Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Lý do chọn đề tài và bối cảnh thực tiễn

Sự phát triển của nền kinh tế và đời sống xã hội đã thúc đẩy nhu cầu sử dụng các phương tiện cá nhân phục vụ việc di chuyển, chở người và vận chuyển hàng hóa gia đình. Xe bán tải (pickup truck) ra đời như một giải pháp linh hoạt đáp ứng đồng thời các nhu cầu này: vừa di chuyển thuận tiện trong đô thị, vừa thích hợp cho các hoạt động ngoại ô, chuyên chở hàng hóa, dã ngoại hoặc vận hành trên các địa hình phức tạp.

Thị trường ô tô ngày càng phát triển kéo theo yêu cầu khắt khe hơn từ người tiêu dùng, không chỉ dừng lại ở tiện nghi và tính năng an toàn mà còn đòi hỏi cao về độ êm dịu chuyển động khi xe chở người và chở tải. Độ êm dịu là yếu tố kỹ thuật trực tiếp ảnh hưởng đến sự thoải mái, sức khỏe của người ngồi trên xe cũng như tuổi thọ của các cụm chi tiết cơ khí. Khi xe vận hành qua các cung đường xấu, gờ mấp mô, dao động cơ học sinh ra nếu không được dập tắt hiệu quả sẽ gây cảm giác mệt mỏi, khó chịu, đồng thời làm giảm độ bám đường và khả năng chịu tải. Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, đề tài "Khảo sát độ êm dịu trên xe ô tô" được thực hiện với đối tượng khảo sát cụ thể là dòng xe bán tải Mitsubishi Triton.

Mục tiêu nghiên cứu

Đề tài xác định các mục tiêu nghiên cứu cụ thể sau:

  1. Xây dựng chương trình mô phỏng dao động của xe ô tô bằng phần mềm Matlab - Simulink.
  2. Tính toán các giá trị động học và động lực học (chuyển vị, vận tốc, gia tốc thân xe) để khảo sát các chỉ tiêu êm dịu, bao gồm tần số dao động riêng và trọng số gia tốc bình phương trung bình (RMS).
  3. Thiết lập mô hình trên phần mềm mô phỏng thương mại CarSim nhằm so sánh, đối chứng và kiểm nghiệm độ chính xác của mô hình lý thuyết được xây dựng trên Matlab - Simulink.
  4. Đánh giá toàn diện mức độ êm dịu của xe đối tượng (Mitsubishi Triton) theo tiêu chuẩn hiện hành.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Xe bán tải hai cầu Mitsubishi Triton.
  • Phạm vi nghiên cứu: Đồ án tập trung vào 5 nội dung kỹ thuật trọng tâm:
    1. Thiết lập hệ phương trình vi phân mô tả dao động của ô tô hai cầu trong mặt phẳng dọc.
    2. Xây dựng chương trình thuật toán tính toán và khảo sát dao động trong môi trường dòng lệnh Matlab.
    3. Xây dựng sơ đồ khối mô phỏng trong Simulink để giải hệ phương trình vi phân dao động.
    4. Ứng dụng phần mềm chuyên ngành CarSim để mô phỏng động lực học dao động của xe trong cùng điều kiện kích động.
    5. Đối chiếu, phân tích kết quả giữa Matlab - Simulink và CarSim, từ đó đưa ra kết luận đánh giá độ êm dịu của xe dựa trên tiêu chuẩn TCVN 6964-1:2001 (tương đương ISO 2631-1:1997).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu

Dao động ô tô phát sinh chủ yếu do mấp mô mặt đường, truyền qua lốp và hệ thống treo lên thân xe và tác động trực tiếp đến cơ thể con người dưới dạng sóng cơ học. Tùy thuộc vào dải tần số, dao động gây ra các tác động sinh lý học khác nhau:

  • Dải tần 3 ÷ 5 Hz: Có thể gây rối loạn lưu thông máu và cảm giác choáng váng.
  • Dải tần 5 ÷ 11 Hz: Gây rối loạn hệ thống tai trong, ảnh hưởng tiêu cực đến dạ dày và ruột.
  • Dải tần 11 ÷ 45 Hz: Làm giảm thị lực và gây cảm giác buồn nôn.
  • Dải tần 4 ÷ 12 Hz: Tác động trực tiếp lên hệ thống cột sống.
  • Dải tần quanh 20 Hz: Làm tăng nhịp tim và nhịp thở nếu tiếp xúc kéo dài.
  • Tần số thấp $\le$ 0.1 Hz: Gây hiện tượng say sóng do chuyển động lắc ngang hoặc quay vòng.

Hệ thống lý thuyết cơ học ô tô đưa ra nhiều chỉ tiêu định lượng để đánh giá độ êm dịu:

  • Chỉ tiêu tần số dao động riêng ($n$): Người đi bộ bình thường có tần số bước từ 60 đến 85 lần/phút (1 ÷ 1.4 Hz). Một chiếc xe có độ êm dịu chấp nhận được khi tần số dao động riêng thân xe nằm trong dải quen thuộc với sinh lý con người: đối với xe du lịch là $n = 60 \div 85$ lần/phút, đối với xe tải là $n = 85 \div 120$ lần/phút.
  • Hệ số êm dịu ($K$): Đại lượng không thứ nguyên phụ thuộc vào tần số và gia tốc dao động ($K = 10 \div 25$ cho hành trình dài; $K = 25 \div 63$ cho hành trình ngắn).
  • Chỉ tiêu gia tốc và thời gian: Trong dải tần số nhạy cảm 4 ÷ 8 Hz với thời gian tiếp xúc 8 giờ, gia tốc $0.1\text{ m/s}^2$ mang lại cảm giác dễ chịu, $0.315\text{ m/s}^2$ gây mệt mỏi, và $0.63\text{ m/s}^2$ bắt đầu gây tổn hại sức khỏe.
  • Chỉ tiêu công suất dao động trung bình ($N_c$): Đánh giá mức năng lượng hấp thụ qua cơ thể ($N_c = 0.3\text{ W}$ là dễ chịu, $N_c = 6 \div 10\text{ W}$ là khó chịu).
  • Chỉ tiêu hạn chế va đập hệ thống treo ($D_2$) và chỉ tiêu độ bám đường ($D_s$): Đảm bảo giới hạn hành trình làm việc của treo và ngăn ngừa hiện tượng bánh xe tách khỏi mặt đường.
  • Chỉ tiêu trọng số gia tốc bình phương trung bình ($Z_{RMS}$ / $a_{RMS}$): Tiêu chuẩn cốt lõi theo TCVN 6964-1:2001 (hoàn toàn tương đương với tiêu chuẩn quốc tế ISO 2631-1:1997) đánh giá rung động toàn thân.
Trọng số gia tốc RMS ($Z_{RMS}$) Mức độ phản ứng của cơ thể theo TCVN 6964-1:2001
Nhỏ hơn $0.315\text{ m/s}^2$ Không có cảm giác khó chịu
$0.315 \div 0.63\text{ m/s}^2$ Có cảm giác một chút về sự không thoải mái
$0.5 \div 1.0\text{ m/s}^2$ Khá là không thoải mái
$0.8 \div 1.6\text{ m/s}^2$ Không thoải mái
$1.25 \div 2.5\text{ m/s}^2$ Rất không thoải mái
Lớn hơn $2.0\text{ m/s}^2$ Cực kỳ không thoải mái

Nhận định lựa chọn: Đồ án lựa chọn 2 chỉ tiêu trung tâm để đánh giá định lượng: Tần số dao động riêng và Trọng số gia tốc RMS theo TCVN 6964-1:2001.

Phương pháp nghiên cứu thực tế

  1. Phương pháp mô hình hóa giải tích (Mặt phẳng dọc 4 bậc tự do): Sử dụng phương pháp tách hệ và áp dụng Nguyên lý D'Alembert để thiết lập hệ phương trình vi phân chuyển động cân bằng lực và mô-men.
  2. Phương pháp mô tả kích động mặt đường: Khảo sát với hai dạng mấp mô toán học tất định:
    • Kích động điều hòa hình sin: $q(t) = q_0 \sin(\omega t)$ với $\omega = \frac{2\pi v}{S}$.
    • Kích động bán bình phương hình sin (half-sine wave): $q(t) = q_0 \sin^2\left(\frac{\pi v}{S} t\right)$ khi $0 \le t \le \frac{S}{v}$ và $q(t) = 0$ khi $t > \frac{S}{v}$.
  3. Phương pháp mô phỏng số và đối chứng phần mềm:
    • Lập trình tính toán ma trận vi phân trong Matlab.
    • Xây dựng sơ đồ khối giải tích phân trong Simulink.
    • Thiết lập mô hình xe hoàn chỉnh trong phần mềm mô phỏng chuyên ngành CarSim để kiểm nghiệm chéo.

Nguồn dữ liệu

Các thông số hình học, khối lượng và hệ thống treo của xe Mitsubishi Triton được đo đạc, thu thập thực tế tại đại lý ủy quyền Mitsubishi Nam Auto thông qua sự hỗ trợ của các kỹ thuật viên xưởng dịch vụ.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu tổng quan

Chương 1 trình bày bối cảnh ra đời của dòng xe bán tải trong nền kinh tế hiện đại, phân tích vai trò của tính năng tiện nghi và độ êm dịu đối với người sử dụng. Tác giả nêu rõ mục tiêu nghiên cứu là xây dựng công cụ mô phỏng dao động trên Matlab - Simulink kết hợp phần mềm CarSim để đánh giá đặc tính động lực học của xe Mitsubishi Triton. Phạm vi đề tài được phân định rõ ràng thành 5 nhiệm vụ chính từ khâu lập mô hình toán, lập trình mô phỏng đến khâu đối chiếu và thẩm định kết quả.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương này tổng quan toàn diện về bản chất của hiện tượng dao động cơ học trên ô tô, phân tích tác động sinh học của các dải tần số dao động lên các cơ quan nội tạng, cột sống và hệ thần kinh con người. Chương 2 hệ thống hóa 7 chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu kinh điển trong ngành ô tô: tần số dao động, gia tốc - vận tốc, gia tốc - thời gian, công suất hấp thụ dao động, chỉ tiêu hạn chế va đập, độ bám đường của bánh xe và gia tốc hiệu dụng RMS. Cuối chương, tác giả đi sâu vào tiêu chuẩn ISO 2631-1:1997 cùng phiên bản quốc gia tương đương TCVN 6964-1:2001, làm căn cứ định lượng lựa chọn hai chỉ tiêu nòng cốt là tần số dao động riêng và giá trị gia tốc RMS cho toàn bộ các bước tính toán tiếp theo.

Chương 3: Mô hình khảo sát dao động ô tô

Chương 3 tập trung xây dựng mô hình toán học và cấu trúc mô phỏng:

  • Phân tích mô hình không gian và mô hình rút gọn: Từ mô hình không gian đầy đủ với 6 chuyển động (tịnh tiến dọc $X$, ngang $Y$, nhún $Z$; quay ngang Roll, quay dọc Pitch, quay lệch hướng Yaw), tác giả rút gọn về mô hình dao động 4 bậc tự do trong mặt phẳng dọc đối xứng, gồm: chuyển động nhún trọng tâm thân xe ($Z$), chuyển động lắc dọc thân xe quanh trục ngang qua trọng tâm ($\varphi$), chuyển động dịch chuyển thẳng đứng của cầu trước ($E_1$) và cầu sau ($E_2$).
  • Hệ thống giả thiết kỹ thuật (10 giả thiết): Xe chuyển động thẳng đều; bỏ qua nguồn dao động nội tại từ động cơ và hệ thống truyền lực; bỏ qua chuyển động dịch chuyển ngang; khối lượng được treo ($M_s$) là vật rắn tuyệt đối; khối lượng không được treo ($M_1, M_2$) đặt tại tâm bánh xe; lốp tiếp xúc điểm với mặt đường và bỏ qua hệ số cản của lốp ($K_{L1} = K_{L2} = 0$); góc lắc dọc $\varphi$ nhỏ ($\tan\varphi \approx \varphi$).
  • Thiết lập hệ phương trình vi phân D'Alembert:
    • Cân bằng lực tại khối lượng không được treo cầu trước ($M_1$): $$M_1 \ddot{E}1 + (K_1 + K{L1})\dot{E}1 + (C_1 + C{L1})E_1 - K_1 \dot{Z}1 - C_1 Z_1 = C{L1} q_1 + K_{L1} \dot{q}_1$$ (với liên kết $Z_1 = Z - a\varphi$)
    • Cân bằng lực tại khối lượng không được treo cầu sau ($M_2$): $$M_2 \ddot{E}2 + (K_2 + K{L2})\dot{E}2 + (C_2 + C{L2})E_2 - K_2 \dot{Z}2 - C_2 Z_2 = C{L2} q_2 + K_{L2} \dot{q}_2$$ (với liên kết $Z_2 = Z + b\varphi$)
    • Cân bằng lực tịnh tiến theo phương thẳng đứng của khối lượng được treo ($M_s$): $$M_s \ddot{Z} + (K_1 + K_2)\dot{Z} + (C_1 + C_2)Z - (a K_1 - b K_2)\dot{\varphi} - (a C_1 - b C_2)\varphi - K_1 \dot{E}_1 - C_1 E_1 - K_2 \dot{E}_2 - C_2 E_2 = 0$$
    • Cân bằng mô-men lắc dọc quanh trục $Y$ qua trọng tâm ($J_y$): $$J_y \ddot{\varphi} + (a^2 K_1 + b^2 K_2)\dot{\varphi} + (a^2 C_1 + b^2 C_2)\varphi - (a K_1 - b K_2)\dot{Z} - (a C_1 - b C_2)Z + a K_1 \dot{E}_1 + a C_1 E_1 - b K_2 \dot{E}_2 - b C_2 E_2 = 0$$
  • Dạng ma trận tổng quát: Chuyển đổi toàn bộ hệ phương trình vi phân về dạng ma trận cấp 4: $$M \ddot{x} + K \dot{x} + C x = f$$ Trong đó véc-tơ biến trạng thái là $x = [E_1, E_2, Z, \varphi]^T$.
  • Xây dựng cấu trúc mô phỏng: Trình bày giao diện, thuật toán lập trình giải ma trận trong Matlab và xây dựng sơ đồ khối trong Simulink bằng các khối chức năng cơ bản: Constant, Gain, Add, Integrator, Derivative, Unit Delay, Scope, Goto, From.
Ký hiệu Ý nghĩa thông số trong mô hình
$M_s$ Khối lượng được treo (thân xe, khung vỏ, cabin, tải trọng)
$M_1, M_2$ Khối lượng không được treo cầu trước và cầu sau
$J_y$ Mô-men quán tính của khối lượng được treo đối với trục lắc ngang $Y$
$\varphi$ Góc lắc dọc của thân xe quanh trục $Y$
$C_1, C_2$ Hệ số độ cứng hệ thống treo cầu trước (độc lập) và cầu sau (nhíp)
$K_1, K_2$ Hệ số cản giảm chấn hệ thống treo cầu trước và cầu sau
$C_{L1}, C_{L2}$ Hệ số độ cứng của lốp xe cầu trước và cầu sau
$K_{L1}, K_{L2}$ Hệ số cản giảm chấn của lốp xe cầu trước và cầu sau
$L, a, b$ Chiều dài cơ sở và khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước, cầu sau
$E_1, E_2$ Chuyển vị thẳng đứng của tâm cầu trước và tâm cầu sau
$Z, Z_1, Z_2$ Chuyển vị thẳng đứng tại trọng tâm, điểm treo trước và điểm treo sau
$q_1, q_2$ Kích động mấp mô mặt đường tại vết tiếp xúc bánh trước và bánh sau

Chương 4: Khảo sát dao động ô tô – Đánh giá độ êm dịu

Chương 4 đưa các bộ thông số kỹ thuật thực tế của xe Mitsubishi Triton vào mô hình để tính toán:

  • Thiết lập mô phỏng: Thực hiện tính toán đáp ứng động lực học (đồ thị chuyển vị, đồ thị vận tốc dịch chuyển, đồ thị gia tốc dịch chuyển thân xe) trên cả Matlab Script và Simulink dưới hai điều kiện mặt đường: kích động bán bình phương hình sin (xung gờ mấp mô đơn) và kích động điều hòa hình sin (sóng mấp mô liên tục).
  • Mô phỏng kiểm nghiệm trên CarSim: Khởi tạo mô hình xe bán tải tương đương trong CarSim, thiết lập các thông số kích thước, trọng lượng, đặc tính lò xo/nhíp, đặc tính giảm chấn, điều kiện thử nghiệm vận tốc và biên dạng mặt đường giống với bài toán toán học.
  • Phân tích và so sánh kết quả: Trích xuất các dạng đường cong đáp ứng từ CarSim và đối chiếu trực tiếp với kết quả từ Matlab - Simulink. Tính toán giá trị tần số dao động riêng và trọng số gia tốc RMS từ dữ liệu mô phỏng để kết luận mức độ êm dịu theo thang đo TCVN 6964-1:2001.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Chương 5 đúc kết các kết quả đạt được của đồ án, khẳng định tính đúng đắn của phương pháp mô hình hóa toán học 4 bậc tự do và mức độ tương thích cao giữa mô hình tự xây dựng trên Matlab - Simulink với phần mềm thương mại CarSim, đồng thời đưa ra các đề xuất mở rộng cho các nghiên cứu tiếp theo.

Kết quả và đóng góp

Kết quả nghiên cứu chính

  1. Thiết lập hoàn chỉnh mô hình toán học: Xây dựng thành công hệ 4 phương trình vi phân mô tả chính xác dao động nhún và lắc dọc của ô tô hai cầu có hệ thống treo trước độc lập và hệ thống treo sau phụ thuộc.
  2. Xây dựng bộ công cụ mô phỏng số: Thiết lập thuật toán giải ma trận trên Matlab và sơ đồ khối liên hoàn trên Simulink, cho phép tính toán tức thời các thông số chuyển vị $Z(t)$, vận tốc $\dot{Z}(t)$, gia tốc $\ddot{Z}(t)$ và góc lắc $\varphi(t)$.
  3. Kiểm nghiệm mô hình bằng phần mềm chuyên dụng: Mô phỏng trên phần mềm CarSim cho thấy các đường đặc tính động lực học (chuyển vị, vận tốc, gia tốc) có dạng quy luật và độ lớn hoàn toàn tương đồng với kết quả tính toán từ Matlab - Simulink, chứng minh phương pháp tính toán lý thuyết có độ tin cậy cao.
  4. Định lượng độ êm dịu của xe Mitsubishi Triton: Tính toán giá trị tần số dao động riêng nằm trong vùng thích hợp của xe bán tải/xe tải nhẹ ($n = 85 \div 120$ lần/phút) và giá trị trọng số gia tốc RMS $Z_{RMS}$ đáp ứng tiêu chuẩn an toàn, nằm trong ngưỡng tiện nghi cho phép theo TCVN 6964-1:2001 đối với các điều kiện kích động mặt đường khảo sát.

Đề xuất và kiến nghị của tác giả

  • Ứng dụng mô hình tính toán mô phỏng trên Matlab - Simulink kết hợp CarSim như một phương pháp đánh giá nhanh đặc tính êm dịu của xe trong giai đoạn nghiên cứu, khai thác hoặc hoán cải hệ thống treo mà không cần phải chế tạo mẫu thử thực nghiệm tốn kém.
  • Cần tiếp tục hiệu chỉnh tối ưu hóa thông số độ cứng lò xo/nhíp ($C_1, C_2$) và hệ số cản giảm chấn ($K_1, K_2$) nhằm nâng cao hơn nữa độ êm dịu của xe khi vận hành ở các dải vận tốc và trạng thái tải trọng khác nhau.

Đóng góp của đồ án

  • Hệ thống hóa phương pháp luận mô hình hóa dao động ô tô trong mặt phẳng dọc từ lý thuyết giải tích đến mô phỏng số.
  • Cung cấp quy trình kiểm nghiệm chéo giữa phần mềm giải thuật toán học (Matlab - Simulink) và phần mềm động lực học ô tô chuyên dụng (CarSim) dựa trên số liệu thực nghiệm của một dòng xe bán tải cụ thể đang lưu hành tại Việt Nam.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

  • Mô hình giới hạn trong không gian 2D (Mặt phẳng dọc): Bỏ qua các chuyển động lắc ngang (Roll), quay thân xe quanh trục đứng (Yaw) và các dao động uốn/xoắn của khung vỏ.
  • Đơn giản hóa các nguồn kích động: Chưa xét đến các nguồn rung động bên trong xe như dao động từ động cơ đốt trong, mất cân bằng trục các-đăng, hệ thống truyền lực và cơ cấu lái.
  • Giả thiết về lốp và mặt đường: Giả thiết lốp xe tiếp xúc điểm và bỏ qua hệ số cản giảm chấn của lốp ($K_{L1} = K_{L2} = 0$); kích động mặt đường chỉ khảo sát dưới dạng tất định (hàm sin và bán bình phương sin), chưa khảo sát mấp mô ngẫu nhiên theo mật độ phổ công suất (PSD) theo tiêu chuẩn ISO 8608.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Mở rộng mô hình dao động ô tô trong không gian 3D đầy đủ (mô hình không gian 7 bậc tự do hoặc mô hình toàn xe nhiều vật thể).
  • Khảo sát đáp ứng êm dịu của xe dưới kích động mặt đường ngẫu nhiên theo các cấp mặt đường A, B, C, D của tiêu chuẩn ISO 8608.
  • Xây dựng bài toán tối ưu hóa đa mục tiêu cho hệ thống treo (cân bằng giữa độ êm dịu chuyển động và tính an toàn bám đường) sử dụng các thuật toán tối ưu kết hợp điều khiển hệ thống treo bán tích cực (Semi-active suspension).

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng thụ hưởng: Sinh viên, học viên cao học, giảng viên chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, Kỹ thuật Cơ khí Động lực, Kỹ thuật Giao thông và Kỹ thuật Điều khiển - Tự động hóa.
  • Phần nội dung có giá trị tham khảo cao:
    • Phương pháp thiết lập ma trận vi phân D'Alembert cho hệ dao động ô tô 4 bậc tự do tại Chương 3.
    • Cách thiết lập sơ đồ khối kết nối tín hiệu giữa Matlab và Simulink, kỹ thuật xử lý vòng lặp đại số bằng khối Unit Delay.
    • Quy trình khai báo thông số hình học, hệ thống treo và thiết lập mặt đường thử nghiệm trên phần mềm CarSim tại Chương 4.
    • Bảng tổng hợp và phương pháp tra cứu đánh giá độ êm dịu theo tiêu chuẩn TCVN 6964-1:2001 và ISO 2631-1:1997.

Câu hỏi thường gặp

1. Đồ án lựa chọn dòng xe cụ thể nào để khảo sát và thông số đầu vào được thu thập bằng cách nào?

Đồ án khảo sát trực tiếp trên dòng xe bán tải Mitsubishi Triton. Toàn bộ các thông số kỹ thuật đầu vào bao gồm kích thước hình học, chiều dài cơ sở, khoảng cách trọng tâm đến các cầu, thông số khối lượng và đặc tính hệ thống treo được đo đạc, thu thập thực tế tại đại lý ủy quyền Mitsubishi Nam Auto với sự hỗ trợ của kỹ thuật viên xưởng dịch vụ.

2. Hai chỉ tiêu chính nào được tác giả lựa chọn để đánh giá độ êm dịu của ô tô?

Do giới hạn về điều kiện khảo sát thực tế, tác giả lựa chọn 2 chỉ tiêu chính:

  1. Tần số dao động riêng của thân xe ($n$): Đánh giá mức độ phù hợp với dải tần số bước đi sinh lý của con người ($60 \div 85$ lần/phút đối với xe du lịch, $85 \div 120$ lần/phút đối với xe tải).
  2. Trọng số gia tốc bình phương trung bình ($Z_{RMS}$ / $a_{RMS}$): Đánh giá mức độ thoải mái và ảnh hưởng sức khỏe của rung động toàn thân theo tiêu chuẩn TCVN 6964-1:2001 (tương đương ISO 2631-1:1997).

3. Mô hình toán học trong đồ án có bao nhiêu bậc tự do và giải quyết những chuyển động nào?

Mô hình toán học là mô hình phẳng dọc tương đương gồm 4 bậc tự do, bao gồm:

  • Chuyển động tịnh tiến theo phương thẳng đứng của trọng tâm khối lượng được treo ($Z$).
  • Chuyển động quay lắc dọc của khối lượng được treo quanh trục ngang $Y$ qua trọng tâm ($\varphi$).
  • Chuyển động tịnh tiến theo phương thẳng đứng của khối lượng không được treo cầu trước ($E_1$).
  • Chuyển động tịnh tiến theo phương thẳng đứng của khối lượng không được treo cầu sau ($E_2$).

4. Hai dạng kích động mặt đường được sử dụng trong bài toán mô phỏng là gì?

Tác giả sử dụng hai dạng kích động mấp mô tất định:

  1. Hàm kích động điều hòa hình sin: $q(t) = q_0 \sin\left(\frac{2\pi v}{S} t\right)$, mô tả mặt đường dạng sóng lượn liên tục với biên độ $q_0$ và bước sóng $S$.
  2. Hàm kích động bán bình phương hình sin (half-sine): $q(t) = q_0 \sin^2\left(\frac{\pi v}{S} t\right)$ trong khoảng thời gian $0 \le t \le \frac{S}{v}$, mô tả tác động của một gờ mấp mô đơn trên đường khi xe vượt qua với vận tốc $v$.

5. Vai trò của phần mềm CarSim trong đồ án là gì?

Phần mềm thương mại chuyên ngành CarSim đóng vai trò là công cụ kiểm nghiệm độc lập. Bằng cách thiết lập mô hình xe Mitsubishi Triton cùng các điều kiện mặt đường tương đương trong CarSim, tác giả trích xuất các đường đồ thị đáp ứng động lực học (chuyển vị, vận tốc, gia tốc) để đối chiếu, so sánh chéo với kết quả giải từ hệ phương trình vi phân trên Matlab - Simulink, qua đó thẩm định độ chính xác và tin cậy của mô hình toán lý thuyết đã xây dựng.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Khảo sát độ êm dịu trên xe ô tô" đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán mô hình hóa động lực học dao động 4 bậc tự do trong mặt phẳng dọc cho dòng xe bán tải Mitsubishi Triton. Việc kết hợp đồng thời công cụ lập trình giải tích trên Matlab - Simulink và phần mềm mô phỏng thương mại CarSim đã chứng minh tính đúng đắn, độ hội tụ cao của mô hình toán học xây dựng theo nguyên lý D'Alembert. Các kết quả đánh giá theo tiêu chuẩn TCVN 6964-1:2001 / ISO 2631-1:1997 cung cấp cơ sở khoa học tin cậy phục vụ công tác nghiên cứu, giảng dạy và khai thác tối ưu hệ thống treo trên các dòng xe thương mại.