Chơng 1
tổng quan về dao động ô tô
1.1. Dao động ô tô và các ảnh hởng của nó.
1.1.1. Dao động ô tô.
ô tô là một hệ dao động cơ học bao gồm nhiều khối lợng có mối liên kết
với nhau và nằm trong mối liên hệ chặt chẽ với bề mặt đờng có biên dạng phức
tạp. Trong lý thuyết ôtô [4,6] khi nghiên cứu dao động ôtô thờng giả thiết là
khối lợng của ôtô là tập trung, đợc chia làm hai phần đợc treo và không đợc
treo. Dao động của phần đợc treo là dao động phức tạp và có thể xem là tập hợp
một số dao động đơn giản. Khi đó phần đợc treo có thể thực hiện đồng thời 3
dịch chuyển tịnh tiến theo các trục toạ độ OX, OY, OZ và 3 dịch chuyển góc
xung quanh các trục này. Trong đó, dịch chuyển tịnh tiến theo phơng trục OZ
và dịch chuyển góc tơng đối xung quanh trục OY (lắc dọc), OX (lắc ngang) là
có ảnh hởng nhiều nhất tới độ êm dịu chuyển động và độ an toàn chuyển động
của ôtô.
Các giá trị tần số, dịch chuyển, vận tốc dịch chuyển và gia tốc dịch chuyển
của các khối lợng khác nhau trên ôtô đợc xác định bởi các đặc trng về khối lợng
của chúng, các đặc tính của các phần tử của hệ thống treo, cũng nh chế độ vận
tốc chuyển động của ôtô và đặc trng của biên dạng bề mặt đờng.
1.1.2. Các nguồn gây dao động ô tô.
Đối với một cơ hệ bất kỳ, nguồn kích thích dao động có hai dạng là các
kích 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.
3
- Các mấp mô bề mặt đờng
Cho đến nay mấp mô biên dạng đờng vẫn đợc coi là nguồn chính gây ra

b. ảnh hởng của dao động ô tô đến độ bền xe, đơng giao thông và
độ an toànkinh tế chuyển động.
Khi ô tô dao động sẽ phát sinh các tải trọng động tác dụng lên khung vỏ
ôtô, lên các cụm, hệ thống và các chi tiết của xe cũng nh bề mặt đờng ảnh h-
ởng đến độ bền và tuổi thọ của ôtô và đờng. Theo số liệu thống kê ngời ta thấy
rằng, khi ôtô vận tải chạy trên đờng xấu gồ ghề, so với ôtô cùng loại chạy trên
đờng tốt bằng phẳng thì vận tốc trung bình giảm khoảng (40ữ50)%, quãng đờng
chạy giữa hai kỳ sửa chữa lớn giảm (35ữ40)%, suất tiêu hao nhiên liệu tăng
(50ữ70)%, năng suất vận chuyển giảm (35ữ40)%, giá thành vận chuyển tăng
(50ữ60)% [6]. Đối với độ bền chi tiết ô tô thì ảnh hởng của của dao động đợc
thể hiện một cách rõ rệt. Khi dao động, gia tốc dao động gây ra các tải trọng
quán tính và có thể xẩy ra hiện tợng cộng hởng làm cho h hỏng các chi tiết,
khung vỏ của xe
Dao động của ôtô sẽ gây ra sự thay đổi giá trị phản lực pháp tuyến giữa
mặt tiếp xúc của bánh xe với bề mặt đờng. Nếu giá trị phản lực pháp tuyến giảm
so với trờng hợp tải trọng tĩnh thì sẽ giảm khả năng tiếp nhận các lực dọc (lực
kéo, lực phanh) và lực ngang, còn khi giá trị phản lực này tăng lên thì sẽ tăng
tải trọng động tác dụng xuống nền đờng.
Trong quá trình chuyển động xe có thể xảy ra hiện tợng tách bánh (bánh
bị nhấc khỏi mặt đờng) làm độ an toàn chuyển động giảm vì lúc đó mất khả
năng bám của bánh xe với mặt đờng. Đối với bánh xe chủ động khi có hiện tợng
tách bánh thì công của động cơ lúc này trở thành công vô ích năng lợng của
động cơ không trực tiếp đẩy ô tô chuyển động mà làm bánh xe quay không, sau
đó bánh xe lại tiếp tục tiếp xúc với mặt đờng tạo ra ma mát trợt giữa bánh xe vơí
mặt đờng làm mòn lốp, gây va đập trong hệ thống truyền lực. Nếu hiện tợng này
xẩy ra nhiều và liên tục sẽ làm tăng tiêu hao nhiên liệu ảnh hởng đến tính kinh
5
tế của ô tô. Ngoài ra chính các lực tác động thờng xuyên xuống mặt đờng phá
hỏng bề mặt đờng.
Dao động của ô tô chủ yếu phụ thuộc vào thông số kết cấu của hệ thống

nền đờng.
Chỉ tiêu về độ bền chi tiết.
Chỉ tiêu về mức độ thân thiện với đờng.
- Chỉ tiêu về an toàn động lực.
- Chỉ tiêu về không gian bố trí treo.
1.2.1. Chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động.
Độ êm dịu chuyển động là ảnh hởng của dao động ôtô đến con ngời và
hàng hoá khi xe chuyển động trên đờng. Việc đánh giá độ êm dịu chuyển động
là rất khó khăn do phụ thuộc nhiều vào sự cảm nhận chủ quan và sức chịu đựng
dao động của con ngời. Độ êm dịu chuyển động của ôtô có thể hiểu là tập hợp
các tính chất đảm bảo hạn chế các tác động ảnh hởng xấu của dao động tới con
ngời, hàng hoá, đến các kết cấu của ôtô.
Với khái niệm về độ êm dịu chuyển động ở trên, ta thấy: Một ôtô đảm bảo
độ êm dịu chuyển động có nghĩa là các thông số đánh giá độ êm dịu chuyển
động của nó nằm trong giới hạn cho phép, theo tiêu chuẩn đánh giá.
Để đánh giá độ êm dịu chuyển động, các tổ chức khác nhau trên thế giới
đã đa ra rất nhiều chỉ tiêu, tiêu chuẩn khác nhau. Dới đây là một số chỉ tiêu
chính để đánh giá độ êm dịu chuyển động theo các công trình nghiên cứu khác
nhau:
a. Chỉ tiêu đối với con ngời
- Chỉ tiêu về tần số dao động
Khi con ngời đi thì thực chất là đang thực hiện một dao động. ở mỗi ngời
do thói quen, vóc dáng khác nhau mà việc thực hiện bớc đi có khác nhau nhng
nói chung thông thờng thì con ngời thực hiện đợc khoảng 60ữ90 bớc đi trong
một phút, tức là tần số dao động tơng ứng từ 1ữ1,5 Hz. Do vậy ngời ta cho
7
rằng ôtô có chuyển động êm dịu là khi nó chạy trên mọi địa hình thì tần số dao
động riêng nằm trong khoảng 1ữ1,5 Hz.
Thực tế ngời ta thờng lấy giá trị tần số dao động thích hợp cho các loại
ôtô nh sau:

X

1,0 (m.s-2)
Các số liệu trên có thể xem là gần đúng để đánh giá độ êm dịu chuyển
động của ôtô, bởi vì nó dựa trên cơ sở số liệu thống kê. Mặt khác, điều quan
trọng hơn là dao động ôtô truyền cho con ngời thực chất là tác động ngẫu
nhiên với dải tần số rộng và phức tạp theo cả hớng tác dụng.
- Chỉ tiêu dựa trên số liệu cảm giác theo gia tốc và vận tốc dao động.
Ngời ta đánh giá trên cơ sở cho rằng cảm giác con ngời khi chịu dao
động phụ thuộc vào hệ số độ êm dịu chuyển động K [7 ].
Hệ số K phụ thuộc vào tần số dao động, gia tốc dao động hoặc vận tốc
dao động , phơng dao động (theo phơng thẳng đứng và phơng ngang) và thời
gian tác động của chúng lên cơ thể con ngời.
Hệ số K xác định theo trị số của biên độ gia tốc
Z

hoặc bình phơng
trung bình
c
Z

theo công thức sau đây:
8

cyc
ZkZZK

..
.01,01
18

hạn K=25-63.
[Hz]
Hình1.1- Các đờng cong cảm giác nh nhau ở dao động điều hoà
Những công thức và số liệu đa ra ở trên là ứng với tác động lên con ngời
là hàm điều hoà.
Khi kích thích dao động ô tô là hàm ngẫu nhiên thì giá trị hệ sô K đợc
xác định theo công thức sau:


=
=
n
i
i
KK
1
(1.2)
9
Trong đó:
K
i
- hệ số độ êm dịu của thành phần thứ i.
n- số thành phần của hàm ngẫu nhiên.
Giá trị của K có thể xác định bằng tính toán hoặc xác định bằng thực
nghiệm. Trên hình 1.2 đa ra sơ đồ xác định hệ số K bằng thực nghiệm.
Hình 1.2: 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 ngời khi dao động
phụ thuộc vào trị số của công suất dao động truyền cho con ngời.
Công suất trung bình truyền đến con ngời sẽ là: