NGHIÊN cứu ẢNH HƯỞNG của tải TRỌNG ĐỘNG đến AN TOÀN CHUYỂN ĐỘNG của LOẠI XE KHÁCH KHI CHUYỂN ĐỘNG TRÊN ĐƯỜNG

M CL C
Trang tựa ...................................................................................................................1
Quy tăđ nhăgiaoăđ tài ...............................................................................................2
Lý l ch cá nhân ..........................................................................................................3
L iăcamăđoan .............................................................................................................4
L i c mă n ................................................................................................................6
Tóm tắt ......................................................................................................................7
M c l c ......................................................................................................................8
Danh m c các hình………………………………………………………………..11
DANH M C CÁC B NG..................................................................................... 14
CH

NG T NG QUAN ...................................................................................... 15

1.1ăĐặt vấnăđ ...................................................................................................... 15
1.2 Tình hình nghiên c uătrongăvƠăngoƠiăn

c:................................................... 16

1.3 M căđíchănghiênăc u ..................................................................................... 17
1.4ăĐ iăt

ng nghiên c u: ................................................................................... 17

1.5 Ph m vi nghiên c u ....................................................................................... 18
1.6 Giá tr thực ti n c aăđ tài .............................................................................. 18
1.7ăPh

ngăphápănghiênăc u ............................................................................... 18

1.8 N iădungăđ tài ............................................................................................... 19

CH

NG C ăS ăLụăTHUY T .......................................................................... 20

2.1 K t cấu hệ daoăđ ng ôtô ................................................................................ 20
2.1.1 Kh iăl

ngăđ

2.1.2 Kh iăl

ngăkhôngăđ

c treo ................................................................................. 20
c treo ...................................................................... 20

2.1.3 Hệ th ng treo .............................................................................................. 20
2.1.4 L p ............................................................................................................. 21
2.2 Thông s k t cấu, tác d ng các b ph n c a hệ th ng treo ........................... 21
2.2.1 Thành phầnăđƠnăh i .................................................................................... 21
2.2.2 B ph n gi m chấn ..................................................................................... 22

trang 9


2.2.3 B ph n d năh

ng .................................................................................... 23

2.2.4 Sự đƠnăh i c a l p ...................................................................................... 23

2.3 Ch tiêu v an toàn chuy năđ ng và t i tr ng tác d ng xu ng n năđ
2.5 Các khái niệmăt

ngăđ

ng .... 23

ng........................................................................... 29

2.6 Các gi thi t ................................................................................................... 29
2.7 Mô hình không gian ....................................................................................... 29
2.8 Các ch đ t i tr ng tác d ng ........................................................................ 31
2.9ăXácăđ nhămomentăquánătínhăkh iăl
2.9.1 Xácăđ nhămomentăquánătínhăkh iăl
2.9.2 Tính Ixra monen quán tính kh iăl

ng ........................................................ 32
ngăphầnăđ

cătreoăIx, Iy.................... 32

ng c a c m 4 bánh xe sau và cầu sau . 33

2.10ăTínhătoánăđ c ng nhíp: ............................................................................... 34
2.11ăXácăđ nhăđ c ng l p xe ktf , k tr .................................................................. 35
2.12 Biên d ng mặtăđ
CH

ng d ngăbánăbìnhăph

ngăhƠmăsin ................................ 36

NGă3THÔNG S TÍNH TOÁN MÔ PH NG........................................ 37

3.1 K t cấu xe Hyundai County ........................................................................... 37
3.2 Thông s kỹ thu t xe Hyundai County .......................................................... 37
3.3ăTínhătoánăđ c ng nhíp .................................................................................. 39
3.4ăXácăđ nhăđ c ng l p xe ktf , k tr .................................................................... 40
3.5 Tính momen quán tính kh iăl

ng phầnăđ

3.6 Tính momen quán tính kh iăl

ng I xra c a cầu sau ...................................... 42

c treo ....................................... 41

3.7 Thông s tính toán xe Huyndai County ......................................................... 43
3.8 Tính toán năđ nh ........................................................................................... 44
3.8.1ăXácăđ nh bán kính quay vòng c a ô tô ....................................................... 44
3.8.2 Tính năđ nh d c ô tô .................................................................................. 46
3.8.3 Tính năđ nh ngang ô tô .............................................................................. 47
3.9 Áp d ngăph

ngătrìnhăLagrangeăIIăđ tính toán t i tr ngăđ ng .................... 49

Đ ngănĕngăK c a hệ: ........................................................................................... 49
Th nĕng V c a hệ: .............................................................................................. 50
Hàm tiêu tán D c a hệ: ........................................................................................ 50

trang 10


3.10ăPh

ngăphápăxácăđ nh t i tr ngăđ ng .......................................................... 53

3.11 K t qu tínhătoánăchoătr
ph

ng h p biên d ng mặtăđ

ng d ng bán bình

ngăhƠmăsin ................................................................................................... 53

Tần s tự nhiên và d ngădaoăđ ng:...................................................................... 53
Đ ng lực h c: ...................................................................................................... 60
K T LU NăVÀăH

NG PHÁT TRI NăĐ TÀI ............................................... 65

4.1 K t lu n ......................................................................................................... 65
4.2 H

ng phát tri năđ tài………………………………….…………………..66

trang 11

DANH M C HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 1.1 B trí chung trên ô tô Huyndai County ...................................................16
Hình 2.1 Quan hệ tần s daoăđ ng riêng n phầnăđ

c treo v iăđ võngătĩnhăft .......20

Hình 2.2 Sự bi n thiên c a t i tr ng thẳngăđ ng theo th i gian ...........................20
Hình 2.3 Sự phân b xác xuất t i tr ng thẳngăđ ngăđặt lên bánh xe .....................22
Hình 2.4Mô hình không gian hệ giaoăđ ng ô tô khách ..........................................28
Hình 2.5 Ch ăđ ăt iătr ngău n ................................................................................29
Hình 2.6 Ch ăđ ăt iătr ngăxoắn ..............................................................................30
Hình 2.7 Kh iăh păthơnăxeăchữănh tăđ ngăchất ......................................................31
Hình 2.8 Mô hình gi đ nh tính toán momen quán tính kh iăl
Hình 2.9 Thông s kíchăth

ng cầu sau ..........32

c lò xo lá ..................................................................32

Hình 2.10 Mặt cắt c a l p xe..................................................................................33
Hình 2.11 Biên d ng mặtăđ

ng d ngăbánăbìnhăph

ngăhƠmăsin ..........................34

Hình 3.1 K t cấu xe Hyundai County ....................................................................35
Hình 3.2 Thông s kíchăth

c lò xo lá ...................................................................37

Hình 3.3 Mặt cắt l p xe ..........................................................................................38
Hình 3.4 Kh i h păthơnăxeăđ ng chất .....................................................................39
Hình 3.5 Mô hình gi đ nh tính momen quán tính kh iăl

ng cầu sau..................40

Hình 3.6 S ăđ đ ng h c quay vòng c a ô tô ........................................................45
Hình 3.7 S ăđ tính toán năđ nh d c khi xe lên d c .............................................46
Hình 3.8 S ăđ tính toán năđ nh ngang c a ô tô ...................................................47
Hình 3.9 Các d ngădaoăđ ng th : 3,7,4 .................................................................55
Hình 3.10 Biênăđ gia t c x theo tần s lựcăkíchăđ ng, ........................................56
Hình 3.11 Gia t c

theo tần s lựcăkíchăđ ng,......................................................56

Hình 3.12 Biênăđ gia t c

theo tần s lựcăkíchăđ ng ..........................................57

Hình 3.13 Gia t c x theo th i gian ........................................................................58
Hình 3.14 Gia t c

theo th i gian .........................................................................59

trang 12


Hình 3.15 Gia t c

theo th i gian .........................................................................60

Hình 3.16 XungăvƠăbiênăđ t i tr ngăđ ng .............................................................61

trang 13


DANH M C CÁC B NG
B NG

TRANG

B ng 2.1 Liệt kê m t s hàm bi u di n các profil ph bi n ...................................27
B ng 3.1 Thông s xe Hyundai County .................................................................37
B ng 3.2 Thông s lò xo lá .....................................................................................38
B ng 3.3 Thông s tính toán xe Huyndai County ..................................................43
B ng 3.4 T ng h p tần s daoăđ ng tự nhiên và hệ t aăđ t

trang 14

ngă ng ...................55


NGă1

CH

T NG QUAN
1.1 Đặt vấnăđ
Hòa cùng sự phát tri n c a đấtăn

c trong n n kinh t h i nh p, kinh t phát

tri n nhu cầu sử d ngă ôă tôă đ điă l i và v n chuy nă hƠngă hóaă ngƠyă cƠngă tĕng, đơyă
chính là lý do làm cho th tr

ngăôătôănóiăchungătĕngătr

ng m nh trong nhữngănĕmă

qua. Bên c nhăđóătheoăngh đ nh s 23/2004/NĐ-CPăquyăđ nh niên h n sử d ng c a
ô tô t i và ô tô ch ng

i ngày 13/01/2004, nhằmăđ i m iăph

ngătiện chuyên ch

hành khách liên t nh và trong thành ph . Quy tăđ nh s 177/2004/QĐ-TTg v việc
phê duyệt quy ho ch phát tri n ngành công nghiệp ô tô Việtă Namă đ nă nĕmă 2010,ă
tầmănhìnăđ nănĕmă2020.
Ô tô khách t i các thành ph hiện nay có nhu cầu rất l nă đặc biệt là t i các
thành ph l n.ăĐ n nay hiện c n

căcóătrênăm

ô tô l n. Ngày nay thực hiệnăch

ngătrìnhăn iăđ a hóa ngành công nghiệp ô tô thì

việc ch t o ph kiệnătrongăn

i doanh nghiệp s n xuất và lắp ráp

cănh :ăsĕm,ăl p, ắc quy, gh ng i,ădơyăđiện, khung

v , dằm cầu...là cần thi tăvƠăcũngăđƣăcóă m t s công ty bắt tay vào s n xuấtănh :ă
Toyota ViệtăNam,ăcôngătyăTr
lênă40%ănĕmă2009,ăh
tr t ng s nă l

ng H i...nhằmălƠmătĕngăt lệ n iăđ a hóa s n phẩm

ngăđ n m c tiêu xuất khẩu ô tô và ph tùngăđ t 5-10% giá

ng c a ngành và nâng dần giá tr kim ng ch xuất khẩu trong giai

đo n ti p theo.
Quá trình s n xuất ô tô c aăn

cătaănh ăv y chắc chắn s khôngăđ ng b trong

t ngăngƠnh,ătrongăkhiăc ăs h tầng c aăn
đ

ngăđất còn rất l n, t lệ đ

còn kém...Nh ăhiện nay, s l
tr

cătaăcóăquyămôăđ

ng còn nh hẹp, t lệ

ng nhựa,ăbêătôngăxiămĕngăhóaăch aăcao,ăchấtăl
ngăxeăkhiăl uăthôngătrênăđ

ng b l t rất nhi uănh ă

ng h p xe khách c a hãng Mai Linh b l tăkhiăl uăthôngătrênăđ

nghiêm tr ng v ng
khách khi lựa ch năph

ng

ng gây t n thất

iă cũngă nh ă tƠiă s n.ă Đóă cũng là vấnă đ bĕnă khoĕnă c a hành
ngătiệnătrongăđi u kiệnăph

trang 15

ngătiệnăđiăl i ngày m t nhi u,

và vấnăđ an toàn v năluônălƠătiêuăchíăhƠngăđầu mà hành khách lựa ch n. Vì th cần
ph i có biện pháp ki m tra l i chấtăl
sử d ngătrongăn

c nhằmăđ nhăh

ng s n phẩm sau khi lắpărápătheoăđúngăthực t

ng lâu dài cho n n công nghiệpăn

c ta.

Xácă đ nh t i tr ngă đ ng tác d ngă lênă thơnă xeă trongă cácă đi u kiện ho tă đ ng
khácă nhauă đóngă vaiă tròă vôă cùngă quană tr ng trong quá trình đánhă giáă tínhă chất an
toàn khi xe chuy năđ ngătrênăđ
đ

ng có nhi u biên d ng mặtăđ

ng. Trong quá trình chuy năđ ng c a xe trên mặt
ng mấp mô khác nhau, là nguyên nhân gây ra t i

tr ngă đ ng trực ti p tác d ng lên thân xe. Có nhi u nghiên c u liên quan v t i
tr ngăđ ng tác d ng lên thân xe, tính toán góc xoay và chuy n v c a thân xe, tính
toán t i tr ngătĩnhăvƠăđ ng tác d ng lên thân xe,ăxácăđ nh biên d ng mặtăđ

ng và

t i tr ngă đ ng tác d ng lên các bánh xe. M c tiêu c a công trình nghiên c u này
nhằm xây dựngă ph

ngă phápă tínhă toán t i tr ngă đ ng tác d ng lên thân xe khi

chuy n đ ng trên b mặt mấp mô c a mặtă đ

ng v i v n t c và ch đ t i khác

nhau.
Môă hìnhă đ ng lực h c mô ph ng toàn xe trong không gian 3 chi uă đ

c

nghiên c u sử d ng trong quá trình tính toán mô ph ng. Các thông s tính toán lấy
từ xeăc ăs Huyndai County. Sử d ngăph
thông s đ ng lực h căchoăcácătr
tr ngăđ ngăđ

ngăphápăNewton-Eulerăđ xácăđ nh các

ng h p t i tr ng tác d ng khác nhau. Từ đóăt i

căxácăđ nh.

1.2 Tình hình nghiên c uătrongăvƠăngoƠiăn

c:

M t s đ tài nghiên c u liên quan:
Nghiên cứu đánh giá độ êm dịu của ô tô khách 29 chỗ ngồi sản xuất tại Việt Nam
[15]

PhơnătíchăvƠăđánhăgiáăm căđ êm d u c a ô tô khách 29 ch ng i lắp ráp s n xuất
trongăn

c

Đ ra những gi i phápănơngăcaoăđ êm d u trên các dòngăxeăkháchănóiăchungăđ
s n xuất b i các doanh nghiệpătrongăn

c

c

Xác định tải trọng động lên Chassi xe SYM T880 bằng phương pháp mô phỏng [2]
Tính toán t i tr ngăđ ng tác d ng lên thân xe khi xe chuy năđ ngătrênăđ

trang 16

ng


Mô ph ngădaoăđ ng c a ô tô bằng ph

ngăphápăNewton

Modeling and Validation of 7-DOF Ride Model for Heavy Vehicle [3]
Xây dựngă môă hìnhă đ ng lực h c 7 b c tự do,ă đánhă giáă đ êm d u khi chuy n
đ ng c a ô tô t i nặng. M căđíchănhằm c i thiện hệ th ngătreoăđ gi m tính quay
vòng thừa và c i thiệnătínhănĕngăláiăc a ô tô.
Sử d ng Matlab và phần m măSIMTRUCKăđ mô ph ngădaoăđ ng và các góc
xoay c a ô tô t i nặng khi ô tô ho tă đ ngă trênă đ

nghiên c uă đ

ng. K t qu mô ph ng c a

c so sánh v i k t qu khi khi mô ph ng bằng phần m m

SIMTRUCK. Mô ph ng

các t căđ ho tăđ ng khác nhau c a ô tô, các thông s

k t qu bao g m chuy n v c a thân xe, góc xoay ngang và xoay d c c a thân xe
khi di chuy nătrênăđ
Sử d ngăph

ng.

ngăphápăNewtonăđ tínhătoánădaoăđ ng.

1.3 M căđíchănghiênăc u
ng d ngăph

ngăpháp Lagrange trong tính toán t i tr ngăđ ng lên thân xe.

Trongăquáătrìnhătínhătoánătaăxétăđ n các nhăh

ng c a quán tính.

Xácăđ nh t i tr ngăđ ng tác d ng lên thân xe Huyndai County trong các ch đ
t i khác nhau.
Xácăđ nh các y u t

1.4 Đ iăt

nhăh

ngăđ n chuy năđ ng an toàn c a xe.

ng nghiên c u:

Ch n xe Hyundai County

trang 17


Hình 1.1 B trí chung trên ô tô Huyndai County
1.5 Ph m vi nghiên c u
Cácăđi u kiện chuy năđ ng thực t khi thi t k
Xácăđ nhămôăhìnhăđ ng lực h cădaoăđ ng toàn xe trong không gian 3 chi u
Tính toán mô ph ngăxácăđ nh giá tr t i tr ngăđ ng tác d ngălênăthơnăxeăd
kíchăđ ng từ mặtăđ

i lực

ng khi xe chuy năđ ng

1.6 Giá tr th c ti n c aăđ tài
Xácă đ nhă đ

c t i tr ng tác d ng lên thân xe trong các ch đ t i tr ngă đ ng

khác nhau

Xây dựngăph

ngăphápătínhătoánăt i tr ngăđ ng lên thân xe bằngăph

ngăphápă

Lagrange
K t qu nghiên c u c aă đ tƠiă lƠă c ăs đ đánhă giáă m că đ

nhă h

tr ngăđ ngăđ n an toàn chuy năđ ng c a xe khi di chuy nătrênăđ
Xácăđ nhăđ

ng c a t i

ng

c v n t c t i h n và đ cao mấp mô làm cho xe chuy năđ ng mất

an toàn
1.7 Ph
Ph

ngăphápănghiênăc u
ngăphápănghiênăc u tài liệu

Daoăđ ng trong kỹ thu t, lu năvĕnăth căsĩ,ălýăthuy tătínhătoánădaoăđ ng ô tô, n
đ nh trên ô tô, thu th p tài liệu trong sách, và các bài báo khoa h c nghiên c u v
daoăđ ng

trang 18


Áp d ngăph

ngăphápăLagrange,ătínhătoánăbằngăph

ngăphápămôăph ng thông

qua phần m m Matlab
Nghiên c u sự nhăh
khi ho tăđ ngătrênăđ
Ph

ng c a gia t cădaoăđ ngăđ n an toàn chuy năđ ng c a xe
ng

ngăphápăthực nghiệm:

Phân tích, đoăki m thực t ô tô Huyndai County đ xácăđ nh thông s tính toán
1.8 N iădungăđ tài
Ch

ngă1ă:ăT ng quan

Ch

ngă2ă:ăC ăs lý thuy t

Ch

ngă3ăă:ăThông s tính toán mô ph ng

Ch

ngă4ă:ăK t lu năvƠăh

ng phát tri n

trang 19


CH

NGă2

C ăS ăLụăTHUY T
2.1 K t cấu h daoăđ ng ôtô
2.1.1 Kh iăl
Kh iăl

ngăđ

c treo

ngăđ

c treo m2 g m những c m chi ti t mà tr ngăl

ng c a chúng

tácăđ ng lên hệ th ngă treoănh ăkhung,ăthùngăxe,ăhƠnhăkhách,ăhƠngă hóaăvƠă m t s
các chi ti t khác….Trongă hệ daoă đ ngă t

ngă đ

ng,ă kh iă l

ng đ

că treoă đ

c

xem là m t v t th đ ng nhất, c ng hoàn toàn.
2.1.2 Kh iăl
Kh iă l

ngăkhôngăđ
ngă khôngă đ

c treo
c treo m1 là những c m chi ti t mà tr ngă l

ng c a

chúngă khôngă tácă đ ng lên hệ th ng treo mà ch tácă đ ng lên l p và truy n xu ng
mặtă đ

ng. Ta có th xem phầnăkhôngăđ

toàn có kh iăl

c treo là v t th đ ng nhất, c ng hoàn

ng m1 t p trung vào tâm bánh xe.

Hệ s kh iăl ng: tỷ s giữa kh iăl ngăđ c treo m2 và kh iăl ngăkhôngăđ c treo m1:
m

Hệ s kh iă l
khôngăđ
đ

ng có nhă h

c treo s gi măđ

c treo s làm gi măđ
Ôtô du l ch:

m

m2
m1

ng l n t iă đ êm d u chuy nă đ ng. Gi m kh iă l

ng

c lựcăvaăđ p truy nă lênăkhungă xe,ă cònă tĕngăkh iăl

ng

cădaoăđ ng khung xe.

= 6,5

7,5

Ôtô t i:

m

=4

5

2.1.3 H th ng treo
Hệ 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 ôtô, từng b ph n

thực hiện nhiệm v sauăđơy:

trang 20

B ph năđƠnăh i làm gi m nhẹ t i tr ngăđ ng tác d ng từ mặtăđ

ng,ăđ m b o

đ êm d u cần thi t.
B ph n gi m chấnăđ d p tắtăcácădaoăđ ng phầnăđ
B ph n d năh

c treo c a ôtô.

ngăđ truy n lực d c và mô men từ mặtăđ

bánhăxe.ăĐ ng h c c a b ph n d năh

ng tác d ng lên

ngăxácăđ nh tính chất d ch chuy n t

ngă

đ i giữa bánh xe và khung xe.
2.1.4 L p
L p là thành phầnăđƠnăh i thực hiện việcănơngăđỡ và truy n lựcăchoăôtô,ăđ m
b o cho bánh xe ti p xúc t t v i mặtăđ
lên phầnăkhôngăđ

ng và làm gi m nhẹ t i tr ngăđ ng tác d ng

c treo.

2.2 Thông s k t cấu, tác d ng các b ph n c a h th ng treo
2.2.1 Thành phầnăđƠnăh i
B ph năđƠnăh i có th g m m t hay m t s phần tử đƠnăh i và chúng có th
đ

c chia thành lo i phần tử đƠnăh i bằng kim lo i hay lo i phần tử đƠnăh i phi kim

lo i. Phần tử đƠnăh i kim lo iăth

ng là nhíp (dùng

hệ th ng treo ph thu c và

đ c l p), lò xo xoắn c và thanh xoắn (hệ th ngătreoăđ c l p). Phần tử đƠnăh i phi
kim lo i, g m có các lo iăđƠnăh i bằng cao su, lo iăđƠnăh i khí ép, lo i th y lực. L i
d ngă uăth c a từng lo iăng

iătaăth

ng sử d ng k t h p g m hai hay nhi u phần

tử đƠnăh i v i nhau.
Khiătínhăđ năđ êm d u chuy năđ ngă(cácădaoăđ ng) tần s daoăđ ng riêng
cần thi t n ph iăcóăđ võngătĩnhăhiệu d ng ft quy tăđ nh. Quan hệ giữa ft và n theo
công th c tính tần s daoăđ ng riêng c a hệ th ng treo n

300
.
ft

Nh ă v y có th xácă đ nhă đ võngă tĩnhă theoă tần s daoă đ ng riêng n c a hệ
th ng. Nói chung ft cho ôtô du l ch không nên nh h nă150 300ămm,ăđ i v i xe buýt
ft khôngăbéăh nă100 200 mm.

ng v iăđ võng này c hai lo i xe trên có tần s dao

đ ng riêng n = 60 85 lần/phút. Tần s này phù h p v i tần s điăb c aăconăng

trang 21

i.


Theo tài liệu thi t k ôtô,ă đ đ m b oă đ êm d u chuy nă đ ng thì t s đ
võngătĩnhăfts c a hệ th ngătreoăsauăvƠăđ võngătĩnhăftt c a hệ th ngătreoătr

c ph i

nằm trong gi i h n sau:
- Ôtô du l ch:

f ts
f tt

0.8 0.9 ;

Ôtô t i và xe búyt:

fts
ftt

1.0 1.2

Đ võngăđ ng fđăc a hệ th ng treo:
- Ôtô du l ch: fđă= (0,5 ÷0,6).ft;

Ôtô buýt: fđă= (0,7 ÷0,8).ft ;

Hình 2.1 Quan hệ tần s daoăđ ng riêng n phầnăđ

Ôtô t i: fđă=1,0.ft

c treo v iăđ võngătĩnhăft

2.2.2 B ph n gi m chấn
Lực c n trong hệ th ng treo trực ti p nhă h

ngă đ n việc d p tắt các dao

đ ng c a v cầu,ăcácădaoăđ ng này phát sinh khi ôtô ch yătrênăđ

ng không bằng

phẳng. Lực c n chính là lực ma sát trong phần tử đƠnăh i,ănh ămaăsátăgiữa các lá
nhíp, b c lót, ch t nhíp, ma sát trong các kh p d năh

ng, ma sát trong v t liệu c a

l p và các chi ti t bằng cao su trong hệ th ng treo.
Đ hệ th ng treo vừa m m l i vừa d p tắtănhanhădaoăđ ng, cần gi mămaăsátăc ă

đ n t i thi u,ăđ cho gi m chấn th y lựcăđóngăvaiătròăchínhătrongăviệc d p tắt các dao
đ ng.

trang 22


2.2.3 B ph n d năh
B ph n d năh

ng
ng c a hệ th ng treo có m căđích:ăxácăđ nh tính chất chuy n

đ ng c aăbánhăxeăđ i v i mặt tựa và v xe,ăđ ng th i góp phần vào việc truy n lực
và mômen giữa bánh xe và v xe.
Lực phát sinh giữa bánh xe và mặtăđ

ng có th g p l i làm ba ph n lực chính:

lực thẳngăđ ng Z, lực d c X và lực ngang Y. Các mô men do các lực X, Y, Z lầnăl

t

là MX, MY, MZ có th có giá tr khácănhauăđ i v i bánh xe bên trái hoặc bánh xe bên
ph i. Các chi ti t hệ th ng treo truy n những ph n lực và mômen lên khung xe.
Đ

ng mấp mô phát sinh lựcăđ ng Z và mômen MX truy n lên thùng xe nh

b ph nă đƠnă h i. Lực d c X, lực ngang Y và các mômen MX, MZ truy n qua b
ph n d năh

ng c a hệ th ng treo.

2.2.4 S đƠnăh i c a l p
Tính chấtăđƠnăh i c a l p ôtô có nhăh

ng quan tr ngăđ năđặc tính chuy n

đ ng êm d u c a ôtô. L p có th đƠnăh iătheoăph
ph

ngăh

ngăkính,ăph

ngăngangăvƠă

ngăti p tuy n. Sự t n thất do n i ma sát trong s phát sinh nhiệt và nung nóng

l p xe khi chuy năđ ng, làm nhăh

ng xấuă đ năđặtătínhăđƠnăh i. Vì v y cần tìm

biện pháp gi m sự ma sát trong c a l p.
2.3 Ch tiêu v an toàn chuy năđ ng và t i tr ng tác d ng xu ng n n đ

ng

Theoă quană đi m v an toàn chuy nă đ ngă (tínhă đi u khi n) và t i tr ng tác
d ng xu ng n năđ

ng thì tr s lực tác d ng thẳngăđ ng giữa bánh xe v iăđ

thông s quan tr ngă đ đánhă giá.ă Khiă ôtôă chuy nă đ ngă trênă đ

ng là

ng có biên d ng

mangăđặc tính ng u nhiênăthìădángăđiệu 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 nghiệm thì giá tr này bằng
giá tr t i tr ngătĩnhăPt đặt lên bánh xe.
T i tr ng thẳngăđ ng P (t)ăđ
tr ngăđ ng giữa bánh xe và mặtăđ

căxácăđ nh bằng t ng c a t i tr ngătĩnhăPt và t i
ng Nd(t): P (t) = Pt

trang 23

Nd(t)


Sai lệchăbìnhăph

ngătrungăbìnhăc a t i tr ng thẳngăđ ngăxácăđ nh theo bi u th c:
2
P

( P (t ) P (t ))2

( Pt

Nd (t ) Pt )2

Nd2 (t )

Hình 2.2 Sự bi n thiên c a t i tr ng thẳngăđ ng theo th i gian
Ph

ngăsaiăc a t i tr ng thẳngăđ ng bánh xe: DP =

2
P

= N d2 (t )

Chính bằng bìnhăph ngătrungăbìnhătr s t i tr ng đ ng N d2 (t )

Hình 2.3 Sự phân b xác xuất t i tr ng thẳngăđ ngăđặt lên
bánh xe
Theoăquanăđi m v an toàn chuy năđ ng thì sai lệchăquơnăph
là cực ti u,ănghĩaălƠă

P

min.

trang 24

ngă

P

DP ph i


T i tr ngătĩnhăPt xácăđ nh từ tr ngăl
h

ngătĩnhăc a ôtô và t aăđ tr ng tâm theo

ng d c xe. T i tr ngăđ ng Nd (t)ăxácăđ nh ph c t păh năvìănóăph thu c vào tính

chấtădaoăđ ng c a ôtô, v n t c chuy năđ ngăvƠăđ mấp mô c a biên d ng mặtăđ
Theoăquanăđi m v t i tr ng tác d ng xu ng n năđ
l n nhất c a t i tr ng thẳngăđ ng,ănghĩaălƠăt

ng thì s dựa vào tr s

ngă ng v i giá tr d

Theoăquanăđi m v an toàn chuy năđ ngăthìăng

ng.

ngăc a Nd(t).

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 Nd bi n thiên d năđ n t i tr ng thẳngăđ ng
P (t) bi n thiên gây ra sự bi n thiên c a lực bám và d năh

ng c a ôtô, làm gi m

tính năđ nh và an toàn khi chuy năđ ng.
Cóătr ng h păđặc biệt là: bánh xe có th n y kh i mặtăđ ng, trong th iăđi măđóăthìă
lực P (t) = 0 d n t i hiệnăt ng bánh xe s mất kh nĕngătruy n lực kéo, lựcăphanh,ăđ ng
th i n u là bánh xe d năh ng thì th iăđi măđóăôtôăs mấtătínhăđi u khi n.ăDoăđó,ăcần ph i
xácăđ nh t lệ giữa t i tr ngăđ ng so v i t i tr ngătĩnh,ănghĩaălƠăl p t lệ:
Nd
Pt

a 00

Đi u kiệnăđ trong quá trình chuy năđ ng, bánh xe không th n y kh i mặt
đ

ng là t i tr ngăđ ng phát sinh giữa bánh xe và mặtăđ

tĩnhăđặtălênăbánhăxe,ănghĩaălƠ:ă|Nd|ă<ăPtăă
NgoƠiăraăkhiădaoăđ ngăng

ng ph i nh h năt i tr ng

a < 100 %.

i ta quan tâm t i sự bám c a l p v i mặtăđ

ng. Có

th ôtôă daoă đ ngă đ m b o th a mãn các ch tiêu v đ êm d uă nh ngă bánhă xeă bámă
đ

ng kém nên làm mất tính năđ nhăkhiăđi u khi năxe,ălƠmătĕngătiêuăhaoănhiênăliệu.
Vì v y có th sử d ng giá tr bìnhăph

giữa bánh xe v iăđ mấp mô mặtăđ

D

s

ngătrungăbìnhăc a chuy n d chăt

ngăđ đánhăgiáăsự bám c aăbánhăxeătrênăđ
1
lim
T
T

T

Z1

q .2 dt

0

Trongăđóă:ăăăq:ăchi u cao mấp mô c a biên d ngăđ
Z1: Chuy n v c a tơmăbánhăxeătheoăph

trang 25

ng.
ngăthẳngăđ ng

ngăđ i
ng:


Giá tr Dsăkhôngăđ
xe và lo i mặtăđ

căv

t quá giá tr choăphépă[Ds]ăchoătr

ng.

2.4ăCácăđặcătr ngăkhôngăbằng phẳng c a mặtăđ
2.4.1 nhăh

c v i từng lo i

ng

ngăđ n tính chất chuy năđ ng c a ôtô

ng c a mặtăđ

Chấtăl ng c a mặtăđ ng là y u t ch y u quy tăđ nhăđ an toàn khi v n hành
ôtô.
Mặtă đ

ng càng phẳng, mấp mô càng nh m n thì ôtô chuy nă đ ng càng

Chấtăl

ng mặtăđ

an toàn.
ngăđ

căđánhăgiáătheoăchi uăcaoăvƠăb

c sóng profil mấp

mô.
Profil mấp mô có th là d ng hình h că thôngă th

ngă (nh ă hìnhă thang,ă chữ

nh t,ătamăgiác,ăhìnhăsin,…)ăvƠăcũngăcóăth là d ng ph c t p bất kỳ.
Profil mấp mô có th r i r c, cách quãng hoặc liên t c d ng sóng d c theo
h

ng chuy năđ ng c a ô tô. Trong tính toán, kh oăsát,ăng

i ta chia profil mấp mô

thành 3 d ngăđi năhìnhăsauăđơy:
Profil r i r c, cách xa nhau. Mấp mô hẹp và cao, gây ra chấnăđ ng mang tính
chấtăxungăvaăđ p.
Profil liên t c d ng tuần hoàn hình sin hoặc tuần hoàn bất kỳ.
Profil có chi u cao ng u nhiên liên t c.
Nh cóămáyămócăđặc biệt,ăng
th xácă đ nhă đ
phẳng c a mặtăđ
đ

i ta có th ghiăvƠăđoăđ

că đặc tính c a chúng. Ng

iă taă th

c profil mấp mô, từ đóăcóă

ngă đánhă giáă t ngă quátă đ bằng

ngăđ quyăđ nh các ch đ v n hành c a ô tô. Có th thành 3 nhóm

ng ô tô (theo tài liệu Liên Xô)
a) Đ

ng t t, còn m i, ô tô có th chuy năđ ng v i v n t c v >0,7Vmax ( Vmax

t căđ t iăđaătùyătheoăđặc tính c a từng ô tô).

b) Đ

ng chấtă l

ng trung bình, ô tô có th chuy nă đ ng v i v n t c v =

(0,4÷0,7)Vmax
c) Đ

ng xấu, ô tô không th ch y quá t căđ V= (0,2÷0,4)Vmax.

trang 26


Khiătínhătoánădaoăđ ngăc ỡng b c c aăôătô,ăđi u cần thi t là ph i xây dựng các
bi u th c gi i tích bi u di n profil mấp mô hoặc l p các hàm ng u nhiên ph n ánh
đ

căđầyăđ cácăđặcătr ngăth ng kê c a mặtăđ

2.4.2 Profil mặtăđ

ng

Lấy m tăđi m bất kỳ trên mặtăđ
đ nằm d c mặtăđ

ng.

ng làm g c t aăđ ,ăđ ng th i ký hiệu g c t a

ng là S, có th bi u di n hàm profil mấpămôălƠ:ăqă=ăqă(s),ăxácăđ nh

quan hệ giữa chi u cao mấpămôătheoăquƣngăđ

ng S.

Mấpămôăđ năgi n nhất có profil b c thang, bi u th c c a nó là hàm q1(s) có
b

c nh y bằngăđ cao c a b c thang q0:
q1 ( S )

0

khi S

0

q0

khi S

0

Xem ôtô chuy năđ ngăđ u (V = const), ta có S = v.t, suy ra hàm q1 (t)
q1 (t )

0

khi t

0

q0

khi t

0

Bi năđ i hàm laplace c a hàm q1 (t) là: Q1 (P) = L[ q1 (t)] = q1 (t )e pt dt q0 .e
0

trang 27

0
pt

q0
P


B ng 2.1 Liệt kê m t s hàm bi u di n các profil ph bi n:
Lo i

Hình v

Hàm bi u di n q(t)

profil

0 khi t

q0

nh y

nh Q(P) (qua

phép bi năđ i Laplace)

(hàm s g c)

B c

0

q0
P

q0 khi t >0

Hình
thang

Hàm s

q0
q0

.t khi 0 < t <

1

1

1 e

q0 khi

S1
S2

q0 (

S0

t)


1

khi

q0
P2 e

2

2

pt

1
pt

1

2

2

S1
;
V

1

Nửa
hình
sin

q0(1-cos t ) khi 0 < t <

2q0

2 V

;
S0

S0

q0

nh t

q0

q0

xung

2
V

q0 khi 0 < t <
0 khi t >

S0

đ năv

S0
V

0 khi t < 0; 0 khi t > 0

Chữ

D ng

S2
;
V

2

V
S0

S0

trang 28

0

;

1
0

0

,

p

e

q0
P( P 2

2
2

)

S0
V
q0
(1 e
P

0

S0
V

0

1

p

)

2

2.5 Các khái ni măt

ngăđ

ng

Ô tô là m t hệ daoăđ ng bao g m nhi u b ph n n i v i nhau. M i b ph n
có kh iăl
đ

ng và thông s đặcătr ngăc a nó. B ph n có tác d ng gi m chấn từ mặt

ng lên xe là hệ th ng treo.
Đ tínhătoánăđ

cădaoăđ ng ô tô m t cách d dàng ta ph i mô t ô tô bằng

m tăs ăđ daoăđ ngă t

ngăđ

ng.ăTrongăđóăs ăđ t

ngăđ

ngăph i có mặt các

thông s liênăquanăđ nădaoăđ ng c a ô tô.

2.6 Các gi thi t
Kh iăl
có kh iăl

ngătreoăđ

călƠăxemănh ălƠăm t v t th

đ ng nhất, c ng hoàn toàn,

ng t p trung vào tr ng tâm

Mặtăđ

ng c ng tuyệtăđ i

Kh iăl

ng c aăbánhăxeăđ

c coi la kh iăl

ngăkhôngăđ

c treo và t p trung

t i tr căxe,ănh ăv y phần tử l p có th coiănh ăphần tử không có kh iăl

ng

B qua tác d ng c aăkhíăđ ng lực h c
Bánhăxeălĕnăkhôngătr

tătrênăđ

ng

Đ đ năgi n cho việc tính toán, b quaăđ gi m chấn c a l p xe, vì gi m chấn
c a l p xe nh h nărất nhi u so v i gi m chấn trong hệ th ng treo
2.7 Mô hình không gian
Bất kỳ m tăc ăhệ v t rắn nào chuy năđ ng tự doătrongăkhôngăgianăcũngăđ u
cầnăđ n 7 b c tự doăđ có th mô t hoàn toàn chuy năđ ng c a nó. Ô tô có 3 thành
phần kh iăl
l

ng tiêu bi u (thân xe, kh iăl

ngăkhôngăđ

ngăkhôngăđ

cătreoăphíaătr

c, kh i

c treo phía sau) nó là tiêu bi u cho m t hệ daoăđ ng v i nhi u b c

tự do.

trang 29

Hình 2.4 Mô hình không gian hệ daoăđ ng ô tô khách
Trongăđó:
M: kh iăl

I

x, y

ng phầnăđ

c treo [kg]

: momen quán tính kh iăl

ng c a phầnăđ

I xra : momen quán tính kh iă l

ng c a phầnă khôngă đ

Oxra qua kh i tâm [kgm2 ]

a: kho ng cách từ tr cătr

căđ n tr ng tâm

b: kho ng cách từ tr căsauăđ n tr ng tâm

K

t1,t 2

:ăđ c ngăđƠnăh i c a l p xe [N/m]

: góc quay thân xe quanh tr c Ox [rad]
: góc xoay thân xe quanh tr c Oy [rad]
xra

: góc quay c m cầu sau quanh tr c Ox [rad]

x : t aăđ phầnăđ

cătreoătheoăph

c treo quanh tr c Ox , Oy [kgm2 ]

ngăz

trang 30

c treo sau quanh tr c


x1,2 : t aăđ 2ăbánhăxeătr

cătheoăph

x3 : t aăđ c m cầuăsauătheoăph

ngăză[m]

ngăză[m]

2.8 Các ch đ t i tr ng tác d ng
Trogă tr
đ ngătrênăđ

ngă h pă xeă ch uă t iă tr ngă u nă t

ngă ngă khiă v iă khi xeă đangă ho tă

ng,ăđ tăng tăx yăraăsựăc ă2ăbánhăxeăcầuătr

căhoặcă2ăbánhăxeăcầuăsauă

đ ngăth iăch uălựcăkíchăđ ngăcùngălúcătừăbiênăd ngămấpămôăc aămặtăđ
Đ iăv iătr

ng.

ngăh păxeăch uăt iătr ngăxoắn,ă2ătrongă4ăbánhăxeă ăv ătríătr

căvƠă

sau phân b ăchéoănhauăđ ngăth iăch uălựcăkíchăđ ngăcùngălúcătừăbiênăd ngămấpămôă
c aămặtăđ

ng.

Hình 2.5 Ch ăđ ăt iătr ngău n

trang 31


Hình 2.6 Ch ăđ ăt iătr ngăxoắn
2.9 Xácăđ nhămomentăquánătínhăkh iăl
2.9.1 Xácăđ nhămomentăquánătínhăkh iăl
Monentă quánă tínhă kh iă l

ng
ngăphầnăđ

ngă c aă xeă (Ixx, Iyy)ă đ

cătreoăIx, Iy
că xácă đ nhă bằngă ph

phápăgầnăđúngătheoămôăhìnhăgi ăđ nhăxemăt ngăth ăphầnăđ
h păchữănh tăđ ngăchấtăcóăkíchăth

ngă

cătreoănh ăkh iăhìnhă

că(dƠiăxăr ngăxăcao)ălƠă (l , w, h) Từăđó,ăquyăđ iă

hệătr căt aăđ ăquánătínhăc aăkh iăh păchữănh tăđ ngăchấtăv ăhệătr căt aăđ ăđặtăt iă
v ătríăt aăđ ătr ngătơmăphầnăđ

cătreo.

trang 32


Hình 2.7 Kh i h păthơnăxeăchữănh tăđ ngăchất
Côngăth cătínhămomentăquánătínhăkh iăl

ng:

w2 h2 )
h2 l 2 )

I0 =

(2.1)
m 2
(l
12

(

I0: momen quán tính kh iăl

ng b n thân phầnăđ

w2 )

)

c treo

R: bán kính tâm quay, là kho ng cách từ tr ng tâm v tăđ n tâm quay
I_xy: momen quán tính kh iăl

ng phầnăđ

2.9.2 Tính Ixra monen quán tính kh iăl
Momen quán tính kh iă l
xácăđ nh bằngăph

c treo quay tr c Ox, Oy

ng c a c m 4 bánh xe sau và cầu sau

ng c a c m 2 bánh xe sau và cầu sau (Ixr)ă đ

c

ngăphápăgầnăđúngătheoămôăhìnhăgi đ nh xem cầu sau là m t

thanh hình tr có kh iă l

ng phân b đ u, quay quanh tr ng tâm c a cầu sau

quanh tr c Ox, có chi u dài l . Gi đ nh bánh xe cầu sau là kh i h p hình vuông có
kíchăth

c dài, r ng, cao (l , w, h) Từ đó,ăquyăđ i hệ tr c t aăđ quán tính c a kh i

h păhìnhăvuôngăđ ng chất v hệ tr c t aăđ đặt t i v trí t aăđ tr ng tâm c a cầu
sau:

trang 33