Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số hệ thống treo khí nén xe tải hạng nặng đến độ êm dịu và khả năng thân thiện mặt đường

Đểđánh giá kết quả học tập nghiên cứu của mình, em lựa chọn thực hiện đề tài là: “Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số hệ thống treo khí nén xe tải hạng nặng đến độ êm dịu và khả năng thân

VÀ KHẢ NĂNG THÂN THIỆN MẶT ĐƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCChuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực

Thái Nguyên - Năm 2020

LỜI CAM ĐOAN

Sau thời gian hai năm học tập, rèn luyện và nghiên cứu tại trường Đểđánh giá kết quả học tập nghiên cứu của mình, em lựa chọn thực hiện đề tài

là: “Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số hệ thống treo khí nén xe tải hạng

nặng đến độ êm dịu và khả năng thân thiên mặt đường” Dưới sự hướng dẫn

tận tình của thầy giáo PGS.TS Lê Văn Quỳnh, các Thầy, cô giáo trong

Khoa Kỹ thuật Ô tô và Máy động lực, đặc biệt là ThS Bùi Văn Cường và sự

nỗ lực của bản thân, đề tài của em đã được hoàn thành đáp ứng 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 sốliệu, kết quả có trong Luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trongbất kỳ một công trình nào khác trừ công bố của chính tác giả

Thái Nguyên, ngày… tháng… năm 2020

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp TháiNguyên và Khoa kỹ thuật Ô tô và Máy động lực đã cho phép em thực hiệnluận văn này

Em xin chân thành biết ơn quý thầy cô giáo tham gia giảng dạy đã tậntình hướng dẫn tạo điều kiện để em hoàn thành chương trình học tập

Em cũng xin bày tỏ lòng 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 kếhoạch và nội dung đề ra

Trong quá trình thực hiện đề tài mặc dù đã có nhiều cố gắng song dokiến thức và kinh nghiệm chuyên môn còn hạn chế nên luận văn không thểtránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự đóng góp quý báu củaquý thầy cô và các bạn đồng nghiệp để luận văn của tôi được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Thái Nguyên, ngày… tháng… năm 2020

HỌC VIÊN

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi

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 Phân tích hệ thống treo ô tô 3

1.1.1 Cấu tạo chung của hệ thống treo[5,6] 3

1.1.2 Giới thiệu chung về hệ thống treo khí 4

1.2 Phân tích ảnh hưởng của dao động ô tô đến con người và mặt đường 8

[2,3] 8

1.3 Phân tích ảnh hưởng của dao động ô tô đến con người và mặt đường 9

1.3.1.Các nguồn gây dao động ô tô 9

1.3.2 Ảnh hưởng của dao động đối với ô tô, đường giao thông và cơ thể con người 10

1.4 Phân tích các chỉ tiêu đánh giá dao động của ô tô [2,3] 14

1.4.1 Tần số và gia tốc dao động 15

1.4.2 Chỉ tiêu về độ êm dịu được Hiệp hội kỹ sư Đức VDI 16

1.4.3 Đánh giá độ êm dịu theo tiêu chuẩn ISO 20

1.4.4 Chỉ số đánh giá tải trọng động bánh xe 22

1.5 Tình hình nghiên cứu trong nước và quốc tế 23

1.5.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 23

1.5.2 Tình hình nghiên cứu quốc tế 23

1.6 Mục địch, ý nghía, đối tượng, phương pháp nghiên cứu 25

1.7 Kết luận 26

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH DAO ĐỘNG 27

2.1 Xây dựng mô hình dao động 27

2.2.Các mô hình nghiên cứu động lực học hệ thống treo khí nén[9] 29

2.3 Xây dựng mô hình dao động khảo sát cho xe tải hạng nặng 32

2.4 Hàm mấp mô mặt đường[10] 36

2.4.1 Mấp mô mặt đường hình sin 36

2.4.2 Mấp mô mặt đường ngẫu nhiên xác định bằng thực tế 38

2.4.3 Mấp mô mặt đường dạng ngẫu nhiên ISO 41

2.5 Kết luận chương 2 43

Chương 3: MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CÁC THÔNG SỐ HỆ THỐNG TREO KHÍ 41

3.1 Mô phỏng 41

3.1.1 Thông số đầu vào cho mô phỏng 41

3.1.2 Sơ đồ mô phỏng trong Simulink 41

3.1.3 Kết quả mô phỏng và thảo luận 42

3.2 Ảnh hưởng điều kiện khai thác đến độ êm dịu và sự thân thiện với mặt đường 44

3.2.1 Ảnh hưởng của vận tốc 44

3.2.2 Ảnh hưởng của mấp mô mặt đường 46

3.3 Phân tích ảnh hưởng của các thông số hệ thống treo khí đến độ êm dịu chuyển động và hệ số tải trọng động 47

3.3.1 Ảnh hưởng của áp suất 47

3.3.2 Ảnh hưởng của thể tích ban đầu 51

3.4 Kết luận chương 3 54

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Kết cấu và nguyên lý kết cấu của hệ thống treo khí nén 5

Hình 1.2 Hệ thống treo cầu trước khí nén của Mercedes–Benz 6

Hình 1.3 Hệ treo khí phụ thuộc cầu chủ động 6

Hình 1.4 Hệ treo khí cầu treo phụ thuộc cầu chủ động 7

Hình 1.5 Hệ treo khí cầu dẫn hướng 7

Hình 1.6 Hệ treo khí cầu dẫn hướng 8

Hình 1.7 Hệ treo khí phụ thuộc cầu chủ động 8

Hình 1.8 Hệ treo khí 4 túi khí để hạ thấp trọng tâm 9

Hình 1.9 Mối quan hệ giữa Đường – Ô tô - Người[2,3] 11

Hình 1.10 Các vị trí tiếp xúc dao động của người điều khiển 12

Hình 1.11 Các tần số cơ thể người 13

Hình 1.12 Các đường cong cảm giác như nhau ở dao động điều hòa 18

Hình 1.13 Sơ đồ xác định thực nghiệm hệ số độ êm dịu K 18

Hình 2.1 Mô hình dao động 1/4 27

Hình 2.2 Mô hình phẳng dao động ô tô 2 cầu 28

Hình 2.3 Mô hình dao động không gian 29

Hình 2.4 Mô hình lò xo khí nén đơn giản 29

Hình 2.5 Mô hình NISHIMURA 30

Hình 2.6 Mô hình VAMPIRE 30

Hình 2.7 Mô hình SIMPAC 31

Hình 2.8 Mô hình lò xo khí nén GENSYS theo phương dọc 32

Hình 2.9 Mô hình dao động của xe 33

Hình 2.10 Mô hình hệ thống treo 34

Hình 2.11 Hàm điều hoà của mấp mô 37

Hình 2.12 Sơ đồ đo mấp mô mặt đường và xử lý kết quả đo[6] 38

Hình 2.13 Kết quả đo mấp mô mặt đường quốc lộ 1A đoạn đường Hà Nội -Lạng Sơn (đoạn 1) 39

Hình 2.14 Kết quả đo mấp mô mặt đường quốc lộ 1A đoạn đường Hà Nội -Lạng Sơn đã qua xử lý (đoạn 1) 39

Hình 2.15 Kết quả đo mấp mô mặt đường quốc lộ 1A đoạn đường Hà Nội -Lạng Sơn (đoạn 2) 40

Hình 2.16 Kết quả đo mấp mô mặt đường quốc lộ 1A đoạn đường Hà Nội

-Lạng Sơn đã qua xử lý (đoạn 2) 40

Hình 2.17 Chiều cao mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO A (mặt đường có chất lượng rất tốt) 42

Hình 2.18 Chiều cao mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO B (mặt đường có chất lượng tốt) 42

Hình 2.19 Chiều cao mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO C (mặt đường có chất lượng bình thường) 43

Hình 3.1 Sơ đồ mô phỏng tổng thể mô phỏng Matlab/Simulink 42

Hình 3.2 Gia tốc theo phương thẳng đứng thân xe 43

Hình 3.3 Lực động của bánh xe tác dụng xuống mặt đường 43

Hình 3.4 Ảnh hưởng của vận tốc chuyển động đến gia tốc bình phương trung bình thân xe 45

Hình 3.5 Ảnh hưởng của vận tốc đến hệ số tải trọng động của bánh xe 45

Hình 3.6 Ảnh hưởng của mấp mô mặt đường đến gia tốc bình phương trung bình thân xe 46

Hình 3.7 Ảnh hưởng của mấp mô mặt đên hệ số tại trọng động bánh xe 47

Hình 3.8 Ảnh hưởng của áp suất p0 đến gia tốc bình phương trung bình thân xe 49

Hình 3.9 Ảnh hưởng của áp suất p0 đến giá trị lực động tại bánh xe 49

Hình 3.10 Ảnh hưởng của áp suất trạng thái ban đầu của túi khí đến giá p0 đến giá trị aw 50

Hình 3.11 Ảnh hưởng của áp suất trạng thái ban đầu của túi khí đến giá p0 đến giá trị DLC 50

Hình 3.12 Ảnh hưởng của thể tích khí nén trạng thái ban đầu trạng trong bộ phần đàn hồi khí nén đến tính êm dịu chuyển động của ô tô 52

Hình 3.13 Ảnh hưởng của thể tích khí nén trạng thái ban đầu trạng trong bộ phần đàn hồi khí nén đến hệ số tải trọng động của bánh xe 52

Hình 3.14 Ảnh hưởng của thể tích trạng thái ban đầu của túi khí đến giá V0 đến giá trị aw 53

Hình 3.15 Ảnh hưởng của thể tích trạng thái ban đầu của túi khí đến giá p0 đến giá trị DLC 53

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Bảng đánh giá chủ quan độ êm dịu ô tô theo ISO 2631-1 21

Bảng 2.1 Các lớp mấp mô mặt đường phân loại theo tiêu chuẩn ISO 8068[17] 42

Bảng 3.1 Thông số mô phỏng 41

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của vận tốc chuyển động của ô tô đến aw và DLC 44

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của mấp mô mặt đường đến aw và DLC 46

Bảng 3.4 Ảnh hưởng của áp suất trạng thái ban đầu của túi khí đến giá p0 đến giá trị aw và DLC 48

Bảng 3.5 Ảnh hưởng của thể tích trạng thái ban đầu của túi khí đến giá p0 đến giá trị aw và DLC 51

LỜI NÓI ĐẦU

Dao động ô tô là lĩnh vực được nhiều nhà khoa học và các chuyên giaquan tâm nghiên cứu nhằm thiết kế và chế tạo ra ô tô có các tính năng ưu việtđáp nhu cầu ngày càng cao của con người Hiện nay các phương pháp môphỏng số đang được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu các cơ hệ, đặc biệt quátrình mô phỏng đã thể hiện được tính ưu việt cao và nó có thể miêu tả được cảcác hệ phi tuyến khi áp dụng vào mô phỏng hệ dao động của ô tô

Ngày nay, hệ thống treo trên ô tô có phần tử đàn hồi loại khí nén ngàycàng được dùng phổ biến trên các ô tô Với những ưu điểm vượt trội này, hệthống treo khí nén được ứng dụng rộng dãi trên tất cả các loại phương tiện,cùng với đó là hệ thống điều khiển điện tử cho loại hệ thống treo này đã trởlên phổ biến trên toàn thế giới

Ở Việt Nam, trong vài năm trở lại đây, nền kinh tế phát triển mạnh mẽkéo theo nhu cầu về tính năng tiện nghi và an toàn chuyển động Các nhà sảnxuất và lắp ráp trong nước cũng đưa ra các sản phẩm sử dụng hệ thống treokhí nén được sử dụng nhiều trên các xe tải, ô tô khách, ô tô khách giườngnằm, xe du lịch Do phần tử đàn hồi khí nén của hệ thống có khả năng thayđổi được độ cứng nhờ vào đặc tính chịu được nén của không khí trong bầuchứa khí, có thể áp dụng việc tự động điều khiển hoặc bán tự động thay đổi độcứng phù hợp với các điều kiện khai thác khác nhau Thông số hình học củatúi khí ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả của hệ thống treo

Xuất phát từ những yêu cầu trên, em lựa chọn đề tài:“Nghiên cứu ảnh

hưởng của thông số hệ thống treo khí nén xe tải hạng nặng đến độ êm dịu

và khả năng thân thiên mặt đường” dưới sự hướng dẫn khoa học thầy

giáo PGS TS Lê Văn Quỳnh Mục tiêu, phạm vi, đối tượng, phương

pháp nghiên cứu, của luận văn dưới đây

Mục tiêu nghiên cứu: Đánh giá ảnh hưởng của các thông số của hệ

thống treo đặc biệt là phần tử đàn hồi khí nén nhằm giảm các tác động xấuđến mặt đường giao thông và độ êm dịu chuyển động

Phạm vi nghiên cứu: Xây dựng mô hình dao động ¼ để nghiên cứu

đánh hiệu quả và tìm thống số thiết kế tối ưu nhằm giảm các tác động xấu đếnmặt đường giao thông và người điều khiển

Đối tượng: Hệ thống treo khí và thông số thiết kế hệ thống treo khí xe

tải hạng nặng

Phương pháp nghiên cứu: Lý luận và kết hợp mô phỏng bằng phần

mềm Matlab/Simulink R2012b để tìm thông số thiết kế tối ưu cho hệ thốngtreo xe tải hạng nặng nhằm nâng cao khả năng thân thiện với mặt đường giaothông và độ êm dịu chuyển động

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 nghiên cứu;

Chương 3 Mô phỏng và đánh giá thông số thiết kế hệ thống treo khí.

Ý nghĩa khoa học thực tiễn: Luận văn đã xây dựng được mô hình dao

động để đánh giá được hiệu quả hệ thống treo khí cho xe tải hạng nặng; Thiếtlập hệ phương trình vi phân mô tả dao động của xe; Mô phỏng và phân tíchảnh hưởng của các thông số của hệ thống treo khí; Kết quả là cơ sở góp phầncho việc tính toán thiết kế ứng dụng cho các phương tiện giao thông

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 và Máy động lực, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại

học Thái Nguyên, đặc biệt thầy ThS Bùi Văn Cường đã giúp đỡ em hoàn

thành luận văn này Do hạn chế về mặt thời gian cũng như mặt kiến thức chắcchắn luận văn này không thể tránh khỏi sự thiếu xót, rất mong được sự đónggóp ý bổ sung thêm của quý thầy, cô giáo và các bạn đồng nghiệp để luận vănđược hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2020

HỌC VIÊN

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

Mục đích chương là phân tích kết cấu và đặc tính hệ thống thống treo và phạm vị ứng dụng của hệ thống treo ô tô, phân tích tổng quan nghiên cứu dao động, những công trình khoa học công bố trong nước và ngoài nước nổi bật

có liên quan được làm rõ hướng đề tài nghiên cứu Qua đó phân tích các chỉ tiêu đánh giá về độ êm dịu chuyển động và hệ số tải trọng động là hàm mục tiêu chính trong luận văn.

1.1 Phân tích hệ thống treo ô tô

1.1.1 Cấu tạo chung của hệ thống treo[5,6]

Hệ thống treo là bộ phận đàn hồi để liên kết bánh xe và khung xe hoặc

vỏ xe Do vậy, nó có nhiệm vụ, yêu cầu phân loại dưới đây:

a Nhiệm vụ: Chủ yếu của hệ thống là giảm các va đạp làm cho ô tô chuyển

động êm dịu khi ô tô chuyển động trên các mặt đường không bằng phẳng.Mặt khác hệ thống treo là bộ phận truyền lực và mômen giữa bánh xe và vỏ

xe bao gồm lực kéo, lực bên, mômen chủ động và mômen phanh khi phanh

b.Yêu cầu: Sự liên kết giữa bánh xe và vỏ không những phải đảm bảo được

độ êm dịu của xe mà còn phải đủ khả năng để truyền lực Để đảm bảo đượccác vấn này hệ thống treo có các yêu cầu chính như sau:

- Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹthuật của xe khi xe chạy trên đường xấu hay đường tốt;

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

- Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích chínhcủa hệ thống treo là giảm dao động theo phương thẳng đứng, nhưng khôngphá hỏng quan hệ động học và động lực học của chuyển động bánh xe;

- Không gây nên tải trọng lớn tại các mối liên kết với vỏ;

- Hệ thống treo phải đảm độ bền cao và độ tin cậy lớn, không gặpnhững hư hỏng bất thường;

- Giảm được tiếng ồn bên trong và bên ngoài thùng xe;

- Hệ thống treo phải đảm bảo tính ổn định và tính điều khiển chuyểnđộng với các tốc độ khác nhau và đặc biệt là khi ô tô chuyển động ở tốc độcao;

- Giá thành hệ thống rẻ, dễ thay thế và sửa chữa

c, Phân loại: hệ thống treo được phân loại chính như sau:

- Phân loại theo mối liên kết hệ bánh xe bên trái và bên phải: hệ thốngtreo độc lập và phụ thuộc

- Phân loại phân tử đàn hồi: hệ thống treo lá nhíp, lò xo, khí, thủy khí,điện tử, cao su

- Phân loại theo bộ phận dập tắt dao động: ma sát, thủy lực, điện từ

- Phân loại điều khiển: điều khiển bán tích cực và điều khiển tích cực

1.1.2 Giới thiệu chung về hệ thống treo khí

Hệ thống treo khí có ưu điểm là không có ma sát trong phần tư đàn hồi,trọng lượng phần tử đàn hồi nhỏ và giảm được chấn động cũng như giảmtiếng ồn từ bánh xe lên buồng lái Bộ phận đàn hồi khí nén với đường đặc tínhđàn hồi phi tuyến, kết cấu và việc lắp đặt khá đơn giản, được sử dụng trên cácloại xe có chất lượng tốt: xe con, xe buýt chất lượng cao, xe tải có trọng tảilớn

Hệ thống treo khí nén dùng trên ôtô được hình thành trên cơ sở khảnăng điều chỉnh độ cứng của buồng đàn hồi khí nén (ballon) theo chuyển dịchcủa thân xe Sơ đồ nguyên lý kết cấu của một hệ thống đơn giản được trìnhbày trên Hình 1.1

Sự hình thành bộ tự động điều chỉnh áp suất theo nguyên lý van trượt

cơ khí Các ballon khí nén 2 được bố trí nằm giữa thân xe 3 và bánh xe 1thông qua giá đỡ bánh xe 4 Trên thân xe bố trí bộ van trượt cơ khí 5 Vantrượt gắn liền với bộ chia khí nén (block) Khí nén được cung cấp từ hệ thốngcung cấp khí nén tới block và cấp khí nén vào các ballon

Khi tải trọng tăng lên, các ballon khí nén bị ép lại, dẫn tới thay đổikhoảng cách giữa thân xe và bánh xe Van trượt cơ khí thông qua đòn nối dịch

chuyển vị trí các con trượt chia khí trong block Khí nén từ hệ thống cung cấp

đi tới các ballon và cấp thêm khí nén Hiện tượng cấp thêm khí nén kéo dàicho tới khi chiều cao thân xe với bánh xe trở về vị trí ban đầu

Khi giảm tải trọng hiện tượng này xảy ra tương tự, và quá trình vantrượt tạo nên sự thoát bớt khí nén ra khỏi ballon

nén.

Hình 1.1 Kết cấu và nguyên lý kết cấu của hệ thống treo khí nén.

1- Bánh xe; 2- Ballon khí; 3- Thân xe; 4- Giá đỡ; 5- Van trượt cơ khí; 6- Cảm biến vị trí; 7- Bộ vi xử lý; 8- Bộ chia khí nén; 9- Bình chứa khí

Một số hệ thống treo khí và ứng dụng[7]

Hình 1.2 Hệ thống treo cầu trước khí nén của Mercedes–Benz

Trong hình 1.3 là kết cấu hệ treo khí của Hãng SAF-Holland, thiết kếcho cầu chủ động, chịu tải 7000 đến 9000 kg Có cơ cấu chống xoay, bảo đảmhạn chế dao động xoắn của cầu chủ động và vì vây tăng khả năng ổn định cho

xe Cơ cấu chống xoay có thể giảm đến 85% lực xoay ngang cầu Với kết cấunày không nhữg nâng cao khả năng ổn định mà còn giảm rung ồn, giảm áplực đường Balon khí là loại đẳng tích, không cần phải chăm sóc bảo đưỡngnhiều Do có độ cao thấp nên vẫn có thể sư dụng cho các xe con

Hình 1.3 Hệ treo khí phụ thuộc cầu chủ động

Hình 1.4 cũng là một thiết kế cho cầu chủ động loại ngằ, tải 10500 đến

13500 kg Cũng có cơ cấu chống xoay, giảm được dao động xoắn cho hệtruyền lưc, giảm rung ồn, có tuổi thọ cao

Hình 1.4 Hệ treo khí cầu treo phụ thuộc cầu chủ động

Hình 1.5 là một thiết kế cho cầu dẫn hướng bị động, động cơ đặt saucho xe bus Balon khi đặt trực tiếp giữ dầm cầu và khung, có độ cứng vữg cao

và nâng cao được khả năng ổn định

Hình 1.5 Hệ treo khí cầu dẫn hướng

Hình 1.6 là kiểu treo khí độc lập hai đòn ngang, có khả năng hạ thấptrong tâm xe, balon khí có chiều cao thấp, hành trình động không lớn, thân xe

ít lắc ngang Tải của loại này là 5 000 6 500 kg

Hình 1.6 Hệ treo khí cầu dẫn hướng

Hinh 1.7 là hệ thống treo khí phụ thuộc, 4 balon khí, có cơ cấu chống xoay, có thể đỡ 10500 đến 12000 kg tải Balon khi đặt trực tiếp dưới dầm dọcnên khả năng bánh xe tiếp đường tốt

Hình 1.7 Hệ treo khí phụ thuộc cầu chủ động

Hình 1.8 là kiểu treo 4 balon khí, có không gian lớn, các balon khi đặt

xa nhau nên có khả năng chống xoay tốt, nâng cao khả năng ổn định, giảmrung ồn Hệ này có khả năng hạ thấp trọng tâm

1.2 Phân tích ảnh hưởng của dao động ô tô đến con người và mặt đường [2,3]

Ô tô là một hệ dao động nằm trong mối liên hệ chặt chẽ với đường cóbiên dạng phức tạp Dao động của ô tô không những ảnh hưởng đến conngười (lái xe và hành khách), hàng hóa chuyên chở, độ bền của các cụm tổngthành, ảnh hưởng tới độ an toàn chuyển động của ô tô, mà còn ảnh hưởng tới

tuổi thọ của đường Đặc biệt trong quá trình chuyển động, sự kích động độnghọc của mấp mô mặt đường làm cho ô tô dao động, khi ô tô dao động làmphát sinh tải trọng động lớn tác dụng nên hệ thống chịu tải của xe (khung vỏ),các chi tiết, cơ cấu tổng thành…ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ của chúng.

Hình 1.8 Hệ treo khí 4 túi khí để hạ thấp trọng tâm

1.3 Phân tích ảnh hưởng của dao động ô tô đến con người và mặt đường

Ô tô là một hệ dao động nằm trong mối liên hệ chặt chẽ với đường cóbiên dạng phức tạp Dao động của ô tô không những ảnh hưởng đến conngười (lái xe và hành khách), hàng hóa chuyên chở, độ bền của các cụm tổngthành, ảnh hưởng tới độ an toàn chuyển động của ô tô, mà còn ảnh hưởng tớituổi thọ của đường Đặc biệt trong quá trình chuyển động, sự kích động độnghọc của mấp mô mặt đường làm cho ô tô dao động, khi ô tô dao động làmphát sinh tải trọng động lớn tác dụng nên hệ thống chịu tải của xe (khung vỏ),các chi tiết, cơ cấu tổng thành…ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ của chúng

1.3.1.Các nguồn gây dao động ô tô

Đối với một cơ hệ bất kỳ, nguồn kích thích dao động có hai dạng là cáckích thích động học và kích thích lực học

Trên ôtô có nhiều nguồn gây ra dao động của ô tô:

Độ lệch tâm và hình dạng không đồng đều của bánh xe, độ không cân bằng của các bánh xe và các chi tiết quay của động cơ, hệ thống truyển lực

Các ngoại lực xuất hiện trong quá trình chuyển động của ôtô khi tăng tốc,khi phanh, khi quay vòng.

Các mấp mô bề mặt đường

Cho đến nay mấp mô biên dạng đường vẫn được coi là nguồn chính gây

ra dao động ô tô Các mấp mô biên dạng đường là kích động động học từ mặtđường, có thể mô tả bằng nhiều cách:

- Mô tả bằng các hàm xác định thường là các mấp mô dạng xung hoặcmấp mô có dạng hàm điều hoà

- Mấp mô biên dạng đường mô tả bằng hàm ngẫu nhiên của chiều caonhấp nhô theo chiều dài đường

Việc nghiên cứu dao động của ô tô bằng mô hình ở giai đoạn phát triển

mô hình thì hai nhóm kích động đơn và tuần hoàn là hợp lý vì tín hiệu vào là tường minh cho phép quản lý tín hiệu ra của mô hình Khi nghiên cứu dao động ôtô dưới tác dụng của đường ở một vài loại đường, ở một vài khu vực cụthể, nhất thiết phải đo đạc về đường và nhất thiết phải sự dụng hàm ngẫu nhiên

1.3.2 Ảnh hưởng của dao động đối với ô tô, đường giao thông và cơ thể con người

Phương tiện giao thông trong quá trình chuyển động sinh các dao động,

hệ thống dao động trong mối quan hệ chặt chẽ với đường - hành khách - lái xe(hệ thống quan hệ “Đường - Ô tô - Con người”)

Qua hình 1.9 hiện nay có các hướng nghiên cứu về hệ thống quan hệtrên: nghiên cứu về bề mặt đường; nghiên cứu dao động của ô tô; nghiên cứucảm giác và sức chịu đựng của con người

Hướng nghiên cứu thứ nhất, thực hiện bằng cả thực nghiệm và lý thuyếtnhằm mục đích xác định quy luật kích thích dao động ô tô Bằng các phươngpháp đo ghi biên dạng đường khác nhau, tiến hành xử lý các kết quả nhậnđược Dao động của ô tô khi chuyển động là dao động cưỡng bức với nguồnkích thích là mấp mô của mặt đường Mấp mô mặt đường thường không có

quy luật (mấp mô mặt đường ngẫu nhiên), để mô tả toán học biên dạng đườngdùng các đặc trưng thống kê gồm: kỳ vọng toán học, phương sai và mật độphổ năng lượng của chiều cao mấp mô mặt đường Trên thế giới có nhiềucông trình nghiên cứu về việc mô tả toán học độ mấp mô bề mặt đường.

Hình 1.9 Mối quan hệ giữa Đường – Ô tô - Người[2,3]

Hướng nghiên cứu thứ hai, nghiên cứu dao động ô tô với mục đích cảithiện độ êm dịu chuyển động, chất lượng kéo, tính kinh tế, tính dẫn hướng, độ

ổn định chuyển động, độ bền và độ tin cậy Vì vậy, nghiên cứu dao động ô tô

là nghiên cứu mối quan hệ giữa dao động của ô tô với các chỉ tiêu của cácchất lượng khai thác kể trên.

a) Ảnh hưởng của dao động lên cơ thể con người

Khi ô tô chuyển động sinh ra các dao động tác động lên người ngồi trên ô

tô làm cho cơ thể con người vừa thực hiện dao động riêng tắt dần và daođộng cưỡng bức Các ảnh hưởng này được đề cập đến trong khái niệm độ êmdịu chuyển động của ôtô Lực kích thích tác động lên cơ thể con người bằngmột trong hai đường truyền : Có thể là tác động vào phần mông (nêu ngồitrên ghế) hoặc tác động vào bàn chân (nếu người đó đứng) Ngoài ra đối vớingười lái còn bị tác động từ vô lăng vào tay người lái Dao động phức tạp nàygây biến đổi tâm sinh lý làm cơ thể mỏi mệt giảm năng suất làm việc gây ảnhhưởng lâu dài đến sức khoẻ Hình 1.10 minh họa cho tác động của dao độngđến cơ thể con người

Hình 1.10 Các vị trí tiếp xúc dao động của người điều khiển

Ảnh hưởng của dao động ô tô đối với cơ thể con người phụ thuộc vào rấtnhiều yếu tố : Thời gian tác động, hướng tác động, đặc tính của hàm kích daođộng(là ngẫu nghiên, liên tục, gián đoạn có chu kỳ hay không có chu

kỳ…)cũng như các đại lượng đặc trưng cho dao động như : Tần số, biên độ,vận tôc, gia tốc dao động.

Hình 1.11 Các tần số cơ thể người

Các vùng tần số kích thích của cơ thể người được thể hiện trên hình… Rung động trong dải tần số 3-5 Hz có thể gây ra phản ứng trong đường tiềnđình và gây rối loạn lưu thông máu trong hệ thống tuần hoàn, dẫn đếncarotenoids

Rung động trong dải tần số 5-11 Hz có thể gây ra rối loạn ở tai trong,đồng thời tạo ra rung động cộng hưởng của cơ thể hoặc một số bộ phận khác,chẳng hạn như đầu, dạ dày, v.v Rung trong dải tần số tại 11 -45 Hz có thểgây ra rối loạn chức năng của các cơ quan nội tạng gây giảm thị lực dẫn đếnbuồn nôn và ù tai

a Ảnh hưởng của dao động ô tô đến độ bền xe, đường giao thông và độ

an toàn - kinh tế chuyển động.

Khi ô tô dao động sẽ phát sinh các tải trọng động tác dụng lên khung vỏôtô, lên các cụm, hệ thống và các chi tiết của xe cũng như bề mặt đường…ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ của ôtô và đường Theo số liệu thống kêngười ta thấy rằng, khi ôtô vận tải chạy trên đường xấu gồ ghề, so với ôtôcùng loại chạy trên đường tốt bằng phẳng thì vận tốc trung bình giảm khoảng

(4050)%, quãng đường chạy giữa hai kỳ sửa chữa lớn giảm (3540)%, suấttiêu hao nhiên liệu tăng (5070)%, năng suất vận chuyển giảm (3540)%, giáthành vận chuyển tăng (5060)% [6] Đối với độ bền chi tiết ô tô thì ảnhhưởng của của dao động được thể hiện một cách rõ rệt Khi dao động, gia tốcdao động gây ra các tải trọng quán tính và có thể xẩy ra hiện tượng cộnghưởng làm cho hư hỏng các chi tiết, khung vỏ của xe …

Dao động của ôtô sẽ gây ra sự thay đổi giá trị phản lực pháp tuyến giữamặt tiếp xúc của bánh xe với bề mặt đường Nếu giá trị phản lực pháp tuyếngiảm so với trường hợp tải trọng tĩnh thì sẽ giảm khả năng tiếp nhận các lựcdọc (lực kéo, lực phanh) và lực ngang, còn khi giá trị phản lực này tăng lênthì sẽ tăng tải trọng động tác dụng xuống nền đường

Trong quá trình chuyển động xe có thể xảy ra hiện tượng tách bánh (bánh

bị nhấc khỏi mặt đường) làm độ an toàn chuyển động giảm vì lúc đó mất khảnăng bám của bánh xe với mặt đường Đối với bánh xe chủ động khi có hiệntượng tách bánh thì công của động cơ lúc này trở thành công vô ích nănglượng của động cơ không trực tiếp đẩy ô tô chuyển động mà làm bánh xequay không, sau đó bánh xe lại tiếp tục tiếp xúc với mặt đường tạo ra ma máttrượt giữa bánh xe vơí mặt đường làm mòn lốp, gây va đập trong hệ thốngtruyền lực Nếu hiện tượng này xẩy ra nhiều và liên tục sẽ làm tăng tiêu haonhiên liệu ảnh hưởng đến tính kinh tế của ô tô Ngoài ra chính các lực tácđộng thường xuyên xuống mặt đường phá hỏng bề mặt đường

Dao động của ô tô chủ yếu phụ thuộc vào thông số kết cấu của hệ thốngtreo Vì vậy yêu cầu khi thiết kế chế tạo phải lựa chọn các thông số của hệ thống treo hợp lý vừa đảm bảo độ êm dịu, độ bền, độ cứng vững, vừa tuân theo điều kiện làm việc nhất định của hệ thống treo

1.4 Phân tích các chỉ tiêu đánh giá dao động của ô tô [2,3]

Để đánh giá mức độ dao động thì việc lựa chọn các chỉ tiêu đánh giáđóng vai trò hết sức quan trọng trong việc nghiên cứu dao động của ô tô Do

đó, khi thiết kế ô tô, lựa chọn hay tính toán các thông số liên quan đến dao

động đều phải xuất phát từ mối quan hệ giữa Đường – Ô tô - Người Tuynhiên việc lựa chọn các chỉ tiêu đánh giá lại không phải dễ dàng Về mặtnguyên tắc, trước hết phải dựa vào những đặc tính nhân chủng học, các đặcđiểm tâm sinh lý của con người Việt nam (thể hiện bằng các thông số thống

kê, đo đạc và thực nghiệm) Do sự phát triển của nền kinh tế, khoa học kỹthuật của nước ta vẫn còn hạn chế nên việc nghiên cứu cũng như đưa ra chỉtiêu đánh giá vẫn vòn hạn chế Ở các nước trên thế giới với sự phát triển mạnh

mẽ về khoa học nên việc đánh giá khá thuận lơi nhưng các nước cũng chọn

các chỉ tiêu đánh giá không hoàn toàn giống nhau Theo các tài liệu các công

trình nghiên cứu của nước ngoài cùng với sự kết hợp kết quả nghiên cứu củaViện khoa học kỹ thuật bảo hộ lao động Việt nam, dưới đây làm một số chỉtiêu đánh giá

1.4.1 Tần số và gia tốc dao động

Quá trình tham gia giao thông của người điều là một hệ dao động, mỗibước đi mỗi động tác là hoạt động thường xuyên của con người đã trở thànhmột thói quen Khi con người đi lại tương đương với hệ thực hiện dao động,tuỳ thuộc vào hình dáng, trọng lượng riêng, thói quen từng người mà số lầnbước trong một phút thường trong khoảng 60-90 bước, tương ứng với tần sốdao động khoảng 1 -1,5Hz Vậy nên từ thói quen đó con người chịu dao độnghợp lý trong khoảng tần số vừa nêu trên Khi đánh giá độ êm dịu chuyển độngcủa ô tô với các điều kiện mặt đường cũng như kết cấu cụ thể thì tần số daođộng của ô tô phải nằm trong giới hạn 1 -1,5 Hz, thường lấy chuẩn để đánhgiá dao động của ô tô như sau:

+ Tần số dao động:

Tần số dao động xe con nằm trong khoảng

n =60 – 90 lần/phút đối với xe con;

n=100-120 lần/phút đối với xe vận tải;

độ êm dịu chuyển động của ô tô Ngoài ra người ta còn đưa ra số lần va đập

do độ mấp mô của mặt đường gây ra trong 1 km đường chạy để đánh giá độ

êm dịu chuyển động của xe khi đi trên đường thực tế Khi số lần va đập nàyquá lớn sẽ mất êm dịu chuyển động đồng thời ảnh hưởng tới tuổi thọ và độbền của các chi tiết trong hệ thống treo

1.4.2.Chỉ tiêu về độ êm dịu được Hiệp hội kỹ sư Đức VDI

a,Chỉ tiêu về độ êm dịu cho con người:

Chỉ tiêu đưa ra bằng tiêu chuẩn công nghiệp Đức VDI- 2057 Độ êmdịu chuyển động là cảm giác của người, đặc trưng bởi nhiều thông số vật lý

Do đó, người ta đưa ra khái niệm “cường độ dao động KB” để chỉ mức độ ảnhhưởng của dao động với người

Cường độ dao động KB phụ thuộc:

- Gia tốc z , y , x

- Tần số kích động

- Thời gian tác động

Có 3 ngưỡng được dùng để đánh giá:

- KB= 20 giới hạn êm dịu

- KB= 50 giới hạn điều khiển

- KB= 125 giới hạn gây bệnh lý

* Cảm giác theo gia tốc và vân tốc dao động

Chỉ tiêu này đượcđưa ra đánh giá trên cơ sở cho rằng cảm giác conngười khi chịu dao động phụ thuộc vào hệ số đệm êm dịu chuyển động K Hệ

số K phụ thuộc vào tần số dao động, gia tốc hoặc vận tốc dao động, phươngdao động(theo phương thẳng đứng và phương ngang) và thời gian tác độngcủa chúng lên cở thể con người

Hệ số K được xác định theo trị số biên độ gia tốc Z hoặc bình phương

1  0.01  2 Z Z c y Z c

Z (m.s2 )

Những công thức và số liệu đưa ra ở trên là ứng với tác động lên conngười là hàm điều hoà Khi kích thích dao động ở trên là hàm ngẫu nhiên thìgiá trị hệ số K được xác định theo công thức sau:

+ Trong đó:

n

K   K i

Ki- hệ số độ êm dịu của thành phần thứ i

n- số thành phần của hàm ngẫu nhiên

20 10 5 2 1 0.5 0,2

0 0,2 1 2 5 10 20 50 100 (Hz)

Hình 1.12 Các đường cong cảm giác như nhau ở dao động điều hòa

Giá trị của K có thể xác định bằng tính toán hoặc xác định bằng thựcnghiệm

Z c1 K1Z(t) Z c 2 K 2

K

Z ci K i

3

1 2

Hình 1.13 Sơ đồ xác định thực nghiệm hệ số độ êm dịu K

- Đánh giá cảm giác theo công suất dao động.

Chỉ tiêu này dựa trên giả thiết rằng: cảm giác của con người khi daođộng phụ thuộc vào trị số của công suất dao động truyền cho con người

Công suất trung bình truyền đến con người sẽ là:

N c  lim 1

T  P(t).v(t).dt (1-3)

Trong đó: p(t)- Lực tác động lên con người khi dao động

v- Vận tốc dao động

Số liệu thực nghiệm theo giá trị cho phép [Nc]

+ [Nc] = 0,2  0,3 (W) – tương ứng với cảm giác thoải mái

+ [Nc] = 6  10 (W) – là giới hạn cho phép đối với ô tô có tính năngthông qua cao

Ư u điểm cơ bản của chỉ tiêu này là nó cho phép kể đến tác dụng đồngthời của dao động với các tần số khác nhau và theo các hướng khác nhau

Năng lượng tổng cộng truyền đến con người có thể xác định như sau:

Z c : gia tốc dao động thẳng đứng truyền qua chân

Z cc : gia tốc dao động thẳng đứng truyền qua ghế ngồi

X c : gia tốc hướng dọc

Y c : gia tốc theo hướng ngang

Các số liệu nhận được phản ánh tính phức tạp của sự cảm nhận dao độngcủa con người Chúng ta có thể đưa ra kết luận chung: những tác động phụtruyền qua chân không lớn như những tác động truyền qua ghế ngồi Bởi vìtrong tư thế đứng tác động của dao động bị yếu đi bởi các khớp xương củachân

Trong điều kiện Việt Nam hiện nay khó có thể tính toán đo đạc đượctoàn bộ giá trị của gia tốc theo ba phương X, Y, Z Vì vậy chỉ tiêu công suấttrên nêu ra chỉ mang tính tham khảo

b, Chỉ tiêu về độ êm dịu cho hàng hoá

Chỉ tiêu về độ an toàn cho hàng hoá hiện nay được Hiệp hội đóng góiĐức BFSV nêu vấn đề Dựa vào đó, với nghiên cứu ảnh hưởng của dao độngvới đường, Mistchke đề ra ngưỡng cho an toàn hàng hoá như sau:

- amax=3 m/s2 giới hạn cảnh báo

- amax=5 m/s2 giới hạn can thiệp

Giới hạn cảnh báo theo Mitschke, là tại đó hệ thống treo hoặc đường đãhỏng dến mức phải có kế hoạch sửa chữa

Giới hạn cảnh báo theo Mitschke, là tại đó đường đã hỏng nặng đếnmức phải sửa chữa ngay

1.4.3 Đánh giá độ êm dịu theo tiêu chuẩn ISO

* Gia tốc bình phương trung bình

Theo tiêu chuẩn ISO 2631-1 [19,20] đưa ra chỉ tiêu đánh giá độ êm dịuchuyển động ô tô thông qua gia tốc bình phương trung bình theo phươngthẳng đứng dựa theo vào các công trình nghiên cứu của thế giới Gia tốc bìnhphương trung bình theo phương thẳng đứng được xác định theo công thứcdưới đây:

awz - Gia tốc bình phương trung bình theo phương thẳng đứng

az - Gia tốc theo phương thẳng đứng theo thời gian

T - Thời gian khảo sát

Điều kiện chủ quan đánh giá độ êm dịu ô tô theo độ lệch gia tốc quânphương theo phương thẳng đứng ISO 2631-1 [19,20] dựa vào Bảng 1.1

* Ưu điểm của tiêu chuẩn VBI2057 và tiêu chuẩn ISO 2631-1: thuận lợicho việc phân tích và đánh giá dao động toàn bộ của xe Thông qua các mô

hình dao động vật lý và toán học của toàn bộ xe hoặc các phần mềm chuyêndùng MATLAB, ADAMS, LMS hoàn toàn xác định gia tốc dao động theomiền thời hoặc miền tần số Hiện nay phương pháp này đã được các nhà khoahọc trên khắp thế giới áp dụng ISO 2631-1 để phân tích độ êm dịu của daođộng các phương tiện dao thông.

Bảng 1.1 Bảng đánh giá chủ quan độ êm dịu ô tô theo ISO 2631-1

* Thời gian mệt mỏi – giảm hiệu suất làm việc

Khi người điều khiển làm việc trong một gian dài trong môi trường sẽcảm thấy không thoải mái, mệt mỏi, thậm chí mắc một số bệnh nghề nghiệp

do dao động và tiếng ồn gây ra dẫn đến hiệu quả làm việc kém năng suất côngviệc giảm xuống Chính vì vậy, tiêu chuẩn iso 2631-1(1997) đã đưa ra thông

số đánh giá thời gian mệt mỏi – giảm hiệu suất lao động của người điều khiển

và được xác định theo công thức sau:

ngồi điều khiển theo tổng cộng các phương X,Y, Z+ Các hệ số a1 = 2.8 m/s2 , a2 = 2 m/s2 và T0 = 0.167 giờ theotiêu chuẩn quy định

1.4.4 Chỉ số đánh giá tải trọng động bánh xe

Sau những năm 1990, ôtô ngày càng có tải trọng lớn, tỷ trọng kinh tếcủa cầu và đường trong ngành giao thông ngày càng được đánh giá cao Cácnhà nghiên cứu của Anh, Mỹ,…đã đặt vấn đề nghiên cứu ảnh hưởng của daođộng ô tô đối với cầu và đường Khi ô tô chuyển động trên các mặt đường vàcầu, tải trọng động bánh xe sẽ dẫn đến sức căng và biến dạng bền mặt Sự tíchlũy lâu dài của biến dạng dẻo bề mặt sẽ nguyên nhân gây ra phá hủy bề mặtnhư các vết nứt, lún, Để đánh giá ảnh hưởng của tải trọng động của bánh xeđến khả năng thân thiện mặt đường, nhiều công trình nghiên cứu đưa ra hệ sốtải trọng động bánh xe DLC - Dynamic Load Coefficient [19,20] Hệ số DLCđược định nghĩa bởi công thức (1-8)

DLC  F T R M S

trong đó: Fs- tải trọng tĩnh của bánh xe; F T,RMS- tải trọng động bánh xe tácdụng lên mặt đường bình phương trung bình và nó được định nghĩa bởi côngthức (1-2 )

F T - Tải trọng động của bánh xe tác dụng lên mặt đường;N

T - Thời gian khảo sát(s).

Hệ số tải trọng bánh xe DLC phụ thuộc rất nhiêu yếu tố như thống số hệthống treo, lốp xe, tải trọng xe, vận tốc chuyển động, điều kiện mặtđường Trong nghiên cứu này, hệ số tải trọng động bánh xe được chọn đểphân tích ảnh hưởng của hệ thống treo đến khả năng thân thiện với mặt đường

giao thông và sẽ được trình bày ở phần sau và chương trình tính toán đượctrình bày phụ lục.

1.5 Tình hình nghiên cứu trong nước và quốc tế

1.5.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

Đối với Việt Nam theo thống kê của các công bộ khoa học, vấn đềnghiên cứu dao động đã và đang được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiêncứu Dưới đây là mộ số công trình đã công bố có liên quan đến đến đề tài nóiriêng và dao động nói chung:

Công trình nghiên cứu của tác giả Trần Văn Hoàng[8] trong luận vănnày tác giả đã Xây dựng được mô hình dao động không gian của xe khách 16chỗ ngồi, qua đó áp dụng nguyên lý D‟Alambe đã thiết lập được hệ phươngtrình vi phân mô tả dao động của xe với 7 phương trình Các kết quả như:chuyển vị, vận tốc, gia tốc chuyển động của thân xe, lực tác dụng từ hệ thốngtreo lên thân xe, lực từ đường tác dụng lên lốp xe Tuy luận văn còn tồn tạimột sô hạn chế mới dừng lại ở việc nghiên cứu, tính toán, lựa chọn một cách

sơ bộ một số thông số kết cấu của hệ thống treo chứ chưa giải quyết được bàitoán tối ưu hoá các thông số trong hệ thống treo khí

Công trình nghiên cứu của tác giả Trương Mạnh Hùng[9] Luận án đãnghiên cứu đánh giá dao động ô tô khách sử dụng hệ thống treo khí nén thôngqua chỉ tiêu êm dịu và an toàn chuyển động phục vụ cho công tác thiết kế, chếtạo cũng như khai thác ô tô khách sử dụng hệ thống treo khí nén được sảnxuất, lắp ráp ở Việt Nam

Công trình nghiên cứu Đặng Ngọc Minh Tuấn [10] Đánh so sánh hiệuquả hệ thống treo khí Hệ số tải trọng động bánh xe được chọn là hàm mụctiêu và dựa trên điều kiện ràng buộc, các thông số thiết kế hệ thống treo tối ưuđược tìm được nhằm giảm các tác động xấu đến mặt đường giao thông

1.5.2 Tình hình nghiên cứu quốc tế.

Massimo SORLI và Giuseppe QUAGLIA [16] đã phân tích đặc tính hệthống treo khí nén dùng trên ô tô, nghiên cứu đặc tính phi tuyến hệ thống treo

khí nén có lắp thêm bình khí phụ Đánh giá ảnh hưởng các thông số: thể tích,

áp suất, diện tích chịu lực của lò xo khí nén trong miền tần số đến đặc tínhđộng lực học hệ thống treo Tuy nhiên công trình này mới chỉ dừng lại ở môhình dao động 1/4 ô tô, chưa áp dụng cho một ô tô có thông số cụ thể Đểđánh giá đầy đủ và chính xác ảnh hưởng của hệ thống treo khí nén đến daođộng cần mô phỏng cho một ô tô cụ thể

Công trình nghiên cứu của Katsuya Toyofuku, Chuuji Yamada,Toshiharu Kagawa, Toshinori Fujita [13] đã nghiên cứu, xây dựng và môphỏng đặc tính hệ thống treo khí nén trên ô tô có sử dụng bình khí phụ , đánhgiá ảnh hưởng của chiều dài đường ống nối giữa bình khí ph và lò xo khí nénđến đặc tính động lực học trong miền tần số Công trình mới dừng lại ở môhình đơn giản, để đảm bảo độ chính xác cần mô phỏng cho một ô tô cụ thể.Công trình nghiên cứu của CHEN Ke, ZHANG Ming and TONGXuefeng [12] về hệ thống treo khí nén, các tác giả đã xây dựng mô hình daođộng ô tô 7 bậc tự do với phần tử đàn hồi phi tuyến, sử dụng điều khiển mờtrong Matlab để điều khiển gia tốc dao động thân xe, tăng tính êm dịu và antoàn chuyển động ô tô

Công trình nghiên cứu của William Daniel Robinson [15] về hệ thốngtreo khí nén ô tô, tác giả đã nghiên cứu, phân tích và xây dựng các mô hình hệthống treo tuyến tính, phi tuyến Trong mô hình hệ thống treo khí nén có sửbình khí phụ, sau khi phân tích đặc tính hệ thống treo, tác giả tiến hành xâydựng các bộ điều khiển bán tích cực hệ thống treo, điều khiển phần tử giảmchấn

Công trình nghiên cứu của Malin Presthus [14] về hệ thống treo khí nén,tác giả đã nghiên cứu, tổng hợp các công trình và đưa ra phương pháp xâydựng mô hình dao động hệ thống treo khí nén cho đoàn tàu, mô hình xâydựng có kể đến yếu tố phi tuyến Tác giả đã khảo sát mô hình dao động đánhgiá ảnh hưởng của hệ thống treo khí nén đến dao động của đoàn tàu

Công trình của H.Sayyaadi và N.Shokouhi [17] các tác giả đã xây dựng

mô hình động lực học và tối ưu hệ thống treo khí nén trên đoàn tàu, xây dựngphương pháp thí nghiệm kiểm chứng để so sánh với kết quả nghiên cứu lýthuyết

Nghiên cứu của Nicolas Docquier [18] về hệ thống treo khí nén sử dụngtrên tàu hỏa, tác giả đã xác định được đặc tính của phần tử đàn hồi cũng nhưcủa phần tử giảm chấn Đường đặc tính động lực học của lò xo khí nén phụthuộc vào áp suất khí nén trong buồng khí và chiều dài đường ống từ bầu khínén đến bình khí phụ Xây dựng được các mô hình dao động sử dụng hệthống treo khí nén, các thí nghiệm về hệ thống treo khí nén sử dụng trên tàuhỏa, xác định được các thông số đầu vào của mô hình sử dụng cho việc điềukhiển hệ thống treo

Nghiên cứu về hệ thống treo thủy khí, Dongpu Cao [14], tác giả đã xây

dựng mô hình toán học cho hệ thống treo thủy khí trên ô tô có tải trọng lớn,khảo sát đánh giá các yếu tố về kết cấu, vị trí bố trí các buồng khí trong hệthống treo ảnh hưởng đến dao động Ảnh hưởng của áp suất khí nén đến cácthông số khai thác sử dụng Nghiên cứu này chủ tập trung vào các ô tô có tảitrọng lớn

1.6 Mục địch, ý nghía, đối tượng, phương pháp nghiên cứu

Mục đích của đề tài

- Xây dựng mô hình dao động 1/4 xe;

- Phân tích mô hình động lực học hệ thống treo khí;

- Phân tích ảnh hưởng của thông số thiết kế hệ thống treo khí nén

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Phân tích ảnh hưởng của thông số thiết kế hệ thống treo khí nén xe tảihạng nặng đến độ êm dịu và khả năng thân thiên mặt đường có ý nghĩa khoahọc và thực tiễn cao cho các nhà nghiên cứu và chế tạo cơ sở lý thuyết đểhoàn thiện kết cấu hệ thống treo khí

Đối tượng nghiên cứu

Hệ thống treo khí

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết: mô phỏng và phân tích ảnh hưởng của thông sốthiết kế hệ thống treo khí nén

Phạm vi nghiên cứu

Trong phạm vi của đề tài, chỉ xem xét mô hình dao động ¼ xe

Kết cấu của luận văn

- Tổng quan về đề tài nghiên cứu;

- Xây dựng mô hình dao động ¼ xe;

- Phân tích ảnh hưởng của thông số thiết kế hệ thống treo khí nén;

1.7 Kết luận

Qua nghiên cứu chương tổng quan đưa ra được một số nội dung sau:

- Đã phân tích được kết cấu các loại hệ thống treo khí;

- Phân tích được những nguồn gây ra dao động trên ô tô và phân tíchđược những ảnh hưởng xấu cuả dao động đến con người và mặt đường

- Phân tích, thống kê được tình hình nghiên cứu trong nước và ngoàinước về nghiên cứu hệ thống treo khí nén

- Phân tích các tiêu chuẩn đánh giá dao động và lựa chọn được tiêuchuẩn để đánh giá cho đối tượng nghiên cứu