CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN. Dao động ô tô và các chỉ tiêu liên quan đến dao động ô tô. Khi ô tô chuyển động trên đường dao động xuất hiện trong toàn bộ hệ thống của xe dưới tác động kích thích của các mấp mô biên dạng đường. Dao động của ô tô ảnh hưởng đến bản thân người lái và hành khách, hàng hoá chuyên chở trên xe, độ bền, tuổi thọ của các kết cấu ô tô.
Nghĩa là trong quá trình chuyển động ô tô luôn bị dao động, với thời gian kéo dài sẽ gây ra mệt mỏi với người lái và hành khách, làm giảm hiệu suất công việc, có thể gây ra nguy cơ mắc bệnh thần kinh và não dẫn đến mất phản ứng linh hoạt và điều khiển chính xác gây ra tai nạn giao thông. Vì vậy khi nói đến dao động của ô tô theo quan điểm của chế độ sử dụng thì: độ êm dịu chuyển động của ô tô có thể hiểu là tập hợp các tính chất đảm bảo hạn chế các tác động của dao động có ảnh hưởng xấu tới con người, hàng hoá và các kết cấu của ô tô. Theo quan điểm về an toàn chuyển động thì dao động của ô tô gây ra sự thay đổi giá trị phản lực pháp tuyến giữa bề mặt tiếp xúc của bánh xe với mặt đường. Nếu giá trị phản lực pháp tuyến giảm so với trường hợp tải trọng tĩnh thì sẽ làm giảm khả năng tiếp nhận các lực dọc, ngang ( Lực kéo, lực phanh, lực bám ngang), dẫn đến hiện tượng tách bánh khỏi đường gây mất an toàn khi xe chuyển động, phanh và quay vòng.
còn khi giá trị phản lực này tăng thì sẽ làm tăng tải trọng động tác dụng xuống nền đường và ngược lại với các kết cấu của xe. Quá trình nghiên cứu dao động của ô tô là quá trình xác định các thông số của hệ thống treo, tạo cơ sở cho việc thiết kế các phần tử của chúng: phần tử đàn hồi, phần tử giảm chấn và bộ phận dẫn hướng. Có như vậy mới tạo ra một hệ dao động có chất lượng tốt, các kết quả nghiên cứu sẽ góp phần nâng cao trình độ công nghệ thiết kế, cải tiến ô tô, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng và năng suất vận chuyển của ô tô trong nền kinh tế quốc dân. Lớp Cơ khí Ô Tô 1 K55 – ĐH GTVT Page 4 Đồ án tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thanh Tuyển 1.
Các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu và an toàn chuyển động. Các tính chất dao động của ô tô thường được đánh giá theo 2 quan điểm: - 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 và hành khách. - Theo quan điểm về độ an toàn chuyển động và tải trọng tác dụng xuống nền thì giá trị tải trọng động giữa bánh xe và nền đường là thông số mang tính chất quyết định. Chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động: Để đánh giá độ êm dịu chuyển động của ô tô, các nước có nền công nghiệp ô tô phát triển hàng đầu trên thế giới đã đưa đưa ra các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu khác nhau.Dựa vào các công trình nghiên cứu của nước ngoài và các tài liệu của viện khoa học kĩ thuật bảo hộ lao động Việt Nam, đưa ra một số chỉ tiêu đặc trưng cho độ êm dịu chuyển động của ô tô như sau: + Chỉ tiêu về tần số: Con người khi tham gia vào giao thông cũng là một hệ dao động, “đi lại” là hoạt động thường xuyên của con người đã trở thành một thói quen.
Khi con người đi lại tương đương với hệ thực hiện dao động, tuỳ thuộc vào hình dáng, trọng lượng riêng, thói quen từng người mà số lần bước trong một phút thường trong khoảng 60- 90 bước, tương ứng với tần số dao động khoảng 1-1,5Hz. Vậy nên từ thói quen đó con người chịu dao động hợp lý trong khoảng tần số vừa nêu trên. Khi đánh giá độ êm dịu chuyển động của ô tô với các điều kiện mặt đường cũng như kết cấu cụ thể thì tần số dao động của ô tô phải nằm trong giới hạn 1-1,5 Hz, thường lấy chuẩn để đánh giá dao động của ô tô như sau: - Đối với xe con(du lịch): n = 60 - 90 (dđ/ph) - Đối với xe vận tải: n = 100 - 120 (dđ/ph). GVHD: TS Nguyễn Hùng Mạnh Page 5 Đồ án tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thanh Tuyển + Chỉ tiêu về gia tốc dao động.
Chỉ tiêu này được xác định dựa trên cơ sở trị số bình phương trung bình của gia tốc theo các phương X, Y, Z là:. Chúng có các giá trị sau: ( ), ( ), ( ) 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. Ngoài ra theo một số tài liệu tham khảo các tác giả còn đưa ra một số chỉ tiêu khác đánh giá độ êm dịu chuyển động của ô tô. Chỉ tiêu về an toàn chuyển động và tải trọng tác dụng xuống nền đường: Theo quan điểm về an toàn chuyển động(xét theo khía cạnh về tính điều khiển) và tải trọng tác dụng xuống nền đường thì trị số lực tác dụng thẳng đứng giữa bánh xe với đường cũng là thông số quan trọng để đánh giá.
Lực động xác định phức tạp hơn vì nó phụ thuộc vào tính chất dao động của ô tô, vận tốc chuyển động và độ mấp mô biên dạng đường. Theo quan điểm về tải trọng tác dụng xuống nền đường thì sẽ dựa vào trị số lớn nhất của tải trọng bánh xe, nghĩa là tương ứng với giá trị dương của để đánh giá, nếu càng lớn thì sự ảnh hưởng do lực tác động tới lốp xe và các bộ phận chi tiết của xe và nền đường càng bị tác động xấu nhiều hơn. Mặt khác để giảm sự ảnh hưởng của thì trong trường hợp giảm tải trọng bánh xe so với giá trị tải trọng tĩnh, nghĩa là làm giảm khả năng tiếp nhận lực tiếp tuyến(nhất là khi phanh) và lực ngang(quan trọng khi quay vòng). Trong trường hợp đặc biệt bánh xe bị nảy khỏi mặt đường khi đó lực tác dụng từ đường lên bánh xe sẽ bằng 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 xác định tỉ số giữa lực động và tải trọng tĩnh của bánh xe là : Lớp Cơ khí Ô Tô 1 K55 – ĐH GTVT Page 6 Đồ án tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thanh Tuyển Khảo sát dao động của ô tô người ta quan tâm đến sự bám của lốp với mặt đường, nhằm đảm bảo dao động của ô tô thoả mãn các chỉ tiêu về độ êm dịu nhưng bánh xe vẫn phải bám đường, nếu không đạt 2 chỉ tiêu đó sẽ dẫn đến làm mất tính ổn định khi điều khiển xe, làm tăng tiêu hao nhiên liệu. Giá trị gần đúng của lực tác dụng xuống nền đường có thể xác định như sau: Trong đó: : độ cứng của lốp. : chuyển dịch của bánh xe theo phương thẳng đứng. q : chiều cao mấp mô biên dạng đường.
Công dụng , phân loại và yêu cầu đối với hệ thống treo. Công dụng và yêu cầu của hệ thống treo. Hệ thống treo ở đây được hiểu là hệ thống liên kết mềm giữa bánh xe và khung xe hoặc vỏ xe. Mối liên kết treo của xe là mối liên kết đàn hồi có chức năng chính sau đây: + Tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động “êm dịu”, hạn chế tới mức có thể chấp nhận được những chuyển động không muốn có khác của bánh xe như lắc ngang, lắc dọc.
+ Truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng, lực dọc và lực bên. Trên hệ thống treo, sự liên kết giữa bánh xe và khung vỏ cần thiết phải mềm nhưng cũng phải đủ khả năng để truyền lực, quan hệ này được thể hiện ở các yêu cầu chính sau đây: + Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe (xe chạy trên đường tốt hay xe chạy trên các loại đường khác nhau). GVHD: TS Nguyễn Hùng Mạnh Page 7 Đồ án tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thanh Tuyển + Bánh xe có thể chuyển dịch trong một giới hạn nhất định. + Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích chính của hệ thống treo là làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng không phá hỏng các quan hệ động học và động lực học của chuyển động bánh xe.
+ Không gây nên tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ. + Có độ tin cậy lớn, độ bền cao và không gặp hư hỏng bất thường. Đối với xe con chúng ta cần phải quan tâm đến các yêu cầu sau: + Hạ thấp chiều cao trọng tâm của xe. + Kết cấu gọn, có kích thước và khối lượng nhỏ.
+ Có khả năng chống rung và chống ồn truyền từ bánh xe lên khung, vỏ xe tốt. + Đảm bảo tính ổn định và tính điều khiển chuyển động của ô tô ở tốc độ cao, ô tô điều khiển nhẹ nhàng. Phân loại hệ thống treo. Theo khả năng chuyển dịch tương đối của hai bánh xe trên cùng một cầu khi bộ phận đàn hồi có thể phân hệ thống treo làm 2 nhóm chính là hệ thống treo độc lập và hệ thống treo phụ thuộc: Lớp Cơ khí Ô Tô 1 K55 – ĐH GTVT Page 8 Đồ án tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thanh Tuyển a) b) Hình 1.
a) Hệ thống treo phụ thuộc; b) Hệ thống treo độc lập. 1- Thùng xe; 2- Bộ phận đàn hồi; 3- Bộ phận giảm chấn; 4- Dầm cầu; 5 - Các đòn liên kết của hệ treo. Hệ thống treo phụ thuộc: Trong hệ thống treo phụ thuộc (hình 1.6-a) các bánh xe được đặt trên một dầm cầu liền, bộ phận giảm chấn và đàn hồi đặt giữa thùng xe và dầm cầu liền đó. Do đó sự dịch chuyển của một bánh xe theo phương thẳng đứng sẽ gây nên chuyển vị nào đó của bánh xe phía bên kia.
Đặc trưng của hệ thống treo phụ thuộc là các bánh xe lắp trên một dầm cầu cứng. Trong trường hợp cầu xe là bị động thì dầm đó là một thanh thép định hình, còn trường hợp là cầu chủ động thì dầm là phần vỏ cầu trong đó có một phần của hệ thống truyền lực. + Trong hệ treo phụ thuộc có phần tử đàn hồi là nhíp thì nó vừa là phần tử đàn hồi đồng thời làm luôn bộ phận dẫn hướng.