Nghiên cứu phương pháp xác định độ cứng và hệ số cản của hệ thống treo ô tô con

Tổng quan về hệ thống treo xe con, các thông số đánh giá độ êm dịu chuyển động, các dạng mô hình mô phỏng hệ thống treo. Xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống treo ô tô con. Tính toán khảo sát hệ thống treo ô tô con. Tổng quan về hệ thống treo xe con, các thông số đánh giá độ êm dịu chuyển động, các dạng mô hình mô phỏng hệ thống treo. Xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống treo ô tô con. Tính toán khảo sát hệ thống treo ô tô con.

Mẫu 1a MẪU BÌA LUẬN VĂN CÓ IN CHỮ NHŨ VÀNG Khổ 210 x 297 mm

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG

VÀ HỆ SỐ CẢN CỦA HỆ THỐNG TREO Ô TÔ CON

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực

Mẫu 1b MẪU TRANG PHỤ BÌA LUẬN VĂN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

Trần Xuân Thế

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG VÀ HỆ

SỐ CẢN CỦA HỆ THỐNG TREO Ô TÔ CON

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Chuyên ngành : Kỹ thuật cơ khí động lực

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan

Hà Nội – Năm 2018

LỜI CAM KẾT

Tôi là Trần Xuân Thế, học viên lớp cao học 2016B chuyên ngành Kỹ thuật cơ khí động lực, mã học viên CB160198, tác giả đề tài “Nghiên cứu phương pháp xác định độ cứng và hệ số cản của hệ thống treo ô tô con” mã đề tài 2016BOTO-KH2 Tôi xin cam đoan, tất cả nội dung trong đề tài là hoàn toàn do tôi thực hiện và chưa từng được công

bố Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về nội dung đã được trình bày trong luận văn

Hà Nội, ngày 22 tháng 04 năm 2018

Học viên

Trần Xuân Thế

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 3

DANH MỤC CÁC BẢNG 4

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 8

1.1 Giới thiệu chung về hệ thống treo ô tô con 8

1.1.1 Công dụng phân loại yêu cầu 8

1.1.2 Các bộ phận chính của hệ thống treo xe con 9

1.1.3 Phân loại hệ thống treo 11

1.4 Bộ phận giảm chấn 26

1.1.5 Xu hướng phát triển của các hệ thống treo(HTT) 30

1.2 Các thông số đánh giá độ êm dịu chuyển động 31

1.2.1 Chỉ tiêu về tần số 31

1.2.2 Chỉ tiêu về gia tốc dao động 31

1.2.3 Chỉ tiêu dựa trên số liệu cảm giác theo gia tốc và vận tốc dao động 31

1.2.4 Đánh giá cảm giác theo gia tốc dao động và thời gian tác động của chúng 32

1.3 Các dạng mô hình mô phỏng hệ thống treo 34

1.3.1 Các khái niệm và các thành phần trong mô hình 34

1.3.2 Các dạng mô hình dao động ô tô theo phương thẳng đứng 35

1.4 Các nghiên cứu về hệ thống treo 38

1.5 Nội dung của luận văn 38

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG 39

HỆ THỐNG TREO Ô TÔ CON 39

2.1 Phân tích lựa chọn mô hình 39

2.1.1 Xây dựng mô hình dao động ¼ và hệ phương trình vi phân mô phỏng 39

2.1.3 Xây dựng mô hình không gian và hệ phương trình vi phân mô phỏng 44

2.2 Xây dựng mô hình mô phỏng 45

2.3 Mô phỏng mấp mô mặt đường 47

2.3.1.Mô phỏng mấp mô mặt đường cơ bản 47

2.3.2 Mô phỏng mấp mô mặt đường theo ISO 8608 49

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KHẢO SÁT HỆ THỐNG TREO Ô TÔ CON 55

3.1 Phương pháp tính toán hệ số cản và độ cứng của hệ thống treo 55

3.1.1 Tính toán độ cứng của phần tử đàn hồi 55

3.1.2 Tính toán hệ số cản giảm chấn 56

3.1.3 Áp dụng với trường hợp cụ thể 59

3.2 Xây dựng chương trình kiểm nghiệm kết quả tính toán bằng Matlab – Simulink 60 3.2.1 Xây dựng chương trình mô phỏng hàm mấp mô mặt đường bằng Matlab 60

3.2.2 Xây dựng chương trình xác định các thông số đặc trưng của mô hình dao động ½ đã xây dựng 61

3.3 Tính toán các thông số cơ bản ứng với các điều kiện mặt đường khác nhau 63

3.3.1 Các dạng mấp mô mặt đường cơ bản 63

3.2.2 Các dạng mấp mô mặt đường là kết quả của chương trình theo ISO 8608 70

3.4 Khảo sát ảnh hưởng của các thông số tới độ êm dịu chuyển động 80

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85

4.1 Kết luận và kiến nghị 85

4.2 Tài liệu tham khảo 856

Ký hiệu Đơn vị Giải nghĩa

ma kg Khối lượng được treo

muf kg Khối lượng không được treo trước

mur kg Khối lượng không được treo sau

Bảng 2.1: Một số dạng mấp mô mặt đường cơ bản và phương trình mô tả chúng 47

Bảng 2.2: Tiêu chuẩn ISO 8608 phân loại đường 50

Bảng 3.1: Thông số hình học của xe Elantra 1992 dùng để tính toán hệ thống treo 58

Bảng 3.2: Thông số về độ cứng và hệ số cản xe Elantra 1992 xác định từ tính toán 58

Bảng 3.3: Thông số đặc trưng của mô hình dao động 60

Bảng 3.4: Khảo sát ktr 820

Bảng 3.5: Khảo sát kf 811

Bảng 3.6: Khảo sát ctf 82

Bảng 3.7: Khảo sát cr 82

DANH MỤC CÁC BẢNG

Hình 1.1.: Sơ đồ hệ thống treo 11

Hình 1.2:Treo phụ thuộc loại lò xo xoắn ốc 12

Hình 1.3: Sự thay đổi vị trí bánh xe và của xe khi xe trèo lên mô đất 13

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý của hệ treo 2 đòn ngang 15

Hình 1.5: Một số dạng lò xo đặc biệt 16

Hình 1.6: Sơ đồ cấu tạo hệ Mc.Pherson 19

Hình 1.7: Mối quan hệ động học của hệ treo Mc.Pherson 20

Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý hệ treo hai đòn dọc 20

Hình 1.9: Đồ thị quan hệ góc ngăng nghiêng thân xe 21

Hình 1.10: Sơ đồ nguyên lý hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết 23

Hình 1.11: Sơ đồ vị trí tâm quay bánh xe O, tâm nghiêng 24

Hình 1.12: Sơ đồ hệ treo đòn chéo 25

Hình 1.13: Sơ đồ hệ thống treo khí 26

Hình 1.14: Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn hai lớp vỏ có tác dụng hai chiều 27

Hình 1.15: Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn ống thuỷ lực một lớp vỏ có tác dụng hai chiều 29

Hình 1.16: Chỉ tiêu cảm giác theo gia tốc 32

Hình 1.17: Giới hạn tác động của dao động thẳng đứng 34

Hình 1.18: Mô hình 1/4 hệ thống treo ô tô 36

Hình 1.19: Mô hình 1/2 hệ thống treo ô tô 36

Hình 1.20: Mô hình 1/2 hệ thống treo ô tô 37

Hình 1.21: Mô hình không gian hệ thống treo ô tô 37

Hình 2.1: Mô hình 1/4 hệ thống treo ô tô 39

Hình 2.2: Các lực tác dụng vào khối lượng được treo 39

Hình 2.3: Mô hình 1/2 hệ thống treo ô tô 41

Hình 2.4: Các lực tác dụng lên khối lượng được treo 42

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 2.5: Các lực tác dụng vào khối lượng không được treo 43

Hình 2.6: Mô hình khôn gian dao động hệ thống treo ô tô 44

Hình 2.7: Sơ đồ mô phỏng phương trình số 1 trong hệ phương trình vi phân dao động hệ thống treo ô tô 45

Hình 3.1: Đáp ứng về gia tốc của các khối lượng được treo 65

Hình 3.2: Đáp ứng về vận tốc của các khối lượng được treo 65

Hình 3.3: Chuyển vị của các khối lượng được treo 65

Hình 3.4: Đáp ứng gia tốc khối lượng không được treo 66

Hình 3.5: Đáp ứng vận tốc khối lượng không được treo 67

Hình 3.6: Chuyển vị khối lượng không được treo 67

Hình 3.7: Gia tốc góc delta 68

Hình 3.8: Đáp ứng vận tốc góc delta 68

Hình 3.9: Chuyển vị góc delta 69

Hình 3.10: Gia tốc khối lượng được treo ISO A-B 70

Hình 3.11: Vận tốc khối lượng được treo ISO A-B Error! Bookmark not defined Hình 3.12: Chuyển vị khối lượng được treo ISO A-B 71

Hình 3.13: Gia tốc khối lượng không được treo ISO A-B 71

Hình 3.14: Vận tốc khối lượng không được treo ISO A-B 72

Hình 3.15: Chuyển vị khối lượng không được treo ISO A-BError! Bookmark not defined.72 Hình 3.16: Gia tốc góc quay delta ISO A-B Error! Bookmark not defined.73 Hình 3.17: Vận tốc góc quay delta ISO A-B 723

Hình 3.18: Chuyển vị góc quay delta ISO A-B 734

Hình 3.19: Gia tốc khối lượng được treo ISO C-D 75

Hình 3.20: Vận tốc khối lượng được treo ISO C-D 75

Hình 3.21: Chuyển vị khối lượng được treo ISO C-D 76

Hình 3.22: Gia tốc khối lượng không được treo ISO C-D 76

Hình 3.23: Vận tốc khối lượng không được treo ISO C-DError! Bookmark not defined.77

Hình 3.24: Chuyển vị khối lượng không được treo ISO C-D 77

Hình 3.25: Gia tốc góc quay delta ISO C-D Error! Bookmark not defined.78 Hình 3.26: Vận tốc góc quay delta ISO C-D 728

Hình 3.27: Chuyển vị góc quay delta ISO C-D 739

Hình 3.28: Khảo sát ktr 820

Hình 3.29: Khảo sát kf 821

Hình 3.30: Khảo sát ctf 822

Hình 3.31: Khảo sát cr 823

1.1 Giới thiệu chung về hệ thống treo ô tô con

1.1.1 Công dụng phân loại yêu cầu

Khái niệm hệ thống treo ở đây được hiểu là hệ thống liên kết giữa bánh xe và khung xe hoặc vỏ xe Mối liên kết treo của xe là mối liên kết đàn hồi nó có chức năng chính sau đây:

- Tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động “êm dịu”, hạn chế tới mức có thể chấp nhận được những chuyển động không muốn có khác của bánh xe (như lắc ngang, lắc dọc)

- Truyền lực và mô men giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng (tải trọng, phản lực), lực dọc (lực kéo hoặc lực phanh, lực đẩy hoặc lực kéo với khung, vỏ), lực bên (lực li tâm, lực gió bên, phản lực bên ), mô men chủ động, mô men phanh

Trên hệ thống treo, sự liên kết giữa bánh xe và khung vỏ cần thiết phải mềm nhưng cũng phải đủ khả năng để truyền lực Quan hệ này được thể hiện ở các yêu cầu chính sau đây :

a) Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe (xe chạy trên đường tốt hay xe chạy trên các loại đường khác nhau)

b) Bánh xe có thể chuyển dịch trong một giới hạn nhất định

c) Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích chính của hệ thống treo là làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng không phá hỏng các quan hệ động học và động lực học của chuyển động bánh xe

d) Không gây nên tải trọng tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ

e) Có độ bền cao

f) Có độ tin cậy lớn, không gặp hư hỏng bất thường

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Đối với xe con chúng ta cần phải quan tâm đến các yêu cầu sau :

- Giá thành thấp và độ phức tạp của hệ thống treo không quá lớn

- Có khả năng chống rung và chống ồn truyền từ bánh xe lên thùng, vỏ tốt

- Đảm bảo tính ổn định và tính điều khiển, chuyển động của ô tô ở tốc độ cao,

ô tô điều khiển nhẹ nhàng

1.1.2 Các bộ phận chính của hệ thống treo xe con

Hệ thống treo xe con gồm các bộ phận chính sau đây :

-Bộ phận đàn hồi: là bộ phận nối mềm giữa bánh xe và thùng xe, nhằm biến

đổi tần số dao động cho phù hợp với cơ thể con người (60-80 lần/ph) Bộ phận đàn hồi có thể bố trí khác nhau trên xe nhưng nó cho phép bánh xe có thể dịch chuyển theo phương thẳng đứng

Trên xe con bộ phận đàn hồi thường gặp là loại:

-Bộ phận dẫn hướng: cho phép các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng ở mỗi

vị trí của nó so với khung vỏ, bánh xe phải đảm nhận khả năng truyền lực đầy đủ Bộ phận dẫn hướng phải thực hiện tốt chức năng này Trên mỗi hệ thống treo thì bộ phận dẫn hướng có cấu tạo khác nhau Quan hệ của bánh xe với khung xe khi thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng được gọi là quan hệ động học Khả năng truyền lực ở mỗi vị trí được gọi là quan hệ động lực học của hệ treo Trong mối quan hệ động học các thông số chính được xem xét là : sự dịch chuyển (chuyển vị) của các bánh xe trong không gian ba chiều khi vị trí bánh xe thay đổi theo phương thẳng đứng (z) Mối quan hệ động lực học được biểu thị qua khả năng truyền các lực và các mô men khi bánh xe ở các vị trí khác nhau

-Bộ phận giảm chấn: đây là bộ phận hấp thụ năng lượng dao động cơ học

giữa bánh xe và thân xe Bộ phận giảm chấn có ảnh hưởng tới biên độ dao động Trên các xe hiện đại chỉ dùng loại giảm chấn ống thuỷ lực có tác dụng hai chiều trả và nén Trong hành trình trả (bánh xe đi xa khung và vỏ) giảm chấn có nhiệm vụ giảm bớt xung lực va đập truyền từ bánh xe lên khung

-Thanh ổn định: trên xe con thanh ổn định hầu như đều có Trong trường hợp

xe chạy trên nền đường không bằng phẳng hoặc quay vòng, dưới tác dụng của lực li tâm phản lực thẳng đứng của 2 bánh xe trên một cầu thay đổi sẽ làm cho tăng độ nghiêng thùng xe và làm giảm khả năng truyền lực dọc, lực bên của bánh xe với mặt đường Thanh ổn định có tác dụng khi xuất hiện sự chênh lệch phản lực thẳng đứng đặt lên bánh xe nhằm san bớt tải trọng từ bên cầu chịu tải nhiều sang bên cầu chịu tải

ít hơn Cấu tạo chung của nó có dạng chữ U Các đầu chữ U nối với bánh xe còn thân nối với vỏ nhờ các ổ đỡ cao su

- Các vấu cao su tăng cứng và hạn chế hành trình: trên xe con các vấu cao

su thường được đặt kết hợp trong vỏ của giảm chấn Vấu cao su vừa tăng cứng vừa hạn chế hành trình của bánh xe nhằm hạn chế hành trình làm việc của bánh xe

- Các cơ cấu điều chỉnh hoặc xác định góc bố trí bánh xe :

Hệ thống treo đảm nhận mối liên kết giữa bánh xe và thùng vỏ, do vậy trên hệ thống treo có thêm các cơ cấu điều chỉnh hoặc xác định góc bố trí bánh xe Các cơ cấu này rất đa dạng nên ở mỗi loại xe lại có cách bố trí khác nhau, các loại khác nhau 1.1.3 Phân loại hệ thống treo

Hiện nay ở trên xe con hệ thống treo bao gồm 2 nhóm chính:

Hệ thống treo phụ thuộc và hệ thống treo độc lập

Trong hệ thống treo phụ thuộc (hình 1.1.a) các bánh xe được đặt trên dầm cầu liền, bộ phận giảm chấn và đàn hồi đặt giữa thùng xe và dầm cầu liền Qua cấu tạo

hệ thống treo phụ thuộc, sự dịch chuyển của một bánh xe theo phương thẳng đứng sẽ gây nên chuyển vị nào đó của bánh xe bên kia

Trong hệ thống treo độc lập (hình 1.1b) các bánh xe trên một dầm cầu dao động độc lập với nhau Các bánh xe “độc lập” dịch chuyển tương đối với khung vỏ Trong thực tế chuyển động của xe điều này chỉ đúng khi chúng ta coi thùng hoặc vỏ

xe đứng yên

a) b)

1.Thùng xe 2 Bộ phận đàn hồi 3 Bộ phận giảm chấn 4 Dầm cầu 5 Các đòn

liên kết của hệ treo

Đối với hệ treo độc lập, căn cứ vào đặc tính động học và đặc điểm kết cấu người ta thường chia làm các loại sau đây:

Hình 1.1.: Sơ đồ hệ thống treo

- Treo hai đòn ngang

Đối với hệ treo này thì bộ phận đàn hồi có thể là nhíp lá hoặc lò xo xoắn ốc,

bộ phận dập tắt dao động là giảm chấn Nếu bộ phận đàn hồi là nhíp lá thì người ta

sử dụng cả bộ nhíp gồm nhiều là nhíp ghép lại với nhau bằng những quang nhỏ và được bắt chặt với dầm cầu ở giữa nhíp Hai đầu nhíp được uốn tròn lại để một đầu bắt với thùng hoặc khung xe bằng khớp trụ còn đầu kia bắt với thùng hoặc khung xe bằng quang treo để cho nhíp dễ dàng dao động và đảm bảo có khả năng truyền lực dọc và ngang

Nếu như bộ phận đàn hồi là lò xo xoắn phải dùng thêm hai đòn dọc dưới và một hoặc hai đòn dọc trên Đòn dọc dưới được nối với cầu, đòn dọc trên được nối với khớp trụ (hình 1.2) Để đảm bảo truyền được lực ngang và ổn định vị trí thùng xe

so với cầu người ta cũng phải dùng thêm “đòn Panhada”

5

3

2

1.Dầm cầu 2.Lò xo xoắn ốc 3 Giảm chấn 4.Đòn dọc dưới

5.Đòn dọc trên 6 Thanh giằng “Panhada”

Lò xo xoắn ốc trong trường hợp này có thể đặt trên đòn dọc hoặc đặt ngay trên cầu Giảm chấn thường được đặt trong lòng lò xo xoắn ốc để chiếm ít không gian

*Cấu tạo của hệ thống treo phụ thuộc có những ưu nhược điểm

a) Nhược điểm

- Khối lượng phần liên kết bánh xe (phần không được treo) lớn, đặc biệt là ở cầu chủ động Khi xe chạy trên đường không bằng phẳng, tải trọng động sinh ra sẽ gây nên và đập mạnh giữa phần không treo và phần treo làm giảm độ êm dịu chuyển động Mặt khác bánh xe va đập mạnh trên nền đường sẽ làm xấu sự tiếp xúc của bánh

xe với đường

- Khoảng không gian phía dưới sàn xe phải lớn để đảm bảo cho dầm cầu có thể thay đổi vị trí, do vậy chỉ có thể lựa chọn là chiều cao trọng tâm lớn hoặc là giảm bớt thể tích chứa hàng hoá sau xe

Hình 1.3: Sự thay đổi vị trí bánh xe và của xe khi xe trèo lên mô đất

-Sự nối cứng bánh xe 2 bên bờ dầm liên kết gây nên hiện tượng xuất hiện chuyển vị phụ khi xe chuyển động

b Ưu điểm :

-Trong quá trình chuyển động vết bánh xe được cố định do vậy không xảy ra hiện tượng mòn lốp nhanh như hệ thống treo độc lập

-Khi chịu lực bên (lực li tâm, lực gió bên, đường nghiêng), 2 bánh xe liên kết cứng bởi vậy hạn chế hiện tượng trượt bên bánh xe

-Công nghệ chế tạo đơn giản, dễ tháo lắp và sửa chữa

-Giá thành thấp

*Hệ thống treo phụ thuộc trên xe con có thể gặp các dạng sau đây :

-Treo phụ thuộc có bộ phận đàn hồi nhíp lá

-Treo phụ thuộc có lò xo xoắn ốc và nhiều đòn liên kết (treo nhiều khâu) -Treo phụ thuộc có cấu trúc dạng đòn dọc

c.Vấn đề sử dụng hệ thống treo phụ thuộc

Do yêu cầu của thực tế và do trình độ phát triển của kỹ thuật thì tốc độ của ô

tô ngày càng được nâng cao Khi tốc độ ô tô ngày càng cao thì yêu cầu về kỹ thuật của ô tô ngày càng khắt khe: trọng tâm của ô tô cần phải được hạ thấp Vấn đề ổn định lái phải tốt, trọng lượng phần không được treo nhỏ để tăng sự êm dịu khi chuyển động Vì lí do như vậy mà hệ thống treo phụ thuộc không được sử dụng trên xe có vận tốc cao, có chăng chỉ được sử dụng ở những xe có tốc độ trung bình trở xuống và những xe có tính năng việt dã cao

1.1.3.2 Hệ thống treo độc lập

*Đặc điểm :

-Hai bánh xe không lắp trên một dầm cứng mà là lắp trên loại cầu rời, sự chuyển dịch của 2 bánh xe không phụ thuộc vào nhau (nếu như coi thùng xe đứng yên)

-Mỗi bên bánh xe được liên kết bởi các đòn ngang như vậy sẽ làm cho khối lượng phần không được treo nhỏ như vậy mô men quán tính nhỏ do đó xe chuyển động êm dịu

-Hệ treo này không cần dầm ngang nên khoảng không gian cho nó dịch chuyển chủ yếu là khoảng không gian 2 bên sườn xe như vậy sẽ hạ thấp được trọng tâm của

xe và sẽ nâng cao được vận tốc của xe

Trong hệ thống treo độc lập còn được phân ra các loại sau :

chiếm khoảng không gian quá lớn

Cấu tạo của hệ treo 2 đòn ngang bao gồm 1 đòn ngang trên, một đòn ngang dưới Các đầu trong được liên kết với khung, vỏ bằng khớp trụ Các đầu ngoài được liên kết bằng khớp cầu với đòn đứng Đòn đứng được nối cứng với trục bánh xe Bộ phận đàn hồi có thể nối giữa khung với đòn trên hoặc đòn dưới Giảm chấn cũng đặt giữa khung với đòn trên hoặc đòn dưới Hai bên bánh xe đếu dùng hệ treo này và được đặt đối xứng qua mặt phẳng dọc giữa xe

1

2 3 4 5 6

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý của hệ treo 2 đòn ngang

*Phần tử đàn hồi trên hệ treo 2 đòn ngang

+ Nhíp

Trên xe Fiat nhíp được đặt nằm ngang, 2 đầu nhíp đóng vai trò như đòn nhưng được bắt chặt vào khung vỏ tại 2 điểm ở khoảng giữa nhíp như vậy nhíp sẽ có độ cứng nhỏ do đó xe sẽ chuyển động êm dịu

Trên xe Autobiantri nhíp có thể thay thế cho đòn ngang trên của hệ thống treo

Ưu điểm của kiểu treo này là không cần thanh ổn định, đơn giản rẻ tiền nhưng lại có nhược điểm là thùng xe ở trên cao nên chiều cao trọng tâm xe sẽ lớn ảnh hưởng đến tốc độ và sự ổn định khi xe chuyển động

+ Lò xo :

Lò xo xoắn ốc

- Ưu điểm:

+ Có khối lượng nhỏ + Lắp ráp đơn giản + Chiếm ít không gian của xe

+ Không chịu ảnh hưởng do ma sát

nên không phải chăm sóc

- Nhược điểm:

+Lò xo xoắc ốc không có khả năng dẫn hướng

+It có khả năng dập tắt dao động

Lò xo trụ:

- Ưu điểm:

+ Dùng ở xe du lịch có hệ thống treo độc lập, lò xo trụ có nhiệm vụ là

bộ phận đàn hồi Lò xo trụ được chế tạo từ thép có tiết diện vuông hoặc tròn

+ Nếu cùng độ cứng và độ bền với nhíp thì lò xo trụ có khối lượng nhỏ hơn nhíp và tuổi thọ cao hơn nhíp

+ Khi làm việc ở giữa các vòng lò xo không có ma sát như nhíp

Hình 1.5: Một số dạng lò xo đặc biệt

+ Kết cấu rất gọn gàng nhất là khi được bố trí lồng vào giảm chấn

Sử dụng thanh xoắn có ưu điểm:

- Trọng lượng nhỏ

- Chiếm ít không gian, ít phải chăm sóc

- Đơn giản, gọn, dễ chế tạo

- Có thể bố trí để điều chỉnh chiều cao thân xe

Trên xe con bộ phận đàn hồi thanh xoắn được sử dụng phổ biến chỉ sau lò xo xoắn

có thể được đặt lồng giữa vỏ giảm chấn và trục giảm chấn Nếu ta so sánh với hệ treo

2 đòn ngang thì hệ treo Mc.Pherson kết cấu ít chi tiết hơn, không chiếm nhiều khoảng

không và có thể giảm nhẹ được trọng lượng kết cấu Nhưng nhược điểm chủ yếu của

hệ treo Mc.Pherson là do giảm chấn vừa phải làm chức năng của giảm chấn lại vừa làm nhiệm vụ của trụ đứng nên trục giảm chấn chịu tải lớn nên giảm trấn cần phải

có độ cứng vững và độ bền cao hơn do đó kết cấu của giảm chấn phải có những thay đổi cần thiết

*Mối quan hệ động học của hệ treo Mc.Pherson:

Trong hệ thống treo nói chung, và hệ treo của cầu dẫn hướng nói riêng các góc đặt bánh xe có một ý nghĩa vô cùng quan trọng Chúng phải đảm bảo cho việc điều khiển nhẹ nhành, chính xác, không gây lực cản lớn cũng như làm mòn lốp quá nhanh

Trong quá trình chuyển động bánh xe luôn luôn dao động theo phương thẳng đứng, sự dao động này kéo theo sự thay đổi góc nghiêng ngang, độ chum trước của bánh xe và khoảng cách giữa hai vết bánh xe, đồng thời chúng cũng làm thay đổi góc nghiêng dọc và nghiêng ngang của trụ xoay dẫn hướng Các quan hệ giữa các thông

số đó phụ thuộc vào sự chuyển vị của bánh xe theo phương thẳng đứng đó là mối quan hệ động học của hệ treo

c) Hệ treo đòn dọc :

*Đặc điểm

Hệ treo hai đòn dọc (Hình 1.8) là hệ treo độc lập mà mỗi bên có một đòn dọc Mỗi đầu của đòn dọc được gắn cứng với trục quay của bánh xe, một đầu liên kết với khung vỏ bởi khớp trụ Lò xo và giảm chấn đặt giữa đòn dọc và khung Đòn dọc vừa

là nơi tiếp nhận lực ngang, lực dọc và là bộ phận hướng dẫn Do phải chịu tải trọng lớn nên nó thường được làm có độ cứng vững tốt

Khớp quay của đòn dọc thường là khớp trụ, với hai ổ trượt đặt xa nhau để có khả năng chịu lực theo các phương cho hệ treo Đồng thời đòn dọc đòi hỏi cần phải

có độ cứng vững lớn, nhằm mục đích chịu được các lực dọc, lực bên và chịu mômen phanh lớn

1 Giảm chấn đồng thời là trụ đứng - 2 Đòn ngang dưới – 3 Bánh xe

4 Lò xo – 5 Trục giảm trấn P.tâm quay bánh xe – S Tâm quay tức thời theo mặt

phẳng ngang của thùng xe

Do có kết cấu như vậy, nên hệ treo này chiếm ít không gian và đơn giản về kết cấu, giá thành hạ Hệ treo này thường được bố trí cho cầu sau bị động, khi máy đặt ở phía trước, cầu trước là cầu chủ động

Hệ treo đòn dọc chiếm các khoảng không gian hai bên sườn xe nên có thẻ tạo điều kiện cho việc hạ thấp trọng tâm xe và có thể nâng cao tốc độ, dành một phần không gian lớn cho khoang hành lý

*Các phần đàn hồi của hệ treo hai đòn dọc:

Khi sử dụng đòn dọc làm thanh dẫn hướng và tiếp nhận lực thì bộ phận đàn hồi và giảm chấm được đặt giữa khung vỏ và đòn dọc Đại đa số các ô tô trong trường hợp này thường sử dụng bộ phận đàn hồi là lò xo xoắn, lò xo có thể đặt ngoài hoặc lồng vào giảm chấn cho gọn

Trên hình 1.7 biểu diễn mối quan hệ động học của hệ treo Mc.Pherson:

A

Hình 1.6: Sơ đồ cấu tạo hệ Mc.Pherson

a) Sự thay đổi góc nghiêng ngang của bánh xe và trụ xoay dẫn hướng b) Sự thay đổi góc nghiêng dọc của trụ, xoay dẫn hướng

c) Sự thay đổi độ chụm trước của bánh xe

1 Khung vỏ 2 Lò xo 3 Giảm chấn 4 Bánh xe

5 Đòn dọc 6 Khớp quay

Hình 1.7: Mối quan hệ động học của hệ treo Mc.Pherson

Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý hệ treo hai đòn dọc

a)Đồ thị quan hệ b) Miêu tả góc , 

Một số trường hợp khác người ta sử dụng thanh xoắn làm bộ phận đàn hồi Thanh xoắn được đặt sát sàn xe, một đầu cố định có cơ cấu điều chỉnh dạng bulông hoặc cam lệch tâm để có thể điều chỉnh độ cao thùng xe, ụ cao su hạn chế hành trình của hệ treo cũng được đặt trên đòn dọc Trong hệ treo này cũng sử dụng thanh ổn định như hệ treo hai đòn ngang Về phương diện động học do đặc điểm kết cấu của

hệ treo đòn dọc nên khi bánh xe dịch chuyển theo phương thẳng đứng thì không làm

thay đổi khoảng cách giữa hai vết bánh xe và các góc đặt bánh xe Khi ta tăng tải ở một bên bánh xe và giảm tải ở bên bánh xe kia thì dẫn tới chiều dài cở hai bên vết bánh xe khác nhau

Hơn nữa, trong trường hợp ô tô quay vòng hoặc khi đi trên đường mấp mô, nếu hệ treo hai biến dạng không đều nhau thì sinh ra hiện tượng tự xoay cầu xe như

hệ treo phụ thuộc dầm cầu liền gây nên lệch trục cầu xe Ta có thể biểu diễn quan hệ này trên đồ thị quan hệ  ( góc nghiêng ngang thân xe) và góc dịch chuyển của đường tâm cầu  (Hình 1.9)

Hình 1.9: Đồ thị quan hệ góc ngăng nghiêng thân xe

d) Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết:

Hệ treo này xuất hiện trên xe con vào những năm 70 cùng với sự hoàn thiện kết cấu cho các xe có động cơ và cầu trước chủ động Theo cấu trúc của nó có thể phân chia thành loại treo nửa độc lập và treo nửa phụ thuộc Theo khả năng làm việc của hệ treo, tuỳ thuộc vào độ cứng vững của đòn liên kết mà có thể xếp là loại phụ thuộc hay độc lập ở đây hệ treo được phân loại là treo độc lập tức là đòn liên kết có

độ cứng nhỏ hơn nhiều so với độ cứng của dầm cầu phụ thuộc

Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết (Hình 1.10) có đặc điểm là hai đòn dọc được nối cứng với nhau bởi một thanh ngang Thanh ngang liên kết đóng vai trò như một thanh ổn định như đối với các hệ treo độc lập khác Thanh ngang liên kết có

độ cứng chống xoắn vừa nhỏ để tăng khả năng chống lật của xe vừa có khả năng truyền lực ngang tốt Đòn dọc vừa là nơi tiếp nhận lực ngang, lực dọc vừa là bộ phận hướng nên nó cần thiết có độ cứng vững tốt còn khớp trụ ở đầu đòn dọc thường có

độ dài vừa đủ để tăng khả năng ổn định ngang của hệ treo

Hệ treo đòn dọc có thanh liên kết hiện nay cũng dược dùng rộng rãi trên một

số ô tô có vận tốc cao vì nó có những ưu điểm sau:

- Kết cấu của hệ treo khá gọn, khối lượng nhỏ, có thể sản xuất hàng loạt và khả năng lắp rắp nhanh, chính xác, điều này có lợi cho việc làm giảm giá thành, đặc biệt đối với hệ treo có bộ phận đàn hồi là thanh xoắn

- Giảm nhẹ được lực tác dụng lên đòn ngang và các khớp quay do có thanh liên kết nên có thể san bớt lực tác dụng ngang cho cả hai khớp trụ ở hai bên, do đó mỗi bên

khớp trụ sẽ chịu một lực nhỏ hơn, các khớp trụ sẽ có độ bền cao hơn

- Không gây nên sự thay đổi góc nghiêng ngang bánh xe, vết của bánh xe

- Tuỳ theo vị trí đặt đòn ngang mà người ta có thể không cần dùng đến thanh ổn định của hệ treo độc lập (đòn ngang đảm nhận chức năng của thanh ổn định)

Bên cạnh những ưu điểm đó hệ treo này còn tồn tại một số nhược điểm như là đòi hỏi công nghệ hàn cao, tải trọng đặt lên cầu xe hạn chế và có thể làm quay trục cầu xe khi xe đi trên đường vòng ở trạng thái quay vòng thừa

1.Bánh xe; 2 Khớp quay trụ cầu đòn dọc; 3 Đòn dọc; 4 Thùng xe 5 Lò xo;

6 Giản chấn: 7 Thanh ngang liên kết

Cũng giống như các hệ treo độc lập khác, hệ treo đòn dọc có thanh liên kết bộ phận đàn hồi của nó có thể là lò xo trụ xoắn Lò xo được đặt giữa khung và đòn dọc

Để tiết kiệm không gian, lò xo thường được lồng vào giảm chấn Trong trường hợp dùng thanh xoắn thì chúng cũng được bố trí giống như đối với các hệ thống treo độc lập khác nhưng mỗi đòn dọc có một thanh xoắn riêng, chúng cho phép điều chỉnh được độ cao của thùng xe

Về động học của hệ treo này nằm giữa hệ treo đòn dọc và hệ treo phụ thuộc Tâm nghiêng của xe có dần cầu liền ở hệ treo phụ thuộc nằm trên mặt phẳng bệ nhíp (lò xo) với dầm cầu còn hệ treo có đòn dọc thì nằm ở mặt đường Chính vì vậy tâm nghiêng của hệ treo có đòn liên kết (Hình 1.11) nằm giữa hai loại trên (nằm giữa trục bánh xe với mặt đường) tại điểm S Khi cả hai bánh xe cùng dịch lên, góc nghiêng ngang của bánh xe thay đổi rất ít Khi hai bánh xe lệch nhau, góc nghiêng ngang thay đổi đáng kể đồng thời kéo theo sự thay đổi độ chụm bánh xe

Đòn ngang liên kết phần lớn có tiét diện hình chứ U nằm ngang (tiết diện hở) Khi hai bánh xe dịch chuyển nhưng đầu đòn ngang không biến dạng và đóng vai trò

Hình 1.10: Sơ đồ nguyên lý hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết

như thanh ổn định Nếu đòn ngang dịch về tâm quay của đòn dọc chúng ta có hệ treo đòn dọc, nếu đòn ngang dịch về bánh xe chúng ta có hệ treo phụ thuộc

e) Hệ treo đòn chéo:

Hệ thống treo trên đòn chéo là cấu trúc mang tính trung gian giữa hệ treo đòn ngang và hệ treo đòn dọc Bởi vậy sử dụng hệ treo này cho ta tận dụng được ưu điển của hai hệ treo trên và khắc phục được một số nhược điểm của chúng Đặc điểm của

hệ treo này là đòn đỡ bánh xe quay trên đường trục chéo và tạo nên đòn chéo trên bánh xe Trong hệ treo đòn chéo (hình 1.12) chi tiết đàn hồi phần lớn là lò xo xoắn

ốc Các loại lò xo này có thể là dạng trụ hoặc dạng xếp Loại lò xo xếp có ưu điểm

là gọn, hành trình làm việc lớn Loại lò xo hình trụ thường được lồng vào giảm chấn như đối với hệ treo đòn dọc để chúng chiếm ít không gian Ngoài ra đối với hệ treo này, người ta còn hay dùng thêm thanh ổn định để làm tăng sự êm dịu trong quá trình chuyển động

So với các hệ treo đã xét ở trên thì hệ treo đòn chéo cho ta ưu việt hơn ở chỗ : khi bánh xe dao động theo phương thẳng đứng thì cũng kéo theo sự thay đổi khoảng cách giữa hai vết bánh xe, góc nghiêng ngang, nhưng sự thay đổi đó nhỏ hơn các loại đã xét ở trên Riêng độ chụm trước cửa bánh xe thì thay đổi không đáng kể

Hình 1.11: Sơ đồ vị trí tâm quay bánh xe O, tâm nghiêng

f) Hệ thống treo loại khí :

Ngoài các hệ treo đã kể trên thì trong hệ thống treo còn hệ thống treo khí nén (hình 1.13) Trong bình chứa (1) không khí nén dưới áp suất từ (0,5 – 0,8 MN/m2 Khi bình chứa (2) co lại thì có thể tích ở bên trong của bình giảm, áp suất không khí và độ cứng của hệ thống treo tăng Khi chỉ có một bình chứa hệ thống treo sẽ rất

cứng khi có

1.Dầm cầu – 2 Đòn chéo – 3 Các đăng

thêm bình chứa phụ (2) thì khi bình chưá phụ (1) co lại áp suất không khí sẽ tăng từ

từ và do đó hệ thống treo sẽ mềm hơn Cần (3) là bộ điều chỉnh độ cao của vỏ xe, khi cần (3) thay đổi khoảng cách giữa vỏ và bánh xe thì khí ép từ bình chứa (4) đi vào buồng (1) và bình chưa phụ (2) hoặc là đưa khí nén ra khỏi bình chứa (2) và (1) bớt

đi

Hình 1.12: Sơ đồ hệ treo đòn chéo

1.Bình chứa khí nén 2 Bình chứa phụ 3 Bộ điều chỉnh

độ cao của vỏ xe 4 Bình chứa khí nén

Hệ thống treo loại khí được sử dụng tốt ở các ôtô có trọng lượng phần được

thay đổi khá lớn như ở ôi tô trở khách, ô tô vận tải và đoàn xe Loại này có thể tự động thay đổi độ cứng của hệ thống treo bằng cách thay đổi áp suất không khí bên trong phần tử đàn hồi Giảm độ cứng của hệ thống treo sẽ làm cho độ êm dịu chuyển động tốt hơn Hệ thống treo khí không có ma sát trong phần tử đàn hồi, trọng lượng nhỏ và giảm được chấn động cũng như giảm được tiếng ồn từ bánh xe truyền lên buồng lái và hành khách Nhưng hệ thống này có kết cấu phức tạp hơn vì phải có bộ phận dẫn hướng riêng và trang thiết bị cung cấp khí, bộ điều chỉnh áp suất v.v

- Đảm bảo dao động của phần không treo ở mức độ nhỏ nhất, nhằm làm tốt

sự tiếp xúc của bánh xe với mặt đường

- Nâng cao các tính chất chuyển động của xe như khả năng tăng tốc,khả năng

an toàn khi chuyển động

Hiện nay để dập tắt các dao động của xe khi chuyển động người ta dùng giảm chấn thủy lực Giảm chấn thuỷ lực sẽ biến cơ năng các dao động thành nhiệt năng và

sự làm việc của nó là nhờ ma sát giữa các chất lỏng và lỗ tiết lưu là ma sát chủ yếu

để dập tắt các dao động Giảm chấn phải đảm bảo dập tắt nhanh các dao động nếu tần số dao động lớn nhằm mục đích tránh cho thùng xe lắc khi đường mấp mô và phải dập tắt chậm các dao động nếu ôtô chạy trên đường ít mấp mô để cho ôtô chuyển động êm dịu

Trên ôtô hiện nay chủ yếu sử dụng là giảm chấn ống thuỷ lực có tác dụng hai

chiều ở cấu trúc hai lớp

• Giảm chấn hai lớp vỏ:

Giảm chấn hai lớp vỏ ra đời vào năm 1938, đây là một loại giảm chấn quen thuộc và được dùng phổ biến cho ôtô từ trước đến nay

Cấu tạo giảm chấn vỏ hai lớp (Hình 1.14):

Trong giảm chấn, piston di chuyển trong xy lanh,chia không gian trong thành buồng A và B Ở đuôi của xy lanh thuỷ lực có một cụm van bù Bao ngoài vỏ trong

là một lớp vỏ ngoài, không gian giữa hai lớp vỏ là buồng bù thể tích chất lỏng và liên

hệ với B qua các cụm van một chiều (III,IV)

Buồng C được gọi là buồng bù chất lỏng, trong C chỉ điền đầy một nửa, không gian còn lại chứa không khí có áp suất khí quyển

7 8 6

•Nguyên lý làm việc:

Ở hành trình nén (bánh xe tiến lại gần khung xe), lúc đó ta có thể tích buồng

B giảm nên áp suất tăng, chất lỏng qua van (I) và (IV) đi lên khoang A và sang khoang

C ép không khí ở buồng bù lại Vỏ ngoài của giảm chấn có tác dụng chứa dầu và thoát nhiệt ra môi trường không khí xung quanh Trên nắp của giảm chấn có phớt che bụi, phớt chắn dầu và các lỗ ngang để bôi trơn cho trục giảm chấn trong quá trình làm việc Ở hành trình trả (bánh xe đi xa khung xe) Thể tích buồng B tăng do đó áp suất giảm, chất lỏng qua van (II,III) vào B, không khí ở buồng bù giãn ra, đẩy chất lỏng nhanh chóng điền đầy vào khoang B Trong quá trình làm việc của giảm chấn để tránh

bó cứng bao giờ cũng có các lỗ van lưu thông thường xuyên Cấu trúc của nó tuỳ thuộc vào kết cấu cụ thể Van trả , van nén của hai cụm van nằm ở piston và xylanh trong cụm van bù có kết cấu mở theo hai chế độ, hoặc các lỗ van riêng biệt để tạo nên

lực cản giảm chấn tương ứng khi nén mạnh, nén nhẹ, trả mạnh, trả nhẹ Khi chất lỏng

chảy qua lỗ van có tiết diện rất nhỏ tạo nên lực ma sát làm cho nóng giảm chấn lên Nhiệt sinh ra truyền qua vỏ ngoài (8) và truyền vào không khí để cân bằng năng lượng

Giảm chấn một lớp vỏ:

1.Van một chiều 2.Đũa đẩy 3.Cụm làm kín

4.Xy lanh 5.Buồng chứa dầu 6.Piston 7.Van một chiều

8.hoang chứa khí

Nguyên lý làm việc :

Trong một giảm chấn một lớp vỏ không còn bù dầu nữa mà thay thế chức năng của nó là buồng II chứa khí nén có P = 2,5.106 N/mm2 đây là sự khác nhau giữa giảm chấn một lớp vỏ và hai lớp vỏ

Khi piston dịch chuyển xuống dưới tạo nên sự chênh áp dẫn đến mở van (1) chất lỏng chảy nên phía trên của piston Khi piston đi lên làm mở van (7) chất lỏng chảy xuống dưới piston áp suất trong giảm chấn sẽ thay đổi không lớn và dao động xung quanh vị trí cân bằng với giá trị áp suất tĩnh nạp ban đầu, nhờ vậy mà tránh được hiện tượng tạo bọt khí, một trạng thái không an toàn cho sự làm việc của giảm chấn Trong quá trình làm việc piston ngăn cách (4) di chuyển tạo nên sự cân bằng giữa chất lỏng và chất khí do đó áp suất không bị hạ xuống dưới giá trị nguy hiểm Giảm chấn có độ nhạy cao kể cả piston dịch chuyển rất nhỏ, tránh được hiện tượng cưỡng

bức chảy dầu khi nhiệt độ thay đổi sẽ làm cho áp suất thay đổi

So sánh giữa hai loại giảm chấn :

So sánh với loại giảm chấn hai lớp vỏ, giảm chấn một lớp vỏ có ưu điểm sau :

Hình 1.15: Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn ống thuỷ lực một lớp vỏ có tác

dụng hai chiều

- Khi có cùng đường kính ngoài, đường kính của cần piston có thể làm lớn hơn mà sự biến động tương đối của áp suất chất lỏng sẽ nhỏ hơn

- Điều kiện toả nhiệt tốt hơn Ở nhiệt độ thấp (Vùng băng giá ) giảm chấn không bị bó kẹt ở những hành trình đầu tiên

- Giảm chấn có piston ngăn cách có thể làm việc ở bất kỳ góc nghiêng bố trí nào Nhờ các ưu điểm này mà giảm chấn một lớp một lớp vỏ được sử dụng rộng rãi trên hệ treo Mc.pherson và hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên

kết

Nhược điểm của dẫn hướng cần piston hỏng trước phớt bao kín

- Ở loại giảm chấn một lớp vỏ : phớt bao kín hỏng trước ống dẫn hướng của

cần piston

1.1.5 Xu hướng phát triển của các hệ thống treo(HTT)

Ở loại hai lớp vỏ: ống nước và thế giới đang sử dụng nhiều loại HTT rất đa dạng và phong phú , với đủ kiểu mẫu và chủng loại Nhưng đối với ôtô con hiện đại ngày nay người ta thường hay sử dụng các loại hệ thống treo độc lập như:

Các HTT của ôtô con hiện nay thường dùng loại có cấu tạo đơn giản, giảm số chi tiết, giảm trọng lượng HTT, giá thành hạ, dễ tháo lắp sửa chữa và bảo dưỡng

Hiện nay trên thị trường trong loại giảm chấn một lớp vỏ là vấn đề công nghệ

và bao kín (tuổi thọ của phớt và độ mòn của piston với ống dẫn hướng )

1.2 Các thông số đánh giá độ êm dịu chuyển động

Hiện nay có nhiều chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động của ô tô Dựa trên tài của nước ngoài kết hợp với các tài liệu vủa Viện khoa học kỹ thuật bảo hệ lao động Việt Nam, ta có thể liệt kê một số chỉ tiêu (xem là quan trọng đầu tiên) như sau:

1.2.1 Chỉ tiêu về tần số

Tần số dao động của ô tô trong giới hạn sau: n = 60 - 90 lần/phút đối với xe con n = 100 - 120 lần/phút đối với xe vận tải Giá trị này được lấy theo tần số trung bình của người đi bộ, tương ứng với 1 - 1,5Hz

1.2.2 Chỉ tiêu về gia tốc dao động

Xác định dựa trên cơ sở trị số của bình phương trung bình của các gia tốc theo các phương X,Y,Z là: Zc, Xc,Yc Cụ thể theo [1]

s m X

s m Y

1.2.3 Chỉ tiêu dựa trên số liệu cảm giác theo gia tốc và vận tốc dao động

Chỉ tiêu này được dựa ra do tập thể các kỹ sư của Đức (VDI) Người ta đánh giá trên cơ sở cho răng cảm giác con người khi chịu dao động phụ thuộc vào hệ số độ

êm dịu chuyển động K

Nếu K = const thì cảm giác khi dao động sẽ không thay đổi Hệ số K phụ thuộc vào tần số giao động, gia tốc giao động hoặc vận tốc dao động và phụ thuộc vào hướng dao động đối với trục thân con người (theo phương thẳng đứng và phương ngang) và phụ thuộc vào thời gian tác động của chúng lên cơ thể con người

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 hoặc trên xe tự hành K = 25 63 Trên đây là đưa ra các số liệu ứng với tác động lên con người là hàm điều hoà Giá trị K có thể xác định bằng tính toán hoặc xác định bằng thực nghiệm Trên hình 4 đưa

ra sơ đồ xác định hệ số K bằng thực nghiệm

Thông số gia tốc Z (t) được đưa vào phân tích phổ ở bộ lọc 1, ở đây ta nhận được các giá trị Zci, sau đó chúng được đưa khối 2 để xác định các hệ số độ êm dịu thành phần Ki theo công thức (2.1), cuối cùng ở khối 3 sẽ xác định giá trị hệ số K theo công thức (2.2)

1.2.4 Đánh giá cảm giác theo gia tốc dao động và thời gian tác động của chúng

Tổ chức quốc tế về tiêu chuẩn hoá ISO đưa ra năm 1969 cho phép đánh giá theo ba mức: thoải mái, mệt mỏi (cho phép dao động mà vẫn giữ được mức độ cho

Hình 1.16: Chỉ tiêu cảm giác theo gia tốc

phép của cường độ lao động) Sự khác nhau của tiêu chuẩn ISO So với các tiêu chuẩn khác là ở chỗ có tính đến thời gian tác động của dao động Để đánh giá cảm giác, người ta sử dụng dao động thẳng đứng điều hoà tác động lên người ngồi và người đứng trong vòng 8 giờ Nếu tần số có tác động ở trong giới hạn nhậy cảm nhất với dao động của con người (4 - 8 Hz), thì bình phương gia tốc trung bình đối với các giới hạn là:

- Thoải mái: - 0,1 (m.s-2)

- Mệt mỏi cho phép: - 0,315 (m.s-2)

- Mệt mỏi ở giới hạn cho phép: - 0,63 (m.s-2)

Với sự thay đổi tần số và thời gian tác động thì các giá trị trên sẽ thay đổi Khoảng tần số nhậy cảm nhất đối với con người là 4 - 8 Hz, ở đây cảm giác tỷ lệ hằng

só với giới hạn cho phép của mệt mỏi khi ô tô dao động thẳng đứng được đưa ở hình 2.3

Giới hạn tác động của dao động thẳng đứng (các đường cong có cùng thời gian tác động) phụ thuộc vào gia tốc thẳng đứng và tần số cho con người khi ngồi và đứng trên xe theo tiêu chuẩn ISO/DIS 2631

1.3 Các dạng mô hình mô phỏng hệ thống treo

1.3.1 Các khái niệm và các thành phần trong mô hình

Mô hình dao động của xe được hiểu như là một sơ đồ quy ước mô tả dao động của xe trong đó các bộ phận của xe được mô tả sao cho từ đó có thể lập được hệ phương trình vi phân mô tả dao động

Một số khái niệm khi xây dựng mô hình:

- Ô tô được khảo sát như một hệ nhiều vật được gắn với nhau bằng các liên kết Nhiệm

vụ của xây dựng mô hình là mô tả các vật và các liên kết đó

Hình 1.17: Giới hạn tác động của dao động thẳng đứng

Trục 1: Giới hạn nguy hại đến sức khỏe Trục 2: Giới hạn giảm độ êm dịu chuyển động

Trục 3: Giới hạn giảm công suất

- Vật (vật thể) có các đặc trưng: khối lượng m, mô men quán tính khối lượng Jx, Jy,

Jz, có các toạ độ x, y, z (dịch chuyển) và φx, φy, φz (quay) Vật thể có thể được mô tả dưới các dạng: chất điểm, thanh, tấm, khối

- Số bậc tự do: là số toạ độ đủ để xác định vị trí cơ hệ tại mỗi thời điểm khảo sát

su này được coi là các liên kết

1.3.2 Các dạng mô hình dao động ô tô theo phương thẳng đứng

Tùy theo kết cấu của hệ thống treo (độc lập, phụ thuộc hay cân bằng) và kết cấu của khối lượng được treo (vỏ chịu lưc, khung xoắn chịu lực, khung vỏ chịu lực hỗn hợp) ta có thể thiết lập được các mô hình dao động khác nhau Với ba dạng hệ thống treo và ba dạng khung vỏ chịu lực ta có thể thiết lập 9 loại mô hình dao động của ô tô Trên thực tế có thể sử dụng nhiều mô hình dao động ô tô, tùy thuộc vào mục đích nghiên cứu

Ba loại mô hình cơ bản sau đây thường được sử dụng để nghiên cứu động lực học ô tô:

− Mô hình động lực học ¼ là mô hình cơ bản: Mô hình này thường dùng để nghiên cứu hệ thống treo cổ điển và nghiên cứu hệ thống treo điều khiển

− Mô hình động lực học ½ dọc và ngang: dùng để nghiên cứu dao động có liên kết, nghiên cứu các bài toán ổn định dọc và ngang, các bài toán động lực học phanh và tăng tốc ô tô

Hình 1.18: Mô hình 1/4 hệ thống treo ô tô

Hình 1.19: Mô hình 1/2 hệ thống treo ô tô

− Mô hình động lực học 4/4 chủ yếu dùng để nghiên cứu động lực học và đánh giá tổng thể dao động ô tô

Hình 1.21: Mô hình không gian hệ thống treo ô tô

Hình 1.20: Mô hình 1/2 hệ thống treo ô tô