Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự gia tăng mật độ dân số tại các đô thị lớn dẫn đến tình trạng ùn tắc giao thông và ô nhiễm môi trường. Trước bối cảnh phát triển của mạng lưới giao thông công cộng tại Thành phố Hồ Chí Minh—như các tuyến đường sắt đô thị Metro, hệ thống xe buýt (VB01 đến VB05) và kế hoạch đến năm 2040 phát triển thêm tám tuyến tàu điện ngầm cùng ba tuyến xe điện mặt đất—nhu cầu kết hợp các phương tiện cá nhân linh hoạt với giao thông công cộng ngày càng gia tăng. Xe đạp gấp là phương tiện phù hợp với xu hướng này nhờ khả năng thu nhỏ kích thước, dễ cất giữ tại nơi làm việc, mang lên phương tiện công cộng hoặc để trong cốp xe ô tô. Tuy nhiên, các dòng xe đạp gấp thương mại phổ biến hiện nay phần lớn sử dụng khung cứng không có hệ thống giảm xóc, khiến các xung động mấp mô từ mặt đường truyền trực tiếp qua bánh xe, yên xe và ghi đông lên cơ thể người đạp, gây mỏi cơ, đau nhức và suy giảm sức khỏe khi di chuyển lâu dài.

Nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án tốt nghiệp mã số CKM-165, thuộc ngành Công nghệ Chế tạo máy tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, được xác định cụ thể qua năm mục tiêu:

  1. Thiết lập mô hình động lực học cho hệ xe đạp gấp và người lái.
  2. Khảo sát đáp ứng động lực học của mô hình bằng công cụ phần mềm kỹ thuật phù hợp.
  3. Thiết kế mô hình xe đạp gấp dựa trên kết quả tính toán động lực học.
  4. Xây dựng mô hình thiết kế 3D và tiến hành các mô phỏng kiểm nghiệm tương ứng.
  5. Lập báo cáo thuyết minh và đánh giá toàn diện kết quả kỹ thuật.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống xe đạp gấp có trang bị hệ thống giảm xóc sau liên kết với mô hình người điều khiển. Phạm vi nghiên cứu được xác lập với các giả thiết kỹ thuật: xe di chuyển thẳng đều với vận tốc cố định trên mặt đường có độ mấp mô ngẫu nhiên hoặc có gờ giảm tốc; khung xe được cấu thành từ các vật rắn tuyệt đối; bỏ qua tác động động lực học của bộ truyền động xích; người lái được mô hình hóa dưới dạng một chất điểm tập trung đặt tại vị trí yên xe; nghiên cứu không đi sâu vào quy trình công nghệ gia công chi tiết hoặc dây chuyền chế tạo công nghiệp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án ứng dụng cơ sở lý thuyết động lực học hệ nhiều vật (Multi-body Dynamics) và phương pháp cơ học giải tích Lagrange để xây dựng mô hình toán học cho hệ chuyển động phẳng:

  • Phương pháp tham số Denavit – Hartenberg (D-H): Dùng để thiết lập hệ tọa độ cục bộ trên các khâu khớp của xe đạp (khớp xoay và khớp tịnh tiến). Vị trí tương đối giữa các khâu được mô tả qua bốn thông số động học: góc quay quanh trục $\theta_i$, độ dịch chuyển dọc trục $d_i$, khoảng cách giữa hai trục $a_i$ và góc xoắn $\alpha_i$, từ đó thiết lập ma trận biến đổi thuần nhất $H_i$.
  • Cơ học giải tích Lagrange: Sử dụng phương trình vi phân Lagrange loại II: $$\frac{d}{dt}\left(\frac{\partial T}{\partial \dot{q}_i}\right) - \frac{\partial T}{\partial q_i} = Q_i$$ Trong đó, hệ tọa độ suy rộng $q$ biểu diễn trạng thái động học của hệ; động năng $T$ được xác định thông qua vận tốc khối tâm và vận tốc góc kết hợp ma trận Jacobi tịnh tiến và ma trận Jacobi xoay; thế năng $\Pi$ bao gồm thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi của lò xo; hàm hao tán Rayleigh $\Phi$ đại diện cho thành phần cản của bộ giảm chấn với hệ số cản $c$; lực suy rộng $Q_i$ biểu diễn lực tác động từ bên ngoài và lực cản phi thế.
  • Tiêu chuẩn đánh giá mức độ rung động: Sử dụng tiêu chuẩn VDI-2057 và ISO-2631 để đánh giá mức độ ảnh hưởng của rung động cơ học theo phương thẳng đứng lên cơ thể người dựa trên giá trị trung bình bình phương của gia tốc hiệu dụng ($a_w$): $$a_w = \sqrt{\frac{1}{T}\int_0^T a_w^2(t)dt}$$
  • Tiêu chuẩn kích thích mặt đường: Sử dụng tiêu chuẩn ISO-8608 để mô tả mật độ phổ công suất biên dạng mấp mô ngẫu nhiên của mặt đường ở các cấp chất lượng khác nhau (mức B - tốt, mức C - trung bình, mức E - rất xấu); sử dụng Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 8791:2011 để xây dựng kích thước hình học và quy cách bố trí của các cụm gờ giảm tốc (cụm 5 vạch, 6 vạch, 7 vạch và hệ nhiều cụm liên tiếp).
  • Phương pháp thu thập dữ liệu thực nghiệm: Tiến hành tháo rời toàn bộ chi tiết của mẫu xe đạp gấp Fornix F160 thực tế, đặt từng bộ phận lên bản vẽ khổ A0 có lưới kẻ ô 50x50 mm để chụp ảnh trực giao và đo đạc kích thước hình học; kết hợp sử dụng thước kẹp cơ khí để lấy thông số cốt yên, đường kính ổ trục giữa và bề dày gióng khung; tham khảo thêm kích thước của xe Giant Expressway 1 cùng các xe thương mại của Brompton, Dahon, Tern.
  • Phương pháp giải tích và mô phỏng: Lập trình giải hệ phương trình vi phân chuyển động phi tuyến trên môi trường MATLAB/Simulink; đồng thời xây dựng mô hình phần tử khối trên phần mềm chuyên dụng Altair Inspire để kiểm chứng chéo kết quả lý thuyết.

Thiết kế và triển khai

Cơ hệ xe đạp gấp được thiết kế lại với cấu trúc khung phân đoạn tích hợp hệ thống giảm xóc (HTGS) sau tay đòn đơn:

  • Kiến trúc cơ học: Khung xe được tách làm hai phần chính gồm khung giữa và khung sau, liên kết với nhau bằng một khớp xoay bản lề tại điểm xoay (Pivot Point - ký hiệu là PP). Điểm PP được bố trí ở tọa độ hình học xác định: nằm phía trên ổ trục giữa 11,6 cm và lùi về phía sau cốt yên 2,7 cm. Vị trí này được lựa chọn nhằm tối ưu hóa khả năng triệt tiêu phản lực động và hạn chế tổn thất năng lượng do lực đạp sinh ra. Cụm giảm xóc lò xo - giảm chấn dạng cuộn (Coil Fork) được đặt nối giữa khung giữa và khung sau để hấp thụ các xung lực thẳng đứng từ mặt đường.
  • Công cụ kỹ thuật triển khai:
    • Autodesk Inventor Professional: Thiết kế mô hình hình học 3D chi tiết cho cụm khung trước, gióng cổ xe, khung giữa, khung sau, cơ cấu bản lề gấp và mô hình lắp ráp hoàn chỉnh của xe ở cả hai trạng thái mở để vận hành và gấp gọn để vận chuyển.
    • Altair Inspire: Nhập mô hình hình học 3D từ Inventor sang môi trường mô phỏng động lực học hệ nhiều vật; khai báo các liên kết khớp xoay, khối lượng, mô-men quán tính, độ cứng lò xo $k$, hệ số cản $c$, tải trọng người lái và các hàm kích thích mặt đường; đồng thời thực hiện phân tích ứng suất và biến dạng tĩnh/động để kiểm tra độ bền kết cấu khung.
    • MATLAB / Simulink: Lập trình giải hệ phương trình vi phân chuyển động bằng phương pháp số, xuất đồ thị đáp ứng miền thời gian cho chuyển vị trọng tâm và gia tốc khối tâm để so sánh đối chuẩn với mô phỏng CAE.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan đề tài

Chương 1 trình bày lịch sử hình thành xe đạp gấp từ bằng sáng chế năm 1887 của Emmit G. Latta đến sự phát triển của các thương hiệu Brompton, Bickerton vào thập niên 1970. Tác giả phân tích thị phần xe đạp gấp tại các thị trường phát triển như Anh, Trung Quốc và đánh giá mức độ cấp thiết của loại phương tiện này trong giải pháp giao thông xanh đa phương thức tại Việt Nam. Phần tổng quan học thuật hệ thống hóa các nghiên cứu tiêu biểu về động lực học xe đạp:

  • Nghiên cứu của Wang & Hull (1996, 1997) và Karchin & Hull (2002) về vị trí điểm xoay PP trên xe đạp địa hình để giảm tiêu hao công suất (giảm tổn thất từ 6,9 W đến 12 W).
  • Mô hình mô phỏng hệ 4 vật rắn của Good & McPhee (1999) cho hệ thống treo sau tay đòn đơn.
  • Mô hình phân tích ảnh hưởng của cử động đạp chân và độ dốc địa hình bằng MATLAB của González (2008).
  • Mô hình 10 vật rắn khảo sát gia tốc dao động tại cổ xe, yên xe và trục bánh sau trên ADAMS của Bu (2009). Từ các nghiên cứu trước đây vốn chỉ tập trung vào dòng xe đạp địa hình (Mountain Bike), chương 1 xác định bài toán cần giải quyết là áp dụng phương pháp động lực học hệ nhiều vật vào thiết kế hệ thống giảm xóc cho dòng xe đạp gấp đô thị.

Chương 2: Thông số thiết kế

Chương 2 mô tả năm hệ thống cơ bản cấu thành xe đạp: điều khiển, truyền lực, chuyển động, phanh và khung xe. Tác giả phân loại chi tiết các thành phần tiêu chuẩn gồm: đĩa đơn, đĩa đôi, đĩa ba; các loại líp tầng phổ biến trong đô thị (từ 7 đến 10 tầng); vành và lốp theo tiêu chuẩn ISO-5775; phân tích ưu nhược điểm giữa hai dòng phuộc sau: phuộc khí (Air Fork) và phuộc lò xo cơ khí (Coil Fork).

Tác giả tổng hợp kích thước hình học của các dòng xe đạp gấp thương mại trên thị trường làm cơ sở đối sánh:

Dòng xe Kích thước bánh (inch) Chiều dài cơ sở (mm) Chiều cao cốt yên (mm) Góc nghiêng cốt yên (độ) Góc nghiêng cổ xe (độ) Khoảng cách cốt yên đến tay lái (mm)
Brompton 16 765 520 - 620 72 - 74 72 - 73 330 - 400
Giant 20 1014 620 - 700 74 - 76 70 - 72 350 - 400
Dahon 20 833 500 - 600 73 - 74 72 - 73 380 - 480
Tern 20 650 520 - 640 72 - 75 71 - 73 340 - 420

Dựa trên số liệu đo đạc thực tế của xe Fornix F160 tháo rã và tham khảo xe Giant Expressway 1, kích thước ban đầu được lựa chọn cho đề tài gồm: bánh xe 16 inch, chiều cao cốt yên 855 mm, chiều dài cốt yên 520 - 620 mm, khoảng cách cốt yên đến tay lái 330 - 400 mm, góc nghiêng cốt yên $75^\circ$, góc nghiêng cổ xe $80^\circ$. Chương này cũng trích dẫn bảng đánh giá phản ứng của cơ thể người theo tiêu chuẩn ISO-2631 dựa trên gia tốc hiệu dụng $a_w$.

Chương 3: Cơ sở lý thuyết

Chương 3 trình bày cơ học Lagrange và phương pháp động lực học hệ nhiều vật. Tác giả thiết lập hệ phương trình vi phân chuyển động thông qua:

  • Khái niệm tọa độ suy rộng đủ $q = [q_1, q_2, \dots, q_f]^T$.
  • Bốn tham số động học Denavit – Hartenberg và ma trận biến đổi tọa độ $H_i$.
  • Xác định véc-tơ vị trí khối tâm $r_i(q, t)$, véc-tơ vận tốc khối tâm $V_i$, vận tốc góc $\omega_i$ thông qua ma trận Jacobi tịnh tiến và Jacobi xoay.
  • Biểu thức tổng động năng $T$ của cơ hệ gồm các thành phần tịnh tiến và chuyển động quay quanh khối tâm.
  • Tổng thế năng $\Pi$ bao gồm thế năng trọng trường và thế năng biến dạng đàn hồi lò xo.
  • Hàm hao tán năng lượng Rayleigh $\Phi = \frac{1}{2} c \dot{q}^2$ đối với các phần tử cản.
  • Thiết lập phương trình Lagrange loại II, xác định trị riêng, véc-tơ riêng để tìm tần số dao động riêng và khảo sát đặc tính truyền lực trong cơ hệ.

Chương 4: Mô hình hóa sơ đồ động lực học cho xe đạp gấp

Chương 4 thực hiện mô hình hóa 2D cho hệ người và xe đạp. Đầu vào kích thích được thiết lập gồm hai dạng:

  1. Mấp mô mặt đường ngẫu nhiên theo ISO-8608 ở các dải chất lượng mức B, mức C và mức E được tạo lập từ sơ đồ khối mô phỏng Simulink.
  2. Biên dạng gờ giảm tốc dạng cụm theo TCVN 8791:2011 với các quy cách 5 vạch, 6 vạch, 7 vạch và chuỗi cụm gờ liên tiếp.

Tác giả lập bảng tham số Denavit – Hartenberg cho các khâu của xe đạp gấp, tính toán các véc-tơ vị trí, vận tốc dài, vận tốc góc, ma trận mô-men quán tính, ma trận Jacobi, biểu thức hàm Lagrange và lực suy rộng. Từ đó, xây dựng hệ phương trình vi phân chuyển động hoàn chỉnh cho cơ hệ và giải tích số để thu được đáp ứng chuyển vị và gia tốc của hệ thống.

Chương 5: Ứng dụng phần mềm Inventor và Altair Inspire để mô hình hoá và mô phỏng động lực học cho cơ hệ

Chương 5 hiện thực hóa thiết kế bằng công cụ mô hình hóa 3D trên Inventor Professional cho từng bộ phận: mô hình khung giữa, mô hình khung sau, sau đó tiến hành tạo mô hình lắp ráp hoàn chỉnh. Cụm lắp ráp được chuyển đổi sang phần mềm Altair Inspire. Tại đây, các điều kiện biên, khối lượng phần tử, độ cứng lò xo, hệ số cản chấn và kích thích mặt đường được thiết lập tương thích với các thông số đầu vào của mô hình giải tích để tiến hành giải bài toán động lực học. Kết quả xuất ra gồm các đồ thị chuyển vị trọng tâm khung giữa, khung sau theo các phương x, y, chuyển vị và gia tốc khối tâm người lái theo phương đứng.

Chương 6: Phân tích, đánh giá và tối ưu kết quả

Chương 6 tập trung vào các nội dung:

  • Kiểm chứng độ tin cậy giữa mô hình toán học giải tích và mô hình mô phỏng trên Altair Inspire thông qua việc so sánh chuyển vị khối tâm khung giữa, khung sau và gia tốc khối tâm người lái trong cùng một điều kiện kích thích; kết quả cho thấy sự tương đồng cao về quy luật đáp ứng.
  • Khảo sát đáp ứng động lực học của hệ thống khi chịu kích thích từ mặt đường cấp B, cấp C, cấp E (theo ISO-8608) và các cụm gờ giảm tốc 5, 6, 7 vạch (theo TCVN 8791:2011).
  • Tiến hành tối ưu hóa thông số bộ phận giảm chấn bằng cách khảo sát dải giá trị của độ cứng lò xo $k$ và hệ số cản $c$, tập trung vào các tổ hợp thông số cụ thể: $(k; c) = (70400\text{ N/m}; 1800\text{ N}\cdot\text{s/m})$, $(77000\text{ N/m}; 1800\text{ N}\cdot\text{s/m})$, $(70400\text{ N/m}; 2100\text{ N}\cdot\text{s/m})$ và $(77000\text{ N/m}; 2100\text{ N}\cdot\text{s/m})$.
  • Khảo sát phản lực liên kết động tác dụng lên điểm bản lề xoay PP, lực động tác động lên yên xe theo phương đứng và hành trình chuyển vị làm việc của hệ thống giảm xóc để lựa chọn bộ thông số tối ưu.
  • So sánh các chỉ số động lực học đầu cuối giữa mô hình xe đạp có trang bị hệ thống giảm xóc đã tối ưu và mô hình xe đạp khung cứng ban đầu không có giảm xóc.

Chương 7: Mô hình thiết kế 3D

Chương 7 trình bày bản vẽ hoàn chỉnh của mô hình 3D xe đạp gấp sau khi đã tích hợp các thông số tối ưu. Mô hình thể hiện cấu trúc xe ở trạng thái sẵn sàng vận hành và trạng thái gấp gọn. Tác giả tiến hành phân tích phần tử hữu hạn để kiểm tra độ bền kết cấu của cụm khung giữa và khung sau, tính toán ứng suất Von Mises lớn nhất và độ biến dạng tổng thể dưới tải trọng làm việc, khẳng định kết cấu khung đáp ứng điều kiện bền theo tiêu chuẩn kỹ thuật cơ khí.

Chương 8: Kết luận

Chương 8 tổng kết toàn bộ kết quả nghiên cứu đã đạt được, chỉ ra các giới hạn nghiên cứu còn tồn tại về mặt giả thiết tính toán và nêu rõ các hướng phát triển tiếp theo của đề tài.

Kết quả và đóng góp

  • Kết quả tính toán và mô phỏng: Đồ án đã xây dựng thành công hệ phương trình vi phân mô tả chuyển động của hệ người và xe đạp gấp bằng phương pháp Lagrange loại II kết hợp ma trận Denavit – Hartenberg. Kết quả kiểm chứng chéo giữa mô hình giải tích lập trình trên MATLAB và mô hình mô phỏng nhiều vật trên Altair Inspire cho thấy mức độ phù hợp cao về dạng sóng chuyển vị và gia tốc.
  • Xác định thông số kết cấu và giảm chấn tối ưu: Vị trí điểm xoay bản lề PP được xác lập tại tọa độ cao hơn trục giữa 11,6 cm và lùi sau cốt yên 2,7 cm, giúp giảm thiểu đáng kể phản lực liên kết động và suy hao công suất truyền động. Qua việc quét dải thông số độ cứng $k$ và hệ số cản $c$, tổ hợp thông số tối ưu được lựa chọn trong các cặp giá trị khảo sát (đặc biệt tại vùng $k = 70400 - 77000\text{ N/m}$ và $c = 1800 - 2100\text{ N}\cdot\text{s/m}$) giúp làm giảm mạnh giá trị trung bình bình phương của gia tốc tác động lên khối tâm người lái khi di chuyển qua mặt đường cấp E cũng như các dải gờ giảm tốc theo TCVN 8791:2011 so với mô hình khung cứng không có giảm xóc ban đầu.
  • Kiểm tra độ bền kết cấu: Kết quả phân tích ứng suất và độ biến dạng trên mô hình 3D hoàn chỉnh của khung giữa và khung sau chứng minh kết cấu chịu lực an toàn dưới tải trọng tĩnh và động của người điều khiển.
  • Đóng góp kỹ thuật: Đồ án đã lấp đầy khoảng trống nghiên cứu khi chuyển tiếp các cơ sở lý thuyết động lực học giảm xóc vốn chỉ áp dụng cho xe đạp địa hình sang ứng dụng thực tiễn trên dòng xe đạp gấp đô thị. Đồng thời, nghiên cứu đề xuất một quy trình kỹ thuật hoàn chỉnh: kết hợp đo đạc thực nghiệm mẫu xe sẵn có, lập mô hình giải tích lý thuyết, kiểm chứng bằng mô phỏng số và tối ưu hóa kết cấu hình học phục vụ thiết kế cơ khí.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế của đồ án:
    • Mô hình hóa người lái còn đơn giản, chỉ coi người đạp xe là một chất điểm tập trung tại yên xe, chưa tính đến các bậc tự do của cơ thể người như chuyển động của chân khi đạp, độ uốn của cột sống và tác động truyền qua hai tay lái.
    • Khung xe được giả thiết là các vật rắn tuyệt đối trong phân tích động lực học hệ nhiều vật, chưa tích hợp ảnh hưởng biến dạng đàn hồi của vật liệu khung trong quá trình dao động.
    • Xe chỉ được khảo sát khi di chuyển đều với vận tốc không đổi trên đường thẳng, chưa xét đến các chế độ vận hành thực tế như phanh gấp, tăng tốc, vào cua hoặc dao động lực do bộ truyền động xích đĩa líp tạo ra.
    • Chưa chế tạo mẫu thử nghiệm vật lý thực tế sau tối ưu để đo đạc và kiểm nghiệm dao động bằng các cảm biến gia tốc trên đường thực nghiệm.
  • Hướng phát triển tiếp theo:
    • Nâng cấp mô hình người lái thành hệ nhiều vật rắn liên kết đàn hồi mô phỏng đầy đủ tư thế ngồi, chuyển động quay của chân và phản lực tại bàn đạp, tay lái.
    • Bổ sung mô hình biến dạng đàn hồi của khung xe (kỹ thuật Flex-body) trong bài toán động lực học.
    • Tích hợp thêm ảnh hưởng của lực căng xích và mô-men phát động từ người đạp.
    • Gia công chế tạo sản phẩm mẫu hoàn chỉnh và tiến hành đo kiểm thực tế trên các cung đường tiêu chuẩn để hoàn thiện thiết kế.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo chuyên môn cho sinh viên, học viên cao học và kỹ sư thuộc các ngành Công nghệ Chế tạo máy, Kỹ thuật Cơ khí, Kỹ thuật Ô tô và Kỹ thuật Robot:

  • Phần đáng tham khảo về lý thuyết: Cung cấp phương pháp chi tiết từng bước thiết lập ma trận Denavit – Hartenberg, tính toán ma trận Jacobi và thiết lập phương trình Lagrange loại II cho một cơ hệ chuyển động phẳng có liên kết đàn hồi và cản chấn.
  • Phần đáng tham khảo về phương pháp mô phỏng: Quy trình chuẩn hóa đầu vào kích thích mặt đường ngẫu nhiên theo tiêu chuẩn ISO-8608 và gờ giảm tốc theo TCVN 8791:2011; phương pháp kiểm chứng chéo giữa giải thuật tính toán số trên MATLAB và mô phỏng CAE trên Altair Inspire.
  • Phần đáng tham khảo về thiết kế: Các số liệu nhân trắc học, kích thước hình học tiêu chuẩn của các dòng xe đạp gấp thương mại và giải pháp bố trí điểm xoay hệ thống treo sau thực tế.

Câu hỏi thường gặp

1. Đề tài sử dụng mẫu xe thực tế nào để thu thập dữ liệu đo đạc kích thước ban đầu?
Tác giả đã tháo rời các chi tiết của mẫu xe đạp gấp Fornix F160, đặt từng chi tiết lên khổ giấy A0 có lưới kẻ ô 50x50 mm để chụp ảnh trực giao và đo kích thước, kết hợp với thước kẹp cơ khí để đo đường kính ống, gióng khung và tham khảo thêm thông số từ dòng xe Giant Expressway 1 cùng các hãng Brompton, Dahon, Tern.

2. Điểm xoay PP (Pivot Point) của khung sau được đặt ở vị trí nào và có vai trò gì?
Điểm xoay PP được bố trí ở vị trí phía trên ổ trục giữa 11,6 cm và lùi về phía sau cốt yên 2,7 cm. Đây là vị trí bản lề tối ưu giữa khung giữa và khung sau giúp giảm thiểu phản lực động truyền lên người lái và hạn chế tổn thất năng lượng do lực đạp gây ra.

3. Đồ án sử dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật nào để mô phỏng mặt đường và đánh giá mức độ rung động?
Kích thích mặt đường được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn ISO-8608 (mặt đường mấp mô ngẫu nhiên cấp B, C, E) và tiêu chuẩn TCVN 8791:2011 (kích thước gờ giảm tốc dạng cụm 5, 6, 7 vạch). Mức độ rung động tác động lên người đạp xe được đánh giá thông qua giá trị trung bình bình phương gia tốc theo tiêu chuẩn ISO-2631 và VDI-2057.

4. Phương pháp nào được sử dụng để kiểm chứng độ chính xác của mô hình động lực học?
Tác giả áp dụng phương pháp kiểm chứng chéo: thiết lập và giải hệ phương trình vi phân chuyển động giải tích bằng phương pháp Lagrange loại II trên phần mềm MATLAB/Simulink, sau đó so sánh các đồ thị đáp ứng chuyển vị và gia tốc với kết quả mô phỏng động lực học nhiều vật trên phần mềm Altair Inspire trong cùng điều kiện kích thích ban đầu.

5. Những tổ hợp thông số giảm xóc nào đã được khảo sát để tối ưu hóa độ êm dịu chuyển động?
Tác giả đã khảo sát bốn tổ hợp thông số chính giữa độ cứng lò xo $k$ và hệ số cản $c$, bao gồm: $(k; c) = (70400\text{ N/m}; 1800\text{ N}\cdot\text{s/m})$, $(77000\text{ N/m}; 1800\text{ N}\cdot\text{s/m})$, $(70400\text{ N/m}; 2100\text{ N}\cdot\text{s/m})$ và $(77000\text{ N/m}; 2100\text{ N}\cdot\text{s/m})$ để tìm ra cấu hình giảm chấn giúp gia tốc khối tâm người lái đạt giá trị nhỏ nhất.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp đã giải quyết trọn vẹn bài toán tích hợp hệ thống giảm xóc cho xe đạp gấp thông qua việc phối hợp giữa cơ sở lý thuyết động lực học hệ nhiều vật và các công cụ mô phỏng cơ khí hiện đại. Việc tối ưu hóa vị trí điểm xoay bản lề cùng các thông số lò xo, giảm chấn đã chứng minh hiệu quả giảm thiểu rung chấn truyền từ mặt đường lên người lái theo các tiêu chuẩn quốc tế ISO-2631 và ISO-8608. Mô hình thiết kế 3D hoàn chỉnh được kiểm nghiệm bền thành công trên Inventor và Altair Inspire, cung cấp cơ sở kỹ thuật tin cậy cho quá trình phát triển các sản phẩm xe đạp gấp đô thị có tính tiện nghi cao.