Tính toán kiểm nghiệm hệ thống treo và khảo sát dao động mô hình 14 xe CHIẾN THẮNG – CT8D1 4x4

§å ¸n tèt nghiÖp
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU…………………………………………………………… ……3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 5
DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ 7
CHƯƠNG 1 : ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1.NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG………… ………………….………… … 10
1.2.CÁC TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ DAO ĐỘNG………… ….……… … ….11
1.2.1.Độ êm dịu chuyển động…………… ……… ………………… …….11
1.2.2.Tiêu chí tải trọng động, an toàn động lực học và mức độ phá đường 16
1.2.3.Tiêu chí về bố trí treo………………………………… …… …….……19
1.3.MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG………………… ………………19
1.3.1.Mô hình 1/4……………………………………………………… ….…20
1.3.2.Mô hình dao động liên kết……………………… ………………… 21
1.3.3.Mô hình không gian xe con……………………………… …… ………22
1.4.HÀM KÍCH ĐỘNG…………………………………………………… …23
CHƯƠNG 2 : CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA XE “CHIẾN THẮNG –
CT8D1.4X4”
2.1.CÁC THÔNG SỐ KÍCH THƯỚC, KHỐI LƯỢNG CƠ BẢN… …… …25
2.2.CÁC THÔNG SỐ CỦA HỆ THỐNG TREO…………………… …… …27
2.2.1.Xác định hệ số cứng của hệ thống treo……………………………… …27
2.2.2.Xác định đặc tính giảm chấn…………………………………… … …31



§å ¸n tèt nghiÖp
2.3.XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG XOẮN CỦA KHUNG………………… …….…41
2.4.XÁC ĐỊNH MÔMEN QUÁN TÍNH CỦA XE……….……………….……42
2.5.MÔ HÌNH LỐP…………………………………………………… ….……45
CHƯƠNG 3 : XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG
3.1.PHƯƠNG PHÁP LẬP HỆ PHƯƠNG TRÌNH…………………… ………48

3.2.HỆ PHƯƠNG TRÌNH MÔ TẢ DAO ĐỘNG………………………… …50
CHƯƠNG 4 : KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN BỀN CỦA HỆ THỐNG TREO
4.1.KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN BỀN HỆ THỐNG TREO TRƯỚC……… ……61
4.1.1.Kiểm tra điều kiện bền nhíp trước…………………………………….…61
4.1.2.Kiểm tra điều kiện bền của giảm chấn………………………… … … 66
4.2.KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN BỀN HỆ THỐNG TREO SAU…………….….…68
4.2.1.Kiểm tra điều kiện bền của nhíp chính………………………… … …68
4.2.2.Kiểm tra điều kiện bền của nhíp phụ……………………………….……73
CHƯƠNG 5 : KHẢO SÁT DAO ĐỘNG MÔ HÌNH 1/4
5.1.LẬP MÔ HÌNH 1/4………………………………………………….………76
5.2.MÔ PHỎNG MÔ HÌNH 1/4 BẰNG SIMULINK……………… …… ….79
5.2.1.Trình tự thực hiện quá trình mô phỏng………………………….……….79
5.2.2.Xây dựng sơ đồ khối Simulink……………………………………… …80
5.3.ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU………………………………….………….…91



§å ¸n tèt nghiÖp
KẾT LUẬN…………………………………………………………………….101
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………… ……………103
LỜI NÓI ĐẦU
Sau hơn 20 năm thực hiện đổi mới, đặc biệt từ sau khi Việt Nam gia nhập
WTO, lượng hàng hóa thông qua các cảng tăng nhanh và làm cho nhu cầu vận tải
trong nước cũng tăng tương ứng. So với các phương tiện vận tải khác thì ôtô có
những ưu điểm như tính năng cơ động cao, giá thành vận chuyển phù hợp. Do
đó, vận tải bằng ôtô chiếm 80% tỷ trọng của ngành vận tải.
Khi ôtô chuyển động trên đường không bằng phẳng sẽ sinh ra những dao
động. Những dao động này ảnh hưởng xấu đến hàng hóa, tuổi thọ các chi tiết của
xe và nhất là ảnh hưởng tới người lái xe. Mà trong vận hành của ôtô thì người lái
đóng vai trò quyết định đến an toàn của chuyển động. Khi con người phải chịu

đựng lâu trong tình trạng xe chạy bị rung xóc nhiều dễ sinh mệt mỏi. Đặc biệt là
với những loại xe tải chạy trên nhiều loại địa hình phức tạp khác nhau. Các kết
quả nghiên cứu ảnh hưởng của dao động ô tô tới cơ thể con người đều đi tới kết
luận là nếu con người phải chịu đựng lâu trong môi trường dao động của ôtô sẽ
mắc chứng bệnh thần kinh và não. Vì vậy tính êm dịu chuyển động là một trong
những chỉ tiêu quan trọng của xe. Tính êm dịu chuyển động phụ thuộc vào kết
cấu của xe mà trước hết là hệ thống treo. Đối với xe tải, mong muốn ngày càng
chở nặng hơn nhằm hạ giá thành vận chuyển nên việc đảm bảo các yêu cầu về độ



§å ¸n tèt nghiÖp
bền, kết cấu đơn giản, giá thành thấp cho hệ thống treo trên xe tải là rất quan
trọng.
Để đánh giá được những dao động của xe tải đến độ bền các chi tiết hệ thống
treo, sinh lý của người lái và đường xá, đề tài “Tính toán kiểm nghiệm hệ thống
treo và khảo sát dao động mô hình 1/4 xe CHIẾN THẮNG – CT8D1.4X4” sử
dụng thông số cầu trước đã được tiến hành và giải quyết các nội dung sau :
Từ các thông số thực của xe, em đã phân tích kết cấu và kiểm nghiệm cho hệ
thống treo, phân tích xây dựng mô hình dao động của ô tô, sử dụng phương pháp
tách cấu trúc hệ nhiều vật và áp dụng phương trình Newton-Euler để thành lập hệ
phương trình dao động. Sử dụng phần mềm Matlab Simulink để mô phỏng dao
động của mô hình 1/4.
Với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn Võ Văn Hường, và toàn
thể các thầy trong bộ môn ôtô và xe chuyên dụng, em đã hoàn thành được đồ án
tốt nghiệp của mình. Nhưng do năng lực bản thân còn hạn chế nên đồ án này
không tránh khỏi những thiếu xót, nhầm lẫn. Em mong các thầy thông cảm và
góp ý để đề tài của em hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cám ơn!
Hà Nội tháng 05 năm 2011

Sinh viên
Nguyễn Duy Ngọc



§å ¸n tèt nghiÖp
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
-m
1
(kg) : Khối lượng được treo ở cầu trước.
-m
2
(kg) : khối lượng được treo ở cầu sau.
-m
A1
(kg) : khối lượng không được treo ở cầu trước.
-m
A2
(kg) : Khối lượng không được treo ở cầu sau.
-a (m) : Khoảng cách từ trọng tâm xe đến tâm cầu trước.
-b (m) : Khoảng cách từ trọng tâm xe đến tâm cầu sau.
-B (m) : Chiều rộng cơ sở của xe.
-r
bx
(m) : Bán kính lốp ở trạng thái tĩnh.
-h (m) : Chiều cao mấp mô của đường.
-J
y
(kgm
2

) : Mômen quán tính trục y của xe.
-J
x1
(kgm
2
) : Mômen quán tính trục x của khối lượng được treo trước.
-J
x2
(kgm
2
) : Mômen quán tính trục x của khối lượng được treo sau.
-J
xc1
(kgm
2
) : Mômen quán tính trục x của khối lượng không được treo trước.
-J
xc2
(kgm
2
) : Mômen quán tính trục x của khối lượng không được treo sau.
-C
tr
(N/m) : Độ cứng của hệ thống treo trước.



§å ¸n tèt nghiÖp
-C
c

(N/m) : Độ cứng của hệ thống treo sau chính.
-C
p
(N/m) : Độ cứng của hệ thống treo sau phụ.
-C
L
(N/m) : Độ cứng của lốp.
-C
x
(Nm/độ): Độ cứng xoắn của khung xe.
-K
nn
(Ns/m) : Hệ số cản quá trình nén nhẹ.
-K
nqd
(Ns/m) : Hệ số cản quá trình quá độ của hành trình nén.
-K
nm
(Ns/m) : Hệ số cản quá trình nén mạnh.
-K
tn
(Ns/m) : Hệ số cản quá trình trả nhẹ.
-K
tdq
(Ns/m) : Hệ số cản quá trình quá độ của hành trình trả.
-K
tm
(Ns/m) : Hệ số cản quá trình trả mạnh.
-v
nn

(m/s) : Vận tốc quá trình nén nhẹ.
-v
nm
(m/s) : Vận tốc quá trình nén mạnh.
-v
tn
(m/s) : Vận tốc quá trình trả nhẹ.
-v
tm
(m/s) : Vận tốc quá trình trả mạnh.
-F
C
(N) : Lực đàn hồi của hệ thống treo.
-F
K
(N) : Lực cản của giảm chấn.
-F
CL
(N) : Lực đàn hồi của lốp.
-F
Z
(N) : Phản lực mặt đường tác dụng lên xe.
-θ (rad) : Góc lắc thân xe quanh trục y.
-φ
1
(rad) : Góc lắc của khối lượng treo trước quanh trục x.
-φ
2
(rad) : Góc lắc của khối lượng treo sau quanh trục x.
-φ

A1
(rad) : Góc lắc của khối lượng không được treo trước quanh trục x.
-φ
A2
(rad) : Góc lắc của khối lượng không được treo sau quanh trục x.


!
§å ¸n tèt nghiÖp
-z (m) : Chuyển vị của khối lượng được treo.
-
z
&
(m/s) : Vận tốc dao động của khối lượng được treo.
-
z
&&
(m/s
2
) : Gia tốc dao động của khối lượng được treo.
-
ξ
(m) : Chuyển vị của khối lượng không được treo.
-
ξ
&
(m/s) : Vận tốc dao động của khối lượng không được treo.
-
ξ
&&

(m/s
2
) : Gia tốc dao động của khối lượng không được treo.
DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ
Hình 1 : Sự phụ thuộc của gia tốc hiệu dụng theo tần số………………….… 13
Hình 2 : Sự phụ thuộc cường độ dao động theo thời gian……………… … 14
Hình 3 : Giới hạn gia tốc theo tần số và thời gian…………………………….15
Hình 4 : Phân bố độ êm dịu theo các loại xe………………………………….15
Hình 5 : Định nghĩa lực động……………………………………………….…
17
Hình 6 : Mô hình 1/4……………………………………………………….….20
Hình 7 : Mô hình phẳng dao động ôtô 2 cầu………………………… ………21
Hình 8 : Mô hình không gian xe con………………………………….………22
Bảng 1 : Thông số cơ bản của xe……………………………………….…… 25
Bảng 2 : Thông số tính toán chiều cao trọng tâm…………………… … …26
Hình 9 : Sơ đồ đặc tính đàn hồi…………………………………………… …
27
Bảng 3 : Thông số của nhíp…………………………………………… ……28


"
§å ¸n tèt nghiÖp
Hình 10 : Sơ đồ xác định chế độ mở của tiết lưu………………………….……33
Bảng 4 : Thông số của giảm chấn……………………………………….……35
Hình 11 : Đồ thị đặc tính cản của giảm chấn…………………………… … 40
Hình 12 : Mặt cắt khung……………………………………………………….41
Hình 13 : Sơ đồ tính mô men quán tính theo chiều dọc…………………….….43
Hình 14 : Sơ đồ tính mô men quán tính theo chiều ngang………………….….44
Hình 15 : Mô hình và sơ đồ đặc tính lốp………………………………………45
Hình 16 : Mô hình dao động thân xe tải………………………………….……51

Hình 17 : Mô hình dao động ngang cầu trước xe tải……………………… …52
Hình 18 : Mô hình dao động cầu sau xe tải……….……………………………52
Bảng 5 : Thông số sử dụng cho phương trình dao động……………….….… 59
Hình 19 : Sơ đồ tính bền nhíp trước………………………………… ………
61
Hình 20 : Sơ đồ tính ứng xuất lá nhíp trước……………………………
……63
Bảng 6 : Ứng suất sinh ra trong các lá nhíp……………………………
… 63
Hình 21 : Sơ đồ tính tai nhíp
trước…………………………………………….64
Hình 22 : Sơ đồ tính bền nhíp chính…………………………………… … 68


#
§å ¸n tèt nghiÖp
Hình 23 : Sơ đồ tính ứng xuất lá nhíp chính…………………………….
… 70
Bảng 7 : Ứng suất sinh ra trong các lá nhíp…………………………….
…….70
Hình 24 : Sơ đồ tính tai nhíp chính………………………………… …….….71
Hình 25 : Sơ đồ tính bền nhíp phụ…………………………………….….……73
Hình 26 : Sơ đồ tính ứng xuất lá nhíp phụ………………………………
… 74
Bảng 8 : Ứng suất sinh ra trong các lá nhíp…………………………….
…….75
Hình 27 : Mô hình 1/4………………………………………………….…… 76
Hình 28 : Sơ đồ mô phỏng hệ 2 phương trình……………… …………… 83
Hình 29 : Sơ đồ mô phỏng phương trình 1…………………… …….………84
Hình 30 : Sơ đồ mô phỏng phương trình 2………………… ……….………84

Hình 31 : Sơ đồ mô phỏng F
C
…………………………………… …….……85
Hình 32 : Sơ đồ mô phỏng F
K
…………………………………… …….……86
Hình 33 : Chuyển vị khối lượng được treo………………………… ….……87
Hình 34 : Chuyển vị khối lượng không được treo………………… ….…….87
Hình 35 : Vận tốc khối lượng được treo………………… …………….……88
Hình 36 : Vận tốc khối lượng không được treo…………… ………….…….88
Hình 37 : Gia tốc khối lượng được treo……………………………….………89
Hình 38 : Gia tốc khối lượng không được treo………………….….…………89
Hình 39 : Phản lực mặt đường………………………………… …….………90
Hình 40 : Không gian làm việc………………………………………….…….90
Bảng 9 : Số liệu với h
max
=0,01………………………………………….……92


$
§å ¸n tèt nghiÖp
Bảng 10 : Số liệu với h
max
=0,02………………………………………….…….93
Bảng 11 : Số liệu h
max
=0,03……………………………………………….… 94
Hình 41 : Đồ thị cường độ dao động theo tần số…………… ………….… 95
Hình 42 : Mức độ êm dịu ở h
max

=0,01………………………………… … 95
Hình 43 : Mức độ êm dịu ở h
max
=0,02……………………………… …… 96
Hình 44 : Mức độ êm dịu ở h
max
=0,03……………………………….….……96
Hình 45 : Đồ thị gia tốc lớn nhất theo tần số……………………… …….…97
Hình 46 : Đồ thị hệ số tải động theo tần số………………………… ….… 97
Hình 47 : Đồ thì chỉ tiêu áp lực đường theo tần số………………… ….……98
Hình 48 : đồ thị phản lực mặt đường lớn nhất theo tần số………… ….…….98
Hình 49 : Đồ thị không gian bố trí treo theo tần số………………… …… 99
CHƯƠNG 1 : ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1.NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG
Ngành ôtô trên thế giới đã phát triển trên một trăm năm. Những sản phẩm của
nó ngày càng hàm chứa lượng công nghệ cao, ôtô ngày càng chạy nhanh hơn, số


%
§å ¸n tèt nghiÖp
lượng ngày càng nhiều, các xe ngày càng được hoàn thiện hơn về độ an toàn
cũng như độ êm dịu. Những phát triển đột biến đó đã đưa đến những áp lực mới
cho xã hội như tai nạn giao thông, mức độ phá hủy đường xá ngày càng nghiêm
trọng. Nghiên cứu để hoàn thiện các kết cấu của ôtô nhằm nâng cao an toàn
chuyển động và giảm ảnh hưởng xấu của dao động với môi trường là một nhu
cầu cấp thiết.
Nghiên cứu về dao động ôtô nói riêng và về động lực học ôtô nói chung ngày
càng được quan tâm đúng mức. Ôtô là liên kết của hệ nhiều vật, các khối lượng
đó được liên kết với nhau bằng các phần tử có đặc tính phi tuyến phức tạp như
đặc tính của giảm chấn, đặc tính đàn hồi, sự va chạm của bánh xe…

Việc nghiên cứu dao động đã được tiến hành từ rất lâu với sự tham gia của
hàng trăm tác giả. Tuy nhiên, đến tận những năm 1970 những công trình đó mới
được Mitschke biên soạn tập trung vào tác phẩm nổi tiếng của mình là “Dynamik
der Fahrzeuge”. Tác phẩm đó gồm 200 trích dẫn, riêng quyển B viết về dao động,
tác giả đã đề cập hết các loại mô hình dao động cơ bản với đối tượng là các xe
con với phương pháp tiếp cận là cơ học cổ điển.
Khái quát về nghiên cứu dao động, ta có thể thấy nội dung này bao hàm 4 lĩnh
vực sau :
-Chỉ tiêu đánh giá dao đông.
-Mô hình dao động, bao gồm mô hình vật lý và mô hình toán học.
-Các hàm kích động
-Thí nghiệm dao động.



§å ¸n tèt nghiÖp
Thí nghiệm dao động ôtô là một lĩnh vực rất rộng, đa ngành. Trong khuôn khổ
đồ án, do thời gian có hạn cũng như điều kiện nên không thể có được những kết
quả thí nghiệm từ thực thế.
Sau đây em xin được giới thiệu về các chỉ tiêu đánh giá dao động và mô hình
nghiên cứu dao động và các hàm kích động.
1.2.CÁC TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ DAO ĐỘNG
Đánh giá ảnh hưởng của dao động có tính lịch sử. Trước đây người ta đánh
giá ảnh hưởng của dao động ôtô theo hai tiêu chí là độ êm dịu và tải trọng động,
tượng trưng cho sự ảnh hưởng đến tuổi thọ chi tiết. Ngày nay, do nhận thức mới
về ảnh hưởng của dao động, các tiêu chí được xác lập theo tiêu chí mới như sau:
1.2.1.Độ êm dịu chuyển động
Thí nghiệm đánh giá độ êm dịu chuyển động được tiến hành như sau : cho
một người ngồi trên một chiếc ghế, ghế chuyển động lên xuống theo quy luật
z=z

max
sin(ω.t) sẽ tạo ra các dao động tuần hoán tác động lên người đó. Sau đó
người ta sẽ phỏng vấn người đó về cảm giác của họ. Các nghiên cứu như vậy
được tiến hành nhiều lần và đưa ra dưới dạng một tiêu chuẩn quốc tế ISO-2631.
Tiêu chuẩn xuất phát từ đề nghị của Hiệp Hội Kỹ Sư Đức dưới dạng tiêu chuẩn
ngành VDI-2057.
Người ta thấy rằng ảnh hưởng của dao động phụ thuộc vào tần số kích động,
biên độ, hướng dao động, vị trí và thời gian tác động. Dựa vào đó người ta đã đưa
ra khái niệm cường độ dao động K, một đại lượng đánh giá khả năng người lái
cảm thấy thoải mái trong một khoảng thời gian nhất định.



§å ¸n tèt nghiÖp
Cường độ dao động K theo phương thẳng đứng được xác định như sau :
  
% 
%  #
!%
# #%
# #  
! !
 #%
z z
z z
z
z
x y
x y
z x y

K a f f Hz
K a f Hz
a
K f Hz
f
K K x y f Hz
x y
K K f Hz
f f
K K K K
= ≤ ≤
= ≤ ≤
= ≤ ≤
= = = ≤ ≤
= = = ≤ ≤
= + +
Trong đó :
f : tần số kích thích (Hz).
( )
= =
∫
&&
 
%

&'()*+,() /0 12
T
z RMS
a a Z t dt
T

Các hệ số K
z
, K
x
, K
y
, chỉ cường độ dao động ở các phương z, x, y khác
nhau, K là hệ số tích hợp.
+)K <0,2 : Không có cảm giác.
+)0,2 <k<0,4 : Có thể nhận biết.
+)0,4 <k<1,6 : Cảm nhận tốt.
+)1,6 <k<6,3 : Thoải mái khi làm việc ít hơn 24 giờ.



§å ¸n tèt nghiÖp
+)6,3 <k<12,5 : Cảm giác mạnh.
+)12,5<k<100 : Cảm giác rất mạnh.
+)k> 100 : Chấn động mạnh, không chịu nhiều hơn 1 phút.
Như vậy, khi thiết kế ôtô cần có 1,6<K<6,3. Hình 1 theo ISO-2631 là kết quả
thử nghiệm trên bệ thử với phương pháp phỏng vấn, xác nhận cảm giác của
người ngồi trên bệ thử.
Hình 1: Sự phụ thuộc của gia tốc hiệu dụng theo tần số.
Khi chú ý đến thời gian, người ta đưa ra các ngưỡng phụ thuộc thời gian như
hình :



§å ¸n tèt nghiÖp
Hình 2 : Sự phụ thuộc cường độ dao động theo thời gian.

Khi thời gian kéo dài, giới hạn này sẽ giảm dần và để dễ dàng xem xét người
ta đưa ra quan hệ giới hạn gia tốc phụ thuộc tần số f và tham số thời gian như
hình:



§å ¸n tèt nghiÖp
Hình 3 : Giới hạn gia tốc theo tần số và thời gian.
Hình 4 : Phân bố độ êm dịu theo các loại xe.


!
§å ¸n tèt nghiÖp
Tiêu chuẩn ISO-2631 đã được đưa ra từ năm 1970 nhưng đến nay vẫn không
thay đổi, nhiều công trình vẫn coi đó là các ngưỡng để đánh giá độ êm dịu. Ta sẽ
sử dụng tiêu chuẩn này để đánh giá độ êm dịu của xe.
Ngoài tiêu chí đánh giá ảnh hưởng của dao động đến người, hàng hóa cũng là
yếu tố chịu ảnh hưởng của dao động. Hiện nay chỉ có Hiệp Hội Đóng Gói Đức
BFSV quan tâm đến chỉ tiêu này và đưa ra trong tác phẩm “Dynamik der
Kraftfahrzeuge” của Mitschke (1992).
-Tiêu chí đánh giá : a
max
≤ 0,5g khi 2 ≤ f ≤ 16 Hz.
-Giới hạn cảnh báo : a
max
=3 m/s
2
(đường xá hay hệ thống treo đã có vấn đề ,
cần phải sửa chữa).
-Giới hạn can thiệp : a

max
=5m/s
2
(buộc phải sửa chữa ngay tức khắc).
1.2.2.Tiêu chí về tải trọng động, an toàn động lực học và mức độ phá đường
Tiêu chí động lực học từ trước được đưa ra dưới dạng hệ số tải trọng động :
3
3

z dyn
dyn
z st
F
K
F
= +
Trong đó :
K
dyn
: hệ số tải trọng động.
F
z,dyn
: tải trọng động (N).
F
z,st
: tải trọng tĩnh. F
z,st
= (m+m
A
)g (N).



"
§å ¸n tèt nghiÖp

%
4
530
64
530
4
537.
4
537.&8
57
Hình 5 : Định nghĩa lực động.
Phản lực từ đường tác dụng lên bánh xe theo phương thẳng đứng có dạng :
( ) ( ) ( )
3 3

z z dyn z st
F t F F t N= +
Khả năng truyền lực có liên quan đến F
z,dyn,min
vì F
x
= F
z
ϕ
x

; F
y
= F
z
ϕ
y
. Mức độ
phá đường và hư hỏng chi tiết có liên quan đến F
z,dyn,max
. Vì vậy khi xét tải trọng
động F
z,dyn
ta cần phân biệt giá trị max và min. Do đó ta tách hệ số K
dyn
thành 2 hệ
số :
( )
3
.&8
3
.&8

z dyn
dyn
z st
F
K
F
= +
( )

3
.
3
.

z dyn
dyn
z st
F
K
F
= +


#
§å ¸n tèt nghiÖp
Từ các phân tích trên, ta sẽ kiểm nghiệm hệ thống treo theo các tiêu chí tải
trọng động như sau :
-Tiêu chí về độ bền chi tiết cũng như mức độ phá đường :
( )
3
.&8
3
.&8
 
z dyn
dyn
z st
F
K

F
= + ≤
-Tiêu chí về an toàn động lực học :
+) F
z,dyn
=-0,5F
z,st
: giới hạn cảnh báo theo Mitschke, trường hợp này khả năng
truyền lực đã giảm đi một nửa, cần có kế hoạch sửa chữa đường hoặc hệ thống
treo.
+) F
z,dyn
=-F
z,st
: giới hạn can thiệp ( là lúc xảy ra hiện tượng tách bánh F
z
=0)
theo Mitschke, trường hợp này không còn khả năng truyền lực.
-Tiêu chí về mức độ thân thiện với đường :
Tiêu chí này được đưa ra từ sau những năm 1990 khi mà tải trọng của ôtô
ngày càng lớn, tỷ trọng kinh tế của cầu và đường trong ngành giao thông ngày
càng được đánh giá cao. Sau quá trình nghiên cứu ảnh hưởng của dao động ôtô
đến cầu, đường các nhà nghiên cứu của Anh và Mỹ đã đưa ra hệ số áp lực đường
w, là hệ số có thể đánh giá mức độ ảnh hưởng của dao động ôtô đối với cầu và
đường. Theo đó Wilkinson đã nêu ra công thức xác định hệ số áp lực đường w
như sau :
( )
η η η
= + +
3


3
.&8
 !  9
z dyn
z st
F
w
F


$
§å ¸n tèt nghiÖp
Khi xe có i bánh thì áp lực toàn xe là :
=
∑
∑
3 3

3 3

i
i z st i
i
z st i
w F
W
F
1.2.3.Tiêu chí về bố trí treo
Trong quá trình dao động, vị trí tương đối giữa khối lượng được treo và không

được treo thay đổi, khi chuyển dịch này quá lớn sẽ ảnh hưởng đến sự ổn định
theo phương thẳng đứng của xe cũng như hàng hóa, đồng thời còn có thể gây ra
sự va đập giữa khối lượng được treo và không được treo. Chỉ tiêu này được thể
hiện thông qua hàm :
( ) ( )
.&8 y z m
ξ
= −
Giá trị y nhỏ cho thấy khả năng dập tắt dao động của giảm chấn cũng như độ
ổn định của xe trong quá trình di chuyển là tốt.
1.3.MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG
Ôtô thuộc hệ cơ học nhiều vật, dao động với dải tần số thấp không vượt quá
50Hz. Việc lập và chọn mô hình dao động phải theo 3 tiêu chí sau:
-Mục tiêu nghiên cứu (đề tài này khảo sát theo mục đích chẩn đoán)
-Cấu trúc riêng của đối tượng nghiên cứu.
-Khả năng tính toán và phương tiện tính toán.


%
§å ¸n tèt nghiÖp
Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật khả năng tính toán hầu như
không bị hạn chế (có nhiều phần mềm rất mạnh hỗ trợ tính toán), nên chủ yếu
khi chọn và lập mô hình thường căn cứ vào mục tiêu và đặc điểm kết cấu của đối
tượng.
Về mục tiêu nghiên cứu có thể bao hàm các vấn đề sau:
-Nghiên cứu tối ưu hệ treo, kể cả hệ treo tích cực. Đối với mục tiêu này thì
chỉ cần khảo sát mô hình 1/4 (một trong 4 bánh).
-Nghiên cứu về dao động liên kết, thường dùng mô hình phẳng; mô hình
phẳng cũng còn dùng để nghiên cứu ảnh hưởng của đường.
3. Nghiên cứu sự trượt và lật dưới tác động của ngoại lực như đường mấp

mô, gió bên nên thường sử dụng mô hình 1/2 hoặc mô hình toàn xe.
1.3.1.Mô hình 1/4
Mô hình 1/4 bao gồm hai khối
lượng được treo (thay thế cho khối
lượng thân xe) và khối lượng không
được treo (thay thế cho khối lượng
bánh xe, cầu xe và các thành phần liên
kết). Phần treo và không được treo liên
kết với nhau thông qua các phần tử đàn
hồi của treo và giảm chấn, có độ cứng
là k, hệ số cản giảm chấn như hình 6.
Hình 6 : Mô hình 1/4.



§å ¸n tèt nghiÖp
Để có thể chuyển mô hình vật lý thành mô hình động lực học hệ dao động
ôtô, 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
A
, độ cứng c và hệ số cản giảm chấn k.Việc này có ý
nghĩa trong bài toán điều khiển, tối ưu hệ treo.
1.3.2.Mô hình dao động liên kết
Hình 7 : Mô hình phẳng dao động ôtô 2 cầu.
Mô hình động lực học này biểu thị dao động liên kết ôtô 2 cầu ở dạng mô

hình phẳng, có nghĩa là ôtô được giả thiết đối xứng qua trục dọc của xe và xem



§å ¸n tèt nghiÖp
độ mấp mô của biên dạng đường ở dưới bánh xe trái và phải là như nhau. Khối
lượng treo được quy dẫn về trọng tâm phần treo biểu thị qua giá trị khối lượng
m
3
(đại diện cho khối lượng được treo là thân xe) và m
1
, m
2
(đại diện cho khối
lượng không được treo là cầu xe) với 4 bậc tự do là Z
3
, ϕ, Z
1
, Z
2
.
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.
1.3.3.Mô hình không gian xe con
Mô hình không gian xe hai cầu được đưa ra như trong hình 8. Xe con có khối
lượng bé nhưng lại có yếu tố phi tuyến hình học và vật lý lớn nên không thể bỏ
qua khi lập mô hình. Đặc điểm kết cấu là vỏ chịu lực, hệ treo độc lập có yếu tố
phi tuyến hình học cao. Trong phạm vi đề tài này do hạn chế về mặt thời gian,
kỹ thuật nên chỉ đưa ra mô hình mang tính tham khảo chứ chưa khảo sát được
mô hình không gian này.

Hình 8 : Mô hình không gian xe con.



§å ¸n tèt nghiÖp
1.4.HÀM KÍCH ĐỘNG
Chuyển động của ôtô trên mặt đường không bằng phẳng sẽ sinh ra các dao
động của khối lượng phần không được treo và khối lượng phần được treo của
ôtô. Độ mấp mô của mặt đường là nguồn kích thích chính cho ôtô dao động. Khi
nghiên cứu mô hình dao động của ôtô cần thiết phải mô tả toán học biên dạng
của mặt đường, vì chiều cao mấp mô của biên dạng đường tại vị trí tiếp xúc của
bánh xe với đường sẽ tham gia vào phương trình vi phân mô tả chuyển động của
hệ. Hàm kích động là một yếu tố thuộc mô hình dao động, mô tả những yếu tố
gây dao động, và thường được mô tả dưới dạng các hàm biên dạng sau:
-Kích thích dạng bậc với biên độ h
o
.
-Hàm sin: h = h
o
sin
ω
t.
-Hàm xung:
( )
∑
∞
−=
%
j
ki

ttfh
.
-Hàm dao động ngẫu nhiên:
( ) ( )( )
τR,mtfh
ff
≈=
.
Với m
f
: giá trị trung bình.
R
f
: Hàm quan hệ.
τ: Thời gian tương quan.
Việc chọn loại kích động nào thì phụ thuộc cụ thể vào từng mục tiêu nghiên
cứu. Nếu nghiên cứu về ảnh hưởng của đường thì buộc phải dùng hàm kích động
ngẫu nhiên. Còn nếu tối ưu hệ treo thì dùng hàm sin và hàm xung là đủ.



§å ¸n tèt nghiÖp
Ngoài mấp mô của đường là yếu tố gây dao động, còn có các yếu tố gây dao
động khác mà ta có thể kể ra như sau: Gió nhất là gió ngang; Gió dọc; Góc quay
vô lăng, đặc trưng qua gia tốc ngang với ngoại lực là lực quán tính li tâm khi vào
cua Như vậy có tất cả 4 yếu tố gây ảnh hưởng đến dao động ôtô mà trong khi
nghiên cứu cũng phải đề cập, hoặc là riêng về từng yếu tố một, hoặc đồng thời
một số yếu tố kết hợp. Trong phạm vi đề tài này chỉ khảo sát hệ dao động mô
hình 1/4 do đó chỉ cần dùng hàm sin.



