Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của thông số (k+c) đến dao động và sự êm diệu của xe samco primas

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐAI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN TRUNG NGUYÊN

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ
(K+C) ĐẾN DAO ĐỘNG VÀ SỰ ÊM DỊU CỦA XE
SAMCO PRIMAS

Chuyên ngành: Kỹ thuật Ơ tơ – Máy kéo
Mã số ngành: 605235

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2016


ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN TRUNG NGUYÊN

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ
(K+C) ĐẾN DAO ĐỘNG VÀ SỰ ÊM DỊU CỦA
XE SAMCO PRIMAS

Chun ngành: Kỹ thuật Ơ tơ - Máy kéo
Mã số ngành: 605235

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2016


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN HỮU NHÂN
Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. NGUYỄN LÊ DUY KHẢI
Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. NGUYỄN CHÍ THANH
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày 11 tháng 01 năm 2017.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS. TS HUỲNH THANH CÔNG (Chủ tịch)
2. TS. PHẠM TUẤN ANH (Thư ký)
3. TS. NGUYỄN LÊ DUY KHẢI (Phản biện 1)
4. TS. NGUYỄN CHÍ THANH (Phản biện 2)
5. TS. NGUYỄN VĂN TRẠNG (Ủy viên)
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa.
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: TRẦN TRUNG NGUYÊN

MSHV: 12054841

Ngày, tháng, năm sinh: 21 – 03 - 1987

Nơi sinh: Bình Dương

Chun ngành: Kỹ Thuật Ơ Tô Máy Kéo

Mã số ngành: 605235

I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ
(K+C) ĐẾN DAO ĐỘNG VÀ SỰ ÊM DỊU CỦA XE SAMCO PRIMAS
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1. Tìm hiểu tổng quan về tình hình nghiên cứu có nội dụng liên quan đến đề tài.
2. Tìm hiểu lý thuyết động lực học theo phương thẳng đứng ô tô, cơ sở lý thuyết về
dao động của ơ tơ.
3. Xây dựng mơ hình hệ dao động của ô tô trong mặt phẳng dọc.
4. Xác định các thông số điều kiện đường, thông số của xe SAMCO Primas, thơng
số của hệ thống treo xe SAMCO Primas.
5. Tính tốn mơ phỏng bằng matlab.
6. Phân tích kết quả thu được. Đề xuất phương án thiết kế tối ưu, xác định K tối ưu,
đưa ra giải pháp thay đổi đặc tính phi tuyến để tăng tính êm dịu khi xe hoạt động.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 04/07/2016

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 04/12/2016
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS. Trần Hữu Nhân
Tp. HCM, ngày . . . . tháng .. . . năm 2016
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA KỸ THUÂT GIAO THÔNG
(Họ tên và chữ ký)


LỜI CÁM ƠN
Luận văn tốt nghiệp “NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA
THÔNG SỐ (K+C) ĐẾN DAO ĐỘNG VÀ SỰ ÊM DỊU CỦA XE SAMCO
PRIMAS” được hoàn thành vào tháng 12 năm 2016 tại bộ mơn Kỹ Thuật Ơ tơ –
Máy động lực tại trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh. Để đạt được
những thành quả này, trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn, ngồi nỗ
lực của bản thân, cịn có sự giúp đỡ vơ cùng q báu, sự động viên tận tình của q
thầy cơ, gia đình, bạn bè và các đồng nghiệp.
Đầu tiên, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy TS. Trần Hữu
Nhân, người đã tận tâm dìu dắt và hướng dẫn tác giả hồn thành luận văn này.
Kế đến, tác giả xin gửi lời cám ơn đến
- Các quý thầy, cô, giảng viên bộ môn Kỹ Thuật Ơ tơ – Máy động lực đã tận
tình giúp đỡ và hướng dẫn tác giả trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn.
- Ban giám đốc tổng công ty SAMCO, ban giám đốc và quý đồng nghiệp Xí
Nghiệp Cơ Khí Ơ Tơ An Lạc đã tạo điều kiện, chia sẽ, động viên và giúp đỡ tác giả

trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn.
Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, vợ và con trai đã
khuyến khích, động viên, tiếp thêm nghị lực cho tác giả hồn thành chương trình
học và hồn thành luận văn.
Một lần nữa, tác giả xin chân thành cảm ơn.
Tp. HCM, ngày 04 tháng 12 năm 2016
Học viên thực hiện

TRẦN TRUNG NGUYÊN


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Việt Nam đã và đang trong quá trình hội nhập nền kinh tế thế giới, đời sống
kinh tế ngày càng cao, mức sống người dân cũng được nâng cao và hệ quả là nhu
cầu về sự tiện nghi, tính tiện lợi cũng ngày càng được nâng cao. Sản phẩm mà
người dân sử dụng phải đáp ứng được những nhu cầu này thì mới tồn tại và phát
triển được.
Trong nền công nghiệp sản xuất ô tô tại Việt Nam, để nâng cao tính cạnh
tranh của thương hiệu, nhiều nhà sản xuất đặc biệt chú trọng đến nghiên cứu dao
động nhằm tạo ra các sản phẩm có tính êm dịu cao khi hoạt động trong những điều
kiện về cơ sở hạ tầng khác nhau ở nước ta.
Tính êm dịu của ô tô được tạo nên bởi hệ thống treo, đồng thời hệ thống treo
cũng có ảnh hưởng đến tính năng động lực học của xe. Tính êm dịu của xe chịu sự
ảnh hưởng bởi sự chuyển vị, gia tốc thẳng đứng và các chuyển động lắc dọc, lắc
ngang của xe gây ra.
Để thực luận văn nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của thông số (K+C) đến
dao động và sự êm dịu của xe Samco Primas, tác giả đã xây dựng mơ hình tốn học
về dao động của ơ tơ trong mặt phẳng dọc. Xây dựng bài tốn mơ phỏng dao động
của ô tô theo tác động của biên dạng mặt đường. Xác định các thông số của hệ
thống treo và của ô tô Samco Primas – là các thông số đầu vào để giải bài tốn mơ

phỏng. Tính tốn và giải bài tốn mơ phỏng bằng phần mềm Matlab, từ đó thu được
kết quả và so sánh và đánh giá kết quả với các tiêu chuẩn dao động ảnh hưởng đến
sức chịu đựng, sức khỏe con người, từ đó đưa ra giải pháp lựa chọn hệ số độ cứng
của bầu khí nén [K] tối ưu, phương án cải tiến hệ thống treo khí nén nhằm tăng tính
êm dịu cho xe Samco.


SUMMARY THESIS
Vietnam has been in the process of integration of the world economy,
economic life has been growing, living standards have also been enhanced and
consequently the demand for comfort, convenience also has been improved.
Products that people use need to satisfy these needs to be existed and developing.
In the manufacturing industry in Vietnam automobile, to enhance the
competitiveness of the brand, many manufacturers specially emphasis on
researching oscillations to produce products with high smoothness when operating
in the conditions of various infrastructure in our country.
Automotive smoothness created by suspension system, and suspension
system also affects the dynamic features of the car. Automotive smoothness
influenced by the displacement, vertical acceleration and vertical and horizontal
shaking of the vehicle.
To do thesis research to evaluate the effects of parameters (K + C) to
oscillation and the smoothness of Samco Primas coach, the author has developed a
mathematical model of oscillation of the automobile in the vertical plane. Author
has constructioned oscillation simulations of the automobiles on the road surface
profiles. Author has defined the parameters of the suspension system and the
coach's Samco Primas - as input parameters to solve simulation. Author has
calculated and solved problems using Matlab software simulation, thereby obtained
results, compared, and evaluated the results with the oscillation’sstandards which
affecting stamina, human’s health, thereby bring out the optimized air suspension’s
hardness [K] choosing solution, air suspension system improvement solution, to

improve the Samco’s vehicle smoothness.


LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ
Luận văn tốt nghiệp “NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA
THÔNG SỐ (K+C) ĐẾN DAO ĐỘNG VÀ SỰ ÊM DỊU CỦA XE SAMCO
PRIMAS” là kết quả của sự nỗ lực tìm tịi của chính bản thân tác giả dưới sự hướng
dẫn của thầy TS. Trần Hữu Nhân. Tác giả xin cam đoan những gì trình bày trong
luận văn là những kết quả trung thực và chính xác.
Học viên thực hiện

TRẦN TRUNG NGUYÊN


i

MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................ i
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................. ii
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ iii
DANH MỤC KÝ HIỆU ........................................................................................... iv
NHẬN XÉT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN .............................................................. v
NHẬN XÉT GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN.................................................................. vi
Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG ..........................................................................1
1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước. ...................................1
1.2 Lý do chọn đề tài .................................................................................................3
1.3 Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu .....................................................................4
1.4 Nội dung và phạm vi nghiên cứu .....................................................................10
1.5 Phương pháp nghiên cứu..................................................................................11
1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ........................................................11

1.6.1 Ý nghĩa khoa học .........................................................................................11
1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn ..........................................................................................12
1.7 Bố cục luận văn..................................................................................................12
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ...........................................................................13
2.1 Biên dạng đường giao thông.............................................................................13
2.1.1 Tổng quan hệ thống giao thông Việt Nam ...................................................13
2.1.2 Đặc điểm biên dạng đường giao thơng ........................................................13
2.1.2.1 Hàm điều hịa hình sin ..........................................................................13
2.1.2.2 Hàm bán bình phương hình sin .............................................................14
2.1.2.3 Hàm bậc ................................................................................................14
2.1.2.4 Hàm theo quy luật tuần hoàn ngẫu nhiên ..............................................15
2.1.2.5 Hàm theo quy luật ngẫu nhiên ..............................................................17
2.2 Cơ sở lý thuyết đánh giá về độ êm dịu dao động ............................................17
2.2.1 Chỉ tiêu về tần số dao động ..........................................................................17
2.2.2 Chỉ tiêu về gia tốc dao động .........................................................................18


i

2.2.3 Chỉ tiêu về gia tốc và vận tốc dao động .......................................................20
2.2.4 Chỉ tiêu về công suất dao động ....................................................................21
2.2.5 Chỉ tiêu về gia tốc dao động và thời gian dao động .....................................21
2.3 Các tiêu chuẩn đánh giá về dao động khác .....................................................22
2.3.1 Tiêu chuẩn ISO 2631 (1985). .......................................................................22
2.3.2 Tiêu chuẩn BS 6841 (1987) .........................................................................22
2.3.3 Tiêu chuẩn AS 2670 (1990) .........................................................................23
2.4.4 Tiêu chuẩn ISO 2631 – 1:1997 ....................................................................23
2.4.5 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6964 - 1:2001. ...............................................23
2.4 Ảnh hưởng của dao động đến con người ........................................................26
Chương 3: MƠ HÌNH HĨA HỆ DAO ĐỘNG CỦA XE: Mơ hình 4 bậc tự do

trong mặt phẳng dọc ...............................................................................................28
3.1 Kết cấu hệ dao động ô tô...................................................................................28
3.1.1 Phần được treo .............................................................................................28
3.1.2 Phần không được treo ..................................................................................28
3.1.3 Hệ thống treo ................................................................................................28
3.1.4 Lốp xe...........................................................................................................29
3.2 Xây dựng mô hình dao động của ơ tơ .............................................................29
3.3 Các thơng số của mơ hình mơ phỏng dao động .............................................33
3.3.1 Tọa độ trọng tâm theo chiều dọc a1, a2 ........................................................34
3.3.2 Moment quán tính khối lượng phần được treo của ơ tơ khi đầy tải Iy theo
trục Oy ...................................................................................................................35
3.3.3 Hệ số giảm chấn hệ thống treo c1, c2 ...........................................................36
3.3.4 Hệ số đàn hồi hệ thống treo k1, k2 ................................................................37
3.3.5 Hệ số đàn hồi của lốp xe ..............................................................................39
Chương 4: XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CHO BÀI TỐN MƠ PHỎNG...............40
4.1 Thơng số kỹ thuật của ơ tô SAMCO Primas ..................................................40
4.1.1 Xác định khối lượng phần được treo của ô tô khi đầy tải ........................41
4.1.2 Xác định tọa độ trọng tâm theo chiều dọc a1, a2 khi đầy tải ....................41


i

4.1.3 Xác định moment quán tính khối lượng quanh trục Oy của phần được
treo khi đầy tải ...................................................................................................42
4.1.4 Xác định hệ số giảm chấn hệ thống treo c1, c2 khi đầy tải .......................44
4.1.5 Xác định hệ số đàn hồi hệ thống treo k1, k2 bằng phương pháp thực
nghiệm đo đạc ...................................................................................................45
4.1.6 Xác định hàm đa thức mô tả hệ số đàn hồi hệ thống treo k1, k2 phi tuyến
...........................................................................................................................48
4.1.7 Xác định hệ số đàn hồi của lốp xe Kf, Kr .................................................53

4.2 Thông số điều kiện biên dạng mặt đường ......................................................55
Chương 5: TÍNH TỐN MƠ PHỎNG THU KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH .....57
5.1 Sơ đồ tính tốn mơ phỏng .................................................................................57
5.2 Sự đáp ứng theo thời gian của các giá trị chuyển vị, vận tốc, gia tốc trong 3
trường hợp áp suất P = 40, 60, 80 [Psi] .................................................................58
5.2.1 Đáp ứng theo thời gian của chuyển vị .....................................................58
5.2.2 Đáp ứng theo thời gian của giá trị vận tốc dao dộng ...............................60
5.2.3 Đáp ứng theo thời gian của giá trị gia tốc dao dộng ................................62
5.3 Sự đáp ứng theo thời gian của các giá trị chuyển vị, vận tốc, gia tốc trong
trường hợp P = 60, k1, k2 tuyến tính và phi tuyến ...............................................65
5.3.1 Đáp ứng theo thời gian của giá trị chuyển vị ...........................................65
5.3.2 Đáp ứng theo chiều cao mấp mô của giá trị vận tốc ................................67
5.3.3 Đáp ứng theo chiều cao mấp mô của giá trị gia tốc .................................69
5.4 Sự đáp ứng theo chiều cao mấp mô của các giá trị chuyển vị, vận tốc, gia
tốc trong trường hợp P = 60, k1, k2 tuyến tính và phi tuyến...............................70
5.4.1 Đáp ứng theo chiều cao mấp mô của giá trị chuyển vị ............................71
5.4.2 Đáp ứng theo chiều cao mấp mô của giá trị vận tốc ................................73
5.4.3 Đáp ứng theo chiều cao mấp mô của giá trị gia tốc .................................74
5.5 Sự đáp ứng theo vận tốc ô tô của các giá trị chuyển vị, vận tốc, gia tốc trong
trường hợp P = 60 [Psi], k1, k2 tuyến tính và phi tuyến .....................................76
5.5.1 Đáp ứng theo chiều cao mấp mô của giá trị chuyển vị ............................77
5.5.2 Đáp ứng theo chiều cao mấp mô của giá trị vận tốc ................................79


i

5.5.3 Đáp ứng theo chiều cao mấp mô của giá trị gia tốc .................................80
Chương 6: KẾT LẬN, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN CẢI TIẾN VÀ HƯỚNG
PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI .................................................................................83
6.1 Kết luận ..............................................................................................................83

6.2 Đề xuất phương án cải tiến ...............................................................................83
6.3 Hướng phát triển của đề tài .............................................................................85
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................87
PHỤ LỤC ................................................................................................................


ii

MỤC LỤC HÌNH
Hình 1.1 - Tổng thể ơ tơ khách giường nằm 2 tầng SAMCO Primas .....................6
Hình 1.2 - Tổng thể sát – xi Hyundai New Express HSX .......................................7
Hình 1.3 - Sơ đồ khối hệ thống treo khí nén trên ô tô SAMCO Primas .................8
Hình 1.4 - Hệ thống treo khí nén cầu trước trên ơ tơ SAMCO Primas ..................9
Hình 1.5 - Hệ thống treo khí nén cầu sau trên ô tô SAMCO Primas ...................10
Hình 2.1 - Mô hình ôtô chuyển động trên mặt đường mấp mơ hình sin ...............14
Hình 2.2 - Biên dạng mặt đường mô tả bằng bán bình phương hàm sin .............14
Hình 2.3 - Mơ hình ơtơ chuyển động trên mặt đường biên dạng thay đổi đột
ngột, vận tốc v .......................................................................................................15
Hình 2.4 - Biên dạng mặt đường theo quy luật tuần hoàn ngẫu nhiên ................15
Hình 2.5 - Phân tích tần số dao động theo dãy Fourier .......................................16
Hình 2.6 - Đồ thị đặc trưng mức êm dịu chuyển động của ơ tơ ...........................19
Hình 2.7 - Vùng chỉ dẫn sức khỏe của TCVN 6964 ..............................................25
Hình 3.1 - Mơ hình dao động ơ tơ trong mặt phẳng dọc ......................................30
Hình 3.2 - Phân bố khối lượng của phần được treo .............................................34
Hình 3.3 - Khối hộp chữ nhật thân xe đồng nhất .................................................35
Hình 3.4 - Đồ thị tối ưu hệ số giảm chấn cho ơ tơ có khối lượng m với tần số f ≈
1 Hz .......................................................................................................................36
Hình 3.5 - Đồ thị động lực học của bầu khí nén...................................................37
Hình 3.6 - Mặt cắt lốp xe ......................................................................................39
Hình 4.1 - Phân bố khối lượng của phần được treo .............................................41

Hình 4.2 - Tọa độ trọng tâm của ơ tơ ...................................................................42
Hình 4.3 - Đồ thị tối ưu hệ số giảm chấn cho ơ tơ có khối lượng m với tần số f ≈
1 [Hz] ....................................................................................................................44
Hình 4.4 - Đồ thị động lực học của bầu khí nén...................................................45
Hình 4.5 - Các vị trí tính toán của bầu khí nén ....................................................46
Hình 4.6 - Đo đạc thực nghiệm áp suất tác dụng trong bầu khí nén ...................46


ii

Hình 4.7 - Bản vẽ 3D tính tốn thể tích bầu khí nén tại các vị trí C, L và E ......47
Hình 4.8 - Đồ thị mối quan hệ giữa vị trí hình học và lực tác dụng lên bầu khí
nén .........................................................................................................................49
Hình 4.9 - Đồ thị mối quan hệ giữa hành trình và lực tác dụng lên bầu khí nén.50
Hình 4.10 - Đồ thị độ cứng k của bầu khí nén tương ứng với hành trình làm việc
...............................................................................................................................51
Hình 4.11 - Đồ thị độ cứng k tương ứng với 3 trường hợp áp suất......................52
Hình 4.12 - Đồ thị thể hiện giá trị của đa thức xấp xỉ và giá trị k thực tế ...........53
Hình 4.13 - Mặt cắt lốp xe ....................................................................................54
Hình 4.14 - Biên dạng mặt đường mô tả bằng bán bình phương hàm sin ...........56
Hình 5.1 - Sơ đồ tính tốn mơ phỏng ....................................................................57
Hình 5.2 - Đồ thị chuyển vị x theo thời gian trong 3 trường hợp áp suất ............58
Hình 5.3 - Đồ thị chuyển vị θ theo thời gian trong 3 trường hợp áp suất ............60
Hình 5.4 - Đồ thị vận tốc dx theo thời gian trong 3 trường hợp áp suất .............61
Hình 5.5 - Đồ thị vận tốc góc dθ theo thời gian trong 3 trường hợp áp suất ......62
Hình 5.6 - Đồ thị gia tốc ddx theo thời gian trong 3 trường hợp áp suất ............63
Hình 5.7 - Đồ thị gia tốc góc ddθ theo thời gian trong 3 trường hợp áp suất .....64
Hình 5.8 - Đồ thị chuyển vị x theo thời gian vớik tuyến tính và k phi tuyến ........65
Hình 5.9 - Đồ thị chuyển vị góc θ theo thời gian với k tuyến tính và k phi tuyến 66
Hình 5.10 - Đồ thị vận tốc dx theo thời gian vớik tuyến tính và k phi tuyến ........67

Hình 5.11 - Đồ thị vận tốc góc dθ theo thời gian với k tuyến tính và k phi tuyến68
Hình 5.12 - Đồ thị gia tốc ddx theo thời gian với k tuyến tính và k phi tuyến......69
Hình 5.13 - Đồ thị gia tốc góc ddθ theo thời gian với k tuyến tính và k phi tuyến
...............................................................................................................................70
Hình 5.14 - Đồ thị chuyển vị x theo độ cao mấp mơ với k tuyến tính và k phi
tuyến ......................................................................................................................71
Hình 5.15 - Đồ thị chuyển vị góc θ theo độ cao mấp mơvớik tuyến tính và k phi
tuyến ......................................................................................................................72
Hình 5.16 - Đồ thị vận tốc dx theo độ cao mấp mơ vớik tuyến tính và k phi tuyến
...............................................................................................................................73


ii

Hình 5.17 - Đồ thị vận tốc góc dθ theo độ cao mấp mơvớik tuyến tính và k phi
tuyến ......................................................................................................................74
Hình 5.18 - Đồ thị gia tốc ddx theo độ cao mấp mơ với k tuyến tính và k phi tuyến
...............................................................................................................................75
Hình 5.19 - Đồ thị gia tốc góc ddθ theo độ cao mấp mơvới k tuyến tính và k phi
tuyến ......................................................................................................................75
Hình 5.20 - Đồ thị chuyển vị x theo vận tốc di chuyển ơ tơ với k tuyến tính và k
phi tuyến ................................................................................................................77
Hình 5.21 - Đồ thị chuyển vị góc θ theo tốc độ di chuyển của ơ tơvớik tuyến tính
và k phi tuyến ........................................................................................................78
Hình 5.22 - Đồ thị vận tốc dao dộng dx theo vận tốc di chuyển ô tô với k tuyến
tính và k phi tuyến .................................................................................................79
Hình 5.23 - Đồ thị vận tốc góc dθ theo tốc độ di chuyển của ơ tơvớik tuyến tính
và k phi tuyến ........................................................................................................80
Hình 5.24 - Đồ thị gia tốc ddx theo vận tốc di chuyển ơ tơ với k tuyến tính và k
phi tuyến ................................................................................................................81

Hình 5.25 - Đồ thị gia tốc góc ddθ theo tốc độ di chuyển của ơ tơvớik tuyến tính
và k phi tuyến ........................................................................................................82


iii

MỤC LỤC BẢNG
Bảng 1.1 - Thông số kỹ thuật xe SAMCO Primas ...............................................4
Bảng 2.1 - Phản ứng của cơ thể con người đối với những mức rung động khác
nhau phụ thuộc vào trọng số gia tốc ...................................................................26
Bảng 2.2 - Mức độ ảnh hưởng của dao động đến sức khỏe con người ứng với
các dãy tần số ......................................................................................................26
Bảng 3.1 - Thông số mơ hình dao động ơtơ trong mặt phẳng dọc .....................31
Bảng 3.2 - Các thành phần khối lượng xe SAMCO Primas ...............................34
Bảng 4.1 - Thông số các thành phần khối lượng xe SAMCO Primas................40
Bảng 4.2 - Bảng tọa độ trọng tâm theo chiều cao của các thành phần trên xe
SAMCO Primas ..................................................................................................42
Bảng 4.3 - Bảng thơng số bầu khí nén Firestone 1T15L-4 (W01-358-9414) ....48
Bảng 4.4 - Tổng hợp thông số cho bài tốn mơ phỏng ......................................55
Bảng 5.1 - Bảng thơng số tính tốn với 3 trường hợp áp suất 40, 60, 80 [Psi] ..58
Bảng 5.2 - Bảng thơng số tính tốn với 2 trường hợp k tuyến tính và phi tuyến
............................................................................................................................65
Bảng 5.3 - Bảng thơng số tính tốn với 2 trường hợp k tuyến tính và phi tuyến,
chiều cao mấp mơ thay đổi .................................................................................71
Bảng 5.4 - Bảng thơng số tính tốn với 2 trường hợp k tuyến tính và phi tuyến,
vận tốc ô tô di chuyển thay đổi ...........................................................................76


iv

DANH MỤC KÝ HIỆU
Ac : Diện tích tác dụng bầu khí nén tại điểm Lc
Ae : Diện tích tác dụng bầu khí nén tại điểm Le
a1 : Khoảng cách từ trọng tâm C đến cầu trước ô tô.
a2 : Khoảng cách từ trọng tâm C đến cầu sau ô tô.
AR : Tỉ số giữa chiều cao và chiều rộng lốp xe
c1 : Hệ số giảm chấn hệ thống treo trước
c2 : Hệ số giảm chấn hệ thống treo sau
𝑑1 : Chiều dài mấp mô
𝑑2 : Chiều cao mấp mô
DR : Đường kính vành lốp xe
dx : Vận tốc theo phương thẳng đứng của ô tô khi dao động
dθ : Vận tốc góc quanh trục Oy của ơ tơ khi dao động
ddx : Gia tốc theo phương thẳng đứng của ô tơ khi dao động
ddθ : Gia tốc góc quanh trục Oy của ô tô khi dao động
f

: Tần số dao động

GDC : Khối lượng cụm động cơ - hộp số (ly hợp, két nước, intercooler)
GKX : Khối lượng khung chassis
GTNL: Khối lượng thùng nhiên liệu
GKV : Khối lượng khung xương khoang hành khách và tấm vỏ
GK : Khối lượng kính hông, trước và sau
GML: Khối lượng máy lạnh
GGN : Khối lượng giường nằm và ghế tài xế
GNT : Khối lượng ván sàn và nội thất
GHK : Khối lượng hành khách (đầy tải)
GHL : Khối lượng hành lý (đầy tải)
GBXDP: Khối lượng bánh xe dự phòng

GTT : Khối lượng cụm cầu trước
GTS : Khối lượng cụm cầu sau


iv

GBXT: Khối lượng bánh xe cầu trước
GBXS: Khối lượng bánh xe cầu sau
g

: Gia tốc trọng trường (g = 9.81m/s2)

ℎ𝑟 : Chiều cao mặt cắt lốp xe
h

: Chiều cao hình chữ nhật giả định tính moment quán tính

I0

: Moment quán tính khối lượng bản thân phần được treo

Iy

: Moment quán tính khối lượng quanh trục Oy của thân ơ tơ

k1 : Hệ số đàn hồi hệ thống treo trước
k2 : Hệ số đàn hồi hệ thống treo sau
Kf : Hệ số đàn hồi bánh xe trước
Kr : Hệ số đàn hồi bánh xe sau
Kw : Hệ số độ đàn hồi lốp xe

K : Hệ số êm dịu
𝑘𝑏 : Độ đàn hồi của phần tử đàn hồi trong hệ thống treo
Lc : Tải tác dụng khi nén bầu khí nén
Le : Tải tác dụng khi kéo bầu khí nén
L1 : Khoảng cách từ tâm cầu trước đến điểm O
l

: Chiều dài hình chữ nhật giả định tính moment qn tính

𝑚𝑏 : Khối lượng được treo
𝑚𝑢 : Khối lượng không được treo
m1 : Khối lượng không được treo đặt lên hệ thống treo trước.
m2 : Khối lượng không được treo đặt lên hệ thống treo sau.
m : Khối lượng thân ô tô khi đầy tải
mw : Khối lượng của bánh xe
P

: Áp suất

Pgc : Áp suất khí nén tại điểm Lc
Pge : Áp suất khí nén tại điểm Le
Pac : Áp suất tuyệt đối tại Lc
Pae : Áp suất tuyệt đối tại Le


iv

Pal : Áp suất tuyệt đối tại vị trí cân bằng L
𝑅𝑀𝑆(𝑍)̈2 : Giá trị bình phương trung bình của gia tốc dao động thẳng đứng
truyền qua chân

𝑅𝑀𝑆(𝑍𝑔̈ )2 : Giá trị bình phương trung bình của gia tốc thẳng đứng truyền qua
ghế ngồi
𝑅𝑀𝑆(𝑋)̈2 : Giá trị bình phương trung bình gia tốc theo phương dọc
𝑅𝑀𝑆(𝑌)̈2 : Giá trị bình phương trung bình gia tốc theo phương ngang
R

: Bán kính tâm quay – là khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến tâm quay

𝑅𝑀𝑆 (𝑥̈ ): Giá trị trung bình của gia tốc dao động
SN : Chiều rộng danh nghĩa lốp xe
𝑡

: Thời gian

T

: Chu kỳ dao động

V1 : Thể tích bầu khí nén tại vị trí cân bằng L
Vc : Thể tích bầu khí nén tại vị trí Lc
Ve : Thể tích bầu khí nén tại vị trí Le
V

: Vận tốc của ô tô

x

: Chuyển vị theo phương thẳng đứng của ô tô khi dao động

𝑥̈

: Gia tốc dao động

x

: Chuyển động theo phương thẳng đứng của thân ô tô

x1 : Chuyển động theo phương thẳng đứng của bánh xe trước
x2 : Chuyển động theo phương thẳng đứng của bánh xe sau
y1 : Kích động của mặt đường ở bánh xe trước
y2 : Kích động của mặt đường ở bánh xe sau
𝜔0 : Tần số góc
θ

: Góc lắc thân xe trong mặt phẳng dọc

∆hc : Độ nén của bầu khí nén
∆he : Độ giản của bầu khí nén


v

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................


vi

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................


1

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG
1.1

Tổng quan tình hình nghiên cứu liên quan trong và ngồi nước
Ơ tơ khách 2 tầng đầu tiên được sử dụng ở Việt Nam là xe buýt 2 tầng, sử

dụng tại thành phố Hồ Chí Minh, phục vụ việc di chuyển nội thành của hành khách
thông qua tuyến buýt số 06 – Bến xe Chợ Lớn – Đại Học Nông Lâm. Tuy nhiên do
cơ sở hạ tầng chưa phù hợp với loại ô tô 2 tầng nói chung và cho ơ tơ khách giường
nằm 2 tầng nói riêng. Cho đến năm 2006, ơ tơ khách giường nằm 2 tầng đầu tiên
mới xuất hiện tại Việt Nam, với những ưu điểm trong vận chuyển hành khách nên
trong 10 năm từ 2006 đến 2015 nhu cầu sử dụng của loại ô tô này trong dịch vụ vận
tải hành khách tăng lên hàng năm.

Theo số liệu của Cục Đăng Kiểm tính đến 09/2014, số ơ tơ khách giường
nằm 2 tầng trên cả nước là khoảng 4553 xe, tổng số ô tô khách tham gia dịch vụ vận
tải hành khách khoảng 45800 xe. Như vậy số lượng ô tô khách giường nằm chiếm
khoảng 10%. Con số này dự đoán sẽ tăng tiếp tục theo nhu cầu của hành khách bởi
vì các ưu điểm như sau:
+ Tính tiện nghi cao: hầu hết các ô tô khách giường nằm đều được trang bị
nội thất rộng rãi và sang trọng, tạo cảm giác cho hành khách thoải mái như đang ở
nhà, một số xe cịn có nhà vệ sinh phục vụ hành khách trong khi xe vẫn đang vận
hành. Hành khách có thể ngủ, nghỉ ngơi trong lúc di chuyển. Hầu hết các tuyến xe
đường dài đều sử dụng xe khách giường nằm 2 tầng.
+ Vận chuyển nhanh, tiết kiệm thời gian cho hành khách: Hầu hết các ô tô
khách giường nằm đều hoạt động trên tuyến cố định và vận hành trên các đường
liên tỉnh nên thời gian được rút ngắn. Đồng thời hành khách có thể ngủ nghỉ thoải
mái nhất là vào ban đêm, giúp hành khách tận dụng được thời gian.
+ Chi phí di chuyển của hành khách thấp: So với tàu hỏa thì chi phí khi di
chuyển bằng ơ tô khách giường nằm thấp hơn khoảng 40%, trong khi thời gian di
chuyển là như nhau, một số tuyến thời gian còn ngắn hơn.


2

Tuy nhiên, ơ tơ khách giường nằm 2 tầng có kích thước, khối lượng rất lớn,
đặc biệt là trọng tâm xe cao hơn so với xe khách trang bị ghế ngồi. Chính vì vậy sự
ổn định dao động và sự êm dịu của ô tô khách giường 2 tầng nằm chưa cao. Hiện tại
ở Việt Nam có khoảng 6 thương hiệu xe khách giường nằm, hầu hết đều được sản
xuất trong nước. Mỗi loại được từng hãng thiết kế phần khung vỏ riêng, sử dụng
trên nhiều kiểu sát – xi khác nhau, chủ yếu là có nguồn gốc nhập khẩu từ Hàn Quốc,
Trung Quốc. Vì thế các ơ tơ này có thơng số kỹ thuật và đặc tính hoạt động khác
nhau. Đặc biệt là đặc tính về dao động và sự êm dịu của ô tô. Điều này dẫn đến hiện
trạng là các xe hoạt động trong điều kiện đường sá ở Việt Nam sẽ không đạt được

sự êm dịu tốt nhất. Tác giả nhận thấy đây là vấn đề cấp thiết phải được nghiên cứu
để hoàn thiện cho những thiết kế cho ô tô khách giường nằm sử dụng tại Việt Nam.
Ở Việt Nam cũng đã có một số nghiên cứu về hệ thống treo của xe khách giường
nằm 2 tầng như:
+ Nghiên cứu đánh giá độ êm dịu của ô tô khách 29 chỗ ngồi sản xuất tại
Việt Nam. Đề tài luận văn Thạc sĩ do TS Phan Minh Đức hướng dẫn, Thạc sĩ Bùi
Quốc Vĩnh thực hiện năm 2011. Trong đề tài này Thạc sĩ Bùi Quốc Vĩnh đã nghiên
cứu đánh giá êm dịu của ô tô khách 29 chỗ sử dụng hệ thống treo nhíp lá. Đây là hệ
thống treo có hệ số độ cứng bộ phận đàn hồi biến thiên tuyến tính. Tác giả tính tốn
dao động mơ hình ½ xe theo phương dọc và phương ngang với mấp mô biên dạng
đường quốc lộ 1A
+ Nghiên cứu dao động của xe khách giường nằm. Bài nghiên cứu của các
tác giả Phạm Xuân Mai, Phạm Văn Tài, Phạm Nguyễn An Dương, Phan Quỳnh
Trung.
+ Nghiên cứu độ êm dịu của loại xe khách hai tầng giường nằm Hyundai
Universe – 2F chạy các tỉnh phía nam. Đề tài luận văn Thạc sĩ do PGS. TS Nguyễn
Văn Phụng hướng dẫn. Thạc sĩ Nguyễn Khôi Nguyên thực hiện năm 2015. Trong
luận văn này tác giả đã nghiên cứu dao động bằng mơ hình 7DOF, tìm gia tốc độ
nguy hiểm của xe khi chuyển động trên mặt đường có biên dạng bán hình sin và độ
mấp mơ tới hạn của mặt đường.


3

+ Nghiên cứu mức độ êm dịu của xe bus Daewoo BC 212 MA sử dụng trong
Thành Phố Hồ Chí Minh. Đề tài luận văn thạc sĩ do PGS. TS Nguyễn Văn Phụng
hướng dẫn, Thạc sĩ Hồ Văn Hóa thực hiện năm 2015. Trong luận văn này tác giả
nghiên cứu mức độ em dịu dựa trên mơ hình trong mặt phẳng dọc. Hệ thống treo
của đối tượng nghiên cứu có bộ phận đàn hồi là nhíp lá. Đây là hệ thống treo có hệ
số độ cứng biên thiên tuyến tính. Sau khi tính tốn tác giả đưa ra các thơng số tối ưu

cho hệ thống treo xe Daewoo BC 212 MA.
+ Nghiên cứu ảnh hưởng của dao động lên hành khách trong xe khách
giường nằm. Luận văn thạc sĩ của tác giả Nguyễn Xuân Ngọc, trong luận văn này
tác giả khảo sát và tính tốn dao động đối với xe khách giường nằm Thaco –
Mobihome HB120, tác giả tính tốn tần số dao động thích hợp ảnh hưởng tới hành
khách bằng phần mềm Matlab.
+ Bài báo nghiên cứu: “Random Vibration of a Road Vehicle” của tác giả

Özgür BAYRAKDAR, trong nghiên cứu này đặc tính dao động tự do được tính
tốn bằng phần mềm Mathematica, dao động của xe được tính tốn trên mơ hình
tốn học 1/4, mặt phẳng dọc, sau khi tính tốn được tần số dao động tự nhiên so
sánh với các thơng số có sẵn trong lý thuyết cơ sở, kết quả được trình bày dưới hình
thức đồ thị và hàm số.
1.2

Lý do chọn đề tài
Với những tiện ích, ưu điểm lớn của ô tô khách giường nằm 2 tầng mang lại

cho cuộc sống. Tuy nhiên thời gian vừa qua có một số sự việc liên quan đến sự an
tồn của ơ tơ khách giường nằm 2 tầng. Thậm chí ơ tơ khách giường nằm 2 tầng cịn
bị cấm hoạt động trên một số tuyến đường.
Đồng thời thông qua một số ý kiến phản ảnh của khách hàng sử dụng ô tô
khách giường nằm 2 tầng SAMCO Primas như:
+ Khi ơ tơ chạy qua một số vị trí đường xấu thì rất giằng xóc, gây khó chịu
cho hành khách.
+ Sau những chuyến di chuyển, hành khách thường cảm thấy mệt mỏi do ô
tô dao động quá nhiều.


4

+ Khi ô tô hoạt động trên đường cao tốc hành khách có cảm giác ơ tơ “ bồng
bềnh”
+ Ơ tô thường bị “chúi đầu”.
Được sự định hướng của thầy hướng dẫn – TS Trần Hữu Nhân và sự mong
muốn của bản thân tác giả về việc nghiên cứu sâu hơn sự êm dịu của ô tô khách
giường nằm 2 tầng khi hoạt động ở Việt Nam, đáp ứng nhu cầu sử dụng ngày càng
tăng của loại ô tô này, ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn lắp ráp và sản
xuất ô tô để nâng cao sự êm dịu của ô tô khách giường nằm 2 tầng nối chung và của
xe SAMCO Primas nói riêng nên tác giả đã quyết định chọn đề tài “NGHIÊN CỨU
ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ (K+C) ĐẾN DAO ĐỘNG VÀ SỰ
ÊM DỊU CỦA XE SAMCO PRIMAS” để thực hiện luận văn Thạc sĩ của mình.
1.3

Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu:
Mục tiêu của luận văn: Từ việc tính tốn mơ phỏng sự hoạt động của hệ

thống treo khí nén có thể tìm được giá trị của thơng số K để đưa ra được giải pháp
thay đổi đường đặc tính phi tuyến bằng việc thay đổi áp suất hiệu chỉnh ban đầu của
bầu khí nén, từ đó có thể tăng tính êm dịu của xe khi hoạt động, khắc phục được
những phản ánh của hành khách, làm tăng sự hài lòng của khách hàng khi sử dụng
xe SAMCO Primas.
Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống treo khí nén của ơ tơ khách giường nằm 2
tầng SAMCO PRIMAS được SAMCO sản xuất trên nền sát – xi Hyundai New
Express HSX.
Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật xe SAMCO Primas
1

Thơng tin chung

1.1

Loại phương tiện

Ơ tơ khách (có giường nằm)

1.2

Nhãn hiệu

SAMCO

1.3

Số loại

PRIMAS KFE6

1.4

Xuất xứ

Trong nước

1.5

Cơ sở sản xuất

Tổng Cơng Ty Cơ Khí Giao Thơng
Vận Tải Sài Gịn – TNHH Một