Đặt vấn đề Trong những năm gần đây, nền kinh tế thế giới và Việt Nam đã có những bước phát triển vượt bậc, đời sống người dân được nâng cao đáng kể. Chính phủ Việt Nam cũng đang đầu tư mạnh mẽ vào quy hoạch và xây dựng hệ thống giao thông vận tải, khiến ô tô trở thành phương tiện đi lại phổ biến và được nhiều người quan tâm. Không giống như các nước phát triển, ô tô tại Việt Nam vẫn là một chủ đề tương đối mới mẻ, đặc biệt là các ứng dụng công nghệ tiên tiến trên xe.Với yêu cầu ngày càng cao của công nghệ vận tải về kỹ thuật và tính thẩm mỹ, các nhà sản xuất xe hơi đang không ngừng hoàn thiện tính an toàn và tiện nghi của ô tô. Đặc biệt, việc cải thiện độ êm dịu trong chuyển động của xe nhằm mang lại cảm giác thoải mái cho hành khách trở thành một ưu tiên hàng đầu.Các nhà sản xuất ô tô hàng đầu thế giới đang liên tục nâng cao chất lượng sản phẩm của mình, không chỉ về kiểu dáng và độ bền mà còn về tiện nghi và an toàn cho người sử dụng.
Điều này phản ánh một xu hướng phát triển không ngừng trong ngành công nghiệp ô tô, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng về một phương tiện vừa hiện đại, tiện nghi, vừa đảm bảo an toàn. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng và cạnh tranh với các đối thủ trong cùng lĩnh vực, các nhà sản xuất xe hàng đầu thế giới không ngừng nghiên cứu và cải tiến các hệ thống trên xe, đồng thời trang bị thêm những công nghệ hiện đại mới nhằm tối ưu hóa vận hành. Một trong những hệ thống có tác động trực tiếp đến trải nghiệm của người lái và hành khách là hệ thống treo. Hệ thống treo có hai nhiệm vụ chính là tăng độ ổn định và độ êm dịu.
Tuy nhiên, các hệ thống treo truyền thống như cơ khí, thủy lực và khí nén chỉ đáp ứng được yêu cầu này trong một phạm vi hẹp, mỗi loại có thế mạnh riêng. Để mở rộng phạm vi đáp ứng và đạt được hiệu quả tối ưu trong các điều kiện không thuận lợi, các nhà sản xuất đã can thiệp vào hoạt động của hệ thống treo trong suốt quá trình vận hành xe, điều chỉnh theo tình trạng mặt đường khác nhau. Việc này giúp tối ưu hóa độ êm dịu và sự ổn định chuyển động của xe, nâng cao trải nghiệm lái xe và đảm bảo an toàn hơn cho người sử dụng. Lý do chúng em chọn đề tài “Nghiên cứu hệ thống treo tích cực trên ô tô ” xuất phát từ nhu cầu ngày càng cao của thị trường và xu hướng phát triển của ngành công nghiệp ô tô.
1 Hệ thống treo tích cực, với khả năng tự điều chỉnh và tối ưu hóa sự êm dịu và ổn định của xe trong các điều kiện đường xá khác nhau, đang trở thành một tiêu chuẩn mới cho các dòng xe hiện đại, đặc biệt là các dòng xe hạng sang. Việc nghiên cứu và hiểu rõ về hệ thống này không chỉ giúp chúng em nâng cao kiến thức chuyên môn mà còn đáp ứng được nhu cầu thực tiễn trong việc cải thiện chất lượng và tính năng của ô tô.2 Mục đích và mục tiêu nghiên cứu 1.1 Mục đích của đề tài Nhằm cung cấp cho sinh viên và những người quan tâm đến kỹ thuật ô tô một kiến thức sâu rộng về hệ thống treo tích cực, từ nguyên lý hoạt động đến các công nghệ tiên tiến được áp dụng trong hệ thống này. Đề tài hướng tới việc cải thiện trải nghiệm lái xe bằng cách nghiên cứu các cơ chế và công nghệ giúp tối ưu hóa sự êm dịu và độ ổn định của xe, nâng cao sự thoải mái cho hành khách trong các điều kiện đường xá khác nhau. Ngoài ra, đề tài còn khám phá và đánh giá các công nghệ mới nhất tích hợp trong hệ thống treo tích cực, từ đó đề xuất các giải pháp cải tiến và ứng dụng thực tiễn cho ngành công nghiệp ô tô.
Mục đích khác là tạo ra một nguồn tài liệu chất lượng cao, có giá trị tham khảo cho sinh viên, kỹ sư và những người làm việc trong lĩnh vực ô tô, giúp họ nắm bắt các xu hướng công nghệ mới và áp dụng vào công việc.2 Mục tiêu thực hiện đề tài • Hiểu rõ nguyên lý hoạt động nắm bắt và giải thích chi tiết về nguyên lý hoạt động của hệ thống treo tích cực, bao gồm các thành phần cấu thành và cách chúng tương tác để tối ưu hóa hiệu suất của xe. • Phân tích ưu và nhược điểm đánh giá các ưu và nhược điểm của hệ thống treo tích cực so với các loại hệ thống treo truyền thống, từ đó xác định các lợi ích và hạn chế khi áp dụng vào thực tế. • Khám phá công nghệ tiên tiến tìm hiểu và cập nhật các công nghệ mới nhất đang được sử dụng trong hệ thống treo tích cực, bao gồm các cảm biến, bộ điều khiển điện tử và các vật liệu tiên tiến. 2 • Phát triển kỹ năng nghiên cứu tăng cường kỹ năng nghiên cứu khoa học, phân tích và giải quyết vấn đề cho sinh viên, thông qua quá trình thực hiện đề tài.3 Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu về hệ thống treo bán tích cực và tích cực sử dụng trên ô tô du lịch, những công nghệ giảm chấn sử dụng trong hệ thống treo bán tích cực, nghiên cứu hai hệ thống treo tích cực điều khiển điển tử trên các dòng xe toyota.4 Nội dung nghiên cứu • Tìm hiểu về hệ thống treo bán tích cực, một số loại giảm được sử dụng hiện nay.
• Tìm hiểu về hệ thống treo khí nén điều khiển điện tử và hệ thống treo thủy lực điều khiển điện tử.5 Phương pháp nghiên cứu • Phương pháp phân tích và tổng hợp lí thuyết. • Nghiên cứu sơ bộ tài liệu và đề tài, viết đề cương sơ bộ thông qua sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn. • Tìm kiếm và đọc hiểu các tài liệu tham khảo, video tiếng Anh về cấu tạo và hoạt động của hệ thống treo điều khiển điện tử. 3 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG TREO TÍCH CỰC 2.1 Tổng quan về hệ thống treo 2.1 Đặc điểm hệ thống treo Khi một chiếc xe di chuyển trên các bề mặt đường không đều, các lực va chạm được truyền đến bánh xe.
Những lực này đi qua hệ thống treo để đến thân xe. Mục đích của hệ thống treo xe là để hấp thụ và giảm các lực này. Đặc điểm của hệ thống treo Khi lái xe, việc duy trì tiếp xúc của bánh xe với bề mặt đường là điều cần thiết để phanh và lái xe an toàn. Hệ thống treo giảm thiểu cảm giác căng thẳng không thoải mái cho hành khách và nguy cơ hư hỏng đối với các tải trọng dễ vỡ, đồng thời bảo vệ các thành phần của xe khỏi tác động quá mức, tăng cường an toàn vận hành.
Trong quá trình vận hành, thân xe không chỉ chịu các lực gây ra sự chuyển động lên và xuống của xe, mà còn các chuyển động và rung động theo hướng của ba trục không gian. Bên cạnh động học trục, hệ thống treo của xe cũng có ảnh hưởng đáng kể đối với những chuyển động và rung động này. Việc kết hợp đúng đắn giữa các lò xo và hệ thống giảm chấn rung động là vô cùng quan trọng. Mô hình không gian xe Hệ thống treo là bộ phận liên kết đàn hồi, bao gồm lò xo và giảm chấn.
Thân xe được nâng đỡ bởi các lò xo, và các chi tiết cũng như cụm chi tiết nằm trên các lò xo được gọi là khối lượng được treo (KLĐT). Ngược lại, bánh xe, cầu xe và những chi tiết khác không được nâng đỡ bởi lò xo được gọi là khối lượng không được treo (KLKĐT). Vị trí hệ thống treo trên xe ô tô 5 ❖ Hệ thống treo ô tô gồm ba bộ phận chính: Cơ cấu hướng: Là một liên kết động học giữa thùng xe và bánh xe, với nhiệm vụ chính là xác định quỹ đạo di chuyển của tâm bánh xe so với thùng xe. Quỹ đạo này ảnh hưởng đến dao động và động học chuyển động của ô tô, đặc biệt là khi quay vòng.
Hệ thống treo được phân loại là độc lập hoặc phụ thuộc dựa trên cấu trúc của liên kết này. Phần tử đàn hồi: Là một liên kết đàn hồi giữa thùng xe và bánh xe, thường được mô tả như một lò xo có độ cứng C. Nó tạo ra các chuyển động nén và giãn, và sau một số chu kỳ nhất định, đủ để tiêu hao năng lượng dao động do tác động kích thích từ mặt đường. Đặc tính đàn hồi của bộ phận này có ảnh hưởng quan trọng đến dao động của ô tô.
Phần tử giảm chấn là bộ phận tiêu hao năng lượng dao động, giúp nhanh chóng làm tắt dao động. Đặc tính hoạt động của bộ phận này ảnh hưởng lớn đến dao động của ô tô, bao gồm độ êm ái và lực động giữa bánh xe và mặt đường.2 Tần số dao động của hệ thống treo Trong hệ thống treo, khi một khối lượng trên lò xo bị lệch khỏi vị trí nghỉ của nó bởi một lực, một lực phục hồi sẽ phát triển trong lò xo, cho phép khối lượng bật trở lại. Khối lượng sẽ dao động vượt quá vị trí nghỉ ban đầu của nó, dẫn đến một lực phục hồi khác được tạo ra. Quá trình này lặp đi lặp lại cho đến khi sức cản của không khí và ma sát bên trong của lò xo làm cho dao động dừng lại hoàn toàn.
Đây là cơ chế cơ bản của sự dao động tự nhiên trong hệ thống treo, và nó quan trọng để hiểu cách các yếu tố như tần số tự nhiên và độ giảm chấn ảnh hưởng đến hiệu suất và sự thoải mái khi lái xe. Tần số tự nhiên của thân xe là một yếu tố quan trọng cần được xem xét trong quá trình điều chỉnh hệ thống treo. Các rung động của xe được xác định bởi biên độ và tần số của chúng. Đối với các bộ phận không có lò xo của một chiếc xe có kích thước trung bình, tần số tự nhiên thường dao động từ 10 Hz đến 16 Hz.
Sự dao động của lò xo Tuy nhiên, để đảm bảo sự thoải mái và an toàn khi lái xe, hệ thống treo cần được điều chỉnh sao cho tần số tự nhiên của thân xe, hay còn gọi là khối lượng có lò xo, giảm xuống trong khoảng từ 1 Hz đến 1,5 Hz. Điều này giúp giảm thiểu các rung động không mong muốn, mang lại sự ổn định và êm ái hơn cho người lái và hành khách.