Tối ưu hóa khung xe buýt B45 nhằm giảm rung động ghế hành khách

đuôi bố trí gần nguồn rung động và chịu ảnh 
hưởng của khối lượng các chi tiết đặt vào, mặt khác vị trí 
sàn băng ghế 5 và tôn mảng mui có mức độ rung động lớn 
là do kết cấu liên kết chưa phù hợp, độ cứng thấp gây ra 
rung động cao. 
Kết quả tính toán cho thấy rung động có ảnh hưởng trực 
tiếp đến người ngồi (sàn băng ghế 5), nên để đánh giá mức 
độ tác động của rung động xe buýt đến người ngồi như đã 
đề cập ở Bảng 1, ta phải so sánh kết quả tính toán giá trị 
gia tốc theo tần số rung động với tiêu chuẩn về mức độ 
thoải mái. Giá trị gia tốc rung động theo các phương X, Y 
và Z nằm trong khoảng 0,5÷1,0 m/s2, mức độ cảm giác rõ 
rệt không thoải mái tại các vị trí sàn hành khách. Các vị trí 
này được liên kết với khung mảng hông trái, phải và chassis 
đuôi, nơi bắt các pát chân máy động cơ, nguồn rung động. 
Do vậy, cần hiệu chỉnh kết cấu khung xương, tối ưu hóa 
các mảng chịu rung động để tăng độ cứng cho khung xe 
buýt, đưa giá trị vận tốc, gia tốc rung động về ngưỡng “rất 
thoải mái” đối với hành khách. 
Hình 6. Kết quả vận tốc rung động [m/s] tại 
tần số rung động f = 25 [Hz] theo phương X 
4. Kết quả tối ưu hóa kết cấu nhằm giảm rung động ghế 
hành khách 
Tối ưu hóa kết cấu khung xe, nhằm đảm bảo mức độ rung 
động, tăng độ thoải ở vị trí người ngồi, được thực hiện bằng 
cách thay đổi kết cấu, đặc tính vật liệu, quy cách thép hộp 
của các mảng khung xương: Thay đổi kích thước, chiều dày 
các thép hộp tại vị trí gần nguồn rung động như khung xương 
mảng đuôi, mảng hông trái và mảng hông phải nơi có biên 
độ rung lớn nhất, nhằm tăng độ cứng khung xương; Thay đổi 
hình dạng kết cấu khung xương để tăng khả năng chống rung 
động tại các vị trí căng tôn mui, dãy ghế hành khách Kết 
quả tính toán tối ưu kết cấu khung xương được đánh giá qua 
biên độ vận tốc rung động tại các phần tử của mô hình khung 
xe và vị trí nguồn kích thích. 
Kết quả tính toán rung động tại các vị trí khác nhau trên 
khung xe trước và sau khi tối ưu hóa kết cấu được thể hiện 
trên Bảng 4. 
Bảng 2. Kết quả vận tốc rung động lớn nhất ban đầu trên khung xe theo ba phương X, Y, Z tại các tần số khác nhau 
Vị trí đo đạc Node id 
f=25 Hz f=50 Hz 
X Y Z X Y Z 
Chân máy bên phụ phía trước 2788823 2,35017 6,05450 4,23 0,29176 0,27907 0,356 
Chân máy bên phụ phía sau 2788818 2,73412 13,97112 9,81 0,24889 0,67635 0,823 
Chân máy bên tài phía trước 2788824 2,82426 6,46898 6,01 0,46238 0,98804 1,97 
Chân máy bên tài phía sau 2788818 2,31353 14,34701 10,10 0,40979 1,53095 1,70 
Xương mảng hông bên trái 2018368 9,73844 24,67003 16,5738 12,7715 4,63245 2,79077 
Xương mảng đuôi 22169 4,38271 14,9067 9,58005 16,9162 20,2715 15,5547 
Kết quả tính toán (Bảng 4) cho thấy mức độ rung động 
ở tần số 25Hz và 50Hz sau khi tối ưu hóa kết cấu đều giảm 
từ 12÷56% so với giá trị ban đầu. Vị trí tập trung mức độ 
rung thay đổi. Phương X: Giá trị biên độ vận tốc lớn nhất 
vẫn tập trung tại vị trí khung xương mảng hông trái và 
mảng đuôi. Phương Y: Giá trị biên độ vận tốc lớn nhất chỉ 
tập trung tại mảng hông phải. Phương Z: Giá trị biên độ 
vận tốc lớn nhất vẫn tập trung tại mảng đuôi và mảng hông 
trái. Tại vị trí tôn mảng mui, giá trị này giảm xuống do 
được gia cố bằng các V50x50x2.0mm liên kết. 
Giá trị gia tốc trên mảng sàn có thay đổi sau khi tối ưu 
hóa kết cấu, giá trị của gia tốc 0,41339 [m/s2] ứng với tần 
86 Nguyễn Minh Thiện, Lê Cung 
số 25Hz và 0,39142 [m/s2] ứng với tần số 50Hz nằm trong 
khoảng 0,315÷0,63 m/s2, nhỏ hơn so với giá trị ban đầu (từ 
0,5÷1,0m/s2), so với tiêu chuẩn đánh giá tạo cảm giác thoải 
mái hơn cho hành khách. Cụ thể, theo các phương X: Giá 
trị gia tốc giảm từ 71,68÷91,66% so với giá trị ban đầu, vị 
trí có giá trị lớn thay đổi từ xương lắp ghế ngồi hành khách 
đến xương nắp thăm khoang động cơ (tần số 25Hz), từ 
xương nắp thăm động cơ đến các xương liên kết mảng hông 
và mảng đuôi (tần số 50Hz). Phương Y: Giá trị gia tốc giảm 
từ 43,88÷91,51% so với giá trị ban đầu. Ở tần số 25Hz, vị 
trí có giá trị lớn không thay đổi, nhưng ở tần số 50Hz, giá 
trị lớn nhất tại nơi liên kết khung xương mảng hông trái. 
Phương Z: Giá trị gia tốc giảm từ 27,86÷33,54% so với giá 
trị ban đầu, nhưng vị trí có giá trị lớn vẫn không thay đổi. 
Bảng 3. Kết quả gia tốc rung động lớn nhất trên khung xe theo ba phương X, Y, Z tại các tần số khác nhau 
Vị trí đo đạc Node id 
f=25 Hz f=50 Hz 
X Y Z X Y Z 
Xương mảng hông trái 2018368 1,52971 * * 5,31438 * * 
Xương mảng hông trái 1722768 * 3,87516 * * 1,45533 * 
Xương mảng hông phải 2025109 * 2,34154 * * 6,36847 * 
Xương mảng đuôi 
22169 0,68844 * * 4,01227 * * 
276290 * * 1,50483 * * 4,88666 
Sàn vị trí người lái 
923652 0,07241 * * 0,04239 * * 
9044 0,07159 * * 0,05485 * * 
2273899 * 0,13235 * * 0,09502 * 
2270188 * 0,11915 * * 0,121 * 
22840 * * 0,26472 * * 0,0951 
1496757 * * 0,18073 * * 0,18162 
Sàn vị trí hành khách 
230022 1,0146 * * 0,31864 * * 
797401 0,58345 * * 1,53525 * * 
345086 * 0,83858 * * 0,26207 * 
229958 * 0,26258 * * 0,91561 * 
2655283 * * 2,13989 * * 0,57356 
1728199 * * 0,57356 * * 0,94635 
Tôn mui xe 1216698 * * 2,6034 * * 0,87675 
Băng ghế 5 hành khách ** 0,37462 0,12107 0,54576 0,57540 0,32717 0,58298 
(*): Giá trị gia tốc rung động nhỏ không xét đến. 
(**): Tập hợp các ID NODE trên băng ghế 5. 
Bảng 4. So sánh kết quả vận tốc, gia tốc trước và sau khi tối ưu hóa kết cấu 
f [Hz] Phương 
Vận tốc lớn nhất [mm/s] Chênh 
lệch 
(%) 
Gia tốc lớn nhất tại sàn [m/s2] 
Chênh lệch 
(%) Ban đầu Sau tối ưu Ban đầu Sau tối ưu 
25 
X 9,73844 8,13832 -16,43 0,37462 0,10608 -71.68 
Y 24,67003 21,52958 -12,73 0,12107 0,06795 -43.88 
Z 16,57375 12,23132 -26,2 0,54576 0,39373 -27.86 
a * * * 0,67294 0,41339 -38,57 
50 
X 16,91621 10,65345 -37,02 0,57540 0,04801 -91.66 
Y 20,27148 8,81897 -56,50 0,32717 0,02777 -91.51 
Z 15,55471 6,85630 -55,92 0,58298 0,38747 -33.54 
a * * * 0,88204 0,39142 -55,62 
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(132).2018, QUYỂN 1 87 
5. Kiểm chứng thực nghiệm rung động khung xe 
Hình 7. Đo rung động tại vị trí ghế hành khách: 
1) Chân; 2) Mông; 3) Lưng; 4) Bộ scandas 16 kênh 
Nhằm kiểm tra mức độ giảm thiểu rung động trên 
khung xe trước và sau khi tối ưu hóa kết cấu, nhóm tác giả 
tiến hành đo đạc thực nghiệm bằng thiết bị đo rung động, 
tiếng ồn và va chạm LMS Test Lab của Hãng LMS, 
Siemens Group, Bỉ. Sử dụng các cảm biến 3 phương 
(Seatpad) 1, 2, 3 tại 3 vị trí chân, mông, lưng hành khách, 
để đo lại giá trị gia tốc tác dụng lên cơ thể con người khi 
động cơ nổ ở chế độ không tải (chế độ có mức độ rung động 
từ động cơ lớn nhất). Bộ scandas 16 kênh sẽ nhận tín hiệu 
chuyển vào phần mềm sử dụng công cụ phân tích giá trị gia 
tốc rung động hiệu dụng RMS, thực hiện đo giá trị rung 
động trong khoảng thời gian 0÷30s. 
Bảng 5. So sánh kết quả giá trị gia tốc rung động hiệu dụng 
trước và sau tối ưu hóa kết cấu. 
Phương 
Giá trị gia tốc rung động [m/s2] Chênh lệch 
(%) Ban đầu Sau tối ưu 
X 0,093 0,072 -22,58 
Y 0,218 0,062 -71,56 
Z 0,279 0,196 -29,75 
a 0,354 0,211 -40,39 
Kết quả đo đạc thực tế trước khi tối ưu ta có giá trị gia 
tốc rung động hiệu dụng là 0,354 [m/s2] so sánh với tiêu 
chuẩn ISO 2631-1 (Bảng 1) gây cảm giác một ít không thoải 
mái cho hành khách và sau khi tối ưu kết cấu cho giá trị gia 
tốc rung động hiệu dụng là 0,211 [m/s2] cho cảm giác rất 
thoải mái, mức độ thoải mái cho hành khách được cải thiện 
đáng kể. Các thông số cụ thể theo các phương thể hiện trên 
Bảng 5, rung động theo phương Y giảm nhiều nhất 
(71,56%) và phương Z giảm 29,75% tương ứng với việc 
thêm xương thép hộp □40x40x3.0mm theo phương Y và 
tăng độ dày các xương mảng đuôi lên □40x40x2.0mm theo 
phương Z. 
6. Kết luận 
Trên cơ sở phân tích kết quả tính toán rung động, tác 
giả lựa chọn kết cấu khung xe tối ưu, nhờ đó thay đổi độ 
cứng khung xương xe, nhằm giảm thiểu rung động ghế 
hành khách, đáp ứng mức cao nhất về sự thoải mái theo 
tiêu chuẩn ISO 2631-1:1997 với các kích thích chủ yếu là 
rung động do động cơ gây ra. Việc tối ưu hóa kết cấu khung 
xe làm giá trị biên độ vận tốc theo ba phương giảm xuống 
rất nhiều (khoảng 56%). Gia tốc rung động của khung 
xương theo phương Z sau khi tối ưu hóa kết cấu giảm 
xuống còn 0,196m/s2, giảm hơn 29,43% so với giá trị ban 
đầu, đảm bảo độ thoải mái theo tiêu chuẩn ISO 2631-1. Kết 
quả nghiên cứu dự kiến sẽ áp dụng nhằm giảm thiểu rung 
động trên ghế hành khách của xe buýt B45, Công ty THHH 
MTV Thaco Trường Hải. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Dieter Schramm, Manfred Hiller, Roberto Bardini, Vehicle 
Dynamics: Modeling and Simulation. UK: Springer, 2014. 
[2] Jun Yang, Mingming Dong, Research on Vibration of Automobile 
Suspension Design, MATEC Web of Conferences (ICMME 2017). 
[3] Li-Xin Guo, Li-Ping Zhang: Vehicle Vibration Analysis in 
Changeable Speeds Solved by Pseudoexcitation Method, 
Mathematical Problems in Engineering, 2010. 
[4] Reza N. Jazar, Vehicle Dynamics: Theory and Application 
Switzerland: Springer International Publishing, 2014. 
[5] Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6964-1: 2001 (ISO 2631-1:1997), Rung 
động và chấn động cơ học giá sự chịu đựng của con người với rung 
động toàn thân. 
[6] Trương Hoàng Tuấn, Trần Hữu Nhân, Trần Quang Lâm Phân tích 
dao động của thân xe tải nhẹ bằng mô hình động lực học dao động 
3D, Tạp chí Phát triển KHCN, Tập 18 số K7-2015. 
[7] Yogendra S.Rajput, Vikas Sharma, Shivam Sharma, “Gaurav 
Saxena: A Vibration Analysis of Vehicle Frame”, International 
Journal of Engineering Research and Application (IJERA), Vol. 3, 
Issue 2, 2013, pp. 348-350 348. 
[8] W.Gao, N.Zhang, H.P.Du, “A half-car model for dynamic analysis 
of vehicle with random parameters”, The 5th Australasian Congress 
on Applied Mechanics, ACAM 2007. 
[9] Altair Engineering, OptiStruct for Linear Dynamics: Modal, FRF, 
and Transient Analysis. American, 1985. 
(BBT nhận bài: 14/9/2018, hoàn tất thủ tục phản biện: 02/10/2018)