Nghiên cứu hệ thống treo khí trên ôtô

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan số liệu của luận văn này là hoàn toàn có thật, do chính bản
thân tôi nghiên cứu theo sự hướng dẫn của PGS. Lƣu Văn Tuấn . Các số liệu tham
khảo từ các tài liệu đều được liệt kê ở phần tài liệu tham khảo.
Hà Nội, ngày 25 tháng 9 năm 2013
Người thực hiện

Trần Văn Hoàng


LỜI CẢM ƠN
Luận văn là kết quả của quá trình học tập, nghiên cứu ở nhà trường, kết hợp
với kinh nghiệm trong quá trình công tác cùng với sự nỗ lực cố gắng của bản thân.
Đạt được kết quả này, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các thầy
trong Hội đồng khoa học trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện giúp
đỡ em hoàn thành Luận văn. Đặc biệt là thầy PGS.TS. Lưu Văn Tuấn là người trực
tiếp hướng dẫn khoa học và giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu.

Xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội,ngày 26 tháng 9 năm 2013

Trần Văn Hoàng


MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN........................................................................... 3
1.1. Sự phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt nam.................................... 3
1.1.1. Tình hình phát triển, quan điểm phát triển trong tƣơng lai ............ 3
1.1.2. Chính sánh nội địa hoá và phát triển công nghiệp ô tô trong nƣớc. 4

1.2. Tổng quan về nghiên cứu dao động ô tô. ............................................... 8
1.2.1. Các nghiên cứu về dao động của ô tô trong nƣớc. ............................. 8
1.2.2. Nghiên cứu về dao động của ô tô trên thế giới ................................... 9
1.3. Nhiệm vụ và phƣơng hƣớng nghiên cứu của luận văn. ...................... 14
1.3.1. Nghiên cứu các chỉ tiêu đánh độ êm dịu chuyển động. ................... 14
1.3.2. Xây dựng mô hình và thiết lập hệ phƣơng trình vi phân mô tả dao
động. ............................................................................................................... 14
1.3.3. Mô phỏng dao động............................................................................. 14
CHƢƠNG 2: CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ ĐỘ ÊM DỊU CỦA Ô TÔ .... 16
2.1. Ảnh hƣởng của dao động tới cơ thể con ngƣời và xe. ......................... 16
2.1.1. Những ảnh hƣởng của dao động lên cơ thể con ngƣời. ................... 16
2.1.2. Ảnh hƣởng của dao động đến độ bền và độ an toàn chuyển động . 18
2.2. Các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động của ô tô....................... 19
2.2.1. Chỉ tiêu về tần số dao động ................................................................ 20
2.2.2. Chỉ tiêu về sự dịch chuyển tƣơng đối của sàn xe ............................. 21
2.2.3. Chỉ tiêu về gia tốc dao động ............................................................... 22
2.2.4. Chỉ tiêu về an toàn chuyển động và tải trọng tác dụng xuống nền
đƣờng .............................................................................................................. 23
CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ THIẾT LẬP HỆ PHƢƠNG
TRÌNH VI PHÂN MÔ TẢ DAO ĐỘNG .................................................... 25
3.1. Xây dựng mô hình dao động ô tô .......................................................... 25


3.1.1. Mô hình dao động................................................................................ 25
3.1.2. Xây dựng mô hình dao động .............................................................. 28
3.1.3. Hàm kích động..................................................................................... 29
3.2. Thiết lập hệ phƣơng trình vi phân mô tả dao động ............................ 30
3.2.1. Hệ thống treo trƣớc ............................................................................. 34
3.2.2. Hệ thống treo sau ................................................................................ 37
3.2.3. Thân xe ................................................................................................. 39

3.2.4. Hệ phƣơng trình vi phân .................................................................... 41
3.3. Thƣ viện tiện ích Simulink .................................................................... 41
3.3.1 Sơ đồ tổng thể ....................................................................................... 44
3.3. 2. Sơ đồ các khối chức năng .................................................................. 46
CHƢƠNG 4: KHẢO SÁT DAO ĐỘNG ..................................................... 64
4.1. Các thông số của xe đƣa vào tính toán ................................................. 64
4.2. Sơ đồ tổng thể của mô hình khảo sát.................................................... 65
4. 3. Một số kết quả khảo sát ........................................................................ 65
4.4. Ảnh hƣởng của các thông số đến dao động của xe.............................. 71
4.4.1. Ảnh hƣởng của vận tốc xe: ................................................................. 71
4.4.2. Ảnh hƣởng của các thông số trong hệ thống treo: ........................... 78
4.4.3. Ảnh hƣởng của độ cứng lốp: .............................................................. 80
KẾT LUẬN .................................................................................................... 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 83


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 3.1 - Mô hình ¼ ............................................................................................................25
Hình 3.2 - Mô hình phẳng dao động ô tô 2 cầu ....................................................................26
Hình 3.3 - Mô hình ½ ............................................................................................................27
Hình 3.4 - Mô hình không gian .............................................................................................28
Hình 3.5 - Mô hình dao động xe khách................................................................................32
Hình 3.6 - Khối lượng không được treo trước ......................................................................33
Hình 3.7 - Khối lượng không được treo sau .........................................................................33
Hình 3.8 - Cầu trước trái ......................................................................................................34
Hình 3.10 - Các lực tác dụng lên cầu sau ............................................................................37
Hình 3.11 - Các lực tác dụng lên thân xe .............................................................................39
Hình 3.12- Sơ đồ tổng thể .....................................................................................................46
Hình 3.13 – Khối thân xe ......................................................................................................47

Hình 3.14 – Khối “Hệ thống treo” .......................................................................................50
Hình 3.15 – Khối giảm chấn “K1T”.....................................................................................52
Hình 3.16 – Khối treo trước “F_Suspension”......................................................................53
Hình 3.17 – Khối treo sau “R_Suspension” .........................................................................54
Hình 3.18 – Khối “Gia tri Zi” ..............................................................................................56
Hình 3.19 – Khối “Cầu trước” .............................................................................................57
Hình 3.20 – Thanh ổn định ngang ........................................................................................58
Hình 3.21 – Khối “Cầu sau” ................................................................................................59
Hình 3.22 – Khối “Banh_xe” ...............................................................................................60
Hình 3.23 – Khối “Đường” ..................................................................................................61
Hình 4.2 – Gia tốc dao động thân xe theo thời gian.............................................................66
Hình 4.3 – Gia tốc dao động thân xe và dao động của ........................................................66
bánh xe với mặt đường..........................................................................................................66
Hình 4.10 - Dao động thân xe DZ’’ theo vận tốc .................................................................78
Hình 4.11 – Ảnh hưởng của độ cản giảm chấn đến sai lệch quân phương toạ độ thân xe
DZ ..........................................................................................................................................79


Hình 4.12 – Ảnh hưởng của độ cản giảm chấn đến sai lệch quân phương gia tốc thân xe
Dz‟‟.........................................................................................................................................79
Hình 4.13 – Ảnh hưởng của độ cứng lốp đến sai lệch quân phương thân xe DZ .................80


DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1 – Các khối chức năng ..............................................................................44
Bảng 4.1 – Các thông số của xe khảo sát ...............................................................64
Bảng 4.2: Bảng số liệu thực tế ................................................................................71


LỜI NÓI ĐẦU

Ô tô là phương tiện vận tải có vai trò hết sức quan trọng trong nền kinh tế
quốc dân, vì nó có những ưu điểm hơn hẳn các loại phương tiện vận tải khác như:
thông dụng, đơn giản, dễ sử dụng và có tính cơ động cao... được ứng dụng rộng rãi
trong tất cả các lĩnh vực dân sự cũng như quốc phòng. Cùng với sự phát triển mạnh
mẽ của khoa học công nghệ, nền công nghiệp ô tô trên thế giới phát triển ngày càng
cao, đã cho ra đời nhiều loại ô tô hiện đại phục vụ cho nhu cầu và mục đích sử dụng
của con người. Việc thiết kế các hệ thống, các cụm chi tiết trên ôtô, cũng như đánh
giá chất lượng làm việc của chúng ngày càng được quan tâm nghiên cứu nhằm nâng
cao chất lượng của ôtô.
Dao động của ô tô là một vấn đề hiện đang rất cần được quan tâm nghiên cứu
để nâng cao chất lượng khai thác ô tô. Hiện nay các phương pháp mô phỏng số đang
được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu các cơ hệ, đặc biệt quá trình mô phỏng đã thể
hiện được tính ưu việt cao và nó có thể miêu tả được cả các hệ phi tuyến khi áp
dụng vào mô phỏng hệ dao động của ô tô.
Trong thời gian vừa qua đã có rất nhiều tác giả đề cập tới vấn đề nghiên cứu
dao động của ô tô. Tuy nhiên do tính chất phức tạp của vấn đề nên phần lớn các tác
giả đều phải sử dụng các giả thiết để đơn giản hoá mô hình như: Chỉ nghiên cứu mô
hình phẳng, hệ dao động thực tế được chuyển thành hệ tuyến tính hoặc phi tuyến
yếu… dẫn tới các kết quả nghiên cứu còn rất nhiều hạn chế. Bên cạnh đó, các xe
đóng tại Việt nam đặc biệt là xe chở khách chưa được nghiên cứu sâu về dao động.
Xuất phát từ những yêu cầu trên, tôi lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu hệ thống
treo khí trên ô tô”. Đề tài đã tập trung vào nghiên cứu mô phỏng hệ dao động của ô
tô có xét đến các yếu tố phi tuyến từ đó làm cơ sở cho việc chọn các thông số kết
cấu hợp lý đảm bảo độ êm dịu chuyển động cho xe. Đây là những công việc hữu ích
và vô cùng quan trọng cho việc nghiên cứu dao động của ô tô ở những quá trình thử
nghiệm ban đầu nhằm tiết kiệm thời gian, khối lượng tính toán và giảm chi phí cho
các thí nghiệm đo đạc trên các sản phẩm thử nghiệm trong thực tế.

1

Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi đã được PGS_TS.Lưu Văn Tuấn cùng
tập thể cán bộ giảng dạy của bộ môn Ôtô Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội và
các bạn đồng nghiệp tận tình giúp đỡ và chỉ bảo. Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn
sâu sắc đối với PGS_TS.Lưu Văn Tuấn và các thầy của bộ môn Ôtô và Xe chuyên
dụng Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn
thành đề tài này.
Mặc dù đề tài đã đạt được một số kết quả nhất định, tuy nhiên do khả năng
và kinh nghiệm còn hạn chế nên luận văn đã không tránh khỏi những sai sót. Rất
mong được sự đóng góp ý kiến chân thành của các Thầy, các nhà khoa học, đồng
nghiệp và bạn bè để đề tài được hoàn thiện hơn.
Xin trân trọng cảm ơn!
Hà nội, ngày 24 tháng 9 năm 2013
Học viên

Trần Văn Hoàng

2


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Sự phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt nam
1.1.1. Tình hình phát triển, quan điểm phát triển trong tƣơng lai
Từ khi thực hiện chính sách đổi mới, mở cửa nền kinh tế Việt nam đã có sự
tăng trưởng mạnh mẽ của các ngành kinh tế, đời sống của nhân dân được nâng cao.
Trong xu thế phát triển chung đó ngành công nghiệp ôtô Việt nam cũng không
ngừng phát triển trở thành một trong những ngành kinh tế mũi nhọn. Trong thực tế
ngành công nghiệp ôtô Việt nam đã có từ khá lâu nhưng thực sự mới phát triển
trong vòng 20 năm trở lại đây và phát triển trên cơ sở nội lực liên doanh liên kết.
Hiện nay, nền công nghiệp ôtô Việt nam cơ bản gồm có 3 thành phần:

+ Các công ty liên doanh ôtô: Bao gồm các liên doanh của các công ty ôtô
nổi tiếng thế giới như: Liên doanh Toyota Việt nam, Ford Việt nam, Vidamco,
Nissan...tính đến năm 2000 có 11 công ty liên doanh. Đầu năm 2005 ra đời liên
doanh thứ 12 của hãng Honda xuất hiện với dòng xe CIVIC đã được ưa chuộng trên
thế giới.
+ Các doanh nghiệp sản xuất, lắp ráp ôtô phát triển trên cơ sở các công ty cơ
khí quốc doanh: Công ty ôtô Hoà Bình, công ty ôtô 1-5, công ty ôtô 3-2.
+ Các doanh nghiệp tư nhân: Doanh nghiệp tư nhân Xuân Kiên, Công ty ôtô
Trường Hải, công ty TNHH ôtô Chiến Thắng, MêKông ô tô…
Trong đó có gần 20 cơ sở lắp ráp ôtô, gần 20 cơ sở sản xuất thân xe, rơmooc và hơn
60 cơ sở sản xuất phụ tùng xe.
Trong những năm gần đây nền công nghiệp ôtô Việt nam có những chuyển
biến tích cực đó là việc tham gia ngày càng nhiều của các công ty tư doanh, họ cũng
rất mạnh dạn trong việc đầu tư không chỉ trong lĩnh vực lắp ráp mà còn đầu tư trong
việc mua dây chuyền công nghệ của các nước khác như Nhật Bản, Trung Quốc,
Hàn Quốc, như công ty Xuân Kiên, công ty ôtô Chiến Thắng. Đồng thời có sự tăng
trưởng mạnh mẽ các nhà máy sản xuất phụ tùng ôtô cung cấp cho các nhà máy lắp
ráp ôtô trong nước và tiến tới xuất khẩu ra thị trường trong khu vực.

3


Mặc dù đã có sự phát triển nhưng cho đến nay thực tế sự phát triển của nền
công nghiệp ôtô Việt nam vẫn là trong lĩnh vực lắp ráp thuần tuý. Trong khi đó thì
chất lượng ôtô lại chỉ ở mức trung bình, tỷ lệ nội địa hoá chưa đạt, công nghệ vẫn
còn rất hạn chế. Ngoài ra, do nền kinh tế của đất nước đang trên đà phát triển, cơ sở
hạ tầng giao thông ngày càng được cải thiện đáng kể, đời sống của nhân dân càng
ngày càng được nâng cao thì nhu cầu sử dụng ôtô của thị trường trong nước ngày
càng tăng. Số lượng xe ôtô đưa vào sử dụng trong những năm qua ngày càng tăng
mạnh tuy nhiên vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu của thị trường trong nước.

Sau nhiều năm Chính Phủ đã định hình được ở Việt nam có 4 tổng công ty
đầu mối về sản xuất ôtô đó là: VINAMOTOR, VEAM, VINACOAL và
SAIGONMOTOR bao quát tất cả những loại xe cần thiết. Để định hướng cho nền
công nghiệp ôtô Việt nam phát triển trong những năm tới Chính Phủ và đặc biệt là
Bộ Công Thương và một số ngành có liên quan đã đưa ra những chính sách, giải
pháp để phấn đấu đến năm 2020 công nghiệp ô tô Việt nam sẽ trở thành một ngành
công nghiệp quan trọng của đất nước có khả năng đáp ứng ở mức cao nhất nhu cầu
của thị trường trong nước, tham gia vào thị trường khu vực và thế giới.
1.1.2. Chính sánh nội địa hoá và phát triển công nghiệp ô tô trong nƣớc.
a. Quan điểm cơ bản về phát triển ngành công nghiệp ôtô:
- Công nghiệp ôtô là ngành công nghiệp quan trọng, cần được ưu tiên phát
triển để phục vụ có hiệu quả trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa và củng
cố an ninh quốc phòng của đất nước.
- Phát triển ngành công nghiệp ôtô Việt nam nhằm đáp ứng nhu cầu trong
nước đồng thời tạo động lực cho các ngành công nghiệp hỗ trợ khác phát triển, từng
bước nâng cao khả năng xuất khẩu phụ tùng ôtô sang các nước trong khu vực và thế
giới.
- Phát triển ngành công nghiệp ôtô trên cơ sở đẩy mạnh quá trình liên doanh,
liên kết trong nước và phân công hợp tác quốc tế. Tổ chức sản xuất theo hướng
chuyên môn hóa cao trên cơ sở hình thành các khu công nghiệp phụ trợ làm vệ tinh
cho các doanh nghiệp lớn sản xuất và lắp ráp ôtô.

4


- Phát triển ngành công nghiệp ôtô với phương châm đi tắt đón đầu trên cơ
sở tiếp thu công nghệ tiên tiến của thế giới kết hợp với việc đẩy mạnh hoạt động
nghiên cứu phát triển trong nước và tận dụng có hiệu quả cơ sở vật chất, trang thiết
bị sẵn có nhằm nhanh chóng đáp ứng nhu cầu trong nước.
- Phát triển ngành công nghiệp ôtô phải phù hợp với chính sách tiêu dùng của

đất nước và phải đồng bộ với việc phát triển hệ thống hạ tầng giao thông, các yêu
cầu về bảo vệ và cải thiện môi trường. Để đẩy nhanh quá trình phát triển nền công
nghiệp ôtô Việt nam, đồng thời tạo động lực cho các ngành công nghiệp hỗ trợ khác
phát triển thì Bộ Công Nghiệp đã có những định hướng phát triển cụ thể trong giai
đoạn từ nay đến năm 2010 như:
- Tập trung sản xuất các loại ôtô thông dụng và ôtô chuyên dùng hiện đại
đang có nhu cầu lớn trong nước.
- Ưu tiên đầu tư vào lĩnh vực sản xuất phụ tùng ôtô, khuyến khích phát triển
những ngành công nghiệp hỗ trợ nhằm phục vụ hiệu quả nhu cầu trong nước và
xuất khẩu phụ tùng ôtô ra nước ngoài.
- Các dự án sản xuất động cơ ôtô thuộc chương trình cơ khí trọng điểm sẽ
được giao cho các doanh nghiệp nhà nước để đảm bảo tập trung nguồn lực, tránh
phân tán, tạo thuận lợi cho khả năng cung cấp cho thị trường.
- Kết hợp phương thức sản xuất lắp ráp ban đầu với việc từng bước nâng cao
khả năng chế tạo trong công nghiệp ôtô Việt nam. Khuyến khích tăng tỷ lệ nội địa
hóa trong công nghiệp phụ tùng ôtô.
- Trước mắt không phát triển thêm các doanh nghiệp sản xuất ôtô cao cấp.
Các doanh nghiệp trong nước sản xuất và lắp ráp ôtô khi xây dựng các dự án đầu tư
mới đều phải thực hiện đầy đủ các nguyên tắc lựa chọn các dự án đầu tư đã được
xác lập trong Quy hoạch phát triển công nghiệp ôtô 2005, tầm nhìn 2010.
- Coi trọng đầu tư vào khâu tư vấn thiết kế và chuyển giao công nghệ trong
công nghiệp ôtô nhằm nâng cao năng lực cho ngành, đẩy mạnh công tác xúc tiến
thương mại để hỗ trợ và khuyến khích các doanh nghiệp xuất khẩu phụ tùng ôtô.

5


b. Mục tiêu phát triển:
Phát triển ngành công nghiệp ôtô Việt nam trên cơ sở tiếp thu và ứng dụng
công nghệ tiên tiến của thế giới kết hợp khai thác và từng bước nâng cao công nghệ

và thiết bị hiện có, đáp ứng phần lớn nhu cầu thị trường về phụ tùng và ôtô trong
nước, hướng tới xuất khẩu phụ tùng và ôtô.
- Về các loại xe thông dụng (xe tải nhỏ, xe khách, xe con…): Đạt tỷ lệ nội
địa hoá 60% và đáp ứng trên 80% nhu cầu trong nước về số lượng vào năm 2010
(riêng phần động cơ phấn đấu đạt tỷ lệ nội địa hoá 50% và hộp số đạt 90%).
- Về các loại xe chuyên dùng: Đạt tỷ lệ 60% tỷ lệ nội địa hoá và đáp ứng
khoảng 60% nhu cầu trong nước về số lượng.
- Các loại xe du lịch do liên doanh hoặc doanh nghiệp trong nước sản xuất
đạt tỷ lệ nội địa hoá là 40-45% vào năm 2010.
- Các loại xe xe tải, xe khách cao cấp đạt tỷ lệ nội địa hoá 35-40% và đáp
ứng 80% nhu cầu thị trường trong nước vào năm 2010.
- Đồng thời phấn đấu xuất khẩu phụ tùng ôtô đạt 5-10% giá trị tổng sản
lượng của ngành vào năm 2010 và nâng dần giá trị kim ngạch xuất khẩu cho đến
giai đoạn tiếp theo.
Ngoài những yêu cầu đạt ra cho ngành công nghiệp sản xuất ôtô Việt nam thì
Chính Phủ có những giải pháp và chính sách hỗ trợ sau:
+ Các chính sách về thuế đối với ôtô, linh kiện phụ tùng ôtô.
+ Các chính sách và giải pháp về thị trường.
+ Bảo vệ thị trường.
+ Tạo lập thị trường.
+ Các chính sách và giải pháp về đầu tư.
+ Chính sách và giải pháp về khoa học và công nghệ.
+ Chính sách và giải pháp về nguồn nhân lực.
+ Các chính sách và giải pháp về huy động vốn.
+ Các chính sách và giải pháp về quản lý ngành.
+ Tổ chức thực hiện.

6

c. Đặc điểm thị trƣờng ôtô Việt nam:
Thị trường ôtô Việt nam có thể chia làm 2 loại cơ bản như sau:
- Với thị trường xe du lịch: Đây là thị trường có yêu cầu rất cao đòi hỏi xe
phải có chất lượng cao kiểu dáng đẹp, tiện nghi hiện đại vì xe phục vụ cho du lịch
và mục đích trang trí vui chơi. Thị trường này dành cho giới thượng lưu và các cơ
quan doanh nghiệp chuyên chỉ phục vụ cho công việc đi lại của lãnh đạo nên nhu
cầu ngày càng phát triển mạnh khi nền kinh tế phát triển. Nhưng trong điều kiện
hiện nay thì khi công nghệ của các nhà máy ôtô Việt nam chưa thể đáp ứng được
yêu cầu thì thị phần này chủ yếu dành cho các công ty liên doanh với nước ngoài có
công nghệ tiên tiến và xe nhập khẩu.
- Với thị trường xe thương mại: Xe phục vụ cho mục đích kinh doanh vận tải
như: xe bus, xe vận tải hàng hoá, xe chuyên dùng. Đây được đánh giá là thị trường
nhiều tiềm năng và rộng lớn, đồng thời có thể coi là vừa sức với các nhà máy ôtô
Việt nam trong giai đoạn hiện nay. Trong xu thế dịch vụ vận tải hành khách công
cộng và dịch vụ vận tải hàng hoá ngày càng cao, đặc biệt là loại hình xe bus và xe
vận tải cỡ nhỏ phù hợp cho các vùng đô thị và nông thôn vận tải cung đường ngắn,
số lượng ít. Hàng năm có hàng nghìn xe hết niên hạn sử dụng theo nghị định
23/2004/QĐ-TTg của Thủ tướng chính phủ và lộ trình xe quá “đát”. Từ 1/1/2005 sẽ
loại bỏ 16.600 xe tải và hơn 6.600 xe khách, con số này tiếp tục tăng nên trong
những năm tới, đặc biệt là chủ trương loại bỏ hoàn toàn xe công nông, bông sen trên
toàn quốc vào năm 2007 của Chính phủ đòi hỏi một lượng không nhỏ xe tải nhỏ, xe
khách để thay thế. Đây là một thị trường đầy sức hấp dẫn để công nghiệp ôtô Việt
nam đầu tư phát triển chiếm lĩnh thị trường đặc biệt là doanh nghiệp nhà nước và
doanh nghiệp tư nhân.
Theo dự báo của Bộ công nghiệp đến năm 2010, nhu cầu ôtô của Việt nam sẽ
vào khoảng 100000 xe/năm. Để thực hiện mục tiêu này, Bộ công nghiệp đang soạn
thảo kế hoạch phát triển ngành ôtô Việt nam. Theo đó, Bộ sẽ kiến nghị với Chính
phủ cho vay ưu đãi đối với các doanh nghiệp đầu tư sản xuất ôtô giá rẻ, giảm thuế
nhập khẩu đối với các linh kiện mà trong nước chưa sản xuất được.

7


Tóm lại thị trường ôtô Việt nam là thị trường mở, đầy tiềm năng có tác động
tích cực thúc đẩy ngành sản xuất ôtô Việt nam đầu tư phát triển, đặc biệt là đầu tư
phát triển các nhà máy sản xuất, lắp ráp xe khách và xe tải nhỏ đáp ứng nhu cầu thị
trường trong nước và tiến tới xuất khẩu sang khu vực và thế giới.
1.2. Tổng quan về nghiên cứu dao động ô tô.
1.2.1. Các nghiên cứu về dao động của ô tô trong nƣớc.
Ngành công nghiệp ô tô Việt nam đang trong quá trình hình thành và phát
triển dần trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn hàng đầu của đất nước. Những
năm vừa qua Ô tô Việt nam không ngừng vươn lên đạt được những thành tựu mới
để có thể hội nhập với khu vực và thế giới. Chủ trương hiện nay của chính phủ đưa
ra là tăng tỷ lệ nội địa hóa trong các sản phẩm đã và đang chế tạo dần tiến tới chế
tạo được các sản phẩm mang thương hiệu Việt nam, đây là xu thế mà các nhà
nghiên cứu và sản xuất ô tô Việt nam cần quan tâm. Theo bản đồ quy hoạch và phát
triển ngành công nghiệp ôtô Việt nam đến năm 2010, tầm nhìn 2020 thì Việt nam
phải phấn đấu đến năm 2020 đạt tỷ lệ nội địa hoá trên 50% đối với hầu hết các
chủng loại, sản phẩm ô tô và phấn đấu xuất khẩu ô tô, phụ tùng đạt mức 5-10% giá
trị tổng sản lượng của ngành. Tuy nhiên để đạt được mục tiêu đó thì trước mắt có
quá nhiều việc để làm (hiện tại tỉ lệ nội địa hoá chưa đạt được 20%), một trong
những việc đó là nghiên cứu sâu hơn về hệ thống dao động của ô tô, độ êm dịu cũng
như chất lượng động học và động lực học của xe nhằm thu được thuộc tính tối ưu.
Từ những thực tế đó, đã có các đề tài thuộc chuyên ngành ô tô đề cập đến
vấn đề dao động của ô tô như: Luận văn tiến sỹ của tác giả Lưu Văn Tuấn [4] đã đề
ra mục tiêu nâng cao độ êm dịu cho xe khách Ba Đình đóng trên cơ sở IFA. Trong
luận văn này tác giả đã chú ý mô tả thuộc tính đàn hồi giữa khung và vỏ là kết cấu
đặc trưng của xe ca: xe ca có kết cấu khung - vỏ chịu lực.
Luận văn tiến sỹ của tác giả Võ Văn Hường [5] “Nghiên cứu hoàn thiện
mô hình khảo sát dao động ôtô tải nhiều cầu”. Tác giả đã nghiên cứu sâu về lập

mô hình dao động không gian cho xe tải có yếu tố dao động ngang, khung xoắn
chịu lực, thanh ổn định, hệ thống treo có đặc tính phi tuyến, hàm kích động riêng rẽ

8


và tổng hợp. Mô hình có thể nghiên cứu các dao động ở vùng cận biên như tách
bánh xe, quá trình va chạm vấu hạn chế hành trình, trượt và lật.
Luận văn của tác giả Nguyễn Phúc Hiểu [6] “Nghiên cứu ảnh hưởng của
dao động lên khung xương ôtô khi chuyển động trên đường”. Tác giả chú trọng
nghiên cứu ảnh hưởng của đường và xác định các hàm ngoại lực cho bài toán tính
khung - xương.
Tác giả Trịnh Minh Hoàng [7] trong luận văn cao học đã trình bày một mô
hình dao động xe tải hai cầu (không gian) và mô phỏng bằng MatLab Simulink 5.3.
Phần mô hình và tính toán khá hoàn chỉnh, đã trình bày một phần dao động dưới
kích động ngẫu nhiên của mặt đường.
Tác giả Nguyễn Văn Lộc [8] “Nghiên cứu ảnh hưởng của các đặc tính phi
tuyến của hệ thống treo đến dao động của ô tô” trong luận văn của mình tác giả đã
đưa vào rất nhiều các đặc tính phi tuyến của hệ thống treo, các giả thiết xây dựng
mô hình dao động của tác giả tương đối sát với thực tế.
Luận văn Thạc sỹ của tác giả Đặng Việt Hà [10] “Nghiên cứu ảnh hưởng
của các thông số kết cấu đến điều kiện làm việc của ô tô và độ êm dịu chuyển
động” cũng đã chú ý đến sự ảnh hưởng của các thông số kết cấu đến dao động của
xe khách đóng trên nền xe tải.
Nhìn chung các đề tài đã tập trung vào việc khảo sát dao động xe theo quan
điểm độ êm dịu và an toàn chuyển động, thực hiện bài toán tính toán kiểm nghiệm.
Các kết quả thu được làm cơ sở để lựa chọn lựa và cải tiến hệ thống treo cho phù
hợp với điều kiện Việt nam.
1.2.2. Nghiên cứu về dao động của ô tô trên thế giới
Việc nghiên cứu dao động ôtô bắt đầu rất sớm, ngay cả khi ôtô còn rất đơn

giản. Một số tác giả kinh điển có thể kể đến là Trudakôp, Rotenbeg, Iachenko,
Mitschke, Schiehlen... Lần đầu tiên vào năm 1970 Mitschke đã tập trung vào tác
phẩm nổi tiếng "Dynamik der Kraftfahrzeuge" tập hợp tất cả các công trình nghiên
cứu trước đó, bao gồm 200 trích dẫn. Nội dung chính là dao động xe con, mô hình
là mô hình 1/4 và được xem xét ở các yếu tố kết cấu có ảnh hưởng đến dao động và

9


tối ưu hệ treo. Sau đó, tác giả đề cập chỉ tiêu đánh giá dao động ôtô, cách tiếp cận
mang tính cổ điển. Những năm sau này, đến năm 1980 Schiehlen trình bày phương
pháp hệ nhiều vật. Ngoài ra, máy tính cũng phát triển và các thuộc tính của cụm như
hệ treo, bánh xe cũng được nghiên cứu sâu hơn tuy nhiên các nghiên cứu đó vẫn tập
trung chủ yếu vào xe con.
Ngày nay trên thế giới các nghiên cứu về dao động của ô tô đã đạt được
nhiều thành tựu đáng kể. Dao động ô tô được nghiên cứu trong tổng thể hệ thống
“Đường - Xe - Người”. Để nghiên cứu riêng biệt và tổng thể mối quan hệ vừa nêu,
các hãng sản xuất ô tô và các cơ quan chuyên môn hàng đầu trên thế giới đã thiết
lập các phòng thí nghiệm, xây dựng các bãi thử để nghiên cứu dao động của ô tô,
trong đó có kể đến biên dạng thực tế của mặt đường và khả năng của con người chịu
tác động của dao động.
Hướng chung của nghiên cứu hệ thống tổng thể “Đường - Xe - Người” được chia
thành 3 hướng:
- Nghiên cứu về biên dạng mặt đường (nguồn gây ra dao động).
- Nghiên cứu hệ dao động ô tô (hệ thống treo...).
- Nghiên cứu cảm giác của con người và sự an toàn hàng hoá chuyên chở.
a. Nghiên cứu biên dạng mặt đƣờng:
Thường được tiến hành bằng thực nghiệm kết hợp với xử lý bằng lý thuyết,
các tác giả đã đưa ra đặc tính thống kê của biên dạng mặt đường đồng thời đưa ra
các giải pháp và công thức tính toán phân tích dao động của xe bằng phương pháp

xác định và phân tích phổ cho các loại đường khác nhau.
b. Nghiên cứu dao động của ô tô:
Là cần thiết với mục đích hoàn thiện kết cấu hệ thống treo, nhằm mục đích
cải thiện độ êm dịu chuyển động, chất lượng kéo, tính kinh tế, tính dẫn hướng và độ
ổn định chuyển động, độ bền và độ tin cậy của ô tô đặc biệt đối với xe hiện đại là
một việc không thể thiếu được. Vì vậy nghiên cứu dao động của ô tô là xác lập mối
quan hệ dao động của ô tô với chỉ tiêu chất lượng khai thác ở trên.

10


Nghiên cứu dao động của ô tô được tiến hành bằng nhiều phương pháp khác
nhau được trình bày cụ thể trong các công trình khoa học của tác giả nổi tiếng của
Nga: H.H.Iachenko theo những mục đích và khía cạnh khác nhau. Nhưng đều chung
một bài toán cơ bản là khi nghiên cứu dao động của ô tô là làm rõ ảnh hưởng của sự
thay đổi các thông số của hệ phương trình vi phân mô tả chuyển động của cơ hệ dao
động. Trên cơ sở như vậy kết hợp với số liệu thử nghiệm và các số liệu sử dụng tiến
hành chuyển bài toán phân tích sang bài toán tối ưu các thông số của hệ ô tô dao
động đang khảo sát.
Tóm lại, khi nghiên cứu dao động của ô tô các tác giả đã tập trung xác định
các thông số hợp lý của hệ thống, tạo cơ sở cho việc thiết kế hoàn thiện các phần tử
của hệ thống treo bao gồm các bộ phận chính là:
- Bộ phận dẫn hướng.
- Bộ phận đàn hồi.
- Bộ phận giản chấn.
Từ việc không ngừng cải tiến các phần tử và bộ phận của hệ thống treo, hiện
nay trên các xe hiện đại đã có những hệ thống treo được tối ưu hoá cả về mặt thông
số và kết cấu, từ treo thụ động đến treo tích cực, treo có điều khiển đến hệ thống
treo bán tích cực.
c. Nghiên cứu cảm giác con ngƣời:

Trong ô tô là việc khó khăn hơn việc xác định an toàn cho hàng hoá chuyên
chở. Trong một số sách tham khảo, nhiều tác giả đã đề cập đến vấn đề khi đi ô tô
con người sẽ cảm thấy mệt mỏi nhất là thần kinh. Vì vậy cần thiết nghiên cứu sự
mệt mỏi về thể xác, các chỉ tiêu đánh giá cho từng nhóm người theo từng độ tuổi
khác nhau. Ngoài ra còn phải nghiên cứu sự phản ứng của các cơ quan, bộ phận trên
cơ thể con người liên quan đến việc điều khiển xe, từ đó tạo cơ sở cho công việc
tuyển chọn lái xe ô tô.
Hiện nay người ta tập trung vào hai hướng nghiên cứu con người: Lái xe
điều khiển ô tô trên đường và hành khách chịu dao động. Cả hai hướng này ngày
càng được quan tâm nghiên cứu và hoàn thiện hơn.

11


d. Nghiên cứu hệ thống treo khí:
- Đối với hệ thống treo có phần tử đàn hồi là kim loại (nhíp là, lò xo…) có độ
cứng C = const

Nhìn vào đồ thị trên ta thấy được hệ số biến dạng λ là tuyến tính, vì thế
không tạo được độ ê dịu cho thân xe nhất là khi tải trọng nhỏ.
- Hệ thống treo phần tử đàn hồi bằng hồi khí nén có độ cứng C là phi tuyến C
≠ const

Qua đồ thị ta thấy biến dạng λ là phi tuyến, khi ở tải trọng nhỏ thì λ biến
dạng lớn hơn điều đó giúp cho xe êm dịu hơn, còn khi tải trọng lớn thì biến dạng
của λ lại giảm để đảm bảo được tải trọng của xe.
- Kết hợp cả hai loại phần tử đàn hồi này trên cùng một đồ thị ta thấy được
sự khác biệt rõ rệt của hai loại này.

12

Ở tải trọng nhỏ thì phần tử λ khí biến dạng nhiều hơn tạo được độ êm dịu và
thoải mái khi ngồi trên xe, đối với phần tử đàn hồi λ kim loại vì là tuyến tính nên
biến dạng ít khi đó thì quá cứng tạo ra rung sóc cho xe.
Ở trường hợp tải trọng lớn khi đó λ khí lại biến dạng nhỏ để đảm bảo tải
trọng cho xe, λ kim loại thì lại biến dạng rất lớn khi đó rất dễ không đảm bảo được
mức độ an toàn tải trọng của xe (vì thế đối với những xe phần tử đàn hồi là nhíp lá
thì thường người ta chế tạo them bộ nhíp phụ) khi đó thì nguyên công chế tạo tăng,
không giam lắp ráp tăng, khối lượng và trọng lượng đều tăng nhưng vẫn không đảm
bảo được tính êm dịu cho xe.
Qua đó ta thấy được tính ưu việt của phân tử đàn hồi bằng khí nén nhất đối với
những xe khách.
Hiện nay, hệ thống treo khí đã được áp dụng nhiều trên các xe trên thế giới
và cả ở Việt Nam, nhất là ở Việt Nam chủ yếu là hệ thống giao thông đường bộ và
chất lượng đường xá chưa được tốt. Điều đó ảnh hưởng trực tiếp đến người lái xe và
hành khách.
Chính vì lý do trên, cho nên tôi chọn đề tài luận văn thạc sỹ “Nghiên cứu hệ
thống treo khí trên ô tô”

13


1.3. Nhiệm vụ và phƣơng hƣớng nghiên cứu của luận văn.
Vấn đề nghiên cứu dao động ô tô là vô cùng quan trọng và hết sức phức tạp,
đề cập đến nhiều lĩnh vực. Trong khuân khổ của một luận án thạc sỹ kỹ thuật tôi tập
trung nghiên cứu các vấn đề cơ bản sau đây.
1.3.1. Nghiên cứu các chỉ tiêu đánh độ êm dịu chuyển động.
Trên cơ sở các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động của các tác giả nước
ngoài và kết quả của các công trình nghiên cứu trong nước về ảnh hưởng của dao

động đến sức khoẻ của con người Việt nam, đề ra các chỉ tiêu hợp lý để đánh giá độ
êm dịu chuyển động của xe khách sử dụng ở Việt nam. Các chỉ tiêu này phải thoả
mãn các yêu cầu sau:
- Phù hợp với sức khoẻ và thể trạng của người Việt nam.
- Phải thuận tiện trong việc tính toán thiết kế cũng như kiểm nghiệm đánh
giá.
- Phải phù hợp với điều kiện của nước ta nhưng không được lạc hậu quá so
với thế giới.
1.3.2. Xây dựng mô hình và thiết lập hệ phƣơng trình vi phân mô tả dao động.
Được sự đồng ý của giáo viên hướng dẫn tôi chỉ xây dựng mô hình dao động
cho xe PREGIO của hãng KIA (minibus 16 chỗ ngồi). Khung vỏ xe là một khối liền
trên đó có bắt các cụm được treo, hệ hệ thống treo độc lập kiểu treo khí nén. Mô
hình dao động tôi chọn là mô hình không gian bao gồm các khối lượng liên kết với
nhau bằng các phản lực liên kết.
Trên cơ sở mô hình dao động tương đương tôi áp dụng nguyên lý D‟Alambe
để tiến hành lập hệ phương trình vi phân biểu diễn dao động. Hệ bao gồm 7 phương
trình vi phân mô tả dao động.
1.3.3. Mô phỏng dao động.
Sử dụng phần mềm Matlab-Simulink để mô phỏng biểu diễn dao động của
xe với kích động từ mặt đường được đo từ thực tế đoạn đường Hà nội - Lạng sơn.
Trong quá trình mô phỏng, đề tài đã đưa vào các yếu tố phi tuyến để đưa mô hình
sát gần với thực tiễn. Phần mềm Matlab-Simulink là một phần mềm rất mạnh trong

14


việc tính toán số học và mô phỏng, do đó kết quả trả ra là hết sức tin cậy và nhanh
chóng. Bên cạnh đó, phần mềm còn cho phép dễ dàng can thiệp vào bên trong để có
thể thay đổi các thông số sau đó xem xét ảnh hưởng của nó đến các kết quả.
Khi có kết quả là các thông số dao động, tôi tiến hành thay đổi các thông số

đầu vào để xác định ảnh hưởng của các thông số kết cấu và điều kiện làm việc đến
độ êm dịu chuyển động.

15


CHƢƠNG 2: CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ ĐỘ ÊM DỊU CỦA Ô TÔ
2.1. Ảnh hƣởng của dao động tới cơ thể con ngƣời và xe.
Khi ô tô chuyển động trên đường dao động xuất hiện trong toàn bộ hệ thống
của xe dưới tác động kích thích của các mấp mô biên dạng đường. Dao động của ô
tô ảnh hưởng đến bản thân người lái và hành khách, hàng hoá chuyên chở trên xe,
độ bền, tuổi thọ của các kết cấu ô tô. Do đó, khi thiết kế hay lựa chọn các kết cấu
của hệ thống treo cần quan tâm đặc biệt đến các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển
động cho xe khi chạy trên đường.
2.1.1. Những ảnh hƣởng của dao động lên cơ thể con ngƣời.
Khi ngồi trên ô tô, cơ thể người tiếp xúc với nguồn rung động sẽ thực hiện các
dao động riêng tắt dần và dao động cưỡng bức. Những dao động này có tác dụng
sinh học phức tạp gây biến đổi về tâm, sinh lý trong cơ thể, nếu kéo dài sẽ gây nên
các tổn thương thậm chí bệnh tật cho cơ thể. Tuỳ thuộc vào một số yếu tố như: Thời
gian tiếp xúc với nguồn rung, vị trí tác động, tính chất của nguồn rung (có qui luật
hay ngẫu nhiên, gián đoạn hay liên tục,...), giá trị các đại lượng đặc trưng cho rung
động (tần số, biên độ, vận tốc...) mà ảnh hưởng của rung động đối với cơ thể con
người là rất khác nhau. Nói chung, ảnh hưởng của rung động đối với cơ thể con
người được chia làm hai loại chính: Ảnh hưởng của rung toàn thân và ảnh hưởng
của rung cục bộ.
a. Ảnh hƣởng của rung toàn thân:
Ảnh hưởng của rung toàn thân có nghĩa là rung động tác động lên cơ thể người
làm cho toàn bộ cơ thể bị rung động (đối với người ngồi hoặc đứng trên xe). Các
kết quả từ các nghiên cứu của các nhà y học vệ sinh lao động cho thấy rằng khi toàn
thân dao động với tần số 1 Hz thì các cơ quan nội tạng gần như không xê dịch

tương đối với nhau, cả cơ thể cùng dao động như một khối thống nhất. Còn nếu tần
số dao động nằm trong khoảng từ 2 – 20 Hz thì hiện tượng cộng hưởng công suất

16


xuất hiện, gây tác động mạnh lên cơ thể người ngay cả khi tần số không cao. Cụ thể
với các dao động theo phương thẳng đứng như sau:
- Với tần số từ 3-5 Hz gây ra các phản ứng ở các cơ quan tiền đình, gây ra
các rối loạn có liên quan đến sự lưu thông máu, gây chóng mặt, tăng huyết áp, ...
- Với tần số từ 5-11 Hz gây ra rối loạn ở đường tai trong làm giảm thính giác,
ảnh hưởng đến dạ dày, gan, cơ quan tiêu hoá...
- Dao động với tần số cao hơn còn làm giảm thị lực, gây chóng mặt, buồn
nôn...
Tuy nhiên giới hạn của các tác động này đối với từng người là khác nhau và thay
đổi trong một khoảng rộng.
Mặc dù dao động của ô tô rất phức tạp nhưng có thể chia thành dao động và
rung động. Dao động có thể cảm nhận được và trực tiếp gây ra khó chịu cho con
người trong một khoảng thời gian ngắn. Còn rung động có thể gây tác hại đến sức
khoẻ trong thời gian dài. Nhìn chung các dao động và rung động tác dụng lên hệ
thống sinh lý của con người không đồng nhất.
Mặt khác, người ngồi trên ô tô khi dao động sẽ chịu những tác động truyền
thẳng lên xương sống hầu như không qua các chi dưới. Trong tư thế đứng thì tác
động của các dao động sẽ bị yếu đi bởi các khớp xương chi dưới. Chúng ta biết rằng
xương sống bao gồm 24 đốt sống, chúng được nối với nhau bằng các đĩa đệm làm
xương trở lên đàn hồi và có hệ số tắt chấn lớn. Các dao động mà con người chịu
trong tư thế ngồi bắt buộc sẽ làm thương tổn cột sống mà chủ yếu là các đĩa đệm,
đặc biệt là đĩa đệm ở đốt sống cuối. Các đĩa đệm sẽ bị lệch hoặc bị mỏng đi làm
chèn ép các bó dây thần kinh và gây đau dây thần kinh hông to (dây thần kinh toạ).
Ngoài ra tác động của dao động sẽ làm các gai ở đốt sống dài ra và hậu quả cũng

gây chèn ép các bó dây thần kinh. Những chuyên gia về bảo hộ lao động cũng cho
rằng liên hệ xương cơ của cơ thể con người có tính đàn hồi và tắt dần không tuyến
tính. Hơn thế nữa đặc tính này thay đổi trong quá trình dao động có nghĩa là cơ thể
là một hệ dao động không ngừng. Con người có đặc tính tự điều chỉnh trong một
phạm vi nhất định, có nghĩa là có khả năng làm thay đổi các thông số của mình để

17


làm các tác động của dao động giảm đi theo thời gian. Điều này có thể đạt được
bằng cách thay đổi các tư thế ngồi, co duỗi các cơ, khớp...
b. Ảnh hƣởng của rung cục bộ:
Ảnh hưởng của rung cục bộ là những tác động của rung động gây ra và chỉ
làm cho từng bộ phận của cơ thể bị rung động. Nói chung ảnh hưởng này không tác
động nhiều đến hành khách ngồi trên xe mà chỉ co ảnh hưởng tới người lái xe do
dao động của vô lăng tác động trực tiếp đến tay. Mặt khác dao động của ghế ngồi và
của vô lăng là có khác nhau nên lái xe là đối tượng nghiên cứu trong trường hợp
chịu ảnh hưởng của rung cục bộ. Nhiều công trình nghiên cứu đã nghiên cứu tới các
vấn đề là thiết kế ghế lái và bao tay cho những công nhân lái máy kéo, xe chuyên
dùng để làm giảm thiểu tác động của rung cục bộ.
2.1.2. Ảnh hƣởng của dao động đến độ bền và độ an toàn chuyển động
Dao động không chỉ ảnh hưởng đến sức khoẻ con người mà còn ảnh hưởng
đến các yếu tố như: Chất lượng hàng hoá chuyên chở, độ bền của các chi tiết trên
xe, độ an toàn khi chuyển động (phanh, lái),...
Đối với chất lượng hàng hoá chuyên chở, ảnh hưởng của dao động là rất rõ rệt.
Tuy nhiên do số chủng loại hàng hoá được chuyên chở bằng ô tô là rất lớn, do vậy
không thể thiết kế một xe có độ êm dịu thoả mãn đảm bảo chất lượng cho tất cả các
loại hàng hoá. Do vậy khi chuyên chở thì người vận chuyển phải căn cứ vào tính
chất dao động của xe, đặc tính của hàng hoá mà có sự gia cố hàng hoá cũng như
chọn tốc độ chuyển động của xe thích hợp sao cho chất lượng hàng hoá được đảm

bảo trong quá trình vận chuyển.
Đối với độ bền các chi tiết của ô tô, ảnh hưởng rõ rệt nhất là đối với khung vỏ.
Khi dao động, gia tốc dao động sẽ tạo ra các lực quán tính tác dụng lên các chi tiết.
Ngoài ra đối với vỏ ô tô khi rung động với tần số cao nhiều phần của vỏ ô tô sẽ bị
cộng hưởng, hiện tượng này làm hư hỏng vỏ như nứt, thậm chí có thể xé rách vỏ...
Khi ô tô chuyển động, độ êm dịu chủ yếu phụ thuộc vào các thông số kết cấu
của hệ thống treo như độ cứng của lò xo, hệ số cản của giảm chấn...bên cạnh đó bản
thân hệ thống treo khi làm việc cũng phải tuân theo những điều kiện nhất định. Do

18