Tài liệu Nghiên cứu điều khiển hệ thống treo bán chủ động xe khách

.. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LÊ NAM HUY NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TREO BÁN CHỦ ĐỘNG XE KHÁCH LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Thái Nguyên - 2019 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LÊ NAM HUY NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TREO BÁN CHỦ ĐỘNG XE KHÁCH Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Mã số: 8520116 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KHOA CHUYÊN MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TRƯỞNG KHOA PGS.TS. Lê Văn Quỳnh PHÒNG ĐÀO TẠO Thái Nguyên - 2019 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn i LỜI CAM ĐOAN Họ và tên: Lê Nam Huy Học viên: Lớp cao học K20- Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp-Đại học Thái Nguyên. Nơi công tác: Trung tâm Đăng kiểm Xe cơ giới Thái Nguyên. Tên đề tài luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu điều khiển hệ thống treo bán chủ động xe khách. Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực Mã số: 8520116 Sau gần hai năm học tập, rèn luyện và nghiên cứu tại trường, em lựa chọn thực hiện đề tài tốt nghiệp: Nghiên cứu điều khiển hệ thống treo bán chủ động xe khách. Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS. Lê Văn Quỳnh và sự nổ lực của bản thân, đề tài đã được hoàn thành đáp được nội dung đề tài thạc sĩ kỹ thuật cơ khí động lực. Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân em. Các số liệu, kết quả có trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác trừ công bố của chính tác giả. Thái Nguyên, ngày….. tháng….. năm 2019 HỌC VIÊN Lê Nam Huy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập nghiên cứu làm đề tài luận văn thạc sĩ, em đã tiếp nhận được sự truyền đạt trao đổi phương pháp tư duy, lý luận của quý thầy cô trong Nhà trường, sự quan tâm giúp đỡ tận tình của tập thể giảng viên Nhà trường, khoa Kỹ thuật Ô tô & MĐL, quý thầy cô giáo trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp –Đại học Thái Nguyên, gia đình và các đồng nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn đến Ban giám hiệu Nhà trường, Tổ đào tạo Sau đại học -Phòng đào tạo, quý thầy cô giáo tham gia giảng dạy đã tận tình hướng dẫn tạo điều kiện để em hoàn thành luận văn này. Em cũng xin bày tỏ biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS. Lê Văn Quỳnh và tập thể cán bộ giáo viên khoa Kỹ thuật Ô tô & MĐL, hội đồng bảo vệ đề cương đã hướng dẫn cho em hoàn thành luận văn theo đúng kế hoạch và nội dung đề ra. Trong quá trình, thời gian thực hiện mặc dù đã có nhiều cố gắng song do kiến thức và kinh nghiệm chuyên môn còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi sai sót, rất mong được sự đóng góp quý báu của quý thầy cô và các bạn đồng nghiệp tiếp tục trao đổi đóng góp giúp em để luận văn được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn ! HỌC VIÊN Lê Nam Huy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. ii MỤC LỤC ....................................................................................................... iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ...................................................................... v DANH MỤC HÌNH VẼ ................................................................................ vii DANH MỤC BẢNG ....................................................................................... ix LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................. 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU .......................... 3 1.1. Tình hình phát triển xe khách tại Việt Nam............................................... 3 1.2. Phân tích một số kết cấu hệ thống treo xe khách ...................................... 6 1.2.1. Nhiệm vụ, phân loại và yêu cầu hệ thống treo....................................... 6 1.2.2. Phân tích một số kết cấu hệ thống treo xe khách .................................... 8 1.3. Ảnh hưởng dao động ô tô đối với con người ........................................... 13 1.3.1. Cơ chế tác động của dao động lên cơ thể người ................................... 13 1.3.2. Ảnh hưởng của dao động đối với cơ thể con người .............................. 13 1.2.3. Những ảnh hưởng về sự tiện nghi ......................................................... 14 1.3.4. Những bệnh do dao động “say sóng”.................................................... 14 1.4. Các chỉ tiêu, phương pháp đánh giá độ êm dịu chuyển động[8, 13,14] .. 15 1.4.1 Cường độ dao động ................................................................................ 15 1.4.2. Gia tốc bình phương trung bình theo thời gian tác động ...................... 16 1.4.3.Chỉ tiêu đối với hàng hoá ....................................................................... 18 1.4.4. Đánh giá cảm giác theo công suất dao động ......................................... 19 1.5. Tình hình trong nước và quốc tế. ............................................................. 20 1.6. Mục tiêu, phạm vi và nội dung nghiên cứu của luận văn ........................ 24 1.6.1. Mục tiêu nghiên cứu.............................................................................. 24 1.6.2. Phạm vi nghiên cứu và đối đượng nghiên cứu ..................................... 24 1.6.3. Phương pháp nghiên cứu....................................................................... 25 1.6.4. Nội dung nghiên cứu ............................................................................. 25 1.7. Kết luận chương ....................................................................................... 25 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH DAO ĐỘNG DAO ĐỘNG VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN FUZZY LOGIC ................................................................... 26 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn iv 2.1. Xe và hệ thống treo khảo sát .................................................................... 26 2.2. Xây dựng mô hình dao động tương đương của ô tô khách ...................... 27 2.2.1. Các giả thiết........................................................................................... 27 2.1.2. Mô hình dao động ô tô khách 2 cầu ...................................................... 28 2.2.3. Thiết lập phương trình vi phân mô tả dao động .................................... 30 2.2.4. Phân tích và lựa chọn kích thích dao động ........................................... 40 2.3. Cơ sở lý thuyết điều khiển hệ mờ(Fuzzy Logic Control-FLC) ............... 43 2.3.1. Tập mờ và logic mờ .............................................................................. 44 2.3.2. Định nghĩa tập mờ ................................................................................. 44 2.3.3. Các dạng hàm liên thuộc của tập mờ .................................................... 45 2.3.4. Các phép toán trên tập mờ .................................................................... 45 2.3.5. Biến ngôn ngữ và giá trị của nó: ........................................................... 48 2.3.6. Luật hợp thành mờ: ............................................................................... 49 2.3.7.Giải mờ ................................................................................................... 51 2.3.8. Nguyên tắc tổng hợp bộ điều khiển mờ ................................................ 53 2.4. Xây dựng bộ điều khiển mờ cho xe khách.............................................. 54 2.4.1. Biến vào bao gồm:................................................................................. 54 2.4.2. Xác định tập mờ .................................................................................... 54 2.4.3.Tập luật điều khiển: ................................................................................ 55 2.5. Kết luận .................................................................................................... 57 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG TREO ĐIỀU KHIỂN BÁN CHỦ ĐỘNG.................................... 58 3.1. Mô phỏng ................................................................................................. 58 3.1.1. Số liệu mô phỏng .................................................................................. 58 3.1.2. Khối mô phỏng tổng thể........................................................................ 60 3.2. Phân tích kết quả mô phỏng ..................................................................... 60 3.4. Hiệu quả của hệ thống treo bán chủ động ................................................ 64 3.4. Kết luận .................................................................................................... 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 70 Phục lục 1 ....................................................................................................... 74 TÍNH GIA TỐC BÌNH PHƯƠNG TRUNG BÌNH ................................... 74 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TT Thông số Ký hiệu Đơn vị 1 Khối lượng người điều khiển và ghế ms1 kg 2 Khối lượng được treo khi xe đầy tải m kg 3 4 Khối lượng không được treo cầu trước Khối lượng không được treo cầu sau kg kg 5 Khối lượng hành khách và ghế giữa và sau 6 Khoảng cách trọng tâm xe và cầu trước ma1 ma1 mp1, mp2 a 7 Khoảng cách trọng tâm xe và cầu sau b m 8 Khoảng cách cầu trước và trọng tâm cầu trước e1 m 9 Khoảng cách cầu trước và trọng tâm cầu sau e2 m 10 Khoảng cách từ tâm bánh xe và trọng tâm cầu trước f1 m 11 Khoảng cách từ tâm bánh xe và trọng tâm cầu sau f2 m 12 Khoảng cách từ ghế và trọng tâm xe theo phương y s2 m 15 Khoảng cách từ ghế và trọng tâm xe theo phương x s1 m 16 Độ cứng của HTT cầu trước k1l, k1r N/m 17 Độ cứng của HTT cầu sau k23l, k23r N/m 18 Độ cứng của lốp xe cầu trước kt1l, kt1r N/m 19 Độ cứng của lốp xe cầu sau kt2l, kt2r N/m 20 Độ cứng của HTT ghế người điều khiển ks1 N/m Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN kg m http://lrc.tnu.edu.vn vi 21 Hệ số cản giảm chấn HTT cầu trước 22 Hệ số cản giảm chấn HTT cầu sau 23 Hệ số cản giảm chấn của ghế người điều khiển 24 c1r, c1l N.s/m c23r, c23l N.s/m cs N.s/m Hệ số cản giảm chấn lốp trước ct1r, ct1l N.s/m 25 Hệ số cản giảm chấn lốp sau ct2r, ct2l N.s/m 26 Mô men quán tính của thân xe đối với trục y đi qua trọng tâm của tâm xe I1 kg.m2 27 Mô men quán tính của thân xe đối với trục x đi qua trọng tâm của tâm xe I2 kg.m2 28 Mô men quán tính cầu trước đối với trục x đi qua trọng tâm cầu trước Ia1 kg.m2 29 Mô men quán tính cầu sau đối với trục x đi qua trọng tâm cầu sau Ia2 kg.m2 30 Tần số sóng mặt đường  Hz 31 Chiều dài sóng mặt đường S m 32 Vận tốc xe V m/s 33 Tấn số sóng mặt đường N Chu kỳ/m 34 Tần số mẫu n0 Chu kỳ/m 35 Mật độ phổ chiều cao mấp mô mặt đường S q ( n) m3 /chu kỳ 36 Hệ số tần số được miêu tả tần số mật độ phổ của mặt đường  Rad Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Hệ thống chassis xe khách Samco Primas Li.35B ............................ 9 Hình 1.2. Hệ thống treo trước xe khách Samco Primas Li.35B ....................... 9 Hình 1.3. Hệ thống treo sau xe khách Samco Primas Li.35B......................... 10 Hình 1.4. Hệ thống treo xe khách thế hệ mới THACO GARDEN 79S ......... 10 Hình 1.5. Hệ thống treo của xe khách Hyundai Universe Mini K39s ............ 11 Hình 1.6. Sơ đồ hệ thống treo bán chủ động điều khiển hệ số cản. ................ 12 Hình 1.7. Tần số dao động riêng của các bộ phận trên cơ thể ........................ 14 Hình 1.8. Giới hạn tác động của dao động thẳng đứng (các đường cong có cùng thời gian tác động) phụ thuộc vào gia tốc dao động thẳng đứng và tần số đối với con người khi ngồi và đứng trên xe theo tiêu chuẩn ISO/DIS 2631. . 17 Hình 2.1. Kết cấu hệ thống treo trước, sau và hình dáng bên ngoài của xe khách khảo sát ................................................................................................. 26 Hình 2.2 Mô hình dao động của ô tô khách .................................................... 29 Hình 2.3. Sơ đồ lực tác dụng lên ghế người điều khiển.................................. 31 Hình 2.4. Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên cầu trước .................................. 32 Hình 2.5. Hệ thống treo và mô hình hóa hệ thống treo sau ô tô khách........... 35 Hình 2.6. Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên cầu sau ..................................... 36 Hình 2.7. Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên thân xe ..................................... 38 Hình 2.8. Chiều cao mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO A (mặt đường có chất lượng rất tốt) ....................................................................................... 42 Hình 2.9. Chiều cao mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO B (mặt đường có chất lượng trung bình) ..................................................................................... 42 Hình 2.10. Chiều cao mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO C (mặt đường có chất lượng trung bình) ................................................................................ 42 Hình 2.11. Chiều cao mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO E (mặt đường có chất lượng rất xấu)...................................................................................... 43 Hình 2.12. Phép xâu chuỗi mờ có thể dùng để rút ra các định tính nếu - thì 43 Hình 2.13. Mô tả hàm phụ thuộc µA(x) của tập các số thực từ-5 đến 5......... 44 Hình 2.14. Các dạng hàm liên thuộc của tập mờ (a) Dạng hình thang, (b) Dạng hình chữ “S”; (c) Dạng hình chữ “Z” .................................................... 45 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn viii Hình 2.15. Hợp của hai tập mờ có cùng cơ sở (a) Theo quy tắc Max, (b) theo quy tắc Lukasiewwiez ..................................................................................... 46 Hình 2.16. Giao của hai tập mờ có cùng cơ sở ............................................... 47 Hình 2.17. Bù của tập mờ ............................................................................... 48 Hình 2.18. Phép bù của một tập mờ ................................................................ 48 Hình 2.19. Minh họa quy tắc hợp thành mờ ................................................... 52 Hình 2.20. Giải mờ bằng phương pháp cực đại .............................................. 52 Hình 2.21. Hàm thuộc trong Matlab ............................................................... 55 Hình 3.1. Sơ đồ mô phỏng tổng thể Matlab/simulink.................................... 60 Hình 3.2. Gia tốc phản ứng theo miền thời gian tại 3 vị trí ghế ngối hành khách theo phương thẳng đứng ....................................................................... 61 Hình 3.3. So sánh kết gia tốc phản ứng theo miền thời gian tại 3 vị trí ghế ngối hành khách theo phương thẳng đứng ...................................................... 63 Hình 3.4 (a). Giá trị gia tốc bình phương trung bình theo phương thẳng đứng với hệ thống treo bán chủ động so với hệ thống treo bị động tại ba vị trí ghế ngồi .................................................................................................................. 64 Hình 3.4 (a), (b). Giá trị gia tốc bình phương trung bình theo phương thẳng đứng với hệ thống treo bán chủ động so với hệ thống treo bị động tại ba vị trí ghế ngồi ........................................................................................................... 65 Hình 3.5 (a). Giá trị gia tốc bình phương trung bình theo phương thẳng đứng với hệ thống treo bán chủ động so với hệ thống bị động tại ba vị trí ghế ngồi. ......................................................................................................................... 66 Hình 3.5 (b), (c). Giá trị gia tốc bình phương trung bình theo phương thẳng đứng với hệ thống treo bán chủ động so với hệ thống bị động tại ba vị trí ghế ngồi. ................................................................................................................. 67 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ix DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Bảng đánh giá chủ quan độ êm dịu ô tô theo ISO 2631-1.............. 16 Bảng 1.2.Chỉ tiêu về an toàn hàng hóa ........................................................... 18 Bảng 2.1. Các lớp mấp mô mặt đường phân loại theo tiêu chuẩn ISO 8068[30] ......................................................................................................................... 41 Bảng 2.3. Bảng luật điều khiển Fuzzy ............................................................ 56 Bảng 3.1. Các thông số kỹ thuật của ô tô khách 2 cầu[31] ............................. 58 Bảng 3.2. Kết quả so sánh các giá trị gia tốc bình phương trung bình tại ba vị trí của ghế ngồi. ............................................................................................... 63 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 1 LỜI NÓI ĐẦU Sự phát triển to lớn của tất cả các ngành kinh tế quốc dân đòi hỏi cần chuyên chở khối lượng lớn hàng hóa và hành khách. Tính cơ động cao, tính việt dã, tính kính tế nhiên liệu, tính tiện khi và tính năng khai thác hoạt động trong những điều kiện khác nhau đã tạo cho ôtô trở thành một trong những phương tiện chủ yếu để chuyên chở hàng hóa và hành khách như ngày nay. Ô tô và mặt đường là hai đối tượng có quan hệ tương tác lẫn nhau. Nằm giữa mối quan hệ tương tác này là hệ thống treo của ô tô. Khi ôtô là đối tượng quan sát, mặt đường là tác nhân thì hệ thống treo có tác dụng giảm dao động và va đập truyền lên thân xe, để nâng cao độ êm dịu của ôtô, độ bám mặt đường của bánh xe, độ an toàn chuyển động của ôtô chúng ta phải tiến hành nghiên cứu mặt đường. Hệ thống treo là một trong những hệ thống quan trọng nhằm giảm tác động xấu xuống mặt đường giao thông cũng như nâng cao độ êm dịu chuyển động của ô tô. Mặt khác, hệ thống cũng là một trong những cụm tổng thành thuộc danh mục được nhà nước ưu tiên sản xuất chế tạo trong nước. Do vậy, phân tích động lực học toàn xe theo phương đứng để điều khiển hệ thống treo xe khách sản xuất tại Việt Nam có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao Mục tiêu nghiên cứu: Xây dựng được mô hình dao động toàn xe khách; xây dựng được bộ điều khiển cho hệ thống treo bán chủ động cũng như phân tích được hiệu quả của hệ thống treo bán chủ động so với hệ thống treo bị động ở một số điều khiện khai thác của xe. Phạm vi nghiên cứu: Trong phạm vi của đề tài, một mô hình dao động của toàn xe và bộ điều khiển được thiết lập để điều khiển hệ số cản của hệ thống treo nhằm nâng cao độ êm dịu chuyển động của xe khách. Đối tượng: Hệ thống treo xe khách và xe khách Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 2 Phương pháp nghiên cứu: Lý luận và kết hợp mô phỏng bằng phần mềm Matlab simulink để điều khiển tích cực đối với hệ số cản thủy lực cho hệ thống treo xe khách nhằm nâng cao độ êm dịu chuyển động của ô tô. Nội dung nghiên cứu: Nội dung chính của luận văn như sau: Chương 1. Tổng quan về đề tài nghiên cứu; Chương 2. Xây dựng mô hình dao động toàn xe và bộ điều khiển; Chương 3. Mô phỏng và phân tích hiệu quả của hệ thống treo. Ý nghĩa khoa học thực tiễn: Nghiên cứu điều khiển hệ thống treo xe khách nhằm giảm các tác động xấu xuống mặt đường quốc lộ cũng như nâng cao độ êm dịu chuyển động của xe có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao. Qua đây cho phép tôi được bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS. TS. Lê Văn Quỳnh người hướng dẫn khoa học trực tiếp tôi trong suốt thời gian làm luận văn. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy trong khoa Kỹ thuật Ô tô-MĐL, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp- Đại học Thái Nguyên đặc biệt là ThS. Bùi Văn Cường và các bạn bè cùng đồng nghiệp của tôi. Tuy nhiên, do điều kiện vừa nghiên cứu vừa công tác cũng như hạn chế về mặt thời gian cũng như mặt kiến thức chắc chắn luận văn không thể tránh khỏi sự thiếu xót, rất mong được sự đóng góp ý bổ sung thêm của quý thầy, cô giáo và các bạn đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn. ! Thái Nguyên, ngày tháng năm 2019 HỌC VIÊN Lê Nam Huy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Mục địch của chương giới thiệu tổng quan về nghiên cứu hệ thống treo ô tô như tình hình phát triển xe khách tại Việt Nam, phân tích hệ thống treo ô tô khách, ảnh hưởng của dao động đến cơ thể con người và chỉ tiêu đánh giá chúng và phân tích tổng quan về kết quả các công trình nghiên cứu trong nước và thế giới liên quan đến đối tượng nghiên cứu trong luận văn này. 1.1. Tình hình phát triển xe khách tại Việt Nam Theo số liệu thống kê, hiện nay các cơ sở sản xuất lắp ráp ôtô trong nước mỗi năm cho ra đời hơn 20.000 ô tô khách các loại. Theo dự báo của chính phủ, nhu cầu sản lượng ô tô khách các loại đến 2020 là 30.000 ô tô trên năm, tăng 50%. Với phương pháp thiết kế như hiện nay, các loại ô tô khách chế tạo trong nước khó đảm bảo được sự thoả hiệp tối ưu giữa các mục tiêu mâu thuẫn nhau như các chỉ tiêu về chất lượng động lực học, các chỉ tiêu về độ bền và chi phí sản xuất so với các loại xe nhập do chịu nhiều áp lực về cắt giảm chi phí phụ tùng, công nghệ nhập khẩu từ nước ngoài Ô tô khách tại các thành phố hiện có nhu cầu rất cao, đặc biệt là tại các thành phố lớn. Tính đến năm 2015, ngành sản xuất ô tô có trên 400 doanh nghiệp, tập trung chủ yếu ở khu vực Đông Nam Bộ và vùng Đồng bằng Sông Hồng. Đa số doanh nghiệp có quy mô vừa và nhỏ. Tổng công suất lắp ráp thiết kế khoảng 460.000 xe/năm, trong đó khu vực có vốn đầu tư nước ngoài chiếm khoảng 47%, doanh nghiệp trong nước khoảng 53%. Giai đoạn 20012014, tốc độ tăng trưởng bình quân của sản xuất lắp ráp ô tô khoảng 17%/năm. Biến động của nền kinh tế và sự thay đổi của chính sách, đặc biệt các chính sách về thuế, phí là các nhân tố chủ yếu ảnh hưởng đến sản xuất cũng như tiêu thụ xe ô tô. Tổng số lượng xe tiêu thụ năm 2010 là 184.813 xe, năm 2011 là 181.545 xe, năm 2012 là 124.815 xe và năm 2013 là 153.199 xe, năm 2014 là 241.178 xe, năm 2015 là trên 350.000 xe. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 4 Ngày nay thực hiện chương trình nội địa hóa của nghành công nghiệp ô tô thì việc chế tạo các phụ kiện trong nước như: săm, lốp, ắc quy, ghế ngồi, dây điện, khung vỏ, dầm cầu…là cần thiết và cũng đã có một số công ty bắt tay vào sản xuất như: Công ty VINFAST, Xí nghiệp Tư doanh Xuân Kiên (Vinaxuki), Toyota Việt Nam, Hyundai Thành Công, Cửu Long motor và Công ty Trường Hải (Thaco) nhằm tăng tỷ lệ nội địa hóa. Về công nghiệp phục trợ, định hướng cho thời gian tới là tăng cường hợp tác giữa các doanh nghiệp trong nước và các doanh nghiệp lớn nước ngoài trong việc sản xuất linh kiện và phụ tùng, trong đó tập trung vào các bộ phận quan trọng, hàm lượng công lượng công nghệ cao để phục vụ nhu cầu của thị trường trong nước, thay thế nhập khẩu, tiến tới xuất khẩu. Cụ thể tỷ lệ giá trị sản xuất chế tạo trong nước đối với sản xuất ô tô: đến năm 2020, xe đến 9 chỗ đạt 30 40%, từ 10 chỗ trở lên đạt 35 - 45%, xe tải đạt 30 - 40%, xe chuyên dụng đạt 25 - 35%; đến năm 2025, xe đến 9 chỗ đạt 40 - 45%, từ 10 chỗ trở lên đạt 50 60%, xe tải đạt 45 - 55%, xe chuyên dụng đạt 40 - 45%; đến năm 2035, xe đến 9 chỗ đạt 55 - 60%, từ 10 chỗ trở lên đạt 75 - 80%, xe tải đạt 70 - 75%, xe chuyên dụng đạt 60 – 70%. Quá trình sản xuất ô tô của nước ta như vậy chắc chắn sẽ không đồng bộ trong tổng thành, trong khi cơ sở hạ tầng của nước ta có quy mô đường còn nhỏ hẹp, tỷ lệ đường đất còn rất lớn, tỷ lệ đường nhựa, bê tông xi măng hóa chưa cao, chất lượng đường còn kém…Vì thế cần phải có biện pháp kiểm tra lại chất lượng sản phẩm sau khi lắp ráp theo đúng thực tế sử dụng trong nước nhằm định hướng lâu dài cho nền công nghiệp ô tô nước ta. Thay thế ô tô quá niên hạn bằng ô tô mới và nâng cao tỷ lệ nội địa hóa là sự cần thiết để xây dựng được nền công nghiệp sản xuất ô tô Việt Nam phát triển trong tương lai. Tuy nhiên, nếu chất lượng các loại xe thay thế này không đảm bảo, không phù hợp với điều kiện giao thông, địa hình của Việt Nam, nó sẽ phá hoại đường bộ cũng như về tính an toàn đối với người sử dụng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 5 Bước đi mới Câu hỏi đặt ra, thực sự ai đang thống trị trị trường xe khách tại Việt Nam? THACO đã gây chú ý khi mới đây đã khánh thành Nhà máy Bus THACO nằm trong khu phức hợp ô tô Chu Lai Trường Hải được khởi công xây dựng từ tháng 9/2016, với công suất thiết kế 20.000 xe/năm; tổng vốn đầu tư 7.000 tỷ đồng. Với định vị là nhà máy xe khách lớn nhất Đông Nam Á, Nhà máy Bus THACO được đầu tư các dây chuyền công nghệ mới, hiện đại. Song song với việc xây dựng nhà máy mới, THACO cũng nghiên cứu phát triển dòng sản phẩm xe bus cao cấp hoàn toàn mới, mang thương hiệu riêng của Việt Nam, với tỷ lệ nội địa hóa đạt trên 60%, sử dụng động cơ Euro 4, có cấu hình và công năng phù hợp với điều kiện giao thông và quy định của Chính phủ về vận tải nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng của khách hàng và xuất khẩu sang các nước ASEAN. Khu phức hợp ô tô Chu Lai Trường Hải với 5 nhà máy lắp ráp ô tô, 14 nhà máy sản xuất linh kiện phụ tùng với các dây chuyền thiết bị hiện đại được chuyển giao từ các đối tác châu Âu, Nhật Bản, Hàn Quốc; 1 trường cao đẳng và 6 đơn vị hỗ trợ đã góp phần đặc biệt quan trọng vào việc phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam. Sau một thời gian chia tách, thương hiệu Hyundai đã chính thức quy về một mối tại thị trường Việt Nam khi tập đoàn Thành Công mở rộng sân chơi xe du lịch sang xe thương mại. Tập đoàn Thành Công cho biết đã đạt thỏa thuận liên doanh sản xuất và phân phối xe thương mại với Hyundai Hàn Quốc, tên gọi là Hyundai Thành Công xe thương mại (HTCV) từ tháng 9/2017. Theo đó, HTCV sẽ trở thành nhà sản xuất, lắp ráp và phân phối độc quyền của xe bus, xe tải Hyundai tại Việt Nam. Liên doanh này sẽ mở một nhà máy trong khi tổ hợp ở Ninh Bình, diện tích 25 ha, công suất dự kiến 12.000 xe/năm với xe khách/bus và 30.000 xe/năm với xe tải. Mục tiêu của Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 6 HTCV là tiêu thụ nội địa và xuất khẩu. Hãng hy vọng cuối 2018 có xe xuất khẩu ra khu vực. Trước tháng 9/2017, xe tải và xe bus của Hyundai đã xuất hiện ở Việt Nam từ lâu dưới dạng lắp ráp bởi một số công ty như Thaco, VEAM, Nam Việt... Các hãng này sẽ bán nốt những xe thương mại nhãn hiệu Hyundai đã sản xuất cho tới khi hết hàng. HTCV hiện có 70 đại lý ở Việt Nam và hãng sẽ có sản phẩm đầu tiên vào khoảng tháng 3 năm sau. Sau thang máy và xe con, xe thương mại là mảng thứ ba mà Thành Công và Hyundai hợp tác. Việc quy về một mối có thể giúp hai hãng quản lý thương hiệu tập trung đồng thời thay đổi đáng kể trong việc phân chia thị phần mảng xe thương mại vốn do Trường Hải thống trị nhiều năm qua. Có thể thấy rõ thị trường xe khách, xe thương mại tại Việt Nam hiện nay là cuộc chạy đua cạnh tranh tương đối khốc liệt giữa 2 ông lớn là THACO Trường Hải và Hyundai Thành Công trước những tiềm năng và thách thức lớn khi thuế suất nhập khẩu ôtô nguyên chiếc từ các nước ASEAN sẽ giảm về 0% vào năm 2018, buộc các nhà sản xuất ô tô trong nước phải có những bước đi hiệu quả để có thể cạnh tranh được ngay trên chính sân nhà của mình. 1.2. Phân tích một số kết cấu hệ thống treo xe khách 1.2.1. Nhiệm vụ, phân loại và yêu cầu hệ thống treo Khi ô tô chuyển động trên nền đường không bằng phẳng, do sự chép hình của bánh xe khiến ô tô bị dao động và gây ra tải trọng động lớn. Tải trọng động này ảnh hưởng xấu đến tính êm dịu và tiện nghi, đồng thời làm giảm tuổi bền các chi tiết của ô tô. Hệ thống treo được hiểu như hệ thống liên kết mềm (đàn hồi) giữa bánh xe thông qua cầu xe với khung xe hoặc vỏ xe ô tô. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 7 a) Nhiệm vụ: Hệ thống treo thực hiện nhiệm vụ đỡ thân xe lên trên cầu xe; cho phép bánh xe chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe; hạn chế những chuyển động không muốn có khác của bánh xe. Cấu tạo chung của hệ thống treo bao gồm 3 bộ phận cơ bản: Bộ phận đàn hồi; Bộ phận giảm chấn; Bộ phận dẫn hướng. Bộ phận đàn hồi + Nối “mềm” giữa bánh xe và thùng xe giảm nhẹ tải trọng động tác dụng từ bánh xe lên khung trên các địa hình khác nhau đảm bảo độ êm dịu khi chuyển động. + Phần tử đàn hồi có nhiệm vụ đưa vùng tần số dao động của xe phù hợp vùng tần số thích hợp với người sử dụng. Bộ phận giảm chấn + Dập tắt dao động phát sinh trong quá trình xe chuyển động từ mặt đường lên khung xe trong các địa hình khác nhau một cách nhanh chóng bằng cách biến năng lượng dao động thành nhiệt năng tỏa ra môi trường. + Đảm bảo dao động của phần không treo nhỏ nhất, sự tiếp xúc của bánh xe trên nền đường, nâng cao khả năng bám đường và an toàn trong chuyển động. Bộ phận dẫn hướng + Xác định tính chất chuyển động (động học) của bánh xe đối với khung, vỏ xe ô tô. + Tiếp nhận và truyền các lực dọc, ngang và các mô men giữa bánh xe với khung xe và ngược lại. Ngoài ra trên một số hệ thống treo còn có: bộ phận ổn định ngang và các ụ cao su tăng cứng hoặc hạn chế hành trình. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 8 Phần tử ổn định ngang: Với chức năng là phần tử đàn hồi phụ làm tăng khả năng chống lật thân xe khi có sự thay đổi tải trọng trong mặt phẳng ngang. Các phần tử phụ khác: vấu cao su, thanh chịu lực phụ,...có tác dụng tăng cứng, hạn chế hành trình và chịu thêm tải trọng. c) Phân loại Việc phân loại hệ thống treo dựa theo các căn cứ sau: - Theo loại bộ phận đàn hồi chia ra: + Loại bằng kim loại: nhíp lá, lò xo, thanh xoắn. + Loại khí: buồng khí nén dạng gấp, dạng sóng, có buồng khí nén phụ. + Loại thuỷ khí: kết hợp giữa khí nén và giảm chấn thủy lực. + Loại cao su: các gối cao su, ống cao su đàn hồi -Theo bố trí bộ phận dẫn hướng chia ra: + Loại phụ thuộc với dầm cầu liền. + Loại độc lập: một đòn, hai đòn,... -Theo phương pháp điều khiển có thể chia ra: + Hệ thống treo bị động (Hệ thống treo không điều khiển). + Hệ thống treo chủ động (Hệ thống treo có điều khiển). + Hệ thống treo bán chủ động. 1.2.2. Phân tích một số kết cấu hệ thống treo xe khách Dưới đây là một số hệ thống treo của ô tô khách hiện nay có mặt trên thị trường Việt Nam: Hệ thống treo xe Samco Primas Li.35B Hệ thống treo được thiết kế kiểu “full air” – “toàn bầu hơi” với 02 túi khí hơi cầu trước và 04 túi hơi sau đảm bảo mọi dao động êm dịu tối ưu, tạo sự ổn định tuyệt đối cho xe khi vận hành trên mọi địa hình. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 9 Hình 1.1. Hệ thống chassis xe khách Samco Primas Li.35B Đặc điểm hệ thống treo trước xe khách. Hình 1.2. Hệ thống treo trước xe khách Samco Primas Li.35B Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn