Luận văn Nghiên cứu hoán ðổi hệ thống treo cơ khí của xe bus thành hệ thống treo khí (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu hoán ðổi hệ thống treo cơ khí của xe bus thành hệ thống treo khí (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯƠNG QUỐC CÔNG NGHIÊN CỨU HOÁN ÐỔI HỆ THỐNG TREO CƠ KHÍ CỦA XE BUS THÀNH HỆ THỐNG TREO KHÍ NGÀNH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ÐỘNG LỰC - 60520116 S K C0 0 5 0 7 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4/2016
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯƠNG QUỐC CÔNG NGHIÊN CỨU HOÁN ĐỔI HỆ THỐNG TREO CƠ KHÍ CỦA XE BUS THÀNH HỆ THỐNG TREO KHÍ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2016
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯƠNG QUỐC CÔNG NGHIÊN CỨU HOÁN ĐỔI HỆ THỐNG TREO CƠ KHÍ CỦA XE BUS THÀNH HỆ THỐNG TREO KHÍ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN VĂN TRẠNG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2016
4. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 04 năm 2016 (Ký tên và ghi rõ họ tên) i
5. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Trương Quốc Công Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 1983 Nơi sinh: Long An Quê quán: Long An Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 171 Dương Đình Hội, P. Phước Long B, Q9, Tp. HCM Fax: E-mail: II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 2001 đến 2003 Nơi học (trường, thành phố): Trường Kỹ Thuật Cao Thắng Ngành học: Cơ khí ô tô 2. Đại học: Hệ đào tạo: Vừa học vừa làm Thời gian đào tạo từ 2005 đến 2010. Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM. Ngành học: Ô tô – máy động lực. Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Thiết kế mô hình động cơ T880 dùng trong giảng dạy thực hành bảo dưỡng sửa chữa. Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Trường ĐH BK TP.HCM. Người hướng dẫn: Thầy Nguyễn Thanh Hùng. III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Từ năm 2011 đến tháng Công ty cổ phần cơ khí Công nhân 01 năm 2012 xây dựng giao thông Công ty cổ phần cơ khí Từ 02 năm 2012 đến nay Phó quản đốc xây dựng giao thông ii
6. CẢM TẠ Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc nhất tới TS Nguyễn Văn Trạng, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ đạo sâu sắc về mặt khoa học, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn: “Nghiên cứu hoán đổi hệ thống treo cơ khí của xe Bus thành hệ thống treo khí ” . Xin chân thành cảm ơn tất cả quý thầy cô khoa CKĐ Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, các bạn học viên cùng khóa đã tận tình giúp đỡ để tôi hoàn thành đề tài này. Do thời gian có hạn nên chắc chắn đề tài còn nhiều thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của tất cả quý thầy cô, anh chị và các bạn. Xin chân thành cám ơn! TP. HCM, ngày tháng 04 năm 2016 iii
7. TÓM TẮT Mục tiêu của đề bài là trình bày kết quả tính toán độ êm dịu và ổn định chuyển động của xe khi chuyển đổi hệ thống treo từ treo cơ khí sang treo khí. Các dao động cơ học của ô tô trong quá trình chuyển động bao gồm: biên độ, tần số, gia tốc, các yếu tố này có thể ảnh hưởng tới sự an toàn của hàng hóa và trạng thái của con người trên ô tô. Kết quả tính toán cho thấy được những ưu điểm vượt trội của hệ thống treo khí so với hệ thống treo cơ khí nhằm mục đích đảm bảo yêu cầu về độ êm dịu trong chuyển động, tạo điều kiện nâng cao tính an toàn cho hàng hóa trên xe, đảm bảo duy trì sức khoẻ, giảm thiểu những mệt mỏi vật lý và tâm sinh lý của lái xe và hành khách. iv
8. ABSTRACT The purpose of this study is the result of calculation of the level of smooth and stable of the bus when converting suspension from mechanical suspension to air suspension. The mechanical vibrations of the automobile in moving process includes: amplitude, frequency, acceleration, These factors may affect the safety of goods and the human state in the bus. This result also shows the great strengths of air suspension than mechanical suspension so that the requirement of smooth level in movement is guaranteed which is a good condition to rise the safety of goods in the bus, maitain human health, reduce physical fatigue and psychological tireness of drivers and passengers. v
9. MỤC LỤC TRANG LỜI CAM ĐOAN i LÝ LỊCH KHOA HỌC ii CẢM TẠ iii TÓM TẮT iv ABSTRACT v MỤC LỤC vi DANH MỤC CÁC HÌNH xi DANH MỤC BẢNG xiii LỜI NÓI ĐẦU 1 Chương 1 TỔNG QUAN 2 1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu 2 1.2 Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước 2 1.2.1 Một số nghiên cứu trong nước 2 1.2.2 Một số nghiên cứu trên thế giới 3 1.3 Mục đích và ý nghĩa của đề tài 4 1.3.1 Mục đích của đề tài: 4 1.3.2 Ý nghĩa của đề tài: 4 1.4 Giới hạn và phương pháp nghiên cứu đề tài: 4 1.4.1 Giới hạn 4 1.4.2 Phương pháp nghiên cứu : 4 Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG TREO TRÊN Ô TÔ 5 2.1 Công dụng yêu cầu của hệ thống treo. 5 2.2 Phân loại hệ thống treo 7 2.3 Cấu tạo, nguyên lý cơ bản các bộ phận trong hệ thống treo. 7 2.3.1 Loại nhíp 8 2.3.2 Loại khí nén 9 2.4. Cấu tạo nguyên lý làm việc của hệ thống treo cơ khí 11 vi
10. 2.4.1. Bộ phận đàn hồi: 11 2.4.2. Bộ phận dẫn hướng 13 2.4.3 Bộ phận giảm chấn 14 2.4.4 Thanh ổn định ngang 16 2.4.5 Các bộ phận khác 17 Chương 3 LỰA CHỌN, PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO 18 3.1 Một vài hệ thống treo khí điển hình 18 3.1.1 Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng balon khí nén 18 3.1.2 Hệ thống treo phụ thuôc sử dụng buồng đàn hồi khí nén kết hợp lá nhíp 19 3.2 Hệ thống cung cấp và tự động điều chỉnh chiều cao cho hệ thống treo khí nén 22 3.2.1 Những yêu cầu của hệ thống treo cơ cấu điều khiển khí nén 22 3.2.2 Các trạng thái tải trọng đặt lên hệ treo khí nén 22 3.2.2.1 Khi giảm tải trọng 22 3.2.2.2 Trạng thái tự nhiên 22 3.2.2.3 Khi tăng tải trọng 23 3.2.3 Hệ thống cung cấp khí nén 23 3.2.4 Hệ thống đàn hồi khí nén điều khiển điện từ 24 3.2.4.1 Cảm biến vị trí 24 3.2.4.2 Bộ chuyển đổi tín hiệu và các dạng tín hiệu điều khiển 25 3.2.4.3 Microcomputer 26 3.2.4.4 Các bộ nhớ ( memory) 26 3.2.4.5 Bộ vi xử lý 26 3.2.4.6 Tín hiệu điều khiển 26 3.2.4.7 Cơ cấu chấp hành van điều khiển điện từ. 27 Chương 4 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE BUS TRACOMECO HM B75 28 4.1 Các thông số kỹ thuật 28 4.2 Thiết kế sơ bộ. 32 4.2.1 Một số yêu cầu trong QCVN10:2011/BGTVT. 34 4.2.2 Một số điểm lưu ý trong bố trí chung ô tô CNG 75 chỗ. 35 vii
11. 4.3 Xác định tọa độ trọng tâm và bán kính quay vòng của ô tô [ 1, 2, 4 ] 35 4.3.1 Các giả thiết dùng để xác định tọa độ trọng tâm của ô tô 35 4.3.2 Tính toán tọa độ trọng tâm 36 4.3.2.1 Tọa độ trọng tâm theo chiều dọc. 36 4.3.2.2 Tọa độ trọng tâm theo chiều cao. 37 4.3.2.3 Xác định bán kính quay vòng và hành lang quay vòng của ôtô. 38 4.3.2.4 Kết quả tính toán và phương hướng nâng cao chất lượng thiết kế. 40 4.4 Kiểm tra độ bền hệ thống treo và tính toán độ êm dịu của xe CNG 75 chổ 41 4.4.1 Các thông số kỹ thuật dùng để kiểm tra độ bền hệ thống treo và tính toán độ êm dịu xe CNG 75 chỗ. 41 4.4.2 Tính toán kiểm tra độ bền hệ thống treo và tính toán độ êm dịu xe CNG 75 chỗ [7] . 42 4.4.2.1 Về độ bền của hệ thống treo . 42 4.4.2.2 Về độ êm dịu của xe. 42 4.4.3 Nhận xét và giải pháp khắc phục hạn chế. 47 4.5 Tính toán kiểm tra tính ổn định của ô tô CNG 75 chổ [ 7 ] 48 4.5.1 Các giả thiết dùng để tính toán kiểm tra ổn định của ô tô. 48 4.5.2. Tính toán kiểm tra ổn định của ô tô. 48 4.5.2.1 Ổn định dọc ô tô. 48 4.5.2.2 Ổn định ngang ô tô. 50 4.5.3 Tính toán tần số dao động của hai hệ thống treo khảo sát 51 4.5.3.1 Tính toán lốp xe 51 4.5.3.2 Tính độ cứng nhíp lá 52 4.5.3.3 Hệ số giảm chấn 52 4.5.3.4 Tính tần số dao động cho hệ thống 53 Chương 5 ĐÁNH GIÁ ĐỘ ÊM DỊU CỦA HỆ THỐNG 57 5.1 Giới thiệu chung [ 3, 6 ] 57 5.1.1 Ảnh hưởng của dao động đối với cơ thể con người: 57 5.1.2 Các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động 58 viii
12. 5.1.2.1 Chỉ tiêu về tần số dao động 58 5.1.2.2 Chỉ tiêu gia tốc và thời gian dao động 59 5.1.2.3 Chỉ tiêu về gia tốc và vận tốc dao động 59 5.1.2.4 Tiêu chuẩn quốc tế về dao động 60 5.1.2.5 Giới thiệu tiêu chuẩn về dao động của Việt Nam: 62 5.1.3 Chỉ tiêu về an toàn chuyển động và tải trọng tác dụng xuống nền đường63 5.2 Khảo sát kết cấu và thông số kỹ thuật 66 5.2.1 Kết cấu hệ dao động ô tô 66 5.2.1.1 Phần được treo 66 5.2.1.2 Phần không được treo 66 5.2.1.3 Hệ thống treo 67 5.2.1.4 Lốp 67 5.2.2. Thông số kết cấu, tác dụng các bộ phận của hệ thống treo 67 5.2.2.1 Thành phần đàn hồi 67 5.2.2.2 Bộ phận giảm chấn 68 5.2.2.3 Bộ phận dẫn hướng 68 5.2.2.4 Sự đàn hồi của lốp 69 5.3 Mô hình dao động ô tô 69 5.3.1 Mô hình không gian 69 5.3.2 Mô hình phẳng 70 5.3.3 Mô hình dao động tương đương 70 5.4 Tính toán dao động của hệ thống treo 71 5.4.1 Hàm kích động từ mặt đường 71 5.4.2 Dao động trong mặt phẳng thẳng đứng có hàm kích động từ mặt đường 72 5.4.3 Đánh giá dao động của hệ thống treo 81 5.4. 3.1 Trọng số gia tốc (r.m.s) 82 5.4.3.2 Tính toán tần số dao động riêng 82 5.5 So sánh hệ thống treo khí với hệ thống treo cơ khí 84 Chương 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 96 ix
13. 6.1 Kết luận 96 6.2. Hướng phát triển. 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 PHỤ LỤC 99 x
14. DANH MỤC CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2. 1 Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp lá 8 Hình 2. 2 Sơ đồ nguyên lý kết cấu của hệ thống treo khí nén. 11 Hình 2. 3 Kết cấu bộ nhíp. 12 Hình 2. 4 Sơ đồ bộ phận hướng của hệ thống treo phụ thuộc nhíp. 13 Hình 2. 5 Sơ đồ bố trí giảm chấn ống 14 Hình 2. 6 Sơ đồ cấu tạo giảm chấn thuỷ lực 2 lớp vỏ 15 Hình 3. 1 Hệ thống treo trước phụ thuộc sử dụng Balon khí nén 18 Hình 3. 2 Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng balon khí nén và nhíp lá 19 Hình 3. 3 Sơ đồ bố trí hệ thống treo trước 20 Hình 3. 4 Sơ đồ hệ thống treo sau 21 Hình 3. 5 Trạng thái giảm tải của hệ treo 22 Hình 3. 6 Trạng thái tự nhiên của hệ treo 22 Hình 3. 7 Trạng thái đầy tải của hệ treo 23 Hình 3. 8 Sơ đồ cung cấp khí nén 23 Hình 3. 9 Nguyên lý làm việc điều khiển van điện từ 24 Hình 3. 10 Sơ đồ mạch điện của bộ cảm biến vị trí 25 Hình 3. 11 Các dạng tín hiệu điều chỉnh 25 Hình 3. 12 Sơ đồ khối Microcomputer 26 Hình 3. 13 Tín hiệu điều khiển và mạch điều khiển 27 Hình 3. 14 Nguyên lý làm việc của van điều khiển điện từ 27 Hình 4.1: Sản phẩm xe hoàn thiện 28 Hình 4. 2 Bố trí chung CNG 75 chỗ. 33 Hình 4. 3 Sơ đồ chassi nguyên thủy 33 Hình 4. 4 Sơ đồ chassi hạ 170 mm so với ban đầu 34 Hình 4. 5 Sơ đồ tọa độ trọng tâm theo chiều dọc 36 xi
15. Hình 4. 6 Sơ đồ tính tọa độ trọng tâm theo chiều cao 38 Hình 4. 7 Sơ đồ xác định bán kính quay vòng của ôtô 39 Hình 4. 8 Sơ đồ xác định hành lang quay vòng của ôtô 39 Hình 4. 9 Khả năng quay vòng của xe theo QCVN 10 : 2011/BGTVT 41 Hình 4. 10 Sơ đồ tính toán ổn định dọc khi ô tô lên dốc . 48 Hình 4. 11 Sơ đồ tính toán ổn định khi ô tô xuống dốc . 49 Hình 4. 12 Sơ đồ tính toán ổn định ngang 50 Hình 4.13: Biểu đồ tần số dao động HTT trước 56 Hình 4.14: Biểu đồ tần số dao động HTT sau 56 Hình 5.1 Hệ trục tọa độ quy định trong ISO 2631 60 Hình 5. 2 Các giới hạn của gia tốc thẳng đứng trong các khoảng thời gian tác dụng cho phép theo ISO/DIS 2631 và hệ trục tọa độ quy định trong ISO 2631 61 Hình 5. 3 Vùng chỉ dẫn sức khỏe ISO 2631-1:1997 61 Hình 5. 4 Vùng chỉ dẫn sức khoẻ theo ISO 2631 và TCVN 6964 63 Hình 5. 5 Quan hệ tần số dao động riêng n phần được treo với độ võng tĩnh ft 68 Hình 5. 6 Mô hình không gian hệ dao động 69 Hình 5. 7 Mô hình phẳng hệ dao động ôtô 4 bậc tự do 71 Hình 5. 8 Sơ đồ tính toán mô hình phẳng dao động ôtô 71 Hình 5. 9 Các thông số của xe Bus Samco B75 80 Hình 5. 10 Đồ thị chuyển vị của xe Bus B75 80 Hình 5. 11 Đồ thị vân tốc của xe Bus B75 81 Hình 5. 12 Đồ thị gia tốc của xe Bus B75 81 Hình 5. 13 Bảng số liệu thông số xe khi không tải 84 Hình 5. 14 Biểu đồ tần số dao động riêng và trọng số gia tốc với profin mặt đường dạng bước nhảy 87 Hình 5. 15 Biểu đồ tần số dao động riêng và trọng số gia tốc với profin mặt đường dạng nửa hình sin 89 Hình 5. 16 Sản phẩm xe hoàn thiện 91 Hình 5. 17 Cơ cấu nâng hạ cửa điều khiển khí nén 92 xii
16. DANH MỤC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 4. 1 Các thông số kỹ thuật của xe khảo sát 28 Bảng 4. 2 Bảng toạ độ trọng tâm theo chiều cao 37 Bảng 4. 3 Bảng số liệu bán kính hành lang quay vòng 40 Bảng 4. 4 Khối lượng đặt lên hệ thống treo 42 Bảng 4. 5 Bảng kết quả tính toán độ cứng cho hệ thống treo trước và hệ thống treo sau theo tải trọng ô tô tăng từ lúc không tải đến đầy tải: 44 Bảng 4. 6 Kết quả tính toán tần số dao động 45 Bảng 4. 7 Bảng kết quả tính toán tần số dao động cho cả hai hệ thống treo 53 Bảng 5. 1 Phản ứng về tiện nghi với môi trường dao động (ISO 2631-1:1997) 62 Bảng 5. 2 Phản ứng của cơ thể đối với những mức dao động khác nhau (TCVN 6964) 63 Bảng 5. 3 Sáu bậc tự do của mô hình 3D dao động ôtô bao gồm: 70 Bảng 5. 4 Bảng số liệu tần số dao động và trọng số gia tốc của hai hệ thống treo với profil mặt đường dạng bước nhảy 85 Bảng 5. 5 Bảng số liệu tần số dao động và trọng số gia tốc của hai hệ thống treo với profil mặt đường dạng nửa hình sin 88 xiii
17. LỜI NÓI ĐẦU Việc nắm bắt những tiến bộ về khoa học kỹ thuật không chỉ bó gọn trong chuyên ngành đã học mà yêu cầu thực tế là chúng ta phải tìm hiểu cả những lĩnh vực có liên quan. Hiện nay, do đời sống con người ngày càng nâng cao, nhu cầu đi lại của con người ngày càng lớn thì ô tô vẫn là phương tiện không thể thay thế, nhất là trong vận chuyển nội địa. Chính vì lí do đó mà chiếc ô tô ngày càng được hoàn thiện để thỏa mãn yêu cầu ngày càng cao của con người. Trên ô tô, hệ thống treo có vai trò hết sức quan trọng, nó quyết định đến độ ổn định của bánh xe trên mặt đường. Đối với xe khách nó còn phải đảm bảo sự tiện nghi thoải mái khi đi trên xe. Sau thời gian học tập tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM em đã lựa chọn đề tài “NGHIÊN CỨU CHUYỂN ĐỔI HỆ THỒNG TREO XE BUS SAMCO B75 TỪ TREO CƠ KHÍ SANG TREO KHÍ ’’. Với những kiến thức đã học và các tài liệu thu thập được trong thời gian học tập, cùng với sự hướng dẫn, chỉ bảo giúp đỡ tận tình của thầy giáo TS. NGUYỄN VĂN TRẠNG, cùng các thầy giáo trong khoa, qua sự nổ lực cố gắng của bản thân em đã hoàn thành báo cáo đề tài của mình. Mặc dù vậy cũng không tránh khỏi những thiếu sót do trình độ còn hạn chế, nhưng em tin tưởng đã làm việc hết sức để hoàn thành các yêu cầu mà đồ án đã đặt ra. Em xin chân thành cảm ơn thầy Trạng cũng như các thầy trong bộ môn ô tô Tp. HCM, ngày tháng 04 năm 2016 Học viên thực hiện TRƯƠNG QUỐC CÔNG 1
18. Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu Giao thông vận tải đường bộ đóng vai trò quan trọng đối với nền kinh tế của một quốc gia. Nền kinh tế ngày càng phát triển kèm theo đó nhu cầu của con người ngày càng đòi hỏi cao, nhu cầu đi lại là một nhu cầu không thể thiếu trong thời đại ngày nay. Ô tô không chỉ là phương tiện vận tải nữa mà như là ngôi nhà thứ hai của con người đặc biệt là ở các nước phát triển. Vì vậy ô tô ngoài tốc độ cao còn phải tạo cảm giác êm dịu thoải mái và an toàn cho người sử dụng. Công nghiệp ô tô ngày càng có những tiến bộ vượt bậc để đuổi kịp nhu cầu của xã hội. Một trong những hệ thống tạo cảm giác thoải mái êm dịu cho tài xế và hành khách là hệ thống treo. Ngày nay hệ thống treo khí nén được đưa vào sử dụng ngày càng nhiều. Hệ thống treo khí nén có nhiều ưu đểm vượt trội so với các hệ thống treo khác, tạo cảm giác êm dịu thoải mái người sử dụng. 1.2 Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước 1.2.1 Một số nghiên cứu trong nước Luận văn thạc sĩ của tác giả Trương Thái Thanh , khoa cơ khí động lực , trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP. HCM : “Nghiên cứu tính toán và đánh giá dao động của một số hệ thống treo trên xe đời mới” .Trong đề tài này tác giả đã vận dụng lý thuyết dao động ôtô để khảo sát, tính toán dao động đối với hai xe từ đó rút ra được những đánh giá có tính khoa học về độ êm dịu và an toàn chuyển động của hai loại xe này. Đề xuất và tính toán hệ thống treo tối ưu để nâng cao độ êm dịu và an toàn chuyển động của xe, đồng thời phải đảm bảo được các chỉ tiêu về độ êm dịu và an toàn chuyển động. Đề tài “Thiết kế hệ thống treo trước ô tô khách 46 chổ trên cơ sở Hyundai Aerospace”. Nội dung đề tài liên quan đến việc tính toán hệ thống treo trước với việc sử dụng hệ thống treo khí . Đề tài này đã đưa ra được các phương trình xác 2
19. định các thông số bộ phận đàn hồi hệ thống treo khí và phương pháp điều khiển hệ thống treo khí. 1.2.2 Một số nghiên cứu trên thế giới Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu liên quan đến việc ứng dụng và thử nghiệm hệ thống treo khí trong việc nâng cao độ êm dịu và ổn định cho xe. Dưới đây là một số nghiên cứu về hệ thống treo khí và kết quả đạt được: Nghiên cứu phát triển mô hình thử nghiệm lò xo khí [ S.J.LEE, Development And Analysis Of An Air Spring Model, Myongji University, 2009, 9.] trong nghiên cứu này S. J. Lee đã chỉ ra rằng đặc tính độ cứng của các túi khí có thể thay đổi được. Độ cứng lò xo khí chịu ảnh hưởng của sự thay đổi thể tích các túi khí, diện tích bề mặt làm việc, nhiệt độ và các biến đổi của khối lượng khí trong túi khí. Và cũng đề cập đến sự tăng của thể tích túi khí làm giảm độ cứng của nó. Một nghiên cứu khác của Li Liu, Weihua Zhang, Yan Li về ảnh hưởng của buồng khí phụ đến độ cứng lò xo khí [ Li Liu, Weihua Zhang, Yan Li, Research On Stiffness Of Air-Spring With Auxiliary Chamber And Its Equivalent Model, Southwest Jiaotong University, 2013, 12.] cũng chỉ ra rằng sự tăng thể tích của buồng khí phụ sẽ làm giảm độ cứng của túi khí, độ cứng của túi khí sẽ tăng tỉ lệ thuận với sự tăng của áp suất làm việc của nó. Công nghệ điều khiển hệ thống treo khí bằng điện tử ECAS [EN Yi-kai, Stiffness-damping matching method of an ECAS system based on LQG control, J. Cent. South University, 2014, 446(7): 440 - 446.] được Chen Yi-kai với những cải tiến trong việc tăng độ thoải mái và tiện nghi bằng cách giảm độ cứng các lò xo khí, cho phép điều khiển chiều cao các túi khi thông qua hệ thống cung cấp khí nén kết nối với lò xo khí . Một nghiên cứu khác của Zhengchao. Xie [Zhengchao. Xie, A Noise-Insensitive Semi-Active Air Suspension for Heavy-Duty Vehicles with an Integrated Fuzzy - Wheelbase Preview Control, University of Macau, 2013, 12.] có đề cập đến vấn đề sử dụng hệ thống treo khí trên những xe có tải trọng lớn, nó làm giảm bớt các rung động từ mặt đường tác dụng lên và điều chỉnh chiều cao của xe. 3
20. 1.3 Mục đích và ý nghĩa của đề tài 1.3.1 Mục đích của đề tài: Với tiêu chí phục vụ hành khách ngày một tốt hơn đặc biệt là người khuyết tật đang sử dụng xe lăn thì xe phải có những đặc tính như gầm thấp, có khả năng nâng hạ chiều cao thân xe để người khuyết tật có thể dễ dàng lên xuống thì chỉ có xe với hệ thống treo khí mới đảm nhận được vai trò này. Mục tiêu của đề tài này là tính toán đánh giá độ êm dịu và ổn định chuyển động của xe khi chuyển đổi hệ thống treo của xe từ treo cơ khí sang treo khí , là cơ sở đề xuất chuyển đổi hệ thống treo của hệ thống xe bus hiên tại để phục vụ hành khách ngày một tốt hơn. 1.3.2 Ý nghĩa của đề tài: Tạo ra dòng sản phẩm đáp ứng được nhu cầu và thị hiếu của xã hội trong công tác phục vụ hành khách công cộng . Đồng thời qua đây giúp học viên làm quen với các kết cấu mới của hệ thống treo khí nén, qua đó thấy được tại sao ô tô có trang bị hệ thống treo khí nén có kết cấu phức tạp hơn loại khác và giá thành lại cao nhưng tại sao người ta vẫn ưa chuộng loại này và nó có xu hướng được sử dụng rộng rải trong tất cả các loại xe ngày nay. 1.4 Giới hạn và phương pháp nghiên cứu đề tài: 1.4.1 Giới hạn Trong quá trình chuyển động, ô tô thực chất là một cơ hệ phức tạp với nhiều liên kết đàn hồi giữa các bộ phận có khối lượng khác nhau. Việc nghiên cứu tính toán dao động của hệ thống treo trên mô hình toàn bộ xe là quá phức tạp. Với mục tiêu và nhiệm vụ đặt ra, đề tài chỉ sử dụng mô hình trong mặt phẳng đứng dọc (XOZ) để tính toán dao động đối với xe là chính. 1.4.2 Phương pháp nghiên cứu : Từ những số liệu ban đầu do nhà chế tạo cung cấp (độ cứng hệ thống treo C2, hệ số giảm chấn K2, khối lượng được treo m2 và không được treo m1 ) của hai hệ thống treo của xe, ta tiến hành xây dựng mô hình, thiết lập các hệ phương trình vi phân mô tả chuyển động của hệ, sau đó tính toán được những thông số về đáp ứng của hệ dao động ôtô từ đó so sánh nhằm đánh giá được độ êm dịu và an toàn chuyển động của xe, bên cạnh đó có biện pháp cải tiến thay đổi các tham số kết cấu nếu thấy cần thiết. 4
21. Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG TREO TRÊN Ô TÔ 2.1 Công dụng yêu cầu của hệ thống treo. Trên ô tô, hệ thống treo và cụm bánh xe được gọi là phần chuyển động của ô tô. Chức năng cơ bản của phần chuyển động là tạo điều kiện thực hiện “chuyển động bánh xe” của ô tô , đảm bảo các bánh xe lăn và thân xe chuyển động tịnh tiến để thực hiện nhiệm vụ vận tải của ôtô. Chuyển động bánh xe đòi hỏi các tương hổ giữa bánh xe và thân xe phải có khả năng truyền lực và mômen theo các quan hệ nhất định. Trong chức năng của phần chuyển động nếu bị mất một phần hoặc thay đổi khả năng truyền lực và mômen có thể làm phá hỏng chức năng của phần chuyển động. Sự chuyển động của ôtô trên đường phụ thuộc nhiều vào khả năng lăn êm bánh xe trên nền và hạn chế tối đa các rung động truyền từ bánh xe lên thân xe. Do vậy giữa bánh xe và khung vỏ cần thiết có sự liên kết mềm. Hệ thống treo là tập hợp tất cả những chi tiết tạo nên liên kết đàn hồi giữa bánh xe và thân vỏ hoặc khung xe nhằm thỏa mãn các chức năng chính sau đây: Đảm bảo yêu cầu về độ êm dịu trong chuyển động, tạo điều kiện nâng cao tính an toàn cho hàng hóa trên xe, đảm bảo duy trì sức khoẻ và giảm thiểu những mệt mỏi vật lý và tâm sinh lý của con người ( lái xe, hành khách ). Các dao động cơ học của ô tô trong quá trình chuyển động bao gồm: biên độ, tần số, gia tốc, các yếu tố này có thể ảnh hưởng tới sự an toàn của hàng hóa và trạng thái làm việc của con người trên ô tô. Đảm bảo yêu cầu về khả năng tiếp nhận các thành phần lực và mômen tác dụng giữa bánh xe và đường nhằm tăng tối đa sự an toàn trong chuyển động. Hệ thống treo nói chung gồm có ba bộ phận chính là: bộ phận đàn hồi, bộ phận dẫn hướng và bộ phận giảm chấn. Mỗi bộ phận đảm nhận một chức năng và nhiệm vụ riêng biệt. 5
22. S K L 0 0 2 1 5 4