Luận án Nghiên cứu dao động của ô tô khách có sử dụng hệ thống treo khí nén

0 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 
TRƢƠNG MẠNH HÙNG 
 NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA Ô TÔ KHÁCH CÓ SỬ 
DỤNG HỆ THỐNG TREO KHÍ NÉN 
LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT 
H Nội - 2017 
i 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 
TRƢƠNG MẠNH HÙNG 
 NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA Ô TÔ KHÁCH CÓ SỬ DỤNG 
HỆ THỐNG TREO KHÍ NÉN 
Chuyên ngành: KỸ THUẬT Ô TÔ – MÁY KÉO 
Mã số : 62.52.01.16.03 
 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: 
 1. PGS-TS. Đ o Mạnh Hùng 
 2.TS.Nguyễn Tuấn Anh 
LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT 
H Nội - 2017 
ii 
LỜI CAM ĐOAN 
 Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và 
chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Các số liệu, 
kết quả đưa ra trong luận án là trung thực. 
 TÁC GIẢ LUẬN ÁN 
i 
MỤC LỤC 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU ........................................................................................ iv 
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................ vi 
DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................................. vi 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ....................................................................................... vii 
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................... 1 
Chƣơng I. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .............................................. 5 
1.1. Xu hƣớng phát triển ô tô khách ở Việt Nam. .................................................... 5 
1.1.1. Đặc điểm và sự phát triển mạng lưới giao thông ở Việt Nam ......................... 5 
1.1.2. Hiện trạng phát triển ô tô khách ở Việt Nam. ................................................. 6 
1.1.3. Tình hình sản xuất lắp ráp ô tô khách ở Việt Nam .......................................... 8 
1.2. Hệ thống treo h n n. ....................................................................................... 10 
1.2.1. Đặc điểm hệ thống treo khí nén ..................................................................... 10 
1.2.2. Hệ thống treo khí nén trên ô tô khách ........................................................... 11 
1.2.3. Các mô hình nghiên cứu động lực học hệ thống treo khí nén ....................... 12 
1.3. Khái quát về các công trình nghiên cứu liên quan đến nội dung đề tài ........ 15 
1.3.1. Các công trình nghiên cứu trên thế giới có liên quan đến tài ....................... 18 
1.3.2. Các công trình nghiên cứu dao động ô tô trong nước. ................................. 20 
1.4. Vấn đề còn tồn tại v hƣớng nghiên cứu. ........................................................ 23 
1.5. Nhiệm vụ nghiên cứu của luận án .................................................................... 24 
KẾT LUẬN CHƢƠNG I .......................................................................................... 24 
Chƣơng II. THIẾT LẬP MÔ HÌNH DAO ĐỘNG Ô TÔ KHÁCH SỬ DỤNG HỆ 
THỐNG TREO KHÍ NÉN ............................................................................................ 26 
2.1. Mô hình động lực học của lò xo h n n .......................................................... 26 
2.1.1. Cơ sở lý thuyết nhiệt động học ...................................................................... 26 
2.1.2. Các thông số đặc trưng của l o h n n ..................................................... 28 
2.1.3. Mô hình toán học của lò xo khí nén ............................................................... 29 
2.2. Đ c t nh đ n hồi lò xo h n n. ......................................................................... 33 
2.2.1. Đặc t nh đ n hồi t nh. .................................................................................... 33 
2.2.2. Đặc t nh động lực học lò xo khí nén. ............................................................. 35 
2.3. Mô hình dao động ô tô h ch với hệ thống treo khí nén. ............................... 38 
2.3.1 C c giả thiết hi dựng ô h nh ............................................................... 38 
2.3.2. Mô h nh dao động 1/4 ô tô với hệ thống treo khí nén.................................... 39 
ii 
2.3.3. Mô h nh dao động ô tô trong không gian với hệ thống treo khí nén ............. 42 
2.4. C c ch tiêu đ nh gi dao động ô tô .................................................................. 54 
2.4.1. Chỉ tiêu đ nh gi độ êm dịu chuyển động ..................................................... 54 
2.4.2. Chỉ tiêu đ nh gi an to n chu ển động ......................................................... 55 
KẾT LUẬN CHƢƠNG II......................................................................................... 60 
Chƣơng III. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN DAO ĐỘNG CỦA Ô 
TÔ KHÁCH SỬ DỤNG HỆ THỐNG TREO KHÍ NÉN ....................................... 61 
3.1. Mô phỏng mô hình nghiên cứu dao động ô tô trong Matlab Simulink ......... 61 
3.2. Ô tô khách UNIVERSE. .................................................................................... 66 
3.3. Khảo s t dao động riêng của ô tô ..................................................................... 68 
3.3.1. Tần số dao động riêng của ô tô theo phương thẳng đứng ............................. 68 
3.3.2. Tần số dao động riêng lắc ngang .................................................................. 69 
3.4. Khảo s t dao động của ô tô trong miền thời gian. .......................................... 69 
3.4.1. Ảnh hưởng của mấp mô mặt đường. .............................................................. 69 
3.4.2. Ảnh hưởng của p suất trong l o h n n ................................................... 74 
3.4.3. Ảnh hưởng của thể tích bình khí phụ ............................................................. 77 
3.5. Khảo s t dao động của ô tô trong miền tần số ................................................ 81 
3.5.1. Ảnh hưởng của áp suất trong l o h n n đến êm dịu chuyển động. .......... 82 
3.5.2. Ảnh hưởng của thể tích bình khí phụ đến êm dịu chuyển động ..................... 85 
3.5.3. Ảnh hưởng của thể tích bình khí phụ đến tính ổn định chuyển động ............ 86 
KẾT LUẬN CHƢƠNG III ....................................................................................... 88 
Chƣơng IV: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM .......................................................... 89 
4.1. Mục đ ch của nghiên cứu thực nghiệm ............................................................ 89 
4.2. Thí nghiệm x c định độ cứng tĩnh lò xo h n n ............................................. 89 
4.2.1. Điều kiện khi thực hiện thí nghiệm ................................................................ 89 
4.2.2. Trang thiết bị phục vụ thí nghiệm .................................................................. 90 
4.2.3. Phương ph p thực hiện thí nghiệm ................................................................ 91 
4.2.4. Kết quả thí nghiệm ......................................................................................... 92 
4.3. Thí nghiệm x c định độ cứng động lực học lò xo khí nén ............................. 94 
4.3.1. Trang thiết bị phục vụ thí nghiệm .................................................................. 94 
4.3.2. Phương ph p thực hiện thí nghiệm ................................................................ 94 
4.3.3. Kết quả thí nghiệm ......................................................................................... 97 
4.4. Sử dụng kết quả thí nghiệm để chuẩn hóa mô hình lý thuyết ..................... 100 
4.4.1. Sử dụng kết quả lý thuyết để chuẩn hóa đường đặc t nh t nh l o h n n 101 
4.4.2. Sử dụng kết quả thí nghiệ để chuẩn hóa ô h nh dao động trong không 
gian ô tô khách ....................................................................................................... 102 
iii 
4.5. Thí nghiệm x c định tần số dao động riêng của ô tô h ch theo phƣơng 
thẳng đứng. .............................................................................................................. 103 
4.5.1. Mục đ ch th nghiệm .................................................................................... 103 
4.5.2. Giới thiệu thiết bị thí nghiệm ....................................................................... 104 
4.5.3. Phương ph p thực hiện thí nghiệm ............................................................. 107 
4.5.4. Kết quả thí nghiệm ....................................................................................... 110 
KẾT LUẬN CHƢƠNG IV .......................................................................................... 111 
KẾT LUẬN CHUNG .................................................................................................. 112 
MỘT SỐ KIẾN NGHỊ VÀ ĐỀ XUẤT ....................................................................... 115 
HƢỚNG PHÁT TRIỂN TIẾP THEO CỦA LUẬN ÁN .......................................... 115 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ................................................. 116 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 117 
PHỤ LỤC ......................................................................................................................... 1 
PL1. THÍ NGHIỆM ĐO ĐỘ CỨNG ĐỘNG LỰC HỌC LÒ XO KHÍ NÉN ........ 1 
PL2.THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH TĨNH LÒ XO KHÍ NÉN .............. 12 
PL3. MỘT SỐ HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM ............................................................ 22 
PL5. THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE THÍ NGHIỆM ..................................... 27 
iv 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU 
STT Ký hiệu Ý nghĩa ý hiệu Đơn vị 
1 ms
 Khối lượng được treo kg 
2 mu
 Khối lượng không được treo kg 
3 s1k , s2k Độ cứng của hệ thống treo trước và sau N/m 
4 s1c , s2c Hệ số cản của hệ thống treo trước và sau Ns/m 
5 u1k Độ cứng của lốp trước N/m 
6 u2k Độ cứng của lốp sau N/m 
7 u1c Hệ số cản của lốp trước Ns/m 
8 u2c Hệ số cản của lốp sau Ns/m 
9 a,b Khoảng cách t tr ng tâm tới tr c trước, tr c sau. m 
10 zs
 Dịch chuyển của khung xe m 
11 zsA, zsB
 Dịch chuyển thẳng đứng của thân xe và cầu xe tại vị trí liên 
kết với thanh ổn định tại các điểm A và B 
m 
12 zu
 Dịch chuyển của cầu xe m 
13 zd Dịch chuyển của người lái m 
14 L Chiều dài cơ sở m 
15 B Chiều rộng vết bánh xe m 
16 gh Chiều cao tr ng tâm ô tô m 
17 yJ Mô men quán tính khối lượng được treo quanh tr c Ox kg.m
2
18 xJ Mô men quán tính khối lượng được treo quanh tr c Oy kg.m
2
19 uJ 
Mô men quán tính khối lượng không được treo quanh tr c 
Ox 
kg.m
2
20 ek , vk Đặc trưng cho độ cứng của lò xo khí nén N/m 
21 fl , rl 
Khoảng cách t tr ng tâm ô tô đến tr c trước, tr c sau theo 
phương nằm ngang 
m 
22 xa , ya Gia tốc d c, gia tốc ngang m/s
2
23 g Gia tốc tr ng trường m/s2 
24 rh Khoảng cách t tr c lắc ngang đến tr ng tâm ô tô m 
25 hp Khoảng cách t tr c lắc d c đến tr ng tâm ô tô m 
26 p Áp suất bên trong lò xo khí nén Pa 
27 qi Biên độ mấp mô mặt đường m 
28 V Thể tích bình chứa khí nén m3 
29 Vb ,Vr Thể tích lò xo khí nén và của bình khí ph m
3
30 n Chỉ số nén đa biến 
31 Ae Diện tích tác d ng của lò xo khí nén m
2 
32 As Tiết diện đường ống dẫn khí nén m
2
33 F Lực tác d ng lên lò xo khí nén N 
34 Fui Lực liên kết giữa bánh xe với mặt đường N 
35 Fau Phản lực chống lắc tác d ng lên cầu xe N 
36 Fas 
Lực tác d ng lên thân xe tại vị trí thanh liên kết với thanh 
ổn định ngang 
N 
37 Ma Mô men ổn định do thanh chống lắc sinh ra N.m 
v 
38 Maf Mô men ổn định do thanh chống lắc sinh ra cầu trước N.m 
39 Mar Mô men ổn định do thanh chống lắc sinh ra cầu sau N.m 
40 Kd Độ cứng động lực h c của lò xo khí nén N/m 
41 Kt Độ cứng tĩnh của lò xo khí nén N/m 
42 β Hệ số phi tuyến của lò xo khí nén 
43 ξ 
Hệ số kể đến tổn thất n ng lượng tổng cộng của dòng khí 
chảy trong đường ống 
44 Khối lượng riêng của khí nén (1.293) kg/m
3
45 fn Tần số dao động riêng Hz 
46 ls Chiều dài đường ống nối với bình khí ph m 
47 v Vận tốc chuyển động của ô tô m/s 
48 O Véc tơ không, ma trận số không 
49 I Ma trận đơn vị 
50 sf Véc tơ lực liên kết của hệ thống treo khí nén ở các bánh xe 
51 uf Véc tơ lực liên kết giữa các bánh xe với mặt đường 
52 u Véc tơ các kích thích 
53 x Véc tơ trạng thái 
54 y Véc tơ các thông số ra (thông số đánh giá) 
55 ys Véc tơ t a độ suy rộng của khối lượng được treo 
56 yu Véc tơ t a độ suy rộng của khối lượng không được treo 
57 z Véc tơ các t a độ suy rộng 
58 zs 
Véc tơ dịch chuyển của của thân xe tại vị trí lắp hệ thống 
treo 
59 zsA 
Véc tơ dịch chuyển của thân xe tại vị trí liên kết với thanh 
ổn định tại điểm A 
60 zsd Véc tơ dịch chuyển của vị trí người lái. 
61 zu Véc tơ dịch chuyển của cầu xe tại vị trí bánh xe 
62 zuB 
Véc tơ dịch chuyển của cầu xe tại vị trí liên kết với thanh ổn 
định tại điểm B 
63 zuS 
Véc tơ dịch chuyển của cầu xe tại vị trí đặt hệ thống treo ở 
bánh xe thứ i 
64 wS Véc tơ chuyển vị của khối lượng khí nén 
65 qs Véc tơ các lực suy rộng tác d ng lên thân xe 
66 qu Véc tơ kích thích mặt đường 
67 A, B Các ma trận trạng thái 
68 D, E Các ma trận thông số đánh giá 
69 C Ma trận hệ số cản 
70 Cs, Css Ma trận hệ số cản của giảm chấn hệ thống treo 
71 Cuu Ma trận hệ số cản của lốp xe 
72 Cβ Ma trận hệ số cản của lò xo khí nén 
73 Guw ,Gsw Ma trận kích thước hình h c 
74 Gfs,Gvs Ma trận kích thước hình h c của ô tô 
75 Gs Ma trận kích thước hình h c xác định dịch chuyển thân xe 
76 GsA Ma trận kích thước xác định dịch chuyển thân xe tại điểm A 
77 Gu Ma trận kích thước hình h c xác định dịch chuyển cầu xe 
78 GuB Ma trận kích thước hình h c xác định dịch chuyển cầu xe tại 
vi 
điểm B 
79 GuS 
Ma trận kích thước hình h c xác định dịch chuyển của cầu 
xe tại vị trí đặt hệ thống treo ở bánh xe thứ i 
80 gd Ma trận kích thước xác định vị trí người lái 
81 K, KSS Ma trận độ cứng hệ thống treo 
82 Ke,Kv, Kw Ma trận độ cứng hệ thống treo khí nén 
83 Ku, Kuu Ma trận độ cứng của bánh xe 
84 M Ma trận khối lượng 
85 Ms Ma trận khối lượng được treo 
86 Mu Ma trận khối lượng không được treo 
87 Mw Ma trận khối lượng khối khí nén 
88 Q Ma trận kích thích 
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 
STT Ký hiệu Giải th ch 
1 eVDV 
Estimate Vibration Dose 
Value 
Giá trị gia tốc tới hạn 
2 ISO 
International Organization 
for Standardization 
Tổ chức Quốc tế về Tiêu 
chuẩn hóa 
3 LTR Lateral load Transfer Ratio 
Hệ số phân bố tải tr ng 
ngang 
4 NHTSA 
National Highway Traffic 
Safety Administration 
Cơ quan quản trị an toàn lưu 
thông Đường bộ quốc gia 
5 RMS Root Mean Square 
Giá trị bình phương trung 
bình của gia tốc 
6 PSD
Power Spectral Desity Mật độ phổ công suất 
7 SSF Static Stability Factor Hệ số ổn định tĩnh 
DANH MỤC CÁC BẢNG 
CHƢƠNG I 
Bảng 1.1. Hệ thống giao thông đường bộ Việt Nam ........................................................... 5 
 CHƢƠNG III 
Bảng 3.1: T a độ của các điểm đặt lực ................................ ... 5 5.99066925 
362 91 12.06700039 22457.63867 6.009239674 
363 91 12.10000038 22447.80469 6.025420666 
364 91 12.13300037 22437.96875 6.043990612 
365 91 12.16699982 22447.80469 6.060171604 
366 91 12.19999981 22457.63867 6.078742027 
367 91 12.23400021 22467.47461 6.094923019 
368 91 12.2670002 22457.63867 6.113492966 
369 91 12.30000019 22447.80469 6.129673958 
370 91 12.33399963 22457.63867 6.148244381 
371 91 12.36600018 22447.80469 6.164425373 
372 91 12.39999962 22447.80469 6.182995319 
19 
373 91 12.43299961 22447.80469 6.199176311 
374 91 12.46700001 22467.47461 6.217746735 
375 91 12.5 22467.47461 6.233927727 
376 91 12.53199959 22467.47461 6.252497673 
377 91 12.56700039 22478.71484 6.268678665 
378 91 12.59899998 22478.71484 6.287249088 
379 91 12.63300037 22467.47461 6.30343008 
380 91 12.66600037 22478.71484 6.322000027 
381 91 12.69900036 22478.71484 6.338181019 
382 91 12.7329998 22478.71484 6.356751442 
383 91 12.7670002 22488.54883 6.372932434 
384 91 12.80000019 22488.54883 6.39150238 
385 91 12.83300018 22498.38477 6.407683372 
386 91 12.86699963 22508.21875 6.426253796 
387 91 12.89999962 22498.38477 6.442434788 
388 91 12.93400002 22498.38477 6.461004734 
389 91 12.9659996 22498.38477 6.477185726 
390 91 13 22498.38477 6.495756149 
391 91 13.0340004 22508.21875 6.511937141 
392 91 13.06700039 22508.21875 6.530507088 
393 91 13.09899998 22508.21875 6.54668808 
394 91 13.13300037 22518.05469 6.565258503 
395 91 13.16600037 22518.05469 6.581439495 
396 91 13.20100021 22518.05469 6.600009441 
397 91 13.2329998 22518.05469 6.616190434 
398 91 13.26599979 22518.05469 6.634760857 
399 91 13.30000019 22529.29492 6.650941849 
400 91 13.33300018 22539.12891 6.669511795 
401 91 13.36600018 22518.05469 6.685692787 
402 91 13.39900017 22518.05469 6.70426321 
403 91 13.43299961 22529.29492 6.720444202 
404 91 13.46700001 22539.12891 6.739014149 
405 91 13.5 22539.12891 6.755195141 
406 91 13.53299999 22539.12891 6.773765564 
407 91 13.56700039 22529.29492 6.789946556 
408 91 13.60000038 22539.12891 6.808516502 
409 91 13.63399982 22539.12891 6.824697495 
410 91 13.66699982 22539.12891 6.843267918 
411 91 13.69999981 22558.79883 6.85944891 
412 91 13.73400021 22558.79883 6.878018856 
413 91 13.7670002 22548.96484 6.894199848 
414 91 13.80000019 22539.12891 6.912770271 
415 91 13.83399963 22558.79883 6.928951263 
416 91 13.86600018 22568.63477 6.94752121 
417 91 13.89999962 22568.63477 6.963702202 
418 91 13.93299961 22568.63477 6.982272625 
419 91 13.96700001 22568.63477 6.998453617 
420 91 14 22568.63477 7.017023563 
421 91 14.03299999 22579.875 7.033204556 
422 91 14.06700039 22568.63477 7.051774979 
423 91 14.09899998 22568.63477 7.067955971 
424 91 14.13300037 22579.875 7.086525917 
425 91 14.16699982 22568.63477 7.102706909 
426 91 14.19999981 22579.875 7.121277332 
20 
427 91 14.2329998 22589.70898 7.137458324 
428 91 14.2670002 22589.70898 7.156028271 
429 91 14.30000019 22589.70898 7.172209263 
430 91 14.33399963 22619.21484 7.190779686 
431 91 14.36600018 22609.37891 7.206960678 
432 91 14.39999962 22589.70898 7.225530624 
433 91 14.43299961 22589.70898 7.241711617 
434 91 14.46700001 22589.70898 7.26028204 
435 91 14.5 22609.37891 7.276463032 
436 91 14.53299999 22609.37891 7.295032978 
437 91 14.56599998 22609.37891 7.31121397 
438 91 14.60000038 22619.21484 7.329784393 
439 91 14.63399982 22609.37891 7.345965385 
440 91 14.66699982 22609.37891 7.364535332 
441 91 14.69900036 22609.37891 7.380716324 
442 91 14.73400021 22619.21484 7.399286747 
443 91 14.76599979 22630.45508 7.415467739 
444 91 14.79899979 22619.21484 7.434038162 
445 91 14.83300018 22630.45508 7.450219154 
446 91 14.86600018 22630.45508 7.468789101 
447 91 14.89999962 22640.28906 7.484970093 
448 91 14.93299961 22650.125 7.503540516 
449 91 14.9659996 22640.28906 7.519721508 
450 91 15 22630.45508 7.538291454 
451 91 15.0340004 22630.45508 7.554472446 
452 91 15.06599998 22640.28906 7.57304287 
453 91 15.09899998 22650.125 7.589223862 
454 91 15.13300037 22640.28906 7.607793808 
455 91 15.16699982 22640.28906 7.6239748 
456 91 15.19999981 22650.125 7.642545223 
457 91 15.23400021 22659.96094 7.658726215 
458 91 15.2670002 22669.79492 7.677296162 
459 91 15.30000019 22650.125 7.693477154 
460 91 15.33300018 22659.96094 7.712047577 
461 91 15.36600018 22669.79492 7.728228569 
462 91 15.39900017 22669.79492 7.746798515 
463 91 15.43299961 22650.125 7.762979507 
464 91 15.4659996 22659.96094 7.781549931 
465 91 15.5 22669.79492 7.797730923 
466 91 15.53299999 22669.79492 7.816300869 
467 91 15.56700039 22669.79492 7.832481861 
468 91 15.60000038 22669.79492 7.851052284 
469 91 15.63300037 22681.03516 7.867233276 
470 91 15.66600037 22681.03516 7.885803223 
471 91 15.69999981 22690.87109 7.901984215 
472 91 15.7329998 22690.87109 7.920554638 
473 91 15.76599979 22690.87109 7.93673563 
474 91 15.80000019 22690.87109 7.955305576 
475 91 15.83300018 22690.87109 7.971486568 
476 91 15.86699963 22710.54102 7.990056515 
477 91 15.89900017 22700.70508 8.006237984 
478 91 15.93299961 22690.87109 8.02480793 
479 91 15.9659996 22690.87109 8.040988922 
480 91 16 22700.70508 8.059558868 
21 
481 91 16.03300095 22700.70508 8.075740814 
482 91 16.06699944 22710.54102 8.09431076 
483 91 16.10000038 22710.54102 8.110491753 
484 91 16.13299942 22700.70508 8.129061699 
485 91 16.16600037 22710.54102 8.148826599 
486 91 16.20000076 22710.54102 8.165550232 
487 91 16.2329998 22720.375 8.180862427 
488 91 16.2670002 22720.375 8.198998451 
489 91 16.29999924 22710.54102 8.214962006 
490 91 16.33300018 22710.54102 8.233424187 
491 91 16.36700058 22720.375 8.253080368 
492 91 16.39999962 22730.21094 8.269804001 
493 91 16.43300056 22741.45117 8.288700104 
494 91 16.46699905 22741.45117 8.304989815 
495 91 16.5 22730.21094 8.32366848 
496 91 16.53300095 22730.21094 8.339849472 
497 91 16.56699944 22741.45117 8.35483551 
498 91 16.59900093 22761.12109 8.372862816 
499 91 16.63299942 22741.45117 8.392301559 
500 91 16.66699982 22741.45117 8.408917427 
22 
PL3. MỘT SỐ HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM 
Hình PL3.1. Báo cáo nội dung thí nghiệm tại BM Cơ h ô tô. 
Hình PL3.2. Thiết bị đo độ cứng động lực học theo tần số. 
23 
Hình PL3.3. G đặt thiết bị thí nghiệm. 
Hình PL3.4. Thí nghiệ đo độ cứng động lực học lò xo khí nén. 
24 
Hình PL3.5. Đo độ cứng t nh lò xo khí nén 
25 
PL4. MÔ PHỎNG MẤP MÔ MẶT ĐƢỜNG THEO TIÊU CHUẨN ISO 
Để khảo sát, đánh giá dao động ô tô trên mô hình đảm bảo độ chính xác cần đưa 
thông số đầu vào cho mô hình khảo sát là mấp mô mặt đường ngẫu nhiên theo tiêu chuẩn 
ISO [50],[70]. T các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy biên dạng mặt đường hay độ 
không bằng phẳng của mặt đường thường được mô tả bằng sự mấp mô bề mặt, độ không 
bằng phẳng của mặt đường có đặc tính ngẫu nhiên, ổn định tuân theo luật phân bố Gause. 
Do đó có thể dùng lý thuyết quá trình ổn định ngẫu nhiên thông qua mật độ phổ công suất 
(Power Spectral Desity-PSD) mô tả đặc tính thống kê của mặt đường. 
Theo tiêu chuẩn ISO đưa ra phương pháp biểu thị độ không bằng phẳng ngẫu nhiên 
theo PSD của mặt đường bằng công thức như sau: 
w
0
0
( ) ( )( )
q q
n
G n G n
n
 (PL 4.1) 
Hoặc 
w
0
0
( ) ( )( )
q q
G G 

 

trong đó: Gq(),Gq(n)- Phổ công suất mặt đường; n - Tần số không gian trạng thái; 
n0=0,1(chu kỳ/m), 0(=1 rad/m); Gq(0)- giá trị PSD của mấp mô mặt đường tương 
ứng với 0 hay hệ số của mấp mô mặt đường; w- chỉ số ũ thường lấy giá trị bằng 2. 
Các giá trị của Gq(0)và Gq(n0) được cho trong bảng Bảng PL4.1. Theo tiêu chuẩn 
ISO mặt đường ngẫu nhiên được chia thành 8 loại. 
Bảng PL4.1: Giá trị ISO 8608 của Gq(0)và Gq(n0) [50] 
Loại đƣờng 
Gd(n0)(10
-6
m
3
) Gd(0)(10
-6
m
3
) 
Giới hạn dưới Giới hạn trên Giới hạn dưới Giới hạn trên 
A - 32 - 2 
B 32 128 2 8 
C 128 512 8 32 
D 512 2048 32 128 
E 2048 8192 128 512 
F 8192 32768 512 2048 
G 32768 131072 2048 8192 
H 131072 - 8192 - 
 n0=0.1 chu ỳ/ 0=1 rad/m 
Trong mô phỏng mấp mô mặt đường không bằng phẳng có thể có các cách phân loại 
sau: 
26 
Random Disturbances
q2
1
1
s
v0
2*pi *0.1*v0
Product 1
ProductMath
Function
sqrt
Constant 1
2.55e-4
Constant
1
Band -Limited
White Noise
- Phân loại theo tính quy luật của mấp mô: Loại mặt đường có quy luật phân tán, như 
mặt đường hình sóng sin, sóng xung bậc thang, sóng nửa hình sin  
- Phân loại theo miền mô phỏng: Mô phỏng trên miền thời gian và mô phỏng theo 
miền tần số. 
Các phương pháp mô phỏng phần lớn sử d ng PSD thông qua các phương pháp biến 
đổi khác nhau để có được số liệu mấp mô biên dạng mặt đường trên miền tần số hoặc 
trên miên thời gian. 
Có nhiều phương pháp khác nhau để thiết lập mô hình trên miền thời gian như: 
Phương pháp l c tuyến tính(Linear Filtering White Noise Method-LFWN), phương pháp 
phân tán trên cơ sở hàm phân thức của PSD(Integral Unit White Noise Method-IUWN), 
Phương pháp chồng chất hàm điều hòa, ngoài ra còn một số phương pháp sử d ng mô 
hình phân tích phân chia thời gian 
Dưới đây sử d ng phương pháp mô phỏng mấp mô mặt đường ngẫu nhiên theo ISO 
thực hiện trong phần mềm Simulink trong miền thời gian. 
Biểu thức toán h c biểu diễn mấp mô mặt đường ngẫu nhiên trong miền thời gian 
được xác định như sau [70]: 
0 0
( ) 2 . . . ( ) ( ).
r r q
z t v n z t G v.w(t) 
 (PL 4.2) 
Trong đó: zr(t)- Mấp mô mặt đường; w(t)- Tín hiệu nguồn ồn trắng có phổ công suất 
tương ứng là 1; 0= 2 f0=2 fvn0; v- Vận tốc chuyển động của ô tô. 
T biểu thức (PL4.2) mấp mô mặt đường được tính bằng phương pháp số thông qua 
phần mềm Matlab-Simulink như sau. 
Hình PL4.1. Khối mô phỏng mấp mô mặt đường ngẫu nhiên theo ISO 
27 
PL5. THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE THÍ NGHIỆM 
Bảng PL5.1. Thông số kỹ thuật ô tô UNIVERSE K43-2F14. 
STT Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị 
1.1 Nhãn hiệu, số loại UNIVERSE K43-2F14 
1.2 Công thức bánh xe 4x2R 
2 Thông số về ch thƣớc 
2.1 Kích thước bao: Dài x Rộng x Cao 
12060 x 2500 x 
3540 
mm 
2.2 Chiều dài cơ sở L 6150 mm 
2.3 Vết bánh xe trước/sau 2050/1860 mm 
2.4 Vết bánh xe sau phía ngoài 2185 mm 
2.5 Chiều dài đầu xe 2670 mm 
2.6 Chiều dài đuôi xe 3240 mm 
2.7 Khoảng sáng gầm xe 190 mm 
2.8 Góc thoát trước/sau 9o/ 9o độ 
3 Thông số về khối lƣợng 
3.1 Khối lượng bản thân m0 12800 kg 
3.1.1 Khối lượng bản thân trên tr c trước mf0 4700 kg 
3.1.2 Khối lượng bản thân trên tr c sau mr0 8100 kg 
3.2 Số người cho phép trở kể cả người lái 43 Người 
3.3 Hành lý mang theo 305 kg 
3.4 Khối lượng toàn bộ của ô tô mcar 15900 kg 
3.4.1 
Khối lượng toàn bộ của ô tô trên tr c 
trước 
mf 5990 kg 
3.4.2 
Khối lượng toàn bộ của ô tô trên tr c 
sau 
mr 9910 kg 
4 Thông số về t nh năng chuyển động 
4.1 Tốc độ cực đại của xe Vmax 105 km/h 
4.2 Độ dốc lớn nhất xe vượt được 29,02 % 
4.3 
Thời gian t ng tốc của xe t lúc khởi 
hành đến khi đi hết quãng đường 
200m 
S 21,5 m 
4.4 
Góc ổn định tĩnh ngang của xe khi đầy 
tải/ không tải 
39
013‟/36043‟ độ 
4.5 Tần số dao động của phần được treo f0 81,65/79,61 lần/ phút 
4.6 
Quãng đường phanh của xe ở tốc độ 
30km/h khi không tải/ đầy tải 
 6,12/6,41 m 
4.7 
Gia tốc phanh của xe ở tốc độ 30km/h 
khi không tải/ đầy tải 
 6,24/5,95 m/s
2
4.8 
Bán kính quay vòng nhỏ nhất của xe 
theo vết bánh xe trước phía ngoài 
Rqvmin 10,1 m 
5 Lốp trƣớc và lốp sau 12R22.5 Inch 
5.1 
Tải tr ng cho phép đối với lốp đơn 
(KG/1lốp)/áp xuất lốp 
 3350/830 kPa 
5.2 
Tải tr ng cho phép đối với lốp kép 
(KG/1lốp)/áp xuất lốp 
 3075/830 kPa 
6 Hệ thống treo Ph thuộc, khí nén, giảm chấn thủy lực 
6.1 Treo trước 
 - Số lò xo khí nén 2 Chiếc 
28 
 - Khoảng cách hai lò xo khí nén 1240 mm 
 - Đường kính lò xo khí nén 285 mm 
6.2 Treo sau: 
 - Số lò xo khí nén 4 Chiếc 
 - Khoảng cách hai lò xo khí nén 1600 mm 
 - Đường kính lò xo khí nén 285 mm 
Do thực tế hạn chế về điều kiện thí nghiệm nên một số liệu của ô tô khách d ng để 
khảo sát NCS tham khảo bảng thông số kỹ thuật của nhà sản xuất đã thiết kế và đ ng ký 
với C c Đ ng kiểm Việt Nam. 
Mô men quán tính của khối lượng được treo có thể xác định bằng các cách sau: 
+ Xác định thông qua hỗ trợ của phần mềm 3D: Hiện nay có nhiều phần mềm hỗ trợ 
thiết kế 3D như SolidWork, Inventor, CatiaSau khi vẽ hình dáng, định kích thước, gắn 
vật liệu thì phần mềm sẽ tính các thông mô men quán tính khối lượng, t a độ tr ng tâm 
+ Xác định thông qua thí nghiệm: Mô men quán tính của các chi tiết ô tô có thể xác 
định bằng con đường thực nghiệm [7]. Trong thực nghiệm thường d ng phương pháp 
“lắc” hoặc phương pháp dao động xoắn để xác định mô men quán tính. 
+ Xác định bằng lý thuyết: Mô men quán tính của khối lượng được treo có thể được 
tính thông qua định lý Huygen. Nhưng vì không đủ kinh phí để chế tạo sàn lắc, nghiên 
cứu sinh xin tính gần đúng mô men quán tính của khối lượng được treo Jy và Jx 
Bảng PL5.2. C c thông số c định bằng thực tế và tính toán lý thuyết. 
STT Thông số 
Ký 
hiệu 
Giá trị Đơn vị 
1 Khối lượng toàn bộ mcar 15900 kg 
- Phân bố tr c trước mf 5990 kg 
- Phân bố tr c sau mr 9910 kg 
2 Khối lượng phần được treo ms 14081 kg 
- Phân bố tr c trước m1 5305 kg 
- Phân bố tr c sau m2 8776 kg 
3 
Khối lượng phần không được treo 
trước 
muf 663 kg 
4 
Khối lượng phần không được treo 
sau 
mur 1156 kg 
5 
Mô men quán tính khối lượng được 
treo quanh tr c Ox 
Jy 21322 kg.m
2 
6 
Mô men quán tính khối lượng được 
treo quanh tr c Oy (góc lắc ngang ô 
tô) 
Jx 24542 kg.m
2
7 Mô men quán tính cầu trước Juf 696.5 kg.m
2 
8 Mô men quán tính cầu sau Jur 999.8 kg.m
2
9 Hệ số cản của hệ thống treo trước csf 8560 Ns /m 
29 
10 Hệ số cản của hệ thống treo sau csr 9804 Ns/m 
11 Độ cứng của lốp trước kuf 493211 N/m 
12 Độ cứng của lốp sau kur 986422 N/m 
13 Độ cứng thanh ổn định cầu trước kaf 15000 N/m 
14 Độ cứng thanh ổn định cầu sau kar 20000 N/m 
15 Chiều dài cơ sở của xe L 6,150 m 
16 
Khoảng cách t tr ng tâm đến cầu 
trước 
lf 2,317 m 
17 
Khoảng cách t tr ng tâm đến cầu 
sau 
lr 3,833 m 
Bảng PL5.3. C c thông số dùng t nh to n hệ thống treo khí nén. 
STT Thông số 
Ký 
hiệu 
Giá trị Đơn vị 
1 
Các thông số tính toán lò xo khí nén cầu trƣớc 
Hệ số đàn hồi trong lò xo khí nén Ke 14300 N/m 
Hệ số đàn hồi trong bình ph và ống 
dẫn 
Kv 218870 N/m 
Hệ số cản giảm chấn khí nén thực tế Cz 3324 Ns
2
/m
2
2 Các thông số tính toán lò xo khí nén cầu sau 
Hệ số đàn hồi trong lò xo khí nén Ke 28600 N/m 
Hệ số đàn hồi trong bình ph và ống 
dẫn 
Kv 437740 N/m 
Hệ số cản giảm chấn khí nén thực tế Cz 3324*2 Ns
2
/m
2
3 Hệ số dòng chảy Cd 0,7 
4 Áp suất khí quyển Pa 100000 [Pa] 
5 Áp suất tuyệt đối trong Lò xo khí P0 800000 [Pa] 
6 Thể tích lò xo khí nén Vb 0.028 m
3
7 Thể tích bình khí ph Vr 0.048 m
3
8 Diện tích làm việc của lò xo khí nén Ae 0.0327 m
2
9 Diện tích đường ống khí As 1.26x10
-5
 m
2
10 Chỉ số nén đa biến n 1.4