Nghiên cứu dao động của ô tô tải 5 tấn hiệu thaco foton FC50 khi vận chuyển ô tô trên đường lâm nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

PHẠM VĂN THÀNH

PHẠM VĂN THÀNH

NGHIÊN
CỨU
DAO
CỦA
Ô TÔ
TẢI
5 TẤN
HIỆU
THACONGHIÊN
CỨU DAO
ĐỘNG
CỦA ĐỘNG
XE ÔTÔ TẢI
5 TẤN
HIỆU
THACO
FOTON
FC500

KHI CHỞ
GỖ TRÊN
ĐƯỜNG LÂM
NGHIỆPĐƯỜNG LÂM NGHIỆP
FOTON FC500 KHI VẬN
CHUYỂN
GỖ TRÊN

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ
ChuyênMÃ
ngành:Kỹ
Thuật Cơ Khí
SỐ: 60520103
Mã số: 60520103

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
NgườiNGUYỄN
hướng dẫn khoa
học:
PGS.TS.
NHẬT
CHIÊU

PGS TS NGUYỄN NHẬT CHIÊU

Đồng Nai, 2014

i

LỜI CẢM ƠN
Được sự cho phép của Ban Giám hiệu Nhà trường, Khoa sau đại học, Khoa
Cơ điện và Công trình trường đại học Lâm Nghiệp Việt nam, tôi đã thực hiện luận
văn tốt nghiệp thạc sỹ Kỹ thuật Cơ Khí với tên đề tài " Nghiên cứu dao động của
xe ôtô tải 5 tấn hiệu Thaco Foton FC500 khi chở gỗ trên đường lâm nghiệp "
Trước tiên tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS. TS. Nguyễn Nhật
Chiêu đã tận tình hướng dẫn, góp ý, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn
này.
Tôi cũng xin cảm ơn thầy giáo TS Nguyễn Văn Bỉ, và quí thầy cô khoa Cơ
Điện và Công trình, Khoa sau đại học Trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam, các
bạn học viên lớp cao học K20 Chuyên ngành Kỹ Thuật Cơ Khí đã giúp đỡ tôi trong
suốt thời gian thực hiện luận văn này và khóa học vừa qua.
Trân trọng cảm ơn Ban giám đốc và cán bộ nhân viên Ban Đào tạo sau đại học Cơ
sở 2 Trường Đại Học Lâm Nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện cho chúng tôi hoàn
thành các môn học tại cơ sở 2.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, cơ quan tôi đang
công tác, đã hỗ trợ, tạo điều kiện để tôi hoàn thành được đề tài.
Tôi xin cam đoan công trình này là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Những kết quả trong luận văn này được tính toán chính xác, trung thực và chưa có
tác giả nào công bố, những nội dung tham khảo, trích dẫn trong luận văn này đểu đã
được nói rõ nguồn gốc.
Tôi xin chân thành cảm ơn những ý kiến đóng góp, bổ xung cho bản luận
văn này được hoàn chỉnh hơn.
Đồng nai, ngày 20 tháng 04 năm 2014
Tác giả

Phạm Văn Thành

ii

Mục lục
Trang
Trang phụ bìa

i

Lời cảm ơn

ii

Mục lục
Danh mục các ký hiệu

iv

Danh mục các bảng

v

Danh mục các hình

vi

Đặt vấn đề

ix

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 . Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại ôtô, máy kéo
trong vận chuyển gỗ ở nước ta hiện nay

1

1.2 Tổng quan về nghiên cứu dao động ôtô máy kéo.

4

1.2.1. Tình hình nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo trên thế giới

4

1.2.2.Tình hình nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo ở Việt Nam.

6

1.3 Tổng quan về hệ thống treo trên xe ôtô.

10

1.3.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại của hệ thống treo

11

1.3.2 Các bộ phận chính của hệ thống treo

13

1.3.2 Tiêu chuẩn về độ êm dịu của xe

16

1.4 Tình hình nghiên cứu biên dạng đường ôtô .

17

1.5 Các phương pháp và phần mềm ứng dụng trong
nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo.

19

1.5.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:

19

1.5.2 Phương pháp thực nghiệm.

20

1.5.3 Các phần mềm nghiên cứu dao động ôtô máy kéo.

21


iii

Chương 2
MỤC TIÊU , ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU.
2.1. Mục tiêu nghiên cứu.

24

2.2. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

24

2.2.1. Đối tượng nghiên cứu.

24

2.2.2. Phạm vi nghiên cứu.

27

2.3 .Nội dung và phương pháp nghiên cứu

28

2.3.1. Nghiên cứu lý thuyết.

28

2.3.2 . Nghiên cứu thực nghiệm

43

Chương 3

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1. Kết quả nghiên cứu lý thuyết.

50

3.1.1. Xây dựng được mô hình dao động của ô tô
hiệu Thaco Foton FC500 5 tấn trong mặt phẳng thẳng đứng dọc.

50

3.1.2. Hệ phương trình vi phân dao động của ô tô
trong mặt phẳng thẳng đứng dọc.

51

3.1.3. Kết quả mô phỏng hệ phương trình vi phân dao động.

52

3.2. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm

61

Chương 4
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Các kết quả đạt được của đề tài

64

Các kiến nghị tiếp theo

64

TÀI LIỆU THAM KHẢO


iv

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
Ý nghĩa

1

Ký
hiệu
T

2

Π

Biểu thức thế năng của cơ hệ

3



Hàm hao tán của hệ

4

q

Các tọa độ suy rộng

5

Q

Các ngoại lực liên kết

6

Z

Dịch chuyển của trọng tâm xe

m

7

Zg

Dịch chuyển của ghế ngồi

m

8

Zt

Dịch chuyển của khối lượng treo trước

m

9

Zs

Dịch chuyển của khối lượng treo sau.

m

10

Cbt

Hệ số độ cứng của lốp trước

N/m

11

cbs

Hệ số độ cứng của lốp sau

N/m

12

cg

Hệ số độ cứng của ghế lái

N/m

13

cnt

Hệ số độ cứng của nhíp trước

N/m

14

cns

Hệ số độ cứng của nhíp sau

N/m

15

knt

Hệ số cản giảm chấn của giảm xóc cầu trước

N.s/m

16

kns

Hệ số cản giảm chấn của giảm xóc cầu sau

N.s/m

17

k1

Hệ số cản giảm chấn của bánh xe trước

N.s/m

18

k2

Hệ số cản giảm chấn của bánh xe sau

N.s/m

19

k3

Hệ số cản giảm chấn của ghế ngổi

N.s/m

20

m

Khối lượng của toàn bộ xe

kg

21

m1

Khối lượng cầu trước

kg

TT

Đơn vị tính

Biểu thức động năng của cơ hệ


v

22

m2

Khối lượng cầu sau

kg

23

m3

Khối lượng ghế lái và lái xe

kg

24

a

Khoảng cách nằm ngang từ trọng tâm O của xe tới

m

tâm cầu trước
25

b

Khoảng cách nằm ngang từ trọng tâm O của xe 26tới

m

điểm xoay nhíp cầu sau
27

Jy

Mô men quán tính của phần được treo của ôtô đối

kgm2

với trục nằm ngang vuông góc với phương truyển
động đi qua trọng tâm Ôtô
28

l

Chiều dài cơ sở của xe

m

29

l1

Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước

m

30

l2

Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu sau.

m

31

ht

Chiều cao mấp mô tiếp xúc bánh trước

m

32

hs

Chiều cao mấp mô tiếp xúc bánh sau.

m

33

δ bt,

Biến dạng của bánh trước

m

34

δbs,

Biến dạng của bánh sau

m

35

δg

Biến dạng của ghế ngồi

m

TT

DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên bảng

Trang

Bảng 1.1

Bảng thông số kỹ thuật đo tương ứng giữa gia tốc dao động

17

và cảm giác người ngồi trên xe
Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật của xe Thaco Foton FC 500 5 tấn

25

Bảng 2.2 Các thông số đầu vào cho bài toán lý thuyết

39


vi

TT

DANH MỤC CÁC HÌNH
Tên hình

Trang

Hình 1.1

Vận chuyển gỗ bằng ô tô lâm nghiệp chuyên dùng

2

Hình 1.2

Vận chuyển gỗ bằng ôtô tải cỡ trung bình

3

Hình 1.3

Hệ thống treo trên xe ôtô

11

Hình 1.4

Sơ đồ hệ thống treo

12

Hình 1.5

Sơ đồ hệ thống treo phụ thuộc dùng lò xo lá

12

Hình 1.6

Cơ cấu treo phụ thuộc dùng nhíp lá

14

Hình 1.7

Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn hai lớp vỏ.

15

Hình 2.1

Xe ô tô tải Thaco Foton FC500 5 tấn.

24

Hình 2.2

Cơ cấu treo trước của xe Thaco Foton FC 500 5 tấn

27

Hình 2.3

Cơ cấu treo sau của xe ThacoFoton FC 500 5 tấn

27

Hình 2.4

Mô hình dao động trong mặt phẳng thẳng đứng dọc của xe

29

Thaco Foton FC 500 5 tấn
Hình 2.5

Sơ đồ lực đặt vào bánh xe khi di chuyển trên mặt

33

Hình 2.6

Xác định mô men quán tính phần được treo

37

Hình 2.7

Phần mềm Matlab

40

Hình 2.8

M-files để nhập các thông số đầu vào

41

Hình 2.9

Sơ đồ khối mô phỏng dao động của ô tô khi hàm kích thích

41

dạng điều hòa
Hình 2.10

Sơ đồ khối mô phỏng dao động của ô tô khi hàm kích thích

42

dạng mấp mô đơn
Hình 2.11

Sơ đồ khối mô phỏng dịch chuyển thẳng đứng

42

Hình 2.12

Sơ đồ khối mô phỏng dịch chuyển góc

43


vii

Hình 2.13

Chất gỗ lên xe thí nghiệm

44

Hình 2.14

Cảm biến đo gia tốc B12/1000

45

Hình 2.15

Thiết bị DMC Plus

45

Hình 2.16

Phần mềm DMC Labplus

46

Hình 2.17

Cảm biến được gắn lên xe Thaco Foton FC500 5 tấn.

46

Hình 2.18

Thiêt bị đo được kiểm tra lần cuối trước khi thử nghiệm.

47

Hình 2.19

Thiết bị đo mấp mô mặt đường.

48

Hình 3.1

Mô hình dao động trong mặt phẳng thẳng đứng dọc

51

của xe Thaco Foton FC500 trọng tải 5 tấn
Hình 3.2

Đồ thị dịch chuyển trọng tâm xe

54

Hình 3.3

Đồ thị Vận tốc của dịch chuyển trọng tâm xe

54

Hình 3.4

Đồ thị gia tốc của dịch chuyển trọng tâm

55

Hình 3.5

Đồ thị dịch chuyển góc lắc dọc

55

Hình 3.6

Đồ thị vận tốc của dịch chuyển góc lắc dọc

56

Hình 3.7

Đồ thị gia tốc của dịch chuyển góc lắc dọc

56

Hình 3.8

Đồ thị vận tốc của dịch chuyển tâm ghế

57

Hình 3.9

Đồ thị gia tốc của dịch chuyển cầu trước

57

Hình 3.10

Dịch chuyển thẳng đứng của trọng tâm xe

58

Hình 3.11

Vận tốc của dịch chuyển trọng tâm xe

58

Hình 3.12

Gia tốc dịch chuyển của trọng tâm xe

59

Hình 3.13

Dịch chuyển góc lắc dọc

59

Hình 3.14

Vận tốc dịch chuyển góc lắc dọc

60

Hình 3.15

Gia tốc dịch chuyển góc lắc dọc

60


viii

Hình 3.16

Dịch chuyển của ghế ngồi

61

Hình 3.17

Vận tốc dịch chuyển của ghế ngồi

61

Hình 3.18

Gia tốc dịch chuyển của ghế ngồi.

62

Hình 3.19

Gia tốc dao động thẳng đứng của trục bánh xe

63

Hình 3.20

Chương trình xử lý mấp mô biên dạng đường

63

Hình 3.21

Mấp mô biên dạng mặt đường thí nghiệm

63

Hình 3.22

Đồ thị gia tốc dịch chuyển thẳng đứng của ghế ngồi người

64

lái


ix

ĐẶT VẤN ĐỀ
Tính cấp thiết của luận án
Vận chuyển gỗ là một công đoạn trong quá trình khai thác gỗ, đó là sự di
chuyển gỗ từ rừng về bãi gỗ, từ bãi về nhà máy sản xuất, nơi xuất khẩu và nơi sử
dụng. Đường vận chuyển gỗ từ nơi khai thác đến nơi sản xuất thường là đường đất
xuyên qua các khu rừng có độ mấp mô , độ dốc lớn, gây ra những dao động cho ôtô
chở gỗ. có thể làm mặt đường bị phá hỏng, làm hư hỏng xe, có thể làm rơi gỗ, lật

xe, gây nguy hiểm cho người và phương tiện. Hơn nữa nếu xe bị hư hỏng trong lúc
đang tải nặng thì sẽ rất khó khăn trong việc sửa chữa vì ở xa nơi sửa chữa và cứu
hộ.
Do vậy, việc nghiên cứu dao động của xe khi chở gỗ trên các đường vận tải lâm
nghiệp là một vấn đề rất cần thiết và cấp bách, xuất phát từ yêu cầu thực tiễn.
Để vận tải gỗ có thể sử dụng rất nhiều loại xe tải khác nhau, trong đó nhiều nơi đã
sử dụng xe Thaco Foton FC500 5 tấn. Đây là loại xe phổ biến, một số lâm trường,
công ty khai thác, hộ sản xuất kinh doanh rừng đã và đang sử dụng loại xe này vào
việc vận chuyển gỗ rừng trồng do giá cả phù hợp với túi tiền người Việt nam khoảng 320 triệu đồng 1 chiếc trong khi đó với loại xe tương tự của hàn quốc, ví dụ,
xe tải Hyundai Gold 5 Tấn giá 690 triệu đồng.
Tuy nhiên kết cấu của xe có độ bền chưa cao, còn thua kém rất nhiều các xe ngoại
nhập, cần phải cải tiến nhiều, đặc biệt là hệ thống treo để có thể chở gỗ trên đường
lâm nghiệp. Việc nghiên cứu dao động của xe làm cơ sở cho hoàn thiện thêm hệ
thống treo là rất cần thiết, xuất phát từ yêu cầu thực tiễn sản xuất lắp ráp xe tải ở
nước ta
Từ những vấn đề đã nêu ở trên, tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu dao động
của xe ôtô tải 5 tấn hiệu Thaco Foton FC500 khi chở gỗ trên đường lâm
nghiệp”.


x

* Ý nghĩa khoa học của đề tài:
Xây dựng và khảo sát được mô hình dao động của ô tô tải Thaco Foton
FC500 5 tấn khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp, từ đó đánh giá ảnh hưởng
của điều kiện làm việc và một số thông số kết cấu đến dao động và tính chuyển
động êm dịu của ô tô.
* Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
Kết quả nghiên cứu là cơ sở cho việc hoàn thiện thêm kết cấu hệ thống treo,
đồng thời phục vụ cho việc chọn chế độ sử dụng hợp lý khi vận chuyển gỗ trên

đường lâm nghiệp.


1

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 . Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại ôtô, máy kéo trong vận chuyển
gỗ ở nước ta hiện nay
Đất nước ta đang tiến dần tới công nghiệp hóa, hiện đại hóa, bây giờ sẽ không
còn là điều ngạc nhiên khi cạnh những vùng đất trước kia là cát là nắng, là gió, hay
là những vùng nông thôn yên ả thanh bình, bây giờ là những nhà máy, những xí
nghiệp, những khu công nghiệp hiện đại, quy mô lớn mang tầm vóc của khu vực.
Công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa có thể nói đang "thay da đổi thịt đất
nước, hàng ngày, hàng giờ" có được điều này có sự đóng góp rất lớn của nhiều
ngành nhiều nghề, trong đó, nghề khai thác chế biến gỗ cũng góp công rất lớn. Từ
nhiều thập kỷ qua nghề khai thác chế biến gỗ đã có rất nhiều đóng góp xứng đáng
vào việc khắc phục hậu quả sau chiến tranh cung cấp nhiều sản vật cho phát triển
kinh tế, ngành khai thác, chế biến gỗ đã cung cấp cho nhu cầu trong đời sống hành
ngày, cho ngành nông nghiệp, cho công nghiệp và hàng hóa cho xuất khẩu.
Để có gỗ cho sản xuất cần có khai thác và vận chuyển . Vận chuyển là một
khâu quan trọng trong quá trình khai thác gỗ.
Để tăng năng suất lao động, giảm chi phí, tăng tính an toàn và hiệu quả trong
khai thác vận chuyển gỗ…vv các đơn vị khai thác đầu tư rất nhiều máy móc trang
thiết bị vào vận hành, đối với một số địa hình thuận lợi người ta đã tiến hành cơ giới
hoá khâu công việc này bằng các loại máy móc thiết bị hiện đại nhằm giải phóng
sức lao động nặng nhọc, nguy hiểm và tăng tỷ lệ tận dụng gỗ.
Vận chuyển gỗ từ rừng về khu chế biến hiện nay phổ biến gồm hai bước: vận
chuyển cự ly ngắn và vận chuyển đường dài.
Vận chuyển cự ly ngắn: đưa gỗ từ các bãi gỗ nhỏ trong rừng ra các bãi gỗ trung

chuyển ven đường quốc lộ hoặc cạnh bờ sông với cự ly trung bình 10 ÷ 15 km. Vận
chuyển gỗ từ các bãi trong rừng chuyển về nhà máy chế biến, nhà máy giấy... được


2

thực hiện bằng đường sông và đường bộ. Việc bốc dỡ gỗ cho các phương tiện vận
chuyển được thực hiện bằng lao động thủ công hoặc bằng các phương tiện bốc dỡ
tùy theo các phương tiện bốc gỗ vận chuyển. Ở các bãi gỗ tập trung quy mô lớn
người ta dùng các máy bốc xếp kiểu hàm bốc để bốc dỡ cho ô tô hoặc đưa xuống
bến sông. Còn ở những nơi lượng gỗ ít, phân tán người ta dùng lao động thủ công
để bốc dỡ cho phương tiện vận chuyển.
Hiện nay vận chuyển cự ly ngắn được thực hiện bằng máy kéo rơ móoc, bằng xe tự
chế hoặc bằng ôtô cỡ nhỏ.
Vận chuyển đường dài: việc vận chuyển gỗ từ các bãi trung chuyển về nhà
máy được thực hiện bằng đường sông và đường bộ, phương tiện vận chuyển đường
bộ là các xe ôtô chuyên dụng (hình 1.1).

Hình 1.1: Vận chuyển gỗ bằng ô tô lâm nghiệp chuyên dùng
Việc vận chuyển gỗ từ địa điểm khai thác tới các bãi gỗ, các nhà máy, các
xưởng chế biến gỗ...phương tiện vận chuyển trước đây là xe Reo 7, xe Volvo, Jil
157K, xe IFA, xe công nông. Nhưng hiện nay các hộ kinh doanh rừng, các doanh
nghiệp, nhà máy chế biến gỗ thường sử dụng các loại xe tải cở trung bình và lớn để
vận chuyển gỗ (hình 1.2).


3

Hình 1.2: Vận chuyển gỗ bằng ôtô tải cỡ trung bình
Để nâng cao hiệu quả trong vận chuyển gỗ cũng đã có nhiều nhà khoa học

đầu tư công sức nghiên cứu, thử nghiệm, ứng dụng các thiết bị cơ giới, công nghệ
mới vào phục vụ ngành, có thể kể đến các công trình nghiên cứu ủa các tác giả:
+ Năm 1972 TS. Nguyễn Kính Thảo cùng một số cán bộ giảng dạy khoa Công
nghiệp rừng Trường Đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu thiết kế, chế tạo thành công
máy kéo khung gập L35 với thiết bị tời cáp để vận xuất gỗ.
+ Năm 1985, TS. Nguyễn Kính Thảo và đồng nghiệp Viện Khoa học Lâm
nghiệp đã nghiên cứu chế tạo tời một trống dẫn động từ trục thu công suất và rơ
moóc một trục lắp sau máy kéo Zeto để tự bốc và vận chuyển gỗ.
+ Năm 1994, PGS.TS. Nguyễn Nhật Chiêu cùng một số cán bộ giảng dạy
Trường Đại học Lâm nghiệp [4] đã nghiên cứu thành công đề mục thuộc đề tài cấp
Nhà nước KN-03-04, đã thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm sản xuất thiết bị vận xuất,
bốc dỡ vận chuyền để khai thác vùng nguyên liệu giấy, vùng gỗ nhỏ rừng trồng
kiểu rơ moóc một trục lắp sau máy kéo MTZ150 có thiết bị tời cáp và cơ cấu nâng
gỗ thuỷ lực vừa gom gỗ từ xa vừa tự bốc cho rơ moóc.
Còn có rất có nhiều công trình nghiên cứu về ứng dụng các loại ôtô, máy kéo
trong vận chuyển gỗ ở nước ta hiện nay Tuy nhiên theo tìm hiểu của tác giả thì chưa
có công trình nào nghiên cứu về xe ô tô tải Thaco Foton FC500 5 tấn trong vận
chuyển gỗ.


4

1.2 .Tổng quan về nghiên cứu dao động ôtô máy kéo
Do độ êm dịu chuyển động là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng của
ôtô, cho nên các nhà khoa học, các nhà sản xuất ô tô trên thế giới cũng như trong
nước đã đầu tư rất nhiều cho việc nghiên cứu vấn đề dao động của ôtô, hướng
chung của các nghiên cứu đó là:
-

Nghiên cứu các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động của ôtô.

-

Thiết lập mô hình dao động của ôtô, giải các bài toán về dao động của ôtô.

-

Tìm mối tương quan giữa các thống số trên ôtô của hệ thống treo với các chỉ
tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động.

-

Nghiên cứu nguồn gây dao động của ôtô.

-

Nghiên cứu, chế tạo những phần tử của hệ thống treo có những tính năng cho
phép nâng cao độ êm dịu chuyển động của ô tô.

1.2.1. Tình hình nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo trên thế giới
Trên thế giới có nhiều công trình nghiên cứu về dao động của ôtô, máy kéo
như :
+ Công trình của Barski I. B [53], đã nghiên cứu động lực học máy kéo. Tác
giả đã nghiên cứu đầy đủ động lực học của máy kéo bánh hơi, máy kéo bánh xích
và độ êm dịu chuyển động của máy kéo.
+ Các công trình nghiên cứu của Gaichev L.V [57], Viện Hàn lâm khoa học
Liên Xô là nền tảng cho các nghiên cứu khác về ôtô và máy kéo với các mục đích
khác nhau. Tuy nhiên các mô hình toán học trong các công trình này chỉ xét đến dao
động theo phương thẳng đứng có kể đến các biến dạng của lốp, chưa tính đến ảnh
hưởng của dao động theo phương ngang và quay quanh trục thẳng đứng.

+ Công trình của Xavotrin V.A. và Đimitơriev [55], đã nghiên cứu động lực
học thống kê xe xích và xe vận tải, các tác giả đã phân tích đường có chiều cao mấp
mô phân bố ngẫu nhiên của xe xích và xe vận tải, từ đó đưa ra các nghiên cứu về
động lực học thống kê hệ thống truyền lực.
+ Công trình nghiên cứu của Xilaev A. [56], đã đưa ra lý thuyết phổ nghiên
cứu dao động ngẫu nhiên xe vận tải. Trong nghiên cứu, tác giả đã đưa ra phương


5

pháp phổ để giải bài toán dao động tuyến tính xe vận tải nhiều cầu với tác động
đường có chiều cao mấp mô phân bố ngẫu nhiên. Tác giả cũng đã đo được 12 loại
đường có chiều cao mấp mô phân bố ngẫu nhiên và đưa ra các đặc trưng thống kê
của các loại đường đó, đây là một công trình thực nghiệm tỉ mỉ, chính xác và ít có
công trình nào làm được như vậy. Từ đó tác giả đã đưa ra phương pháp giải, phân
tích các yếu tố kết cấu ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống treo khi xe chuyển động
trên đường có chiều cao mấp mô phân bố ngẫu nhiên.
+ Công trình của Mitschke M [48], đã nghiên cứu về dao động của ôtô du lịch,
mô hình dao động được xem xét ở các yếu tố kết cấu có ảnh hưởng đến dao động và
tối ưu hệ thống treo.
+ Công trình nghiên cứu của Muller H [49], đã đưa ra mô hình không gian mô
tả tất cả các loại dao động của máy kéo bánh hơi. Một máy kéo có thể có 7 bậc tự
do dao động thẳng đứng, dao động xoay quanh trục đứng, dao động ngang, dao
động xoay quanh trục ngang, dao động dọc, dao động xoay quanh trục dọc và dao
động liên kết xoay quanh trục cân bằng.Tác giả đã xây dựng các mô hình tính toán
tải trọng ở các cầu chủ động của máy kéo và ôtô trong nông nghiệp khi vượt qua vật
cản có kích thước lớn.
+ Trong công trình của Vogel F [50], tác giả đã nghiên cứu một số tính chất
động lực học của một liên hợp máy cày khi lực kéo và tải trọng thẳng đứng dao
động. Công trình nghiên cứu của tác giả đã xác định các đặc trưng biên độ, tần số

của các thông số làm việc như tốc độ quay của động cơ, độ trượt, tốc độ chuyển
động, mômen chủ động của bánh xe, tải trọng lên cầu sau và lực kéo của máy kéo.
Với một mô hình dao động liên kết tính đến tính chất đàn hồi, cản của hệ thống
truyền lực và bánh xe, mômen quán tính của các phần tử chuyển động, sự dao động
của lực kéo và tác động qua lại giữa bánh xe và đất, tác giả đã chỉ ra rằng trong các
điều kiện hoạt động nhất dịnh, sự dao động của lực kéo gây ảnh hưởng lớn hơn so
với sự ảnh hưởng của tải trọng thẳng đứng đến một số tính chất động lực học của
máy. Mô hình nghiên cứu này đã cho phép đánh giá một cách khái quát những tác
động của các yếu tố ảnh hưởng tới dao động của máy kéo khi cày đất. Tuy nhiên


6

công trình này chỉ mới dừng lại ở việc nghiên cứu mô hình trong điều kiện gần như
tuyệt đối hóa các yếu tố ảnh hưởng, chưa có những thực nghiệm để chứng minh sự
đúng đắn của các giả thiết đưa ra.
+ Các công trình nghiên cứu của Antônốp Đ. A [52], đã xây dựng cơ sở lý
thuyết và tính toán ổn định chuyển động của ôtô nhiều cầu trong trường hợp chuyển
động dừng và chuyển động không dừng. Trong các công trình này, tác giả chỉ xét
đến các kích động động lực, chưa xét đến các ảnh hưởng động học do sự mấp mô
của mặt đường gây nên.
+ Trong công trình nghiên cứu của Wendebom J. C [51], bằng lý thuyết và
thực nghiệm, tác giả đã xây dựng mô hình nghiên cứu tính chất động lực học của
dao động thẳng đứng máy kéo, tác giả không quan tâm đến chuyển động quay và
các dao động khác. Do vậy công trình này cũng chưa đánh giá và thể hiện được đầy
đủ các tính chất động lực học của máy kéo cũng như các yếu tố ảnh hưởng tới sự
chuyển động của máy kéo nói riêng và liên hợp máy nói chung.
Như vậy trên thế giới có nhiều công trình nghiên cứu về dao động của ôtô,
máy kéo, các công trình này chủ yếu tập trung giải quyết dao động của ôtô và máy
kéo chạy trên đường, các công trình nghiên cứu dao động của ôtô chạy trên đường

lâm nghiệp là rất hạn chế.
1.2.2.Tình hình nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo ở Việt Nam
Trên thế giới ngành công nghiệp ô tô đã ra đời đã hơn 100 năm công nghệ sản
xuất ô tô của thế giới có thể nói đã cực kỳ hiện đại ,ô tô bây giờ rất tiện nghi và hiệu
quả vận tải đã đạt đến tối ưu, ôtô bây giờ đã có thể vận tải với trọng lượng hàng lớn,
đi được ở các địa hình phức tạp và rất êm dịu khi chuyển động .
Việc nhà nước có những chính sách ưu đãi cho phát triển ngành công nghiệp
ôtô là rất rõ ràng và vô cùng thuận lợi cho ngành tuy nhiên nhìn vào thực tế còn có
nhiều điều còn phải nghiên cứu, điều chỉnh.
Theo ông Nguyễn Mạnh Quân, Vụ trưởng vụ công nghiệp nặng Bộ Công
Thương thì tỷ lệ nội địa hoá đạt thấp, mục tiêu đề ra là 40% vào năm 2005, 60%


7

vào năm 2010 đối với loại xe thông dụng (xe tải, xe khách, xe con); đến nay chủ
yếu mới đạt bình quân khoảng 7- 10% đối với xe con (Thaco đạt khoảng 18%) và
đến 35- 40% đối với xe tải nhẹ (Thaco đạt khoảng 33%).
Để ngành ôtô có thể phát triển mạnh cần rất nhiều yếu tố, trong đó yếu tố đầu
tư cho nghiên cứu đóng vai trò rất quan trọng và then chốt. Trong giới hạn của đề
tài tác giả xin kể ra một số đề tài nghiên cứu khoa học về dao động ôtô như:
+ Công trình của Nguyễn Thanh Hải [10], nghiên cứu ảnh hưởng của thông số
kết cấu và điều kiện làm việc của ôtô đến độ êm dịu chuyền động. Trong luận án
tác giả giải quyết bài toán dao động 7 bậc tự do với kích động mặt đường là hàm
phổ của Iasenko.
+ Công trình nghiên cứu của Nguyễn Tiến Thành [29], đã đề ra mục tiêu êm
dịu cho xe ca. Trong luận án tác giả chù ý đến mô tả thuộc tính đàn hồi giữa khung
và vỏ là yếu tố đặc trưng cho xe ca kết cấu khung, vỏ chịu lực.
+ Công trình của Lưu Văn Tuấn [30], Luận án Tiến sỹ MS 02-01-39, 1993.
ĐHBK Hà Nội” nghiên cứu khá hoàn chinh dao động của ôtô nhiều cầu. Trong

luận án tác giả nghiên cứu đặc tính phi tuyến của phần tử đàn hồi của hệ thống
treo, lốp xe với mô hình không gian và giải quyết bài toán dao động bằng phương
pháp Matlab Simulink 5.0.
+ Công trình của Võ Văn Hường [14], Nghiên cứu khá hoàn chỉnh dao động
của ôtô nhiều cầu. Trong luận án tác giả nghiên cứu đặc tính phi tuyến của phần tử
đàn hồi của hệ thống treo, lốp xe với mô hình không gian và giải quyết bài toán
dao động bằng phương pháp Matlab Simulink 6.0.
+ Luận án tiến sĩ của tác giả Trần Thanh An [1], đã sử dụng lý thuyết tối ưu
hóa đa mục tiêu để nghiên cứu tối ưu hóa các thông số hệ thống treo ôtô khách sử
dụng tại Việt Nam. Tác giả đã sử dụng phương trình không gian trạng thái và phần
mềm Matlab – Simulik để khảo sát dao động của ôtô khách dưới tác dụng của hàm
kích động mặt đường là dạng xung và kích động ngẫu nhiên.
+ Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Tiến Đạt [6], đã xây dựng được mô hình
dao động của máy kéo khi vận xuất gỗ theo phương pháp kéo nửa lết. Trong mô


8

hình này tác giả đã đưa ra hàm tác động của mặt đường là hàm ngẫu nhiên. Tác giả
đã nghiên cứu đặc tính động lực học của máy kéo DFH 180 trong miền tần số, tìm
ra được các biên độ dao động của trọng tâm máy kéo theo phương thẳng đứng và
góc xoay quanh trục vuông góc với mặt phẳng thẳng đứng dọc đi qua trọng tâm
máy kéo ứng với các loại đường có độ mấp mô khác nhau, khối lượng gỗ vận xuất
khác nhau và với các vận tốc chuyển động của máy kéo khác nhau. Tuy nhiên tác
giả cũng chỉ nghiên cứu dao động của máy kéo trong mặt phẳng thẳng đứng dọc.
+ Công trình của tác giả Triệu Quốc Lộc [19], nghiên cứu về ghế của máy kéo
và đã có thiết kế dùng cho máy kéo Việt Nam và bao tay dùng cho công nhân lái
máy kéo.
+ Công trình của Phạm Đinh Vi [34], đã nghiên cứu ứng dụng hệ thống treo
có điều khiển để nâng cao chất lượng độ êm dịu chuyển động của ôtô. Trong luận

án này các tác giả tập trung nghiên cứu hệ thống treo bán tự động với các mô hình
1/4 với kích động mặt đường ngẫu nhiên với các phổ được đo với các đường ở Việt
Nam.
+ Công trình của Nguyễn Thái Bạch Liên [21],đã khảo sát dao động của xe tải
hai cầu dưới tác động ngẫu nhiên của mặt đường. Trong luận án tác giả xây dựng
mô hình không gian dao động của ôtô hai cầu với kích động ngẫu nhiên và giải
quyết bài toán dao động bằng phương pháp Matlab Simulink 6.0.
+ Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Phúc Hiếu [11], đã thiết lập mô hình tính
toán dao động của ôtô chịu kích động từ mấp mô bề mặt đường, từ đó xác định các
thông số dao động của ôtô tác dụng lên khung xương khi chuyển động trên đường.
Tác giả đã thiết lập mô hình và giải bài toán tính độ bền hệ khung xương không
gian của ôtô bằng phương pháp phần tử hữu hạn.
+ Luận án tiến sĩ của tác giả Đào Mạnh Hùng [12], đã đưa ra phương pháp
tính lực động phát sinh giữa bánh xe và mặt đường của ôtô tải chịu kích động động
học từ hàm ngẫu nhiên, hàm điều hòa của mấp mô biên dạng đường.
+ Tác giả Lê Minh Lư [22], đã đưa ra được mô hình và hệ phương trình dao
động của máy kéo bánh hơi trong mặt phẳng thẳng đứng dọc có tính đến đặc trưng


9

phi tuyến của các phần tử đàn hồi. Tác giả đã nghiên cứu một cách đầy đủ các dạng
dao động phi tuyến xác định và ngẫu nhiên của máy kéo, của các cầu trong mặt
phẳng thẳng đứng dọc. Tuy nhiên công trình chỉ mới nghiên cứu trong trường hợp
máy kéo di chuyển độc lập mà chưa tính đến dao động của máy kéo trong trường
hợp kéo tải.
+ Luận án tiến sĩ của tác giả Trần Minh Sơn [27], đã đưa ra phương pháp tính
biến dạng và ứng suất khung vỏ xe chịu kích động động học từ hàm ngẫu nhiên của
mấp mô biên dạng đường. Tác giả đã nghiên cứu rất kỹ về kích động động học từ
mấp mô biên dạng đường dưới dạng hàm ngẫu nhiên nhưng nội dung nghiên cứu là

tính biến dạng và ứng suất khung vỏ xe, tác giả không đi sâu nghiên cứu dao động
của xe.
+ Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Văn Trà [31], đã ứng dụng lý thuyết điều
khiển trong không gian trạng thái khảo sát dao động của ôtô trong cả miền thời gian
và miền tần số cho xe du lịch dưới tác dụng của kích động các loại mặt đường, đặc
biệt có chú trọng đến loại đường có mấp mô phân bố ngẫu nhiên. Tác giả đã áp
dụng phần mềm Matlab – Simulink 6.0 làm công cụ để giải quyết bài toán dao động
cho xe.
+ Luận án tiến sĩ của tác giả Lưu Văn Tuấn [30], đã xây dựng được mô hình
dao động khảo sát xe Ca do Việt Nam đóng, mô tả thuộc tính đàn hồi giữa khung và
vỏ là kết cấu đặc trưng của xe ca, từ đó tác giả đã đưa ra được mục tiêu nâng cao độ
êm dịu cho xe khách Ba Đình.
+ Luận án tiến sĩ của tác giả Võ Văn Trung [33], đã xây dựng mô hình dao
động của xe xích chiến đấu có kể đến các yếu tố phi tuyến với mặt đường là hàm
ngẫu nhiên. Tác giả đã sử dụng phương pháp số để giải bài toán dao động ngẫu
nhiên của xe xích chiến đấu bằng phần mềm Matlab – Simulink, mô hình dao động
của xe là mô hình ½.
+ Luận án tiến sĩ của Nguyễn Xuân Dũng [5], đã xây dựng mô hình động lực
học ôtô quân sự nhiều cầu trong các hệ mô phỏng .


10

+ Luận án tiến sĩ của tác gỉa Đào Mạnh Hùng [12], đã xác định lực động giữa
bánh xe và mặt đường của ô tô tải trong điều kiện sử dụng ở Việt Nam.
+ Luận án thạc sĩ của tác giả Nguyễn văn Lộc [20], đã lập phương trình tính
toán dao động của xe chữa cháy rừng khi làm băng cản lửa từ đó khảo sát các yếu tố
ảnh hưởng đến dao động đặt trên ghế sau đó đánh giá mức độ ảnh hưởng của dao
động của máy kéo lên người lái.
+ Luận án thạc sĩ của tác giả Nguyễn Trọng Khối [17], đã xây dựng được mô

hình toán học theo phương pháp công khả dĩ và phương pháp tách hệ từ đó xác định
được lực động tác dụng xuống đường và đưa ra đưa ra các thông số tối ưu của độ
cứng và hệ số cản dao động để giảm thiểu phá hủy đường.
Tuy đã có nhiều công trình nghiên cứu về dao động của ôtô nhưng chưa có
công trình nào nghiên về dao động của ô tô Thaco Foton FC 500 khi vận chuyển gỗ
trên đường lâm nghiệp.
Như vậy trên thế giới và Việt Nam đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về
dao động của ôtô và máy kéo trong vận tải hàng hóa nói chung và vận chuyển gỗ
nói riêng , tuy nhiên với việc đầu tư các loại lớn ôtô vận tải được sản xuất tại các
nước có nền công nghiệp phát triển đòi hỏi sự đầu tư lớn về kinh tế, với việc khai
thác gỗ trung bình và nhỏ ở các khu rừng trồng hiện nay không phải là lựa chọn tốt
của các đơn vị vận tải vì đồng vốn quay vòng chậm. hiện nay theo tìm hiểu của tác
giả loại xe Thaco Foton FC 350,450 ,500 …5 tấn được sử dụng rất nhiều trong vận
tải nói chung và vận chuyển gỗ nói riêng. Nhưng chưa có đề tài nào nghiên cứu về
dao động của loại xe này, theo tác giả việc nghiên cứu này là rất cần và có tính cấp
thiết .

1.3 . Tổng quan về hệ thống treo trên xe ôtô
Hệ thống treo: Là bộ phận bao gồm các phần tử đàn hồi, giảm chấn, liên kết và
dẫn hướng.


11

1

2

3

Hình 1.3: Hệ thống treo trên xe ôtô
1: Hệ thống treo phụ thuộc, 2,3 hệ thống treo độc lập
1.3.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại của hệ thống treo
1.3.1.1. Công dụng
Hệ thống treo dùng để :
-

Nối đàn hồi giữa khung xe với cầu xe,

-

Giảm các tải trọng động và dập tắt nhanh các dao động thẳng đứng của
khung vỏ xe do ảnh hưởng của mặt đường không bằng phẳng.

1.3.1.2. Yêu cầu
-

Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật
của xe (xe chạy trên đường tốt hay xe chạy trên các loại đường khác nhau,
hay đường đồi núi, xe du lịch hay chở hàng, chở vật liệu…).

-

Bánh xe có thể chuyển dịch trong một giới hạn nhất định.

-

Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích chính của hệ
thống treo là làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng không phá hỏng các
quan hệ động học và động lực học của chuyển động bánh xe.

-

Không gây nên tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ.

-

Có độ tin cậy lớn, độ bền cao và không gặp hư hỏng bất thường.

-

Giá thành thấp và độ phức tạp của hệ thống treo không quá lớn.

-

Có khả năng chống rung và chống ồn truyền từ bánh xe lên khung, vỏ xe tốt.


12

-

Đảm bảo tính ổn định và tính điều khiển chuyển động của ô tô ở tốc độ cao,
ô tô điều khiển nhẹ nhàng.

1.3.1.3. Phân loại hệ thống treo
Có nhiều các phân loại hệ thống treo tuy nhiên trong thực tế sử dụng và sửa
chữa người ta thường phân loại chủ yếu dựa vào sơ đồ bộ phận dẫn hướng và chia
ra 2 nhóm chính là hệ thống treo độc lập và hệ thống treo phụ thuộc:

Hình 1.4- Sơ đồ hệ thống treo
a) Hệ thống treo phụ thuộc;

b) Hệ thống treo độc lập.

1- Thùng xe; 2- Bộ phận đàn hồi; 3- Bộ phận giảm chấn;
4- Dầm cầu; 5 - Các đòn liên kết của hệ treo.
Hệ thống treo phụ thuộc
Trong hệ thống treo phụ thuộc hình 1.4-a các bánh xe được đặt trên một dầm
cầu liền, bộ phận giảm chấn và đàn hồi đặt giữa thùng xe và dầm cầu liền đó. Do
đó sự dịch chuyển của một bánh xe theo phương thẳng đứng sẽ gây nên chuyển vị
nào đó của bánh xe phía bên kia.

Hình 1.5: Sơ đồ hệ thống treo phụ thuộc dùng lá nhíp


13

Đặc trưng của hệ thống treo phụ thuộc là các bánh xe lắp trên một dầm cầu
cứng. Trong trường hợp cầu xe là bị động thì dầm đó là một thanh thép định hình,
còn trường hợp là cầu chủ động thì dầm là phần vỏ cầu trong đó có một phần của
hệ thống truyền lực.
Trong hệ treo phụ thuộc có phần tử đàn hồi là nhíp thì nó vừa là phần tử đàn
hồi đồng thời làm luôn bộ phận dẫn hướng. Vì nhíp làm bộ phận hướng nên trong
hệ treo này sẽ không cần đến các thanh giằng để truyền lực dọc hay lực ngang nữa.
Nhược điểm của hệ thống treo này là :
- Khối lượng phần không được treo lớn, đặc biệt là ở cầu chủ động nên khi xe
chạy trên đường không bằng phẳng, tải trọng động sinh ra sẽ gây nên va đập mạnh
giữa phần không được treo và phần được treo làm giảm độ êm dịu chuyển động.
- Khoảng không gian phía dưới sàn xe phải lớn để đảm bảo cho dầm cầu có

thể thay đổi vị trí, do vậy chiều cao trọng tâm lớn.
- Khi một bánh bị nâng lên, vết bánh thay đổi làm phát sinh lực ngang làm
tính chất bám đường kém đi, dễ bị trượt ngang, xe bị nghiêng…
Ưu điểm của hệ thống này là :
- Trong quá trình chuyển động vết bánh xe được cố định do vậy không xảy ra
hiện tượng mòn lốp nhanh như hệ thống treo độc lập.
- Có khả năng tải lớn, tăng độ cứng vững cao cho xe và phù hợp với địa hình
xấu, cho xe tải, xe việt dã…
- Công nghệ chế tạo đơn giản, dễ tháo lắp và sửa chữa, giá thành hạ.
1.3.2. Các bộ phận chính của hệ thống treo
1.3.2.1. Bộ phận đàn hồi
- Là bộ phận nối mềm giữa bánh xe và thùng xe, làm giảm nhẹ các tải trọng
động tác dụng từ bánh xe lên khung xe, thùng xe , đảm bảo độ êm dịu phù hợp với
thích ứng của cơ thể con người (tần số dao động phù hợp vào khoảng 60 – 80
lần/ph).
- Là bộ phận tăng khả năng liên kết giữ bánh xe và mặt đường.


14

Ở một số loại xe hiện đại bộ phận này còn có khả năng tự điều khiển cân bằng cho
xe khi xe đi vào đường nghiêng hoặc đường có bề mặt lồi lõm nó cho phép chiếc
xe vẫn giữ được trạng thái cân bằng trong khi đường bị nghiêng hoặc môt vài bánh
xe ở vị trí không cùng một mặt bằng tương ứng
Trên xe Thaco Foton FC500 5 tấn Bộ phận đàn hồi có các phần tử đàn hồi là
Nhíp lá (leaf spring).
Bó nhíp được làm từ các lá thép được chế tạo ở dạng cong, vật liệu thường sử
dụng là thép đàn hồi , Mark C70 , 60Mn (với xe tải nhỏ) hoặc Mark 60C2
,60SiMn(với xe tải trọng lớn), chúng thường gọi với cái tên là “ nhíp” .
Lá nhíp được sắp xếp lại với nhau theo thứ tự từ ngắn đến dài. Đặc tính làm việc

của nhíp là khi tải trọng tác dụng lên nhíp tăng thì biến dạng của nhíp cũng tăng
theo quy luật tuyến tính.

Hình 1.6: Cơ cấu treo phụ thuộc dùng nhíp lá

Trong hệ thống treo nó không chỉ có nhiệm vụ làm êm dịu chuyển động mà
còn đồng thời làm nhiệm vụ của bộ phận dẫn hướng và ma sát giữa các lá nhíp góp
phần làm tắt dao động của thùng xe với bánh xe.
1.3.2.2 Bộ phận giảm chấn (Shock absorter)
Bộ phận giảm chấn có chức năng :Giảm và dập tắt các lực xung kích truyền
lên khung khi bánh xe lăn trên nền đường không bằng phẳng nhằm bảo vệ được bộ
phận đàn hồi và tăng tính tiện nghi cho người sử dụng.
Trên ôtô tải hiện nay chủ yếu sử dụng là giảm chấn ống thuỷ lực có tác dụng
hai chiều ở cấu trúc hai lớp.