TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐO DAO
ĐỘNG TRÊN Ô TÔ

SVTH
NGUYỄN MINH TÚ
PHAN HỮU MINH

MSSV
13145482

TP. Hồ Chí Minh, Tháng 03 năm 2017


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
----***----

Tp. Hồ Chí Minh, ngày--- tháng--- năm 2017

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Minh Tú
Phan Hữu Minh
Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Giảng viên hướng dẫn:
Ngày nhận đề tài:

MSSV:13145482
MSSV:
Lớp:13145CL1
ĐT:
Ngày nộp đề tài:

1. Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế, thiết bị đo dao động trên ô tô
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
3. Nội dung thực hiện đề tài:
4. Sản phẩm:
TRƯỞNG NGÀNH

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN


CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

*******

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
HƯỚNG DẪN
Họ và tên Sinh viên:......................................................................MSSV.................
.......................................................................................................MSSV.................
Ngành:.........................................................................................................................
Tên đề tài: .................................................................................................................
Họ và tên Giáo viên hướng dẫn:................................................................................

NHẬN XÉT

1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:

................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
...................................................
2. Ưu điểm:

................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
...................................................
3. Khuyết điểm:

................................................................................................................................
................................................................................................................................
..................................
4. Đề nghị cho bảo vệ hay không?

................................................................................................................................
5. Đánh giá loại:

................................................................................................................................
6. Điểm:……………….(Bằng chữ: .........................................................................
..............................................................................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

Giáo viên hướng dẫn

(Ký & ghi rõ họ tên)

năm 20…


CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

*******

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên Sinh viên: .................................................................MSSV:................................
................................................................MSSV:
Ngành:
.............................................................................................................................................
Tên đề tài:............................................................................................................................
Họ
và
tên
Giáo
viên
phản
biện:
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
NHẬN XÉT
1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

2. Ưu điểm
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
.....................
3. Khuyết điểm:
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
.....................
4. Đề nghị cho bảo vệ hay không?
..........................................................................................................................................
5. Đánh giá loại:
.......................................................................................................................................
6. Điểm:......................
(Bằng
chữ:
)
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong quá trình phát triển nền kinh tế quốc dân và phục vụ đời sống xã hội,
việc vận chuyển hàng hoá, hành khách có vai trò to lớn. Với việc vận chuyển
bằng ô tô có khả năng đáp ứng tốt hơn về nhiều mặt so với các phương tiện
vận chuyển khác do đặc tính đơn giản, an toàn, cơ động. Trong các loại hình
vận chuyển thì vận chuyển bằng ô tô là loại hình thích hợp nhất khi vận
chuyển trên các loại đường ngắn và trung bình. Ô tô có thể đến được nhiều
vùng, nhiều khu vực địa điểm mà các phương tiện vận chuyển khác khó có

thể thực hiện được
Ngày nay do nhu cầu vận chuyển hàng hoá, hành khách tăng nhanh, mật độ
vận chuyển lớn. Đồng thời cùng với sự mở rộng và phát triển đô thị ngày
càng tăng nhanh thì vận chuyển bằng ô tô lại càng có ưu thế. ở các nước
công nghiệp phát triển, công nghiệp ô tô là ngành kinh tế mũi nhọn. Trong
khi đó ở nước ta ngành công nghiệp ô tô mới chỉ dừng lại ở mức khai thác,
sử dụng, sửa chữa và bảo dưỡng. Những năm 1985 trở về trước các ô tô hoạt
động ở Việt Nam đều là ô tô nhập ngoại với nhiều chủng loại do nhiều công
ty ở các nước sản xuất. Từ những năm đầu thập kỷ 90 chúng ta thực hiện
việc liên doanh, liên kết với các công ty nước ngoài. Nên ở Việt Nam hiện
nay đã có 14 liên doanh đã và đang hoạt động như: TOYOTA, MERCEDES
- BENZ VMC, DEAWOO, MITSUBISHI, NISSAN, FORD...Tại những liên
doanh này ô tô được lắp ráp trên các dây chuyền công nghệ hiện đại. Ngành
công nghiệp ô tô Việt Nam đã chuyển sang một giai đoạn mới. Công nghệ
lắp ráp ô tô ở nước ta cũng phát triển từ loại hình lắp ráp SKD sang CKD1,
CKD2 và trong tương lai là lắp ráp IKD. Trong loại hình lắp ráp IKD nhiều
chi tiết, hệ thống tổng thành được thiết kế chế tạo trong nước như hệ thống
treo, khung vỏ...
Tuy các ô tô được lắp ráp trên dây chuyền công nghệ hiện đại, áp dụng các
thành tựu khoa học kỹ thuật. Song do điều kiện đường xá kém chất lượng
Việt Nam, các xe này chưa đáp ứng được một số các yêu cầu đòi hỏi về độ
êm dịu chuyển động, tính tiện nghi, tính an toàn chuyển động...
Nguyên nhân chính của việc xe không đáp ứng được những yêu cầu trên là
do xe chuyển động trên đường không bằng phẳng bị kích động liên tục bởi
mấp mô mặt đường gây lên dao động ô tô.


Mặc khách, hầu hết các xe khách, xe bus đều xuất phát từ gầm xe tải, khi
chuyển sang xe khách còn tồn tại nhiều vấn đề cần giải quyết như độ êm dịu
chuyển động, bố trí chung hệ thống truyền lực, phân bố tải trọng lên các cầu

xe.Vì thế cần phải có biện pháp kiểm tra lại chất lượng sản phẩm sau khi lắp
ráp theo đúng thực tế sử dụng trong nước nhằm định hướng lâu dài cho nền
công nghiệp ô tô nước ta.
Xuất phát từ những phân tích trên và được sự gợi ý của thầy giáo hướng dẫn
em làm đề tài: “Nghiên cứu thiết kế, thiết bị đo dao động trên ô tô”.
Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn Ts. Lê Thanh Phúc đã tận tình
giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.. Em xin kính chúc thầy luôn
mạnh khoẻ và có nhiều cống hiến hơn nữa trong sự nghiệp phát triển của
ngành ô tô nói riêng và ngành giao thông vận tải nói chung của Việt Nam.


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1 Tình hình sản xuất ô tô ở việt nam

Hiện nay, nền công nghiệp ô tô Việt Nam cơ bản gồm có ba thành phần:
Các công ty liên doanh ô tô.
Các doanh nghiệp sản xuất,
lắp ráp ô tô phát triển trên cơ sở các công ty cơ khí quốc doanh.
- Các doanh nghiệp tư nhân.
Tùy theo mức độ phức tạp vận hành chuyên môn hóa mà nghành công nghiệp
lắp ráp ô tô tồn tại những hình thức sau:
 Phương thức lắp ráp dạng CBU
 Phương thức lắp ráp dạng SKD
 Phương thức lắp ráp dạng CKD
 Dạng CKD1
 Dạng CKD2
 Phương pháp lắp ráp dạng IDK
 Dạng IKD1
 Dạng IKD2

 Dạng IKD3
1.2 Các hướng nghiên cứu dao động ô tô
1.2.1 Các nghiên cứu trong nước:
Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đang trong quá trình hình thành và phát triển
dần trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn hàng đầu của đất nước. Từ những
thực tế đó, cũng đã có một số đề tài thuộc chuyên ngành ô tô đề cập đến vấn đề
dao động của ô tô như: Luận án tiến sỹ của tác giả Lưu Văn Tuấn đã đề ra mục
tiêu nâng cao độ êm dịu cho xe khách Ba Đình đóng trên cơ sở IFA, trong luận
án này tác giả đã chú ý mô tả thuộc tính đàn hồi giữa khung và vỏ là kết cấu
đặc trưng của xe ca: xe ca có kết cấu khung - vỏ chịu lực. Luận án tiến sỹ của
tác giả Võ Văn Hường “Nghiên cứu hoàn thiện mô hình khảo sát dao động ôtô
tải nhiều cầu”. Tác giả đã nghiên cứu sâu về lập mô hình dao động không gian
cho xe tải có yếu tố dao động ngang, khung xoắn chịu lực, thanh ổn định, có hệ
thống treo có đặc tính phi tuyến, hàm kích động riêng rẽ và tổng hợp. Báo cáo
của tác giả Đào Mạnh Hùng đã xây mô hình xác định lực động và biên dạng
mặt đường đến tải trọng tác dụng lên ô tô tại quốc lộ 1A đọan Hà Nội - Lạng
Sơn.


1.2.2. Các nghiên cứu về dao động ô tô trên thế giới

Lần đầu tiên vào năm 1970 Mitschke đã tập trung vào tác phẩm nổi tiếng
"Dynamik der Kraftfahrzeuge" tập hợp tất cả các công trình nghiên cứu trước đó,
bao gồm 200 trích dẫn. Nội dung chính là nghiên cứu dao động xe con với mô
hình là 1/4 xe. Sau đó, tác giả đề cập chỉ tiêu đánh giá dao động ôtô, cách tiếp cận
mang tính cổ điển. Những năm sau này, 1980, Werner Schiehlen trình bày phương
pháp hệ nhiều vật. Ngoài ra, máy tính cũng phát triển và các thuộc tính của cụm
như hệ treo, bánh xe cũng được nghiên cứu sâu hơn tuy nhiên các nghiên cứu đó
vẫn tập trung chủ yếu vào xe con. Ngày nay trên thế giới các nghiên cứu về dao
động của ô tô đã nghiên cứu sâu rộng hơn đó là tập trung nghiên cứu dao động ô

tô trong tổng thể hệ thống “Đường – Xe - Người”: Lúcio F.S. Patrício và các đồng
nghiệp (2006) đã nghiên cứu mô hình dao động không gian và Anil Shirahatt
(2008) nghiên cứu dao mô hình dao động không gian có xét ảnh hưởng đến ghế
ngồi. G. Genta và L. Morello đã nghiên cứu về các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu và
các thông số ảnh hưởng đến độ êm dịu thông qua đặc tính tần số biên độ.

1.3 Tổng quan về nghiên cứu dao động trên ô tô
Ô tô là một hệ dao động nằm trong mối liên hệ chặt chẽ với đường có mối liên hệ
rất phức tạp . Dao động của ô tô không những ảnh hưởng đến con người , hàng hoá
chuyên chở , độ bền của các cụm tổng thành ảnh hưởng tới độ an toàn chuyển động
của ô tô , mà còn ảnh hưởng tới tuổi thọ của đường . Đặc biệt Trong quá trình
chuyển động , sự kích thích động học của mấp mô bề mặt đường kích thích động
lực học của động cơ làm cho ô tô dao động .khi ô tô dao động làm phát sinh tải
trọng động lớn tác dụng nên hệ thống chịu tải của xe khung, cơ cấu tống thành…
ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ của chúng.
Ô tô có thể được coi như một hệ thống dao động nằm trong mối liên hệ chặt chẽ
giữa “ Đường - Ô tô - Con người”


Con người

Đường

Hệ thống Lái

Động cơ HTTL.phanh

Hệ thống treo

Thân xe


Lực khởi động
Mối quan hệ ---- là phụ :
Mối quan hệ

là chính :

Hình vẽ sơ đồ quan hệ của hệ thống: “ Đường - Ô tô - Con người”
Ngày nay , việc nghiên cứu dao động ô tô cũng đã đạt được các thành tựu đáng
kể . Dao động ô tô được nghiên cứu trong tổng thể của hệ thống .
“ Đường - Ô tô - Con người ” . Điều này sẽ tạo điều kiện thuận lợi để thiết kế
sát với thực tế ,song đòi hỏi việc kể đến biên dạng thực tế của đường và tính chất
của các cơ quan trên cơ thể con người chịu tác động của dao động. Vì vậy việc
nghiên cứa hệ thống “ Đường - Ô tô - Con người ” được chia thành 3 hướng nghiên
cứu :
- Nghiên cứu về biên dạng bề mặt đường
- Nghiên cứu dao động ô tô
- Nghiên cứu cảm giác và sự an toàn của hàng hoá chuyên chở
1.3.1. Nghiên cứu về biên dạng mặt đường
Nghiên cứu về biên dạng bề mặt đường thường được tiến hành bằng thực
nghiệm và lý thuyết nhằm mục đích xác định quy luật kích thích dao động ô tô.
Bằng các phương pháp đo ghi biên dạng đường khác nhau tiến hành xử lý các kết
quả nhận được như xác xuất thống kê. Dao động của ô tô khi chuyển động không
phải là dao động tự do mà là dao động cưỡng bức, trong đó nguồn gây kích thích là
do độ mấp mô của bề mặt đường. Độ mấp mô mặt đường không có quy luật.Vậy để
giải bài toán dao động trước tiên ta phải xác lập biên dạng đường bằng hàm toán
học .
Tuỳ theo kích thước hình học của mấp mô và tính chất thay đổi của chúng mà
biên dạng đường có thể phân ra thành các nhóm đặc trưng khác nhau. Theo



IASENKO và PRUTRIKOP trong các công trình của mình biên dạng bề mặt đường
có thể phân thành ba nhóm chủ yếu sau:
Nhóm 1: Mấp mô đơn vị
Nhóm 2: Mấp mô có dạng hàm điều hoà ( hàm sin hay cos ).
Nhóm 3: Mấp mô thay đổi liên tục với hình dạng bất kỳ.
- Phương pháp thực nghiệm: Đo đạc trực tiếp trên mặt đường bằng dụng cụ đo
đặc biệt. Quy luật của các mấp mô sẽ được biểu diễn dưới dạng số. Kết quả này rất
thuận tiện cho việc dùng máy tính để xử lý. Phương pháp này cho kết quả chính xác
nhưng tốn kém, đòi hỏi phải có thiết bị đo đặc biệt.
- Sau khi có các giá trị tung độ mặt đường (chiều cao biên dạng) biểu diễn quá
trình ngẫu nhiên, người ta xác định đặc tính, tính hàm ngẫu nhiên gồm:
+ Tung độ trung bình mấp mô mặt đường hoặc vọng số toán học.
+ Độ lệch quân phương hoặc phương sai tung độ mặt đường.
+ Hàm đối xạ tung độ mặt đường.
- Khi giải bài toán dao động người ta tìm ra hàm đặc trưng chuyển vị của hệ,
kết hợp mật độ phổ, mặt đường để tìm ra phương sai và độ lệch quân phương của
các thông số dao động.
- Bằng các số liệu của đặc tính thống kê về biên dạng đường , người ta xây dựng
mô hình về biên dạng đường và nó là cơ sở cho các tính toán về sau.
1.3.2. Nghiên cứu dao động ô tô
Nghiên cứu dao động ô tô là cần thiết với mục đích cải thiện độ êm dịu
chuyển động, chất lượng kéo, tính kinh tế, tính dẫn hướng, độ ổn định chuyển động,
độ bền và độ tin cậy...Vì vậy nghiên cứu dao động ô tô là xác lập mối quan hệ giữa
dao động của ô tô với các chỉ tiêu cuả các chất lượng khai thác kể trên: nghiên cứu
các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động, nghiên cứu các chỉ tiêu về độ an toàn
chuyển động và tải trọng tác dụng xuống nền đường, thiết lập mô hình dao động ô
tô, giải bài toán về dao động ô tô, các mối tương quan của các thông số ô tô, của hệ
thống treo với các chỉ tiêu của các chất lượng khai thác, nghiên cứu nguồn gây dao
dộng , nghiên cứu chế tạo các phần tử của hệ thống treo có những tính năng cho

phép nâng cao độ êm dịu chuyển động, độ an toàn độ bền, độ tin cậy.
Nghiên cứu dao động ô tô thường được tiến hành như sau:
- Thay thế ô tô bằng hệ dao động tương đương này hay khác tuỳ theo quan
điểm và mục đích nghiên cứu.
- Sau đó tiến hành thiết lập phương trình chuyển động của hệ trên cơ sở sử
dụng các phương pháp của cơ học giải tích hoặc nguyên lý Dalambe.


- Giải hệ phương trình nhờ máy tính điện tử hoặc máy tính số.Phân tích các
thông số đầu vào của hệ trên cơ sở các giả thiết về dao động tuyến tính hoặc phi
tuyến tính, kích thích dao động là hàm điều hoà hay ngẫu nhiên.
Một trong những bài toán cơ bản khi nghiên cứu dao động ô tô là làm rõ ảnh
hưởng của sự thay đổi các thông số của hệ đến dao động.
Việc nghiên cứu thực nghiệm dao động ô tô có ý nghĩa rất quan trọng bởi vì
khi tiến hành thử nghiệm người ta cần giải quyết các vấn đề như: bằng cách nào để
kích thích cho ô tô dao động, gia công xử lý các số liệu thực nghiệm.Dao động của
ô tô nằm trong một dải tần số rộng có thể phân ra dao động của khối lượng treo ở
tần số thấp, dao động khối lượng không treo ở tần số cao, dao động của thân xe,
bánh xe, mặt đường...
Mô hình nghiên cứu hệ dao động ô tô có thể xác định như sau :
+Thông số vào : Độ mấp mô của đường , vận tốc chuyển động , tải trọng .
+Ô tô : Xây dựng hệ dao động, sử dụng cảm biến gia tốc.
+Thông số ra : gia tốc chuyển dịch thẳng đứng .
1.3.3. nghiên cứu cảm giác con người
Nghiên cứu cảm giác của con người. Công việc này làm rất khó khăn. Thông
thường khi đi ô tô chúng ta sẽ cảm thấy mệt mỏi, căng thẳng về thần kinh. Vì vậy,
việc nghiên cứu cảm giác của con người trên ô tô và đưa ra các chỉ tiêu đánh giá
cho từng nhóm người, từng lứa tuổi là rất quan trọng. Ngoài ra phải nghiên cứu sự
phản ứng của các bộ phận, cơ quan trên cơ thể con người liên quan đến việc điều
khiển xe, tạo cơ sở cho công việc tuyển chọn lái xe.

Để có thể tạo ra một hệ dao động có chất lượng tốt cần thiết phải nghiên cứa
dao động ô tô trong mối liên hệ tổng thể “ Đường - Ô tô - Con người ”
Các kết quả nghiên cứu dao động ô tô sẽ góp phần nâng cao chất lượng thiết
kế chế tạo ô tô góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng và năng suất vận chuyển của ô
tô trong nền kinh tế quốc dân.


1.4 Dao động ô tô và sự ảnh hưởng đến con người
Các tính chất dao động của ô tô thường được đánh giá theo hai mặt: đánh giá
theo quan điểm về độ êm dịu chuyển động mà thông số gia tốc dao động có tính
chất quyết định vì nó tác dụng lên lái xe, hành khách và hàng hoá, theo quan
điểm về độ an toàn chuyển động và tải trọng tác dụng xuống nền đường thì giá
trị tải trọng động giữa bánh xe và nền đường là thông số mang tính chất quyết
định.

1.4.1 Những ảnh hưởng của dao động lên cơ thể con người
Khi ô tô hoạt động sẽ phát sinh dao động các dao động này tác động lên người
ngồi trên ô tô. Làm cho cơ thể con người vừa thực hiện dao động riêng tắt dần
và dao động cưỡng bức. Dao động phức tạp này gây biến đổi tâm sinh lý trong
cơ thể làm mệt mỏi, giảm năng suất làm việc, gây ảnh hưởng lâu dài đến sức
khoẻ. ảnh hưởng của dao động đối với cơ thể con người phụ thuộc vào rất nhiều
yếu tố: thời gian tác động, vị trí tác động, đặc tính của hàm kích động dao động
(là ngẫu nhiên,liên tục, gián đoạn có chu kỳ hay không có chu kỳ...) giá trị các
đại lượng động học đặc trưng cho dao động như: tần số, biên độ, vận tốc, gia
tốc.
- Cơ chế tác động của dao động lên cơ thể con người:
Ô tô và các phương tiện vận tải nói chung khi hoạt động đều sinh ra các dao
động. Các dao động này tác động trực tiếp nên người, hàng hoá ở trên xe.
Những dao động này được truyền lên con người dưới dạng sóng cơ ( sóng dọc
và sóng ngang ) làm cho cả cơ thể hoặc từng bộ phận của cơ thể phải dao động

theo. Con người được xem như là một hệ cơ học đàn hồi có tần số dao động
riêng 3-30 Hz và có khả năng hấp thụ những dao động có tần số tới 8000 Hz.
Khi chịu các lực kích thích do dao động gây ra các phần của cơ thể con người
chuyển động tương đối với nhau. như : khi ngồi trên ô tô phần mông tiếp xúc


trực tiếp xuống ghế ngồi các phần còn lại của cơ thể được nối với nhau thông
qua các bộ phận như cơ , dây chằng, gân...khi ô tô chuyển động gây ra dao động
làm ghế dao động dẫn đến các bộ phận của cơ thể dao động theo. ở thời điểm
ban đầu cơ thể con người thực hiện đồng thời hai dao động đó là: dao động
riêng tắt dần và dao động cưỡng bức với tần số của lức kích thích. Thực nghiệm
cho thấy tần số dao động riêng của cơ thể con người là khoảng 3-30 Hz nhưng
chủ yếu nằm trong khoảng 3,5-5 Hz. Khi tần số dao động cưỡng bức của lực
kích thích trùng hoặc gần bằng với tần số dao động riêng của cơ thể thì sẽ xảy ra
hiện tượng cộng hưởng gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con người. Nhưng dao
động riêng này chỉ tồn tại trong một thời gian ngắn sau đó sẽ mất đi và cơ thể
con người chỉ còn lại dao động cưỡng bức dưới tác động của lực kích thích. Dao
động cưỡng bức có thể biểu diễn dưới dạng toán học. VD: đối với trường hợp
đơn giản nhất có dạng:
Z + 2hz+ oz = q cos t
Lực kích thích tác động lên cơ thể con người bằng một trong hai đường truyền:
có thể là tác dụng vào phần mông ( nếu ngồi trên ghế ) hoặc tác dụng vào bàn
chân nếu người đó đứng. Ngoài ra đối với người lái có tác động của vô lăng vào
tay người lái.
1.4.2 Các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động
 Tần số dao động
Tần số dao động là chỉ tiêu đầu tiên để đánh giá độ êm dịu chuyển động của ôtô,
giá trị cho phép của tần số dao động được lấy theo tần số của người đi bộ: f= 1-1.5
Hz.
Trên thực tế người ta lấy giá trị dao động cho các loại ôtô là: n= 60÷85 lần/phút.




Gia tốc dao động
Khi ngồi lâu trên ô tô, nhất là đối với người lái xe, dao động sẽ làm cho con

người mỏi mệt, năng suất lao động giảm ảnh hưởng đến sức khoẻ lâu dài.
Các thí nghiệm kéo dài trong 8 giờ liền cho thấy nhậy cảm hơn cả đối với con
người là dải tần số 4 - 6 Hz ( đối với dao động theo phương thẳng đứng) còn theo
phương ngang thì dao động cộng hưởng xảy ra xung quanh khoảng 1- 3 Hz.


Trong các dải tần số này các giá trị cho phép bởi bình phương trung bình của
gia tốc như sau:
- Dễ chịu:

0,1 m/s2

- Gây mệt mỏi:

0,315 m/s2

- Gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ:

0,63 m/s2

Trong một số các tiêu chuẩn còn đưa ra yêu cầu độ êm dịu chuyển động đối
với từng loại đường khác nhau, yêu cầu cụ thể các vị trí tiến hành do gia tốc dao
động hoặc vận tốc chuyển dịch, yêu cầu về khoảng vận tốc chuyển động của ô tô
mà khi đó các giá trị nhận được vượt quá giá trị cho phép.

Đối với các hàng hoá trên thùng xe không có kẹp giữ, dây buộc thường yêu
cầu gia tốc ở sàn xe không vượt quá gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s 2 . Xuất phát
từ giá trị này yêu cầu giá trị bình phương trung bình của gia tốc không vượt quá
(0.15 - 0,3) *g.
Ngoài ra độ êm dịu chuyển động của ô tô còn được đánh giá trên cơ sở các
thông số về dao động của ô tô như giá trị bình phương trung bình của gia tốc dao
động theo các phương X, Y, Z là : Zc’’ , Yc’’ , Xc’’
Giá trị gia tốc giới hạn theo các phương được xác định bằng thực nghiệm:
Zc’’< 2,5 m/s2
Yc’’< 0,7 m/s2
Xc’’< 1,0 m/s2
Các số liệu trên có thể xem là gần đúng để đánh giá độ êm dịu chuyển động của
ô tô, bởi vì nó dựa trên cơ sở số liệu thống kê.
Mặt khác, quan trọng hơn cả là dao động ô tô truyền cho con người thực chất
là tác động ngẫu nhiên với dải tần số rộng và phức tạp cả theo hướng tác dụng.
ảnh hưởng của dao động đến con người còn được đánh giá theo trị số hiệu quả
của gia tốc dao động thẳng đứng.
Công thức
Đối với dao động điều hoà ta có:


Trong đó:
là biên độ lớn nhất của gia tốc dao động.
Nếu gia tốc dao động có dáng điệu bất kỳ, ta có thể xác định giá trị
ở đây: Ddt - diện tích được giới hạn bởi đường cong với trục hoành.
T - tổng thời gian dao động.

+Z”
0
t


-Z


T

”

Hệ số êm dịu chuyển động K
Người ta đánh giá trên cơ sở cho rằng cảm giác con người khi chịu dao động

phụ thuộc vào hệ số êm dịu chuyển động K.
Hệ số êm dịu chuyển động K phụ thuộc vào tần số dao động, gia tốc dao động,
vận tốc dao động, phương dao động và thời gian tác dụng của nó đến con người.
Nếu K = const thì cảm giác khi dao động sẽ không thay đổi.
Hệ số K xác định theo trị số của biên độ gia tốc hoặc bình phương trung bình :

ở đây:
- tần số dao động (Hz)
- gia tốc dao động (m/s2)
-bình phương trung bình của gia tốc (m/s2)
ky - hệ số hấp thụ


T - thời gian tác dụng
Nếu hệ số k càng nhỏ thì con người càng dễ chịu đựng dao động, K = 0,1
tương ứng với ngưỡng kích thích. Khi ngồi lâu dài trên xe [K] = 10  25;
khi ngồi ngắn hạn [K] = 25 63.
Khi kích thích dao động là hàm ngẫu nhiên:
Trong đó: ki - hệ số êm dịu của thành phần thứ i .

N - số thành phần của hàm ngẫu nhiên.
Giá trị k có thể xác định bằng tính toán hoặc bằng thực nghiệm.



Đánh giá cảm giác theo công suất dao động
Chỉ tiêu này được dựa trên giả thiết : cảm giác của con người khi chịu dao

động phụ thuộc vào công suất dao động truyền cho con người.
Công suất trung bình truyền đến con người là:
Trong đó:
P(t) - Lực tác động lên con người khi dao động
V(t) - Vận tốc dao động.
Dễ dàng xác định được giá trị công suất theo giá trị gia tốc dao động. Con
người có thể xem là một hệ dao động và cảm giác con người phụ thuộc vào tần số
dao động, do đó ta có thể đưa vào hệ số hấp thụ Ky có tính đến ảnh hưởng của tần số
lực kích động và hướng tác động của nó. Khi tác động n thành phần với các giá trị
bình phương trung bình của gia tốc thì chúng ta có:
Năng lượng tổng cộng truyền đến con người được xác định theo công thức
sau:
Trong đó:
Z''ci : gia tốc giao động thẳng đứng truyền qua chân.
Z''c ci: gia tốc dao động thẳng đứng truyền qua ghế ngồi.
X''ci : gia tốc theo hướng dọc.


Y''ci : gia tốc theo hướng ngang.
Trong điều kiện Việt nam hiện nay khó có thể tính toán đo đạc được toàn bộ
giá trị gia tốc theo ba phương X, Y, Z. Vì vậy, chỉ tiêu công suất này nêu ra chỉ
mang tính chất tham khảo. Hy vọng rằng đến một lúc nào đó đất nước ta phát triển

hơn, có trình độ công nghệ tiên tiến hơn chúng ta có thể sử dụng chỉ tiêu công suất
để đánh giá độ êm dịu chuyển động.
Ưu điểm cơ bản của chỉ tiêu là nó cho phép kể đến tác dụng đồng thời của dao
động với các tần số khác nhau và theo hướng khác nhau.
Thực nghiệm cho thấy:
[Nc] = (0,2 0,3 ) w - Tương ứng với cảm giác thoải mái.
[Nc] = (6 10 ) w

- Giới hạn cho phép đối với ô tô có tính cơ động cao

Người ta kết luận rằng: những tác động phụ truyền qua chân không lớn như
những tác động truyền qua ghế ngồi.


Chỉ tiêu về độ “bám” của bánh xe với mặt đường

Khi bánh xe bị nhấc khỏi mặt đường sẽ gây lên những ảnh hưởng không
tốt tới độ bền, độ an toàn và tính kinh tế chuyển động. Để đánh giá chỉ tiêu
này người ta đưa ra giá trị độ lệch quân phương của dịch chuyển tương đối
giữa tâm bánh xe và mặt đường Dz.
Độ lệch quân phương Dz được xác định theo công thức sau:

Giá trị DZ này có thể xác định được thông qua hàm chuyển vị khi giải hệ
phương trình vi phân biểu diễn hệ dao động của ô tô. [Dz] 0,8 cm


Chỉ tiêu về an toàn chuyển động và tải trọng tác dụng xuống nền

đường.



Theo quan điểm về an toàn chuyển động ( tính điều khiển) và tải trọng tác
dụng xuống nền đường thì giá trị lực tác động thẳng đững giữa bánh xe và với
đường là thông số quan trọng để đánh giá. Khi ô tô chuyển động trên đường có biến
dạng mang tính ngẫu nhiên thì dáng điệu của tải trọng thẳng đứng của bánh xe R k(t)
cũng mang tính ngẫu nhiên. Tải trọng thẳng đứng của bánh xe Rk(t) được xác định
bằng tổng của tải trọng tĩnh và lực động giữa bánh xe với bề mặt nền đường
Rk(t)=Rkt Fđ(t)
Trong đó:
Rkt : Tải trọng tĩnh
Fđ(t) : Lực động giữa bánh xe với bề mặt đường
Các giá trị Rk dao động xung quanh vị trí giá trị trung bình (kỳ vọng toán học).
Thực nghiệm cho thấy:
Sai lệch bình phương trung bình của tải trọng thẳng đứng của bánh xe:
Kết hợp (2.13) và (2.14) :
Phương sai của tải trọng thẳng đứng của bánh xe sẽ bằng giá trị bình phương
trung bình của lực động.
Theo quan điểm về an toàn chuyển động thì sai lệch bình phương trung bình
càng nhỏ càng tốt, nghĩa là:
Dễ dàng xác định được tải trọng tĩnh của bánh xe từ trọng lượng của ôtô và
toạ độ trọng tâm theo hướng dọc xe. Lực động F d(t) xác định phức tạp hơn vì nó
phụ thuộc vào tính chất dao động của ôtô, vận tốc chuyển động và độ mấp mô của
biên dạng bề mặt đường.
Sơ đồ:


Rk
R

K


R
Fd

KF

F

F

F

Rt Fk RK

Tần suất
Theo quan điểm về tải trọng tác dụng xuống nền đường thì trị số lớn nhất của
tải trọng bánh xe sẽ tương ứng với giá trị dương của F đ(t). Còn theo quan điểm về
an toàn chuyển động thì ngược lại với phần với phần trên là khi giảm tải trọng bánh
xe thì sẽ dẫn đến giảm khả năng tiếp nhận lực tiếp tuyến (nhất là khi phanh) và lực
ngang (quan trọng khi điều khiển). Trong những trường hợp đặc biệt bánh xe có thể
bị nẩy khỏi mặt đường khi đó Rk = 0 và ô tô sẽ mất tính điều khiển.
Để đánh giá tính chất dao động của ô tô theo quan điểm về an toàn chuyển
động cần thiết xác định tỷ số giữa lực động Fđ và tải trọng tĩnh Rkt :
Fđ/Rtk
Lực tác động Fđ thay đổi theo thời gian cho nên ta dùng giá trị sai lệch quân
phương của lực động Fd thay thế vị trí của Fd, nghĩa là sử dụng tiêu chuẩn:
Ngoài ra khi khảo sát dao động người ta quan tâm tới sự bám của lốp xe với
mặt đường.
Có thể ô tô dao động bảo đảm thoả mãn các chỉ tiêu về độ êm dịu, nhưng bánh xe
bám đường kém nên làm mất ổn định khi điều khiển xe, dẫn đến tăng tiêu hao nhiên

liệu. Vì vậy có thể sử dụng giá trị bình phương trung bình của chuyển dịch tương
đối giữa bánh xe với độ mấp mô bề mặt đường để đánh giá sự bám (tiếp xúc) của
bánh xe trên đường.

Ở đây:
 - Chuyển dịch cơ cấu bánh xe theo phương thẳng đứng .


q - Chiều cao mấp mô của biên dạng đường.
Có thể xác định giá trị cực đại của chuyển dịch tương đối của bánh xe như
sau:tđ max = max(  - q )
Giá trị tđ max cũng có thể làm cơ sở đánh giá khả năng bám của lốp với mặt
đường.
Giá trị lực tác dụng xuống nền đường có thể xác định gần đúng theo công
thức sau: Fđ = C2 ( q -  )
Trong đó :
C2 - Độ cứng của lốp.
q - Độ mấp mô mặt đường.
 - Biên độ dao động của khối lượng không được treo.

CHƯƠNG 2
MÔ HÌNH TOÁN HỌC DAO ĐỘNG Ô TÔ
Trong các lĩnh vực về kỹ thuật , bất kỳ ở đâu cũng đều có dao động cơ học .
các kết cấu hoặc các trang thiết bị có chức năng khác nhau như :
Kết cấu công trình ,ô tô ,xe tăng , máy kéo , xe lửa , tàu thuỷ , động cơ đốt
trong . đều chịu các dao động cơ học .
Mặc dù các kết cấu rất đa dạng , dao động trong chúng xảy ra rất khác nhau
nhưng đều có thể mô tả nhờ công cụ toán học bằng các phương trình vi phân thường
các khối lượng của chúng được coi là chung , hoặc bằng các phương trình vi phân
với các đạo hàm riêng nếu các khối lượng của chúng được xem là phân bố

Hệ cơ học : Có thể được hiểu là tập hợp các số lượng các chất điểm hoặc vật thể tuỳ
ý mà chuyển dịch của chúng trong không gian 3 chiều bị hạn chế bởi các phần tử
ghép nối hoặc bởi các cơ cấu có tác dụng tương hỗ giữa các bộ phận với nhau (liên
kết trong ) và hạn chế bởi các phần tử dẫn hướng hoặc kẹp giữ .


Ô tô là một hệ cơ học bao gồm nhiều khối lượng; vỏ xe, bánh xe, cabin, động
cơ, hộp số, hệ thống truyền lực... có mối liên hệ rất phức tạp với nhau thông qua các
phần tử đàn hồi và giảm chấn. Các phần khối lượng của chúng được chia làm hai
phần: khối lượng được treo và khối lượng không được treo.
Số bậc tự do của mỗi khối lượng là số toạ độ đủ để xác định vị trí của nó ở
từng thời điểm, Tuỳ từng mục đích nghiên cứu có thể xây dựng mô hình dao động
tương đương trong mặt phẳng dọc, mặt phẳng ngang, hoặc dịch chuyển dọc theo
trục toạ độ. Trong mặt phẳng dọc dao động thẳng đứng và quay của vỏ xe gây ra
ảnh hưởng đến độ êm dịu chuyển động cuả ô tô. Trong mặt phẳng ngang dao động
của vỏ xe gây ảnh hưởng đến tính dẫn hướng và độ ổn định chuyển động của ô tô.
Các kết quả cho thấy với các ô tô thông thường có phân bố khối lượng đối xứng qua
trục dọc thì dao động trong mặt phẳng dọc và ngang không phụ thuộc vào nhau. Khi
thiết lập mô hình toán hệ dao động ô tô chúng ta nên chọn mô hình động lực học
sao cho gần giống với mô hình thực tế nhưng đơn giản và thuận tiện khi tính toán
để được kết quả sát với thực tế.

2.1 Các giả thiết khi xây dựng mô hình dao động ô tô
Khi thiết lập mô hình toán hệ dao động ô tô ta căn cứ vào độ cứng vững sự
chuyển động cũng như đặc điểm kết cấu của nó mà ta có thể mô hình hoá nó thành
những khối, chi tiết theo mục đích nghiên cứu của ta bởi việc phần mềm lập trình
cũng chỉ được xây dựng trên những mô hình giả định nhưng mô hình đó cũng phải
sát với thực tế, đơn giản và thuận tiện khi tính toán để được kết quả sát với thực tế.
- Khối lượng toàn bộ ô tô phân bố đối xứng với trục dọc của nó
- Khối lượng được treo được thay bằng thanh cứng tuyệt đối có giá trị là m

Khối lượng m được liên kết với khối lượng phần không treo qua phần tử đàn hồi
và giảm chấn của treo hệ số cứng của treo C1, C2 . hệ số giảm cản chấn K1, K2.
Coi bánh xe cũng như một hệ thống treo gồm có giảm chấn và lò xo
Có hệ số cứng CL1 , CL2 và hệ số cản KL1, KL2 .đặc trưng cho sự đàn hồi và sự dập
tắt dao động của lốp


Khối lượng phần không được treo cũng được coi là cứng tuyệt đối và đặt tai tâm
của các trục tương ứng ở cầu trước và 2 cầu sau là m1, m2
Độ mấp mô biên dạng đường ở hai bên bánh xe của một trục là như nhau .
Bỏ qua các nguồn kích động trên xe và coi nguồn kích động duy nhất là sự mấp
mô của mặt đường.
Khối lượng không được treo ở mỗi cầu được đặc trưng là khối lượng m 1,m2 và
không có mô men quán tính.
2.1.1. Xây dựng mô hình dao động ô tô 2 cầu trong mặt phẳng
Trong hệ cân bằng phụ thuộc , chức năng của cơ cấu dẫn hướng do các thanh
cân bằng đẩm nhiệm . Vì vậy sự liên kết giữa các phần treo và không được treo
được thực hiện bởi 2 phần tử : phần tử đàn hồi (nhíp ) và các thanh cân bằng . Sự
liên kết này không làm thay đổi bản chất vật lý của các sự tác động tương hỗ giữa
phần treo và không treo . ở một số ô tô vận tải khi sử dụng lốp đơn , các lốp làm
việc như là phần tử đàn hồi và giảm chấn , vì vậy trong sơ đồ khảo sát , không nên
bỏ qua ảnh hưởng của hệ số cản giảm chấn của lốp.

Hình 2.1.1: Mô hình hệ dao động tương đương ô tô 2 cầu


Trong đó:

m : Khối lượng treo của ô tô.
m1 : Khối lượng phần không treo ở cầu trước .

m2 : Khối lượng phần không treo ở 2 cầu sau.
C1, C2: Hệ số cứng của treo ở cầu trước và 2 cầu sau.
CL1, CL2: Hệ số cứng của lốp ở cầu trước và 2 cầu sau.
K1, K2: Hệ số cản giảm chấn của cầu trước và sau.
q1, q2 ,: Là biên dạng đường ở cầu trước và cầu sau.
FC1 , FC 2: Lực đàn hồi của treo.
FCl1 , FCl2 : Lực đàn hồi của lốp xe .
FK1, FK2: Lực cản giảm chấn của hệ thống treo của cầu trước và sau.
z , z1, z2: Chuyển dịch thẳng đứng của khối lượng m , m1, m2.
1 ,2 : Chuyển dịch thẳng đứng khối lượng không được treo cầu trước và cầu
sau .

2.1.2 Khai triển các thành phần dao động của mô hình .
 Ta phân tích lực tác dụng lên khối lượng không được treo cầu trước
của ô tô như sau:


Hình 2.1.2 a: Mô hình khối lượng không được treo cầu trước.
Trong đó:
F1: Là lực tác dụng do khối lượng được treo tác dụng lên cầu trước.
FCl1: Là lực đàn hồi do lốp có độ cứng là CL1 gây ra:
FKl1: Là lực cản gảim chấn của lốp có hệ số cản là KL1 gây ra:
Ta có phương trình cân bằng:

Trong đó:

FKl1 = KL1.’1tđ
FCl1 = CL1.1tđ

1tđ : là biến dạng của lốp trước hay dịch chuyển tương đối giữa khối lượng

không được treo với mặt đường được xác định như sau .
1tđ = 1 - q1
Do đó phương trình trên (3.1) sẽ có dạng sau:
gg

g

g

m1  1  F1  K L1 (1  q1 )  CL1 (1  q1 )  m1 g

 Ta phân tích lực tác dụng lên cơ cấu treo trước là:


Hình 2.1.2b: Mô hình cơ cấu treo trước
Trong đó:
F1: Là lực tác dụng của m lên cơ cấu treo trước.
FC1: là lực đàn hồi do lò xo có độ cứng là C1 gây ra.
FK1: Là lực cản của giảm chấn có hệ số cản là K1 gây ra.
Ta có phương trình cân bằng sau:
F1 = FC1 + FK1
Trong đó:
FK1 = K1.Z’tđ1
FC1 = C1.Ztđ1
Chuyển dịch tương đối giữa treo trước với khối lượng không được treo m 1
hay biến dạng của nhíp trước được xác định như sau:
Ztđ1 = Z1 – 1
Thay vào phương trình ta được.
F1 = K1.(Z’1 – ’1) + C1.(Z1 – 1)