1 MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 4
DANH SÁCH HÌNH VẼ 5
CHƯƠNG 1 7
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ Ô TÔ TẢI BA TRỤC VÀ NỘI DUNG MỤC ĐÍCH
CỦA ĐỀ TÀI. 7
1.1.Giới thiệu về lịch sử phát triển của ô tô. 7
1.2.Giới thiệu về ô tô trở hàng ba trục: 10
1.3.Cấu tạo chung của ô tô: 11
1.4. Giới thiệu về hệ thống treo : 13
1.5.Phương trình sóng hình sin của mặt đường. 15
CHƯƠNG 2 17
MÔ HÌNH TÍNH VÀ PHƯƠNG TRINH VI PHÂN CHUYỂN ĐỘNG 17
2.1.Mô hình ô tô 3 trục: 17
2.1.1.Các thông số của mô hình: 18
2.2.Phương trình vi phân chuyển động 19
2.2.1.Bánh Trước: 19
2.2.2.Thân Xe: 20
2.2.3.Khung giá sau. 21
CHƯƠNG 3 28
KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC 28
2

3.1.Phần mềm mô phỏng Matlab và hàm Ode45. 28
3.1.1.Phần mềm mô phỏng Matlab 28
3.1.2.Hàm Ode45 trong phần mềm mô phỏng Matlab. 28
3.2.Đồ thị dao động và lực tác dụng của các bộ phận. 29
3.2.1.Trục bánh xe thứ nhất (m

4.4.Ảnh hưởng của chiều dài bước sóng 48
4.5. Ảnh hưởng khi thay đổi tốc độ và cho bước sóng , biên độ sóng đường cố
định. 51
CHƯƠNG 5 54
3

KẾT LUẬN. 54
PHỤ LỤC 55
1.Chương trình Matlap mô phỏng dao động. 55
2.Chương trình tính lực tác dụng và tính lực tác dụng lớn nhất 58
2.1. Tính lực tác dụng. 58
2.2.Tính lực lớn nhất khi vận tốc thay đổi. 61
3.Chương trình trị riêng. 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO 66
4

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây ngành công nghiệp ô tô ngày càng phát triển,thể hiện rõ
tầm quan trọng trong sự phát triển chung của nền công nghiệp cả nước.Thị trường ô tô
ngày càng phát triển với đa dạng về chủng loại và giá cả trong số đó không thể không
kể đến loại xe tải ba trục tải trọng nặng,đang được sử dụng rất phổ biến ở các công
trình như khu mỏ,khu xây dựng,…ở Việt Nam.
Những xe tải này với các kích cỡ to lớn và tính cơ động cao chúng đang dần thay
thế nhưng xe nhỏ và nhưng phương tiện thô sơ có hiệu quả sử dụng không cao và
không đạt hiệu quả kinh tế cao.
Tính năng và hiệu quả sử dụng của ô tô phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng thiết
kế,chế tạo và điều kiện sử dụng.Việc đánh giá chất lượng xe có thể theo một số phương

Hình 3. 3: Đồ thị dao động thẳng đứng của thân xe. 31
Hình 3. 4: Đồ thị lực tác dụng lên thân xe. 32
Hình 3. 5: Đồ thị dao động thẳng đứng của khung giá sau xe 33
Hình 3. 6: Đồ thị lực tác dụng mặt đường lên các bánh của khung giá sau. 34

Hình 4. 1: Đồ thị dao động thẳng đứng của trục bánh trước khi xẩy ra cộng
hưởng. 36
Hình 4. 2: Đồ thị lực tác dụng tại trục bánh xe thứ nhất khi xẩy ra cộng hưởng 36
Hình 4. 3: Đồ thị dao động thẳng đứng của thân xe khi xẩy ra cộng hưởng. 37
Hình 4. 4: Đồ thị dao động thẳng đứng của thân xe khi xẩy ra cộng hưởng. 38
6

Hình 4. 5: Đồ thị dao động của các bánh lên giá sau khi xẩy ra cộng hưởng 39
Hình 4. 6: Đồ thị lực tác dụng mặt đường lên các bánh của khung giá sau. 40
Hình 4. 7: Đồ thị dao động trục trước khi v=43.7924km/h và c=0. 41
Hình 4. 8: Đồ thị lực tác dụng trục trước khi v=43.7924km/h và c=0. 41
Hình 4. 9: Đồ thị dao động thân xe khi v=43.7924km/h và c=0 42
Hình 4. 10: Đồ thị lực tác dụng thân xe khi v=43.7924km/h và c=0 43
Hình 4. 11: Đồ thị dao động khung giá khi v=43.7924km/h và c=0. 44
Hình 4. 12: Đồ thị lực tác dụng thân xe khi v=43.7924km/h và c=0 45
Hình 4. 13: Ảnh hưởng của sự thay đổi biên độ sóng mặt đường khi biên độ sóng
là 0,01m 46
Hình 4. 14: Ảnh hưởng của sự thay đổi biên độ sóng mặt đường khi biên độ sóng
là 0,05m 46
Hình 4. 15: Ảnh hưởng của sự thay đổi biên độ sóng mặt đường khi biên độ là
0,1m. 47
Hình 4. 16: Ảnh hưởng của sự thay đổi bước sóng mặt đường Ls=6m. 48
Hình 4. 17: Ảnh hưởng của sự thay đổi bước sóng mặt đường Ls=3m. 49
Hình 4. 18: Ảnh hưởng của sự thay đổi bước sóng mặt đường Ls=12m. 50
Hình 4. 19: Ảnh hưởng khi thay đổi vận tốc đến lực tác dụng của các bộ phận

Xe hơi có hộp số tự động ra đời vào năm 1934.
Năm 1967 xe hơi có hệ thống phun xăng có khí.
Ô tô phát triển cũng đi cùng các tính năng phát triển theo.
Đến nay,công nghiệp chế tạo ô tô trên thế giới đã phát triển rất mạnh và chế tạo
được nhiều loại ô tô hiện địa với tốc độ lớn nhất đạt hàng trăm km/h.Các tải trọng xe
cũng rất đa dạng,phổ biến từ 0,5-10 tấn.Đặc biệt có những loại ô tô tải nặng có trọng
tải đến 60 tấn.Đấy là chưa kể đến phương thức vận tải bằng đoàn xe.
Xu hướng phất triển ô tô trên thế giới hiện nay là:tăng tải trọng,tăng vận tốc,tăng
tính kinh tế nhiên liệu,tăng tính tiện nghi và giảm ô nhiễm môi trường. Nghiên cứu tính động lực học cho ô tô.
Ô tô là phương tiện được sử dụng rộng rãi trong hoạt động kinh tế và xã hội. Việc
nghiên cứu để nâng cao hiệu quả sử dụng của loại phương tiện này luôn là vấn đề
được nhiều nhà khoa học quan tâm kỹ thuật và công nghệ, đem lại hiệu quả kinh tế ngày
9

càng cao và an toàn hơn cho người sử giải quyết. Trong những năm gần đây sự phát
triển của ngành ô tô có nhiều bước nhảy vọt về dụng.
Tính chất động lực học của ô tô khi chuyển động là một trong những tính chất rất
quan trọng, nó được thể hiện qua đặc tính động lực học, dao động, lực kéo, công suất
kéo, các lực cản, nhân tố động lực học, thời gian và quãng đường tăng tốc, vận tốc, gia
tốc, khi chuyển động trong điều kiện mặt đường khác nhau hoặc do tác động điều kiện
như tăng giảm ga, quay vòng khi phanh.

Tính chất động lực học của ô tô ảnh hưởng đến khả năng khởi hành và tăng tốc của
ô tô, vận tốc trung bình, năng suất và giá thành vận chuyển, độ êm dịu và tính an toàn
trong chuyển động. Việc tính toán chính xác các chỉ tiêu đánh giá tính động lực học của
ô tô là một vấn đề rất khó thực hiện. Vì các chỉ tiêu này phụ thuốc vào nhiều yếu tố,
trong đó có yếu tố ngẫu nhiên.

+ Xe tải hạng nhỏ: Là loại xe là loại xe cỡ thường không lớn hơn 6300 kg, và
được sử dụng bởi các cá nhân hay các thực thể kinh tế nhỏ lẻ.

+ Xe tải trọng thường: Là loại xe tải hạng trung lớn hơn xe tải hạng nhẹ nhưng
nhỏ hơn xe hạng nặng. Chúng được xác định với khối lượng trong khoảng giữa
6.300 kg và 15.000 kg.Dùng trong vận chuyển hang hóa có khố lượng vừa phải. Và do
các ông ty vận tải quản lí.

+ Xe tải trọng lớn: Xe tải hạng nặng là những xe tải lớn nhất được phép chạy

trên đường. Đa số chúng dùng cho vận tải đường dài, thường là kiểu xe kéo móc.
11

1.3.Cấu tạo chung của ô tô: Hình 1. 2: Chiếc ô tô 3 trục tải trọng nặng.
Cấu tạo Ôtô bộ phận chính có chức năng giống nhau. Các bộ phận và hệ thống
chính của ôtô máy kéo gồm: Động cơ, hệ thống truyền lực (Ly hợp, hộp số, truyền lực
cacđăng, cầu chủ động), hệ thống di động, hệ thống treo, hệ thống điều khiển gồm hệ
thống lái và hệ thống phanh, trang bị điện và các trang bị làm việc khác.
+ Động cơ: là nguồn động lực trên ôtô máy kéo. Hiện nay động cơ đốt trong
dùng nhiên liệu lỏng hoặc nhiên liệu khí được sử dụng chủ yếu trên ôtô. Động cơ là
một bộ phận quan trọng của ôtô dùng để tạo ra nguồn năng lượng cho xe hoạt động và
có thể truyền một phần hoặc toàn bộ công suất của động cơ đến bộ phận làm việc của
máy công tác liên kết với chúng.
+ Hệ thống truyền lực (HTTL): là tổ hợp của một loạt các cơ cấu và hệ thống
nhằm truyền mômen quay từ trục khuỷu động cơ đến bánh chủ động của ôtô, máy kéo.
HTTL còn có tác dụng nhằm biến đổi về trị số và chiều của mômen quay truyền, cho
phép ôtô dừng tại chỗ lâu dài mà động cơ vẫn làm việc. Phụ thuộc vào đặc điểm cấu

13

ôtô dùng năng lượng điện như hệ thống đốt cháy, hệ thống khởi động, hệ thống chiếu
sáng, tín hiệu, hệ thống điều khiển bao gồm cả máy tính điện tử điều khiển động cơ và
điều khiển thân xe cùng các rơle hay các bộ phận chấp hành đi theo máy tính, do tính
phức tạp của trang bị điện, nên phần này được trình bày trong một tài liệu riêng.
+Trang bị làm việc là: tổ hợp của nhiều thiết bị, bộ phận giúp cho ôtô máy kéo và
xe chuyên dụng thực hiện các công việc một cách thuận tiện và đạt hiệu quả cao. Sau
đây chúng ta tìm hiểu đại cương về sự bố trí các bộ phận chính trên ôtô máy kéo .
1.4. Giới thiệu về hệ thống treo :
Hình 1. 3: Hệ thống treo.
Một số khái niệm hệ thống treo:
- Khối lượng được treo: Là khối lượng toàn bộ thân xe được đỡ bởi hệ thống treo.
Bao gồm: khung, vỏ, động cơ, hệ thống truyền lực,…

- Sự dao động phần được treo của ô tô :

+ Sự lắc dọc là sự dao động lên xuống của phần trước và sau của xe quanh trọng tâm
của nó.
14

+ Sự lắc ngang là khi xe quay vòng hay đi vào đường mấp mô,các lò xo ở 1 phía sẽ
dãn ra còn phía kia bị nén co vào.Điều này làm cho xe bị lắc ngang.
+ Sự xóc nẩy là sự dịch chuyển nên xuống của thân xe.Khi xe đi tốc độ cao trên
đường gợn song ,hiện tượng này rất dễ xấy ra.
+ Sự xoay đứng là sự quay thân xe theo phương dọc quanh trọng tâm xe của xe.Trên
Có sự lắc dọc thì sự xoay đứng này cũng sẽ xẩy ra.

tính toán ta không thể xét đến hoàn toàn chính xác được vì việc đó là hết sức khó khăn.
Vì thế ta có thể coi như mặt đường có dạng sóng hình sin và thay đổi theo một chu kì
nhất định.Cụ thể trong nghiên cứu này ta coi như là xe container đang chạy trên đường
nhấp nhô có dạng hìnhsin: chiều dài bước sóng là L
s
=6(m), biên độ nhấp nhô là
y
0
=0.01(m).
Phương trình mô tả nhấp nhô của mặt đường có dạng sóng hình sin:

0
sin(t)
yy
=Ω
(2.1)
Trong đó: y
0
là biên độ sóng
Ω
là tần số kích thích từ đường được tính bằng công thức:

2
s
v
L
π
Ω=
(2.2)
Với: v là vận tốc của xe (m/s)

cos(Ωt) ̇ = y
0
cos(Ωt-∆t
2
) (2.6)
̇ = y
0
cos(Ωt-∆t
3
)

Mục đích của việc nghiên cứu.

Sử dụng phần mềm Matlab tính toán mô phỏng để tính động lực học của ô tô batrục
tải trọng nặng là: Khảo sát kiểm tra các thông số về dao động cũng như chỉ tiêu độ êm
dịu của xe tải tiến đến nâng cao tính hợp lí kết cấu hệ thống treo đảm bảo độ êm dịu
chuyển động của các loại xe khảo sát trên trong điều kiện đường xá ở việt nam. Đánh
giá chất lượng động học của các loại xe này giúp người sự dụng xe lựa chọ các thông
số của hệ thống treo,chế độ làm việc cho hợp lí để nâng cao năng suất cho xe và hỗ trợ
cho việc khai thác và sử dụng xe hiệu quả hơn…
17

CHƯƠNG 2
MÔ HÌNH TÍNH VÀ PHƯƠNG TRINH VI PHÂN CHUYỂN

19

2.2.Phương trình vi phân chuyển động
Ta tách các bộ phận ra khỏi hệ và đặt các phản lực cân bằng lên các bộ phận. Áp
dụng định luật II Niuton ta sẽ có được các phương trình vi phân chuyển động của
chúng.
2.2.1.Bánh Trước:
- Phân tích các lực tác dụng nên bánh trước:

Hình 2. 2: Sơ đồ lực tác dụng lên bánh trước.
- Phương trình vi phân chuyển động của bánh trước:
111211212112111111
()()()()
ttll
mxkxxlcxxlkxycxy
ϕϕ=−++−+−−−−
&
&&&&&&
(2.8)

1211112121111211111111
ttttttllll
kxkxklcxcxclkxkycxcy
ϕϕ=−++−+−+−+
&
&&&&


=−−+−−+−−−−−−
&&
&&&&&&
(2.9)

1211112121111222232222223222
tttttttttttt
kxkxklcxcxclkxkxklcxcxcl
ϕϕϕϕ
=−+−−+−−++−++
&&
&&&&

231221122211231221122211
()(()(
tttttttttttt
cxccxclclcxkxkkxklklkx
−)ϕ)ϕ=−+−++−+−−+
&
&&&

22231221122211231221122211
()(()(0
tttttttttttt
mxcxccxclclcxkxkkxklklkx−)ϕ)ϕ
=>−+++−−+++−−=
&
&&&&&

2121121121121223222223222

ttttttttttt
t
Jclxclclxclclclxkxlklklxklkl
kxl
ϕ)ϕ)ϕ
=>++−++−++−++
−=
&&&
&&&

21

2.2.3.Khung giá sau.
- Phân tích lực tác dụng: Hình 2. 4: Sơ đồ lực tác dụng lên khung giá sau.

- Phương trình vi phân:
33223222232223332333
23232323
()()()()
()()
ttll
ll
mxkxxlcxxlkxylcxyl
kxylcxyl
ϕϕϕϕ
ϕϕ
=−−+−−−−−−−−

(2)(2)
tltttlttllll
mxccxcxclkkxkxklcycykyky
ϕϕ=>++−+++−+=+++
&
&&&&&&

22

332333233323232323
()()()()
llll
Jkxyllcxyllkxyllcxyll
ϕϕϕϕϕ
=−−+−−−−+−−+
&&&&
&&&&
(2.12)
2222
232323232323232223232223
llllllllllll
klxklyklclxclyclklxklyklclxcycl
ϕϕϕϕ
=−−+−−−+−−+−
&&
&&&&

22
232322232322
22

0000020
000000002
tttttt
tttttt
tttl
tttl
l
mxccclclcc
Jclclclclclcl
mxcclcc
mxcclcc
Jcl
ϕ
ϕ
+−−−


−+−



+−−+



−+





x
kkklklkkx
klklklklklkl
kklkkx
kklkkx
kl
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ













+−−−


−+−




+


+++

−+−+


&
&&
&&

(2.13) Giả sử đường là cứng tuyệt đối nên hệ dao động của xe là 5 bậc tự do.
Các tọa độ chuyển vị tương ứng là:
- x
1
chuyển vị thẳng đứng của bánh trước.
23

- x
2
,φ
2
là chuyển vị thẳng đứng và chuyển vị góc của thân xe.
- x
3
,φ

T
(2.15)

Ma trậnkhốilượng [M] : 2
2
1
3
3
0000
0000
0000
0000
0000
m
J
m
m
J







cl
+−−−


−+−


−−+

−+



(2.17)Ma trận độ cứng [K] :
24
12112212
22
112211221122
11111
22222
2
2
0
0

232223122
0
0
tl
lll
lll
cyky
cycykyky
cylcylkylkyl




+


+++

−+−+


&
&&
&&
(2.19)

y
1
,y
2

= [M][]z[M][C]z[M]
zz
zKF
−−−
=
−−+
rr
&
r
rr
r
&
(2.21)

-
25

- Lại đặt
1
2
z
z
z

=


r
r
r

[A]=|
[M][K][M][C]
−−


−−

(2.23)
- Trong đó [O] là ma trận cỡ 5 x 5 có các phần tử đều bằng 0
- [I] là ma trận đơn vị cỡ 5 x 5
(2.24)

Với
V
O
r
là véc tơ cột có 6 phần tử đều bằng 0
- Dùng phương pháp số Runge – Kutta để giải với điều kiện ban đầu tương ứng
của hệ dao động là :
-
{ }
10
02213322133
20
z
zxxxxxx
z
ϕϕϕϕ

==

(2.26)
1
1
[M]
V
O
F
F
−

=


r
r
r

Trích đoạn Tính lực tác dụng

---