đưa ra kết quả và kết luận
$5,58JKOWXL!"
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
Y
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
Hình1.1-Hệ thống treo và bố trí chung trên xe
$5,5$5/#OPZRXL!"
Hệ thống treo ở đây được hiểu là hệ thống liên kết mềm giữa bánh xe
và khung xe hoặc vỏ xe. Mối liên kết treo của xe là mối liên kết đàn hồi có
chức năng chính sau đây:
+ Tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện chuyển động tương đối theo
phương thẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động “êm
dịu”, hạn chế tới mức có thể chấp nhận được những chuyển động không
muốn có khác của bánh xe như lắc ngang, lắc dọc.
+ Truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng, lực

dọc và lực bên.
Trên hệ thống treo, sự liên kết giữa bánh xe và khung vỏ cần thiết phải
mềm nhưng cũng phải đủ khả năng để truyền lực, quan hệ này được thể hiện
ở các yêu cầu chính sau đây:
+ Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ
thuật của xe (xe chạy trên đường tốt hay xe chạy trên các loại đường khác
nhau, hay đường đồi núi, xe du lịch hay chở hàng, chở vật liệu…).
+ Bánh xe có thể chuyển dịch trong một giới hạn nhất định.
+ Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích chính
của hệ thống treo là làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng không phá
hỏng các quan hệ động học và động lực học của chuyển động bánh xe.
+ Không gây nên tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ.
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
4
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
+ Có độ tin cậy lớn, độ bền cao và không gặp hư hỏng bất thường.
+ Giá thành thấp và độ phức tạp của hệ thống treo không quá lớn.
+ Có khả năng chống rung và chống ồn truyền từ bánh xe lên khung,
vỏ xe tốt.
+ Đảm bảo tính ổn định và tính điều khiển chuyển động của ô tô ở tốc
độ cao, ô tô điều khiển nhẹ nhàng.
$5,5,5/[\XL!"
Hình 1.2- Cơ c!u treo trước và các bộ phận chính
$5,5,5$5]P^
Là bộ phận nối mềm giữa bánh xe và thùng xe, làm giảm nhẹ các tải
trọng động tác dụng từ bánh xe lên khung, đảm bảo độ êm dịu cần thiết khi
di chuyển nhằm biến đổi tần số dao động cho phù hợp với cơ thể con người
(khoảng 60 – 80 lần/ph). Bộ phận đàn hồi có thể bố trí khác nhau trên xe

nhưng nó cho phép bánh xe có thể dịch chuyển theo phương thẳng đứng.
Bộ phận đàn hồi có các phần tử đàn hồi thường gặp là:
5'\
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
_
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
Hình 1.3- Cơ c!u treo phụ thuộc dùng nhíp lá
Bó nhíp được làm từ các lá thép cong, gọi là lá nhíp, sắp xếp lại với
nhau theo thứ tự từ ngắn đến dài. Đặc tính làm việc của nhíp là khi tải trọng
tác dụng lên nhíp tăng thì biến dạng của nhíp cũng tăng theo quy luật tuyến
tính.
Trong hệ thống treo nó không chỉ có nhiệm vụ làm êm dịu chuyển
động mà còn đồng thời làm nhiệm vụ của bộ phận dẫn hướng và ma sát giữa
các lá nhíp góp phần làm tắt dao động.
Ưu điểm của kiểu treo này là không cần thanh ổn định, đơn giản rẻ
tiền, dễ chăm sóc bảo dưỡng nhưng lại có nhược điểm là khối lượng lớn,
thùng xe ở trên cao nên chiều cao trọng tâm xe sẽ lớn ảnh hưởng đến tốc độ
và sự ổn định khi xe chuyển động, mặt khác vết bánh sẽ thay đổi khi một
bánh bị nâng lên làm phát sinh lực ngang và tính chất bám đường kém và dễ
bị trượt ngang.
[58`a
Thanh xoắn là một thanh bằng thép lò xo, dùng tính đàn hồi xoắn của
nó để cản lại sự dao động. Một đầu thanh xoắn được ngàm vào khung hay
một dầm nào đó của xe, đầu kia gắn vào kết cấu chịu tải xoắn của hệ thống
treo. Trên một số ô tô để dành chỗ cho việc lắp bán trục cầu chủ động người
ta dùng thanh xoắn thường được gây tải trước (có ứng suất dư) do đó nó chỉ
thích hợp cho một chiều làm việc. Trên các thanh xoắn ở hai phía đều phải
đánh dấu để tránh nhầm lẫn khi lắp ráp.

Sử dụng thanh xoắn có các đặc điểm sau:
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
b
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
+ Chiếm ít không gian, có thể bố trí để điều chỉnh chiều cao thân xe.
+ Trọng lượng nhỏ, Đơn giản, gọn, giá thành rẻ và dễ chế tạo.
+ Thanh xoắn không có nội ma sát nên thường phải lắp kèm giảm
chấn để dập tắt nhanh dao động.
Trên xe con và xe minibus bộ phận đàn hồi là thanh xoắn được sử dụng
phổ biến chỉ sau lò xo.
5c`
Bao gồm các dạng là lò xo xoắn ốc, lò xo côn và lò xo trụ. Do lò xo
trụ có đường kính vòng ngoài không đổi nên biến dạng của nó sẽ thay đổi tỷ
lệ thuận với lực tác dụng, còn đối với lò côn hay lò xo xoắn ốc thì khi tải nhẹ
đầu lò xo sẽ bị nén lại và hấp thụ năng lượng va đập, còn phần giữa lò xo có
độ cứng lớn hơn sẽ đủ cứng để chịu tải lớn.
Lò xo có các đặc điểm chính sau:
 1d
- Kết cấu rất gọn gàng nhất là khi được bố trí lồng vào giảm chấn.
- Nếu cùng độ cứng và độ bền với nhíp thì lò xo trụ có khối lượng nhỏ
hơn nhíp và tuổi thọ cao hơn nhíp, kết cấu gọn nên tiết kiệm không gian và
cho phép hạ thấp trọng tâm xe nhằm nâng cao tốc độ.
Hình 1.3. C!u tạo một số dạng lò xo.
 'MNd
- Khi làm việc ở giữa các vòng lò xo không có nội ma sát như nhíp
nên thường phải bố trí thêm giảm chấn kèm theo để dập tắt nhanh dao động.
- Do lò xo chỉ làm nhiệm vụ đàn hồi, còn nhiệm vụ dẫn hướng và
giảm chấn do các bộ phận khác đảm nhận nên với hệ thống treo dùng lò xo

==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
e
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
trụ thì có kết cấu phức tạp hơn do nó còn phải bố trí thêm hệ thống đòn dẫn
hướng để dẫn hướng cho bánh xe và truyền lực kéo hay lực phanh.
5<P^Q\
Hình 1.4-bộ phận đàn hồi loại khí
Phần tử đàn hồi sử dụng đệm khí dựa trên nguyên tắc không khí có
tính đàn hồi khi bị nén. Hệ thống treo loại khí được sử dụng tốt ở các ôtô có
trọng lượng phần lớn được thay đổi khá lớn như ở ôtô trở khách, ô tô vận tải
và đoàn xe. Loại này có thể tự động thay đổi độ cứng của hệ thống treo bằng
cách thay đổi áp suất không khí bên trong phần tử đàn hồi. Giảm độ cứng
của hệ thống treo sẽ làm cho độ êm dịu chuyển động tốt hơn.
Hệ thống treo khí không có ma sát trong phần tử đàn hồi, trọng lượng
nhỏ và giảm được chấn động cũng như giảm được tiếng ồn từ bánh xe truyền
lên buồng lái và hành khách. Nhưng hệ thống này có kết cấu phức tạp hơn vì
phải có bộ phận dẫn hướng riêng và trang thiết bị cung cấp khí, bộ điều
chỉnh áp suất, lọc, các van v v điều chỉnh độ cứng một cách chủ động.
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
f
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
Hình 1.5-Hệ thống treo có bộ phận đàn hồi loại túi khí cao su (airbag suspension)
Hiện nay bộ phận đàn hồi được làm có xu hướng “mềm mại” hơn
nhằm tạo điều kiện cho bánh xe lăn “êm” trên mặt đường. Đồng thời người
ta dùng các bộ phận đàn hồi có khả năng thay đổi độ cứng trong một giới
hạn rộng. Khi xe chạy ít tải, độ cứng cần thiết có giá trị nhỏ, khi tăng tải thì

độ cứng cần phải có giá trị lớn. Chính vì vậy mà cần phải có thêm các bộ
phận đàn hồi phụ như: nhíp phụ, vấu tỳ bằng cao su biến dạng, đặc biệt là
các bộ phận đàn hồi có khả năng thay đổi tự động độ cứng theo tải trọng kết
hợp với các bộ phận thay đổi chiều cao trọng tâm của xe.
$5,5,5,5] 
Trên xe ôtô giảm chấn được sử dụng với các mục đích sau:
+ Giảm và dập tắt các va đập truyền lên khung khi bánh xe lăn trên
nền đường không bằng phẳng nhằm bảo vệ được bộ phận đàn hồi và tăng
tính tiện nghi cho người sử dụng.
+ Đảm bảo dao động của phần không treo (unsprung) ở mức độ nhỏ
nhất, nhằm làm tốt sự tiếp xúc của bánh xe với mặt đường đảm bảo tính năng
lái và tăng tốc cũng như chuyển động an toàn.
+ Nâng cao các tính chất chuyển động của xe như khả năng tăng tốc,
khả năng an toàn khi chuyển động.
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
g
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
Để dập tắt các dao động của xe khi chuyển động giảm chấn sẽ biến đổi
cơ năng thành nhiệt năng nhờ ma sát giữa chất lỏng và các van tiết lưu.
Trên ôtô hiện nay chủ yếu sử dụng là giảm chấn ống thuỷ lực có tác
dụng hai chiều ở cấu trúc hai lớp.
53 hOi
Giảm chấn hai lớp vỏ ra đời vào năm 1938, đây là một loại giảm chấn
quen thuộc và được dùng phổ biến cho đến nay. Trong giảm chấn, piston di
chuyển trong xy lanh chứa đầy dầu, chia không gian trong thành hai buồng A
và B. ở đuôi của xy lanh thuỷ lực có một cụm van bù. Bao ngoài vỏ trong là
một lớp vỏ ngoài, không gian giữa hai lớp vỏ là buồng bù thể tích chất lỏng
và liên hệ với B qua các cụm van một chiều (III, IV). Buồng C được gọi là

buồng bù chất lỏng, trong C chỉ điền đầy một nửa bên trong là chất lỏng,
không gian còn lại chứa không khí có áp suất bằng áp suất khí quyển.
Các van (I) và (IV) lần lượt là các van nén mạnh và nén nhẹ, còn các
van (II) và (III) lần lượt là các van trả mạnh và trả nhẹ của giảm chấn.
Giảm chấn hai lớp vỏ có cấu tạo như sau:
1- Khoang vỏ trong;
2- Phớt làm kín;
3- Bạc dẫn hướng;
4- Vỏ chắn bụi;
5- Cần piston;
6- Piston;
7- Van cố định;
8- Vỏ ngoài.
Hình 1.6- Sơ đồ c!u tạo của giảm ch!n hai lớp vỏ.
j'ZRkPOX
Ở hành trình nén bánh xe tiến lại gần khung xe, lúc đó ta có thể tích
buồng B giảm nên áp suất tăng, chất lỏng qua van (I) và (IV) đi lên khoang
A và sang khoang C ép không khí ở buồng bù lại. Trên nắp của giảm chấn có
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
$l
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
phớt che bụi, phớt chắn dầu và các lỗ ngang để bôi trơn cho trục giảm chấn
trong quá trình làm việc.
ở hành trình trả bánh xe đi xa khung xe, thể tích buồng B tăng do đó
áp suất giảm, chất lỏng qua van (II, III) vào B, không khí ở buồng bù giãn ra,
đẩy chất lỏng nhanh chóng điền đầy vào khoang B.
Trong quá trình làm việc của giảm chấn để tránh bó cứng bao giờ
cũng có các lỗ van lưu thông thường xuyên. Cấu trúc của nó tuỳ thuộc vào

kết cấu cụ thể. Van trả, van nén của hai cụm van nằm ở piston và xylanh
trong cụm van bù có kết cấu mở theo hai chế độ, hoặc các lỗ van riêng biệt
để tạo nên lực cản giảm chấn tương ứng khi nén mạnh, nén nhẹ, trả mạnh, trả
nhẹ.
Khi chất lỏng chảy qua lỗ van có tiết diện rất nhỏ tạo nên lực ma sát
làm cho nóng giảm chấn lên. Nhiệt sinh ra truyền qua vỏ ngoài (8) và truyền
vào không khí để cân bằng năng lượng.
+ Ưu điểm của giảm chấn hai lớp có độ bền cao, giá thành hạ làm việc
tin cậy ở cả hai hành trình, trọng lượng nhẹ.
+ Nhược điểm là khi làm việc ở tần số cao có thể xảy ra hiện tượng
không khí lẫn vào chất lỏng làm giảm hiệu quả của giảm chấn. Hơn nữa việc
lắp đòi hỏi chính xác, tản nhiệt chậm hơn…
[53 hOi
Giảm chấn một lớp vỏ có cấu tạo như sau:
1- Van một chiều;
2- Cần piston;
3- Cụm làm kín;
4- Xy lanh;
5- Buồng chứa dầu;
6- Piston;
7- Van một chiều;
8- Khoang chứa khí.
1
2
8
6
7
3
2
5

Hình 1.7- Sơ đồ c!u tạo của giảm ch!n một lớp vỏ.
 'ZRkPOXm
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
$$
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
Trong một giảm chấn một lớp vỏ không còn bù dầu nữa mà thay thế
chức năng của nó là buồng 8 chứa khí nén có P = 2-3 kG/cm
2
đây là sự khác
nhau giữa giảm chấn một lớp vỏ và hai lớp vỏ.
Khi piston dịch chuyển xuống dưới tạo nên sự chênh áp, dẫn đến mở
van 1, chất lỏng chảy nên phía trên của piston. Khi piston đi lên làm mở van
7, chất lỏng chảy xuống khoang dưới piston, áp suất trong giảm chấn sẽ thay
đổi không lớn và dao động xung quanh vị trí cân bằng với giá trị áp suất tĩnh
nạp ban đầu, nhờ vậy mà tránh được hiện tượng tạo bọt khí, là một trạng thái
không an toàn cho sự làm việc của giảm chấn. Trong quá trình làm việc do
áp lực dầu chỉ có thể nén lên khí mà piston ngăn cách 4 di chuyển để tạo nên
sự cân bằng giữa chất lỏng và chất khí do đó áp suất không bị hạ xuống dưới
giá trị nguy hiểm.
Giảm chấn này có độ nhạy cao kể cả khi piston dịch chuyển rất nhỏ,
tránh được hiện tượng cưỡng bức chảy dầu khi nhiệt độ thay đổi sẽ làm cho
áp suất thay đổi.
noQ 
a. giảm ch!n 2 lớp vỏ
b. giảm ch!n 1 lớp vỏ
Hình 1.8- C!u tạo giảm ch!n 2 lớp vỏ (a) và giảm ch!n 1 lớp vỏ (b)
So sánh với loại giảm chấn hai lớp vỏ, giảm chấn một lớp vỏ có các
ưu điểm sau:

==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
$,
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
+ Khi có cùng đường kính ngoài, đường kính của cần piston có thể
làm lớn hơn mà sự biến động tương đối của áp suất chất lỏng sẽ nhỏ hơn.
+ Điều kiện toả nhiệt tốt hơn do không có “áo dầu”.
+ Giảm chấn có piston ngăn cách có thể làm việc ở bất kỳ góc nghiêng
bố trí nào.
+ Cùng một tác động bên ngoài thì nó dập tắt dao động nhanh hơn.
- Nhược điểm của loại giảm chấn một lớp vỏ là:
+ Làm việc kém tin cậy, có thể bị bó kẹt trong các hành trình nén hoặc
trả mạnh.
+ Chế tạo phức tạp và giá thành đắt hơn.
"5pq!
Với một kết cấu có nét tương tự như ống nhún loại hai ống, Ống nhún
Vario nổi lên đặc điểm là thích nghi nghi được với tình trạng dằng xóc khác
nhau để có thể thay đổi đặc tính giảm chấn :
Hình 1.9- Ống nhún vario
Khi xe có tải trọng nhẹ, vị trí của Piston nằm ở vùng trên của ống dầu,
nơi đó được thiết kế những khe nhỏ bên vách để tạo điều kiện cho dầu di
chuyển xuống vùng dưới một cách tương đối dễ dàng, trở lực trên Piston
giảm nhỏ, hiệu ứng giảm chấn vì vậy cũng thấp. Khi xe chở nặng, vị trí cân
bằng của Piston chìm xuống thấp, khi đó dầu từ ngăn trên không dễ dàng
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
$Y
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================

tràn xuống ngăn dưới và ngược lại như trường hợp trên, chúng bắt buộc phải
chạy qua van tiết lưu trên piston chứ không có khe hở bên hông Piston để
lưu thông nữa. Trở lực chuyển động trên làm tăng khả năng dập tắt giao
động của của ống nhún, phần dầu dư do áp lực cao cũng được dẫn qua van
dưới đáy để vô khoang bù trừ như các truờng hợp trên.
r5pqQ,LOhs
Hình 1.10- loại 2 ống với hơi áp lực(a) và loại hơi (b)
Loại ống nhún Dầu-Khí kết hợp hoạt động theo nguyên tắc kết hợp
tính ưu việt của loại hai ống và loại một ống ở trên. Điểm cần lưu ý của loại
này là trong trạng thái đứng yên của xe thì phần dưới ống nhún không phải
chứa đầy dầu, mà 1/3 thể tích trong đó là khí nén (6-7bar)5Như vậy, quá
trình nhún và giãn bao giờ cũng có sự hỗ trợ đàn hồi của buồng khí, lưu
chuyển từ ngăn trên xuống dưới và ngược lại và như đã trình bày ở các loại
trên, sự tham gia đàn hồi ngược chiều của các lớp khí giúp cho việc dập tắt
dao động nhanh chóng hơn, loại ống nhún này đặc biệt thích hợp cho các
lọai xe đi địa hình xấu, rung xóc tần số cao, mạnh và đột ngột.
Với yêu cầu chế tạo chính xác cao, đòi hỏi kiểm tra bảo dưỡng gắt gao,
loại ống giảm chấn trên chỉ dùng cho những xe có yêu cầu đặc biệt, đôi khi
cũng được sử dụng trong bộ bánh xe hạ cánh của những máy bay cánh quạt
thể thao loại nhỏ.
5pq
Đó là sự kết hợp hoạt động của một "Lò xo khí nén" ( Khác với lò xo
kim loại hay nhíp) với một bộ giảm chấn theo nguyên lý Hơi và Dầu. Hình
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
$4
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
vẽ cấu tạo (h 1.8.b) thể hiện rõ nguyên tắc hoạt động, ở phần dưới các kết cấu
không có gì đặc biệt về nguyên lý, ở phần trên chính là đặc điểm nổi bật

trong cấu tạo của loại ống nhún này, ở đó trong một ống kín, khí nén được
dẫn vào dưới 1 áp lực điều khiển được, tùy mức độ áp lực khí nén ở trong đó
mà độ đàn hồi của lò xo khí thay đổi được, tạo ra sự chủ động trong việc
thay đổi khoảng làm việc cũng như hiệu quả tôt nhất cho cả bộ Giảm xóc-
Khử dao động. Tuy nhiên, lò xo khí thường được kết hợp thêm một lò xo cơ
khí khác nhằm mục đích giới hạn việc hoạt động của lò xo khí trong phạm vi
điều chỉnh độ cao gầm xe cũng như tăng giảm hệ số đàn hồi khi xe có tải
trọng thay đổi lớn chứ không đảm đương hoàn toàn tải trọng của xe .
Bất tiện là loại ống hơi này chỉ hoạt động khi máy đã nổ, nếu vô ý tắt
máy ở những chỗ có gờ cao thì đôi khi xe hạ xuống làm hư hại vỏ xe, do đó
người ta đã phải lắp thêm bộ phận cảnh báo khi mở và tắt máy.
5pq6\t8Zs
Hình 1.11- ống nhún khí-thủy lực
Đây là tổng hợp của lò xo đàn hồi có giảm chấn cùng với lò xo khí
thủy lực, trong hệ thống này, Piston của phần đàn hồi cũng như trục của nó
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
$_
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
đồng thời là trục của bộ giảm chấn. Phần lò xo khí nằm trong một khối cầu
bao bọc bởi một màng cao su đặc biệt. Phần tích trữ khí cùng với không gian
mặt trên của Piston được nối với nhau bởi 1 đường ống thủy lực.
Khi ống nhún và lò xo bị đè xuống, dầu bị ép chạy theo ống nối chạy
sang buồng khí nén, khí bị nén mạnh, tăng áp suất làm tăng thêm sức đàn hồi
của lò xo khí, lò xo này cùng với lò xo kim loại tác động trực tiếp lên khung
xe, tạo sức đàn hồi tổng hợp thay đổi được theo tải trọng. Không những thế,
trên đường ống dẫn dầu và khí về để ép túi khí, người ta còn bố trí thêm van
điều khiển nhằm chủ động thay đổi mức tác động của dầu và khí nén lên túi
khí, đưa đến việc thay đổi độ cứng đàn hồi tổng hợp của cả hệ thống nhún.

Cũng nhờ cơ chế hồi tiếp như vậy, mà khỏang cách giữa trục bánh xe và
khung xe gần như được giữ nguyên bất chấp tải trọng, khi xe nặng dầu ép
mạnh làm túi khí đội lên mạnh hơn, khi xe nhẹ áp lực dầu giảm túi khí mềm
đi giảm bớt tác động lên khung xe. Tài xế có thể tự điều chỉnh van điều
khiển cho phù hợp tình trạng tải trọng và đường xá.
Loại ống nhún giảm chấn trên đây giá thành cao, vận hành phức tạp, lại
thêm hệ thống nén khí cao áp rất đắt đỏ, nên hầu như không được phổ biến.
$5,5,5Y58JuOPcvMh
Hình 1.12- Thanh ổn định trong cơ c!u treo
Trên các loại xe con ngày nay thanh ổn định hầu như đều có. Trong
trường hợp xe chạy trên nền đường không bằng phẳng hoặc quay vòng, dưới
tác dụng của lực li tâm phản lực thẳng đứng của 2 bánh xe trên một cầu thay
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
$b
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
đổi sẽ làm cho tăng độ nghiêng thùng xe và làm giảm khả năng truyền lực
dọc, lực bên của bánh xe với mặt đường. Thanh ổn định có tác dụng khi xuất
hiện sự chênh lệch phản lực thẳng đứng đặt lên bánh xe nhằm san bớt tải
trọng từ bên cầu chịu tải nhiều sang bên cầu chịu tải ít hơn. Cấu tạo chung
của nó có dạng chữ U, một đầu chữ U được nối với phần không được treo,
còn đâu kia được nối với thân vỏ xe, các đầu nối này dùng ổ đỡ bằng cao su.
Bộ phận dẫn hướng có nhiệm vụ truyền các lực dọc, lực ngang và các
mômen từ bánh xe lên khung hoặc thân xe. Nó có thể có những chi tiết khác
nhau tùy thuộc hệ thống treo phụ thuộc hay độc lập, phần tử đàn hồi là nhíp,
lò xo hay thanh xoắn. Quan hệ của bánh xe với khung xe khi thay đổi vị trí
theo phương thẳng đứng được gọi là quan hệ động học. Khả năng truyền lực
ở mỗi vị trí được gọi là quan hệ động lực học của hệ treo.
Hình1.13- Các đòn liên kết và dẫn hướng, kết c!u lắp giáp cụm treo độc lập

$5,5,545/w
Trên xe con các vấu cao su thường được đặt kết hợp trong vỏ của giảm
chấn vừa tăng cứng vừa hạn chế hành trình của piston nhằm hạn chế hành
trình làm việc của bánh xe. Ngoài ra còn có đệm cao su cũng có tác dụng
giảm chấn. Vấu cao su có những ưu điểm sau:
+ Có thể được làm dưới mọi hình dạng khác nhau.
+ Không có tiếng ồn khi làm việc, không phải bôi trơn.
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
$e
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
Hình 1.14- Các đệm cao su
$5,5Y5<xQXL!"
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, lò xo xoắn…); loại khí; loại thủy lực; cao su…
- 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 treo phụ
thuộc:
Hình 1.15- Sơ đồ hệ thống treo
a) Hệ thống treo phụ thuộc; b) Hệ thống treo độc lập.
1- Thùng xe; 2- Bộ phận đàn hồi; 3- Bộ phận giảm chấn;
4- Dầm cầu; 5 - Các đòn liên kết của hệ treo.
$5,5Y5$50XL!"

Trong hệ thống treo phụ thuộc hình 1.12-a các bánh xe được đặt trên
một dầm cầu liền, bộ phận giảm chấn và đàn hồi đặt giữa thùng xe và dầm
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
$f
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
cầu liền đó. Do đó sự dịch chuyển của một bánh xe theo phương thẳng đứng
sẽ gây nên chuyển vị nào đó của bánh xe phía bên kia.
h.a. dùng nhíp lá
h.b. dùng lò xo trụ
Hình 1.16- Sơ đồ hệ thống treo phụ thuộc dùng lò xo lá(a) và lò xo trụ(b)
Đặc trưng của hệ thống treo phụ thuộc là các bánh xe lắp trên một
dầm cầu cứng. Trong trường hợp cầu xe là bị động thì dầm đó là một thanh
thép định hình, còn trường hợp là cầu chủ động thì dầm là phần vỏ cầu trong
đó có một phần của hệ thống truyền lực.
+ Trong hệ treo phụ thuộc có phần tử đàn hồi là nhíp thì nó vừa
là phần tử đàn hồi đồng thời làm luôn bộ phận dẫn hướng. Vì nhíp làm bộ
phận hướng nên trong hệ treo này sẽ không cần đến các thanh giằng để
truyền lực dọc hay lực ngang nữa.
+ Đối với hệ treo phụ thuộc dùng lò xo xoắn thì phải dùng thêm hai
đòn dọc dưới được nối với cầu và khung. Để đảm bảo truyền được lực ngang
và ổn định vị trí khung xe so với cầu người ta cũng phải dùng thêm đòn chéo
một đầu nối với cầu còn đầu kia nối với khung xe.
t'MNdm
+ Khối lượng phần không được treo lớn, đặc biệt là ở cầu chủ động nên
khi xe chạy trên đường không bằng phẳng, tải trọng động sinh ra sẽ gây nên
va đập mạnh giữa phần không được treo và phần được treo làm giảm độ êm
dịu chuyển động.
+ Khoảng không gian phía dưới sàn xe phải lớn để đảm bảo cho dầm

cầu có thể thay đổi vị trí, do vậy chiều cao trọng tâm lớn.
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
$g
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
+ Khi một bánh bị nâng lên, vết bánh thay đổi làm phát sinh lực ngang
làm tính chất bám đường kém đi, dễ bị trượt ngang, xe bị nghiêng…
t1dm
+ Trong quá trình chuyển động vết bánh xe được cố định do vậy
không xảy ra hiện tượng mòn lốp nhanh như hệ thống treo độc lập.
+ Có khả năng tải lớn, tăng độ cứng vững cao cho xe và phù hợp với
địa hình xấu, cho xe tải, xe việt dã…
+ Công nghệ chế tạo đơn giản, dễ tháo lắp và sửa chữa, giá thành hạ.
$5,5Y5,50XL!"
Đặc điểm của hệ thống treo này là:
- Hai bánh xe không lắp trên một dầm cứng mà là lắp trên loại cầu rời,
sự chuyển dịch của 2 bánh xe độc lập tương đối với nhau.
- Khối lượng phần không được treo nhỏ nên mô men quán tính nhỏ,
do đó xe chuyển động êm dịu, khả năng bám đường cao.
- Hệ treo này không cần dầm ngang (với kết cấu thân vỏ kiểu unibody)
nên khoảng không gian cho nó dịch chuyển chủ yếu là khoảng không gian 2
bên sườn xe như vậy sẽ hạ thấp được trọng tâm của xe và sẽ nâng cao được
vận tốc của xe.
n Trong hệ thống treo độc lập còn được phân ra các loại sau :
5yQ!",c
Cấu tạo của hệ treo 2 đòn ngang bao gồm 1 đòn ngang trên, một đòn
ngang dưới. Mỗi đòn không phải chỉ là 1 thanh mà thường có cấu tạo hình
tam giác (chữ A) hoặc hình thang. Cấu tạo như vậy cho phép các đòn ngang
làm được chức năng của bộ phận hướng, kết cấu chắc chắn đảm bảo truyền

lực tốt.
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
,l
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
Hình 1.17- Sơ đồ nguyên lý của hệ treo 2 đòn ngang.
Các đầu trong được liên kết với khung, vỏ bằng khớp trụ. Các đầu
ngoài được liên kết bằng khớp cầu với đòn đứng để có thể xoay được. Đòn
đứng có ổ bi lắp với trục bánh xe. Bộ phận đàn hồi có thể nối giữa khung với
đòn trên hoặc đòn dưới. Giảm chấn cũng đặt giữa khung với đòn trên hoặc
đòn dưới hoặc lồng bởi lò xo trụ cho gọn. Hai bên bánh xe đều dùng hệ treo
này và được đặt đối xứng qua mặt phẳng dọc giữa xe.
[5yQ!"-5<"!
Hệ treo này chính là biến thể của hệ treo 2 đòn ngang, ở đây đòn
ngang chữ A phía trên thay bằng lò xo cùng ống nhún lồng nhau. Chính nhờ
cấu trúc này mà ta có thể có được khoảng không gian phía trong xe rộng hơn
để bố trí hệ thống truyền lực hoặc khoang hành lý. Giảm chấn đặt theo
phương thẳng đứng làm nhiệm vụ của trụ xoay đứng.
Hình 1.18- Sơ đồ c!u tạo hệ treo Mc.Pherson.
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
,$
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
Nếu ta so sánh với hệ treo 2 đòn ngang thì hệ treo Mc.Pherson kết cấu
ít chi tiết hơn, không chiếm nhiều khoảng không và có thể giảm nhẹ được
trọng lượng kết cấu. Nhưng nhược điểm chủ yếu của hệ treo Mc.Pherson là
do giảm chấn vừa phải làm chức năng của giảm chấn lại vừa làm nhiệm vụ
của trụ đứng cơ cấu lái nên trục giảm chấn chịu tải lớn nên giảm chấn cần

phải có độ cứng vững và độ bền cao hơn do đó kết cấu của giảm chấn phải
có những thay đổi cần thiết và cần thêm đòn dẫn hướng.
Hình 1.19 - Mối quan hệ động học của hệ treo Mc.Pherson.
Trong hệ thống treo nói chung, và hệ treo của cầu dẫn hướng nói riêng
các góc đặt bánh xe có một ý nghĩa vô cùng quan trọng. Chúng phải đảm bảo
cho việc điều khiển nhẹ nhàng, chính xác, không gây lực cản lớn cũng như
làm mòn lốp quá nhanh.
Trong quá trình chuyển động bánh xe luôn luôn dao động theo phương
thẳng đứng, sự dao động này kéo theo sự thay đổi góc nghiêng ngang của
bánh xe, trụ xoay dẫn hướng và khoảng cách giữa hai vết bánh xe hình
1.18a, góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng hình 1.18-b và độ chụm trước của
bánh xe hình 1.18-c. Các quan hệ giữa các thông số đó phụ thuộc vào sự
chuyển vị của bánh xe theo phương thẳng đứng khi gặp kích thích từ mặt
đường hoặc khi phanh, cua, gia tốc đó là mối quan hệ động học của hệ treo.
50X!",cV
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
,,
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
1- Khung vỏ; 2- Lò xo; 3- Giảm chấn; 4-
Bánh xe; 5- Đòn dọc; 6- Khớp quay.
Hình 1.20- Hệ treo hai đòn dọc
Hệ treo hai đòn dọc là hệ treo độc lập mà mỗi bên có một đòn dọc.
Các đòn dọc thường được bố trí song song sát hai bên bánh xe. Một đầu của
đòn dọc được gắn cố định với moayơ bánh xe, đầu còn lại liên kết bản lề với
khung hoặc dầm ôtô. Lò xo và giảm chấn đặt giữa đòn dọc và khung. Đòn
dọc vừa là nơi tiếp nhận lực ngang, lực dọc, và là bộ phận dẫn hướng. Do
phải chịu tải trọng lớn nên nó thường được làm có độ cứng vững tốt.
Đồng thời đòn dọc đòi hỏi cần phải có độ cứng vững lớn, nhằm mục

đích chịu được các lực dọc, lực bên và chịu mômen phanh lớn. Do có kết cấu
như vậy, nên hệ treo này chiếm ít không gian và đơn giản về kết cấu, giá
thành hạ. Hệ treo này thường được bố trí cho cầu sau bị động, khi máy đặt ở
phía trước, cầu trước là cầu chủ động.
50X!"cVzRw
Hệ treo đòn dọc có thanh liên kết xuất hiện trên xe con vào những
năm 70 cùng với sự hoàn thiện kết cấu cho các xe có động cơ và cầu trước
chủ động. Theo cấu trúc của nó có thể phân chia thành loại treo nửa độc lập
và treo nửa phụ thuộc. Theo khả năng làm việc của hệ treo, tuỳ thuộc vào độ
cứng vững của đòn liên kết mà có thể xếp là loại phụ thuộc hay độc lập. Ở
đây hệ treo được phân loại là treo độc lập tức là đòn liên kết có độ cứng nhỏ
hơn nhiều so với độ cứng của dầm cầu phụ thuộc.
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
,Y
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
1- Bánh xe;
2- Khớp quay trụ;
3- Đòn dọc;
4- Thùng xe;
5- Lò xo;
6- Giản chấn.

1

2

3

4

5

6

Hình 1.21 - Sơ đồ nguyên lý hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết.
Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết, có đặc điểm là hai đòn dọc
được nối cứng với nhau bởi một thanh ngang. Thanh ngang liên kết đóng vai
trò như một thanh ổn định như đối với các hệ treo độc lập khác. Bộ phận đàn
hồi của nó có thể là lò xo trụ xoắn được đặt giữa khung và đòn dọc.
"50X!"c{m
Hệ thống treo trên đòn chéo là cấu trúc mang tính trung gian giữa hệ
treo đòn ngang và hệ treo đòn dọc. Bởi vậy sử dụng hệ treo này cho ta tận
dụng được ưu điển của hai hệ treo trên và khắc phục được một số nhược
điểm của chúng. Đặc điểm của hệ treo này là đòn đỡ bánh xe quay trên
đường trục chéo và tạo nên đòn chéo trên bánh xe.
1-Dầm cầu; 2- Đòn chéo; 3-truyền lực chính
Hình 1.22 - Sơ đồ hệ treo đòn chéo.
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
,4
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
Trong hệ treo đòn chéo hình vẽ 1.22 chi tiết đàn hồi phần lớn là lò xo
xoắn ốc. Ngoài ra đối với hệ treo này, người ta còn hay dùng thêm thanh ổn
định để làm tăng sự êm dịu trong quá trình chuyển động.
So với các hệ treo xét ở trên thì hệ treo đòn chéo có đặc điểm nổi bật ở
chỗ khi bánh xe dao động theo phương thẳng đứng thì cũng kéo theo sự thay
đổi khoảng cách giữa hai vết bánh xe, góc nghiêng ngang, nhưng sự thay đổi

đó nhỏ hơn các loại đã xét ở trên. Riêng độ chụm trước cửa bánh xe thì thay
đổi không đáng kể.
Hiện nay, đối với ôtô con hiện đại người ta thường hay sử dụng các
loại hệ thống treo độc lập cho hệ treo trước như: hệ thống treo hai đòn
ngang, hệ thống treo Mc.Pherson, hệ thống treo đòn dọc, đòn chéo là
những loại có cấu tạo đơn giản, ít số chi tiết, khối lượng phần không được
treo nhỏ, giá thành hạ, dễ tháo lắp sửa chữa và bảo dưỡng. Còn treo sau thì
đa số là dùng hệ treo phụ thuộc cho xe tải và xe SUV, xe pickup và dùng hệ
thống treo độc lập cho xe con.
/012'3,
'|&y+'3:<012'3<0=<'30&I'/+
,5$5'RS
,5$5$5'RSXLMN
Mô hình hóa dao động của một phần tử (một khối lượng) của hệ thống
treo 1 bậc tự do (phương thẳng đứng). Trên cơ xở mô hình trên có thể khảo
sát ảnh hưởng của các thông số đặc trưng về kết cấu như độ cứng k của lò
xo, hệ số cản c của giảm chấn đến biên độ dao động cực đại, gia tốc cực đại,
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
,_