Nghiên cứu điều khiển hệ thống treo bán chủ động xe khách
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.32 MB, 121 trang )
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
LÊ NAM HUY
NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN
HỆ THỐNG TREO BÁN CHỦ ĐỘNG XE KHÁCH
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
Thái Nguyên - 2019
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
LÊ NAM HUY
NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN
HỆ THỐNG TREO BÁN CHỦ ĐỘNG XE KHÁCH
Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Mã số: 8520116
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
KHOA CHUYÊN MÔN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TRƯỞNG KHOA
PGS.TS. Lê Văn Quỳnh
PHÒNG ĐÀO TẠO
Thái Nguyên - 2019
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
i
LỜI CAM ĐOAN
Họ và tên:
Lê Nam Huy
Học viên: Lớp cao học K20- Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp-Đại học
Thái Nguyên.
Nơi công tác: Trung tâm Đăng kiểm Xe cơ giới Thái Nguyên.
Tên đề tài luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu điều khiển hệ thống treo bán chủ
động xe khách.
Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực
Mã số: 8520116
Sau gần hai năm học tập, rèn luyện và nghiên cứu tại trường, em lựa
chọn thực hiện đề tài tốt nghiệp: Nghiên cứu điều khiển hệ thống treo bán
chủ động xe khách. Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy giáo
PGS.TS. Lê Văn Quỳnh và sự nổ lực của bản thân, đề tài đã được hoàn thành
đáp được nội dung đề tài thạc sĩ kỹ thuật cơ khí động lực.
Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân em. Các số
liệu, kết quả có trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong
bất kỳ một công trình nào khác trừ công bố của chính tác giả.
Thái Nguyên, ngày….. tháng….. năm 2019
HỌC VIÊN
Lê Nam Huy
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
ii
LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian học tập nghiên cứu làm đề tài luận văn thạc sĩ, em đã
tiếp nhận được sự truyền đạt trao đổi phương pháp tư duy, lý luận của quý
thầy cô trong Nhà trường, sự quan tâm giúp đỡ tận tình của tập thể giảng viên
Nhà trường, khoa Kỹ thuật Ô tô & MĐL, quý thầy cô giáo trường Đại học Kỹ
thuật Công nghiệp –Đại học Thái Nguyên, gia đình và các đồng nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn đến Ban giám hiệu Nhà trường, Tổ đào tạo
Sau đại học -Phòng đào tạo, quý thầy cô giáo tham gia giảng dạy đã tận tình
hướng dẫn tạo điều kiện để em hoàn thành luận văn này.
Em cũng xin bày tỏ biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS. Lê Văn
Quỳnh và tập thể cán bộ giáo viên khoa Kỹ thuật Ô tô & MĐL, hội đồng bảo
vệ đề cương đã hướng dẫn cho em hoàn thành luận văn theo đúng kế hoạch và
nội dung đề ra.
Trong quá trình, thời gian thực hiện mặc dù đã có nhiều cố gắng song do
kiến thức và kinh nghiệm chuyên môn còn hạn chế nên luận văn không tránh
khỏi sai sót, rất mong được sự đóng góp quý báu của quý thầy cô và các bạn
đồng nghiệp tiếp tục trao đổi đóng góp giúp em để luận văn được hoàn thiện
hơn.
Xin chân thành cảm ơn !
HỌC VIÊN
Lê Nam Huy
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
3
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................ii
MỤC LỤC .......................................................................................................iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ...................................................................... v
DANH MỤC HÌNH VẼ ................................................................................vii
DANH MỤC BẢNG ....................................................................................... ix
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU.......................... 3
1.1. Tình hình phát triển xe khách tại Việt Nam............................................... 3
1.2. Phân tích một số kết cấu hệ thống treo xe khách...................................... 6
1.2.1. Nhiệm vụ, phân loại và yêu cầu hệ thống treo....................................... 6
1.2.2. Phân tích một số kết cấu hệ thống treo xe khách.................................... 8
1.3. Ảnh hưởng dao động ô tô đối với con người ...........................................
13
1.3.1. Cơ chế tác động của dao động lên cơ thể người ................................... 13
1.3.2. Ảnh hưởng của dao động đối với cơ thể con người.............................. 13
1.2.3. Những ảnh hưởng về sự tiện nghi......................................................... 14
1.3.4. Những bệnh do dao động “say sóng”.................................................... 14
1.4. Các chỉ tiêu, phương pháp đánh giá độ êm dịu chuyển động[8, 13,14] ..
15
1.4.1 Cường độ dao động ................................................................................ 15
1.4.2. Gia tốc bình phương trung bình theo thời gian tác động ......................
16
1.4.3.Chỉ tiêu đối với hàng hoá ....................................................................... 18
1.4.4. Đánh giá cảm giác theo công suất dao động......................................... 19
1.5. Tình hình trong nước và quốc tế. ............................................................. 20
1.6. Mục tiêu, phạm vi và nội dung nghiên cứu của luận văn ........................ 24
1.6.1. Mục tiêu nghiên cứu.............................................................................. 24
1.6.2. Phạm vi nghiên cứu và đối đượng nghiên cứu ..................................... 24
1.6.3. Phương pháp nghiên cứu....................................................................... 25
1.6.4. Nội dung nghiên cứu............................................................................. 25
1.7. Kết luận chương ....................................................................................... 25
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
4
CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH DAO ĐỘNG DAO ĐỘNG VÀ BỘ
ĐIỀU KHIỂN FUZZY LOGIC ................................................................... 26
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
5
2.1. Xe và hệ thống treo khảo sát .................................................................... 26
2.2. Xây dựng mô hình dao động tương đương của ô tô khách...................... 27
2.2.1. Các giả thiết........................................................................................... 27
2.1.2. Mô hình dao động ô tô khách 2 cầu ...................................................... 28
2.2.3. Thiết lập phương trình vi phân mô tả dao động.................................... 30
2.2.4. Phân tích và lựa chọn kích thích dao động ........................................... 40
2.3. Cơ sở lý thuyết điều khiển hệ mờ(Fuzzy Logic Control-FLC) ............... 43
2.3.1. Tập mờ và logic mờ .............................................................................. 44
2.3.2. Định nghĩa tập mờ................................................................................. 44
2.3.3. Các dạng hàm liên thuộc của tập mờ .................................................... 45
2.3.4. Các phép toán trên tập mờ .................................................................... 45
2.3.5. Biến ngôn ngữ và giá trị của nó: ........................................................... 48
2.3.6. Luật hợp thành mờ: ............................................................................... 49
2.3.7.Giải mờ................................................................................................... 51
2.3.8. Nguyên tắc tổng hợp bộ điều khiển mờ ................................................ 53
2.4. Xây dựng bộ điều khiển mờ cho xe khách.............................................. 54
2.4.1. Biến vào bao gồm:................................................................................. 54
2.4.2. Xác định tập mờ .................................................................................... 54
2.4.3.Tập luật điều khiển:................................................................................ 55
2.5. Kết luận .................................................................................................... 57
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ CỦA HỆ
THỐNG TREO ĐIỀU KHIỂN BÁN CHỦ ĐỘNG.................................... 58
3.1. Mô phỏng ................................................................................................. 58
3.1.1. Số liệu mô phỏng .................................................................................. 58
3.1.2. Khối mô phỏng tổng thể........................................................................ 60
3.2. Phân tích kết quả mô phỏng ..................................................................... 60
3.4. Hiệu quả của hệ thống treo bán chủ động................................................ 64
3.4. Kết luận .................................................................................................... 67
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 70
Phục lục 1 ....................................................................................................... 74
TÍNH GIA TỐC BÌNH PHƯƠNG TRUNG BÌNH ................................... 74
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
6
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
TT
Thông số
Ký
hiệu
Đơn vị
1
Khối lượng người điều khiển và ghế
ms1
kg
2
Khối lượng được treo khi xe đầy tải
m
kg
3
4
Khối lượng không được treo cầu trước
Khối lượng không được treo cầu sau
ma1
ma1
kg
kg
5
Khối lượng hành khách và ghế giữa và sau
6
Khoảng cách trọng tâm xe và cầu trước
7
Khoảng cách trọng tâm xe và cầu sau
b
m
8
Khoảng cách cầu trước và trọng tâm cầu trước
e1
m
9
Khoảng cách cầu trước và trọng tâm cầu sau
e2
m
10
Khoảng cách từ tâm bánh xe và trọng tâm cầu
trước
f1
m
11
Khoảng cách từ tâm bánh xe và trọng tâm cầu
sau
f2
m
s2
m
s1
m
k1l, k1r
N/m
12
15
Khoảng cách từ ghế và trọng tâm xe theo
phương y
Khoảng cách từ ghế và trọng tâm xe theo
phương x
mp1,
mp2
a
kg
m
16
Độ cứng của HTT cầu trước
17
Độ cứng của HTT cầu sau
k23l,
k23r
N/m
18
Độ cứng của lốp xe cầu trước
kt1l,
kt1r
N/m
19
Độ cứng của lốp xe cầu sau
kt2l,
kt2r
N/m
20
Độ cứng của HTT ghế người điều khiển
ks1
N/m
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
6
21
Hệ số cản giảm chấn HTT cầu trước
22
Hệ số cản giảm chấn HTT cầu sau
23
Hệ số cản giảm chấn của ghế người điều khiển
24
Hệ số cản giảm chấn lốp trước
25
Hệ số cản giảm chấn lốp sau
26
Mô men quán tính của thân xe đối với trục y
đi qua trọng tâm của tâm xe
I1
kg.m2
27
Mô men quán tính của thân xe đối với trục x
đi qua trọng tâm của tâm xe
I2
kg.m2
28
Mô men quán tính cầu trước đối với trục x đi
qua trọng tâm cầu trước
Ia1
kg.m2
29
Mô men quán tính cầu sau đối với trục x đi
qua trọng tâm cầu sau
Ia2
kg.m2
30
Tần số sóng mặt đường
Hz
31
Chiều dài sóng mặt đường
S
m
32
Vận tốc xe
V
m/s
33
Tấn số sóng mặt đường
N
Chu kỳ/m
34
Tần số mẫu
n0
Chu kỳ/m
35
Mật độ phổ chiều cao mấp mô mặt đường
36
Hệ số tần số được miêu tả tần số mật độ phổ
của mặt đường
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
c1r, c1l
c23r,
c23l
N.s/m
N.s/m
cs
N.s/m
ct1r,
ct1l
N.s/m
ct2r,
ct2l
Sq (n)
N.s/m
m3 /chu
kỳ
Rad
vii
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Hệ thống chassis xe khách Samco Primas Li.35B............................ 9
Hình 1.2. Hệ thống treo trước xe khách Samco Primas Li.35B ....................... 9
Hình 1.3. Hệ thống treo sau xe khách Samco Primas Li.35B......................... 10
Hình 1.4. Hệ thống treo xe khách thế hệ mới THACO GARDEN 79S ......... 10
Hình 1.5. Hệ thống treo của xe khách Hyundai Universe Mini K39s ............
11
Hình 1.6. Sơ đồ hệ thống treo bán chủ động điều khiển hệ số cản................. 12
Hình 1.7. Tần số dao động riêng của các bộ phận trên cơ thể ........................
14
Hình 1.8. Giới hạn tác động của dao động thẳng đứng (các đường cong có
cùng thời gian tác động) phụ thuộc vào gia tốc dao động thẳng đứng và tần số
đối với con người khi ngồi và đứng trên xe theo tiêu chuẩn ISO/DIS 2631. . 17
Hình 2.1. Kết cấu hệ thống treo trước, sau và hình dáng bên ngoài của xe
khách khảo sát ................................................................................................. 26
Hình 2.2 Mô hình dao động của ô tô khách ....................................................
29
Hình 2.3. Sơ đồ lực tác dụng lên ghế người điều khiển.................................. 31
Hình 2.4. Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên cầu trước.................................. 32
Hình 2.5. Hệ thống treo và mô hình hóa hệ thống treo sau ô tô khách........... 35
Hình 2.6. Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên cầu sau .....................................
36
Hình 2.7. Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên thân xe ..................................... 38
Hình 2.8. Chiều cao mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO A (mặt đường
có chất lượng rất tốt) ....................................................................................... 42
Hình 2.9. Chiều cao mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO B (mặt đường có
chất lượng trung bình)..................................................................................... 42
Hình 2.10. Chiều cao mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO C (mặt đường
có chất lượng trung bình) ................................................................................ 42
Hình 2.11. Chiều cao mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO E (mặt đường
có chất lượng rất xấu)...................................................................................... 43
Hình 2.12. Phép xâu chuỗi mờ có thể dùng để rút ra các định tính nếu - thì 43
Hình 2.13. Mô tả hàm phụ thuộc µA(x) của tập các số thực từ-5 đến 5......... 44
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
vii
Hình 2.14. Các dạng hàm liên thuộc của tập mờ (a) Dạng hình thang, (b)
Dạng hình chữ “S”; (c) Dạng hình chữ “Z”.................................................... 45
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
8
Hình 2.15. Hợp của hai tập mờ có cùng cơ sở (a) Theo quy tắc Max, (b) theo
quy tắc Lukasiewwiez ..................................................................................... 46
Hình 2.16. Giao của hai tập mờ có cùng cơ sở ............................................... 47
Hình 2.17. Bù của tập mờ ............................................................................... 48
Hình 2.18. Phép bù của một tập mờ ................................................................
48
Hình 2.19. Minh họa quy tắc hợp thành mờ ................................................... 52
Hình 2.20. Giải mờ bằng phương pháp cực đại ..............................................
52
Hình 2.21. Hàm thuộc trong Matlab ............................................................... 55
Hình 3.1. Sơ đồ mô phỏng tổng thể Matlab/simulink.................................... 60
Hình 3.2. Gia tốc phản ứng theo miền thời gian tại 3 vị trí ghế ngối hành
khách theo phương thẳng đứng ....................................................................... 61
Hình 3.3. So sánh kết gia tốc phản ứng theo miền thời gian tại 3 vị trí ghế
ngối hành khách theo phương thẳng đứng ......................................................
63
Hình 3.4 (a). Giá trị gia tốc bình phương trung bình theo phương thẳng đứng
với hệ thống treo bán chủ động so với hệ thống treo bị động tại ba vị trí ghế
ngồi.................................................................................................................. 64
Hình 3.4 (a), (b). Giá trị gia tốc bình phương trung bình theo phương thẳng
đứng với hệ thống treo bán chủ động so với hệ thống treo bị động tại ba vị trí
ghế ngồi ........................................................................................................... 65
Hình 3.5 (a). Giá trị gia tốc bình phương trung bình theo phương thẳng đứng
với hệ thống treo bán chủ động so với hệ thống bị động tại ba vị trí ghế ngồi.
......................................................................................................................... 66
Hình 3.5 (b), (c). Giá trị gia tốc bình phương trung bình theo phương thẳng
đứng với hệ thống treo bán chủ động so với hệ thống bị động tại ba vị trí ghế
ngồi.................................................................................................................. 67
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
9
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Bảng đánh giá chủ quan độ êm dịu ô tô theo ISO 2631-1.............. 16
Bảng 1.2.Chỉ tiêu về an toàn hàng hóa ........................................................... 18
Bảng 2.1. Các lớp mấp mô mặt đường phân loại theo tiêu chuẩn ISO 8068[30]
......................................................................................................................... 41
Bảng 2.3. Bảng luật điều khiển Fuzzy ............................................................ 56
Bảng 3.1. Các thông số kỹ thuật của ô tô khách 2 cầu[31]............................. 58
Bảng 3.2. Kết quả so sánh các giá trị gia tốc bình phương trung bình tại ba vị
trí của ghế ngồi................................................................................................ 63
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
1
LỜI NÓI ĐẦU
Sự phát triển to lớn của tất cả các ngành kinh tế quốc dân đòi hỏi cần
chuyên chở khối lượng lớn hàng hóa và hành khách. Tính cơ động cao, tính
việt dã, tính kính tế nhiên liệu, tính tiện khi và tính năng khai thác hoạt động
trong những điều kiện khác nhau đã tạo cho ôtô trở thành một trong những
phương tiện chủ yếu để chuyên chở hàng hóa và hành khách như ngày nay.
Ô tô và mặt đường là hai đối tượng có quan hệ tương tác lẫn nhau. Nằm
giữa mối quan hệ tương tác này là hệ thống treo của ô tô. Khi ôtô là đối tượng
quan sát, mặt đường là tác nhân thì hệ thống treo có tác dụng giảm dao động
và va đập truyền lên thân xe, để nâng cao độ êm dịu của ôtô, độ bám mặt
đường của bánh xe, độ an toàn chuyển động của ôtô chúng ta phải tiến hành
nghiên cứu mặt đường.
Hệ thống treo là một trong những hệ thống quan trọng nhằm giảm tác
động xấu xuống mặt đường giao thông cũng như nâng cao độ êm dịu chuyển
động của ô tô. Mặt khác, hệ thống cũng là một trong những cụm tổng thành
thuộc danh mục được nhà nước ưu tiên sản xuất chế tạo trong nước. Do vậy,
phân tích động lực học toàn xe theo phương đứng để điều khiển hệ thống treo
xe khách sản xuất tại Việt Nam có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao
Mục tiêu nghiên cứu: Xây dựng được mô hình dao động toàn xe
khách; xây dựng được bộ điều khiển cho hệ thống treo bán chủ động cũng
như phân tích được hiệu quả của hệ thống treo bán chủ động so với hệ thống
treo bị động ở một số điều khiện khai thác của xe.
Phạm vi nghiên cứu: Trong phạm vi của đề tài, một mô hình dao động
của toàn xe và bộ điều khiển được thiết lập để điều khiển hệ số cản của hệ
thống treo nhằm nâng cao độ êm dịu chuyển động của xe khách.
Đối tượng: Hệ thống treo xe khách và xe khách
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
2
Phương pháp nghiên cứu: Lý luận và kết hợp mô phỏng bằng phần
mềm Matlab simulink để điều khiển tích cực đối với hệ số cản thủy lực cho hệ
thống treo xe khách nhằm nâng cao độ êm dịu chuyển động của ô tô.
Nội dung nghiên cứu:
Nội dung chính của luận văn như sau:
Chương 1. Tổng quan về đề tài nghiên cứu;
Chương 2. Xây dựng mô hình dao động toàn xe và bộ điều khiển;
Chương 3. Mô phỏng và phân tích hiệu quả của hệ thống treo.
Ý nghĩa khoa học thực tiễn:
Nghiên cứu điều khiển hệ thống treo xe khách nhằm giảm các tác động
xấu xuống mặt đường quốc lộ cũng như nâng cao độ êm dịu chuyển động của
xe có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao.
Qua đây cho phép tôi được bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo
PGS. TS. Lê Văn Quỳnh người hướng dẫn khoa học trực tiếp tôi trong suốt
thời gian làm luận văn. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy trong khoa
Kỹ thuật Ô tô-MĐL, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp- Đại học Thái
Nguyên đặc biệt là ThS. Bùi Văn Cường và các bạn bè cùng đồng nghiệp của
tôi. Tuy nhiên, do điều kiện vừa nghiên cứu vừa công tác cũng như hạn chế về
mặt thời gian cũng như mặt kiến thức chắc chắn luận văn không thể tránh
khỏi sự thiếu xót, rất mong được sự đóng góp ý bổ sung thêm của quý thầy,
cô giáo và các bạn đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn. !
Thái Nguyên, ngày
tháng
năm 2019
HỌC VIÊN
Lê Nam Huy
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
Mục địch của chương giới thiệu tổng quan về nghiên cứu hệ thống treo
ô tô như tình hình phát triển xe khách tại Việt Nam, phân tích hệ thống treo ô
tô khách, ảnh hưởng của dao động đến cơ thể con người và chỉ tiêu đánh giá
chúng và phân tích tổng quan về kết quả các công trình nghiên cứu trong
nước và thế giới liên quan đến đối tượng nghiên cứu trong luận văn này.
1.1. Tình hình phát triển xe khách tại Việt Nam
Theo số liệu thống kê, hiện nay các cơ sở sản xuất lắp ráp ôtô trong nước
mỗi năm cho ra đời hơn 20.000 ô tô khách các loại. Theo dự báo của chính
phủ, nhu cầu sản lượng ô tô khách các loại đến 2020 là 30.000 ô tô trên năm,
tăng 50%.
Với phương pháp thiết kế như hiện nay, các loại ô tô khách chế tạo trong
nước khó đảm bảo được sự thoả hiệp tối ưu giữa các mục tiêu mâu thuẫn nhau
như các chỉ tiêu về chất lượng động lực học, các chỉ tiêu về độ bền và chi phí
sản xuất so với các loại xe nhập do chịu nhiều áp lực về cắt giảm chi phí phụ
tùng, công nghệ nhập khẩu từ nước ngoài
Ô tô khách tại các thành phố hiện có nhu cầu rất cao, đặc biệt là tại các
thành phố lớn. Tính đến năm 2015, ngành sản xuất ô tô có trên 400 doanh
nghiệp, tập trung chủ yếu ở khu vực Đông Nam Bộ và vùng Đồng bằng Sông
Hồng. Đa số doanh nghiệp có quy mô vừa và nhỏ. Tổng công suất lắp ráp
thiết kế khoảng 460.000 xe/năm, trong đó khu vực có vốn đầu tư nước ngoài
chiếm khoảng 47%, doanh nghiệp trong nước khoảng 53%. Giai đoạn 20012014, tốc độ tăng trưởng bình quân của sản xuất lắp ráp ô tô khoảng
17%/năm. Biến động của nền kinh tế và sự thay đổi của chính sách, đặc biệt
các chính sách về thuế, phí là các nhân tố chủ yếu ảnh hưởng đến sản xuất
cũng như tiêu thụ xe ô tô. Tổng số lượng xe tiêu thụ năm 2010 là 184.813 xe,
năm 2011 là 181.545 xe, năm 2012 là 124.815 xe và năm 2013 là 153.199 xe,
năm 2014 là 241.178 xe, năm 2015 là trên 350.000 xe.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
4
Ngày nay thực hiện chương trình nội địa hóa của nghành công nghiệp ô
tô thì việc chế tạo các phụ kiện trong nước như: săm, lốp, ắc quy, ghế ngồi,
dây điện, khung vỏ, dầm cầu…là cần thiết và cũng đã có một số công ty bắt
tay vào sản xuất như: Công ty VINFAST, Xí nghiệp Tư doanh Xuân Kiên
(Vinaxuki), Toyota Việt Nam, Hyundai Thành Công, Cửu Long motor và
Công ty Trường Hải (Thaco) nhằm tăng tỷ lệ nội địa hóa. Về công nghiệp
phục trợ, định hướng cho thời gian tới là tăng cường hợp tác giữa các doanh
nghiệp trong nước và các doanh nghiệp lớn nước ngoài trong việc sản xuất
linh kiện và phụ tùng, trong đó tập trung vào các bộ phận quan trọng, hàm
lượng công lượng công nghệ cao để phục vụ nhu cầu của thị trường trong
nước, thay thế nhập khẩu, tiến tới xuất khẩu. Cụ thể tỷ lệ giá trị sản xuất chế
tạo trong nước đối với sản xuất ô tô: đến năm 2020, xe đến 9 chỗ đạt 30 40%, từ 10 chỗ trở lên đạt 35 - 45%, xe tải đạt 30 - 40%, xe chuyên dụng đạt
25 - 35%; đến năm 2025, xe đến 9 chỗ đạt 40 - 45%, từ 10 chỗ trở lên đạt 50 60%, xe tải đạt 45 - 55%, xe chuyên dụng đạt 40 - 45%; đến năm 2035, xe
đến 9 chỗ đạt 55 - 60%, từ 10 chỗ trở lên đạt 75 - 80%, xe tải đạt 70 - 75%, xe
chuyên dụng đạt 60 – 70%.
Quá trình sản xuất ô tô của nước ta như vậy chắc chắn sẽ không đồng bộ
trong tổng thành, trong khi cơ sở hạ tầng của nước ta có quy mô đường còn
nhỏ hẹp, tỷ lệ đường đất còn rất lớn, tỷ lệ đường nhựa, bê tông xi măng hóa
chưa cao, chất lượng đường còn kém…Vì thế cần phải có biện pháp kiểm tra
lại chất lượng sản phẩm sau khi lắp ráp theo đúng thực tế sử dụng trong nước
nhằm định hướng lâu dài cho nền công nghiệp ô tô nước ta. Thay thế ô tô quá
niên hạn bằng ô tô mới và nâng cao tỷ lệ nội địa hóa là sự cần thiết để xây
dựng được nền công nghiệp sản xuất ô tô Việt Nam phát triển trong tương lai.
Tuy nhiên, nếu chất lượng các loại xe thay thế này không đảm bảo, không phù
hợp với điều kiện giao thông, địa hình của Việt Nam, nó sẽ phá hoại đường
bộ cũng như về tính an toàn đối với người sử dụng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
5
Bước đi mới
Câu hỏi đặt ra, thực sự ai đang thống trị trị trường xe khách tại Việt
Nam? THACO đã gây chú ý khi mới đây đã khánh thành Nhà máy Bus
THACO nằm trong khu phức hợp ô tô Chu Lai Trường Hải được khởi công
xây dựng từ tháng 9/2016, với công suất thiết kế 20.000 xe/năm; tổng vốn đầu
tư 7.000 tỷ đồng. Với định vị là nhà máy xe khách lớn nhất Đông Nam Á,
Nhà máy Bus THACO được đầu tư các dây chuyền công nghệ mới, hiện đại.
Song song với việc xây dựng nhà máy mới, THACO cũng nghiên cứu
phát triển dòng sản phẩm xe bus cao cấp hoàn toàn mới, mang thương hiệu
riêng của Việt Nam, với tỷ lệ nội địa hóa đạt trên 60%, sử dụng động cơ Euro
4, có cấu hình và công năng phù hợp với điều kiện giao thông và quy định của
Chính phủ về vận tải nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng của khách hàng và xuất
khẩu sang các nước ASEAN.
Khu phức hợp ô tô Chu Lai Trường Hải với 5 nhà máy lắp ráp ô tô, 14
nhà máy sản xuất linh kiện phụ tùng với các dây chuyền thiết bị hiện đại được
chuyển giao từ các đối tác châu Âu, Nhật Bản, Hàn Quốc; 1 trường cao đẳng
và 6 đơn vị hỗ trợ đã góp phần đặc biệt quan trọng vào việc phát triển ngành
công nghiệp ô tô Việt Nam.
Sau một thời gian chia tách, thương hiệu Hyundai đã chính thức quy về
một mối tại thị trường Việt Nam khi tập đoàn Thành Công mở rộng sân chơi
xe du lịch sang xe thương mại.
Tập đoàn Thành Công cho biết đã đạt thỏa thuận liên doanh sản xuất và
phân phối xe thương mại với Hyundai Hàn Quốc, tên gọi là Hyundai Thành
Công xe thương mại (HTCV) từ tháng 9/2017.
Theo đó, HTCV sẽ trở thành nhà sản xuất, lắp ráp và phân phối độc
quyền của xe bus, xe tải Hyundai tại Việt Nam. Liên doanh này sẽ mở một
nhà máy trong khi tổ hợp ở Ninh Bình, diện tích 25 ha, công suất dự kiến
12.000 xe/năm với xe khách/bus và 30.000 xe/năm với xe tải. Mục tiêu của
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
6
HTCV là tiêu thụ nội địa và xuất khẩu. Hãng hy vọng cuối 2018 có xe xuất
khẩu ra khu vực.
Trước tháng 9/2017, xe tải và xe bus của Hyundai đã xuất hiện ở Việt
Nam từ lâu dưới dạng lắp ráp bởi một số công ty như Thaco, VEAM, Nam
Việt... Các hãng này sẽ bán nốt những xe thương mại nhãn hiệu Hyundai đã
sản xuất cho tới khi hết hàng.
HTCV hiện có 70 đại lý ở Việt Nam và hãng sẽ có sản phẩm đầu tiên
vào khoảng tháng 3 năm sau.
Sau thang máy và xe con, xe thương mại là mảng thứ ba mà Thành Công
và Hyundai hợp tác. Việc quy về một mối có thể giúp hai hãng quản lý
thương hiệu tập trung đồng thời thay đổi đáng kể trong việc phân chia thị
phần mảng xe thương mại vốn do Trường Hải thống trị nhiều năm qua.
Có thể thấy rõ thị trường xe khách, xe thương mại tại Việt Nam hiện nay
là cuộc chạy đua cạnh tranh tương đối khốc liệt giữa 2 ông lớn là THACO
Trường Hải và Hyundai Thành Công trước những tiềm năng và thách thức
lớn khi thuế suất nhập khẩu ôtô nguyên chiếc từ các nước ASEAN sẽ giảm về
0% vào năm 2018, buộc các nhà sản xuất ô tô trong nước phải có những bước
đi hiệu quả để có thể cạnh tranh được ngay trên chính sân nhà của mình.
1.2. Phân tích một số kết cấu hệ thống treo xe khách
1.2.1. Nhiệm vụ, phân loại và yêu cầu hệ thống treo
Khi ô tô chuyển động trên nền đường không bằng phẳng, do sự chép
hình của bánh xe khiến ô tô bị dao động và gây ra tải trọng động lớn. Tải
trọng động này ảnh hưởng xấu đến tính êm dịu và tiện nghi, đồng thời làm
giảm tuổi bền các chi tiết của ô tô. Hệ thống treo được hiểu như hệ thống
liên kết mềm (đàn hồi) giữa bánh xe thông qua cầu xe với khung xe hoặc vỏ
xe ô tô.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
7
a) Nhiệm vụ:
Hệ thống treo thực hiện nhiệm vụ đỡ thân xe lên trên cầu xe; cho
phép bánh xe chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng đối với
khung xe hoặc vỏ xe; hạn chế những chuyển động không muốn có khác của
bánh xe.
Cấu tạo chung của hệ thống treo bao gồm 3 bộ phận cơ bản: Bộ phận
đàn hồi; Bộ phận giảm chấn; Bộ phận dẫn hướng.
Bộ phận đàn hồi
+ Nối “mềm” giữa bánh xe và thùng xe giảm nhẹ tải trọng động tác
dụng từ bánh xe lên khung trên các địa hình khác nhau đảm bảo độ êm dịu
khi chuyển động.
+ Phần tử đàn hồi có nhiệm vụ đưa vùng tần số dao động của xe phù
hợp vùng tần số thích hợp với người sử dụng.
Bộ phận giảm chấn
+ Dập tắt dao động phát sinh trong quá trình xe chuyển động từ mặt
đường lên khung xe trong các địa hình khác nhau một cách nhanh chóng
bằng cách biến năng lượng dao động thành nhiệt năng tỏa ra môi trường.
+ Đảm bảo dao động của phần không treo nhỏ nhất, sự tiếp xúc của
bánh xe trên nền đường, nâng cao khả năng bám đường và an toàn trong
chuyển động.
Bộ phận dẫn hướng
+ Xác định tính chất chuyển động (động học) của bánh xe đối với khung, vỏ
xe ô tô.
+ Tiếp nhận và truyền các lực dọc, ngang và các mô men giữa bánh
xe với khung xe và ngược lại.
Ngoài ra trên một số hệ thống treo còn có: bộ phận ổn định ngang và
các ụ cao su tăng cứng hoặc hạn chế hành trình.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
8
Phần tử ổn định ngang: Với chức năng là phần tử đàn hồi phụ làm
tăng khả năng chống lật thân xe khi có sự thay đổi tải trọng trong mặt
phẳng ngang.
Các phần tử phụ khác: vấu cao su, thanh chịu lực phụ,...có tác dụng
tăng cứng, hạn chế hành trình và chịu thêm tải trọng.
c) Phân loại
Việc phân loại hệ thống treo dựa theo các căn cứ sau:
- Theo loại bộ phận đàn hồi chia ra:
+ Loại bằng kim loại: nhíp lá, lò xo, thanh xoắn.
+ Loại khí: buồng khí nén dạng gấp, dạng sóng, có buồng khí nén phụ.
+ Loại thuỷ khí: kết hợp giữa khí nén và giảm chấn thủy lực.
+ Loại cao su: các gối cao su, ống cao su đàn hồi
-Theo bố trí bộ phận dẫn hướng chia ra:
+ Loại phụ thuộc với dầm cầu liền.
+ Loại độc lập: một đòn, hai đòn,...
-Theo phương pháp điều khiển có thể chia ra:
+ Hệ thống treo bị động (Hệ thống treo không điều khiển).
+ Hệ thống treo chủ động (Hệ thống treo có điều khiển).
+ Hệ thống treo bán chủ động.
1.2.2. Phân tích một số kết cấu hệ thống treo xe khách
Dưới đây là một số hệ thống treo của ô tô khách hiện nay có mặt trên
thị trường Việt Nam:
Hệ thống treo xe Samco Primas Li.35B
Hệ thống treo được thiết kế kiểu “full air” – “toàn bầu hơi” với 02 túi
khí hơi cầu trước và 04 túi hơi sau đảm bảo mọi dao động êm dịu tối ưu, tạo
sự ổn định tuyệt đối cho xe khi vận hành trên mọi địa hình.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
9
Hình 1.1. Hệ thống chassis xe khách Samco Primas Li.35B
Đặc điểm hệ thống treo trước xe khách.
Hình 1.2. Hệ thống treo trước xe khách Samco Primas Li.35B
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
10
Đặc điểm hệ thống treo sau xe khách.
Hình 1.3. Hệ thống treo sau xe khách Samco Primas Li.35B
Hệ thống treo xe khách thế hệ mới THACO GARDEN 79S
Hình 1.4. Hệ thống treo xe khách thế hệ mới THACO GARDEN 79S
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
11
Hệ thống treo xe khách của Thaco với hệ thống treo trước hai túi khí và
hai giảm chấn thủy lực và hệ thống treo sau bốn túi khí và bốn giảm chấn
thủy lực. Hệ thống treo khí nén được trang bị loại 06 túi hơi (02 trước, 04 sau)
bởi nhà cung cấp Komman – CHLB Đức. Hệ thống lốp không săm được cung
cấp bởi tập đoàn Michelin cùng với mâm lốp bằng hợp kim nhôm Alcoa –
Mỹ, tất cả những yếu tố trên giúp xe vận hành êm dịu và ổn định trên nhiều
điều kiện địa hình khách nhau.
Hệ thống treo của xe khách Hyundai Universe Mini K39s
Hình 1.5. Hệ thống treo của xe khách Hyundai Universe Mini K39s
Hệ thống treo xe khách của Hyundai Universe Mini K39s với hệ thống
treo khí cho hai hệ thống treo cầu trước và cấu sau.
Hệ thống treo bán chủ động:
Điều khiển giảm chấn thủy lực: chỉ có thể thay đổi độ nhớt của bộ giảm
chấn, và không làm tăng độ cứng cho bộ phận đàn hồi (hình 1.7). Mặc dù bị
hạn chế trong việc can thiệp vào hệ thống treo, nhưng hệ thống treo bán chủ
động tốn kém ít chi phí và tiêu thụ năng lượng ít. Trong thời gian gần đây,
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
12
nghiên cứu về hệ thống treo bán chủ động được liên tục phát triển để tạo ra
hiệu quả cao nhất, thu hẹp khoảng cách giữa các hệ thống treo bán chủ động
và hoàn toàn chủ động.
+ Dẫn động bằng van điện từ (solenoid): là loại cơ bản nhất của hệ
thống treo bán chủ động và có giá thành thấp nhất. Chúng bao gồm một van
điện từ làm thay đổi lưu lượng của dòng nhớt bên trong giảm chấn, do đó thay
đổi độ giảm chấn của hệ thống treo. Các van điện từ được nối với máy tính,
tại đó sẽ được gửi đi các lệnh phụ thuộc vào thuật toán điều khiển (thường
được gọi là kỹ thuật "Sky-Hook").
Hình 1.6. Sơ đồ hệ thống treo bán chủ động điều khiển hệ số cản.
+ Bộ giảm chấn dùng lưu chất biến từ: một phương pháp khác được
phát triển gần đây là dùng một bộ giảm chấn có chứa chất lưu biến từ, trong
hệ thống mang tên Magne Ride. Dòng chất lỏng giảm chấn được chứa các hạt
kim loại (vì vậy gọi là lưu chất biến từ). Thông qua các máy tính, đặc tính của
giảm chấn được điều khiển bởi một nam châm điện. Về cơ bản, việc tăng lưu
lượng lưu chất vào giảm chấn sẽ làm tăng độ nén, phục hồi của lò xo, và việc
giảm lưu lượng sẽ làm giảm hiệu quả hoạt động của giảm chấn.Thông tin từ
các cảm biến bánh xe (cảm biến về độ co giãn của lò xo), cảm biến vô lăng,
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
