Xây dựng và mô phỏng hệ thống treo trên xe ô tô MEFA5-LAVI-304N

Đồ án tốt nghiệp Phụ Lục
Mục lục
Mục lục ...................................................................................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU...........................................................................................................................3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO TRÊN Ô TÔ........................................................5
1.1 Giới thiệu hệ thống treo:.........................................................................................................5
1.2 Công dụng, phân loại và yêu cầu kỹ thuật của hệ thống treo:...................................................6
1.2.1 Công dụng:........................................................................................................................................................6
1.2.2 Phân loại...........................................................................................................................................................6
1.2.2.1 Giới thiệu một số loại hệ thống treo thông dụng..................................................................................7
1.2.2.1.1 Hệ thống treo phụ thuộc:..............................................................................................................7
1.2.2.1.2 Hệ thống treo độc lập:.................................................................................................................10
1.2.2.1.3 Hệ thống treo MacPherson (hình 1.4 )........................................................................................11
1.2.2.1.4 Hệ thống treo đa liên kết.............................................................................................................12
1.2.2.1.5 Hệ thống treo khí nén - điện tử...................................................................................................15
1.2.3 Yêu cầu kỹ thuật của hệ thống treo..............................................................................................................19
1.3. Cấu tạo hệ thống treo...........................................................................................................20
1.3.1 Bộ phận đàn hồi.............................................................................................................................................20
1.3.1.1 Chức năng của bộ phận đàn hồi...........................................................................................................20
1.3.1.2 Cấu tạo bộ phận đàn hồi.....................................................................................................................20
1.3.2 Bộ phận giảm chấn........................................................................................................................................25
1.3.2.1 Chức năng giảm chấn:...........................................................................................................................25
1.3.2.2 Cấu tạo giảm chấn.................................................................................................................................26
1.3.2.3 Phân loại giảm chấn.............................................................................................................................26
1.3.3 Bộ phận ổn định và thanh dẫn hướng..........................................................................................................33
CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG TREO TRÊN XE Ô TÔ MEFA5-LAVI-304N............35
2.1 Giới thiệu xe ô tô MEFA5-LAVI-304N ....................................................................................35
2.2 Mô hình không gian cả xe .....................................................................................................36
2.3 Mô hình xe trong mặt phẳng dọc. ........................................................................................39
2.4 Mô hình xe trong mặt phẳng ngang:......................................................................................45
2.4.1.Hệ thống treo phụ thuộc................................................................................................................................45

2.4.2. Hệ thống treo độc lập....................................................................................................................................52
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG DAO ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG TREO TRÊN Ô TÔ MEF5-LAVI-304N.........58
SVTH: Nguyễn Xuân Toàn
1
Lớp: Cơ Điện Tử K46
Đồ án tốt nghiệp Phụ Lục
3.1 Giới thiệu về Matlab và Simulink............................................................................................58
3.1.1. Matlab............................................................................................................................................................58
3.1.2 Simulink..........................................................................................................................................................58
3.2 Mô phỏng hệ thống treo của xe ô tô MEFA5-LAVI-304N.........................................................59
3.2.1 Mô hình nền đường.......................................................................................................................................60
3.2.2 Mô hình xe......................................................................................................................................................62
3.2.2.1 Mô hình xe trong mặt phẳng dọc.........................................................................................................62
3.2.2.2 Mô hình xe trong mặt phẳng ngang.....................................................................................................66
3.2.2.2.1 Hệ thống treo phụ thuộc..............................................................................................................66
3.2.2.1.2 Hệ thống treo độc lập................................................................................................................69
3.3 Đánh giá độ êm dịu của xe....................................................................................................72
3.3.1 Khái niệm và các chỉ tiêu đánh giá tính êm dịu của chuyển động...............................................................73
3.3.1.1 Khái niệm về tính êm dịu của chuyển động..........................................................................................73
3.3.1.2 Các chỉ tiêu đánh giá tính êm dịu của chuyển động............................................................................73
3.3.1.2.1 Tần số dao động thích hợp..........................................................................................................74
3.3.1.2.2 Gia tốc thích hợp..........................................................................................................................75
3.3.1.2.3 Thời gian tác động của gia tốc.....................................................................................................75
3.4 Đánh giá ảnh hưởng của thông số hệ thống treo đến tính êm dịu của xe................................77
3.4.1 Trong mặt phẳng dọc.....................................................................................................................................78
3.4.2 Trong mặt phẳng ngang.................................................................................................................................81
3.4.2.1 Đối với treo độc lập...............................................................................................................................82
3.4.2.2 Đối với treo phụ thuộc..........................................................................................................................85
KẾT LUẬN:.............................................................................................................................89
Tài liệu tham khảo.............................................................................................................91

Phụ lục..................................................................................................................................93
SVTH: Nguyễn Xuân Toàn
2
Lớp: Cơ Điện Tử K46
Đồ án tốt nghiệp Phụ Lục
LỜI NÓI ĐẦU
Hệ thống treo là một hệ thống quan trọng trên ô tô, nó có tính quyết định đến chất
lượng, độ êm dịu, tính an toàn chuyển động của xe. Đề tài “Xây dựng và mô phỏng
hệ thống treo trên xe ô tô MEFA5-LAVI-304N ” nhằm tìm hiểu, nghiên cứu, mô
phỏng và đánh giá những chất lượng hệ thống treo bằng việc sử dụng công cụ
Simulink trong phần mềm Matlab. Qua đó đánh giá chiếc xe đó đã đảm bảo tốt về
chỉ tiêu êm dịu hay chưa.
Trong đề tài em xin trình bày những vấn đề sau:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống treo trên ô tô.
Tổng quan về hệ thống treo bao gồm: Công dụng, phân loại, cấu tạo và yêu cầu kỹ
thuật của hệ thống treo.
Chương 2: Xây dựng mô hình hệ thống treo trên xe ô tô MEFA5-LAVI-304N:
+ Giới thiệu xe ô tô MEFA5-LAVI-304N.
+ Xây dựng mô hình xe trong không gian xe, mô hình cả xe, mô hình trong mặt
phẳng ngang, mặt phẳng dọc của hệ thống treo phụ thuộc và độc lập trên xe.
+ Thiết lập, xây dựng các phương trình động lực học trên các mặt phẳng dọc,
ngang, sau đó chuyển về phương trình không gian trạng thái để chuẩn bị cho việc
mô phỏng trên Simulink.
Chương 3: Mô phỏng dao động của hệ thống treo trên ô tô MEFA5-LAVI-304N.
+ Giới thiệu về Matlab và Simulink
+ Bằng những thông số của xe ô tô MEFA5-LAVI-304N và các phương trình
không gian trạng thái, em thực hiện việc mô phỏng trên Simulink và đưa ra các đồ
thị thể hiện gia tốc, vận tốc, chuyển vị của thân xe trong các mặt phẳng.
SVTH: Nguyễn Xuân Toàn
3

Lớp: Cơ Điện Tử K46
Đồ án tốt nghiệp Phụ Lục
+ Tìm hiểu chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu của hệ thống treo. Sau đó ứng dụng Matlab
và Simulink để thực hiện đánh giá sự êm dịu của xe MEFA5-LAVI-304N.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo: Th.s Phạm Thế Minh cùng toàn thể
các thầy cô trong bộ môn Kỹ Thuật Máy đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án
này.
Tuy nhiên do thời gian và trình độ bản thân còn nhiều hạn chế nên không thể
tránh khỏi những sai xót, vì vậy em mong nhận được những ý kiến chỉ bảo của các
thầy cô giáo cùng toàn thể các bạn sinh viên để đồ án được thêm hoàn thiện.
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Xuân Toàn
SVTH: Nguyễn Xuân Toàn
4
Lớp: Cơ Điện Tử K46
Đồ án tốt nghiệp Phụ Lục
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO
TRÊN Ô TÔ.
1.1 Giới thiệu hệ thống treo:
Hệ thống treo của ô tô du lịch cũng như ô tô tải nói chung, là hệ thống liên kết
đàn hồi các cầu xe (cầu chủ động và bị động) với khung và thân xe. Hệ thống treo
thường bao gồm ba phần cơ bản: cơ cấu liên kết đàn hồi khung vỏ xe với các cầu
xe, đảm bảo khi xe chuyển động cầu xe không va chạm với khung vỏ; cơ cấu
truyền lực bao gồm các chốt, trục, thanh đòn, dầm cầu… liên kết với bánh xe để
truyền lực đẩy từ bánh xe và phản lực của mặt đường lên khung vỏ; cơ cấu này
đảm bảo xe có thể chuyển động với tốc độ cao mà không bị xô lệch khung vỏ xe;
cơ cấu giảm chấn để dập tắt dao động của bánh xe khi di chuyển, nhất là khi di
chuyển ở mặt đường gồ ghề.
Hệ thống treo đảm bảo độ êm dịu cần thiết khi xe chạy với tốc độ cao, đảm
bảo các bánh luôn tiếp xúc với mặt đường, nhất là khi hai bánh dẫn hướng của cầu

trước. Chính trên cơ sở này hệ thống treo được phân ra làm hai loại: Hệ thống treo
độc lập và hệ thống treo phụ thuộc.
Trong hệ thống treo độc lập, dầm cầu trước không liền khối mà chế tạo thành
nhiều bộ phận rồi lắp ghép với nhau (thường gồm hai dầm chữ A chế tạo rời có lắp
cơ cấu giảm chấn rồi lắp với dầm cầu trước) do đó các bánh xe dẫn hướng dao
động độc lập, được lò xo hình trụ (cơ cấu liên kết đàn hồi) luôn luôn đẩy cho áp
suất mặt đường. Hệ thống treo độc lập thường dùng loại giảm xóc ống, kiểu thủy
lực lắp lồng bên trong lò xo liên kết. Loại giảm xóc khí nén (giảm xóc hơi) hoặc
giảm xóc kiểu thủy khí (hyudragaz) chỉ dùng trong các xe du lịch cao cấp: dùng hệ
thống treo độc lập kiểu khí nén hoặc thủy lực như hệ thống treo dynamic-drive của
BMW 745Li của Đức hay Citroen DS19 của Pháp. Các loại xe phổ thông (compact
class) và các loại xe tải thường dùng hệ thống treo phụ thuộc. Loại hệ thống treo
này có đặc điểm là dầm cầu trước liền khối. Các bánh xe lắp trên cầu chịu cùng
SVTH: Nguyễn Xuân Toàn
5
Lớp: Cơ Điện Tử K46
Đồ án tốt nghiệp Phụ Lục
một dao động vì vậy khi vận hành trên đường xấu thường xảy ra hiện tượng có lúc
bánh xe bị hẫng, không tiếp xúc với mặt đường gây mất ổn định.
1.2 Công dụng, phân loại và yêu cầu kỹ thuật của hệ thống treo:
1.2.1 Công dụng:
Hệ thống treo là một hệ thống liên kết giữa bánh xe với khung xe hoặc vỏ xe,
liên kết ở đây là liên kết đàn hồi. Hệ thống treo có những chức năng chính sau:
• Đỡ thân xe lên trên cầu xe, cho phép bánh xe chuyển động tương đối theo
phương thẳng đứng với vỏ xe hoặc khung xe. Hạn chế những chuyển động
không mong muốn khác của bánh xe như: chuyển động lắc ngang hay lắc
dọc của bánh xe.
• Những bộ phận của hệ thống treo làm nhiệm vụ hấp thụ và dập tắt những
dao động, rung động, va đập từ mặt đường truyền lên đảm bảo tính êm dịu
trong chuyển động của xe.

• Hệ thống treo còn có nhiệm vụ truyền lực và momen giữa bánh xe và khung
xe: Bao gồm lực thẳng đứng (tải trọng xe, phản lực từ đường ), lực dọc (lực
kéo hoặc lực phanh, lực đẩy hoặc lực đẩy với khung vỏ), lực ngang (lực ly
tâm, lực gió bên hoặc phản lực ngang, ...), momen chủ động hoặc momen
phanh.
• Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật
của xe (xe chạy trên đường tốt hay các loại đường khác nhau).
• Bánh xe có thể dịch chuyển trong một giới hạn nhất định.
• Quan hệ đông học của bánh xe phải hợp lý thỏa 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 lục học của chuyển động bánh xe.
• Không gây lên tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ.
• Có độ tin cậy lớn, độ bền cao và không gặp hư hỏng bất thường.
1.2.2 Phân loại
SVTH: Nguyễn Xuân Toàn
6
Lớp: Cơ Điện Tử K46
Đồ án tốt nghiệp Phụ Lục
Có rất nhiều cách phân loại hệ thống treo trên ô tô. Dựa vào những căn cứ
khác nhau ta có thể phân loại hệ thống treo trên ô tô thành các loại cơ bản sau:
Dựa vào bộ phận dẫn hướng ta chia thành:
• Hệ thống treo phụ thuộc với cầu liền (loại riêng và loại thăng bằng).
• Loại độc lập (một đòn, hai đòn,...).
Dựa theo loại của bộ phận đàn hồi ta có thể chia ra:
• Bộ phận đàn hồi bằng kim loại: nhíp lá, lò xo, thanh xoắn.
• Bộ phận đàn hồi bằng khí nén: loại bọc bằng cao su – sợi, màng hoặc loại
ống.
• Bộ phận đàn hồi bằng thủy lực: loại ống.
• Bộ phận đàn hồi bằng cao su.
Dựa vào phương pháp dập tắt dao động (giảm chấn) ta chia ra:

• Giảm chấn thủy lực: có loại tác động một chiều và hai chiều.
• Giảm chấn ma sát cơ: có thể là ma sát trong bộ phận đàn hồi hoặc trong bộ
phận dẫn hướng.
Dựa vào phương pháp điều khiển ta có thể chia ra:
• Hệ thống treo bị động (không có điều khiển) – passive suspension.
• Hệ thống treo chủ động (có điều khiển được) – active suspension.
• Hệ thống treo bán chủ động (sự kết hợp của hai loại trên) – semi active
suspension.
1.2.2.1 Giới thiệu một số loại hệ thống treo thông dụng.
1.2.2.1.1 Hệ thống treo phụ thuộc:
SVTH: Nguyễn Xuân Toàn
7
Lớp: Cơ Điện Tử K46
Đồ án tốt nghiệp Phụ Lục
Hình 1.1: Sơ đồ tổng quát hệ thống treo phụ thuộc (a) và độc lập (b).
Trong hệ thống treo phụ thuộc (hình1.1 a) các bánh xe được đặt trên một dầm
cầu liền, bộ phận giảm chấn và bộ phận đàn hồi đặt giữa thùng xe và dầm cầu liền
đó. Do đó sự dịch chuyển của một bánh xe theo phương thẳng đứng sẽ gây lên
chuyển vị nào đó của bánh xe phía bên kia.
Đặc trưng của hệ thống treo phụ thuộc là các bánh xe lắp trên một dầm cứng.
Trong trường hợp cầu xe là bị động thì dầm đó là một thanh thép định hình, còn
trong trường hợp là cầu chủ động thì dầm là phần vỏ cầu trong đó có một phần là
hệ thống truyền lực.
Trong hệ thống treo phụ thuộc có các 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 dẫn hướng nên trong hệ thống treo này không cần đến các
thanh giằng để truyền lực dọc hay lực ngang nữa.
SVTH: Nguyễn Xuân Toàn
8
Lớp: Cơ Điện Tử K46

1- Thùng xe 2- Bộ phận đàn hồi.
3- Bộ phận giảm chấn 4- Dầm cầu .
5- Các đòn liên kết của hệ treo.
1
4
5
3
6
2
Đồ án tốt nghiệp Phụ Lục
Hình 1.2: Hệ thống treo phụ thuộc loại lò xo xoắn ốc.
1- Dầm cầu; 2- Lò xo xoắn ốc; 3- Giảm chấn; 4- Đòn dọc dưới; 5- Đòn dọc
trên; 6- Thanh giằng Panhada.
Đối với hệ thống treo này thì bộ phận đàn hồi là do lò xo xoắn nên phải dùng
thêm hai đòn dọc dưới và một hoặc hai đòn dọc trên. Đòn dọc dưới được nối với
cầu, đòn dọc trên được nối với khớp trụ. Để đảm bảo truyền lực ngang và ổn định
vị trí thùng xe so với cầu, người ta cũng phải dùng thêm “đòn panhada” một đầu
nối với thùng xe.
Nhược điểm:
- Khối lượng phần không được treo lớn, đặc biệt là ở cầu chủ động nên xe chạy
trên đường không bằng phẳng, tải trọng động sinh ra sẽ gây lên va đập mạnh giữa
phần treo và phần không treo làm giảm độ êm dịu của 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 cần phải lớn.
- Sự nối cứng bánh xe 2 bên bờ dầm liên kết gây nên hiên tượng xuất hiện chuyển
vị phụ khi xe chuyển động.
Ưu điểm:
- 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.
SVTH: Nguyễn Xuân Toàn

9
Lớp: Cơ Điện Tử K46
Đồ án tốt nghiệp Phụ Lục
- Khi chịu lực bên (lực ly tâm, lực gió bên, đường nghiêng) 2 bánh xe liên kết cứng
bởi vậy hạn chế hiện tượng trượt bên bánh xe.
- Công nghệ chế tạo đơn giản, dễ sửa chữa tháo lắp.
- Giá thành thấp.
1.2.2.1.2 Hệ thống treo độc lập:
Đặc điểm của hệ thống treo này là:
- Hai bánh xe không lắp trên một dầm cứng mà lắp trên hai loại cầu rời, sự dịch
chuyển của hai bánh xe không phụ thuộc vào nhau (nếu coi như thùng xe đứng
yên).
- Mỗi bánh xe được liên kết bởi cách như vậy sẽ làm cho phần khối lượng không
được treo nhỏ, như vậy mô men quán tính nhỏ do đó chuyển động của xe êm dịu.
- Hệ thống treo này không cần dầm ngang nên khoảng không gian cho nó dịch
chuyển chủ yếu là khoảng không gian 2 bên sườn của xe như vậy có thể hạ thấp
được trọng tâm của xe và sẽ nâng cao được vận tốc của xe.
Dạng treo hai đòn ngang.
Cấu tạo của hệ treo 2 đòn ngang bao gồm 1 đòn ngang trên, 1 đòn ngang
dưới. Mỗi đòn không phải chỉ một thanh mà thường có cấu tạo hình tam giác hoặc
hình thang. Cấu tạo như vậy cho phép các đòn ngang làm được chức năng của bộ
phận dẫn hướng.
1-Bánh xe.
2- Giảm chấn.
3- Lò xo.
4-Đòn trên.
SVTH: Nguyễn Xuân Toàn
10
Lớp: Cơ Điện Tử K46
6

5
4
3
2
1
Đồ án tốt nghiệp Phụ Lục
5- Đòn dưới.
6- Đòn đứng.
Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống treo hai 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. Đòn đứng được nối 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. Hai bên bánh xe nếu dùng hệ thống
treo này và đặt đối xứng qua mặt phẳng dọc giữa xe.
1.2.2.1.3 Hệ thống treo MacPherson (hình 1.4 ).
Đặc điểm của hệ thống treo MacPherson là giảm thiểu được số điểm lắp với
thân xe so với hệ thống treo thông thường (từ 4 điểm – 2 thanh đòn hình tam giác
nằm song song với nhau xuống còn 2 điểm của giảm chấn), phần dẫn hướng của hệ
thống chỉ còn 1 thanh dẫn hướng nằm phía dưới (lower control arm). Từ đó cải
thiện được tính năng lắp giáp, giúp hệ thống treo đơn giản, giá thành rẻ, và tiết
kiệm không gian của khoang động cơ đối với xe dẫn động cầu trước. Tuy nhiên hệ
thống treo MacPherson có nhược điểm là tính năng ổn định thân xe chưa được cao.
SVTH: Nguyễn Xuân Toàn
11
Lớp: Cơ Điện Tử K46
Đồ án tốt nghiệp Phụ Lục
.
Hình 1.4: Hệ thống treo MacPherson. [14].
1.2.2.1.4 Hệ thống treo đa liên kết
Hình 1.5: Hệ thống treo đa liên kết trên phiên bản Mercedes-Benz E-Klasse 2010.

[14].
Về bản chất, treo đa liên kết thuộc loại độc lập. Cải tiến từ “đàn anh” đòn chữ
A đôi, treo đa liên kết sử dụng ít nhất 3 cần bên và một cần dọc. Những loại cần
này không nhất thiết phải dài bằng nhau và có thể xoay theo một góc khác từ
hướng ban đầu.
SVTH: Nguyễn Xuân Toàn
12
Lớp: Cơ Điện Tử K46
Đồ án tốt nghiệp Phụ Lục
Mỗi cần đều có một khớp nối cầu hoặc ống lót cao su ở cuối, nhờ đó chúng
luôn ở trạng thái căng, nén và không bị bẻ cong.
Cần được nối ở phần đầu và cuối của trục. Khi quay để bẻ lái, trục sẽ thay đổi
hình dạng của hệ thống treo bằng cách xoắn toàn bộ cần treo. Các trục xoay của hệ
thống treo được liên kết sao cho điều này có thể xảy ra.
Bố cục đa liên kết được sử dụng cho cả cầu trước và cầu sau. Tuy nhiên, đối với
treo trước cần bên được thay thế bằng thanh giằng nối khung hoặc hộp cơ cấu lái
với may-ơ.
Hiện nay trong công nghiệp không có loại treo đa liên kết đơn lẻ nên tất cả các
tên tuổi lớn trong làng sản suất xe hơi đều có thiết kế riêng cho mình. Hãng BMW
sản xuất một số loại hình chữ Z hoặc treo 4 thanh thể thao trong khi hệ thống treo
đa liên kết của hãng Honda lại giống đòn chữ A đôi và thêm một cần điều khiển
thứ 5. Audi 4 được trang bị hệ thống treo trước 4 thanh có kiểu dáng tương tự đòn
chữ A đôi.
Hyundai Genesis sở hữu hệ thống treo trước và sau với 5 thanh thể thao. Hệ
thống treo trước có hai thanh trên, hai thanh dưới và một thanh giằng trong khi hệ
thống treo sau gồm hai thanh trên, một thanh dưới, một thanh kéo và một thanh
điều khiển chân răng.
Ưu và nhược điểm
Hệ thống treo đa liên kết được coi là hệ thống treo độc lập lý tưởng nhất cho
một chiếc xe thành phẩm bởi nó kết hợp giữa khả năng điều khiển và tiết kiệm

không gian giữ cảm giác thoải mái và khả năng điều khiển. Hơn nữa, hệ thống treo
đa liên kết còn giúp cho xe uốn cong nhiều hơn.
Với hệ thống treo đa liên kết các nhà thiết kế có thể thay đổi một thông số mà
không ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống. Đây chính là điểm khác biệt rõ ràng nhất
so với hệ thống treo đòn chữ A đôi.
SVTH: Nguyễn Xuân Toàn
13
Lớp: Cơ Điện Tử K46
Đồ án tốt nghiệp Phụ Lục
Bên cạnh những ưu điểm, nhược điểm của hệ thống treo đa liên kết là giá thành
cao, quá trình thiết kế và sản xuất phức tạp. Trên thực tế, hình dáng của hệ thống
treo cần được kiểm tra bằng phần mềm phân tích thiết kế:
Hình 1.6: Hệ thống treo đa liên kết nhìn từ trên xuống. [10].
Tuy nhiên nhờ những thành tựu về công nghệ giá thành của hệ thống treo đa
liên kết đã được giảm đi đáng kể. Một trong những công ty chuyên sản xuất hệ
thống treo đa liên kết giá thành thấp là Magneti Marelli-nhà cung cấp cho đội F1
của Ferrari.
SVTH: Nguyễn Xuân Toàn
14
Lớp: Cơ Điện Tử K46
Đồ án tốt nghiệp Phụ Lục
1.2.2.1.5 Hệ thống treo khí nén - điện tử
Hình 1.7 Hệ thống treo khí nén điện tử. [14].
Vì tính êm dịu trong chuyển động là một trong những chỉ tiêu quan trọng
của xe. Tính năng này phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó hệ thống treo đóng vai
trò quyết định. Hệ thống treo của xe con ngày nay thường sử dụng hai kiểu chính:
hệ thống treo chủ động và hệ thống treo độc lập. Hai hệ thống treo này tuy khác
nhau về cấu tạo nhưng mục đích chính cũng đều là làm giảm rung xóc khi xe vận
hành trên đường không bằng phẳng, tạo điều kiện cho bánh xe dao động theo
phương thẳng đứng, tránh dao động lác ngang hay lắc dọc đồng thời đảm bảo

truyền lực và mô men ổn định. Với hệ giảm chấn quá mềm hệ thống treo sẽ tạo ra
nhiều dao động đàn hồi khi làm việc, ngược lại với hệ quá cứng sẽ làm cho xe bị
xóc mạnh. Sự dung hòa giữa hai đặc điểm trên chính là ý tưởng để các nhà thiết kế
đưa ra hệ thống treo khí nén – điện tử.
Thế nào là hệ thống treo khí nén - điện tử ?
Hệ thống treo sử dụng nhíp lá, lò xo xoắn…ra đời từ rất sớm nhưng chưa thể
đáp ứng đòi hỏi cao về độ êm dịu của xe con, hệ thống treo khí nén cũng không
SVTH: Nguyễn Xuân Toàn
15
Lớp: Cơ Điện Tử K46
Đồ án tốt nghiệp Phụ Lục
phải là một phát minh mới, nó xuất hiện từ những năm 1950 cùng với hệ thống
treo Mc person. Ở hệ thống treo khí nén người ta sử dụng các khối cao su chứa khí
nén thay vì dùng lò xo xoắn, nhíp lá hay thanh xoắn. Nhưng ở thời kỳ này công
nghệ vật liệu chưa đáp ứng được độ bền cũng như yêu cầu kỹ thuật cho các chi tiết
trong hệ thống treo khí nén nên người ta vẫn phải dùng lò xo xoắn làm cơ cấu giảm
chấn. Ngày nay các nhà thiết kế ô tô đã ứng dụng nhiều thành tựu công nghệ vật
liệu, kỹ thuật cơ điện tử để cho ra đời hệ thống treo mang tính năng kỹ thuật tiên
tiến, đó là hệ thống treo khí nén – điện tử hiện đang dùng cho các dòng xe cao cấp
như audi, BMW, Lexus…Với hệ thống treo này người lái có thể lựa chọn, điều
chỉnh độ đàn hồi cho thích hợp lựa chọn chế độ Comfort hay Sport. Chế độ
“Comfort”: tạo sự êm dịu tối đa cho người ngồi trên xe còn chế độ “Spost” tăng
tính ổn định và an toàn khi xe chạy ở tốc độ cao.
Nguyên lý hoạt động:
Hình 1.8 Sơ đồ bố trí hệ thống treo khí nén - điện tử. [14].
Các chi tiết trong hệ thống treo: 1-Giảm xóc khí nén tự động điều chỉnh độ
giảm chấn; 2-Cảm biến gia tốc của xe; 3- ECU (hộp điều khiển tự động của hệ
SVTH: Nguyễn Xuân Toàn
16
Lớp: Cơ Điện Tử K46

Đồ án tốt nghiệp Phụ Lục
thống treo); 4- Cảm biến độ cao của xe; 5- Cụm van phân phối và cảm biến áp suất
khí nén; 6- Máy nén khí; 7 - Bình chứa khí nén ;8- Đường dẫn khí.
Hệ thống treo khí nén-điện tử hoạt động dựa trên nguyên lý không khí có
tính đàn hồi bị nén. Với những ưu điểm và hiệu quả giảm chấn của khí nén nó có
thể hấp thụ những rung động nhỏ do đó tạo tính êm dịu chuyển động tốt so với lò
xo kim loại, dễ dàng điều khiển độ cao sàn xe và độ cứng lò xo giảm chấn. Khi
hoạt động máy nén khí cung cấp khí tới mỗi xi lanh theo các đường dẫn riêng, do
đó độ cao của xe phải tăng lên tương ứng tại mỗi xi lanh tùy theo lượng khí được
cấp vào. Ngược lại độ cao của xe giảm xuống khi không khí trong xi lanh được
giải phóng ra ngoài qua các van. Ở mỗi xi lanh khí có một van điều khiển hoạt
động theo hai chế độ bật-tắt để nạp hoặc xả khí theo lệnh của ECU. Với sự điều
khiển của ECU, độ cứng, độ đàn hồi của từng giảm chấn trên bánh xe tự động thay
đổi theo độ nhấp nhô của mặt đường và do đó hoàn toàn có thể khống chế chiều
cao ổn định của xe. Tổ hợp các chế độ của giảm chấn, độ cứng lò xo, chiều cao sẽ
tạo sự êm dịu tối ưu nhất khi xe hoạt động.
Các bộ phận chính của hệ thống treo EAS bao gồm:
+ Giảm xóc khí nén.
Trong mỗi xi lanh có một giảm chấn để thay đổi lực giảm chấn theo 3 chế
độ (mềm, trung bình, cứng), một buồng khí chính và một buồng khí phụ để thay
đổi độ cứng lò xo theo 2 chế độ (mềm, cứng). Cũng có một màng để thay đổi độ
cao của xe theo hai chế độ (bình thường, cao) hoặc 3 chế độ (thấp, bình thường,
cao). Lượng khí vào buồng chính của 4 xi lanh khí thông qua van điều khiển độ
cao. Van này có nhiệm vụ cấp và xả khí nén vào và ra khỏi buồng chính trong 4 xi
lanh khí nén (phía trước bên phải và trái, phía sau bên phải và trái). Khí nén trong
hệ thống được cung cấp bởi máy nén khí.
+ Cảm biến độ cao: Cảm biến điều khiển độ cao trước được gắn vào thân xe còn
đầu thanh điều khiển được nối với giá đỡ dưới của giảm chấn và hệ thống treo sau:
các cảm biến được gắn vào thân xe và đầu thanh điều khiển được nối với đầu treo
SVTH: Nguyễn Xuân Toàn

17
Lớp: Cơ Điện Tử K46
Đồ án tốt nghiệp Phụ Lục
dưới. Những cảm biến này liên tục theo dõi khoảng cách giữa thân xe với các đòn
treo để phát hiện độ cao gầm xe do đó quyết định thay đổi lượng khí trong mỗi
xylanh khí.
+ Cảm biến tốc độ: Cảm biến này gắn trong công tơ mét, nó ghi nhận và gửi tín
hiệu tốc độ đến ECU hệ thống treo.
+ ECU hệ thống treo: Có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ tất cả các cảm biến để điều
khiển lực của giảm chấn và độ cứng của lò xo, độ cao xe theo điều kiện hoạt động
của xe thông qua bộ chấp hành điều khiển hệ thống. Bộ chấp hành điều khiển hệ
thống treo được đặt tại mỗi đỉnh của xylanh khí. Nó đồng thời dẫn động van quay
của giảm chấn và van khí của xylanh khí nén để thay đổi lực giảm chấn và độ cứng
hệ thống treo. Bộ chấp hành điều khiển điện tử phản ứng chính xác với sự thay đổi
liên tục về điều kiện hoạt động của xe.
Ưu điểm của hệ thống treo khí nén-điện tử:
“Thông minh” và “linh hoạt” đó là những gì có thể nói về hệ thống treo khí
nén điện tử. Khả năng điều khiển độ cứng của từng xy lanh khí cho phép đáp ứng
với độ nghiêng khung xe và tốc độ xe khi vào cua, góc cua và góc quay vô lăng
của người lái. Như vậy, khi xe chạy, độ cứng của các ống giảm chấn có thể tự động
thay đổi sao cho cơ chế hoạt động của hệ thống treo được thích hợp và hiệu quả
nhất đối với từng hành trình. Ví dụ như: khi phanh thì độ cứng của các bánh trước
sẽ lớn hơn còn khi tăng tốc thì ngược lại.
Hệ thống treo khí nén - điện tử tự động thích nghi với tải trọng của xe, thay
đổi độ cao gầm cho phù hợp với điều kiện hành trình. Ví dụ: độ cao bình thường
được tự động xác lập khi vận tốc xe đạt 80 Km/h. Nếu các cảm biến tốc độ ghi
nhận được rằng kim đồng hồ tốc độ đã vượt qua mức 140 Km/h thì hệ thống tự hạ
gầm xe xuống 15mm so với tiêu chuẩn.
Một lợi thế nữa của hệ thống treo này là các lò xo xoắn được thay thế bằng
các túi khí cao su nên giảm bớt một phần trọng lượng xe. Bớt được khối lượng này

sẽ cho phép các lốp xe chịu tải tốt hơn trên các điều kiện mặt đường không bằng
SVTH: Nguyễn Xuân Toàn
18
Lớp: Cơ Điện Tử K46
Đồ án tốt nghiệp Phụ Lục
phẳng mà ít ảnh hưởng đến độ cân bằng của xe, vì vậy cảm giác khi lái xe sẽ nhẹ
nhàng và dễ chịu.
Với hệ thống treo khí nén điện tử, những chỗ mấp mô hay ổ gà hầu như
không ảnh hưởng tới người ngồi trong xe.
Tuy vậy đối với bất kỳ hệ thống treo nào tác dụng giảm chấn của lốp cũng rất quan
trọng. Kiểu dáng lốp và áp suất lốp luôn có vai trò hỗ trợ tác dụng giảm xóc của tất
cả các loại hệ thống treo.
1.2.3 Yêu cầu kỹ thuật của hệ thống treo.
Để hoàn thành tốt những nhiệm vụ của mình thì hệ thống treo trên ô tô phải
đảm bảo thỏa mãn một số yêu cầu kỹ thuật cơ bản sau:
Liên kết giữa khung vỏ và bánh xe cần thiết phải là liên kết mềm vì giữa chúng
có sự dịch chuyển tương đối, nhưng mối liên kết đó cũng phải đảm bảo khả năng
truyền lực cho xe. Mối quan hệ này được thể hiện trong những yêu cầu cụ thể sau:
• Hệ thống treo phải đảm bảo phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ
thuật của xe như chạy trên nền đường tốt hoặc có thể chạy trên nhiều địa
hình khác nhau.
• Bánh xe phải đảm bảo khả năng dịch chuyển linh hoạt trong một phạm vi
giới hạn.
• Quan hệ động học bánh xe phải hợp lý đảm bảo yêu cầu của hệ thống treo
làm mềm chuyển dịch theo phương thẳng đứng nhưng không gây ảnh hưởng
đến quan hệ động học và động lực học của bánh xe theo phương dịch
chuyển.
• Không gây nên những tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung vỏ xe.
• Hệ thống treo phải có độ bền cao, có độ tin cậy sử dụng lớn, trong điều kiện
sử dụng phù hợp với tính năng kỹ thuật không xảy ra những hư hỏng bất

thường.
• Đảm bảo giá thành thấp, mức độ phức tạp kết cấu không quá lớn.
• Có khả năng chống rung, chống ồn truyền từ bánh xe lên thùng, vỏ xe tốt,
nâng cao tiện nghi cho xe.
SVTH: Nguyễn Xuân Toàn
19
Lớp: Cơ Điện Tử K46
Đồ án tốt nghiệp Phụ Lục
• Đảm bảo tính điều khiển và tính ổn định chuyển động của xe tốt ngay cả khi
ở tốc độ cao.
1.3. Cấu tạo hệ thống treo.
Hệ thống treo trên các phương tiện vận tải dù là dạng nào thì đều có cấu tạo
chung giống nhau, bao gồm có 3 bộ phận chính dưới đây:
• Bộ phận đàn hồi.
• Bộ phận giảm chấn.
• Bộ phận ổn định và thanh dẫn hướng.
1.3.1 Bộ phận đàn hồi.
1.3.1.1 Chức năng của bộ phận đàn hồi.
Có nhiệm vụ đưa vùng tần số dao động bất kì của nền đường về vùng tần số dao
động phù hợp với con người (60 – 85 dao động/phút).
Nối mềm giữa bánh xe và thân xe, giảm nhẹ tải trọng động tác động từ nền
đường qua bánh xe lên thân xe và người vận hành.
Tạo ra các đường đặc tính đàn hồi phù hợp với các chế độ hoạt động của xe.
1.3.1.2 Cấu tạo bộ phận đàn hồi.
Phần tử đàn hồi trong hệ thống treo được chế tạo có thể từ kim loại như lò
xo nhíp, lò xo trụ, thanh xoắn. Hoặc có thể từ cao su, sử dụng khí nén, thủy lực,...
Nhíp lá
Nhíp lá được sử dụng khá rộng rãi trên những xe yêu cầu tải trọng lớn, làm
việc trong môi trường mấp mô mặt đường lớn. Nhíp được làm từ các lá thép cong,
gọi là 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.
Hệ thống treo không chỉ có nhiệm vụ làm êm dịu chuyển động mà còn đồng
thời làm nhiệm vụ của bộ phận dẫn hướng.
SVTH: Nguyễn Xuân Toàn
20
Lớp: Cơ Điện Tử K46
Đồ án tốt nghiệp Phụ Lục
Có hai loại nhíp đơn và nhíp kép.
Nhíp đơn (hình 1.9):
Nhíp đơn bao gồm những lá nhíp có chiều dài khác nhau ghép lại, để tránh
xê dịch giữa các lá nhíp người ta dùng bu lông giữa và 4 đai nhíp để cố định những
lá nhíp.
Hình 1.9: Nhíp đơn [6].
1. Đinh tán; 2. Chốt nhíp; 3. Bu lông tai nhíp; 4. Lá nhíp số 1; 5. Lá nhíp số 2; 6.
Sát xi; 7. Lá nhíp số 3; 8. Quang treo; 9. Bu lông quang nhíp; 10. Đệm cầu; 11. Ụ
hạn chế; 12. Bu lông treo giảm chấn; 13. Giảm chấn; 14. Quang treo; 15. Bích che
tai nhíp; 16. Đinh tán.
Nhíp kép (hình 2.6):
Nhíp kép được chế tạo bằng cách ghép hai tấm nhíp có chiều dài khác nhau
lại với nhau, trong suốt quá trình hoạt động lò xo nhíp bị nén lại và hấp thụ dao
động của mặt đường, lò xo nhíp có thể bị uốn cong và bị trượt trong quá trình hoạt
động.
SVTH: Nguyễn Xuân Toàn
21
Lớp: Cơ Điện Tử K46
Đồ án tốt nghiệp Phụ Lục
Hình 1.10: Nhíp kép. [6].
1. Sát xi; 2. Giá đỡ nhíp bên trái; 3. Bu lông; 4. Nhíp chính lắp ghép; 5. Giá đỡ nhíp
phụ; 6. Quang nhíp chính; 7. Lá nhíp chính của nhíp phụ; 8. Lá nhíp thứ hai của

nhíp chính; 9. Lá nhíp phụ số 5; 10. Lá nhíp phụ số 6; 11. Bu lông quang nhíp; 12.
Vỏ cầu; 13. Bán trục; 14. Đệm vênh; 15. Tấm đệm nhíp; 16. Bu lông quang nhíp;
17. Quang nhíp phụ; 18. Đinh tán; 19. Giá đỡ nhíp chính bên phải; 20. Đinh tán;
21. Tai nhíp; 22. Bạc chốt nhíp; 23. Chốt nhíp; 24. Vú mỡ; 25. Bu lông giữ các nhíp
phụ; 26. Bu lông giữ các nhíp chính; 27. Bạc của bu lông quang nhíp; 28. Vít.
Để tăng cứng người ta có thể bố trí nhíp theo các cách khác nhau:
• Dùng nhíp phụ.
• Dùng vấu tỳ ở giữa đầu nhíp với chỗ bắt quang nhíp.
• Bố trí nghiêng móc treo nhíp.
• Bố trí một lá nhíp liên kết để chịu lực dọc còn các nhíp khác được bố trí tự
do.
Nhíp lá có những ưu điểm đó là độ cứng lớn, có thể làm thay nhiệm vụ cho
cả giảm chấn và thanh dẫn hướng, đặc tính đàn hồi của nhíp lá là tuyến tính, đường
đặc tính ít thay đổi dưới tác dụng của trọng lực.
Tuy nhiên nhíp lá cũng có một số nhược điểm đó là kích thước cồng kềnh,
tốn kim loại, độ cứng lớn nên không tạo được độ êm dịu cao.
Lò xo trụ
SVTH: Nguyễn Xuân Toàn
22
Lớp: Cơ Điện Tử K46
Đồ án tốt nghiệp Phụ Lục
Lò xo trụ có đường kính vòng ngoài không đổi nên biết dạng của nó sẽ thay
đổi tỷ lệ thuận với các lực tác dụng.
Lò xo trụ (hình 1.11) được sử dụng rộng rãi trên ô tô con và xe tải hạng nhẹ.
Độ cứng của lò xo trụ được quyết định bởi chất liệu, đường kính và chiều dài của
dây kim loại chế tạo lò xo. Đường kính dây thép càng lớn thì độ cứng lò xo càng
cao ngược lại chiều dài dây càng lớn thì độ cứng lò xo càng thấp, tính đàn hồi của
lò xo càng cao.
Hình 1.11 Lò xo trụ. [6].
Ưu điểm:

Kết cấu đơn giản, có tuổi thọ cao hơn nhíp lá do không có ma sát khi làm
việc, ít phải bảo dưỡng sửa chữa.
Đường đặc tính đàn hồi là phi tuyến.
Nhược điểm:
Khi làm việc ở các vòng lò xo không có nội ma sát như nhíp nên thường
phải bố trí thêm giảm chấn kèm theo để dập tắt 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 nhiệm nên hệ thống treo dung lò xo trụ thì kết cấu
phức tạp hơn do nó phải bố trí thêm hệ thống đòn dẫn hướng để dẫn hướng
cho bánh xe và truyền lực kéo hay lực má phanh.
Thanh xoắn
Thanh xoắn là một thanh thép lò xo có dạng thẳng hoặc chữ L. Thanh xoắn
là một thanh dài, một đầu được gắn thẳng với khung xe, một đầu được liên kết với
SVTH: Nguyễn Xuân Toàn
23
Lớp: Cơ Điện Tử K46
Đồ án tốt nghiệp Phụ Lục
bộ phận di chuyển của hệ thống treo. Thanh xoắn phải được định vị theo phương
ngang, trong suốt quá trình hoạt động của hệ thống treo thanh xoắn sẽ bị xoắn lại
nhờ vào độ cứng chống xoắn của thép từ đó tạo ra khả năng đàn hồi cho xe.
Lò xo khí
Lò xo khí (hình 1.12) được sử dụng rộng rãi trên xe khách, xe tải hạng nhẹ
cũng như hạng nặng. Lò xo khí nén là một xy lanh chứa khí nén bằng cao su,
piston được gắn lên thanh ngang phía dưới và chuyển dịch lên xuống cùng với
thanh ngang đó. Chính khí nén trong xi lanh cao su đã tạo ra khả năng đàn hồi của
lò xo. Nếu tải trọng của xe thay đổi một van điều chỉnh lượng khí trong xi lanh
được mở để cung cấp hoặc xả bớt khí trong xi lanh.
Hình 1.12 Hệ thống treo sử dụng lò xo khí.
Ưu điểm:
+ Có khả năng tự điều chỉnh độ cứng của lò xo nhờ việc điều chỉnh lượng khí

nén trong xy lanh.
+ Không có ma sát trong phần tử đàn hồi, kích thước và khối lượng phần tử
đàn hồi nhỏ, việc truyền rung động và tiếng ồn từ bánh xe lên thân xe là nhỏ.
+ Đặc tính thay đổi đảm bảo tần số dao động riêng không đổi trong toàn bộ
khoảng thay đổi của tải trọng ô tô.
SVTH: Nguyễn Xuân Toàn
24
Lớp: Cơ Điện Tử K46
Đồ án tốt nghiệp Phụ Lục
+ Đảm bảo chiều cao của thân xe với mặt đường không thay đổi, không phụ
thuộc vào sự thay đổi tải trọng.
+ Độ nghiêng ngang và dọc thân xe không thay đổi ngay cả khi xếp tải không
đều.
Nhược điểm:
+ Không có khả năng tự dẫn hướng do độ cứng ngang là nhỏ.
+ Hệ thống điều khiển phức tạp, cần phải có hệ thống cung cấp khí nén như
máy nén khí, bình chứa,...
+ Thường xuyên phải kiểm tra độ kín khít của hệ thống khí nén, không để dầu
mỡ văng vào túi cao su của lò xo khí nén.
1.3.2 Bộ phận giảm chấn.
Nếu như một hệ thống treo chỉ có lò xo thì khi chịu tác động của mặt đường xe
sẽ dao động lên xuống một thời gian trước khi bị dập tắt. Khi bị tác động hệ thống
treo cần một bộ phận làm triệt tiêu năng lượng được tích trữ trong lò xo một cách
nhanh nhất. Giảm chấn là một bộ phận dùng để triệt tiêu năng lượng tích trữ này từ
đó ta có thể kiểm soát được dao động của thân xe.
1.3.2.1 Chức năng giảm chấn:
Trên ô tô giảm chấn được sử dụng với mục đích sau:
+ Giảm và dập tắt các va đập truyền lên khung xe khi bánh xe lăn trên nền đường
không bằng phẳng nhằm bảo vệ các bộ phận đàn hồi và tăng tính tiện nghi cho
người sử dụng.

+ Đảm bảo dao động của phần không treo là nhỏ nhất, nhằm làm tốt sự tiếp xúc
của bánh xe với mặt đường.
+ Nâng cao các tính chất truyền động của xe như khả năng tăng tốc, khả năng an
toàn khi chuyển động.
SVTH: Nguyễn Xuân Toàn
25
Lớp: Cơ Điện Tử K46