Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện khai thác đến độ êm dịu ô tô khách

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:78

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là đánh giá ảnh hưởng của điều kiện khai thác như điều kiện mặt đường, vận tốc chuyển động và tải trọng đến độ êm dịu người điều khiển và hành khách của xe khách. Gia tốc bình phương trung bình theo phương đứng của ghế ngồi được chọn là hàm mục tiêu để đánh giá ảnh hưởng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện khai thác đến độ êm dịu ô tô khách

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN HỒNG HÀ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG ĐIỀU KIỆN KHAI THÁC ĐẾN ĐỘ ÊM DỊU Ô TÔ KHÁCH LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Mã số: 80520116 KHOA CHUYÊN MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN TRƯỞNG KHOA KHOA HỌC PGS.TS. Lê Văn Quỳnh PGS.TS. Lê Văn Quỳnh PHÒNG ĐÀO TẠO Thái Nguyên - 2018 LỜI CAM ĐOAN
ii Họ và tên: Trần Hồng Hà Học viên: Lớp cao học K19- Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên. Nơi công tác: Ban An toàn giao thông tỉnh Lào Cai. Tên đề tài luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện khai thác đến độ êm dịu ô tô khách. Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực Mã số: 80520116 Sau gần hai năm học tập, rèn luyện và nghiên cứu tại trường, em lựa chọn thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện khai thác đến độ êm dịu ô tô khách. Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS. Lê Văn Quỳnh và sự nỗ lực của bản thân, đề tài đã được hoàn thành đáp được nội dung đề tài thạc sĩ kỹ thuật cơ khí động lực. Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân em. Các số liệu, kết quả có trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác trừ công bố của chính tác giả. Thái Nguyên, ngày….. tháng….. năm 2018 HỌC VIÊN Trần Hồng Hà
iii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập nghiên cứu làm đề tài luận văn thạc sĩ, em đã tiếp nhận được sự truyền đạt trao đổi phương pháp tư duy, lý luận của quý thầy cô trong Nhà trường, sự quan tâm giúp đỡ tận tình của tập thể giảng viên Nhà trường, khoa Kỹ thuật Ô tô & MĐL, quý thầy cô giáo trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp –Đại học Thái Nguyên, gia đình và các đồng nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn đến Ban giám hiệu Nhà trường, Tổ đào tạo Sau đại học -Phòng đào tạo, quý thầy cô giáo tham gia giảng dạy đã tận tình hướng dẫn tạo điều kiện để em hoàn thành luận văn này. Em cũng xin bày tỏ biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS. Lê Văn Quỳnh, ThS. Lê Xuân Long, ThS. Bùi Văn Cường và tập thể cán bộ giáo viên khoa Kỹ thuật Ô tô & MĐL, hội đồng bảo vệ đề cương đã hướng dẫn cho em hoàn thành luận văn theo đúng kế hoạch và nội dung đề ra. Trong quá trình, thời gian thực hiện mặc dù đã có nhiều cố gắng song do kiến thức và kinh nghiệm chuyên môn còn hạn chế nên chắc chắn luận văn còn nhiều thiếu sót, rất mong được sự đóng góp quý báu của quý thầy cô và các bạn đồng nghiệp tiếp tục trao đổi đóng góp giúp em để luận văn được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn ! HỌC VIÊN Trần Hồng Hà
iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. iii LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................. 1 CHƯƠNG 1....................................................................................................... 3 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU..................................................... 3 1.1. Tình hình phát triển thị trường của ô tô Việt Nam ................................ 3 1.2. Dao động và độ êm dịu chuyển động..................................................... 4 1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước và nước ngoài ................................... 8 1.3.1. Tình hình nghiên cứu trong nước.................................................... 8 1.3.2. Tình hình nghiên cứu nước ngoài ................................................. 11 1.4. Các chỉ tiêu, phương pháp đánh giá độ êm dịu chuyển động .............. 13 1.4.1 Cường độ dao động ........................................................................ 13 1.4.2. Gia tốc bình phương trung bình theo thời gian tác động .............. 14 1.4.3.Chỉ tiêu đối với hàng hoá ............................................................... 16 1.4.4. Chỉ tiêu về tải trọng động[11] ....................................................... 17 1.4.5. Đánh giá cảm giác theo công suất dao động................................. 18 1.5.Mục tiêu, phạm vi và nội dung nghiên cứu của luận văn ..................... 19 1.5.1. Mục tiêu nghiên cứu ..................................................................... 19 1.5.2. Phạm vi nghiên cứu và đối tượng nghiên cứu .............................. 20 1.5.3. Phương pháp nghiên cứu .............................................................. 20 1.5.4. Nội dung nghiên cứu ..................................................................... 20 1.6. Kết luận chương ................................................................................... 20 CHƯƠNG 2..................................................................................................... 21 XÂY DỰNG MÔ HÌNH DAO ĐỘNG XE KHÁCH 2 CẦU ........................ 21 2.1. Các phương pháp xây dựng và mô phỏng dao động............................ 21 2.2. Xây dựng mô hình dao động của xe khách .......................................... 22 2.2.1. Các giả thiết mô hình dao động tương đương............................... 22
v 2.2.2. Mô hình dao động xe khách .......................................................... 24 2.2.3. Thiết lập phương trình vi phân mô tả dao động............................ 25 2.2.4. Phương pháp miêu tả và lựa chọn kích thích dao động ................ 38 2.3. Kết luận: ............................................................................................... 44 CHƯƠNG 3..................................................................................................... 45 MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG ĐIỀU KIỆN KHAI THÁC ĐẾN ĐỘ ÊM DỊU CHUYỂN ĐỘNG ............................................................ 45 3.1. Mô phỏng ............................................................................................. 45 3.1.1 Mô phỏng dao động của ô tô.......................................................... 45 3.1.2. Chọn thông số xe mô phỏng ......................................................... 46 3.1.3. Mô phỏng thông số ....................................................................... 48 3.2. Phân tích ảnh hưởng của điều kiện khai thác đến độ êm dịu............... 51 3.2.1 Ảnh hưởng của điều kiện mặt đường ........................................... 52 3.2.2. Ảnh hưởng của vận tốc chuyển động............................................ 53 3.2.3 .Ảnh hưởng của tải trọng đến độ êm.............................................. 54 3.3. Kết luận ................................................................................................ 56 KẾT LUẬN VÀ NHỮNG KIẾN NGHỊ ......................................................... 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 59 PHU LỤC 1 ..................................................................................................... 62 PHỤ LỤC 2 ..................................................................................................... 64 PHỤC LỤC 3 .................................................................................................. 68
vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Bảng đánh giá chủ quan độ êm dịu ô tô theo ISO 2631-1 ............. 14 Bảng 1.2.Chỉ tiêu về an toàn hàng hóa [25] ................................................... 16 Bảng 2.1. Các lớp mấp mô mặt đường phân loại theo tiêu chuẩn ISO 8068[17] ......................................................................................................................... 43 Bảng 3.1. Các thông số kỹ thuật của xe khách 2 cầu[29]............................... 47
vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1. Các dạng dao động của thân xe ........................................................ 5 Hình 1.2. Hệ thống "Đường-Xe-Người" .......................................................... 7 Hình 1.3.Giới hạn tác động của dao động thẳng đứng (các đường cong có cùng thời gian tác động) phụ thuộc vào gia tốc dao động thẳng đứng và tần số đối với con người khi ngồi và đứng trên xe theo tiêu chuẩn ISO/DIS 2631. . 15 Hình 2.1. Sơ đồ xây dựng mô hình và phân tích dao động theo phương pháp 1 ......................................................................................................................... 21 Hình 2.2. Sơ đồ xây dựng mô hình và phân tích dao động theo phương pháp 2 ......................................................................................................................... 22 Hình 2.3 Mô hình dao động của ô tô khách .................................................. 25 Hình 2.4. Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên ghế trước ................................. 26 Hình 2.5. Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên ghế sau .................................... 27 Hình 2.6. Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên cầu trước ................................. 28 Hình 2.7: Hệ thống treo sau xe khách ............................................................ 32 Hình 2.8. Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên cầu trước ................................. 32 Hình 2.9. Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên thân xe .................................... 36 Hình 2.10. Chiều cao mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO A (mặt đường có chất lượng rất tốt) ....................................................................................... 43 Hình 2.11. Chiều cao mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO C (mặt đường có chất lượng trung bình) ................................................................................ 44 Hình 2.12. Chiều cao mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO E (mặt đường có chất lượng rất xấu)...................................................................................... 44 Hình 3.1 Sơ đồ mô phỏng tổng thể dao động bằng Matlab-Simulink 7.04 ... 46 Hình 3.2. Gia tốc theo phương thẳng đứng của ghế hành khách khi xe chuyển động trên đường loại ISO cấp A, v=80km/h, xe chở đủ khách ...................... 49
viii Hình 3.3. Gia tốc theo phương thẳng đứng của ghế hành khách khi xe chuyển động trên đường loại ISO cấp B, v=80km/h, xe chở đủ khách....................... 50 Hình 3.4. Gia tốc theo phương thẳng đứng của ghế hành khách khi xe chuyển động trên đường loại C, v=80km/h, xe chở đủ khách ..................................... 51 Hình 3.5. Ảnh hưởng của điều kiện mặt đường đến độ êm dịu của hành khách ......................................................................................................................... 52 Hình 3.6. Ảnh hưởng của vận tốc đến độ êm dịu của hành khách ................. 54 Hình 3.7. Ảnh hưởng của tải trọng đến độ êm dịu của hành khách ............... 55
ix DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Đơn vị Giải nghĩa F N Lực theo phương đứng M N.m Mô mem KB Giới hạn dao động W Hệ số áp lực của đường ISO Tổ chức tiêu chuẩn thế giới k Hệ số tải trọng động awz m/s2 Gia tốc bình phương trung bình của ghế ngồi q m Mấp mô mặt đường m kg Khối lượng được treo ma1 kg Khối lượng không được treo cầu trước ma1 kg Khối lượng không được treo cầu sau ms1 kg Khối lượng ghế a m Khoảng cách trọng tâm xe và cầu trước b m Khoảng cách trọng tâm xe và cầu sau e1 m Khoảng cách cầu trước và trọng tâm cầu trước e2 m Khoảng cách cầu trước và trọng tâm cầu sau Khoảng cách từ tâm bánh xe và trọng tâm cầu f1 m trước f2 m Khoảng cách từ tâm bánh xe và trọng tâm cầu sau Khoảng cách từ ghế và trọng tâm xe theo phương s2 m y Khoảng cách từ ghế và trọng tâm xe theo phương s1 m x k1l, k1r N/m Độ cứng của HTT cầu trước kz N/m Độ cứng của HTT cầu sau
x kt1 N/m Độ cứng của lốp xe cầu trước kt2 N/m Độ cứng của lốp xe cầu sau ks1 N/m Độ cứng của ghế lái c1r, c1l N.s/m Hệ số cản giảm chấn HTT cầu trước cz N.s/m Hệ số cản giảm chấn HTT cầu sau cs1, cs2 N.s/m Hệ số cản giảm chấn của ghế giữa và sau xe ct1 N.s/m Hệ số cản giảm chấn lốp trước ct1 N.s/m Hệ số cản giảm chấn lốp sau Mô men quán tính của thân xe đối với trục y đi I1 kg.m2 qua trọng tâm của tâm xe Mô men quán tính của thân xe đối với trục x đi I2 kg.m2 qua trọng tâm của tâm xe Mô men quán tính cầu trước đối với trục x đi qua Ia1 kg.m2 trọng tâm cầu trước Mô men quán tính cầu sau đối với trục x đi qua Ia2 kg.m2 trọng tâm cầu sau
1 LỜI NÓI ĐẦU Độ êm dịu của xe khách có vai trò quan trọng để đánh giá chất lượng sản xuất của xe cũng như sự cạnh tranh của các hãng xe khách trên thế giới. Để nâng cao độ êm dịu chuyển động của xe, nhiều nhà thiết kế, nhà nghiên cứu đã và đang đưa ra nhiều giải pháp thiết kế hệ thống treo cũng như kết cấu của xe để hạn chế dao động từ các nguồn kích thích mặt đường, kích thích động cơ xe trên lên người điều khiển, hành khách và hàng hóa. Điều kiện khai thác ô tô như điều kiện mặt đường, vận tốc chuyển động, và tải trong không chỉ ảnh hướng đến mặt đường quốc lộ, độ bền các cụm chi tiết, mà còn ảnh hưởng đến độ êm dịu chuyển động của ô tô. Do vậy, nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện khai thác đến mức độ thân thiện mặt đường hay độ êm dịu chuyển động ô tô là một trong chủ đề được các nhà nghiên cứu trong nước và quốc tế quan tâm nghiên cứu. Xuất phát từ ý tưởng nghiên cứu em đã chọn đề tài ‘Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện khai thác đến độ êm dịu ô tô khách’ dưới sự hướng dẫn khoa học thầy giáo PGS.TS. Lê Văn Quỳnh. Mục tiêu nghiên cứu: đánh giá ảnh hưởng của điều kiện khai thác như điều kiện mặt đường, vận tốc chuyển động và tải trọng đến độ êm dịu người điều khiển và hành khách của xe khách. Gia tốc bình phương trung bình theo phương đứng của ghế ngồi được chọn là hàm mục tiêu để đánh giá ảnh hưởng. Phạm vi nghiên cứu: Xây dựng mô hình dao động không gian tuyến tính để nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện khai thác đến độ êm dịu ô tô khách. Đối tượng: Xe khách và điều kiện khai thác. Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết: mô phỏng kết hợp phân tích ảnh hưởng sử dụng mô hình dao động toàn xe. Nội dung nghiên cứu: Nội dung chính của luận văn như sau: Chương 1. Tổng quan về đề tài nghiên cứu;
2 Chương 2. Xây dựng mô hình dao động của xe khách; Chương 3. Mô phỏng và đánh giá ảnh hưởng. Ý nghĩa khoa học thực tiễn: Luận văn đã xây dựng được mô hình dao động xe khách; Thiết lập hệ phương trình vi phân mô tả dao động của xe ô tô khách; Mô phỏng và đánh giá ảnh hưởng điều kiện khai thác đến độ êm dịu ô tô khách Qua đây cho phép tôi được bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS. Lê Văn Quỳnh người hướng dẫn khoa học trực tiếp tôi trong suốt thời gian làm luận văn. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy trong khoa Kỹ thuật Ô tô-MĐL, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp- Đại học Thái Nguyên. Do điều kiện vừa nghiên cứu vừa công tác cũng như hạn chế về mặt thời gian cũng như mặt kiến thức chắc chắn luận văn không tránh khỏi sự thiếu xót, rất mong được sự đóng góp ý bổ sung thêm của quý thầy, cô giáo và các bạn đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày tháng năm 2018 HỌC VIÊN Trần Hồng Hà
3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1. Tình hình phát triển thị trường của ô tô Việt Nam Định hướng giai đoạn đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035, Việt Nam phát triển công nghiệp ô tô trở thành ngành quan trọng phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa, góp phần phát triển kinh tế - xã hội và đảm bảo an ninh, quốc phòng của đất nước. Theo đó ngành sẽ tập trung vào các dòng sản phẩm sau: - Hình thành doanh nghiệp qui mô lớn (dẫn dắt thị trường): Thu hút và tập trung các chính sách ưu đãi, hỗ trợ các doanh nghiệp có Dự án đầu tư sản xuất các dòng xe ưu tiên có quy mô công suất trên 50.000 xe/năm và dự án sản xuất các bộ phận động cơ, hộp số, cụm truyền động. - Đối với xe chở người đến 9 chỗ ngồi: định hướng cho giai đoạn đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035 là tập trung vào phát triển các sản phẩm xe con phù hợp với người Việt Nam và xu hướng phát triển xe con của thế giới (xe thân thiện môi trường: eco car, hybrid…) gồm: Xe cá nhân, kích thước nhỏ, tiêu thụ ít năng lượng, thân thiện với môi trường và giá cả phù hợp với người tiêu dùng Việt Nam. - Đối với xe tải và xe khách: tập trung vào phát triển các chủng loại sản phẩm sản xuất trong nước có lợi thế và các sản phẩm phục vụ nông nghiệp, nông thôn; các loại xe chuyên dùng, gồm có: xe tải nhỏ đa dụng phục vụ cho nông nghiệp, nông thôn; xe khách tầm trung và tầm ngắn; xe chở bê tông, xi téc và đặc chủng an ninh - quốc phòng; xe nông dụng đa chức năng. - Về công nghiệp hỗ trợ: định hướng cho thời gian tới là tăng cường hợp tác giữa các doanh nghiệp trong nước và các doanh nghiệp lớn nước ngoài trong việc sản xuất linh kiện và phụ tùng, trong đó tập trung vào các bộ phận quan trọng, hàm lượng công lượng công nghệ cao để phục vụ nhu cầu của thị trường trong nước, thay thế nhập khẩu, tiến tới xuất khẩu. Cụ thể tỷ lệ giá trị
4 sản xuất chế tạo trong nước đối với sản xuất ô tô: đến năm 2020, xe đến 9 chỗ đạt 30 - 40%, từ 10 chỗ trở lên đạt 35 - 45%, xe tải đạt 30 - 40%, xe chuyên dụng đạt 25 - 35%; đến năm 2025, xe đến 9 chỗ đạt 40 - 45%, từ 10 chỗ trở lên đạt 50 - 60%, xe tải đạt 45 - 55%, xe chuyên dụng đạt 40 - 45%; đến năm 2035, xe đến 9 chỗ đạt 55 - 60%, từ 10 chỗ trở lên đạt 75 - 80%, xe tải đạt 70 - 75%, xe chuyên dụng đạt 60 - 70%. Tính đến năm 2015, ngành sản xuất ô tô có trên 400 doanh nghiệp, tập trung chủ yếu ở khu vực Đông Nam Bộ và vùng Đồng bằng Sông Hồng. Đa số doanh nghiệp có quy mô vừa và nhỏ. Tổng công suất lắp ráp thiết kế khoảng 460.000 xe/năm, trong đó khu vực có vốn đầu tư nước ngoài chiếm khoảng 47%, doanh nghiệp trong nước khoảng 53%. Giai đoạn 2001-2014, tốc độ tăng trưởng bình quân của sản xuất lắp ráp ô tô khoảng 17%/năm. Biến động của nền kinh tế và sự thay đổi của chính sách, đặc biệt các chính sách về thuế, phí là các nhân tố chủ yếu ảnh hưởng đến sản xuất cũng như tiêu thụ xe ô tô. Tổng số lượng xe tiêu thụ năm 2010 là 184.813 xe, năm 2011 là 181.545 xe, năm 2012 là 124.815 xe và năm 2013 là 153.199 xe, năm 2014 là 241.178 xe, năm 2015 là trên 350.000 xe. Đến nay thị trường đã có sự tham gia tích cực và rộng rãi của các doanh nghiệp thuộc các thành phần kinh tế, trong đó có một số công ty trong nước Công ty cổ phần Ô tô Trường Hải (Thaco), Công ty cổ phần Huyndai Thành Công..và các tập đoàn ô tô lớn trên thế giới (Toyota, Ford, Honda, Mitsubishi, ...). Tổng năng lực sản xuất - lắp ráp ô tô khoảng 460 ngàn xe/năm, gồm hầu hết các chủng loại xe con (công suất khoảng 200 ngàn xe/năm), xe tải và xe khách (công suất khoảng 215 ngàn xe/năm). 1.2. Dao động và độ êm dịu chuyển động Khái niệm dao động: Ô tô là một hệ dao động cơ học bao gồm nhiều khối lượng có mối liên kết với nhau và nằm trong mối liên hệ chặt chẽ với bề mặt đường có biên
5 dạng phức tạp. Trong lý thuyết ô tô khi nghiên cứu dao động ô tô thường giả thiết là khối lượng của ô tô là tập trung, được chia làm hai phần được treo và không được treo. Khối lượng của thân ô tô được đỡ bởi các lò xo được gọi là khối lượng được treo, Khối lượng của cầu mang bánh xe và các chi tiết khác không được đỡ bởi lò xo được gọi là khối lượng không được treo Khi xe chuyển động, thân xe có thể có các dao động theo các trục tọa độ được nêu trong hình 1.1 Hình 1.1. Các dạng dao động của thân xe Các dao động đó là: - Dao động xung quanh trục dọc OX (sự lắc ngang). Là sự chuyển động lắc của ô tô quanh trục dọc khi ô tô đi qua mặt đường mà một bánh xe bị rơi xuống ổ gà hoặc qua những đoạn đường mấp mô. Đây là dao động ảnh hưởng nhiều nhất đến độ êm dịu chuyển động và an toàn chuyển động của xe. - Dao động xoay xung quanh trục ngang OY (sự lắc dọc) là dao động lên xuống của phần trước hay phần sau ô tô quanh trục ngang đi qua trọng tâm của nó. Dao động này xảy ra khi cả hai bánh xe của ô tô cùng đi qua vết lồi hay vết lõm trên đường.
6 - Dao động lên xuống (sự nhún) theo trục OZ thẳng đứng. Là sự chuyển động lên xuống của toàn bộ xe xuất hiện khi xe chuyển động trên đường không bằng phẳng. - Dao động xung quanh trục OZ (sự xoay đứng) là sự di chuyển xoay của thân xe sang bên trái hoặc bên phải quanh trục thẳng đứng khi xe chuyển động Các nguyên nhân 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 truyền lực. - Các ngoại lực xuất hiện trong quá trình của ô tô khi tăng tốc, khi phanh, quay vòng. - Các mấp mô từ mặt đường. - Cho đến nay mấp mô biên dạng đường là nguyên nhân chính gây ra dao động của ô tô. Ảnh hưởng của dao động - Dao động của ô tô ảnh hưởng xấu đến con người, hàng hóa chuyên trở trên xe, đến khả năng làm việc và tuổi thọ của các cụm, các cơ cấu tổng thành trên xe. - Đối với cơ thể người: khi ô tô chuyển động sinh ra các tác động lên người ngồi trên ô tô làm cho cơ thể người thực hiện những dao động riêng tắt dần và dao động cưỡng bức. Dao động phức tạp này làm biến đổi tâm sinh lý gây ra cảm giác mệt mỏi, giảm năng suất làm việc và ảnh hưởng lâu dài đến sức khỏe. - Đối với độ bền của xe: 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 như bề mặt đường… ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ của ôtô và đường. Theo số liệu thống kê người ta thấy rằng, khi ôtô vận tải chạy trên đường xấu gồ ghề, so với ôtô cùng loại chạy trên đường tốt bằng phẳng thì
7 vận tốc trung bình giảm khoảng (4050)%, quãng đường chạy giữa hai kỳ sửa chữa lớn giảm (3540)%, suất tiêu hao nhiên liệu tăng (5070)%, năng suất vận chuyển giảm (3540)%, giá thành vận chuyển tăng (5060)% . Đối với độ bền chi tiết ô tô thì ảnh hưởng của của dao động được 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 tượng cộng hưởng làm cho hư hỏng các chi tiết, khung vỏ của xe[5,6]. Xem xét ảnh hưởng tổng thể "Người – Xe – Đường" : trong quá trình chuyển động của ô tô, do ảnh hưởng của mấp mô mặt đường, động cơ đốt trong gây nên dao động và dao động này gây ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe và sự chịu đựng của con người. Để nâng cao chất lượng phục vụ con người thì việc nghiên cứu những tác động qua lại của tổng thể "Người – Xe – Đường" là cần thiết để qua đó xác định các thông số kết cấu có ảnh hưởng đến sự chịu đựng của con người từ đó đưa ra các giải pháp hợp lý giảm thiểu các tác động xấu do dao động gây nên. Người Hệ thống phanh, lái Thân xe Hệ thống treo Đường Hình 1.2. Hệ thống "Đường-Xe-Người" Để xét sự tác động qua lại mô hình động lực quan hệ "Người – Xe – Đường" được đưa ra hình 1.1, qua sơ đồ chúng ta thấy ba đối tượng "Người",
8 "Xe" và "Đường" có tác động qua lại với nhau. Trong quá trình xe chuyển động trên đường, dao động của xe ảnh hưởng trực tiếp đến đường thông qua hệ thống treo. Mặt khác tình trạng mặt đường ảnh hưởng trực tiếp đến con người thông qua thân xe, ghế ngồi, hệ thống lái, hệ thống phanh. Khối lượng được treo, không được treo, khối lượng thân xe, kết cấu khung xe, kết cấu ghế ngồi..vv.. đều ảnh hưởng đến con người và mặt đường. Do vậy chúng ta phải dựa trên mối quan hệ "Người – Xe – Đường" để nghiên cứu dao động của xe. Trong luận văn này, tác giả tiến hành đánh giá ảnh hưởng của điều kiện mặt đường, vận tốc chuyển động của xe và tải trọng của xe đến độ êm dịu hành khách. Độ êm dịu chuyển động của xe được đánh giá thông qua nhiều tiêu chí đánh giá khác nhau, hiện nay chưa một quốc gia và lãnh thổ ban hành chỉ tiêu cụ thế nào và các chỉ tiêu đánh giá sẽ được trình bày phần sau. 1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước và nước ngoài 1.3.1. Tình hình nghiên cứu trong nước Ở Việt Nam trong những năm gần đây ngành công nghiệp ô tô đã có những bước phát triển đáng kể, kéo theo đó là hệ thống đường giao thông cũng liên tục được đầu tư, nâng cấp và xây dựng mới để đáp ứng sự phát triển của đất nước. Tuy nhiên phần lớn ô tô đang lưu hành đều nhập khẩu nguyên chiếc hoặc được lắp giáp ở Việt Nam vì vậy câu hỏi đặt ra cho ngành giao thông là hệ thống đường phải xây dựng như thế nào cho phù hợp để hạn chế phá hủy mặt đường do phương tiện giao thông, những xe nhập khẩu hay lắp giáp có đảm bảo các tiêu chuẩn khi sử dụng ở Việt Nam, nhất là tiêu chuẩn về dao động và ổn định ô tô. Từ những thực tế đó, đã có một số đề tài thuộc chuyên ngành nghiên cứu sâu hơn về hệ thống dao động của ô tô, độ êm dịu cũng như chất lượng động học và động lực học của xe nhằm thu được những thông số tối ưu cho kết cấu để đảm bảo phù hợp với điều kiện thực tế, các công trình nghiên cứu bao gồm:
9 - Công trình của tác giả và PGS.TS Dư Quốc Thịnh[6] chủ nhiệm đề tài mang mã số: B91-03, T16/90-CK, T18/91-CK đã có nghiên cứu mạng tính chất lý thuyết và định hướng về vấn đề dao động. - Công trình [10] “Lưu Văn Tuấn, Nghiên cứu dao động xe ca Ba Đình, trên cơ sở đó để tính các biện pháp nâng cao độ êm dịu chuyển động”, Luận án Tiến sỹ MS 02-01-39, 1993. ĐHBK Hà Nội” trong luận văn 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 văn tiến sỹ của tác giả Võ Văn Hường[11] "Nghiên cứu hoàn thiện mô hình khảo sát dao động ô tô tải nhiều cầu,", Luận án tiến sĩ Đại học Bách khoa Hà Nội, năm 2004. 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. Mô hình có thể nghiên cứu các dao động ở vùng cận biên như tách bánh xe, quá trình va chạm xấu hạn chế treo, trượt và lật. - Công trình [12] “Lê Văn Quỳnh luận án thạc sĩ kỹ thuật Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, 2006” khảo sát dao động của xe khách hai cầu dưới tác động ngẫu nhiên của mặt đường quốc lộ 1A. Trong luận án tác giả xây dựng mô hình không gian dao động của ôtô hai cầu với kích động ngẫu nhiên và giải quyết bài toán dao động bằng phương pháp Matlab/Simulink. Từ hàm mục tiêu là gia tốc phương thẳng đứng ghế ngồi lớn nhất và gia tốc bình phương trung bình theo phương đứng của ghế ngồi, các thông số thiết kế hệ thống treo như độ cứng và hệ số cản lần lượt được phân tích. - Công trình [5] “Đặng Việt Hà luận án tiến sĩ kỹ thuật Trường Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội, 2010” nghiên cứu ảnh hưởng một số thông số đến độ êm dịu chuyển động của xe khách đóng tại Việt Nam. Trong luận án tác giả xây dựng mô hình không gian dao động của ôtô hai cầu với hàm toán học đơn giản và giải quyết bài toán dao động bằng phương pháp Matlab/Simulink
10 Từ hàm mục tiêu là gia tốc phương thẳng đứng ghế ngồi lớn nhất và gia tốc bình phương trung bình theo phương đứng của ghế ngồi, các thông số thiết kế hệ thống treo như độ cứng và hệ số cản lần lượt được phân tích. Cuối cùng, một thí nghiệm đo để kiểm chứng sự đúng đắn của mô hình dao động của xe khách đóng tại Việt Nam. - Công trình [6] “Hoàng Đức Thị luận án thạc sĩ kỹ thuật Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên 2016” nghiên cứu ảnh hưởng thông số hệ thống treo xe tải đến khả năng thân thiện mặt đường quốc lộ. Trong luận án tác giả xây dựng mô hình không gian dao động của ôtô ba cầu với kích động ngẫu nhiên và giải quyết bài toán dao động bằng phương pháp Matlab/Simulink. Từ hàm mục tiêu là hệ số tải trọng động bánh xe DLC, các thông số thiết kế hệ thống treo như độ cứng và hệ số cản lần lượt được phân tích. - Công trình [7] “Đặng Ngọc Minh Tuấn luận án thạc sĩ kỹ thuật Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên 2017” tối ưu hệ thống treo khí xe tải hạng nặng nhằm nâng cao khả năng thân thiện mặt đường quốc lộ. Trong luận án tác giả xây dựng mô hình không gian dao động của ôtô 5 cầu với kích động ngẫu nhiên và giải quyết bài toán dao động bằng phương pháp Matlab/Simulink. Từ hàm mục tiêu là hệ số tải trọng động bánh xe DLC, các thông số thiết kế hệ thống treo như độ cứng và hệ số cản lần lượt được tối ưu thiết kế. Nguyễn Văn Liêm, Lê Văn Quỳnh và Nguyễn Khắc Tuân (2013)[13] trong bài báo khoa học đưa ra mô hình dao động không gian xe tải hạng nặng với kích thích ngẫu nhiên để nghiên cứu ảnh hưởng hệ thống treo cabin đến độ êm dịu chuyển động của ô tô. Trần Việt Phú và cộng sự (2016)[14], đưa ra những nghiên cứu về mô phỏng độ êm dịu của xe khách giường nằm, một trong những tiêu chí quan trọng dùng để đánh giá chất lượng xe. Xe khách giường nằm do Thaco sản xuất qua tính toán mô phỏng bằng phần mềm