Nghiên cứu tính toán và đánh giá dao động xa khách county Hmk29SL đang lắp ráp tại công ty tracomeco

vi
MC LC
TRANG
QUYTăĐNHăGIAOăĐ TÀI
LÝ LCH KHOA HC i
LIăCAMăĐOAN ii
LI CM N iii
TÓM TT iv
MC LC v
Chng 1 TNG QUAN NGHIÊN CU CAăĐ TÀI 1
1.1 Tổng quan chung về lĩnhăvực nghiên cứu 1
1.1.1 Tình hình nghiên cu trong nc 3
1.1.2 Tình hình nghiên cu ngoài nc 7
1.2 Mcăđíchăcaăđ tài. 10
1.3 Nhim v và gii hnăđ tài. 10
1.4 Phng pháp nghiên cu. 10
Chng 2 C S LÝ THUYT 12
2.1 Kt cấu h thng treo 12
2.1.1 Phầnăđc treo 12
2.1.2 Phần khôngăđc treo 12
2.1.3 H thng treo 12
2.1.4 Lp xe 13
2.2 Khái nim v khi lngăđc treo và khi lngăkhôngăđc treo 13
2.2.1 Khi lngăđc treo M 13
2.2.2 Khi lngăkhôngăđc treo m 13
2.2.3 H thng treo 14
2.3 Môăhìnhădaoăđng ca ô tô 14
2.3.1 Các gi thit 14
2.3.2 Mô hìnhădaoăđng tngăđng 15
2.4 HƠmăkíchăđng từ mặtăđng 16
vii

2.5 Phng Trình Vi Phân Ca H DaoăĐng Trong Mô Hình Phẳng 17
2.5.1 Phngătrìnhădaoăđng h 4 bc t do 20
2.5.1.1 Phngătrìnhădaoăđng 20
2.5.1.2 H phng trình vi phân chuyểnăđng ca h 4 bc t do 26
Chng 3
PHNG PHÁP GII PHNGăTRỊNHăVIăPHÂNăDAOăĐNG 29
3.1 Các thông s ca mô hình tính toán xe khách County HMK29S 29
3.2 Phng pháp giiăbƠiătoánădaoăđng ô tô 29
Chng 4 SOăSÁNHăĐÁNHăGIÁăĐ ÊM DU XE KHÁCH COUNTYHMK29SL 33
4.1 Ch tiêuăđánhăgiáăđ êm du chuyểnăđng 33
4.1.1 Đánhăgiáădaoăđng ca h thng treo 33
4.1.2 Trng s gia tcă(r.m.s)ăđc tính bằng công thc 33
4.1.3 Tính toán tần s daoăđng riêng không có gim chấn: 33
4.2 Kt qu tính toán vi các d liu thông s kt cấu ca xe Hyundai County trên
giao din Matlab: 36
4.3 Kt qu tính toán vi các d liu thông s kt cấu ca xe County HMK29Sl trên
giao din Matlab: 39
4.4 So sánh từ kt qu tính toán ca xe khách Huyndai County vi County
HMK29SL 41
Chng 5
THC T NG DNG GIAO DIN B CÔNG C GRAPHICS
USER INTERFACE CA MATLAB TRONG THIT Ô TÔ 42
5.1. ng dng thc nghim các thông s ca mô hình tính toán xe buýt City Liner
OF8000 trên giao din b công c graphics user interface ca matlab: 42
5.2 ng dng thc nghim các thông s ca mô hình tính toán xe Toyota Vios
Limo trên giao din b công c graphics user interface ca matlab: 46
5.3 ng dng thc nghim các thông s ca mô hình tính toán xe Toyota Corolla
ALTIS 2004 trên giao din b công c graphics user interface ca matlab 49
5.4. Kt qu kiểm chng: 52
KT LUNăVÀăĐ NGH 53

TÀI LIU THAM KHO 55
viii
DANH SÁCH CÁC HÌNH
TRANG
Hình 1.1: Xe County HMK29SL 1
Hình 1.2: S đ tng thể xe County HMK29SL 2
Hình 1.3: Kích thc hầm hàng xe County HMK29SL 3
Hình 1.4: Vùng ch dn sc khoẻ theo ISO 2631 và TCVN 6964 5
Hình 1.5: H trc taăđ quyăđnh trong ISO 2631 8
Hình 1.6: Các gii hn ca gia tc thẳngăđng trong các khong thi gian tác dng
cho phép theo ISO/DIS 2631 và h trc taăđ quyăđnh trong ISO 2631 8
Hình 1.7: Vùng ch dn sc khe ISO 2631-1:1997 9
Hình 2.1a: Mô hình phẳng h daoăđng ôtô 4 bc t do 15
Hình 2.1b: S đ tính toán mô hình phẳng h daoăđng 16
Hìnhă2.2:ăDaoăđng ôtô trong mặt phẳngăđng h 4 bc t do 20
Hình 3.1: Các thông s ca xe County HMK 29SL ng dng trên giao din b công
c graphics user interface ca matlab 31
Hìnhă3.2a:ăĐ th gia tc ca xe County HMK 29SL 31
Hìnhă3.2b:ăĐ th vn tc ca xe County HMK 29SL 31
Hìnhă3.2c:ăĐ th chuyển v ca xe County HMK 29SL 32
Hình 4.1: Các thông s ca xe Hyundai County ng dng trên giao din b công c
graphics user interface ca matlab 36
Hìnhă4.2a:ăĐ th gia tc ca xe Hyundai County 37
Hìnhă4.2b:ăĐ th vn tc ca xe Hyundai County 37
Hìnhă4.2c:ăĐ th chuyển v ca xe Hyundai County 38
Hình 4.3: Các thông s ca xe County HMK29Sl ng dng trên giao din b công c
graphics user interface ca matlap 39
Hìnhă4.4a:ăĐ th gia tc ca xe County HMK29Sl 39
Hìnhă4.4b:ăĐ th vn tc ca xe County HMK29Sl 40
Hìnhă4.4c:ăĐ th chuyển v ca xe County HMK29Sl 40

Hình 5.1: Xe City Liner OF8000 42
ix
Hình 5.2: Các thông s ca xe City Liner OF8000 ng dng trên giao din b công
c graphics user interface ca matlab 43
Hìnhă5.3a:ăĐ th gia tc ca xe City Liner OF8000 44
Hìnhă5.3b:ăĐ th gia tc ca xe City Liner OF8000 44
Hìnhă5.3c:ăĐ th chuyển v ca xe City Liner OF8000 45
Hình 5.4: Xe Toyota Vios Limo 46
Hình 5.5: Các thông s ca xe Toyota Vios Limo ng dng trên giao din b công c
graphics user interface ca matlab 47
Hìnhă5.6a:ăĐ th gia tc ca xe Toyota Vios Limo 47
Hìnhă5.6b:ăĐ th vn tc ca xe Toyota Vios Limo 48
Hìnhă5.6c:ăĐ th chuyển v ca xe Toyota Vios Limo 48
Hình 5.7: Xe Toyota Corolla ALTIS 2004 49
Hình 5.8: Các thông s ca xe Toyota Corolla ALTIS 2004 ng dng trên giao din
b công c graphics user interface ca matlab 50
Hìnhă5.9a:ăĐ th gia tc ca xe Toyota Corolla ALTIS 2004 50
Hìnhă5.9b:ăĐ th gia tc ca xe Toyota Corolla ALTIS 2004 51
Hìnhă5.9c:ăĐ th chuyển v ca xe Toyota Corolla ALTIS 2004 51


x
DANH SÁCH CÁC BNG

TRANG
Bng 1.1: Phn ng ca c thể đi vi nhng mcădaoăđng khác nhau
(TCVN 6964) 4
Bng 1.2: Phn ng v tin nghi vi môi trngădaoăđng (ISO 2631-1:1997) 9

1
Chng 1
TNG QUAN NGHIểN CU CA Đ TÀI

1.1 Tng quan chung v lĩnh vc nghiên cu
Ngày nay cùng viăxuăhng phát triển chung ca th gii, nn công nghip ôtô
đangăphátătriển rấtănhanhăđể đápăng nhu cầuăngi sử dng. Nhngăđòiăhiăđặt ra
cho chic ôtô khách là phiăđápăng các yêu cầu v nhiên liu, tcăđ, không gây ô
nhimămôiătrng,ăđ êm du và an toàn chuyểnăđngăv.v…Chínhăvìăl đóămƠăcácă
h thng trên ôtô không ngừngăđc quan tâm ci tin hiu qu và phát huy ht
nhngătínhănĕngăca chúng.

Hình 1.1: Xe County HMK29SL
Để đápăng nhu cầuăđiăliăcũngănhăvn chuyển hàng hoá, công ngh ôătôăđƣă
không ngừngăthayăđi và phát triển, ci tin sn phẩmăđể liên tcăchoăraăđi nhng

loi xe kiểu dáng mi, tin nghi hnăphùăhp vi nhu cầu,ăđiu kin kinh t ca mi
ngi, phù hp viăđặcăđiểm mi qucăgiaăvƠăđtăđc nhng tiêu chuẩnănhăđƣăquiă
đnh.ăTuyănhiên,ăđể cóăđc mt ch đng trong xã hi,ăđể mt công ty tn ti và
phát triểnăthìăđiu quan trng nhất là phi to ra cái mà xã hi cần ch không phi là
cáiămƠătaăđangăcó
2
Vi h thngăgiaoăthôngădƠyăđặc,ăđa hình phc tpănhă Vit Nam hin nay,
đặc bit trong thành th nn kinh t phát triển,ăđi sngăngiădơnăđƣăđc nâng
cao, cùng vi xu th hi nhp vào nn kinh t th gii…ăThìăcơuăhiăđcăđặt ra là
làm th nƠoăđể nơngăcaoăđ êm du và thoiămáiăchoăngi, hàng hoá khi xe chuyển
đng? Làm th nƠoăđể thiăgianăđaărc khách ngnăđi?ăỌănhimămôiătrngăđt 
gii hn cho phép? S ch ngi phiăđc boăđm cho mi chuynăđiă(khôngăthừa
cũngă khôngă thiu)….ă xeă kháchă Countyă HMK29SLă đangă lp ráp ti công ty
Tracomeco mi cỡ trungănƠyăcóăđngăcămnh m  trìnhăđ phát triển công ngh
mi nhất vi h thng phun nhiên liuă đin tử đápă ng các tiêu chuẩn khí thi
EURO-III. Loi xe buýt này sử dng h thng phanh kiểu tang trng mch kép
thy lc có tr lc chân không, t điu chnhăđể gim thi gian boădỡng, vi h
thngă máyă điu hoà nhită đ kiểu mi. Nhngă điu này toă đc tính tin nghi,
mnh m choăhƠnhăkháchăvƠăhƠngăhoáătrênăxe,ăcònăđ êm du thì trong lunăvĕnănƠyă
ta s tínhătoánăvƠăđánhăgiá.

Hìnhă1.2:ăSăđătngăthểăxeăCountyăHMK29SL

3

Hình 1.3: Kíchăthcăhầm hàng xe County HMK29SL

1.1.1 Tình hình nghiên cu trong nc
Da vào các tiêu chuẩn v đ êm du trênăcăs tiêu chuẩn Quc t hin hành
là ISO 2631-1:1997, nhà ncăcũngăbanăhƠnhăb tiêu chuẩn TCVN 6964-1:2001

hoƠnătoƠnătngăđngăvi tiêu chuẩn ISO 2631-1:1997.
Mcă đíchă ca tiêu chuẩn TCVN 6964-1:2001ă lƠă xácă đnhă cácă phngă phápă
đánhăgiáădaoăđngătoƠnăthơnăcóăliênăquanăđn:
- Sc kheăvƠăđ tin nghi caăconăngi chuădaoăđng.
- Kh nĕngăcm nhnădaoăđng.
- Gây chóng mặt, bunănônădoădaoăđng.
4
Phngăphápăđánhăgiáăcăbn da vào giá tr gia tc (r.m.s) hay còn gi là giá
tr gia tcătrungăbìnhăbìnhăphngă(r.m.s).ăTrng s gia tc (r.m.s) tính bằng (m/s
2
)
đi vi daoăđng tnh tin và (rad/s
2
)ăđi viădaoăđng quay.
Trng s gia tcăr.m.săđc tính theo công thc:
 
2
1
0
2
1








T

w
w
dtta
T
a

Trongăđó:ăT:ăkhong thi gian chu dao đng (s)
a
w
(t): gia tc dao đng tnh tin hoặc quay, tính bằng m/s
2
hay rad/s
2
.
Bng 1.1: Phnăngăcaăcăthểăđiăviănhngămcădaoăđngăkhácănhauă(TCVNă
6964)
Nh hnă0,315ăm/s
2

Không có cm giá khó chu
Từ 0,315ăđn 0,63 m/s
2

Có cm giác chút ít v s không thoi mái
Từ 0,5ăđn 1 m/s
2

Có cm giác rõ rt v s không thoi mái
Từ 0,8ăđn 1,6 m/s
2

Không thoi mái
Từ 1,25ăđn 2,5 m/s
2

Rất không thoi mái
Lnăăhnă2ăm/s
2

Cc kỳ không thoi mái

Đánhăgiáădao đngăđc daăvƠoăđ th sau:ăcácăđng gch - gch ch ra các
vùng cần chú ý vi mcăđíchăch dnăđi vi sc khe.
5

Hình 1.4:ăVùngăchădnăscăkhoẻătheoăISOă2631ăvƠăTCVNă6964
Ch tiêu v an toàn chuyểnăđng và ti trng tác dng xung nnăđng:
Theo quanăđiểm v an toàn chuyểnăđngă(tínhăđiu khiển) và ti trng tác dng
xung nnă đng thì tr s lc tác dng thẳngă đng gia bánh xe viă đng là
thông s quan trngă để đánhă giá.ă Khiăôtôă chuyểnă đngă trênă đng có biên dng
mangăđặc tính ngu nhiên thì dángăđiu ti trng thẳngăđng P

(t)ăcũngămangătínhă
chất ngu nhiên. Các giá tr ca P

(t)ăcũngădaoăđng xung quanh v trí giá tr trung
bình

P
(t) (gi là kỳ vng toán hc), theo kt qu thử nghim thì giá tr này bằng

giá tr ti trngătĩnhăP
t
đặt lên bánh xe.
Ti trng thẳngăđng P

(t)ăđcăxácăđnh bằng tng ca ti trngătĩnhăP
t
và ti
trngăđng gia bánh xe và mặtăđng N
d
(t): P

(t) = P
t


N
d
(t)
Sai lchăbìnhăphngătrungăbìnhăca ti trng thẳngăđngăxácăđnh theo biểu thc:
)())(())()((
2222
tNPtNPtPtP
dtdtP





6
Phngăsaiăca ti trng thẳngăđng bánh xe:

P
D
=
2

P

=
)(
2
tN
d

Chính bằng bìnhăphng trung bình tr s ti trng đng
)(
2
tN
d

P
t

Nd
Nd

t
t

P
t

P

Xác suất
Nd
P

Bánh xe nảy
khỏi mặt đường

Theoă quană điểm v an tồn chuyểnă đng thì sai lch bình phngă


PP
D

phi là cc tiểu,ănghĩaălƠă

P


min.
Ti trngătĩnhăP
t
xácăđnh từ trngălngătĩnhăca ơtơ và taăđ trng tâm theo
hng dc xe. Ti trngăđng N
d
(t)ăxácăđnh phc tpăhnăvìănóăph thuc vào tính

chấtădaoăđng ca ơtơ, vn tc chuyểnăđngăvƠăđ mấp mơ ca biên dng mặtăđng.
Theo quan điểm v ti trng tác dng xung nnăđng thì s da vào tr s
ln nhất ca ti trng thẳngăđng,ănghĩaălƠătngăng vi giá tr dngăca N
d
(t).
Theoăquanăđiểm v an tồn chuyểnăđngăthìăngc li, cần phi gii hn mc
đ bin thiên ca ti trngăđng. Bi vì N
d
bin thiên dnăđn ti trng thẳngăđng
P

(t) bin thiên gây ra s bin thiên ca lc bám và dnăhng ca ơtơ, làm gim
tính năđnh và an tồn khi chuyểnăđng.
Cóătrng hpăđặc bit là: bánh xe có thể ny khi mặtăđng, trong thiăđiểmăđóăthì
lc

P
(t) = 0 dn ti hinătng  bánh xe s mất kh nĕngătruyn lc kéo, lcăphanh,ăđng
thi nu là bánh xe dnăhng thì  thiăđiểmăđóăơtơăs mấtătínhăđiu khiển.ăDoăđó,ăcần phi
xácăđnh t l gia ti trngăđng so vi ti trngătĩnh,ănghĩaălƠălp t l:

0
0
a
P
N
t
d

7

Điu kinăđể trong quá trình chuyểnăđng, bánh xe không thể ny khi mặt
đng là ti trngăđng phát sinh gia bánh xe và mặtăđng phi nh hnăti trng
tĩnhăđặtălênăbánhăxe,ănghĩaălƠ:ă|Nd|ă<ăPtăă

a < 100 %.
NgoƠiăraăkhiădaoăđngăngi ta quan tâm ti s bám ca lp vi mặtăđng. Có
thể ôtôădaoăđngăđm bo tha mãn các ch tiêu v đ êm duănhngăbánhăxeăbámă
đng kém nên làm mất tính năđnhăkhiăđiu khiểnăxe,ălƠmătĕngătiêuăhaoănhiênăliu.
Vì vy có thể sử dng giá tr bìnhăphngătrungăbìnhăca chuyển dchătngăđi
gia bánh xe viăđ mấp mô mặtăđngăđể đánhăgiáăs bám caăbánhăxeătrênăđng:
 



T
T
s
dtqZ
T
D
0
2
1
.
1
lim

Trongăđóă:ăăăq:ăchiu cao mấp mô ca biên dngăđng.
Z
1

: Chuyển v caătơmăbánhăxeătheoăphngăthẳngăđng
Giá tr Dsăkhôngăđcăvt quá giá tr choăphépă[Ds]ăchoătrc vi từng loi
xe và loi mặtăđng.
1.1.2 Tình hình nghiên cu ngoƠi nc
Tiêu chuẩnăISO/DISă2631ăđánhăgiáătínhăêmădu chuyểnăđng ca ôtô theo gia
tc thẳngăđng, tiêu chuẩnănƠyăđaăraăcácăgii hnăchoăphépăđi vi các giá tr hiu
dng gia tc thẳngăđng caăthùngăxe,ătrênăthangăđoăLoga,ăngiătaăđnhănghĩaăhiu
các mcăcngăđ hiu dng ca gia tc bi biểu thc:
hd
hd
Z
Z
Z
LogL



20
[dB]
Trongăđó:ă
0
Z

: 10
-6
[m/sec
2
] là gia tc chuẩn
hd
Z


: giá tr hiu dng ca gia tc [m/sec
2
],ăđcăxácăđnh bằng công
thc:




0
2
)(
1
tZZ
hd

[m/sec
2
]
8
Đnăv tính ca
Z
L

là deciben [dB]. Tr s ca
Z
L

dùngăđể đánhăgiáăcngăđ ca
gia tc hiu dng

hd
Z

. Theo tiêu chuẩn ISO/DIS 2631, các gii hn ca gia tc thẳng
đng cho bi hình 1.6,ătrênăđóăcácăđ th biểu din mi quan h gia hiu các mc
cngăđ
Z
L

ca gia tc thùng xe vi các tần s trung bình caădaoăđngăthùngăxe,ăđoă
trên gii tần 1/3 Ôc-ta-va (tc h trc taăđ chia theo thang Lôgarit thp phân).

Hình 1.5: HătrcătaăđăquyăđnhătrongăISOă2631

Hình 1.6: Cácăgiiăhnăcaăgiaătcăthẳngăđngătrongăcácăkhongăthiăgianătácădngă
cho phépătheoăISO/DISă2631ăvƠăhătrcătaăđăquyăđnhătrongăISOă2631
 Tiêu chuẩn Quc t 2631-1:1997:
Tiêu chuẩn ISO 2631-1:1997 đaăraă3ătiêuăchuẩnăđể đánhăgiáănhăhng ca dao
đngălênăconăngi trong nhiu tình hung khác nhau:
9
- nhăhng caăđặc tính tuần hoàn, ngu nhiên hay tc thi caădaoăđng
toƠnăthơnătrongăquáătrìnhăđiătrênăôtôăđn sc khe.
- S đánhăgiáăconăngi v tính tinănghiătrongăquáătrìnhăđiătrênăôtôă
- nhăhngădaoăđngăđn chng say sóng.

Hình 1.7: VùngăchădnăscăkheăISOă2631-1:1997
Bng 1.2: Phnăngăvătinănghiăviămôiătrngădaoăđngă(ISOă2631-1:1997)
Nh hnă0,315ăm/s
2

Không có cm giá khó chu
Từ 0,315ăđn 0,63 m/s
2

Có cm giác chút ít v s không thoi mái
Từ 0,5ăđn 1 m/s
2

Có cm giác rõ rt v s không thoi mái
Từ 0,8ăđn 1,6 m/s
2

Không thoi mái
Từ 1,25ăđn 2,5 m/s
2

Rất không thoi mái
Lnăăhnă2ăm/s
2

Cc kỳ không thoi mái

10
1.2 Mc đích ca đ tƠi.
Mcăđích: Đ tài “Nghiên cu tính toán và đánh giá dao động xe khách
county HMK29SL ” nhằmăgiúpăchoăngi thc hin vn dng lý thuytădaoăđng
ôtôăđể tínhătoánădaoăđng cho các loi h thng treo trên xe khách county
HMK29SL , từ đóărútăraăđc nhngăđánhăgiáăcóătínhăkhoaăhc v đ êm du ca
từng loi h thngătreoăvƠăphngăhng phát triển.
1.3 Nhim v vƠ gii hn đ tƠi.

Nhim v caăđ tài: thông qua vicătínhătoánădaoăđng h thng treo từ đóăđ
ra nhng gii pháp nâng cao tính êm du,ăđ an toàn khi ôtô chuyểnăđng. Đng
thi tính toán ngădngă giaoădinăbă côngă că graphicsă userăinterfaceă caămatlab
nhằm kiểm chng và so sánh kt qu để đánhăgiáăđ êm du chuyểnăđng ca ôtô
Gii hnăđ tài: trong quá trình chuyểnăđng, ôtô thc chất là mtăcăh phc
tp vi nhiu liên ktă đƠnă hi gia các b phn có khiă lng khác nhau. Vic
nghiên cuătínhătoánădaoăđng ca h thng treo trên mô hình toàn b xe là quá
phc tp.ăĐ tài ch sử dng mô hình phẳng trong mặt phẳngăđng dc (XOZ) để
tínhătoánădaoăđng.
1.4 Phng pháp nghiên cu.
Vn dng lý thuytădaoă đngă ôtôă để khoă sát,ă tínhătoánă daoăđngăđi vi xe
khách c thể là County HMK29SL từ đóărútăraăđc nhngăđánhăgiáăcóătínhăkhoaă
hc v đ êm du và an toàn chuyểnăđng ca loi xe này và tính toán ngădngă
giaoădinăbăcôngăcăgraphicsăuserăinterfaceăcaămatlab nhằm kiểm chng, so sánh
kt qu để đánhăgiáăđ êm du chuyểnăđng ca ôtô.

Da vào các ch tiêuăđể đánhăgiáăv đ êm du và an toàn chuyểnăđng ca loi xe
này, nghiên cu xây dngămôăhìnhăđng lc hcăđể kho sát s nhăhng ca các
thông s kt cấuăđnăcácăđặcătrngădaoăđng ca h.
Trong quá trình chuyểnăđng, ôtô thc chất là mtăcăh phc tp vi nhiu liên
ktăđƠnăhi gia các b phn có khiălng khác nhau. Vic nghiên cu tính toán
daoăđng ca h thng treo trên mô hình toàn b xe là quá phc tp.
Vi mc tiêu và nhim v đặtăra,ăđ tài ch sử dng mô hình trong mặt phẳng
đng dcă(XOZ)ăđể tínhătoánădaoăđng.
11
Từ nhng s liuăbanăđầu do nhà ch to cung cấpă(đ cng h thng treo C
2
, h
s gim chấn K
2

, khiălngăđc treo m
2
vƠăkhôngăđc treo m
1
…)ăca xe khách
c thể là County HMK29SL, ta tin hành xây dng mô hình, thit lp các h
phngătrìnhăviăphơnămôăt chuyểnăđng ca h,ăsauăđóătínhătoánăđc nhng thông
s v đápăng ca h daoăđng ôtô từ đóăsoăsánhăvi các tiêu chuẩn quc t v dao
đng và tiêu chuẩnă daoă đng ca Vit Nam, tiêu chuẩn v an toàn chuyểnăđng
nhằmăđánhăgiáăđcăđ êm du và an toàn chuyểnăđng ca xe khách nói trên, từ đóă
có bin pháp ci tinăthayăđi các tham s kt cấu nu thấy cần thit.
Đim mi lun văn vƠ giá tr thc tin
Nghiên cu chuyên sâu v lĩnhăvcănƠyătrongătngălai,ăchoănênăđƣăđiăxơyădng
chngătrìnhătínhătoánăđể giiăbƠiătoánădaoăđng ôtô.
Điểm mi ca lună vĕnă nƠyă lƠ to giao din tính toán bằng b công c
Graphics User Interface (GUI) caăMatlabăđể thun tinăchoăngi sử dng các
thông s trong thit k tt nhất. Từ đóăxơyădngăphngăphápătínhătoán,ăthit k
mi hoặc thit k ci to thayăđi h thng treo v mặtădaoăđng, cùng vi vic
bitătrc các thông s đầyăđ caăxeăvƠăcácătácăđngăbênăngoƠiănhăbiênăđ, profil
mặtăđng và vn tc ca ôtô.
Đng v thc tin lunăvĕnănƠyăhoƠnătoƠnăcóăthể phc v thit k, ging dy và
tài liu tham kho nghiên cuădaoăđng v h thng treo trên xe khách nói riêng và
các dòng xe khác nói chung.






12

Chng 2
C S Lụ THUYT

2.1 Kt cấu h thng treo
2.1.1 Phần đc treo
Là b phn ch yu ca ô tô, bao gm khung, thùng, h thngăđng lc và
cácăcăphn khác liên kt vi nhau. Toàn b khi lng ca các b phnănƠyăđc
đặt lên h thngăđƠnăhi và dnăhng, gi là h thng treo.
2.1.2 Phần không đc treo
Gm có cầu, dầm cầu, h thng chuyểnăđngă(bánhă xe),ăcăcấu dnăđng
lái…ătrngălng ca phần này không tác dng lên h thng treo. Có mt s că
phn ca ô tô vừaăđc lpălênăđc treo, vừaăđc lp lên phầnăkhôngăđc treo,
nhănhíp,ăgim chấn, trcăcácăđĕng…ăDoăđóămt phần khiălng caăchúngăđc
xemănhăthuc phầnăđc treo và nửa kia thuc phầnăkhôngăđc treo.
2.1.3 H thng treo
Là b phn bao gm các phần tử đƠnăhi, gim chấn, liên kt và dnăhng.
Các b phn này ni thùng xe vi các cầu và bánh xe ô tô, từng b phn thc hin
nhim v sauăđơy:
̵ B phnăđƠnăhi làm gim nhẹ ti trngăđng tác dng từ mặtăđng,ăđm
bo tính êm du cần thit.
̵ B phn gim chấnăđể dp ttăcácădaoăđng ca phầnăđc treo ca ô tô.
̵ B phn dnăhngăđể truyn lc dc và momen từ mặtăđng tác dng lên
cácă bánhă xe.ă Đng hc ca b phn dnă hngă xácă đnh tính chất dch chuyển
tngăđi gia bánh xe và khung xe.


13
2.1.4 Lp xe
Là thành phầnăđƠnăhi thc hin vicănơngăđỡ và truyn lcăchoăôătô,ăđm
bo cho bánh xe tip xúc tt vi mặtăđng và làm gim nhẹ ti trngă đng tác

dng lên phầnăkhôngăđc treo.
Ô tô là mt h daoăđng bao gm nhiu b phn ni vi nhau. Mi b phn
có khiălng và các thông s đặcătrngăriêngăca nó. B phn có tác dng làm
gimăcácăvaăđp từ mặtăđng gi là h thng treo. H thngătreoălƠăđiătng chính
khi nghiên cuădaoăđng. Bn thân h thngătreoăcũngăcóăcácăthôngăs đặcătrng.
Các thông s ca h thngătreoăluônăluônăđiăkèmăvi mt b các thông s khác ca
ôătôănhăkhiălngăđc treo, khiălngăkhôngăđcătreoă…ăhìnhăthƠnhămt thể
thng nhất quytăđnhăđn các ch tiêu v đ êm du, năđnh chuyểnăđng ca ô tô.
2.2 Khái nim v khi lng đc treo vƠ khi lng không đc treo
Để tínhătoánădaoăđngăôătô,ăthôngăthng ta phi mô t ô tô bằng mtăsăđ
daoăđngătngăđng.ăTrongăsăđ tngăđngăphiăcóăđầyăđ cácăđiălng ch
yuăliênăquanăđnădaoăđngăôătôănh:ăkhi lng đc treo M, khiălng không
đc treo m, h thng treo.
2.2.1 Khi lng đc treo M
Khiălngăđc treo M gm nhng cm, nhng chi tit mà trngălng ca
chúngătácăđng lên h thngătreoănhăkhungă,ăthùng,ăcabin,ăhƠnhăkhách,ăhƠngăhoá,ă
đngăcăvƠămt s chi tit gn lin vi chúng. Nhng cm chi tit kể trênăđc lp
đặt vi nhau bằng nhngăđmăcaoăsuăđƠnăhi, d n hoặc giấy bìa công nghip…ă
hnăna, trên thc t bn thân từng cm chi tităcũngăkhôngăphi cng hoàn toàn
mà có s đƠnăhi, bin dng riêng, nhngăsoăvi h thng treo và lp thì chúng rất
nh bé, có thể b qua. Trong h daoăđngătngăđng,ăkhiălngăđcătreoăđc
xemănhălƠămt vt thể đng nhất, cng hoàn toàn.
2.2.2 Khi lng không đc treo m
Khiălngăkhôngăđc treo m bao gm nhng cm, chi tit mà trngălng
ca chúng không tác dng lên h thngătreo.ă Đóă lƠăbánătrc, dầm, cầu, bánh xe,
14
truynăđng lái và mt phầnăcácăđĕng.ăCũngănhăphần khiălngăđc treo, ta b
qua nhăhng ca các bin dng riêng ca các cm và mi niăđƠnăhi gia chúng,
coi phầnăkhôngăđc treo là mt vt thể đng nhất cng hoàn toàn có khiălng m
tp trung vào tâm bánh xe. Ngoài tác dng là h thng di chuyểnăvƠăđỡ toàn b

trngălng xe, bánh xe còn là hình nh thu nh ca h thngătreo,ănghĩaălƠănóăcũngă
bao gm mt thành phầnăđƠnăhi và mt thành phần gim chấn.
2.2.3 H thng treo
H thng treo trên ô tô có nhim v ni phầnăđc treo M và phần không
đc treo m mtăcáchăđƠnăhi. H thng treo cùng vi lp làm gim nhng chấn
đng gây nên do nhng mấp mô ca mặtăđng khi xe chuyểnăđng. H thng treo
gm nhng thành phần sau:
Thành phầnăđƠnăhi: Loi lò xo xon hình tr, loi nhíp lá, loi thanh xon,
loiăkhí.ăNóăđc biểu diển bằng mtălòăxoăcóăđ cng là C.
Thành phần gim chấn: Có nhim v dp tt nhng chấnăđng. Nóăđcăđặc
trngăbằng h s gim chấn K.
2.3 Mô hình dao đng ca ô tô
2.3.1 Các gi thit
Trong mô hình phẳng toàn b phần khiălngăđcătreoăđc coi là mt vt
thể tuytăđi cngăvƠăđng nhất. B quaăđ cng ca các chi tit và các mi liên kt.
Khiălngăđcătreoăđc mô t nhămt hình ch nhtăđng nhất.
Trongăđó:
O : Là trng tâm xe, khiălngăđcătreoăMăđặt ti trng tâm O.
A, B: Là v trí mặt h thngătreoătrc và treo sau.
m
1
, m
2
: Là khiălngăkhôngăđcătreoăđặt lên h thngătreoătrc và treo
sau.
l: Là chiuădƠiăcăs ca xe
a, b: Là taăđ trng tâm xe
Khiălngăkhôngăđc treo  mi cầuăđc quy v tâm ca bánh xe (xem
nhălƠăchấtăđiểm có khiălng). Khi h thng treo làm vic, bên trong h có phát
15

sinh lc ma sát, các ngunăkíchăđng trên xeăđc b qua và coi ngunăkíchăđng
duy nhất là các mấp mô mặtăđng.
2.3.2 Mô hình dao đng tng đng
Vi các gi thitănhătrênăcóăthể xây dngăđcămôăhìnhădaoăđngătngă
đngăca ô tô. Hình 2.1a di biểu dinăsăđ daoăđngătngăđngăca ô tô khi
tất c cácăbánhăxeăđu tip xúc vi mặtăđng.
Các ký hiu trên hình v:
C
2t
, C
2s
: LƠăđ cng ca h thngătreoătrc và h thng treo sau
K
2t
,K
2s
: LƠăđ cn ca h thngătreoătrc và treo sau.
C
1t
, C
1s
: LƠăđ cng ca lpătrc và lp sau.
K
1t
, K
1s
: LƠăđ cn ca lpătrc và lp sau.

Hìnhă2.1a:ăMôăhìnhăphẳngăhădaoăđngăôtôă4ăbcătădoă
16

Hìnhă2.1b:ăSăđătínhătoánămôăhìnhăphẳngăhădaoăđngă
2.4 Hàm kích đng t mặt đng
HƠmăkíchăđng từ mặtăđngăgơyăraăđc thể hin bi hàm v trí x(t) theo
phngăthẳngăđng caăđiểm tip xúc bánh xe vi mặtăđng.ăĐ nhấp nhô ca mặt
đng là không theo mt quy lut nào, có thể nóiăđóălƠămt hàm ngu nhiên. Có
nhiu công trình nghiên cu v ngunăkíchăđng từ mặtăđngănhăvic mô hình
hóa chấnăđng mặtăđngăđể kho sát, dùng hàm nguănhiênătrênăcăs nĕngălng
ph mặtăđngă(ăYasenko)ăđể chia mặtăđng ra nhiu loi theo các dng,ătheoăđ
dài các mấp mô, hoặcăđoăđcătungăđ nhấp nhô mặtăđng,ăsauăđóăxácăđnhăcácăđặc
tínhătĩnhăca hàm ngu nhiên. Vicăxácăđnh,ăđoăđcăthngăkhóăkhĕnătn kém .
DngăhƠmăkíchăđngă đc chnătínhătoánălƠă xungă hìnhă sină đnă l, vi hàm
kíchăđng này vic giiăphngătrìnhăviăphơnămôăt h daoăđng và vic kho sát s
đnăginăhn.ăTrongăphm vi lunăvĕnănƠy,ăhƠmăkíchăđngăđc chn là dng xung
hìnhăsinăđnăl,ăđc thể hinănhăăsau:
Nu xe chy vi vn tcăkhôngăđiăthìăhƠmăkíchăđng mặtăđng theo thi
gian là:


17
Đi viăbánhătrc:
h
t
(t) =
2
h
(1 ậ cos
L
v


2
t )
Đi vi bánh sau:
h
s
(t) =
2
h
(1 ậ cos(
L
v

2
t +
L
l.2

))
Trongăđó:ăăvă(m/s):ăVn tc ô tô
L (cm ): Bc sóng mặtăđng
h (cm ): Chiu cao mấp mô
Đặt:  =
L
v

2
, taăđ caăđiểm tipăxúcăbánhăxeătrc và bánh xe sau vi
mặtăđngăđc vit li:
 bánhătrc: h
t

(t) =
2
h
(1 ậ cost )
 bánh sau: h
s
(t) =
2
h
(1 ậ cos(t+
L
l.2

)
2.5 Phng trình vi phân ca h dao đng trong mô hình phẳng
Trong quá trình chuyểnăđng, ô tô thc chất là mtăcăh phc tp vi nhiu
liên ktăđƠnăhi gia các b phn có khiălngăkhácănhau.ăSauăkhiăphơnătíchăsăđ
daoăđngătngăđng,ătaăcóăthể thit lp mô hình tng quát có mt s n hu hn
bc t do.
Theoăquanăđiểm kho sát caăcăhc gii tích, ng vi h đng lc có n bc t
do, ta có n to đ suy rngăđc lp q
i
(i = 1,2,…,n).ăH chu tác dng ca lc phc
hi có th (lcăđƠnăhi) F
ci
, lc cn R
i
, lcăkíchăđng P
i
(t).ăDi tác dng ca các

lcănhăvy, h s phát sinh ra mtădaoăđngăcóăđặcătrngănƠoăđóămƠătaăcần bit, là
kt qu ca tng hpădaoăđng t do,ădaoăđng tt dầnăvƠădaoăđngăcỡng bc.
Vic la chnăcácă phngăphápă để thành lpăcácă phngătrìnhă viăphơnă daoă
đng ca h nhiu bc t do ph thucăvƠoămôăhìnhăcăhc ca các máy móc và các
18
côngătrình.ăĐi viăcácăcăh gm các chấtăđiểm, các vt rn, các phần tử lò xo b
qua trngălngăngi taăthngădùngăphngătrìnhăLagrangeăloiăIIăđể thit lp các
phngătrìnhădaoăđng.
Dng tng quát caăphngătrìnhăLagrangeăloi II.
iii
i
qq
U
q
T
q
T
dt
d























(ăiă=ă1,ă2,ă3,…,ănă)ăă
(2.1)

Trongăđó:
T: HƠmăđngănĕngăca h
U: Hàm th nĕngăca h
: Hàm hao tán Rayleigh
n: S bc t do ca h
Các biểu thcăđngănĕngăTăvƠăth nĕngăUăđcăxácăđnh bi :
T =
j
i
n
j
ij
n
i
qqm




11
2
1
U =
j
i
n
j
ij
n
i
qqc

 11
2
1
 =
j
i
n
j
ij
n
i
qqK




11
2
1

Các hàm T, U,  : có thể vitădi dng ma trnănhăsauă:ă
T =
j
i
n
j
ij
n
i
qqm



11
2
1

=





































n
nnnn

n
n
n
q
q
q
mmm
mmm
mmm
qqqq






2
1
2
1
21
22221
11211
32
1

=

q Mq
T

2
1

U =
j
i
n
j
ij
n
i
qqc

 11
2
1

=



































n
nnnn
n
n
n
q
q
q

ccc
ccc
ccc
qqqq






2
1
2
1
21
22221
11211
32
1

=
q Cq
T
2
1

19
 =
j
i

n
j
ij
n
i
qqK



11
2
1
=





































n
nnnn
n
n
n
q
q
q
kkk
kkk
kkk

qqqq






2
1
2
1
21
22221
11211
32
1
=

qK q
T
2
1

Trongăđó:
q
,

q
: Vécătăcácătaăđ suy rng , vn tc suy rng .

K , C , M
: Ma trn các h s khiălng, h s cn, h s cng.
Xétăsăđ tính toán trên hình 2.2 di, khi khiălng m
2
đặt  trng tâm ca ô
tô di chuyểnăđiălênămtăđon Z từ điểm T
2
đnăđiểm T
2
’,ăđiểm A di chuyểnăđn
điểm A
,
vi khong cách Z
2t
,ăđiểm B di chuyểnăđnăđiểm B
,
vi khong cách Z
2s
,
chuyểnăđngădaoăđng caăôătôăđc phân thành 2 chuyểnăđng riêng bit :
Chuyểnăđng tnh tinătheoăphngăthẳngăZăđng còn gi là chuyểnăđng nhún
, chuyểnăđng xoay góc  gi là chuyểnăđng lc dcă.ăĐơyălƠă2ăloiădaoăđng quan
trng nhất trên ô tô . Vi goc  bé , ta có mi quan h hình hcănhăsauă:ă
Z
2t
= Z ậ a.tg  Z ậ a.
Z
2s
= Z ậ b.tg  Z ậ b.
Trongăđó:ă

Z
2t
: Taăđ điểm A.
Z
2s
: Taăđ điểm B.
Z
2
: Taăđ trng tâm ca m
2
.
Ta chn các taăđ suy rngănhăsau:ă
q
1
= Z q
2
= 
q
3
= Z
1t
q
4
= Z
1s

LuăỦărằng vì các dch chuyển thẳngăđng đc tính so vi v trí cân bằngătĩnhă
nên b qua các trng lc trong các biểu thc th nĕngăcửaăcăh .

20

2.5.1 Phng trình dao đng h 4 bc t do

Hìnhă2.2:ăDaoăđngăôtôătrongămặtăphẳngăđngăhă4ăbcătădo
2.5.1.1 Phng trình dao đng
̵ Ma trn khiălng M
Phng trìnhăđngănĕngăcóădng:
T=
2
1
[m
2
.
Z
2
+ J
y
.

2
+ m
1t
.
Z
2
1t
+ m
1s
.
Z
2

1s
]
Đo hàm caăhƠmăđngănĕng:
Ma trn các h s khiălng M, s đcătínhănhăsau:
M =
 
ij
m
,ătrongăđóăăi, j
41

Vi:
.
Z

tngăng vi hàng 1

tngăng vi hàng 2
.
Z
1t
tngăng vi hàng 3