§å ¸n tèt nghiÖp
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU…………………………………………………………… ……3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 5
DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ 7
CHƯƠNG 1 : ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1.NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG………… ………………….………… … 10
1.2.CÁC TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ DAO ĐỘNG………… ….……… … ….11
1.2.1.Độ êm dịu chuyển động…………… ……… ………………… …….11
1.2.2.Tiêu chí tải trọng động, an toàn động lực học và mức độ phá đường 16
1.2.3.Tiêu chí về bố trí treo………………………………… …… …….……19
1.3.MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG………………… ………………19
1.3.1.Mô hình 1/4……………………………………………………… ….…20
1.3.2.Mô hình dao động liên kết……………………… ………………… 21
1.3.3.Mô hình không gian xe con……………………………… …… ………22
1.4.HÀM KÍCH ĐỘNG…………………………………………………… …23
CHƯƠNG 2 : CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA XE “CHIẾN THẮNG –
CT8D1.4X4”
2.1.CÁC THÔNG SỐ KÍCH THƯỚC, KHỐI LƯỢNG CƠ BẢN… …… …25
2.2.CÁC THÔNG SỐ CỦA HỆ THỐNG TREO…………………… …… …27
2.2.1.Xác định hệ số cứng của hệ thống treo……………………………… …27
2.2.2.Xác định đặc tính giảm chấn…………………………………… … …31



§å ¸n tèt nghiÖp
2.3.XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG XOẮN CỦA KHUNG………………… …….…41
2.4.XÁC ĐỊNH MÔMEN QUÁN TÍNH CỦA XE……….……………….……42
2.5.MÔ HÌNH LỐP…………………………………………………… ….……45
CHƯƠNG 3 : XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG
3.1.PHƯƠNG PHÁP LẬP HỆ PHƯƠNG TRÌNH…………………… ………48

đựng lâu trong tình trạng xe chạy bị rung xóc nhiều dễ sinh mệt mỏi. Đặc biệt là
với những loại xe tải chạy trên nhiều loại địa hình phức tạp khác nhau. Các kết
quả nghiên cứu ảnh hưởng của dao động ô tô tới cơ thể con người đều đi tới kết
luận là nếu con người phải chịu đựng lâu trong môi trường dao động của ôtô sẽ
mắc chứng bệnh thần kinh và não. Vì vậy tính êm dịu chuyển động là một trong
những chỉ tiêu quan trọng của xe. Tính êm dịu chuyển động phụ thuộc vào kết
cấu của xe mà trước hết là hệ thống treo. Đối với xe tải, mong muốn ngày càng
chở nặng hơn nhằm hạ giá thành vận chuyển nên việc đảm bảo các yêu cầu về độ



§å ¸n tèt nghiÖp
bền, kết cấu đơn giản, giá thành thấp cho hệ thống treo trên xe tải là rất quan
trọng.
Để đánh giá được những dao động của xe tải đến độ bền các chi tiết hệ thống
treo, sinh lý của người lái và đường xá, đề tài “Tính toán kiểm nghiệm hệ thống
treo và khảo sát dao động mô hình 1/4 xe CHIẾN THẮNG – CT8D1.4X4” sử
dụng thông số cầu trước đã được tiến hành và giải quyết các nội dung sau :
Từ các thông số thực của xe, em đã phân tích kết cấu và kiểm nghiệm cho hệ
thống treo, phân tích xây dựng mô hình dao động của ô tô, sử dụng phương pháp
tách cấu trúc hệ nhiều vật và áp dụng phương trình Newton-Euler để thành lập hệ
phương trình dao động. Sử dụng phần mềm Matlab Simulink để mô phỏng dao
động của mô hình 1/4.
Với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn Võ Văn Hường, và toàn
thể các thầy trong bộ môn ôtô và xe chuyên dụng, em đã hoàn thành được đồ án
tốt nghiệp của mình. Nhưng do năng lực bản thân còn hạn chế nên đồ án này
không tránh khỏi những thiếu xót, nhầm lẫn. Em mong các thầy thông cảm và
góp ý để đề tài của em hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cám ơn!
Hà Nội tháng 05 năm 2011

) : Mômen quán tính trục y của xe.
-J
x1
(kgm
2
) : Mômen quán tính trục x của khối lượng được treo trước.
-J
x2
(kgm
2
) : Mômen quán tính trục x của khối lượng được treo sau.
-J
xc1
(kgm
2
) : Mômen quán tính trục x của khối lượng không được treo trước.
-J
xc2
(kgm
2
) : Mômen quán tính trục x của khối lượng không được treo sau.
-C
tr
(N/m) : Độ cứng của hệ thống treo trước.



§å ¸n tèt nghiÖp
-C
c

(m/s) : Vận tốc quá trình nén nhẹ.
-v
nm
(m/s) : Vận tốc quá trình nén mạnh.
-v
tn
(m/s) : Vận tốc quá trình trả nhẹ.
-v
tm
(m/s) : Vận tốc quá trình trả mạnh.
-F
C
(N) : Lực đàn hồi của hệ thống treo.
-F
K
(N) : Lực cản của giảm chấn.
-F
CL
(N) : Lực đàn hồi của lốp.
-F
Z
(N) : Phản lực mặt đường tác dụng lên xe.
-θ (rad) : Góc lắc thân xe quanh trục y.
-φ
1
(rad) : Góc lắc của khối lượng treo trước quanh trục x.
-φ
2
(rad) : Góc lắc của khối lượng treo sau quanh trục x.
-φ

(m/s
2
) : Gia tốc dao động của khối lượng không được treo.
DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ
Hình 1 : Sự phụ thuộc của gia tốc hiệu dụng theo tần số………………….… 13
Hình 2 : Sự phụ thuộc cường độ dao động theo thời gian……………… … 14
Hình 3 : Giới hạn gia tốc theo tần số và thời gian…………………………….15
Hình 4 : Phân bố độ êm dịu theo các loại xe………………………………….15
Hình 5 : Định nghĩa lực động……………………………………………….…
17
Hình 6 : Mô hình 1/4……………………………………………………….….20
Hình 7 : Mô hình phẳng dao động ôtô 2 cầu………………………… ………21
Hình 8 : Mô hình không gian xe con………………………………….………22
Bảng 1 : Thông số cơ bản của xe……………………………………….…… 25
Bảng 2 : Thông số tính toán chiều cao trọng tâm…………………… … …26
Hình 9 : Sơ đồ đặc tính đàn hồi…………………………………………… …
27
Bảng 3 : Thông số của nhíp…………………………………………… ……28


"
§å ¸n tèt nghiÖp
Hình 10 : Sơ đồ xác định chế độ mở của tiết lưu………………………….……33
Bảng 4 : Thông số của giảm chấn……………………………………….……35
Hình 11 : Đồ thị đặc tính cản của giảm chấn…………………………… … 40
Hình 12 : Mặt cắt khung……………………………………………………….41
Hình 13 : Sơ đồ tính mô men quán tính theo chiều dọc…………………….….43
Hình 14 : Sơ đồ tính mô men quán tính theo chiều ngang………………….….44
Hình 15 : Mô hình và sơ đồ đặc tính lốp………………………………………45
Hình 16 : Mô hình dao động thân xe tải………………………………….……51

Hình 31 : Sơ đồ mô phỏng F
C
…………………………………… …….……85
Hình 32 : Sơ đồ mô phỏng F
K
…………………………………… …….……86
Hình 33 : Chuyển vị khối lượng được treo………………………… ….……87
Hình 34 : Chuyển vị khối lượng không được treo………………… ….…….87
Hình 35 : Vận tốc khối lượng được treo………………… …………….……88
Hình 36 : Vận tốc khối lượng không được treo…………… ………….…….88
Hình 37 : Gia tốc khối lượng được treo……………………………….………89
Hình 38 : Gia tốc khối lượng không được treo………………….….…………89
Hình 39 : Phản lực mặt đường………………………………… …….………90
Hình 40 : Không gian làm việc………………………………………….…….90
Bảng 9 : Số liệu với h
max
=0,01………………………………………….……92


$
§å ¸n tèt nghiÖp
Bảng 10 : Số liệu với h
max
=0,02………………………………………….…….93
Bảng 11 : Số liệu h
max
=0,03……………………………………………….… 94
Hình 41 : Đồ thị cường độ dao động theo tần số…………… ………….… 95
Hình 42 : Mức độ êm dịu ở h
max

Việc nghiên cứu dao động đã được tiến hành từ rất lâu với sự tham gia của
hàng trăm tác giả. Tuy nhiên, đến tận những năm 1970 những công trình đó mới
được Mitschke biên soạn tập trung vào tác phẩm nổi tiếng của mình là “Dynamik
der Fahrzeuge”. Tác phẩm đó gồm 200 trích dẫn, riêng quyển B viết về dao động,
tác giả đã đề cập hết các loại mô hình dao động cơ bản với đối tượng là các xe
con với phương pháp tiếp cận là cơ học cổ điển.
Khái quát về nghiên cứu dao động, ta có thể thấy nội dung này bao hàm 4 lĩnh
vực sau :
-Chỉ tiêu đánh giá dao đông.
-Mô hình dao động, bao gồm mô hình vật lý và mô hình toán học.
-Các hàm kích động
-Thí nghiệm dao động.



§å ¸n tèt nghiÖp
Thí nghiệm dao động ôtô là một lĩnh vực rất rộng, đa ngành. Trong khuôn khổ
đồ án, do thời gian có hạn cũng như điều kiện nên không thể có được những kết
quả thí nghiệm từ thực thế.
Sau đây em xin được giới thiệu về các chỉ tiêu đánh giá dao động và mô hình
nghiên cứu dao động và các hàm kích động.
1.2.CÁC TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ DAO ĐỘNG
Đánh giá ảnh hưởng của dao động có tính lịch sử. Trước đây người ta đánh
giá ảnh hưởng của dao động ôtô theo hai tiêu chí là độ êm dịu và tải trọng động,
tượng trưng cho sự ảnh hưởng đến tuổi thọ chi tiết. Ngày nay, do nhận thức mới
về ảnh hưởng của dao động, các tiêu chí được xác lập theo tiêu chí mới như sau:
1.2.1.Độ êm dịu chuyển động
Thí nghiệm đánh giá độ êm dịu chuyển động được tiến hành như sau : cho
một người ngồi trên một chiếc ghế, ghế chuyển động lên xuống theo quy luật
z=z

K a f f Hz
K a f Hz
a
K f Hz
f
K K x y f Hz
x y
K K f Hz
f f
K K K K
= ≤ ≤
= ≤ ≤
= ≤ ≤
= = = ≤ ≤
= = = ≤ ≤
= + +
Trong đó :
f : tần số kích thích (Hz).
( )
= =
∫
&&
 
%

&'()*+,() /0 12
T
z RMS
a a Z t dt
T

Khi thời gian kéo dài, giới hạn này sẽ giảm dần và để dễ dàng xem xét người
ta đưa ra quan hệ giới hạn gia tốc phụ thuộc tần số f và tham số thời gian như
hình:



§å ¸n tèt nghiÖp
Hình 3 : Giới hạn gia tốc theo tần số và thời gian.
Hình 4 : Phân bố độ êm dịu theo các loại xe.


!
§å ¸n tèt nghiÖp
Tiêu chuẩn ISO-2631 đã được đưa ra từ năm 1970 nhưng đến nay vẫn không
thay đổi, nhiều công trình vẫn coi đó là các ngưỡng để đánh giá độ êm dịu. Ta sẽ
sử dụng tiêu chuẩn này để đánh giá độ êm dịu của xe.
Ngoài tiêu chí đánh giá ảnh hưởng của dao động đến người, hàng hóa cũng là
yếu tố chịu ảnh hưởng của dao động. Hiện nay chỉ có Hiệp Hội Đóng Gói Đức
BFSV quan tâm đến chỉ tiêu này và đưa ra trong tác phẩm “Dynamik der
Kraftfahrzeuge” của Mitschke (1992).
-Tiêu chí đánh giá : a
max
≤ 0,5g khi 2 ≤ f ≤ 16 Hz.
-Giới hạn cảnh báo : a
max
=3 m/s
2
(đường xá hay hệ thống treo đã có vấn đề ,
cần phải sửa chữa).
-Giới hạn can thiệp : a



"
§å ¸n tèt nghiÖp

%
4
530
64
530
4
537.
4
537.&8
57
Hình 5 : Định nghĩa lực động.
Phản lực từ đường tác dụng lên bánh xe theo phương thẳng đứng có dạng :
( ) ( ) ( )
3 3

z z dyn z st
F t F F t N= +
Khả năng truyền lực có liên quan đến F
z,dyn,min
vì F
x
= F
z
ϕ
x

3
.
3
.

z dyn
dyn
z st
F
K
F
= +


#
§å ¸n tèt nghiÖp
Từ các phân tích trên, ta sẽ kiểm nghiệm hệ thống treo theo các tiêu chí tải
trọng động như sau :
-Tiêu chí về độ bền chi tiết cũng như mức độ phá đường :
( )
3
.&8
3
.&8
 
z dyn
dyn
z st
F
K


3
.&8
 !  9
z dyn
z st
F
w
F


$
§å ¸n tèt nghiÖp
Khi xe có i bánh thì áp lực toàn xe là :
=
∑
∑
3 3

3 3

i
i z st i
i
z st i
w F
W
F
1.2.3.Tiêu chí về bố trí treo
Trong quá trình dao động, vị trí tương đối giữa khối lượng được treo và không

mô, gió bên nên thường sử dụng mô hình 1/2 hoặc mô hình toàn xe.
1.3.1.Mô hình 1/4
Mô hình 1/4 bao gồm hai khối
lượng được treo (thay thế cho khối
lượng thân xe) và khối lượng không
được treo (thay thế cho khối lượng
bánh xe, cầu xe và các thành phần liên
kết). Phần treo và không được treo liên
kết với nhau thông qua các phần tử đàn
hồi của treo và giảm chấn, có độ cứng
là k, hệ số cản giảm chấn như hình 6.
Hình 6 : Mô hình 1/4.



§å ¸n tèt nghiÖp
Để có thể chuyển mô hình vật lý thành mô hình động lực học hệ dao động
ôtô, cần phải có một số giả thiết nhằm đơn giản cho việc tính toán nhưng vẫn
đảm bảo tính đúng đắn của kết quả : quá trình nghiên cứu trong mô hình 1/4 chỉ
xét dao động của một trong bốn bánh xe, dao động của hệ là nhỏ, tuyến tính,
xung quanh vị trí cân bằng tĩnh, bánh xe lăn không trượt và luôn tiếp xúc với
đường
Mô hình 1/4 có thể dùng để chọn tối ưu các thông số như độ cứng lốp, khối
lượng không được treo m
A
, độ cứng c và hệ số cản giảm chấn k.Việc này có ý
nghĩa trong bài toán điều khiển, tối ưu hệ treo.
1.3.2.Mô hình dao động liên kết
Hình 7 : Mô hình phẳng dao động ôtô 2 cầu.
Mô hình động lực học này biểu thị dao động liên kết ôtô 2 cầu ở dạng mô

Hình 8 : Mô hình không gian xe con.



§å ¸n tèt nghiÖp
1.4.HÀM KÍCH ĐỘNG
Chuyển động của ôtô trên mặt đường không bằng phẳng sẽ sinh ra các dao
động của khối lượng phần không được treo và khối lượng phần được treo của
ôtô. Độ mấp mô của mặt đường là nguồn kích thích chính cho ôtô dao động. Khi
nghiên cứu mô hình dao động của ôtô cần thiết phải mô tả toán học biên dạng
của mặt đường, vì chiều cao mấp mô của biên dạng đường tại vị trí tiếp xúc của
bánh xe với đường sẽ tham gia vào phương trình vi phân mô tả chuyển động của
hệ. Hàm kích động là một yếu tố thuộc mô hình dao động, mô tả những yếu tố
gây dao động, và thường được mô tả dưới dạng các hàm biên dạng sau:
-Kích thích dạng bậc với biên độ h
o
.
-Hàm sin: h = h
o
sin
ω
t.
-Hàm xung:
( )
∑
∞
−=
%
j
ki



