Nghiên cứu đánh giá độ êm dịu của xe thiết giáp BTR 60PB bằng matlab simulink

TÓM TẮT
Đề tài: "Nghiên cứu đánh giá độ êm dịu của xe thiết giáp BTR - 60PB bằng
Matlab - Simulink", nội dung gồm: Thứ nhất, nghiên cứu tổng quan mô tả phương
pháp khảo sát dao động của hệ thống treo của xe bốn cầu bằng phần mềm Matlab Simulink. Thứ hai, xây dựng mơ hình dao động và thiết lập hệ phương trình vi phân
dao động. Thứ ba, xác định giá trị các thông số của hệ thống dao động. Khảo sát
đánh giá chất lượng của hệ thống treo với những ưu điểm và nhược điểm. Thứ bốn,
tối ưu hóa thiết kế hệ thống treo ghế lái theo phương pháp thuật toán di truyền,
nhằm nâng cao độ êm dịu cho vị trí ghế lái. Phần cuối, kết luận và khuyến nghị
hướng nghiên cứu tiếp theo.
Ưu điểm của luận văn này là vừa có tính lý thuyết và tính thực tiễn. Đề tài đã
quan tâm đến các vấn đề trong dao động ghế lái xe trong hệ thống tổng thể thân xe,
đã đưa ra một kết quả hoàn toàn mới và độ tin cậy. Chúng ta có thể phát triển đề tài
này để cải thiện nâng cấp ghế lái và hệ thống treo xe bọc thép BTR - 60PB.

SUMMARY
Thesis: "Study assessing the mellow of armored vehicles BTR - 60PB by
Matlab - Simulink", the contents are: Firstly, the research described the overview of
survey methodology on oscillations of the suspension in four different boxes vehicle
by Matlab - Simulink software. Secondly, building vehicle model and establishing
oscillation equations. Next, determining the value of the parameters of the
oscillating system. Surveying and assessing the quality of the suspension with the
advantages and disadvantages. After that, optimal seat suspension design of vehicle
using genetic algorithms, to enhance the mellow to the driver's seat position.
Finally, conclusions and recommendations for further studies.
The advantage of this topic was both theoretical and practical. This thesis was
concerned about the problems in the driving seat oscillations in overall body
system, has launched a completely new results and reliability. We can develop this
theme to improve the driver's seat and upgrad suspensional system of the armored
vehicles BTR - 60PB.
v

MỤC LỤC
Tựa trang .......................................................................................................... TRANG
Quyết định giao đề tài
Lý lịch cá nhân ............................................................................................................. i
Lời cam đoan.............................................................................................................. iii
Lời cảm tạ .................................................................................................................. iv
Tóm tắt ........................................................................................................................ v
Mục lục ...................................................................................................................... vi
Danh sách các ký hiệu ................................................................................................. x
Danh sách các hình vẽ ............................................................................................... xii
Danh sách các bảng .................................................................................................. xiv
Chương 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU .................................................................. 1
1.1. Tổng quan về hướng nghiên cứu ........................................................................... 1
1.1.1. Tình hình nghiên cứu đề tài ............................................................................... 1
1.1.1.1. Ngồi nước ..................................................................................................... 1
1.1.1.2. Trong nước ..................................................................................................... 2
1.1.2. Các hướng nghiên cứu dao động ô tô ................................................................ 4
1.1.3. Dao động của ô tô và ảnh hưởng của dao động .................................................. 8
1.1.3.1. Dao động của ô tô ........................................................................................... 8
1.1.3.2. Ảnh hưởng của dao động ô tô ......................................................................... 9
1.1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới dao động ô tô ........................................................ 11
1.1.4. Các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu của ô tô .......................................................... 12
1.1.4.1. Tần số dao động ............................................................................................ 13
1.1.4.2. Gia tốc dao động ........................................................................................... 13
1.1.4.3. Chỉ tiêu dựa trên số liệu cảm giác theo gia tốc và vận tốc dao động .............. 13
1.1.4.4. Đánh giá cảm giác theo công suất dao động .................................................. 15
1.1.4.5. Đánh giá cảm giác theo gia tốc dao động và thời gian tác động ..................... 16
1.1.4.6. Đánh giá dựa theo trị số hiệu quả của gia tốc dao động (bình phương trung
bình của gia tốc dao động) ......................................................................................... 18

vi


1.1.4.7. Chỉ tiêu về an toàn chuyển động và tải trọng tác dụng xuống nền đường ...... 19
1.1.4.8. Tiêu chuẩn về độ êm dịu của Việt Nam......................................................... 21
1.1.5. Khái quát về mô phỏng ................................................................................... 22
1.1.5.1. Khái niệm về mô phỏng ................................................................................ 22
1.1.5.2. Khái quát về mô phỏng dao động ô tơ ........................................................... 23
1. 2. Tính cấp thiết và ý nghĩa của đề tài .................................................................... 24
1. 2.1. Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................. 24
1.2.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .......................................................................... 25
1.3. Mục đích nghiên cứu và đối tượng nghiên cứu ................................................... 26
1.3.1. Mục đích nghiên cứu ...................................................................................... 26
1.3.2. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................... 26
1.4. Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài .......................................................................... 26
1.4.1. Nhiệm vụ của đề tài ......................................................................................... 26
1.4.2. Giới hạn của đề tài ........................................................................................... 26
1.5. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 27
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT LẬP HỆ PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN
DAO ĐỘNG CỦA XE .............................................................................................. 28
2.1. Các thành phần của hệ dao động ......................................................................... 28
2.1.1. Khối lượng được treo M .................................................................................. 28
2.1.2. Khối lượng khơng được treo m ........................................................................ 29
2.2. Mơ hình dao động tương đương của xe 4 cầu...................................................... 29
2.2.1. Mơ hình phẳng dao động liên kết tổng quát “đường – xe – người” .................. 30
2.2.2. Mơ hình dao động một phần tư xe ................................................................... 31
2.2.3. Mơ hình phẳng dao động ngang thân xe ........................................................... 31
2.2.4. Mơ hình dao động khơng gian của xe............................................................... 32
2.2.5. Mơ hình phẳng dao động dọc thân xe............................................................... 33

2.3. Hàm kích thích dao động từ mặt đường .............................................................. 34
2.4. Các giả thiết xây dựng mơ hình khảo sát ............................................................. 36
2.5. Thiết lập hệ phương trình vi phân mơ tả mơ hình dao động ............................... 38

vii


2.5.1. Xây dựng mơ hình phẳng dao động dọc của ô tô bốn cầu................................. 38
2.5.2. Xây dựng hệ phương trình vi phân cho hệ dao động ô tô ................................. 39
2.5.2.1. Xây dựng phương trình Lagrange loại 2 cho hệ dao động ơ tơ bốn cầu ......... 39
2.5.2.2. Phương trình vi phân cho khối lượng được treo (thân xe).............................. 41
2.5.2.3. Phương trình vi phân cho khối lượng khơng được treo cầu số 1 .................... 42
2.5.2.4. Phương trình vi phân cho khối lượng không được treo cầu số 2 .................... 42
2.5.2.5. Phương trình vi phân cho khối lượng khơng được treo cầu số 3 .................... 43
2.5.2.6. Phương trình vi phân cho khối lượng không được treo cầu số 4 .................... 43
2.5.2.7. Phương trình vi phân cho ghế lái xe .............................................................. 44
2.5.2.8. Các lực động bánh xe xuống nền đường........................................................ 45
Chương 3: KHẢO SÁT ĐỘ ÊM DỊU XE BTR - 60PB BẰNG MATLAB SIMULINK ............................................................................................................... 46
3.1. Giới thiệu hệ thống treo xe BTR - 60PB ............................................................. 46
3.2. Thông số kỹ thuật về dao động của xe BTR - 60PB ............................................ 47
3.2.1. Các thông số kỹ thuật về dao động của xe ........................................................ 47
3.2.2. Các thơng số cần tính tốn bổ sung .................................................................. 49
3.2.3. Tần số dao động riêng thân xe ......................................................................... 50
3.3. Mô hình hóa và mơ phỏng dao động của ơ tơ bằng Matlab – Simulink ............... 51
3.3.1. Giới thiệu về Simulink ..................................................................................... 51
3.3.2. Sơ đồ tổng thể mô phỏng dao động của ô tô bằng Matlab – Simulink .............. 54
3.3.3. Sơ đồ các khối chức năng theo các phương trình vi phân đã thiết lập ............... 55
3.3.3.1. Khối mô phỏng thân xe ................................................................................. 55
3.3.3.2. Khối mô phỏng cầu số 1 ............................................................................... 56
3.3.3.3. Khối mô phỏng cầu số 2 ............................................................................... 56

3.3.3.4. Khối mô phỏng cầu số 3 ............................................................................... 56
3.3.3.5. Khối mô phỏng cầu số 4 ............................................................................... 56
3.3.3.6. Khối mô phỏng ghế lái xe ............................................................................. 57
3.3.3.7. Khối mô phỏng biên dạng mặt đường ........................................................... 57
3.3.3.8. Khối mô phỏng lực động bánh xe xuống nền đường ..................................... 57

viii


3.4. Thiết kế giao diện Matlab .................................................................................. 58
3.4.1. Code Malab (xem phụ lục 2) ............................................................................ 58
3.4.2. Xây dựng giao diện Matlab – Guide ................................................................ 58
3.5. Kết quả khảo sát độ êm dịu xe thiết giáp BTR - 60PB ........................................ 61
3.5.1. Chế độ tính tốn............................................................................................... 61
3.5.2. Kết quả khảo sát .............................................................................................. 61
3.5.2.1. Kết quả khảo sát vị trí trọng tâm xe............................................................... 62
3.5.2.2. Kết quả khảo sát vị trí ghế lái ........................................................................ 64
3.5.2.3. Kết quả khảo sát lực động bánh xe ................................................................ 66
3.6. Đánh giá kết luận về kết quả khảo sát ................................................................. 66
3.6.1.Đánh giá về kết quả khảo sát............................................................................. 66
3.6.2.Kết luận về kết quả khảo sát ............................................................................. 68
Chương 4: GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO GHẾ LÁI
XE THIẾT GIÁP BTR - 60PB BẰNG THUẬT TOÁN DI TRUYỀN ....................... 69
4.1. Lí do chọn giải pháp ........................................................................................... 69
4.2. Mơ tả giải pháp ................................................................................................... 69
4.2.1. Mục đích và yêu cầu giải pháp ......................................................................... 69
4.2.2. Thực trạng của ghế lái xe BTR – 60PB ............................................................ 70
4.2.3. Nội dung giải pháp........................................................................................... 70
4.3. Kết quả khảo sát sau khi lắp hệ thống treo cho ghế lái ........................................ 72
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ........................................................... 76

5.1. Kết luận kết quả đã đạt được của đề tài luận văn ................................................. 76
5.2. Khuyến nghị về các hướng nghiên cứu tiếp theo ................................................. 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 78
PHỤ LỤC.................................................................................................................. 80

ix


DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU
Thông số

STT

Ký hiệu

Đơn vị

1

Khối lượng được treo

M

kg

2

Khối lượng không được treo cầu số 1

m1

kg

3

Khối lượng không được treo cầu số 2

m2

kg

4

Khối lượng không được treo cầu số 3

m3

kg

5

Khối lượng không được treo cầu số 4

m4

kg

6

Mô men quán tính của khối lượng được treo

Jy

kg.m2

7

Độ cứng của hệ thống treo cầu số 1

c1

N/m

8

Độ cứng của hệ thống treo cầu số 2

c2

N/m

9

Độ cứng của hệ thống treo cầu số 3

c3

N/m

10

Độ cứng của hệ thống treo cầu số 4

c4

N/m

11

Độ cứng của lốp xe cầu số 1

cw1

N/m

12

Độ cứng của lốp xe cầu số 2

cw2

N/m

13

Độ cứng của lốp xe cầu số 3

cw3

N/m

14

Độ cứng của lốp xe cầu số 4

cw4

N/m

15

Độ cứng của phần tử đàn hồi ghế lái

cse

N/m

16

Hệ số cản giảm chấn của giảm chấn cầu số 1

k1

Ns/m

17

Hệ số cản giảm chấn của giảm chấn cầu số 2

k2

Ns/m

18

Hệ số cản giảm chấn của giảm chấn cầu số 3

k3

Ns/m

19

Hệ số cản giảm chấn của giảm chấn cầu số 4

k4

Ns/m

20

Hệ số cản của lốp xe cầu số 1

kw1

Ns/m

21

Hệ số cản của lốp xe cầu số 2

kw2

Ns/m

x


STT

Thông số

Ký hiệu

Đơn vị

22

Hệ số cản của lốp xe cầu số 3

kw3

Ns/m

23

Hệ số cản của lốp xe cầu số 4

kw4

Ns/m

24

Hệ số cản của ghế lái xe

kse

Ns/m

25

Góc lắc dọc thân xe

26

Dịch chuyển của khối lượng được treo

Z

m

27

Gia tốc dịch chuyển khối lượng được treo

Z

..

m/s2

28

Dịch chuyển khối lượng không được treo cầu số 1

ξ1

m

29

Dịch chuyển khối lượng không được treo cầu số 2

ξ2

m

30

Dịch chuyển khối lượng không được treo cầu số 3

ξ3

m

31

Dịch chuyển khối lượng không được treo cầu số 4

ξ4

m

32

Dịch chuyển khối lượng ghế lái xe

zse

m

33

Biên dạng mặt đường

34

Lực động bánh xe cầu 1 tác dụng xuống đường

Fw1

N

35

Lực động bánh xe cầu 2 tác dụng xuống đường

Fw2

N

36

Lực động bánh xe cầu 3 tác dụng xuống đường

Fw3

N

37

Lực động bánh xe cầu 4 tác dụng xuống đường

Fw4

N

38

Chiều dài cơ sở ô tô

L

m

39

Khoảng cách từ tâm ghế lái xe đến trọng tâm C

lse

m

40

Khoảng cách từ tâm cầu số 1 đến trọng tâm C

l1

m

41

Khoảng cách từ tâm cầu số 2 đến trọng tâm C

l2

m

42

Khoảng cách từ tâm cầu số 3 đến trọng tâm C

l3

m

43

Khoảng cách từ tâm cầu số 4 đến trọng tâm C

l4

m

rad

q1,q2,q3,q4

xi


DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ
Chương 1
Hình 1.1: Xe thiết giáp BTR - 60PB ........................................................................... 1
Hình 1.2: Sơ đồ mối quan hệ chức năng hệ thống “đường - xe - người” ...................... 5
Hình 1.3: Sơ đồ cấu trúc nghiên cứu hệ thống “đường - xe - người” ........................... 7
Hình 1.4: Sơ đồ xác định thực nghiệm hệ số độ êm dịu K ......................................... 14
Hình 1.5: Gia tốc dao động phụ thuộc vào thời gian.................................................. 19
Hình 1.6: Tải trọng thẳng đứng giữa bánh xe và mặt đường ...................................... 20
Hình 1.7: Sơ đồ mơ hình mơ phỏng tổng hợp ............................................................ 23
Chương 2
Hình 2.1: Mơ hình dao động liên kết tổng qt “đường - xe - người” ........................ 30
Hình 2.2: Mơ hình một phần tư xe ............................................................................ 31
Hình 2.3: Mơ hình phẳng dao động ngang ................................................................ 31
Hình 2.4: Mơ hình dao động khơng gian của ơ tơ bốn cầu......................................... 32
Hình 2.5: Mơ hình phẳng dao động dọc .................................................................... 33
Hình 2.6: Mấp mơ đơn vị của mặt nền đường ........................................................... 34
Hình 2.7: Dáng điệu hàm điều hịa của mấp mơ biên dạng mặt đường ...................... 35

Hình 2.8: Mơ hình phẳng dao động dọc ơ tơ bốn cầu ................................................ 38
Chương 3
Hình 3.1: Cơ cấu treo của bánh xe BTR - 60PB ........................................................ 46
Hình 3.2: Cụm treo cầu số 1 (4) của xe BTR - 60PB ................................................. 47
Hình 3.3: Sơ đồ bố trí cầu xe BTR - 60PB kiểu 1 - 1 - 1 - 1 ..................................... 47
Hình 3.4: Mơ hình simulink mơ phỏng dao động xe 4 cầu. ....................................... 54
Hình 3.5: Mơ hình Simulink mơ phỏng phương trình vi phân thứ nhất...................... 55
Hình 3.6: Mơ hình Simulink mơ phỏng phương trình vi phân thứ hai. ...................... 55
Hình 3.7: Mơ hình Simulink mơ phỏng phương trình vi phân thứ ba (cầu số 1). ....... 56
Hình 3.8: Mơ hình Simulink mơ phỏng phương trình vi phân thứ tư (cầu số 2). ........ 56
Hình 3.9: Mơ hình Simulink mơ phỏng phương trình vi phân thứ năm (cầu số 3).. ... 56
Hình 3.10: Mơ hình Simulink mơ phỏng phương trình vi phân thứ sáu (cầu số 4).. ... 56
xii


Hình 3.11: Mơ hình Simulink mơ phỏng phương trình vi phân thứ bảy (ghế lái). ...... 57
Hình 3.12: Mơ hình Simulink mơ phỏng biên dạng mặt đường. ................................ 57
Hình 3.13: Mơ hình Simulink mơ phỏng lực động bánh xe cầu số 1.......................... 57
Hình 3.14: Mơ hình Simulink mơ phỏng lực động bánh xe cầu số 2.......................... 57
Hình 3.15: Mơ hình Simulink mô phỏng lực động bánh xe cầu số 3.......................... 57
Hình 3.16: Mơ hình Simulink mơ phỏng lực động bánh xe cầu số 4.......................... 57
Hình 3.17: Giao diện khảo sát độ êm dịu thân xe trên miền thời gian ........................ 58
Hình 3.18: Giao diện khảo sát độ êm dịu ghế lái khơng có treo trên miền thời gian . 58
Hình 3.19: Giao diện khảo sát độ êm dịu của ghế lái có treo trên miền thời gian ....... 59
Hình 3.20: Giao diện khảo sát độ êm dịu thân xe trên miền tần số ............................ 59
Hình 3.21: Giao diện khảo sát độ êm dịu ghế lái khơng có treo trên miền tần số ....... 60
Hình 3.22: Giao diện khảo sát độ êm dịu của ghế lái có treo trên miền tần số ........... 60
Hình 3.23: Đồ thị độ dịch chuyển thân xe (q0 = 0,06 m và S = 4,24 m) .................... 62
Hình 3.24: Đồ thị vận tốc dịch chuyển thân xe (q0 = 0,06 m và S = 4,24 m) ............. 62
Hình 3.25: Đồ thị gia tốc dịch chuyển thân xe (q0 = 0,06 m và S = 4,24 m).............. 63

Hình 3.26: Đồ thị gia tốc bình phương trung bình thân xe (q0 = 0,06 m, S = 4,24 m) 63
Hình 3.27: Đồ thị độ dịch chuyển vị trí ghế lái (q0 = 0,06 m và S = 4,24 m)............. 64
Hình 3.28: Đồ thị vận tốc dịch chuyển vị trí ghế lái (q0 = 0,06 m và S = 4,24 m) ..... 64
Hình 3.29: Đồ thị gia tốc dịch chuyển vị trí ghế lái (q0 = 0,06 m và S = 4,24 m) ...... 65
Hình 3.30: Đồ thị gia tốc bình phương trung bình ghế lái (q0 = 0,06 m, S = 4,24 m) 65
Chương 4
Hình 4.1: Đồ thị gia tốc bình phương trung bình ghế lái sau khi lắp hệ thống treo .... 73
Hình 4.2: Đồ thị độ dịch chuyển tương đối lớn nhất ghế lái có treo........................... 73
Hình 4.3: Đồ thị so sánh gia tốc bình phương trung bình ghế lái trước và sau khi lắp
hệ thống treo.............................................................................................................. 74
Hình 4.4: Đồ thị gia tốc bình phương trung bình của ghế lái có treo.......................... 74
Hình 4.5: Đồ thị dịch chuyển tương đối của ghế lái sau khi lắp hệ thống treo ........... 75

xiii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Chương 1
Bảng 1.1: Hệ số quy dẫn ứng với tần số dao động của con người .............................. 17
Bảng 1.2: Bình phương trung bình của gia tốc dao động và cảm giác con người ....... 22
Chương 2
Chương 3
Bảng 3.1: Thông số đầu vào khảo sát dao động ......................................................... 48
Bảng 3.2: Các khối chức năng thường sử dụng trong Simulink ................................. 52
Bảng 3.3: Giá trị của gia tốc bình phương trung bình đạt cực đại .............................. 61
Chương 4
Bảng 4.1: Các thơng số thuật tốn di truyền ..................................................................... 72

xiv

Chương
ương 1

TỔ
ỔNG
NG QUAN NGHIÊN CỨU
C U
1.1. Tổng
ng quan về
v hướ
ớng nghiên
ên cứu
c
Xe thiếếtt giáp BTR - 60PB có xuất sứ từ Nga (Liên Xơ cũ),
cũ), hi
hiện
n nay có tới
t i trên
60 quốcc gia vẫn đang
ang sử
s dụng
ng loại
lo i xe này trong biên chế
ch vớii nh
những cảii tiến
ti n không
ng
ngừng
về hệệ thống

ng truyền
truy lực, vỏỏ giáp và hỏa
h lực vớii nhiều
nhi tính nnăng đượ
ợc cải thiệnn
đểể ngày càng hồn thiện
thi xe. Ở Nga mẫu
u xe thiết
thi t giáp BTR - 60PB đãã từng
t
bướcc
đư c thay thế
được
th bằng
ng các phiên
phi bảản như BTR - 70,, BTR - 80 và m
mẫu mớii nhất
nh t là xe
BTR - 90. Hình
H
1.1 dưới
dư đây là hình dáng bên ngồi từ
t bên phảải theo chiềều tiến củaa
xee thiết
thi t giáp BTR - 60PB [22].

Hình 1.1:: Xe thiết
thi t giáp BTR - 60PB
1.1.1 Tình hình nghiên cứu
1.1.1.

c đề tài
t
1.1.1.1. Ngoài nước
n
Năm
ăm 1970, lần
l n đầu
đ u tiên Mitschke đãã đưa ra tác phẩm
ph
nổii ti
tiếng
ng “Dynamik der
Kraftfahrzeuge” ông đã
Kraftfahrzeuge”,
đ tập hợpp tất
t cả các cơng trình nghiên cứ
cứu trước đó, bao gồm
g m
200 trích dẫ
dẫn. Nộii dung chính là nghiên cứu
c dao độộng
ng xe con vvớii mơ hình 1/4 xe
“M
Model
odel quarter - car”.. Tác
T giả đã
đ đề cập
p chỉ
ch tiêu đánh
ánh giá dao động

ng ô tô, các tiếp
ti p

1


cận này mang tính cổ điển. Werner Schiehlen (1980) trình bày phương pháp hệ
nhiều vật. Sau đó, với phương pháp số, máy tính đã góp phần phát triển và mở rộng
các thuộc tính của cụm như hệ treo, bánh xe ngày càng được nghiên cứu sâu hơn,
tuy nhiên các nghiên cứu đó vẫn tập trung chủ yếu vào xe con (xe bốn bánh) [2].
Ngày nay các nghiên cứu về dao động của ơ tơ đã ngày càng tồn diện, sâu
rộng hơn, tập trung vào nghiên cứu dao động ô tô trong tổng thể hệ thống “đường xe - người”. Lúcio F.S Patricio (2006) đã nghiên cứu mơ hình dao động khơng gian
và Anil Shirahatt (2008) nghiên cứu mơ hình dao động khơng gian có xét ảnh
hưởng đến ghế ngồi. Galal Ali Hassan (2014) nghiên cứu mơ hình động học một
phần tư xe với hệ thống treo phụ thuộc, đã xét đến ảnh hưởng của hệ thống treo có
giảm xóc và tốc độ xe [19]. Wael Abbas và các đồng nghiệp (2011), nghiên cứu về
tối ưu thiết kế hệ thống treo ghế sử dụng thuật toán di truyền GA [20].
Hiện nay trên thế giới việc nghiên cứu động lực học ôtô nói chung, nghiên cứu
về dao động và đánh giá độ êm dịu của xe đã có những thành tựu to lớn, một số
hãng sản xuất ơ tơ, đã có những phần mềm mơ phỏng động lực học của xe mang
tính độc quyền, nên sự tiếp cận các phần mềm này gặp trở ngại. Các phần mềm mô
phỏng động lực học của xe khơng được cơng bố rộng rãi hoặc có cơng bố nhưng
khơng đầy đủ. Cho nên trong q trình nghiên cứu của các kỹ sư và sau đại học về
ngành ơ tơ trong nước có những khó khăn nhất định.
1.1.1.2. Trong nước
Xe thiết giáp BTR - 60PB là trang bị chính của qn đội ta hiện nay.
Đã có nhiều đề tài và cơng trình nghiên cứu đề cập đến việc nâng cao khả
năng cơ động và hỏa lực của xe. Do điều kiện đặc thù ngành ơ tơ nói chung, ngành
xe máy quân sự nói riêng ở Việt Nam chưa thực sự phát triển, chủ yếu vẫn là các xe
nhập khẩu nguyên chiếc hoặc nhập các tổng thành, linh kiện về thực hiện lắp ráp

trong nước.
Vì vậy, vấn đề nghiên cứu dao động ôtô, xe thiết giáp chưa được quan tâm
nghiên cứu một cách có hệ thống, tuy vậy việc nghiên cứu từng thành phần cụ thể
cũng đã được tiến hành ở một số cơ sở nghiên cứu và một số tác giả như:

2


Tác giả Phan Quốc Bảo (2015), nghiên cứu giải pháp kết cấu hợp lý để cải
thiện độ êm thuận cho đoạn đường dẫn vào cầu khu vực đồng bằng sông Cửu Long
(Luận văn tiến sĩ - Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội) [9].
Đề tài của tác giả Trần Đình Quang (2014), Học viện Kỹ thuật quân sự,
“Nghiên cứu dao động ô tô tải nhiều cầu (bốn cầu)”, tác giả đã trình bày mơ hình
dao động phẳng ơ tơ tải bốn cầu (cầu 3, 4 là cầu cân bằng), đối tượng là xe Volvo
FM400, mơ phỏng bằng chương trình Matlab [12].
Đề tài của tác giả Dương Quốc Cường (2014), Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.
Hồ Chí Minh "Khảo sát động lực học xe Thiết giáp BTR - 60PB chuyển động trên
đường địa hình" [3].
Đề tài của tác giả Bùi Quốc Vĩnh (2011), Đại học Đà Nẵng “Nghiên cứu đánh
giá độ êm dịu của ô tô khách 29 chỗ ngồi sản xuất tại Việt Nam” [2].
Đề tài của tác giả Nguyễn Hữu Thảo (2012), Đại học Đà Nẵng, “Mô phỏng
khảo sát dao động ô tô vận tải hành khách bằng Matlab - Simulink” [7].
Đề tài của tác giả Nguyễn Trường Sinh (2007), Học viện Kỹ thuật quân sự
“Động lực học chuyển động thẳng và quay vòng xe bọc thép bánh lốp nhiều
cầu”[8].
Các đề tài trên đã nghiên cứu động lực học ô tô khi chuyển động, đánh giá về
các thông số động lực học của xe. Như là: tốc độ chuyển động, khả năng tăng tốc, khả
năng leo dốc trong các trường hợp như: khi phanh, khi quay vòng, khi leo dốc, khi cơ
động trong những điều kiện nhất định.
Qua phân tích các cơng trình nghiên cứu của các chun gia trong và ngồi

nước trên đây chúng ta có thể đi đến kết luận như sau: đối với việc nghiên cứu hệ
thống treo phụ thuộc các tác giả đã nghiên cứu một cách khá hồn thiện cả về mơ tả
lẫn toán học. Đối với dao động xe tải nhiều cầu, hệ thống treo độc lập vấn đề này
đang được các chuyên gia trên thế giới quan tâm nhiều để hoàn thiện, nâng cao chất
lượng chuyên chở. Ở Việt Nam vấn đề này cũng đang được các chuyên gia, các nhà
thiết kế và các kỹ sư quan tâm rất nhiều khơng những đảm bảo tính chun chở mà
cịn phải đảm bảo độ êm dịu và an tồn chuyển động. Chính vì vậy đây là một

3


hướng để đề tài có thể tập trung đi sâu vào nghiên cứu. Xe ô tô quân sự mà đặc biệt
là xe thiết giáp thì đặc thù sử dụng trên nhiều loại đường khác nhau, hành quân chiến
đấu việt dã dài ngày, nên việc đánh giá về độ êm dịu và an tồn trong q trình cơ
động của xe thiết giáp BTR - 60PB là rất cần thiết.
1.1.2. Các hướng nghiên cứu dao động ô tô
Việc nghiên cứu động lực của xe cho phép ta nắm được quy luật chuyển động
của xe, nắm được quy luật ứng xử của các kết cấu của xe dưới tác động chủ động của
người sử dụng (người điều khiển phương tiện như: tay lái, chân ga, chân phanh), tác
động của môi trường hoạt động (địa hình, thời tiết, khí hậu)...làm cơ sở cho hầu hết
các q trình nghiên cứu tính tốn, kiểm nghiệm. Hiện nay, có nhiều tài liệu được
biên dịch từ tiếng nước ngồi sang tiếng Việt, nhằm phục vụ cơng tác nghiên cứu
giảng dạy. Riêng nghiên cứu về động lực của xe theo các hướng cơ bản:
− Lý thuyết chuyển động thẳng;
− Lý thuyết chuyển động quay vòng và ổn định chuyển động;
− Lý thuyết dao động và độ êm dịu chuyển động;
Đây là ba hướng nghiên cứu cơ bản được nhiều người quan tâm, các hướng này
xác định mục tiêu đề tài có trọng tâm, trọng điểm về các phần tử tham gia vào hệ dao
động (như bánh xe, mặt đường, phần tử đàn hồi, phần tử giảm chấn, phần tử điều
khiển ...), từ đó xây dựng các mơ hình tốn học, xác định các tham số đầu vào, xây

dựng mô hình trạng thái, với các cơng cụ mơ phỏng, cơng cụ thực nghiệm và sự chủ
động xác định hướng nghiên cứu, ta có thể hồn thành mục đích nghiên cứu.
Đặc biệt trong q trình chuyển động, sự kích động động học của mấp mô bề
mặt đường làm cho ô tô dao động, khi ô tô dao động làm phát sinh tải trọng động
lớn tác dụng lên hệ thống chịu tải của xe (khung, vỏ), các chi tiết, các cấu kiện, các
bộ phận cơ cấu tổng thành... ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ của chúng. Đồng
thời dao động của ô tô ảnh hưởng tới con người ngồi trên nó. Sơ đồ liên hệ của hệ
thống “đường - xe - người” được thể hiện trên hình 1.2.
Ở đó, các mối liên hệ chủ yếu, trực tiếp được vẽ bằng các đường nét liền, các
mối liên hệ thứ yếu, gián tiếp được vẽ bằng các đường nét đứt. Với 3 thành tố cơ

4


bản trong mối ràng buộc, tác động qua lại lẫn nhau trong hệ thống trong đó có các
yếu tố thuộc về thân xe như là hệ thống động lực, hệ thống truyền lực, hệ thống
phanh, hệ thống lái, hệ thống treo và khí động học.

Hình 1.2: Sơ đồ mối quan hệ chức năng hệ thống “đường - xe - người”
Khí ấy việc nghiên cứu dao động sẽ chia thành ba hướng chủ đạo: một là,
nghiên cứu về dao động của xe; hai là, nghiên cứu biên dạng bề mặt đường và ba là,
nghiên cứu cảm giác của con người, an tồn của hàng hóa chun chở trên ơ tơ.
Đối với nghiên cứu về dao động của ô tô là cần thiết với mục đích cải thiện
độ êm dịu chuyển động, chất lượng kéo, chất lượng phanh, tính dẫn hướng và độ ổn
định chuyển động, độ bền, độ tin cậy và tính kinh tế nhiên liệu của ơ tơ [4]... Vì vậy,
nghiên cứu dao động ô tô là xác lập mối quan hệ giữa dao động của ô tô với các chỉ
tiêu của các chất lượng khai thác sử dụng. Mỗi loại ơ tơ khác nhau chúng có những
đặc điểm riêng. Như là: các thông số đặc trưng cho hệ thống treo của ô tô tải sẽ
khác so với của ô tô du lịch, hoặc mức độ dao động của ô tô tải xảy ra sẽ khác dao
động của xe thiết giápvới cùng thông số cố định như chiều dài cơ sở. Cho nên cần

thiết phải khảo sát, đo đạc và thu thập các số liệu của các thông số dao động của các
loại ô tô khác nhau. Nghĩa là phải biết được quy luật phân bố của các thông số đặc
trưng của hệ dao động.

5


Nghiên cứu lý thuyết dao động ô tô được tiến hành theo các nội dung cơ bản
như sau: theo mục đích nghiên cứu có thể thay thế ơ tơ bằng hệ dao động tương
đương; thiết lập mơ hình tốn học (hệ phương trình chuyển động) với việc sử dụng
các phương pháp của cơ học giải tích hoặc áp dụng định luật 2 Newton, nguyên lý
Dalămbe, nguyên lý khả dĩ, phương pháp năng lượng Lagrăng; tiến hành giải hệ
phương trình nhờ máy tính. Phân tích các thơng số đầu vào của hệ trên cơ sở các giả
thiết về dao động tuyến tính hoặc phi tuyến tính, kích thích dao động là hàm ngẫu
nhiên hay hàm điều hịa.
Một trong những bài tốn cơ bản khi nghiên cứu dao động ô tô là làm rõ ảnh
hưởng của sự thay đổi của các thông số của hệ, cụ thể là các hệ số của phương trình
đến dao động. Trên cơ sở nghiên cứu như vậy, kết hợp các số liệu thử nghiệm và số
liệu sử dụng tiến hành chuyển bài tốn phân tích sang bài tốn tối ưu hóa các thơng
số của hệ khảo sát. Từ thực tiễn lịch sử quá trình chế tạo và thử nghiệm hệ thống
treo đã cho thấy, khi chúng ta chọn các thông số của hệ thống treo không làm thay
đổi dao động của ô tô đến giới hạn mong đợi. Vì vậy người ta chỉ có thể tiến hành
sử dụng các giải pháp kỹ thuật điều chỉnh các thông số của hệ dao động, nghĩa là
tiến hành xây dựng mối liên hệ ngược (bài toán ngược) và biến hệ dao động (với
các thông số cố định) thành hệ dao động tự động điều chỉnh (với các thông số thay
đổi theo điều kiện hoạt động). Việc áp dụng mô hình của hệ tự động điều chỉnh cho
phép cải thiện tốt quá trình thiết kế chế tạo hệ dao động, nhất là khi thiết kế nhờ vào
các thuật toán, chương trình phần mềm trên máy tính điện tử.
Dao động của ô tô bao một dải tần số rộng. Có thể phân ra dao động của khối
lượng được treo ở tần số thấp và dao động của khối lượng không được treo ở tần số

cao. Dao động của vỏ và của các bánh xe cũng có ít nhiều liên hệ tới rung động và
tiếng ồn của chúng. Các nguồn gây rung động là: động cơ, hệ thống truyền lực,
bánh xe, mặt đường.
Tóm lại, nghiên cứu dao động ơ tơ là q trình xác định độ êm dịu và an tồn
chuyển động với các thông số của hệ thống treo, tạo cơ sở cho việc thiết kế các
phần tử của chúng (phần tử đàn hồi, phần tử giảm chấn,...).

6


Cịn nghiên cứu biên dạng bề mặt đường thơng thường được tiến hành bằng
cả lý thuyết và thực nghiệm nhằm xác định quy luật kích thích dao động của ơ tô.
Với nhiều phương pháp đo ghi biên dạng mặt đường nhằm xây dựng các đặc tính
thống kê của biên dạng bề mặt đường phản ánh sự thay đổi của chúng trong điều
kiện khai thác sử dụng dưới tác dụng của các yếu tố tác động... Các đặc tính thống
kê của biên dạng bề mặt đường và xây dựng các mô hình của nó sẽ là cơ sở cho các
tính tốn.Việc nghiên cứu cảm giác của con người trên ô tô là cơng việc khơng dễ
dàng, vì phải xác định mức mệt mỏi về thần kinh và thể xác cũng như sự phản ứng
của các bộ phận, cơ quan trên cơ thể người lái và hành khách.

Hình 1.3: Sơ đồ cấu trúc nghiên cứu hệ thống “đường - xe - người”

7


Hiện nay [2] người ta tập trung vào hai hướng nghiên cứu về con người: lái
xe điều khiển ô tô chuyển động theo đường bằng và con người chịu dao động. Việc
nghiên cứu tình trạng của các cơ quan bộ phận con người dưới tác động của dao
động tạo cơ sở cho việc nghiên cứu bệnh nghề nghiệp của lái xe, việc chuyên chở
bệnh nhân... Để tạo ra một hệ dao động có chất lượng tốt cần thiết phải nghiên cứu

dao động của ô tô trong mối liên hệ tổng thể “đường - xe - người” (Hình 1.3).
Nghiên cứu khảo sát hệ dao động của ô tô nhiều cầu, từ đó đánh giá độ êm dịu
của nó được tập trung vào hướng nghiên cứu về dao động của xe. Độ êm dịu chuyển
động và hệ thống treo nhiều cầu chủ động của các xe quân sự bánh lốp, được nghiên
cứu và phát triển khơng ngừng. Bên cạnh việc hồn thiện các kết cấu của hệ thống
treo truyền thống, thì việc nghiên cứu mơ phỏng, từ đó có thể cải tiến, áp dụng các
hệ thống treo hiện đại hơn ngày càng được triển khai rộng rãi, nhằm nâng cao tính
năng cơ động, vận hành cho xe tốt hơn.
Có nhiều phương pháp nghiên cứu về độ êm dịu của xe, như phương pháp
nghiên cứu lý thuyết, phương pháp sác suất thống kê, phương pháp thực nghiệm,
phương pháp mơ hình hóa và mơ phỏng xe. Một trong những phương pháp tiết kiệm
thời gian, kinh phí và kế thừa được những thành quả nghiên cứu trước đây, đồng
thời được sử dụng khá phổ biến hiện nay để khảo sát các hệ cơ học đó là phương
pháp mơ hình hóa và mơ phỏng, thơng qua đó nhằm để nghiên cứu dao động, đánh
giá độ êm dịu của xe. Các phần mềm mô phỏng phổ biến hiện nay cho bài toán kỹ
thuật như Matlab (Guide, Simulink), Carsim, Trucksim, LabView…
1.1.3. Dao động của ô tô và ảnh hưởng của dao động
1.1.3.1. Dao động của ô tô
Dao động của xe gồm có dao động quanh trục ngang của xe (lắc dọc), dao
động quanh trục dọc của xe (lắc ngang), dao động lên xuống theo chiều đứng của xe
(sự nhún) và dao động xoay quanh trục thẳng đứng (xoay đứng).
Trong đó:
Dao động lắc dọc là dao động lên xuống của phần trước hay phần sau ô tô
quanh trục ngang đi qua tâm của nó.

8


Dao động này xảy ra khi hai bánh cùng cầu xe của ô tô cùng đi qua vết lõm
hay chỗ lồi trên mặt đường.

Dao động lắc ngang, là chuyển động lắc của ô tô quanh trục dọc khi ô tô đi qua
mặt đường mà một bên bánh xe bị rơi xuống ổ gà hoặc đi qua những mấp mô của
mặt đường.
Dao động lên xuống (sự nhún) theo chiều đứng của xe, là sự chuyển động lên
xuống của toàn bộ thân xe, xuất hiện khi ô tô chuyển động trên mặt đường không
bằng phẳng.
Dao động xoay quanh trục thẳng đứng (sự xoay đứng), là sự di chuyển xoay
của thân xe sang bên trái hoặc bên phải quanh trục thẳng đứng khi ô tô chuyển
động.
1.1.3.2. Ảnh hưởng của dao động ô tô
- Ảnh hưởng của dao động của xe tới con người:
Xe thiết giáp và các phương tiện vận tải nói chung khi hoạt động sẽ sinh ra các
dao động, các dao động này tác động trực tiếp lên con người ngồi trên nó. Dưới
dạng của sóng cơ học các dao động sẽ truyền trực tiếp vào cơ thể người làm cho cơ
thể hoặc từng bộ phận của các cơ quan trên cơ thể dao động theo.
Một hệ thống treo có độ êm dịu tốt sẽ tạo cho người ngồi trên xe cảm giác
được thư giãn, thoải mái, đồng thời giúp người lái điều khiển xe an toàn hơn. Hơn
thế nữa, đối với xe thiết giáp trong chiến đấu dài ngày, sự êm dịu của hệ thống treo
góp phần bảo vệ sức khỏe bộ đội, tham gia cứu thương trên chiến trường giảm bớt
thương vong và bảo đảm cho việc ổn định khi lấy phần tử bắn và ổn định sau khi
phát bắn được thực hiện.
Ngược lại một hệ thống treo có độ êm dịu kém, sự dao động lớn cả về tần suất
và cường độ dao động sẽ gây khó chịu, căng thẳng, mệt mỏi và thậm trí nguy hiểm
cho người ngồi trên xe nhất là khi xe đi vào đường xấu, vượt dốc, vào cua, phanh
đột ngột, hay thực hiện các phát bắn...
Mặc dù các dao động có cường độ ở mức trung bình nhưng thời gian tác động
kéo dài cũng ảnh hưởng nghiêm trọng đến cơ thể con người, nếu tần số dao động

9

không phù hợp. Các nghiên cứu cho thấy dao động từ 3 - 5 Hz sẽ gây ra các phản
ứng ở cơ quan điển hình, những rối loạn liên quan đến sự lưu thơng máu, gây
chống, với dao động từ 5 - 11 Hz sẽ gây rối loạn ở đường tai trong, ảnh hưởng đến
dạ dày, ruột, gan, các cơ quan nội tạng khác, dao động từ 11 - 45 Hz làm cho giảm
thị lực, gây buồn nơn, có thể bị nơn ói ra ngồi. Đây là ngun nhân dẫn đến một số
bệnh nghề nghiệp mắc phải cho người thường xuyên khai thác sử dụng xe.
Cơ thể con người được xem như một hệ dao động cơ học đàn hồi rất đặc biệt,
các thí nghiệm đã chứng tỏ rằng nó có dao động riêng từ 3 - 30 Hz có khả năng hấp
thụ 8000 Hz. Khi chịu lực kích thích các bộ phận của cơ thể người sẽ chuyển động
tương đối với nhau, trong đó phần mơng của người trực tiếp tiếp xúc với ghế ngồi
trên xe, còn các bộ phận khác của cơ thể như chân, tay, bụng, lưng, ngực, cổ, đầu…
kết nối với phần mông bằng các bộ phận như cơ, gân, giây chằng…
Người ta đã thiết lập được mối quan hệ giữa biên độ dao động và tính tiện
nghi, trong trường hợp nếu tăng biên độ dao động sẽ làm tăng sự khó chịu theo tỷ lệ
thuận. Ở tần số 1 - 2 Hz là tần số đi bộ con người sẽ khơng cảm thấy khó chịu,
nhưng khi tần số tăng lên một chút, do sự cộng hưởng (sự cộng hưởng làm cho
khuếch đại dao động) có thể sẽ tăng nhanh sự khó chịu cho con người.
Sự dao động ở những khoảng tần số nhỏ hơn hoặc bằng 0,1 Hz thường gặp ở
xe ô tô vận tải hành khách có thể gây ra chứng “say sóng”. Nó dẫn đến buồn nơn,
chống váng, nơn ra và có thể ảnh hưởng đến khả năng điều khiển an toàn của
người lái xe. Ảnh hưởng này lớn nhất ở vùng tần số 0,125 - 0,250 Hz, giảm dần khi
tần số tăng lên và ít khi xuất hiện “say sóng” ở tần số lớn hơn 0,5 Hz [2].
Dao động của xe còn ảnh hưởng tới nhiều vấn đề khác như: độ bền xe, nền
đường, độ an tồn và tính kinh tế.
Sự rung lắc, chuyển dịch (dao động) của xe không chỉ ảnh hưởng xấu tới sức
khỏe của người ngồi trên xe mà còn ảnh hưởng xấu tới tới độ bền xe, nền đường, độ
an tồn và tính kinh tế. Nếu mức độ dao động lớn, khả năng tiếp nhận va chạm từ
mặt đường của hệ thơng treo kém (gây ra sự xóc) sẽ ảnh hưởng xấu tới chất lượng
của các mối lắp ghép cơ khí trên xe kể cả hệ thống được treo, hệ thống treo và hệ

10


thống không được treo, mà trực tiếp nhất là hệ thống không được treo (sẽ giới thiệu
phần sau), gây ra hiện tượng tăng dần ứng suất vật liệu của các chi tiết trong hệ
thống. Sự va đập, kéo, nén, uốn, xoắn với cường độ mạnh, đột ngột và khả năng hấp
thụ và chuyển hóa tác dụng của ngoại lực của hệ thống kém, nó sẽ thành nhân tố
gây nên sự phá hủy các chi tiết, bộ phận của xe, phá hủy nền đường, dẫn đến tính an
tồn và tính kinh tế kém đi. Cụ thể:
Các số liệu thống kê [6] cho thấy, khi ô tô chạy trên đường xấu gồ ghề, so với
ô tô cùng loại chạy trên đường tốt bằng phẳng thì vận tốc trung bình giảm 40 - 50%;
quãng đường xe chạy giữa hai kỳ đại tu giảm 35 - 40%; suất tiêu hao nhiên liệu tăng
50 - 70% , do vậy năng suất vận chuyển giảm 35 - 40% giá thành vận chuyển tăng
50 - 60%.
Cho nên trên hệ thống treo của xe, phần tử đàn hồi cần có độ cứng (c) thích
hợp, phẩn tử giảm chấn cần có hệ số cản (k) tương thích để chuyển động của xe
được êm dịu và an toàn. Nghĩa là hệ thống treo có khả năng tiếp nhận, làm mềm dao
động đồng thời dập tắt nhanh dao động, đặc biệt là các dao động có biên độ lớn. Vì
vậy bài toán đặt ra là hệ thống treo xe phải hài hịa giữa hai lựa chọn đó là độ an
tồn và độ êm dịu (xe quân sự thường thiên về độ an toàn hơn).
1.1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới dao động ơ tơ
Trên xe qn sự nói chung xe thiết giáp PTR - 60PB nói riêng yếu tố gây dao
động gồm: những yếu tố từ bản thân xe sinh ra và những yếu tố ngoài xe tác động.
Giống như xe cộ thông thường, xe thiết giáp là một hệ dao động, nên những
yếu tố từ bản thân xe sinh ra các dao động như là: khối lượng được treo; khối lượng
không được treo (của hệ thống treo); thiết bị động lực; hệ thống truyền lực; hệ
thống súng pháo, khí tài; tốc độ, gia tốc (quán tính) chuyển động của hệ thống động
lực, truyền lực của xe; hệ thống điều khiển xe.
Những yếu tố ngồi xe tác động gồm có: gió và tình trạng đường cơ động.

Trong đó có gió dọc xe, gió ngang xe, gió xiên, với mật độ khơng khí và cường độ
gió khác nhau. Tình trạng mặt đường bao gồm: mặt đường bằng, đường dốc lên,
đường dốc xuống, mặt đường dốc nghiêng ngang, mặt đường “mấp mô”, ổ gà,

11


đường khơ, đường ướt. Tình trạng nền đường như nền đường nhựa, nền đường bê
tông, nền đường đất, nền đường tuyết, nền đường sình lầy, nền đường hỗn
hợp…đều là những tác động khách quan đến dao động của xe [4].
1.1.4. Các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu của ô tơ
Chỉ tiêu đánh giá dao động của xe chính là độ êm dịu. Độ êm dịu chuyển động
của ô tô là ảnh hưởng của dao động xe ô tô đến con người và phương tiện, hàng hoá
khi xe chuyển động trên đường. Việc đánh giá độ êm dịu chuyển động là rất khó
khăn và phức tạp do phụ thuộc nhiều vào sự cảm nhận chủ quan và sức chịu đựng
dao động của con người và tình trạng sức khỏe của mỗi người. Độ êm dịu chuyển
động của ơ tơ có thể hiểu là tập hợp các tính chất đảm bảo hạn chế các tác động ảnh
hưởng xấu của dao động tới con người, phương tiện, hàng hoá, đến các kết cấu trên
ơ tơ, đến mặt nền đường, tính an tồn và tính kinh tế.
Với khái niệm ở trên về độ êm dịu chuyển động, ta thấy ô tô đảm bảo độ êm
dịu chuyển động có nghĩa là các thơng số đánh giá độ êm dịu chuyển động của nó
nằm trong một giới hạn cho phép nào đó, theo tiêu chuẩn nào đó. Có các tổ chức
khác nhau trên thế giới, đã đưa ra rất nhiều chỉ tiêu, tiêu chuẩn khác nhau về độ êm
dịu. Cơ sở xuất phát để đưa ra các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động ô tô, về
cơ bản được dựa trên tác động dao động của con người khi đi bộ, đây là một dạng
chuyển động quen thuộc của con người từ nhỏ với đầy đủ các đặc trưng về tần số,
gia tốc dao động. Người ta có thể xem các chỉ số dao động của con người ngồi trên
ô tô khi chuyển động, không vượt quá các giá trị của chỉ số dao động khi đi bộ thì
độ êm dịu của ơ tô là chấp nhận được.
Dưới đây là một số chỉ tiêu chính để đánh giá độ êm dịu: gồm chỉ tiêu về tần

số dao động, gia tốc dao động, chỉ tiêu dựa trên số liệu cảm giác theo gia tốc và vận
tốc dao động, cảm giác theo công suất dao động, cảm giác theo gia tốc dao động và
thời gian tác động, đánh giá dựa theo trị số hiệu quả của gia tốc dao động (bình
phương trung bình của gia tốc dao động), chỉ tiêu về an toàn chuyển động và tải
trọng tác dụng xuống nền đường.

12


1.1.4.1. Tần số dao động
Do nhu cầu sinh hoạt hàng ngày phải di chuyển từ chỗ này sang chỗ khác do
vậy con người quen với nhịp điệu bước đi, trung bình trong một phút con người có
thể thực hiện khoảng 60 - 90 bước đi. Khi quan niệm của con người thực hiện bước
đi là thực hiện một dao động thì con người đã quen với tần số dao động 60 - 90
lần/phút. Tần số dao động của ô tô nằm trong giới hạn sau [14]:
- Đối với xe con: n = 60 - 90 lần/phút (tương đương 1 - 1,5Hz).
- Đối với ô tô tải: n = 100 - 120 lần/phút (tương đương 1,6 - 2 Hz).
Giá trị này được lấy theo tần số trung bình của người đi bộ từ 1 - 1,5 Hz.
1.1.4.2. Gia tốc dao động
Gia tốc dao động là thông số quan trọng đánh giá độ êm dịu chuyển động.
Giá trị gia tốc giới hạn theo các phương Ox (phương dọc xe), Oy (phương ngang xe),
Zሷେ ൏ 2,5 m/s ଶ ;
Yሷେ ൏ 0,7 m/s ଶ ;
Xሷେ ൏ 1,0 m/s ଶ ;

Oz (phương thẳng đứng) được xác định bằng thực nghiệm theo [14]:
(1.1)

Các số liệu trên có thể xem là gần đúng để đánh giá độ êm dịu chuyển động
của ơ tơ nó dựa trên cơ sở các số liệu thống kê. Mặt khác, điều quan trọng hơn là

dao động của ô tô truyền cho con người thực chất là tác động ngẫu nhiên với dải tần
số rộng và phức tạp, cả theo hướng tác dụng.
1.1.4.3. Chỉ tiêu dựa trên số liệu cảm giác theo gia tốc và vận tốc dao động
Chỉ tiêu dựa trên số liệu cảm giác theo gia tốc và vận tốc dao động được đề
xuất bởi tập thể các kỹ sư Đức (VDI). Chỉ tiêu này cho rằng cảm giác của con người
khi chịu dao động phụ thuộc vào hệ số độ êm dịu chuyển động K.
Nếu không đổi (K = const) thì cảm giác của con người khi dao động sẽ không
thay đổi. Hệ số K phụ thuộc vào tần số dao động, gia tốc dao động hoặc vận tốc dao
động phụ thuộc vào hướng dao động đối với các trục thân con người theo các
phương thẳng đứng và theo phương ngang, phụ thuộc vào thời gian tác động của
chúng lên cơ thể con người.

13


Hệ số K xác định theo trị số của biên độ gia tốc Zሷ hoặc bình phương trung

bình gia tốc dao động Zሷେ theo cơng thức sau [14]:
Kൌ

Trong đó:

12,5

ඥ1 ൅

0,01. ωଶ

. Zሷ ൌ

ඥ1 ൅

18

0,01. ωଶ

. Zሷେ ൌ K ୷ . Zሷେ

ሺ1.2ሻ

Zሷ: gia tốc dao động (m/s2).
ω: tần số dao động (Hz).

Zሷେ : bình phương trung bình của gia tốc (m/s2).

Ky : hệ số hấp thụ.

Nếu con người chịu dao động ngang ở tư thế nằm thì hệ số Ky giảm đi một
nửa. Hệ số K càng nhỏ thì càng dễ chịu đựng dao động và độ êm dịu của ô tô càng
cao. Giá trị K = 0,1 tương ứng với ngưỡng kích thích. Khi đi lâu trên xe cho phép
K= 10 - 25, còn khi đi ngắn K = 25 - 63. Trên đây chưa đưa ra các số liệu tương
ứng với tác động lên con người trong trường hợp dao động là hàm điều hòa. Trong
thực tế đối với ô tô, dạng điển hình là dao động ngẫu nhiên, khi đó nhờ phân tích
phổ dao động giá trị hệ số K được xác định theo công thức:
୬

K ൌ ඩ෍ K ୧
୧ୀଵ

Trong đó:

Ki: hệ số độ êm dịu của thành phần thứ i.
n: số thành phần của hàm ngẫu nhiên.

Hình 1.4: Sơ đồ xác định thực nghiệm hệ số độ êm dịu K

14

ሺ1.3ሻ


Giá trị K có thể xác định bằng tính tốn hoặc xác định bằng thực nghiệm.
Zሷሺ୲ሻ được đưa vào phân tích phổ ở bộ lọc 1, ở đây ta nhận được các giá trị Zሷୡ౟ , sau

Trên hình 1.4 đưa ra sơ đồ xác định hệ số K bằng thực nghiệm. Thơng số gia tốc

đó chúng được đưa đến khối 2 để xác định các hệ số độ êm dịu thành phần Ki theo

công thức (1.2), cuối cùng ở khối 3 sẽ xác định hệ số K theo công thức (1.3).
1.1.4.4. 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. Nếu P(t) là
lực tác động lên con người khi dao động, v(t) là vận tốc dao động thì cơng suất
trung bình truyền đến con người sẽ là:

୘

1
Nୡ ൌ lim · න Pሺtሻ · vሺtሻ · dt
T
଴

ሺ1.4ሻ

Trong đó: P(t): lực tác động lên con người khi dao động.
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 một hệ dao động và cảm giác của con người phụ thuộc
vào tần số dao động, vì vậy có thể dựa vào hệ số hấp thụ Ky có tính ảnh hưởng của
phần với các giá trị bình phương trung bình của gia tốc aሷ ୡ୧ thì chúng ta nhận được:

tần số lực kích động và hướng tác động của nó. Khi tác động đồng thời n thành
୬

Nୡ ൌ ෍ K ୷୧ ሺωሻ · aሷ ଶୡ୧
୧ୀଵ

ሺ1.5ሻ

Ưu thế cơ bản của chỉ tiêu đưa ra là ở chỗ nó cho phép cộng các tác dụng của
ngồi của con người trên xe chịu dao động với giá trị aሷ ୡ୧ với bốn thành phần sau:

các dao động với các tần số khác nhau và theo các hướng khác nhau. Ví dụ: ghế
Zሷୡ : gia tốc dao động thẳng đứng truyền qua chân;

Zሷୡୡ : gia tốc dao động thẳng đứng truyền qua ghế ngồi;

Xሷୡ : gia tốc theo phương dọc;

Xሷୡ : gia tốc theo phương ngang;

15