Tính toán mô phỏng ổn định thùng xe với hệ thống treo khí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
HỒ XUÂN TRƯỜNG

TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG ỔN ĐỊNH
THÙNG XE VỚI HỆ THỐNG TREO KHÍ

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246

S K C0 0 4 6 9 7

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
HỒ XUÂN TRƯỜNG

TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG ỔN ĐỊNH THÙNG XE
VỚI HỆ THỐNG TREO KHÍ

NGÀNH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246
Hướng dẫn khoa học
TS. LÂM MAI LONG

TP.Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2015


LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC:
Họ & tên: Hồ Xuân Trường.

Giới tính: Nam. Ngày,

tháng, năm sinh: 24/01/1990.

Nơi sinh: Đồng Nai. Quê

quán: Nam Định.

Dân tộc: Kinh

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Vĩnh An, Vĩnh Cửu, Đồng Nai.
Điện thoại cơ quan:

Điện thoại nhà riêng: 0974.701.884

Fax:

E-mail:

II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
1. Trung học chuyên nghiệp:
Hệ đào tạo:

Thời gian đào tạo từ …/… đến …/ …

Nơi học (trường, thành phố):
Ngành học:
2. Đại học:
Hệ đào tạo: Chính quy

Thời gian đào tạo: từ 08/2008 đến 07/2012

Nơi học (trường, thành phố): Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.
Ngành học: Cơ khí động lực.
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Xây dựng mô mình hệ thống đánh lửa
trực tiếp.
Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 07/2012 tại trường Đại
học Sư phạm Kỹ thuật Tp. HCM.
Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Tấn Lộc
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC:
Thời gian
Từ năm 2014
đến nay

Nơi công tác

Công việc đảm nhiệm

Trường Cao đẳng nghề số 7

-i-

Giáo viên


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 10 năm 2015

Hồ Xuân Trường

-ii-


CẢM TẠ
Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:
Thầy TS. Lâm Mai Long- Giảng viên hướng dẫn. Thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp
đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất trong suố t thời gian thực hiện luận văn này. Xin kính
chúc Thầy và gia đình luôn luôn mạnh khoẻ, vui tươi và hạnh phúc.
Bộ phận Sau đại học - Phòng Đào tạo, khoa Cơ khí động lực trường Đại học Sư
Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh, quý Thầy cô trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp. Hồ
Chí Minh và đặc biệt là quý Thầy cô giảng dạy lớp Cao học Kỹ thuật cơ khí động lực
khoá 2013A.
Ban Giám hiệu, khoa Công nghệ ô tô, trường Cao đẳng nghề số 7 và đồ ng
nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ nhiệt tình trong thời gian làm luận
văn.
Các học viên lớp Cao học Kỹ thuật Cơ khí động lực khoá 2013 – 2015A, anh chị
khóa trước đã có nhiều đóng góp ý kiến quý báu giúp tôi hoàn thành luận văn này.
Đặc biệt, xin gửi lòng biết ơn sâu sắ c đến gia đình, người thân đã cổ vũ, động
viên và tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành luận văn thật tố t.

Do nhiều điều kiện khách quan và chủ quan, việc thực hiện luận văn sẽ không tránh
khỏi những thiếu sót, khuyết điểm. Do vậy tôi rất mong nhận được sự quan tâm, góp ý
của quý thầy, các bạn đồ ng nghiệp cũng như những người cùng quan tâm tới đề tài này
để Luận văn có thể hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 10 năm 2015

Hồ Xuân Trường

-iii-


TÓM TẮT

Tính ổn định thùng xe trong chuyển động của ô tô là khả năng giữ cho thùng xe
được cân bằng trong những điều kiện chuyển động khác nhau của ô tô. Ổn định thùng
xe lại phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó yếu tố thông số độ cứng hệ thống treo có
ảnh hưởng lớn đến góc nghiêng thùng xe khi chuyển động. Hệ thống treo khí với
khả năng điều khiển thay đổi được thông số độ cứng và điều khiển độc lập chiều cao
của từng túi khí giúp hạn chế dịch chuyển của thùng xe. Do đó, việc ứng dụng hệ
thống treo khí trên xe sẽ giúp nâng cao được tính độ ổn định thùng xe khi di chuyển.
Luận văn này đề cập đến nội dung nghiên cứu mô phỏng ổn định thùng xe trong
chuyển động bằng phần mềm MATLAB-Simulink, nghiên cứu về ảnh hưởng của hệ
thống treo khí đến tính ổn định thùng xe trong chuyển động, từ đó rút ra kết luận về sự
cải thiện độ ổn định thùng xe với việc sử dụng hệ thống treo khí. Việc tính toán và
mô phỏng ổn định thùng xe bằng phần mềm sẽ đem lại một số ưu điểm: tiết kiệm thời
gian, chi phí, công sức… Ngoài ra thông qua phần mềm ta có thể dễ dàng can thiệp vào
các thông số tính toán. Vì lí do đó tác giả chọn đề tài: “Tính toán mô phỏng ổn định
thùng xe với hệ thống treo khí”.
Kết quả luận văn đã xây dựng thành công mô hình mô phỏng ổn định thùng xe

dựa trên thông số xe Thaco Mobihome HB120SSL, khảo sát được việc điều khiển
thay đổi thông số làm việc của hệ thống treo khí giúp thùng xe cân bằng khi xe này di
chuyển.
Kết quả mô phỏng chỉ ra rằng, khi sử dụng hệ thống treo khí thì hoàn toàn có thể
thay đổi được thông số độ cứng bộ phận đàn hồi theo sự phân bố tải trọng lên các
bánh xe. Do đó hệ thống treo khí hạn chế được các dịch chuyển thùng xe tại các
bánh xe, giúp nâng cao độ ổn định thùng xe khi di chuyển.

-iv-


ABSTRACT
The stability of trunk in motion is an ability to keep the car body balanced in
different motion conditions. The car body stability depends on many factors, and
one of each factors, the stiffness suspension system factor has impacted effectively into
the angle of trunk when moving. The air suspension system have ability to control
stiffness parameters which will improve stability of the trunk when moving.
So, this thesis refers to simulate the motion of the trunk stability studies by using
Matlab Simulink software and researches the air suspension effects to stability of the
trunk in motion, thence have a conclusions to improved stability of the trunk by using
the air suspension system. By using software, the calculation and simulation of
the trunk stability will gain some advantages: safe time, expenses and effort ... In
adition, we can interfere easily the calculated parameters by using software. For these
reasons, I has chosen this thesis: "Calculation and simulation of the trunk stability with
the air suspension system".
This thesis created successfully simulation models of the trunk stability based on
vehicle specifications Thaco Mobihome HB120SSL, surveyed the air suspension
system which under control different working parameters when the car is moving.
The results of this simulation indicated that, when the air suspension system was
used, we can change working parameters of the elastic stiffness unit which according

with distribution load on particular wheel. Therefore, the air suspension system can
limit movement of the trunk at particular wheel which will improve
greatly stability of trunk in motion.

-v-


MỤC LỤC
Nội dung

Trang

Trang tựa
Quyết định giao đề tài
Lý lịch khoa học ............................................................................................................... i
Lời cam đoan................................................................................................................... ii
Cảm tạ ............................................................................................................................ iii
Tóm tắt ........................................................................................................................... iv
Abstract ........................................................................................................................... v
Mục lục........................................................................................................................... vi
Danh mục các chữ viết tắt .............................................................................................. ix
Danh sách các bảng ........................................................................................................ xi
Danh sách các hình........................................................................................................ xii
Chương 1. Tổng quan ................................................................................................. 01
1.1. Dẫn nhập ................................................................................................................ 01
1.2. Lý do chọn đề tài .................................................................................................... 02
1.3. Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước. ........................................................ 03
1.3.1. Một số nghiên cứu trong nước ............................................................................ 03
1.3.2. Một số nghiên cứu trên thế giới .......................................................................... 04
1.4. Mục tiêu đề tài........................................................................................................ 05

1.5. Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài............................................................................. 06
1.5.1. Nhiệm vụ của đề tài............................................................................................. 06
1.5.2. Giới hạn của đề tài .............................................................................................. 06
1.6. Đối tượng nghiên cứu............................................................................................. 06
1.7. Phương pháp nghiên cứu........................................................................................ 07
1.8. Nội dung luận văn .................................................................................................. 07

-i-


1.9. Kế hoạch thực hiện................................................................................................. 08
Chương 2. Cơ sở lý thuyết .......................................................................................... 09
2.1. Tổng quan về hệ thống treo khí ............................................................................. 09
2.1.1. Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo khí ............................................................... 10
2.1.2. Bộ phận giảm chấn của hệ thống treo khí ........................................................... 15
2.1.3. Bộ phận dẫn hướng ............................................................................................. 17
2.1.4. Phương pháp điều khiển của hệ thống treo khí ................................................... 19
2.2. Khái niệm ổn định thùng xe ................................................................................... 22
2.3. Giới thiệu về phần mềm Matlab Simulink ............................................................. 24
Chương 3. Mô hình ổn định thùng xe trong chuyển động thẳng và quay vòng .... 26
3.1. Mô hình tính toán ổn định thùng xe trong chuyển động thẳng .............................. 26
3.1.1. Phương trình cân bằng ngoại lực ........................................................................ 26
3.1.2. Cân bằng cơ cấu treo khi kéo và khi phanh ........................................................ 29
3.1.3. Đơn giản hóa tính toán giá treo ........................................................................... 33
3.2. Mô hình tính toán ổn định thùng xe trong chuyển động quay vòng ổn định ......... 35
3.2.1.Tính toán góc nghiêng ngang thùng xe khi quay vòng ........................................ 37
3.2.2.Phương trình cân bằng hệ thống treo ở bánh xe phải và trái ............................... 41
Chương 4. Điều khiển cân bằng thùng xe với hệ thống treo khí ............................ 46
4.1. Cân bằng thùng xe trong chuyển động thẳng......................................................... 46
4.1.1 Ảnh hưởng của tải trọng thẳng đứng đến áp suất túi khí hệ thống treo ............... 49

4.1.2 Sự thay đổi khối lượng khí bên trong các túi khí................................................. 50
4.1.3 Sự thay đổi về độ cứng......................................................................................... 52
4.2. Cân bằng thùng xe trong chuyển động quay vòng ................................................. 54
4.2.1 Ảnh hưởng của tải trọng pháp tuyến tác dụng lên túi khí hệ thống treo bê ......... 55
4.2.2 Sự thay đổi lượng khí bên trong các túi khí. ........................................................ 56
4.2.3 Sự thay đổi về độ cứng......................................................................................... 57
Chương 5. Mô phỏng ổn định thùng xe với hệ thống treo khí dựa trên thông số

-ii-


xe Thaco mobihome HB120SSL ................................................................................ 59
5.1. Thông số xe Thaco Mobihome HB120SSL ........................................................... 59
5.2. Mô phỏng ổn định thùng xe với hệ thống treo khí trong chuyển động thẳng........ 64
5.2.1 Một số phương trình sử dụng trong tính toán mô phỏng. .................................... 64
5.2.2. Kết quả mô phỏng và thảo luận. ......................................................................... 67
5.2.2.1. Trường hợp khi xe tăng tốc dx > 0................................................................... 67
5.2.2.2. Trường hợp khi xe phanh dx < 0...................................................................... 72
5.3. Mô phỏng ổn định thùng xe với hệ thống treo khí trong chuyển động quay vòng.76
5.3.1. Một số phương trình được sử dụng trong mô phỏng. ......................................... 77
5.3.2. Kết quả mô phỏng và thảo luận. ......................................................................... 79
Chương 6. Kết luận và hướng phát triển. ................................................................. 86
6.1. Kết luận .................................................................................................................. 86
6.2. Hướng phát triển .................................................................................................... 87
Tài liệu tham khảo......................................................................................................... 88
Phụ lục ........................................................................................................................... 90

-iii-

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu
A

Effective area of air spring

pa

The atmospheric pressure

m

Mass

Fz

Vertical Force

FY

Lateral Force

Fx

Tangential Forces

g

Gravity

p

Pressure

V

Volume

A

Difference

Az

Vertical displacement

G

Gravity

C

Spring stiffness

h

High

l

Wheelbase

av

Longitudinal distance from front wheel center
to center of gravity of vehicle

bv

Longitudinaldistancefromrearwheel center
to center of gravity of vehicle

S

the distance between two wheels

\ựv

Pitch angle

ộv

Lateral angle

dx

Acceleration

Vx

Velocity

R

Ideal gas constant

-ix-


Rd
D

The radius of tires
Tnertial force

B

Brake force

s

Displacement

M

Moment

T

Temperature

ụ.

Molar mass

m

Mass flow rate

Chữ viết tắt
EMS

Electronically Modulated Suspension

ECAS

Electronically Controlled Air Suspension

ECU

Electronically Control Unit

-x-


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng

Trang

Bảng 1.1. Kế hoạch thực hiện. ........................................................................................ 8
Bảng 5.1. Thông số kỹ thuật xe Thaco Mobihome HB120SSL. .................................. 60
Bảng 5.2. Tọa độ trọng tâm xe ...................................................................................... 61
Bảng 5.3. Thông số sử dụng trong tính toán ................................................................. 62
Bảng 5.4. Thông số sử dụng tính toán hệ thống treo khí .............................................. 63
Bảng 5.5. Sự thay đổi độ cứng túi khí với vận tốc quay vòng của xe 30 km/h. ........... 85

-xi-


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình

Trang

Hình 1.1. Số lượng các loại xe hoạt động ở Việt Nam qua các năm. ......................... 2
Hình 1.2. Điều chỉnh chiều cao của xe ....................................................................... 4
Hình 1.3. Sơ đồ mô hình điều khiển trong MATLAB-Simulink ................................ 5
Hình 2.1. Sự thay đổi áp suất bên trong các túi khí. ................................................. 10
Hình 2.2. Quan hệ giữa Fz và ∆z. ............................................................................. 11
Hình 2.3. Đặc tính tải của buồng đàn hồi.................................................................. 13
Hình 2.4. Sơ đồ cấu tạo giảm chấn một lớp vỏ ........................................................ 15
Hình 2.5. Giảm chấn hai lớp vỏ ................................................................................ 16
Hình 2.6. Đồ thị đặc tính của giảm chấn thủy lực. ................................................... 16
Hình 2.7. Cơ cấu dẫn hướng hệ thống treo khí. ........................................................ 17
Hình 2.8. Hệ thống treo khí kiểu đòn dẫn và thanh ngang ....................................... 18
Hình 2.9. Hệ thống treo khí nén kiểu hình thang với chạc kép. ............................... 19
Hình 2.10. Sơ đồ điều chỉnh độ cứng hệ thống treo. ................................................ 20
Hình 2.11. Cơ cấu điều khiển treo khí sử dụng van điện từ. .................................... 21
Hình 2.12. Sơ đồ điều khiển của hệ thống treo khí. .................................................. 21

Hình 2.13. Sơ đồ nguyên lý kết cấu của hệ thống treo khí ....................................... 22
Hình 2.14. Thư viện khối của Simulink. ................................................................... 25
Hinh 3.1. Model ô tô chuyển động thẳng với gia tốc không đổi. ............................. 26
Hình 3.2. Cơ cấu treo khi kéo và khi phanh.............................................................. 29
Hình 3.3. Chuyển động quay vòng ổn định. ............................................................. 36
Hình 3.4. Mô hình sử dụng để tính toán góc nghiêng ngang thùng xe. .................... 37
Hình 3.5. Các lực tác dụng lên cầu xe với hệ thống treo phụ thuộc. ....................... 42
Hình 4.1. Sự thay đổi khối lượng khí khi tải trọng thay đổi ..................................... 51
Hình 5.1. Mô hình mô phỏng ổn định thùng xe trong chuyển động thẳng. .............. 67

-xii-


Hình 5.2. Đồ thị sự thay đổi tải trọng lên bộ phận đàn hồi. ...................................... 68
Hình 5.3. Đồ thị mô tả dịch chuyển thùng xe ở những gia tốc khác nhau................ 68
Hình 5.4. Sự thay đổi áp suất tại các túi khí hệ thống treo. ...................................... 69
Hình 5.5. Sự thay đổi khối lượng khí trong túi khí. .................................................. 70
Hình 5.6. Sự thay đổi độ cứng của túi khí hệ thống treo trước khi kéo. ................... 71
Hình 5.7. Sự thay đổi lực pháp tuyến lên bộ phận đàn hồi khi phanh. ..................... 72
Hình 5.8. Đồ thị mô tả dịch chuyển thùng xe theo gia tốc khi phanh....................... 73
Hình 5.9. Đồ thị sự thay đổi áp suất túi khí khi phanh. ............................................ 74
Hình 5.10. Khối lượng khí trong các túi khí. ............................................................ 75
Hình 5.11. Độ cứng các túi khí hệ thống treo khi phanh. ......................................... 75
Hình 5.12. Mô hình mô phỏng ổn định thùng xe và hệ thống treo khí ..................... 79
Hình 5.13. Thay đổi tải trọng khi xe quay vòng ....................................................... 79
Hình 5.14. Dịch chuyển thùng xe tại các bánh xe khi quay vòng R = 1,4 m. .......... 80
Hình 5.15. Sự thay đổi áp suất khi ô tô quay vòng ................................................... 81
Hình 5.16. Sự thay đổi khối lượng khí trong túi khí khi xe quay vòng. ................... 82
Hình 5.17. Độ cứng trung bình túi khí hệ thống treo khi xe quay vòng ................... 82
Hính 5.18. Độ cứng trung bình các túi khí kệ thống treo bên trái khi quay vòng. ... 83

Hình 5.19. Độ cứng trung bình các túi khí hệ thống treo bên phải khi quay vòng. .. 84

-xiii-


Chương 1

TỔNG QUAN
Dẫn nhập.
Trong vài thập niên trở lại đây, ngành công nghiệp ô tô trên thế giới đã có nhiều
bước phát triển lớn. Với nhu cầu sử dụng xe ô tô của người tiêu dùng ngày càng tăng,
kèm theo đó là những yêu cầu về chất lượng cũng như độ ổn định và an toàn của ô tô
cũng ngày càng được người sử dụng chú trọng khi lựa chọn xe. Những năm gần đây,
ngành công nghệ ô tô đã có nhiều cải tiến trong vấn đề nâng cao ổn định chuyển động
của ô tô như: giảm thiểu sự trượt tại các bánh xe, giảm hiện tượng lật đổ khi xe quay
vòng, giữ cầu xe không bị xoay vượt giới hạn cho phép, tăng độ ổn định hướng chuyển
động và tăng độ ổn định thùng xe đảm bảo an toàn khi xe chuyển động.
Ổn định thùng xe quyết định đến sự thoải mái và an toàn cho hành khách nên vấn
đề này được các nhà sản xuất rất quan tâm. Có nhiều giải pháp đưa ra nhằm cải thiện
tính ổn định thùng xe, nhưng phương pháp sử dụng hệ thống treo khí điều khiển thay đổi
độ cứng bộ phận đàn hồi, là một phương pháp có hiệu quả cao nhất trong việc nâng cao
hiệu quả ổn định thùng xe. Hệ thống treo khí có thể điều khiển độc lập hoạt động của
các túi khí tại từng bánh xe, điều này cho phép hệ thống treo thích ứng với sự thay đổi
tải trọng khác nhau mà vẫn giữ thùng xe được cân bằng. Bên cạnh đó hệ thống treo khí
có thể kết hợp với các hệ thống khác nhằm nâng cao tính ổn định cho xe khi chuyển
động, tăng độ thoải mái cho hành khách và tính năng an toàn khi xe quay vòng.
Trong khi đó, hầu hết các hệ thống treo thông thường sử dụng bộ phận đàn hồi
bằng kim loại có hệ số độ cứng không thay đổi, việc này làm giảm khả năng thích ứng
của xe với nhiều loại địa hình khác nhau. Khi có sự thay đổi tải trọng lên bánh xe thì hệ
thống treo dễ dàng bị biến dạng, nó làm xuất hiện góc nghiêng thùng xe gây mất ổn định

thùng xe khi chuyển động. Vì thế, việc thay đổi hệ số độ cứng hệ thống treo ứng với các
-1-


trạng thái làm việc khác nhau của xe, giúp nâng cao tính ổn định của thùng xe là một
việc cần được quan tâm.

Lý do chọn đề tài.
Ngày này, ở nước ta với mật độ xe ô tô lưu thông trên đường đang tăng dần, đặc
biệt tại các thành phố lớn trong nước, điều này là một thuận lợi cho ngành ô tô Việt Nam
phát triển. Số lượng phương tiện giao thông lưu hành càng tăng nhanh được thống kê
như sau (hình 1.1).

Hình 1.1. Số lượng các loại xe hoạt động ở Việt Nam qua các năm.
(Nguồn: Cục đăng kiểm Việt Nam và Vụ KHCN&MT, Bộ GTVT, 2009)
Với mật độ xe ô tô lớn như vậy lưu thông sẽ kéo theo đó là vấn đề về tai nạn giao
thông tăng nhanh qua các năm, một trong những nguyên nhân gây tai nạn là do sự mất
ổn định của xe khi chuyển động.
Vì thế một trong những tính năng quan trọng của chiếc xe mà các nhà nghiên cứu
rất quan tâm đó là tính năng ổn định thùng xe. Sở dĩ tính năng này được xem là quan
trọng vì nó có ảnh hưởng đến rất nhiều các yếu tố khác nhau như: Sự an toàn, thoải mái
cho người ngồi trong xe cũng như hàng hóa trên xe; sự ổn định quỹ đạo chuyển động
của ô tô, tính năng động lực học ô tô khi chuyển động.
-2-


Để cải thiện tính năng ổn định thùng xe, các nhà sản xuất đã không ngừng cải tiến
tính năng này bằng nhiều giải pháp khác nhau. Nhưng giải pháp tối ưu và hiện đại nhất
để cải thiện ổn định thùng xe hiện nay đang được sử dụng trên hầu hết các dòng xe là
dùng hệ thống treo khí. Thị trường ô tô Việt Nam ngày nay cũng đã sử dụng hệ thống

treo khí trên hầu hết các dòng xe như xe khách, xe du lịch, xe chuyên dùng, xe quân sự
và xe con…. Nên việc nghiên cứu về hệ thống treo khí trên các dòng xe này sẽ đánh giá
được tính năng cải thiện sự ổn định của xe sử dụng treo khí, đồng thời trên cơ sở nghiên
cứu này có thể đưa ra các đề xuất cải tiến hoạt động của hệ thống treo khí và nâng cao
sự an toàn ổn định cho ô tô.
Vì thế học viên đã chọn đề tài: “Tính toán mô phỏng ổn định thùng xe với hệ thống
treo khí ”.

Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước.
Một số nghiên cứu trong nước.
Liên quan đến hướng nghiên cứu vấn đề ổn định thùng xe trong chuyển động và hệ
thống treo khí ta có đề tài sau:
 Luận văn thạc sĩ của Cao Minh Đức, khoa Cơ khí động lực, ĐH Sư phạm Kỹ
thuật TP. Hồ Chí Minh [4]. Trong đề tài này, tác giả đã xây dựng được mô hình ổn định
thùng xe trong chuyển động và đưa ra được các yếu tố ảnh hưởng đến góc nghiêng thùng
xe như: gia tốc, thông số hệ thống treo, độ cứng lốp xe…. Tác giả tiến hành khảo sát và
rút ra kết luận về ành hưởng của yếu tố vận tốc xe đến các dịch chuyển thùng xe, góc
nghiêng thùng xe khi xe chuyển động thẳng và quay vòng.
 Đề tài thiết kế hệ thống treo trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở Hyundai
Aerospace. Nội dung đề liên quan đến việc tính toán hệ thống treo trước với việc sử dụng
hệ thống treo khí. Đề tài này đã đưa ra được các phương trình xác định các thông số bộ
phận đàn hồi hệ thống treo khí và phương pháp điều khiển hệ thống treo khí.
 Đề tài thiết kế tính toán hệ thống treo khí nén có điều khiển EMS (xe tham khảo
là xe minibus 12 chỗ ngồi PREGIO của hãng KIA) cũng như thiết kế mô hình thử nghiệm
-3-


hệ thống treo. Trong đề tài có đề cập đến phương pháp điều khiển hệ thống treo khí bằng
điện tử.

Một số nghiên cứu trên thế giới.
Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu liên quan đến việc ứng dụng và thử nghiệm
hệ thống treo treo khí trong việc nâng cao độ êm dịu và ổn định cho xe. Dưới đây là một
số nghiên cứu về hệ thống treo khí và kết quả đạt được:
Nghiên cứu phát triển mô hình thử nghiệm lò xo khí [13] trong nghiên cứu này S.
J. Lee đã chỉ ra rằng đặc tính độ cứng của các túi khí có thể thay đổi được. Độ cứng lò
xo khí chịu ảnh hưởng của sự thay đổi thể tích các túi khí, diện tích bề mặt làm việc,
nhiệt độ và các biến đổi của khối lượng khí trong túi khí. Và cũng đề cập đến sự tăng
của thể tích túi khí làm giảm độ cứng của nó. Một nghiên cứu khác của Li Liu, Weihua
Zhang, Yan Li về ảnh hưởng của buồng khí phụ đến độ cứng lò xo khí [11] cũng chỉ ra
rằng sự tăng thể tích của buồng khí phụ sẽ làm giảm độ cứng của túi khí, độ cứng của
túi khí sẽ tăng tỉ lệ thuận với sự tăng của áp suất làm việc của nó.
Công nghệ điều khiển hệ thống treo khí bằng điện tử ECAS [8] được Chen Yi-kai
với những cải tiến trong việc tăng độ thoải mái và tiện nghi bằng cách giảm độ cứng các
lò xo khí, cho phép điều khiển chiều cao các túi khi thông qua hệ thống cung cấp khí nén
kết nối với lò xo khí (Hình 1.2). Một nghiên cứu khác của Zhengchao. Xie [6] có đề cập
đến vấn đề sử dụng hệ thống treo khí trên những xe có tải trọng lớn, nó làm giảm bớt
các rung động từ mặt đường tác dụng lên và điều chỉnh chiều cao của xe.

Hình 1.2. Điều chỉnh chiều cao của xe [13].
-4-


Nghiên cứu về cải thiện cơ chế kiểm soát của hệ thống treo khí chủ động [7] được
thực hiện với mô hình toán học của hệ thống treo khí cho ¼ của xe, xây dựng trên phần
mềm MATLAB-Simulink (Hình 1.3). Đề tài nghiên cứu việc tối ưu hoạt động của hệ
thống treo trên cơ sở sự biến đổi độ cứng. Alireza Kazemeini đã tiến hành so sánh kết
quả giữa mô hình hệ thống treo chủ động có điều khiển và mô hình hệ thống treo bị động
trong thực nghiệm cho thấy, tốc độ dịch chuyển của thùng xe giảm 11,51%, biên độ dịch
chuyển của hệ thống treo giảm 11.94%, lực tác động lên bánh xe giảm 3.04%. Điều này

kết luận về họat động của hệ thống treo được cải thiện nhờ áp dụng hệ thống điều khiển
hoạt động.

Hình 1.3. Sơ đồ mô hình điều khiển trong MATLAB - Simulink [7].

Mục tiêu của đề tài.
“Tính toán mô phỏng ổn định thùng xe với hệ thống treo khí ” nhằm tạo ra một
cơ sở lý thuyết phục vụ cho việc nghiên cứu, đánh giá khả năng điều khiển cân bằng
thùng xe của hệ thống treo khí. Từ đó cũng đưa ra được các nhược điểm của hệ thống
treo khí trên xe và đề xuất các phương pháp cải tiến hệ thống treo nâng cao tính năng ổn
định của thùng xe.

-5-


Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài.
Nhiệm vụ của đề tài.
Để thực hiện đề tài này thì cần tập trung vào các nhiệm vụ chính sau:
 Xây dựng mô hình ổn định thùng xe trong chuyển động thẳng và quay vòng, từ
đó rút ra các nhận xét về ảnh hưởng của thông số hệ thống treo đến trạng thái ổn định
của thùng xe.
 Nghiên cứu về đặc tính của hệ thống treo khí và phương pháp điều khiển cân bằng
thùng xe của hệ thống treo khí.
 Xây dựng mô hình mô phỏng ổn định thùng xe với hệ thống treo khí bằng phần
mềm MATLAB Simulink dựa trên thông số kỹ thuật xe Thaco Mobihome HB120SSL.
 Nhận xét kết quả thu được từ mô hình mô phỏng và rút ra kết luận đánh giá về
khả năng điều khiển ổn định thùng xe của hệ thống treo khí.

Giới hạn của đề tài
Vấn đề ổn định thùng xe trong chuyển động là một vấn đề rất phức tạp vì nó chịu

nhiều yếu tố tác động khác nhau và phụ thuộc vào các trạng thái làm việc khác nhau của
xe. Vì vậy đề tài nghiên cứu chỉ giới hạn trong việc nghiên cứu hoạt động điều khiển ổn
định thùng xe với hệ thống treo khí trong hai mô hình là: ổn định thùng xe khi chuyển
động thẳng với gia tốc không đổi, ổn định thùng xe khi quay vòng ổn định.

Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu chính của đề tài là hệ thống theo khí và sự điều khiển ổn
định thùng xe của hệ thống treo khí trên xe Thaco mobihome HB120SSL. Qua đó tạo
một cơ sở lý thuyết phục vụ nghiên cứu và đánh giá được khả năng điều khiển ổn định
thùng xe của hệ thống treo khí.

-6-