Nghiên cứu dao động xe khách huynđai county HD 29e bằng matlab simulink

Mục lục
Danh mục hình, đồ thị...............................................................................................4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.....................................................................................8
1.1.Tính cấp thiết, ý nghĩa, mục tiêu nghiên cứu...................................................8
1.1.1.Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu.......................................................8
1.3.2.Ý nghĩa, mục tiêu......................................................................................9
1.2. Phương hướng nghiên cứu dao động ô tô.......................................................9
1.3.Chỉ tiêu đánh giá dao động ô tô.................................................................11
1.3.1.Tần số dao động......................................................................................11
1.3.2.Gia tốc dao động.....................................................................................12
1.3.3.Hệ số êm dịu chuyển động......................................................................12
1.3.4.Đánh giá cảm giác theo công suất dao động...........................................13
1.3.5.Đánh giá cảm giác theo gia tốc dao động và thời gian tác động.............13
1.4.Công cụ tính toán dao động...........................................................................14
CHƯƠNG 2 : HỆ THỐNG TREO TRÊN Ô TÔ.....................................................18
2.1.Chức năng và yêu cầu kĩ thuật hệ thống treo.................................................18
2.2.Cấu tạo hệ thống treo.....................................................................................19
2.2.1.Bộ phận đàn hồi: Thường có: nhíp, lò xo, thanh xoắn hoặc khí nén......19
2.2.2.Bộ phận giảm chấn..................................................................................21
2.2.3.Bộ phận dẫn hướng và thanh ổn định.....................................................25
2.3. Phân loại hệ thống treo.................................................................................26
2.3.1. Hệ thống treo phụ thuộc.........................................................................26
2.3.2. Hệ thống treo độc lập.............................................................................27
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG.....................................................31


3.1.1. Mô hình ¼..............................................................................................31
3.1.2. Mô hình ½..............................................................................................32
3.1.3. Mô hình không gian...............................................................................33
3.2. Các phần tử dao động của ô tô khách...........................................................34
3.2.1. Phần tử dao động lốp xe.........................................................................34

3.2.2. Khối lượng không được treo..................................................................36
3.2.3. Phần tử hệ thống treo.............................................................................39
3.2.4. Khối lượng được treo.............................................................................41
3.3. Xây dựng mô hình dao động xe khách.........................................................44
3.4. Thông số của xe khách..................................................................................48
3.5. Kết quả..........................................................................................................51
3.6. Khảo sát dao động xe khách khi cộng hưởng...............................................55
3.7. Ảnh hưởng của một số thông số đến dao động xe khách.............................62
3.7.1. Ảnh hưởng của vận tốc..........................................................................62
3.7.2. Ảnh hưởng của lốp.................................................................................63
3.8. Khảo sát dao động xe trên một số biên dạng đường.................................64
3.8.1 Khảo sát dao động xe trên biên dạng đường hình răng cưa....................64
3.8.2. Khảo sát dao động xe trên đường có biên dạng hình chữ nhật..............66
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................69
Danh mục bảng.
Bảng 2. 1:Các khối chức năng trong thư viện Simulink…………………………1
Bảng 3. 1: Thông số xe khách Huyndai County HD 29E........................................48
Bảng 3. 2: Thông số tính toán của xe Huyndai County...........................................50


Bảng 3. 3:Ảnh hưởng của vận tốc đến độ êm dịu của xe........................................62
Bảng 3. 4:Ảnh hưởng của lốp trước đến đệ êm dịu của xe.....................................63
Bảng 3. 5: Ảnh hưởng của lốp sau đến độ êm dịu của xe.......................................63
Danh mục hình, đồ thi

Hình 1. 1: Sơ đồ liên hệ giữa con người-ôtô-mặt đường...........................................7
Hình 1. 2: Giao diện chính của Mathlab..................................................................12

Hình 2. 1: Hệ thống treo..........................................................................................18
Hình 2. 2: Nhíp lá....................................................................................................19

Hình 2. 3: Giảm chấn 1 lớp vỏ................................................................................20
Hình 2. 4: Giảm chấn hai lớp vỏ.............................................................................21
Hình 2. 5: Giảm chấn Vario.....................................................................................22
Hình 2. 6: Giảm chấn hơi........................................................................................23
Hình 2. 7: Giảm chấn khí-thủy lực..........................................................................23
Hình 2. 8: Các thanh liên kết trong hệ thống treo...................................................24
Hình 2. 9: Hệ thống treo phụ thuộc.........................................................................25
Hình 2. 10: Hệ thống treo độc lập...........................................................................26
Hình 2. 11: Hệ thống treo kiểu Mcpherson.............................................................27
Hình 2. 12: Hệ thống treo đa liên kết......................................................................27
Hình 2. 13: Hệ thống treo kiểu khí nén điện tử.......................................................28

Hình 3. 1: Mô hình 1/4............................................................................................30
Hình 3. 2: Mô hình dao động ½...............................................................................31


Hình 3. 3:Mô hình không gian................................................................................32
Hình 3. 4: Mô hình dao động của lốp xe.................................................................34
Hình 3. 5: Sơ đồ mô tả dao động của phần tử lốp xe..............................................34
Hình 3. 6: Sơ đồ thu gọn mô tả dao động của phần tử............................................35
Hình 3. 7: Mô hình khối lượng không được treo.....................................................35
Hình 3. 8:Sơ đồ mô phỏng dao động của khối lượng không được treo..................37
Hình 3. 9: Sơ đồ thu gọn mô phỏng dao động của..................................................37
Hình 3. 10: Mô hình dao động của hệ thống treo....................................................38
Hình 3. 11: Sơ đồ mô phỏng dao động của phần tử hệ thống treo..........................39
Hình 3. 12:Sơ đồ rút gọn mô phỏng dao động của phần tử hệ thống treo...............39
Hình 3. 13: Mô hình dao động của khối lượng được treo.......................................40
Hình 3. 14: Sơ đồ mô phỏng dao động của khối lượng được treo..........................42
Hình 3. 15: Sơ đồ thu gọn mô phỏng dao động của khối lượng được treo.............43
Hình 3. 16: Mô hình dao động của xe khách...........................................................44

Hình 3. 17: Sơ đồ mô phỏng dao động xe khách....................................................46
Hình 3. 18: Xe khách Huynđai county HD 29E......................................................47
Hình 3. 19: Đồ thị mô tả mấp mô mặt đường..........................................................50
Hình 3. 20: Dao động theo phương thẳng đứng của thân xe...................................51
Hình 3. 21: Gia tốc dao động theo phương thẳng đứng của thân xe.......................51
Hình 3. 22: Dao động theo phương ngang của thân xe...........................................51
Hình 3. 23: Gia tốc dao động theo phương ngang của thân xe...............................51
Hình 3. 24: Dao động theo phương dọc của thân xe...............................................52
Hình 3. 25: Gia tốc dao động theo phương dọc của thân xe...................................52
Hình 3. 26: Giá trị bình phương trung bình gia tốc.................................................52
Hình 3. 27: Chuyển vị thẳng đứng của thân xe khi đầy khách................................52
Hình 3. 28: Gia tốc dao động thẳng đứng của thân xe khi đầy khách.....................53
Hình 3. 29: Dao động theo phương ngang của thân xe khi đầy khách....................53


Hình 3. 30: Gia tốc dao theo phương ngang của thân xe khi dầy khách.................53
Hình 3. 31: Dao động theo phương dọc của thân xe khi đầy khách........................53
Hình 3. 32: Gia tốc dao động theo phương dọc của thân xe khi đầy khách............54
Hình 3. 33: Giá trị bình phương trung bình gia tốc.................................................54
Hình 3. 34: Sơ đồ phân tích lực của mô hình dao động xe khách...........................55
Hình 3. 35: Giá trị bình phương trung bình gia tốc khi cộng hưởng.......................58
Hình 3. 36: Dao động thẳng đứng của thân xe khi cộng hưởng..............................59
Hình 3. 37: Dao động theo phương ngang của thân xe khi cộng hưởng.................59
Hình 3. 38: Dao động theo phương dọc của thân xe khi cộng hưởng.....................59
Hình 3. 39: Giá trị bình phương trung bình gia tốc khi cộng hưởng.......................60
Hình 3. 40: Dao dộng thẳng đứng của thân xe khi cộng hưởng..............................60
Hình 3. 41: Dao động theo phương ngang của thân xe kho cộng hưởng................60
Hình 3. 42: Dao động theo phương dọc của thân xe khi cộng hưởng.....................60
Hình 3. 43: Biên dạng đường hình răng cưa...........................................................63
Hình 3. 44: Dao động theo phương thẳng đứng của thân xe với biên dạng đường

hình răng cưa...........................................................................................................63
Hình 3. 45: Dao động theo phương ngang của thân xe với biên dạng đường hình
răng cưa...................................................................................................................63
Hình 3. 46: Dao động theo phương dọc của thân xe với biên dạng đường hình răng
cưa...........................................................................................................................64
Hình 3. 47:Giá trị bình phương trung bình gia tốc của xe với biên dạng đường hình
răng cưa...................................................................................................................64
Hình 3. 48: Biên dạng đường hình chữ nhật...........................................................64
Hình 3. 49: Dao động thẳng đứng của thân xe với biên dạng đường hình chữ nhật
.................................................................................................................................65
Hình 3. 50:Dao động theo phương ngang của thân xe với biên dạng đường hình
chữ nhật...................................................................................................................65


Hình 3. 51: Dao động theo phương dọc của thân xe với biên dạng đường hình chữ
nhật..........................................................................................................................65
Hình 3. 52: Giá trị bình phương trung bình gia tốc với biên dạng đường hình chữ
nhật..........................................................................................................................65


LỜI NÓI ĐẦU
Trong quá trình phát triển kinh tế và phục vụ đời sống xã hội, nhu cầu vận
chuyển hành khách và hàng hóa ngày một tăng cao.Với những ưu điểm của mình,
vận tải ô tô đáp ứng tốt hơn so với các phương tiện vận tải khác. Nhiều loại ô tô
hiện đại ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu và mục đích sử dụng của con người. Nghiên
cứu nhằm cải thiện chất lương ô tô là cần thiết. Trong đó nghiên cứu về dao động
và ảnh hưởng của dao động đến chất lượng dịch vụ vận tải, độ bền của các chi tiết
và kết cấu ô tô ngày càng được quan tâm.
Dao động 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 có nhiều công cụ giúp đơn giản hóa

công việc đó mà phổ biến nhất là Matlab và đặc biệt là Simulink cho phép giải
quyết nhanh các bài toán kĩ thuật bằng cách lập trình, xử lí số và đồ họa mô
phỏng, phân tích một hệ thống động học, giải các bài toán vi, tích phân và phương
trình nhiều biến bậc cao… một cách trực quan, dễ hiểu.
Đề tài”nghiên cứu dao động xe khách Huynđai County HD 29E bằng Matlab
Simulink” nhằm tìm hiểu, mô phỏng, đánh giá hệ dao động ô tô khách bằng việc
sử dụng công cụ simulink trong phần mềm matlab.
Em xin trân thành cảm ơn thầy giáo Ts Lê Lăng Vân cùng các thầy cô trong bộ
môn kĩ thuật máy đã tận tình giúp đỡ em thực hiên và hoàn thành đồ án này.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Ô tô là phương tiên vận tải hết sức quan trọng vì những ưu điểm của nó như:
đơn giản, thông dụng, tính linh hoạt cao,…Cùng với sự phat triển mạnh mẽ của
khoa học công nghệ, công nghiệp ô tô có những bước tiến lớn, 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 ô tô hiện nay nhận được rất nhiều sự quan tâm của các nhà nghiên
cứu trong và ngoài nước. Bằng chứng là đã có nhiều bài viết, bài báo cáo, luận án
về đề tài này.

1.1.Tính cấp thiết, ý nghĩa, mục tiêu nghiên cứu.
1.1.1.Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu.
Trong quá trình phát triển nền kinh tế và phục vụ đời sống xã hội, nhu cầu vận
chuyển hàng hóa và hành khách ngày một gia tăng. Vận tải ô tô có khả năng đáp
ứng tốt hơn nhiều mặt so với các phương tiện vận tải khác do tính đơn giản, cơ

động. Ô tô có thể đi đến những vùng mà các phương tiện khác không thể đến được,
bên cạnh đó giá thành vận chuyển ô tô tương đối thấp.
Những năm trước đây nhu cầu của hành khách ngày càng tăng không chỉ về số
lượng mà còn cả chất lượng phục vụ.Một trong những tiêu chí để đánh giá chất
lượng phục vụ đó là độ êm dịu chuyển động. Độ êm dịu chuyển động là ảnh hưởng
của dao động ôtô đến con người và hàng hoá khi xe chuyển động trên đường.
Ảnh hưởng của dao động ô tô:
Đối với sức khoẻ con người : dao động của xe có thể ảnh hưởng đến sức khỏe
hành khách, gây mệt mỏi, căng thẳng cho lái xe ảnh hưởng đến hoạt động lái xe
đặc biệt là phản xạ để xử lý tình huống.
Đối với hàng hoá: dao động của xe có thể làm hư hỏng hàng hoá,ảnh hưởng đến
hình dạng và tính chất hàng hóa.
Đối với đường: khi xe chạy trên đường, dao động của ô tô gây ra tải trọng động
cùng với tải trọng tĩnh của xe làm hư hỏng đường và cầu cống.
Đối với ô tô:
+ Tác động đến các chi tiết ô tô ảnh hưởng đến độ bền lâu của chi tiết .
+ Ảnh hưởng đến khả năng truyền lực ,điều khiển hướng chuyển động của xe,...


Vì vậy nghiên cứu về dao động ôtô là cần thiết để đảm bảo chất lượng phục vụ
vận chuyển.

1.3.2.Ý nghĩa, mục tiêu.
- Mục tiêu : xây dựng mô hình nghiên cứu dao động ôtô nhằm cải thiện độ êm
dịu,an toàn, cải tiến hệ thống treo trên ôtô khách,…
- Ý nghĩa : kết quả bài làm có thể tạo điều kiện khảo sát, kiểm tra dễ dàng các
thông số dao động, là tài liệu tin cậy cho các nghiên cứu sau này,…

1.2. Phương hướng nghiên cứu dao động ô tô.
Ô tô có thể coi như một hệ dao động cưỡng bức nằm trong mối liên hệ chặt chẽ

giữa con người và đường xá.
Mấp mô mặt đường là tác nhân chính gây dao động ở ôtô. Dao động ôtô tác
động đến con người, nhưng nhờ hệ thống treo trên ôtô và tính đàn hồi của lốp
xe,tác động giảm đi.

Hình 1. 1: Sơ đồ liên hệ giữa con người-ôtô-mặt đường
Nghiên cứu dao động của xe thường đi theo 3 hướng cơ bản:
- Nghiên cứu biên dạng bề mặt đường.


- Nghiên cứu hệ dao động ô tô.
- Nghiên cứu cảm giác con người, sự an toàn của hàng hóa trên xe
Khi nghiên cứu biên dạng bề mặt đường, người ta xác định quy luật kích thích
dao động ô tô bằng cả lí thuyết và thực nghiệm. Dao động của ô tô khi chuyển
động là dao động cưỡng bức với nguồn kích thích là mấp mô mặt đường. Mấp mô
mặt đường thường không có qui luật, người ta dùng các phương pháp đo biên dạng
đường khác nhau, xử lí các kết quả nhận được, mô tả toán học biên dạng đường
bằng các đặc trưng thống kê bao gồm: phương sai, mật độ phổ năng lượng của mấp
mô mặt đường, kì vọng toán học. Trên thế giới đã có nhiều công trình về mô tả
toán học mấp mô mặt đường.
Hướng nghiên cứu hệ dao động ô tô được thực hiện với mục đích: cải thiện độ
êm dịu chuyển động, tối ưu hóa hệ thống treo, tính dẫn hướng, độ ổn định chuyển
động, độ bền, độ tin cậy,… Người ta thường tiến hành các bước sau:
- Thay thế ô tô bằng các hệ dao động tùy theo mục đích nghiên cứu.
- Sử dụng các các kiến thức cơ học và toán học, các nguyên lí động lực học để
thiết lập phương trình vi phân mô tả dao động. Sử dụng các phần mềm máy
tính để giải phương trình.
Phân tích các thống số đầu vào của hệ về tính chất tuyến tính phi tuyến của các
phần tử, nguồn kích thích là hàm điều hòa hoặc ngẫu nhiên.
Nghiên cứu cảm giác con người trên ô tô là phương pháp nghiên cứu rất khó.

Đối tượng nghiên cứu là người điều khiển ô tô và người chịu dao động.Mục đích
nghiên cứu là đưa ra các chỉ tiêu đánh giá về sức chịu đựng của con người theo
từng nhóm người, từng lứa tuổi. [2]

1.3.Chỉ tiêu đánh giá dao động ô tô.
1.3.1.Tần số dao động.
Đối với khối lượng được treo trên 1 trục, tần số dao động được xác định theo
công thức:


 dt 

Cl .Ct
C

mdt
mdt .(Cl  Ct )

(1.1)

Trong đó: Ct: độ cứng của phần tử đàn hồi trong hệ thống treo.
Cl: độ cứng của lốp.
mdt: khối lượng được treo.
Đối với khối lượng không được treo trên 1 trục, tần số dao động được xác định
theo công thức:

k 

Cl  Ct
mk

(1.2)

Trong đó: mk là khối lượng không được treo.
Chỉ số này nằm trong giới hạn:
Đối với xe con, Ωdt =1-1,5 Hz
Đối với xe tải, Ωdt = 1,6-2 Hz.
Đối với xe lắp ráp trong nước, chỉ số này được đề nghị nhỏ hơn 2,5Hz.[2]

1.3.2.Gia tốc dao động.
Một trong những thông số quan trọng để đánh giá dao động ô tô là gia tốc của
xe. Bằng thực nghiệm, người ta xác định được giá trị bình phương trung bình gia
tốc giới hạn theo phương Ox, Oy, Oz như sau:

&
x& 1.0( m / s 2 )
&
y& 0.7(m/ s 2 )
&
z& 2.5(m/ s 2 )
Do đây là số liệu thống kê, dao động ô tô truyền đến con người mang tính ngẫu
nhiên nên giá trị gia tốc giới hạn chỉ gần đúng. [2]


1.3.3.Hệ số êm dịu chuyển động.
Hệ số êm dịu chuyển động phụ thuộc vào tần số dao động, gia tốc dao động,
vận tốc dao động, phương dao động và thời gian tác động đến con người. Hệ số êm
dịu được xác định theo công thức:
K

Trong đó:

12.5.&
z&
1  0.01

2



&
&
18.RMS (z)
1  0.01

2

&
&
 K y .RMS (z)

(1.3)

&
z&: gia tốc dao động.
 : tần số dao động
T

1
&

&
&
RMS (z)
.�
z&2 (t) dt
T 0

:bình phương giá trị trung bình của gia tốc dao

động.
T: thời gian tác dụng.
Ky: hệ số hấp thụ.
Hệ số K càng nhỏ con người càng dễ chịu dao động, độ êm dịu càng cao và
ngược lại. Thông thường, khi ngồi lâu trên xe, giá trị giới hạn [K]=10-25, khi đi
ngắn [K]=25-63.[2]

1.3.4.Đánh giá cảm giác theo công suất dao động.
Chỉ tiêu này dựa trên cơ sở giả thiết rằng, cảm giác của con người khi dao động
phụ thuộc vào trị số của công suất dao động truyền cho con người. Công suất trung
bình truyền đến con người được xác định theo công thức:
T

1
N c  lim �
P(t).V(t) dt
T ��T
o

(1.4)

Trong đó: P(t): lực tác dụng lên con người.
V(t): vận tốc dao động.
Chúng ta rất dễ dàng xác định giá trị công suất theo giá trị gia tốc dao động.
Con người có thể xem như là một hệ dao động và cảm giác con người phụ thuộc


vào tần số dao động, vì vậy có thể đưa vào hệ số Ky (hệ số hấp thụ) có tính đến ảnh
hưởng của tần số lực kích động và hướng tác động của nó. Khi tác động đồng thời
&
& thì công
n thành phần với các giá trị bình phương trung bình của gia tốc RMS (a)
suất dao động được xác định theo công thức:
n

&
&2
N c  �K yi ( ).RMS (a)
i 1

(1.5)

Ưu thế cơ bản của chỉ tiêu đưa ra là ở chỗ nó cho phép cộng các tác dụng của
các dao động với các tần số khác nhau, và theo các hướng khác nhau.
Bằng thự nghiệm, người ta xác định được giá trị cho phép [Nc] như sau:
[Nc]= 1.2÷1.3(w) – tương ứng với cảm giác thoải mái;
[Nc]= 6÷10(w) – giới hạn cho phép đối vối ô tô có tính cơ động cao;[2]

1.3.5.Đánh giá cảm giác theo gia tốc dao động và th ời gian tác đ ộng.
Năm 1969, tổ chức quốc tế về tiêu chuẩn hoá ISO đưa ra đánh giá tác động của
dao động lên con người khi đi trên xe. Cảm giác được đánh giá theo ba mức: thoải

mái, mệt mỏi. Sự khác nhau của tiêu chuẩn ISO so với các tiêu chuẩn khác là ở chỗ
có tính đến thời gian tác động của dao động. Để đánh giá cảm giác, người ta sử
dụng dao động thẳng đứng điều hoà tác động lên người ngồi và người đứng trong
vòng 8 giờ. Nếu tần sốcó tác động ở trong giới hạn nhậy cảm nhất với dao động
của con người (4÷8 Hz), thì bình phương gia tốc trung bình đối với các giới hạn
như sau:
Thoải mái:

0.1 m/s2

Mệt mỏi trong giới hạn cho phép: 0.63 m/s2; [1]

1.4.Công cụ tính toán dao động.
Để giải một bài toán dao động ta thường phải giải phương trình vi phân mô tả
hệ dao động đó. Trước đây, người ta thường giải bằng tay sử dụng phương pháp số


gần đúng như phương pháp Runge-Kutta, Euler, Cauchy,…Với phương pháp này
việc giải bài toán dao động cực kì khó khăn và tốn nhiều thời gian nhất là với các
phương trình vi phân phức tạp. Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học công
nghệ, nhiều phầm mềm máy tính ra đời giúp ta giải quyết những khó khăn đó mà
thông dụng nhất là Matlab.
MATLAB là phần mềm cung cấp môi trường tính toán số và lập trình, do công
ty MathWorks thiết kế. MATLAB cho phép tính toán số với ma trận, vẽ đồ thị hàm
số hay biểu đồ thông tin, thực hiện thuật toán, tạo các giao diện người dùng và liên
kết với những chương trình máy tính viết trên nhiều ngôn ngữ lập trình khác.
Phần mềm MATLAB đó được sử dụng nhiều trong chương trình đại học và
trong các trung tâm nghiên cứu.

Hình 1. 2: Giao diện chính của Mathlab

Mathlab cung cấp cho ta phương pháp giảỉ bài toán theo hướng chuyên môn
hóa gọi là Toolbox. Các Toolbox cho phép người sử dụng học và áp dụng một kiến


thức chuyên dụng trong một lĩnh vực nào đó. Toolbox là tập hợp các hàm của
mathlab cho phép mở rộng môi trường mathlab để giải các lớp bài toán cụ thể.
Simulink là một công cụ trong Mathlab dùng để mô phỏng và phân tích các hệ
thống với môi trường giao diện sử dụng đồ họa. Simulink cung cấp một giao diện
đồ họa với thư viện các khối (Block) chức năng. Để xây dựng mô hình, người dùng
chỉ việc lựa chọn các khối và sử dụng thao tác "nhấn và kéo" chuột sắp xếp, nối
các khối với nhau trên cơ sở mô hình toán học đó. Với giao diện đồ họa và các hỗ
trợ soạn thảo như cắt, dán, di chuyển ta có thể xây mô hình và khảo sát mô hình
một cách trực quan hơn.
Simulink là một môi trường mở, nó cho phép người dùng tạo dựng thư viện các
đối tượng đồ họa mới. Khi xây dựng được mô hình để khảo sát hệ thống, ta cần
nhập các thông số đầu vào cho mô hình
Để sử dụng ta click vào mục Simulink trên thanh công cụ hoặc gõ simulink rồi
enter.
Các khối chức năng thường dùng trong thư viện Simulink:
Bảng 2. 2:Các khối chức năng trong thư viện Simulink
Kí hiệu

Tên gọi

Công dụng

Khối In-Out

Gửi và nhận các tín hiệu ra vào
các Subsystem

Khối From –
Goto

Gửi và nhận các tín hiệu đi và đến
trong cùng một Subsystem


Khối Sine

Khối
Subsystem

Tạo các tín hiệu có dạng sóng sin

Là khối chức năng con

Khối trễ pha

Tín hiệu ra trễ pha so với tín hiệu
vào

Khối nhân

Thực hiện phép nhân với hằng số

Khối cộng

Thực hiện phép cộng, trừ các tín
hiệu

Khối tích
phân

Lấy tích phân tín hiệu vào

Khối đạo hàm

Lấy đạo hàm tín hiệu vào

Khối Scope

Vẽ đồ thị của tín hiệu theo thời
gian


CHƯƠNG 2 : HỆ THỐNG TREO TRÊN Ô TÔ
Hệ thống treo là một bộ phận quan trọng trong thiết kế cơ học của ô tô. Nó là
một hệ thống liên kết mềm giữa bánh xe với khung xe hoặc vỏ xe.. Hệ thống treo
thường bao gồm ba phần cơ bản: cơ cấu liên kết đàn hồi khung vỏ xe với các cầu
xe, đảm bảo khi xe chuyển động cầu xe không va chạm với khung vỏ; cơ cấu
truyền lực bao gồm các chốt, trục, thanh đòn, dầm cầu… liên kết với bánh xe để
truyền lực đẩy từ bánh xe và phản lực của mặt đường lên khung vỏ; cơ cấu này
đảm bảo xe có thể chuyển động với tốc độ cao mà không bị xô lệch khung vỏ xe;
cơ cấu giảm chấn để dập tắt dao động của bánh xe khi di chuyển, nhất là khi di
chuyển ở mặt đường gồ ghề.
Hệ thống treo đảm bảo độ êm dịu cần thiết khi xe chạy với tốc độ cao, đảm
bảo các bánh luôn tiếp xúc với mặt đường, nhất là khi hai bánh dẫn hướng của cầu
trước.

2.1.Chức năng và yêu cầu kĩ thuật hệ thống treo.
Hệ thống treo bao gồm chức năng sau:


- Tiếp nhận và dập tắt dao động đảm bảo tính êm dịu trong chuyển động của
xe.
- Truyền lực và momen giữa bánh xe và khung xe.
- Đỡ thân xe tạo điều kiện cho xe chuyển động theo phương thẳng đứng, hạn
chế những chuyển động không mong muốn như lắc theo phương
ngang,phương dọc.
Yêu cầu kĩ thuật của hệ thống treo:
- Hệ thống treo phải đảm bảo phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ
thuật của xe như chạy trên nền đường tốt hoặc có thể chạy trên nhiều địa
hình khác nhau.
- Bánh xe phải đảm bảo khả năng dịch chuyển linh hoạt trong một phạm vi
giới hạn.
- Quan hệ động học bánh xe phải hợp lý đảm bảo yêu cầu của hệ thống treo
làm mềm chuyển dịch theo phương thẳng đứng nhưng không gây ảnh hưởng
đến quan hệ động học và động lực học của bánh xe theo phương dịch
chuyển.
- Không gây nên những tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung vỏ xe.

2.2.Cấu tạo hệ thống treo.
Hệ thống treo được cấu tạo từ 3 bộ phận chính: bộ phận đàn hồi, bộ phận dẫn
hướng và bộ phận giảm chấn.


2.2.1.Bộ phận đàn hồi: Thường có: nhíp, lò xo, thanh xoắn hoặc khí nén.

Hình 2.1: Hệ thống treo

a-giảm chấn; b-lò xo; c-thanh xoắn.
- Nhíp lá là bộ phận hối giữa bánh xe và khung xe có tác dụng làm giảm tải
trọng động tác dụng từ bánh xe lên thùng xe đảm bảo độ êm dịu khi chuyển
động.
Cấu tạo: gồm các lá thép có chiều dài khác nhau, được sắp xếp theo thứ tự từ
ngắn đến dài. Các lá thép được gắp với nhau nhờ kẹp (3) và bu long (2). Hai đầu
của bó nhíp có mắt lắp (5) và quang treo (4) để lắp với khung xe.

Hình 2.2: Nhíp lá


1-bó nhíp; 2-bu lông; 3-kẹp;
4-quang treo; 5-mắt lắp với thân xe.
Nhíp càng dài thì càng mềm, số lá nhíp càng nhiều thì nhíp càng cứng, chịu
được tải trọng lớn hơn. Do không có ma sát giữa các lá như ở nhíp nên cũng không
có khả năng tự khống chế dao động, vì vậy phải sử dụng thêm bộ giảm chấn, đông
thời nhíp không chịu được lực theo phương nằm ngang nên cần phải có các cơ cấu
liên kết để đỡ trục bánh xe.
- Lò xo (b) sử dụng đối với ô tô con do nó có kích thước nhỏ gọn có thể lồng
vào trong giảm chấn.
Các lò xo được làm bằng thanh thép lò xo đặc biệt. Khi đặt tải trọng lên một lò
xo, toàn bộ thanh thép bị xoắn khi lò xo co lại. Nhờ vậy năng lượng của ngoại lực
được tích lại, và chấn động được giảm bớt. Độ biến dạng của lò xo tỉ lệ thuận với
lực tác dụng
Lò xo có kết cấu đơn giản, có tuổi thọ cao hơn nhíp lá do không có ma sát khi
làm việc, ít phải bảo dưỡng sửa chữa. Tuy nhiên, hệ thống treo có lò xo thường
phải đi cùng với giảm chấn và các đòn dẫn hướng nên thường có kết cấu phức tạp.
- Thanh xoắn ( c) là một thanh thép có tính đàn hồi có tác dụng làm giảm dao
động. Thanh xoắn được sử dụng nhiều trên xe con và xe minibus do thanh
xoắn có kích thước nhỏ, trọng lượng nhỏ, đơn giản, giá rẻ dễ chế tạo, tuy

nhiên cững giống như lò xo, hệ thống treo có thanh xoắn thường đi liền với
giảm chấn

2.2.2.Bộ phận giảm chấn.
Công dụng: dập tắt dao động của xe, tăng tính êm dịu, ổn định của xe, tăng độ
bám đường, đảm bảo tính năng lái và tăng tốc của xe, bảo vệ các bộ phận đàn hồi.
Để dập tắt dao động của xe, giảm chấn biến đổi cơ năng thành nhiệt năng nhờ
ma sát giữa chất lỏng và van tiết lưu.
- Giảm chấn 1 lớp vỏ.


Hình 2.3: Giảm chấn 1 lớp vỏ
1,7-van một chiều; 2-piston; 3-cụm làm khí;4-xy lanh;
5-buồng chứa dầu;6-pis ton; 8-khoảng chúa khí
Khi piston dịch chuyển xuống dưới tạo lên sự chênh áp, dẫn đến mở van 1, chất
lỏng chảy lên phía trên của piston. Khi piston đi lên mở van chất lỏng chảy xuống
phía dưới piston, áp suất của piston sẽ thay đổi không lớn và dao động xung quanh
vị trí cân bằng với giá trị áp suất tĩnh nạp ban đầu nhờ vậy mà tránh được hiện
tượng tạo bọt khí, là một hiện tượng không an toàn cho sự làm việc của giảm chấn.
Trong quá trình làm việc piston ngăn cách 4 di chuyển để tạo nên sự cân bằng giữa
chất lỏng và chất khí đó áp suất không bị hạ xuống dưới giá trị nguy hiểm.
Giảm chấn này có độ nhạy cao kể cả khi piston dịch chuyển rất nhỏ,
tránh được hiện tượng cưỡng bức chảy dầu khi nhiệt độ thay đổi sẽ làm cho
áp suất thay đổi.
- Giảm chấn hai lớp vỏ.


Hình 2.4: Giảm chấn hai lớp vỏ
1- Khoang vỏ trong: 2- Phớt làm kín; 3- Bạc dẫn hướng; 4- Vỏ chắn bụi;
5- Cần píton; 6- Piston; 7- Van cố định; 8- Vỏ ngoài.

Khi nén bánh xe tiến lại gần khung xe, lúc đó ta có thể tích buồng B giảm nên
áp suất tăng, chất lỏng qua van (I) và (IV) đi lên khoang A và sang khoang C ép
không khí ở buồng bù lại.
Ở hành trình trả lại bánh xe đi xa khung xe, thể tích buồng B tăng do áp
suất giảm, chất lỏng qua van (II, III) vào B, không khí ở buồng bù giãn ra đẩy chất
lỏng nhanh chóng điền đầy vào khoang B.
Trong quá trình làm việc của giảm chấn để tránh bó cứng thì bao giờ cũng
có các lỗ van lưu thông thường xuyên. Cấu trúc của nó tùy thuộc vào kết cấu cụ
thể. Van trả, van nén của hai cụm van nằm ở piston và xylanh trong cụm van bù có
kết cấu mở theo hai chế độ, hoặc các lỗ van riêng biệt để tạo lên lực cản giảm chấn
tương ứng khi nén mạnh, nén nhẹ, trả mạnh, trả nhẹ.
Khi chất lỏng chảy qua lỗ van có tiết diện rất nhỏ tạo lên lực ma sát làm
cho giảm chấn nóng lên. Nhiệt sinh ra truyền qua vỏ 8 và truyền vào không khí để
cân bằng năng lượng.
- Giảm chấn Vario.


Giảm chấn Vario có kết cấu tương tự như loại giảm chấn hai ống. Loại giảm
chấn Vario có một đặc điểm nổi bật đó là có khả năng thích nghi được với điều
kiện đường có rung xóc thay đổi.

Hình 2.5: Giảm chấn Vario
Khi xe có tải trọng nhẹ, vị trí của piston nằm ở vùng trên của ống dầu (a), ở đó
có những khe nhỏ để tạo điều kiện cho dầu di chuyển xuống vùng dưới một cách
dễ dàng hơn vì vậy áp lực lên piston nhỏ từ đó hiệu ứng giảm chấn cũng giảm nhỏ.
Khi xe có tải trọng lớn, vị trí cân bằng của piston sẽ bị đẩy xuống thấp hơn
(b), do dưới này không có những khe nhỏ lên dầu từ ngăn trên chảy xuống dưới sẽ
khó khăn hơn vì vậy dầu sẽ chảy qua van tiết lưu trên piston từ đó áp lực tác dụng
lên thân piston sẽ lớn làm tăng khả năng dập tắt dao động của giảm chấn, phần dầu
dư do áp lực cao cũng được dẫn qua van dưới đáy để vào khoang bù dầu như đối

với trường hợp giảm chấn ống kép.
- Giảm chấn hơi.
Đây là sự kết hợp về cấu tạo và hoạt động của lò xo khí nén và bộ giảm chấn
kép với hơi áp lực.


Hình 2.6: Giảm chấn hơi
1-ống khí nén; 2-dầu; 3-trục ống nhún; 4-vỏ lò xo khí.
Ở phần dưới của giảm chấn là một bộ giảm chấn kép với hơi áp lực thông
thường, ở phần trên là một ống kín với hơi áp lực điều khiển được tạo ra sự chủ
động trong việc thay đổi khoảng làm việc cũng như hiệu quả tốt nhất cho cả bộ
giảm xóc.
Hệ thống này chỉ làm việc khi động cơ đã nổ (có cung cấp khí nén vào lò xo
khí), còn khi máy tắt giảm chấn không hoạt động vì vậy cần chú ý khi sử dụng bộ
giảm chấn này nếu xe đỗ ở chỗ có gờ cao thì xe dễ bị chạm gầm gây hư hỏng.
- Giảm chấn khí-thủy lực.

Hình 2.7: Giảm chấn khí-thủy lực.
1-dầu; 2-khí; 3-ống nhún.
Đây là tổng hợp của lò xo đàn hồi có giảm chấn cùng vớilò xo khí thủy lực,
trong hệ thống này, Piston của phần đàn hồi cũng như trục của nó đồng thời là trục


của bộ giảm chấn. Phần lò xo khí nằm trong một khối cầu bao bọc bởi mộtmàng
cao su đặc biệt. Phần tích trữ khí cùng với không gian mặt trên của Piston được nối
với nhau bởi 1 đường ống thủy lực.
Khi ống nhún và lò xo bị đè xuống, dầu bị ép chạy theo ống nối chạy sang
buồng khí nén, khí bị nén mạnh, tăng áp suất làm tăng thêm sức đàn hồi của lò xo
khí, lò xo này cùng với lò xo kim loại tác động trực tiếp lên khung xe, tạo sức đàn
hồi tổng hợp thay đổi được theo tải trọng. Không những thế, trên đường ống dẫn

dầu và khí về để ép túi khí, người ta còn bố trí thêm van điều khiển nhằm chủ động
thay đổi mức tác động của dầu và khí nén lên túi khí, đưa đến việc thay đổi độ
cứng đàn hồi tổng hợp của cả hệ thống nhún. Cũng nhờ vậy mà khoảng cách giữa
trục bánh xe và khung xe gần như được giữ nguyên bất chấp tải trọng, khi xe
nặngdầu ép mạnh làm túi khí đội lên mạnh hơn, khi xe nhẹ áp lực dầu giảm túi
khí mềm đi giảm bớt tác động lên khung xe
2.2.3.Bộ phận dẫn hướng và thanh ổn định.

Hình 2.8: Các thanh liên kết trong hệ thống treo
1-Bộ phận dẫn hướng; 2-Thanh ổn định; 3-Giảm chấn; 4-Lò xo.
Bộ phận dẫn hướng (1) có nhiệm vụ truyền các lực dọc, lực ngang và các