MỤC LỤC

MỤC LỤC.. 3

LỜI NÓI ĐẦU.. 5

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG TREO XE DU LỊCH   7

1.1. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU HỆ THỐNG TREO.. 7

1.1.1. Công dụng. 7

1.1.2. Phân loại hệ thống treo. 7

1.1.3.  Yêu cầu đối với hệ thống treo. 12

CHƯƠNG 2  PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG TREO ÔTÔ DU LỊCH   16

2.1. PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG TREO CỦA Ô TÔ DU LỊCH.. 16

2.1.1. Hệ thống treo phụ thuộc. 17

2.1.2. Hệ thống treo độc lập. 19

2.2. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA CÁC HỆ THỐNG TREO.. 20

2.2.1. Hệ thống treo hai đòn ngang. 20

2.2.2. Hệ thống treo MacPherson. 22

2.2.3. Hệ thống treo hai đòn dọc. 25

2.2.4. Hệ thống treo đòn dọc có thanh ngang liên kết 27

2.2.6. Hệ thống treo loại khí 30

2.3. BỘ PHẬN GIẢM CHẤN.. 31

2.3.1. Kết cấu phần tử giảm chấn tác đông hai chiều hai lớp vỏ. 31

2.3.2. Giảm chấn một lớp vỏ tác dụng hai chiều. 35

2.4. KẾT CẤU HỆ THỐNG TREO TRƯỚC ÔTÔ DU LỊCH KIỂU  MAC PHERSON   37

2.4.1. Cấu tạo hệ thống treo trước xe ôtô du lịch. 37

2.4.2. Kết cấu các phần tử của hệ thống treo trước. 38

2.5.  KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG TREO SAU Ô TÔ DU LỊCH.. 42

2.5.1. Cấu tạo của hệ thống treo sau. 42

2.5.2. Ưu nhược điểm của hệ thống treo sau. 43

2.5.3. Kết cấu các phần tử của hệ thống treo sau. 44

2.6. XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA CÁC HỆ THỐNG TREO.. 48

CHƯƠNG 3.  KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI ĐỘ ÊM DỊU  CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ DU LỊCH.. 50

3.1. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI ĐỘ ÊM DỊU VÀ  AN TOÀN CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ DU LỊCH. 50

3.1.1. Các giả thiết khảo sát. 50

3.1.2. Tính toán các thông số cơ bản của hệ thống treo. 52

3.1.3. Khảo sát dao động của ôtô. 53

3.2. THÔNG SỐ ĐẦU VÀO.. 55

3.3. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ TỚI ĐỘ ÊM DỊU VÀ  AN TOÀN CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ.. 56

3.3.1.  Ảnh hưởng của độ cứng phần tử đàn hồi. 57

3.3.2. Ảnh hưởng của độ cứng của lốp. 60

3.3.3. Ảnh hưởng của khối lượng treo. 62

3.3.4.  Ảnh hưởng của khối lượng không treo (m) 64

Chương 4  GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ ÊM DỊU VÀ AN TOÀN CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ.. 68

4.1  KHÁI NIỆM VỀ ÊM DỊU VÀ AN TOÀN CỦA CHUYỂN ĐỘNG.. 68

4.2  PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ THỐNG TREO.. 69

4.2.1 Độ cứng C của phần tử giảm chấn. 69

4.2.2 Hệ số đàn hồi K của phần tử giảm chấn. 70

4.3 KIỂM SOÁT CÁC DAO ĐỘNG CỦA XE Ô TÔ.. 71

4.2.1 Kiểm soát các dao động sinh ra từ trong xe. 71

4.2.2 Kiểm soát dao động sinh ra bên ngoài xe. 72

KẾT LUẬN.. 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 74

LỜI NÓI ĐẦU

    Khi ô tô chuyển động có rất nhiều yếu tố gây ra dao động làm mất tính
an toàn và êm dịu chuyển động. Đây là hai chỉ tiêu động lực học quan trọng, không thể tách rời nhưng lại mâu thuẫn với nhau trong quá trình chuyển động, được quyết định chủ yếu bởi chất lượng của hệ thống treo. Tuy nhiên, trong hầu hết các thiết kế mới ô tô du lịch và nghiên cứu cải thiện hệ thống treo ô tô ở nước ta hiện nay thường tập trung chủ yếu vào chỉ tiêu độ êm dịu mà ít quan tâm đến an toàn chuyển động. Trên cơ sở lý thuyết tối ưu hóa đa mục tiêu, giải pháp thiết kế tối ưu hệ thống treo ô tô với hai hàm mục tiêu đồng thời là độ an toàn và êm dịu chuyển động có thể được giải quyết nhanh chóng nhờ các phần mềm
tiên tiến.

   Xuất phát từ những thực trạng trên, đề tài “Giải pháp nâng cao độ êm dịu và an toàn chuyển động của ô tô” nhằm nghiên cứu hoàn thiện kết cấu hệ thống treo để nâng cao độ êm dịu và an toàn chuyển động là thực sự cần thiết và có ý nghĩa khoa học trong điều kiện thực tế của ngành Công nghiệp Ô tô Việt Nam.

    Nghiên cứu và đưa ra giải pháp nâng cao độ êm dịu và an toàn chuyển động trên xe ô tô thông qua hệ thống treo của ô tô du lịch giúp tối ưu hóa kết cấu hệ thống treo trên ô tô

Đồ án tốt nghiệp gồm các nội dung chính như sau:

Mở đầu

Chương 1: Giới thiệu chung về hệ thống treo trên ô tô du lịch

Chương 2: Phân tích đặc điểm kết cấu hệ thống treo trên ô tô du lịch

Chương 3: Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến độ êm dịu và an toàn chuyển động của ô tô

Chương 4: Giải pháp nâng cao độ êm dịu và an toàn chuyển động của ôtô

Kết luận

   Qua thời gian gần 3 tháng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo: Thượng tá, Ths. …………… và các thầy trong Bộ môn Ô tô quân sự, em đã hoàn thành
nội dung đồ án đ­ược giao. Do thời gian thực hiện đề tài có hạn nên đồ án của em sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong sự chỉ bảo của các thầy để đề tài tốt nghiệp của em đ­ược hoàn thiện hơn.

   Em xin chân thành cám ơn!

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG TREO XE DU LỊCH

1.1. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU HỆ THỐNG TREO

1.1.1. Công dụng

    Hệ thống treo là một tổ hợp các cơ cấu thực hiện liên kết các bánh xe với khung xe để đảm bảo độ êm dịu và an toàn chuyển động trên cơ sở tạo ra các dao động của thân xe và bánh xe theo ý muốn, giảm các tải trọng va đập cho xe khi chuyển động trên địa hình không bằng phẳng. 

- Phần tử giảm chấn: năng lượng dao động của thân xe và của các bánh xe được hấp thụ bởi các giảm chấn trên cơ sở biến cơ năng thành nhiệt năng.

- Phần tử hướng: dùng để truyền các lực ngang, lực dọc và mô men từ mặt đường lên khung xe. Động học của phần tử hướng xác định đặc tính dịch chuyển của bánh xe đối với khung xe và ảnh hưởng tới tính ổn định và tính quay vòng của ô tô.

1.1.2. Phân loại hệ thống treo

     Hệ thống treo ô tô thường được phân loại dựa vào cấu tạo của phần tử đàn hồi, phần tử hướng và theo phương pháp dập tắt dao động.

     a. Theo cấu tạo của phần tử hướng:

          - Hệ thống treo phụ thuộc: là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bên phải của một cầu được liên kết cứng với nhau bằng dầm cầu liền hoặc vỏ cầu cứng.

b. Theo cấu tạo của phần tử đàn hồi:

Ta có thể phân loại như sau:

          - Phần tử đàn hồi là kim loại gồm: nhíp lá, lò xo, thanh xoắn. Đây là loại phổ biến nhất ở các ô tô quân sự và xe bọc thép bánh hơi.

          - Phần tử đàn hồi là khí nén gồm: phần tử đàn hồi khí nén có bình chứa là cao su kết hợp sợi vải bọc cao su làm cốt, dạng màng phân chia và dạng liên hợp.

c. Theo phương pháp dập tắt dao động:

Dập tắt dao động nhờ các giảm chấn thuỷ lực, gồm giảm chấn dạng đòn và dạng ống.

1.1.3.  Yêu cầu đối với hệ thống treo

Yêu cầu của các bộ phận trong hệ thống treo:

+ Đảm bảo độ êm dịu cần thiết khi xe chuyển động.

          Độ êm dịu chuyển động của ô tô được đánh giá qua giá trị cho phép của các thông số như tần số dao động riêng, biên độ dao động lớn nhất, gia tốc dao động lớn nhất…

+ Sự thay đổi quĩ đạo lăn của các bánh xe không đáng kể để đảm bảo độ êm dịu chuyển động thẳng và tính năng thông qua của ôtô.

a. Phần tử hướng:

Phần tử hướng có nhiệm vụ truyền các lực dọc, lực ngang và mô men từ mặt đường lên khung xe. Động học của phần tử hướng xác định đặc tính dịch chuyển của bánh xe đối với khung xe và ảnh hưởng tới tính ổn định và tính quay vòng của ô tô.

b. Phần tử đàn hồi:

Phần tử đàn hồi dùng để nối đàn hồi giữa bánh xe và thân xe, làm giảm các va đập đột ngột từ đường lên, đảm bảo độ êm dịu khi ô tô chuyển động.

          Để thực hiện các nhiệm vụ trên, phần tử đàn hồi phải có độ cứng phù hợp với tải trọng của xe, nhằm tạo ra dao động với tần số thấp của thân xe theo yêu cầu đề ra (do tải trọng của xe thực tế là luôn biến động, có lúc ô tô đủ tải, có lúc ô tô non tải, do vậy cần thiết phải có phần tử đàn hồi thay đổi độ cứng theo tải trọng). Chuyển dịch của phần được treo không quá lớn, kết cấu nhỏ gọn, đảm bảo trọng tâm xe thấp. 

Kết luận: Hiện nay có rất nhiều loại hệ thống treo được dùng trên từng loại ôtô khác nhau, mỗi loại đều có những ưu nhược điểm nhất định, tùy vào công dụng và chức năng của từng loại ôtô mà người ta sẽ chọn một hệ thống treo thích hợp. 

CHƯƠNG 2
PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG TREO ÔTÔ DU LỊCH

2.1. PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG TREO CỦA Ô TÔ DU LỊCH

Hiện nay ở trên xe du lịch hệ thống treo bao gồm: Hệ thống treo phụ thuộc ở cầu sau và hệ thống treo độc lập ở cầu trước.

Trong hệ thống treo độc lập (treo trước) 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.

2.1.1. Hệ thống treo phụ thuộc

   Đặc trưng của hệ thống treo phụ thuộc là các bánh xe lắp trên một dầm cầu cứng. Trong trường hợp cầu xe là bị động thì dầm đó là một thanh thép định hình, còn trường hợp là cầu chủ động thì dầm là phần vỏ cầu trong đó có một phần của hệ thống truyền lực.

2.1.2. Hệ thống treo độc lập

- 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.

2.2. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA CÁC HỆ THỐNG TREO

2.2.1. Hệ thống treo hai đòn ngang

Hệ treo trên 2 đòn ngang (hình 2.4) được sử dụng nhiều trong các giai đoạn trước đây nhưng hiện nay hệ treo này đang có xu hướng ít dần do kết cấu phức tạp, 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. 

2.2.2. Hệ thống treo MacPherson

Hệ treo trước là hệ thống treo độc lập kiểu MacPherson được trình bày như nội dung ở dưới đây.

Hệ treo này chính là biến dạng của hệ treo 2 đòn ngang nếu ta coi đòn ngang trên có chiều dài bằng 0 và đòn ngang dưới có chiều dài khác 0. Chính nhờ cấu trúc này mà ta có thể có được khoảng không gian phía trong để bố trí hệ thống truyền lực hoặc khoang hành lý. Sơ đồ  cấu tạo của hệ treo bao gồm: một đòn ngang dưới, giảm chấn đặt theo phương thẳng đứng, một đầu được gối ở khớp cầu B, đầu còn lại được bắt vào khung xe. 

2.2.4. Hệ thống 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.

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.

2.2.6. Hệ thống treo loại khí

Ngoài các hệ treo đã kể trên thì trong hệ thống treo còn hệ thống treo khí nén. 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 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 ép ra khỏi bình chứa (2) và (1) bớt đi.

2.3. BỘ PHẬN GIẢM CHẤN

2.3.1. Kết cấu phần tử giảm chấn tác đông hai chiều hai lớp vỏ

Khi ôtô bị xóc do mặt đường gồ ghề, các lò xo của hệ thống treo sẽ hấp thu các chấn động đó. Tuy nhiên, vì lò xo có đặc tính tiếp tục dao động, và vì phải sau một thời gian dài thì dao động này mới tắt nên xe chạy không êm. Nhiệm vụ của bộ giảm chấn là hấp thu dao động này. 

Vỏ giảm chấn và trục của nó thường quay tương đối với nhau khi ôtô quay vòng. Lò xo đặt lồng vào giảm chấn nên đầu trên của lò xo được tựa nên ổ bi để giảm ma sát. Vì giảm chấn còn đóng vai trò trụ xoay dẫn hướng do đó nó có đường kính khá lớn (lớn hơn 20 mm). 

Nén mạnh: Lúc này khung xe và cầu xe tiến lại gần nhau Piston đi xuống. Tốc độ chuyển động của cần piston cao. Khi piston chuyển động xuống, áp suất trong buồng A (dưới piston) sẽ tăng cao. Dầu sẽ đẩy mở van một chiều (của van piston) và chảy vào buồng B (trên piston) mà không bị sức cản nào đáng kể (không phát sinh lực giảm chấn). Đồng thời, một lượng dầu tương đương với thể tích choán chỗ của cần piston (khi nó đi vào trong xylanh) sẽ bị ép qua van lá của van đáy và chảy vào buồng chứa. Đây là lúc mà lực giảm chấn được sức cản dòng chảy tạo ra.

2.3.2. Giảm chấn một lớp vỏ tác dụng hai chiều

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.

2.4. KẾT CẤU HỆ THỐNG TREO TRƯỚC ÔTÔ DU LỊCH KIỂU MAC PHERSON

2.4.1. Cấu tạo hệ thống treo trước xe ôtô du lịch

Cấu tạo của hệ thống treo này gồm : Một đòn ngang dưới 5 (có đặt cơ cấu điều chỉnh), đầu trong liên kết với khung bằng khớp trụ, đầu ngoài nối với trục ngõng bằng khớp cầu, đầu trên giảm chấn liên kết với khung vỏ. Giảm chấn đóng vai trò là một trụ xoay dẫn hướng của bánh xe. Bánh xe được nối cứng với vỏ giảm chấn, lò xo trụ được lồng vào giảm  chấn để hệ treo được gọn hơn. 

2.4.2. Kết cấu các phần tử của hệ thống treo trước

Đây là một thanh xoắn có hình chữ U , phần giữa thường được bắt lỏng vào khung xe, hai đầu được nối mềm với thanh giằng của hệ treo hai bên bánh xe. Khi một bên treo bị nén thì thanh xoắn biến dạng, làm tăng độ cứng của hệ treo và san bớt tải trọng tác dụng sang bên kia. Ngoài ra thanh ổn định còn có tác dụng là khi thùng xe bị nghiêng thì nó sẽ làm cho độ cứng của  hệ thống treo tăng lên, do đó tăng khả năng chống.

Tuy nhiên vấu cao su không thích hợp khi tải trọng lớn thích hợp với xe du lịch và xe tải nhỏ. Vì vậy mà với xe Minivan APV việc sử dụng vấu cao su là hết sức hợp lý, sử dụng như một bộ phận đàn hồi phụ hay một bạc đệm, vấu giảm chấn, vấu chặn hay một số cơ cấu khác trong hệ treo.

2.5. KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG TREO SAU Ô TÔ DU LỊCH

Treo sau trên ôtô là hệ thống treo phụ thuộc với phần tử đàn hồi là nhíp lá được trình bày như nội dung sau.

2.5.1. Cấu tạo của hệ thống treo sau

Cấu tạo hệ thống treo sau gồm phần tử đàn hồi lá nhíp đồng thời làm luôn bộ phận dẫn hướng. Trong quá trình biến dạng chiều dài của nhíp thay đổi nên hai tai nhíp bắt lên dầm có một đầu trước cố định, đầu sau có thể di động được. 

2.5.2. Ưu nhược điểm của hệ thống treo sau

Vì là hệ treo phụ thuộc phần tử đàn hồi lá nhíp nên ô tô APV đều mang những ưu và nhược điểm của hệ thống treo dạng này.

- Ưu điểm: Trong quá trình chuyển động vết bánh xe được cố định do vậy không sảy ra mòn lốp nhanh; Khi chịu lực bên (ly tâm, đường nghiêng, gió bên…) hai bánh xe liên kết cứng, bởi vậy hạn chế hiện tượng trượt bên bánh xe.

- Nhược điểm: Khối lượng phần không treo lớn. Khi xe chuyển động trên địa hình không bằng phẳng, tải trọng động sinh ra sẽ gây nên va đập giữa phần treo và phần không treo làm giảm độ êm dịu khi chuyển động, mặt khác bánh xe va đập mạnh xuống nền đường làm xấu sự tiếp xúc của bánh xe với đường.

2.6. XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA CÁC HỆ THỐNG TREO

Hiện nay trên thị trường trong nước và thế giới đang sử dụng nhiều loại hệ thống treo 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:

-   Hệ thống treo hai đòn ngang

-   Hệ thống treo Mc.Pherson

-   Hệ thống treo đòn dọc

-   Hệ thống treo đòn dọc có thanh liên kết

-   Một số ít các ôtô khác có sử dụng hệ thống treo đòn chéo hoặc hệ thống treo nhiều khâu

Kết hợp với việc sử dụng hệ thống treo độc lập là sử dụng loại lốp có bề rộng lớn và có áp suất thấp . Điều này có lợi cho việc biến dạng lốp , và làm tăng độ êm dịu chuyển động của ôtô. Tăng khả năng bám đường của lốp và do đó nâng cao được tốc độ chuyển động của ôtô, tăng khả năng ổn định khi quay vòng.

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

Ở đồ án này với một khoảng thời gian ngắn và trình độ hạn chế em chỉ đi sâu vào hệ thống treo cụ thể đó là hệ thống treo của ôtô MINIVAN APV dung hệ thống treo trước MacPherson hệ thống treo sau phụ thuộc kiểu nhíp

Kết luận: Ở chương 2 đã nghiên cứu và phân tích đặc điểm kết cấu của hệ thống treo trên xe ôtô du lịch. Tiếp theo chương 3 sẽ đi tính toán kiểm nghiệm hệ thống treo trước và hệ thống treo sau của xe ôtô Minivan APV.

CHƯƠNG 3. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI ĐỘ ÊM DỊU
CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ DU LỊCH

3.1. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI ĐỘ ÊM DỊU VÀ AN TOÀN CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ DU LỊCH.

Có rất nhiều chỉ tiêu để đánh giá độ êm dịu và an toàn chuyển động của ôtô như tần số dao động, gia tốc dao động, vận tốc dao động, trong đồ án này ta sẽ giá độ êm dịu của ôtô thông qua tần số dao động n. Đối với xe con, xe du lịch thì tần số dao động nằm trong khoảng n =60 90 (dđ/ph) nhằm đảm bảo không gây mệt mỏi cho người lái cũng như hành khách trên xe.

3.1.1. Các giả thiết khảo sát.

Dao động của một vật rắn trong không gian có sáu bậc tự do: ba bậc tự do tịnh tiến theo các trục: X, Y, Z và ba bậc tự do quay quanh các trục đó. Tuy nhiên trong thực tế khảo sát dao động của ôtô ở mô hình 1/2 người ta thấy thường chỉ có hai dao động có tác động lớn nhất đến con người và hàng hoá trên xe, đó là dao động tịnh tiến theo trục thẳng đứng Z và dao động góc quanh trục Y. Từ đó ta có các giả thiết sau:

-  Mô hình tính toán là mô hình phẳng. Có nghĩa là ôtô được giả thiết là đối xứng đối với trục dọc và xem độ mấp mô của biên dạng đường ở bánh xe hai bên của một cầu là như nhau.

-  Ô tô được tạo bởi các khối lượng quán tính chuyển động cùng với trọng tâm xe. Trọng tâm của xe nằm trong mặt phẳng đối xứng dọc xe.

- Ta coi toàn bộ phần treo là một vật rắn. Khối lượng treo được quy dẫn về trọng tâm phần treo biểu thị qua khối lượng M và mômen quán tính khối lượng phần treo đối với trục ngang Y đi qua trọng tâm phần treo J_y. Khối lượng treo M được liên kết với khối lượng không treo qua phần tử đàn hồi của treo có hệ số độ cứng là C_pi và giảm chấn có hệ số cản là K_i (i=1,2). Khối lượng phần không treo tương ứng với cầu trước và cầu sau lần lượt là m₁, m₂ được liên hệ với đường thông qua các lò xo có hệ số độ cứng là C_L1, C_L2 và giảm chấn có hệ số cản là K_L1 và K_L2. Các thông số này đặc trưng cho sự đàn hồi và sự dập tắt dao động của lốp.

3.1.2. Tính toán các thông số cơ bản của hệ thống treo.

Trước hết ta cần tính toán xác định các thông số cơ bản của hệ thống

treo như: Tần số dao động riêng của khối lượng treo, tần số dao động riêng của khối lượng không treo, hệ số cản dao động của thân xe cũng như hành trình tĩnh, hành trình động của bánh xe.

3.1.3. Khảo sát dao động của ôtô.

Khi khảo sát dao động của ô tô theo các tọa độ suy rộng Sau khi thực hiện biến đổi Laplace cho các ẩn của hệ (3.1), tiếp đó chia 2 vế của các phương trình trong hệ cho q₁(p) và đặt các hệ số.

Từ đây ta xác định được các hàm truyền tần số

W_z = C₁+j.D₁ ;  W_j = C₂+j.D₂ ;  W_x1 = C₃+j.D₃ ;  W_x2 = C₄+j.D₄

Để xác định đặc tính truyền từ mặt đường tới một điểm A bất kỳ trên xe có toạ độ x (tính từ trọng tâm xe), ta xác định như sau:  

       W_A = W_z+x.W_j = (C₁+x.C₂) + j. (D₁+x.D₂)  (3.12)

Khi cần thiết xác định các đặc tính biến dạng của các phần tử đàn hồi, ta cũng làm tương tự, ví dụ để xác định đặc tính biến dạng của nhíp trước và nhíp sau ta có:

W_Ztd1 = W_x1 – W_Z1 = C₃+j.D₃ - (C₁+a.C₂) - j. (D₁+a.D₂)

W_Ztd2 = W_x2 – W_Z2 = C₄+j.D₄ - (C₁+b.C₂) - j. (D₁+b.D₂)    (3.13)

Cũng tiến hành giải tương tự như các trường hợp trên, ta thu được các đặc tính tần số biên độ. Trong chương trình tính toán, đồ án chỉ giải bài toán phẳng dao động liên kết cho trường hợp không xét đến dao động góc dọc.

3.3. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ TỚI ĐỘ ÊM DỊU VÀ AN TOÀN CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ

Nghiên cứu dao động của ô tô mục đích cuối cùng là nhằm xác định các thông số hợp lý của hệ thống tạo sơ sở cho việc thiết kế, cải tiến các phần tử của hệ thống treo cũng như bố trí kết cấu chung của xe ô tô một cách hợp lý. Các thông số và các yếu tố có ảnh hưởng tới đặc tính dao động của ô tô có thể chia thành 3 nhóm:

- Nhóm có thông số kết cấu: kích thước, trọng lượng, độ cứng nhíp, cản giảm chấn...

- Nhóm các thông số về vận hành, sử dụng: Vận tốc, điều khiển ....

- Nhóm các thông số về đường.

Các thông số của hệ thống treo và bố trí chung của xe là những tham số ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu về độ êm dịu và an toàn chuyển động của ô tô. Để làm rõ ảnh hưởng của sự thay đổi các thông số của hệ dao động ô tô, một trong những bài toán cơ bản khi nghiên cứu dao động ô tô đó là khảo sát mối tương quan giữa các thông số kết cấu.

3.3.1. Ảnh hưởng của độ cứng phần tử đàn hồi.

Bộ phận chính của hệ thống treo là phần tử đàn hồi. Kết cấu phổ biến nhất hiện nay sử dụng phần tử đàn hồi là nhíp lá, lo xo và thanh xoắn. Hiện nay, một số loại xe còn sử dụng phần tử đàn hồi dạng khí nén. Trong phần này đồ án không xét đặc tính riêng của nhíp mà xét sự ảnh hưởng của độ cứng của phần tử đàn hồi (nhíp) đến hệ dao động của hệ.

Chuyển dịch của khối lượng không treo thể hiện trên hình có hai giá trị lớn nhất là:

- Giá trị lớn nhất vùng cộng hưởng tần số thấp do ảnh hưởng của dao động khối lượng treo lên nó.

- Giá trị lớn thứ 2 là khi trùng tần số kích thích với tần số riêng của khối lượng không treo, ở vị trí này dịch chuyển không đáng kể [cộng hưởng tần số cao (w= w_k).

Như vậy giảm độ cứng treo sẽ kèm theo sự dịch chuyển bánh xe ở vùng cộng hưởng tần số thấp, nhưng lại tăng nhanh ở vùng cộng hưởng tần số cao.

3.3.3. Ảnh hưởng của khối lượng treo

Sự ảnh hưởng của khối lượng treo xe liên quan đến nhiều thông số quan trọng trong tính toán động lực học và dao động, mặt khác là khối lượng treo luôn thay đổi trong quá trình sử dụng với phạm vi rộng. Để hiểu được ta tiến hành thay đổi khối lượng treo mà không tính đến sự phân bố lại trọng tâm xe. {3000; 6000; 9000; 12000 (N)}

3.3.4. Ảnh hưởng của khối lượng không treo (m)

Khối lượng phần không treo của 1 loại xe nhất định thay đổi trong phạm vi rộng tuỳ theo:

- Loại phần tử đàn hồi của treo.

- Loại và kết cấu của cơ cấu hướng của treo.

- Loại, kết cấu và vật liệu, công nghệ chế tạo của truyền lực chính.

- Khối lượng của cơ cấu phanh bánh xe, bánh xe.

- Khối lượng của cơ cấu lái.

Để xét sự ảnh hưởng của khối lượng không treo đến dao động ta cho giá trị khối lượng không treo thay đổi với giá tri m=15; 30 45; 60(kg).

Chương 4
GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ ÊM DỊU VÀ AN TOÀN CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ

4.1  KHÁI NIỆM VỀ ÊM DỊU VÀ AN TOÀN CỦA CHUYỂN ĐỘNG

* Tính êm dịu chuyển động của ô tô hiểu một cách khái quát là khả năng tự dập tắt lực va đập và rung động khi va chạm vào chướng ngại vật hoặc chuyển động trên nền đường không bằng phẳng. Đó là một tính chất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến sức khỏe của người lái và hành khách đến độ bền của xe đến chất lượng công việc, năng suất và tính liên hợp của ô tô.

* Tính êm dịu chuyển động phụ thuộc vào tính chất, cường độ của các lực kích thích, đặc điểm cấu tạo của xe mà hệ thống treo là chủ yếu và cuối cùng là phụ thuộc vào trình độ nghề nghiệp của người lái.

4.2 PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ THỐNG TREO

 Những ảnh hưởng trực tiếp của hệ thống treo đến “biên độ dao động” và “ tần số số dao động”  chính là độ cứng và hệ đàn hồi của phần tử giảm chấn. Ở đây chúng ta sẽ cùng phân tích từng yếu tố và đưa ra phương  pháp giúp
nâng cao tính êm dịu và an toàn chuyển động của ô tô

4.2.1 Độ cứng C của phần tử giảm chấn

Ảnh hưởng của độ cứng C đến biên độ giao động và thời gian đạt ổn định của hệ.

4.3 KIỂM SOÁT CÁC DAO ĐỘNG CỦA XE Ô TÔ

Hệ thống treo là bộ phận quan trọng trong thiết kế của xe. Khi đi qua những đoạn đường "ổ gà" gồ ghề, hệ thống này loại bỏ những dao động thẳng đứng, hạn chế các ảnh hưởng cơ học đến khung và các chi tiết kim loại, tránh việc xe bị "chồm" lên quá nhiều, đồng thời đem lại sự thoải mái cho người ngồi trong xe. Hiện nay các hệ thống treo được đưa ra nghiên cứu và phát triển nhằm đưa ra những phương án tốt nhất cân bằng được tính an toàn của xe và độ
êm dịu khi chuyển động.

4.2.1 Kiểm soát các dao động sinh ra từ trong xe

 Khi xe hoạt động những dao động từ chuyển động xoay tròn, rung lắc tạo ra từ động cơ, cơ cấu truyền lực,…điều này là không thể tránh khỏi và các lực được được tập chung phân bố chủ yếu ở sườn xe và các thanh chống vặn xe chính vì vậy chúng ta phải đưa phương án làm giảm thiểu giao động này. Chúng ta có thể tiến hành tác đôi thanh chống vặn và đặt vào đó các mô tô phụ truyền lực cần thiết tới hai phần thanh chống vặn để định vị bánh xe tại vị trí thích hợp giúp thân xe được cân bằng. 

4.2.2 Kiểm soát dao động sinh ra bên ngoài xe

   Các dao động sinh ra bên ngoài xe chủ yêu là do sự mất mô của đường. Tạo ra các dao động dọc và các dao động ngang tác động đến xe khi chuyển động. Để giảm thiểu điều đó chúng ta nên tạo ra hoạt động riêng lẻ của các bánh xe nhằm cân bằng xe khi gặp vật cản. Tạo ra các đa liên kết các thanh đòn xoắn và thanh ngang  tránh hiện tượng các bánh xe bị bó cứng với nhau.

    Chúng ta có thể thay thế các hệ thống giảm chấn lò xo xoắn thông thường bằng hệ thống giảm chấn có các gối cao su chứa khí nén khí nén và kết hợp với điện tử điều khiển nhằm đạt hiệu quả cao nhất. 

KẾT LUẬN

  Hệ thống treo là một bộ phận quan trọng của xe, chất lượng của hệ thống ảnh hưởng lớn đến chất lượng hoạt động của xe vì nó phải đảm bảo khả năng êm dịu, an toàn cho người và trang thiết bị, hàng hóa trên xe khi xe vận hành trên các loại địa hình khác nhau. Như vậy hệ thống treo có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng làm việc của xe.

  Cùng với sự phát triển của công nghiệp chế tạo ô tô, hệ thống treo của ô tô ngày càng được hoàn thiện hơn trên cơ sở của các xe đã sản xuất từ trước, để thỏa mãn yêu cầu ngày càng cao trong quá trình sử dụng của xe về tốc độ, độ tin cậy, tính êm dịu…. Trên cơ sở đó việc nghiên cứu, khai thác những xe đã và đang sử dụng có ý nghĩa rất lớn trong việc nâng cao tính năng, hoạt động của xe, khai thác, bảo dưỡng xe được tốt, phục vụ ngày càng tốt hơn vào quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.

   Qua quá trình làm đồ án tốt nghiệp do trình độ bản thân còn nhiều hạn chế, nên không tránh khỏi những sai sót, rất mong sự góp ý của các thầy giáo cùng các bạn đồng nghiệp để giúp em nâng cao trình độ chuyên môn của mình.

  Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn: Ths. …………… và toàn thể các thầy giáo trong Bộ môn
Xe quân sự cùng bạn bè trong lớp đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.

   Em xin chân thành cảm ơn!

                                                              Hà nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                    Học viên thực hiện

                                                ……………

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Nguyễn Hữu Cẩn. Thiết kết và tính toán ô tô máy kéo. Nhà xuất bản
Đại học và THCN. Hà nội 1987.

[2]. Nguyễn Phúc Hiểu, Lý thuyết ôtô Quân sự (Giáo trình và Phụ lục
giáo trình). Nhà xuất bản Quân đội Nhân dân, Hà Nội 2002.

[3]. Vũ Đức Lập & Phạm Đình Kiên. Cấu tạo ôtô Quân sự. Tập 1,2 (lý thuyết). HVKTQS – 1995.

[4]. Vũ Đức Lập, Nguyễn Sĩ Đỉnh. Cấu tạo ô tô (tập 2). Nhà xuất bản quân đội nhân dân – 2015.

[5]. GS.TS Vũ Đức Lập. Kết cấu và tính toán ô tô (tập 2). Nhà xuất bản quân đội nhân dân - 2015.

[6]. Nguyễn Phùng Quang. Matlab & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật – 2004.

 "TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"