CarSim môphỏng các chuyển động của xe đua, xe chở khách, xe tải nhẹ, và các loại xe tiện ích.Được dùng để thiết kế, phát triển, và kiểm định các hệ thống trên xe, CarSim chophép người dù
Định hướng của ngành công nghiệp ô tô
Định hướng
- Công nghiệp xe hơi là ngành mang tính tổng hợp Đây không đơn thuần là máy nổ mà còn kéo theo hàng trăm ngành nghề khác nhau phát triển
Ngành công nghiệp xe hơi bao gồm nhiều bộ phận công nghệ cao, được phát triển từ các nghiên cứu ứng dụng trong toán học, vật lý, hóa học và vật liệu, như hệ thống nhún, hệ thống thắng, dầu nhớt, bánh xe và bố thắng Ngoài ra, ngành điện tử cũng đóng vai trò quan trọng với các thành phần như chip điện tử và thiết kế chip.
Ngành công nghiệp xe hơi tại Việt Nam có tiềm năng tiêu thụ lớn, góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế bền vững Việc phát triển ngành này không chỉ giúp tiếp thu công nghệ mới mà còn tạo cơ hội đào tạo nhân lực và tối ưu hóa sử dụng lao động Bỏ qua công nghệ xe hơi đồng nghĩa với việc đánh mất một cơ hội quan trọng cho sự phát triển toàn diện của đất nước.
Để phát triển ngành công nghiệp ô tô quốc gia, nhiều quốc gia như Nhật Bản, Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia, Malaysia và Thái Lan đã áp dụng các biện pháp bảo hộ Các nước phát triển thường sử dụng hàng rào kỹ thuật như tiêu chuẩn an toàn, mức tiêu hao nhiên liệu và hạn chế khí thải để bảo vệ ngành công nghiệp của mình Ngoài ra, họ cũng đầu tư vào nguồn nhân lực trí thức nhằm không ngừng cải tiến và hướng tới sự phát triển bền vững.
Tối ưu hoá trong sản xuất ô tô
Trong ngành ô tô hiện nay, việc tính toán thiết kế và kiểm nghiệm các thiết kế sẵn có là rất quan trọng để đảm bảo tính bền, tối ưu và tuân thủ các tiêu chuẩn như TCVN Tuy nhiên, do ngành chủ yếu tập trung vào sử dụng và sửa chữa, công việc này thường phụ thuộc vào các băng thử và trạm đăng kiểm, dẫn đến tốn nhiều thời gian và chi phí Để nâng cao hiệu quả và tốc độ của quá trình kiểm nghiệm, việc sử dụng phần mềm chuyên nghiệp như CarSim là cần thiết Phần mềm này không chỉ hỗ trợ tính toán nhanh chóng mà còn cho phép người dùng can thiệp sâu vào thiết kế để đạt được kết quả chính xác và phù hợp với thực tế.
Ý nghĩa của việc hứớng dẫn, nghiên cứu ứng dụng phần mềm mô phỏng carsim
Ngành công nghiệp ô tô ở Việt Nam đang đối mặt với nhiều khó khăn và thách thức lớn, ảnh hưởng đến việc chuẩn hóa theo TCVN và hòa nhập với các quốc gia khác trên thế giới Mục tiêu của đề tài là tìm hiểu, nâng cấp và đánh giá ứng dụng khoa học công nghệ cao trong kiểm tra, kiểm định thông qua mô phỏng.
Việc ứng dụng phần mềm kiểm định không chỉ tiết kiệm thời gian và nguồn lực mà còn nâng cao độ chính xác và tính chuẩn hóa Điều này giúp phát hiện sớm các sai sót về thiết kế và an toàn, bảo vệ quyền lợi người tiêu dùng Đồng thời, nó tạo cơ hội cho các nhà thiết kế và sản xuất trong nước khẳng định vị thế của mình trên thị trường quốc tế.
Tổng quan về Carsim
Phần mềm CarSim, được phát triển bởi Mechanical Simulation Corporation tại Ann Arbor, Michigan, chuyên cung cấp các ứng dụng mô phỏng 3D, đã ra đời từ năm 1996 và hiện đang phục vụ hơn 30 nhà sản xuất, 150 trường đại học và các nhóm nghiên cứu toàn cầu CarSim mô phỏng chuyển động của nhiều loại xe như xe đua, xe chở khách và xe tải nhẹ, hỗ trợ thiết kế, phát triển và kiểm định các hệ thống trên xe Người dùng có thể điều chỉnh các thông số để phân tích khí động học, kiểm nghiệm khung sườn và ảnh hưởng của hệ thống treo, lái, phanh Phần mềm này còn phân tích hiệu suất xe dựa trên sự thay đổi của các hệ thống như lái, phanh, ga, hộp số và ly hợp, trong các điều kiện môi trường khác nhau thông qua các chuyển động, lực và moment tác động lên quá trình tăng tốc, ổn định và phanh.
CarSim là phần mềm mô phỏng ô tô với hệ thống dữ liệu hình ảnh sống động và hơn 800 phương trình phân tích tính toán, cho phép xuất dữ liệu dưới dạng file Mathlab, Excel Giao diện hiện đại giúp người dùng dễ dàng chạy thử nghiệm mô phỏng và xem đồ thị đặc tính chỉ với một cú click chuột Các đồ thị và mô phỏng tương tác cao, dễ dàng xuất và chèn vào báo cáo hay thuyết trình Power Point Các phép toán trong CarSim được xây dựng từ cơ sở lý thuyết vững chắc và đã qua kiểm nghiệm thực tế Phần mềm sử dụng VehicleSim Lisp để tổng hợp và phân tích các phương trình tính toán, cung cấp các phương trình phi tuyến tính chính xác cho mô phỏng phức tạp Ngoài ra, CarSim còn hỗ trợ các công cụ mở rộng như MathLab/Simulink, LabVIEW, và các ngôn ngữ lập trình khác, giúp người dùng mô phỏng các thành phần như lốp xe, phanh và hệ thống dẫn động một cách dễ dàng.
Hình 2.1 Màn hình bắt đầu phần mềm carsim
Cấu trúc xây dựng phương pháp mô phỏng
Xây dựng nghiên cứu và mô hình hoá là bước quan trọng để mô phỏng và tính toán thử nghiệm hiệu quả Việc phân tích và lựa chọn mô hình vật lý cần phải tích hợp các phương pháp mô hình hoá tính toán phù hợp, bao gồm phân tích cơ sở toán học, phương pháp xử lý lưới và các phương pháp giải số.
Phần mềm này được thiết kế để kiểm định và hiệu chỉnh thông qua việc so sánh với kết quả tính toán, dữ liệu thí nghiệm và thông tin công bố từ các dòng sản phẩm ô tô khác nhau.
GIỚI THIỆU XE VÀ THÔNG SỐ XE CẦN MÔ PHỎNG
Giới thiệu dòng xe đã chọn
2.1.1 Tổng quan về xe BMW X3
BMW X3 là một dòng SUV đa dạng với 5 chỗ ngồi, có kích thước 4708 x 1891 x 1676 mm và chiều dài trục cơ sở 2864 mm Xe được trang bị hệ thống treo khí nén hai trục thông minh và bộ giảm chấn điều khiển điện tử, mang lại sự năng động và khả năng vận hành linh hoạt trong nhiều điều kiện khác nhau Các tính năng như đánh lái bánh sau (Integral Active Steering) và hệ thống treo cân bằng thích ứng thông minh (Executive Drive) là những trang bị tùy chọn trên mẫu X3.
2.1.2 Các hệ thống dẫn động và an toàn trong BMW x3
Hệ thống phanh: sử dụng loại phanh đĩa có càng phanh cố định, có một cặp piston dùng để đẩy vào cả hai bên của rôto đĩa phanh.
Hệ thống treo cầu trước: dùng loại trục đòn kép bằng nhôm, hệ thống treo khí nén kết hợp với tự động san lấp mặt bằng.
Hệ thống treo cầu sau: dùng loại trục năm liên kết làm bằng thép nhẹ, hệ thống treo khí nén kết hợp với tự động san lấp mặt bằng.
Hệ thống lái : Tay lái trợ lực điện (EPS) với chức năng servotronic; tùy chọn: Hệ thống lái tự động tích hợp.
2.1.3 Thông số kĩ thuật của xe
Hình Thông số của xe BMW X3
Hình Kích thước của xe BMW X3
Gắn các thông số cần thiết trong phần mềm mô phỏng Carsim
Việc gắn thông số xe vào phần mềm trước khi mô phỏng chuyển động là cần thiết, vì kích thước lốp, chiều dài xe và khối lượng không tải ảnh hưởng đến hệ thống phanh, hệ thống treo và hệ thống lái, từ đó làm thay đổi các giá trị trong đồ thị của các hệ thống này Để thực hiện việc gắn thông số xe, trước tiên, bạn cần chọn hình ảnh đầu ra của video, sau đó tìm đến phần Simulated Test Specifications để chọn dòng xe trong mục Analyze Result → Video.
-Tiếp theo, ta bấm vào dòng xe đã chọn ở phần Vehicle Configuration để chỉnh thông số của xe.
- Tìm đến phần Vehicle Body và chọn dòng xe ở phần Rigid sprung mass.
- Bấm vào dòng xe đã chọn ở phần Rigid sprung mass để chỉnh thông số đúng với xe thực tế.
Hình Các thông số trên xe của Carsim
- Sau khi nhập thông số xe hoàn tất ta tiến hành cài đặt cho các bài thử (Test) về hệ thống phanh, hệ thống treo và hệ thống lái.
MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH HỆ THỐNG PHANH ABS VÀ KHÔNG ABS TRÊN XE BMW X3
Sơ lược về hệ thống phanh ABS trên ô tô
1.1.1 Các bộ phận cơ bản của phanh ABS
Hệ thống ABS hiện nay được thiết kế đa dạng tùy theo từng hãng xe, dẫn đến sự khác biệt trong cách bố trí và cấu tạo Các thành phần chính của hệ thống phanh ABS bao gồm bàn đạp phanh, bộ cường hoá lực phanh, xilanh chính và cơ cấu phanh ở bánh xe, tương tự như hệ thống phanh truyền thống.
Cụm điều khiển điện tử (ECU) là bộ não của hệ thống ABS, có chức năng tiếp nhận thông tin từ các cảm biến để xác định tốc độ bánh xe và gia tốc khi phanh Sau khi xử lý thông tin, ECU gửi tín hiệu đến bộ điều khiển thuỷ lực (HCU) để đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống phanh.
Cụm điều khiển thủy lực (HCU) nhận tín hiệu từ ECU và điều chỉnh mạch dầu để tăng, giảm hoặc duy trì áp lực phanh đến các bánh xe, nhằm thực hiện chức năng chống hãm cứng hiệu quả.
Hệ thống cảm biến trên xe gửi tín hiệu đến ECU, giúp ECU có thông tin cần thiết để điều khiển quá trình chống hãm cứng Các loại cảm biến thường gặp trên xe bao gồm nhiều loại khác nhau, đảm bảo hiệu suất và an toàn trong quá trình vận hành.
- Cảm biến tốc độ bánh xe (wheel speed sensor)
- Cảm biến gia tốc khi phanh (acceleration sensor )
- Cảm biến trọng lực G (force sensor)
- Cảm biến hành trình pedal phanh (brake pedal travel switch)
- Cảm biến mức dầu ( fuild level switch )
Để nâng cao hiệu quả của hệ thống phanh, ngoài cảm biến tốc độ bánh xe, nhiều xe còn được trang bị thêm cảm biến gia tốc và cảm biến trọng lực.
Hình 3.1 Sơ đồ cấu tạo của hệ thốnh phanh ABS
1 Cảm biến tốc độ bánh xe
2 Bộ điều khiển thuỷ lực
3 Bộ điều khiển trung tâm
1.1.2 Cấu tạo và nguyên lý Phanh ABS
- Hệ thống phanh ABS được cấu tạo từ 4 bộ phận chính bao gồm:
Cảm biến tốc độ có chức năng nhận diện tốc độ của bánh xe, giúp phát hiện hiện tượng bánh xe bị "bó cứng" Dữ liệu từ cảm biến được gửi đến hệ thống kiểm soát và bộ điều khiển điện tử trung tâm (ECU) để đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động của phương tiện.
Cảm biến giảm tốc đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ hệ thống ABS, giúp theo dõi độ trượt của bánh xe và tự động điều chỉnh lượng dầu phanh ô tô một cách hợp lý.
Bộ chấp hành phanh ABS bao gồm van điện tử, tăng áp, motor điện và máy bơm dầu, có nhiệm vụ duy trì áp suất dầu tối ưu cho từng xi lanh phanh bánh xe, đồng thời ngăn ngừa hiện tượng bó cứng phanh theo chỉ thị từ bộ điều khiển ABS.
Bộ điều khiển ABS là trung tâm chính của hệ thống phanh, có chức năng thu nhận và xử lý dữ liệu về vận tốc từng bánh xe từ ECU Dựa vào thông tin này, bộ điều khiển sẽ ra lệnh cho bộ chấp hành phanh thủy lực điều chỉnh lượng dầu cung cấp một cách hợp lý, giúp ngăn chặn hiện tượng kẹt bánh xe.
Hình 3.2 Cấu tạo phanh ABS +Nguyên lý hoạt động:
Hệ thống phanh ABS hoạt động dựa trên nguyên lý chống bó cứng phanh, khởi động ngay khi xe di chuyển Các cảm biến tốc độ gắn tại mỗi bánh xe theo dõi vận tốc và gửi dữ liệu về ECU để đảm bảo an toàn khi phanh.
Khi ECU phát hiện bánh xe di chuyển chậm hơn so với các bánh xe khác, nó gửi tín hiệu đến bộ điều khiển ABS Bộ điều khiển ABS sẽ xử lý dữ liệu và điều chỉnh vận tốc bánh xe, từ đó truyền thông tin cho bộ chấp hành ABS để phân phối dầu phanh qua van thủy lực và bơm Đồng thời, bộ điều khiển thiết lập sự cân bằng an toàn giữa đĩa và má phanh, giúp giảm áp lực tác dụng của đĩa khi phanh, ngăn ngừa tình trạng bó cứng bánh xe, đảm bảo an toàn khi lái xe.
Hệ thống phanh ABS hoạt động bằng cách kích hoạt chế độ phanh tự động, kết hợp ép và nhả má phanh cùng với dầu phanh với tần suất 15 lần/giây, giúp tránh việc tác động lực mạnh liên tục lên các bộ phận này, từ đó giảm nguy cơ hỏng bánh xe Hệ thống điều khiển sử dụng dữ liệu từ cảm biến tốc độ và chuyển động của người lái để điều chỉnh lực phanh tối ưu, đảm bảo cân bằng thân xe và ổn định quỹ đạo khi di chuyển nhanh hoặc gặp tình huống kẹt cứng đột ngột.
Hình 3.3 Biểu diễn quá trình phanh của hệ thống phanh thường và hệ thống phanh ABS
Tốc độ bánh xe và tốc độ xe tương đương; khi bánh xe dừng lại, xe cũng dừng theo Nếu phanh đột ngột, áp lực phanh tối đa sẽ được điều chỉnh để tránh bánh xe bị bó cứng và trượt Khi áp lực dầu giảm, bánh xe sẽ tăng tốc trở lại do lực phanh giảm.
Hệ thống ABS giúp duy trì và tăng cường áp lực dầu, đảm bảo rằng tốc độ của bánh xe luôn tương ứng với tốc độ của xe cho đến khi dừng hẳn.
Sự biến đổi áp lực trong một phạm vi nhỏ và với tần số không cao dẫn đến việc tốc độ xe giảm đều, trong khi tốc độ của bánh xe thay đổi theo áp lực điều khiển.
Có tính an toàn cao, ổn định lái, ổn định hướng
Xe chạy trên đường trơn trượt có thể ổn định trong khi phanh…
Kết cấu phứt tạp, khó bảo quản, sửa chữa ,lắp ráp • Các bộ phận thay thế phải đúng loại theo nhà chế tạo
Đòi hỏi người thợ phải có tay nghề cao, kinh nghiệm.
Thiết lập tạo và cài đặt thông số mô phỏng hệ thống phanh ABS
- Đầu tiên ta tiến hành chọn Dataset sau đó tìm kiếm chọn Brake Tests, sau đó chọn Braking -
-Thiết lập để chọn đúng dòng xe đã chọn
Hình 3.4 Chọn loại xe phù hợp cho quá trình mô phỏng
Sau khi lựa chọn loại xe phù hợp, để đảm bảo không làm ảnh hưởng đến dữ liệu gốc trong quá trình thiết lập, bạn hãy chọn tùy chọn "Copy and Link Dataset" Bạn có thể thay đổi tên của dữ liệu mới trong phần "Title for new dataset".
-Thay đổi công suất động cơ, hộp số , bộ truyền lực cho 4 bánh chủ động
Hình 3.6 Thay đổi công suất động cơ, hộp số
-Chọn loại phanh ở trường hợp này nhóm chọn không có ABS
Chú ý: Có thể bật tắt ABS bằng cách tích vào Pickup, Full Size w/ABS -> ABS disabled
Hình 3.8 Bật tắt hệ thống ABS
-Cho phép ta thay đổi tốc độ khảo sát Tốc độ hiện tại của xe là 120 km/h
Hình 3.9 Thay đổi tốc độ khảo sát
− Để thay đổi thời gian mô phỏng cũng như quãng đường bắt đầu ta vào mục Start and Stop conditions.
Hình 3.10 Chọn thời gian bắt đầu và kết thúc mô phỏng
-Đây là bảng điều chỉnh lực phanh (trục Y) và thời gian phanh (trục X) Sau khi hiệu chỉnh được kết quả như trong hình.
Thời gian mô phỏng trong hình 3.11 bắt đầu từ giây thứ 6, với lực phanh là 15Mpa cho đến khi xe dừng hoàn toàn Độ trễ giữa người và hệ thống truyền lực là 0.3 giây.
− Để thay đổi độ cong của đường ta tích chọn Geometry →Alt 3 Road from FHWA
Hình 3.13 Thay đổi độ cong của đường
-Khi chọn Alt 3 Road from FHWA 1 bảng hiệu chỉnh sẽ hiện ra
Hình 3.14 Hiệu chỉnh độ cong của đường
-Khi ấn lưu để hoàn thành, ta trở về màn hình chính tiến hành chạy và xuất giữ liệu Chọn Run Math Model.
Hình 3.15 Chọn Run Math Model
-Sang trường hợp 2 xe tải có ABS hiệu chỉnh tương tự trường hợp 1 chỉ khác ở phần có thêm phanh ABS.
After finalizing the data for both vehicles, we proceeded to simulate their performance on the same stretch of road by selecting the option to overlay animations and plots with other runs.
-Sau đó chọn loại xe muốn so sánh
Hình3.16 So sánh 2 xe-Ấn Run Math Model 1 lần nữa rồi chọn Animate có thể đổi màu cho 2 xe và góc view để tiện cho việc quan sát.
Hình 3.17 Ấn animate tiến hành mô phỏng Kết quả:
Hình 3.18 Hai xe chạy trên đường cong chưa dùng phanh
Hình 3.19 Hai xe chạy trên đường cong đang phanh -Sau đó ta chọn Plot, kết quả:
Hình 3.20 Xuất ra kết quả
Phân tích đồ thị của xe
2.2.1 Điều khiển phanh (Brake control input)
Hình 3.21 Đồ thị điều khiển áp lực phanh
- Trong thời gian từ 0 – 6s: Không có áp lực đầu tác dụng lên hệ thống phanh nên áp suất bằng 0.
- Từ 6s trở đi: áp lực phanh tác dụng lên hệ thống phanh với giá trị 15MPA đến khi xe dừng hẳn.
2.2.2 Vận tốc bánh xe (Wheel Speeds)
Hình 3.22 Đồ thị vận tốc bánh xe của 2 xe có ABS và Không ABS
Xe không trang bị hệ thống ABS cho thấy sự giảm tốc không ổn định, với đồ thị vận tốc dài cho thấy xe giảm tốc một cách không kiểm soát Khi phanh, 4 bánh xe bị bó cứng, dẫn đến việc giảm tốc độ nhanh chóng về 0 km/h, làm mất khả năng phanh hiệu quả của xe.
Xe trang bị hệ thống ABS cho phép kiểm soát tốc độ giảm dần một cách ổn định Đồ thị vận tốc của các bánh xe cho thấy rằng tốc độ luôn được điều chỉnh, giúp xe phanh hiệu quả trên mặt đường.
Hình 3.23 Đồ thị áp lực phanh từng xylanh bánh xe của 2 xe có ABS và không ABS
Xe khi đang đi với tốc độ cao (120 km/h) và vào cua buộc chúng ta phải phanh để tránh bị lật xe
Xe không trang bị hệ thống ABS sẽ khiến các bánh xe chịu toàn bộ áp suất phanh khi phanh được đạp, dẫn đến hiện tượng bó cứng và tốc độ bánh xe giảm nhanh chóng về 0 km/h Khi đó, hai bánh trước không còn khả năng dẫn hướng, làm cho xe không thể vào cua theo hướng mong muốn và có nguy cơ văng ra ngoài đường do lực quán tính.
Hệ thống ABS trên xe giúp kiểm soát vận tốc bánh xe bằng cách nhấp nhả phanh liên tục, ngăn chặn hiện tượng bó cứng Điều này cho phép bánh xe trước duy trì khả năng dẫn hướng, đảm bảo an toàn và hiệu quả khi lái xe.
2.2.4 Góc tay lái (Steering wheel angle)
Hình 3.24 Biểu đồ góc tay lái
Xe khi đi ở dải tốc độ cao và lực phanh lớn thì ta có thể nhìn thấy được sự khác biệt giữa
2 xe có ABS và không ABS.
Xe có ABS góc đánh lái khi vào cua vẫn giữ được trạng thái ổn định, còn xe không có ABS thì bị mất lái văng ra khỏi đường
2.2.5 Hệ số trượt (Slip Raitos)
Xe có ABS: Để thấy rõ hơn về sự can thiệp của ABS thì ta nhìn vào đồ thị từ giây 7,1 đến
12 Hệ thống ABS đã hiệu chỉnh lực phanh trên các bánh xe và kiểm soát độ trượt giúp các bánh xe dẫn hướng vào cua Nhưng ở đây vẫn có sự vọt lố ngoài khoảng 5% - 10% của hệ thống đã thiết lập ban đầu do bị ảnh hưởng độ trễ của vận hành cơ khí.
Xe không trang bị hệ thống ABS gặp tình huống phanh gấp và vào cua, dẫn đến hiện tượng bó cứng bánh xe Ngay sau 3,1 giây, lực phanh tác động mạnh khiến hệ số trượt giảm nhanh về -1, làm mất khả năng dẫn hướng của bánh xe trước, khiến xe bị văng ra khỏi đường.
Hình 3.25 Đồ thị hệ số trượt các bánh xe có ABS và không ABS
MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TREO TRÊN XE BMW X3
Sơ lược hệ thống treo trên ô tô
Hệ thống treo là bộ phận quan trọng kết nối khung xe ô tô với bánh xe và khung gầm, nằm ở cả cầu trước và cầu sau Nó kiểm soát chuyển động của xe, giúp xe vận hành ổn định và êm ái, đặc biệt khi di chuyển trên các đoạn đường gồ ghề hoặc khi ra vào cua.
Hệ thống treo là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ thoải mái và êm ái của xe ô tô Việc trang bị hệ thống treo giúp giảm thiểu rung lắc và dao động cho hành khách khi xe di chuyển trên các bề mặt đường khác nhau Do đó, lựa chọn loại hệ thống treo phù hợp là mối quan tâm hàng đầu của khách hàng khi tìm kiếm mẫu xe ô tô lý tưởng.
Hình 4.1 Phân loại hệ thống treo
4.1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động hệ thống treo
- Cấu tạo một hệ thống treo cơ bản có cấu tạo 3 bộ phận chính là: Bộ phận đàn hồi, Bộ phận giảm chấn và bộ phận dẫn hướng.
Hình 4.2 Cấu tạo hệ thống treo
Bộ phận đàn hồi trên ô tô hiện nay rất đa dạng, bao gồm lá nhíp, lò xo, thanh xoắn và khí nén, thường được sử dụng trên các mẫu xe hạng sang và xe giường nằm Những bộ phận này có vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ dao động của bánh xe theo phương thẳng đứng, từ đó đảm bảo độ êm ái cho xe khi vận hành.
Bộ phận đàn hồi có vai trò quan trọng trong việc hấp thụ tác động từ mặt đường, giảm thiểu ảnh hưởng lên khung xe và cho phép bánh xe dao động linh hoạt Nó không chỉ nâng đỡ toàn bộ trọng lượng của xe mà còn đảm bảo cho hành trình di chuyển êm ái, mang lại sự thoải mái cho hành khách bên trong.
Hình 4.3 Bộ phận giảm chấn
Bộ phận giảm chấn, hay còn gọi là giảm xóc hoặc phuộc, có nhiệm vụ dập tắt dao động giữa bánh xe và thân xe nhanh chóng, giúp bánh xe bám đường tốt hơn và mang lại cảm giác lái êm dịu, ổn định Hệ thống giảm xóc lò xo lá thường được nhắc đến là hệ thống treo sử dụng lá nhíp, trong khi các loại giảm xóc khác như giảm xóc dầu, giảm xóc gas và giảm xóc hơi được phân loại theo cấu tạo của bộ phận giảm chấn thủy lực Giảm chấn thủy lực là một trong hai loại chính của bộ phận này.
Hầu hết các dòng xe hiện nay sử dụng hệ thống giảm chấn thủy lực, tận dụng ma sát giữa các lớp dầu lỏng để giảm thiểu dao động Hệ thống này được chia thành hai loại chính: giảm chấn dạng ống và giảm chấn dạng đòn Ngoài ra, còn có loại giảm chấn ma sát, đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất và độ ổn định của xe.
Giảm chấn cho xe thường được thực hiện thông qua ma sát giữa các lá nhíp, tuy nhiên loại này ít được sử dụng do tính ổn định không cao Hầu hết các xe hiện nay sử dụng hệ thống giảm chấn thủy lực với piston và xi-lanh, trong khi một số ít xe vẫn áp dụng giảm chấn cơ bằng các lá nhíp Bộ phận này có vai trò quan trọng trong việc triệt tiêu dao động giữa bánh xe và thân xe, đảm bảo bánh xe bám đường hiệu quả và giảm thiểu hiện tượng rung lắc.
Bộ phận dẫn hướng giữ cho xe dao động trong mặt phẳng thẳng đứng, đảm bảo chuyển động ổn định, đầm chắc và êm mượt cho xe Nó còn có chức năng tiếp nhận và truyền lực, momen giữa bánh xe và khung vỏ Hai kiểu dẫn hướng chính là nhíp (dùng cho xe tải) và cơ cấu tay đòn (dùng cho xe con).
4.2.2 Hệ thống treo khí nén chủ động thông minh trên xe BMW X3
Hệ thống treo, ra đời vào năm 1950, bao gồm các lò xo và nhíp lá, được thiết kế để mang lại sự êm ái cho xe trong quá trình vận hành, tuy nhiên vẫn chưa đáp ứng được nhiều kỳ vọng của người sử dụng.
Hệ thống treo khí nén đã được phát triển để thay thế các bộ phận truyền thống như lò xo và nhíp lá bằng các gối cao su chứa khí nén Tuy nhiên, công nghệ lúc đó chưa đáp ứng đủ yêu cầu, dẫn đến việc vẫn phải sử dụng hệ thống treo cũ để giảm chấn.
Hình 4.4 Hệ thống treo trên ô tô
Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ hiện đại, các nhà sản xuất ô tô hàng đầu như BMW, Audi và Lexus đã nghiên cứu và cho ra đời hệ thống treo khí nén điện tử EAS trên các mẫu xe cao cấp của họ.
Công nghệ này cho phép người lái tùy chỉnh cấu trúc khung xe, mang đến trải nghiệm lái linh hoạt với hai chế độ: Comfort, giúp hành khách thoải mái, và Sport, đảm bảo tốc độ cao ổn định và an toàn.
Hình 4.5 Hệ thống treo khí nén
Hệ thống treo khí nén điện tử sử dụng không khí nén để giảm chấn và hấp thụ rung động, mang lại sự ổn định và êm ái khi lái xe Nó khắc phục nhược điểm của lò xo và cho phép điều chỉnh chiều cao khung xe một cách dễ dàng.
Thiết lập tạo và cài đặt thông số mô phỏng hệ thống treo- Trong bài mô phỏng ta sẽ tiến hành mô phỏng hệ thống treo trên đường thẳng Đầu tiên ta tiến hành chọn Dataset sau đó tìm kiếm chọn
We will simulate the suspension system on a straight path First, we will select the dataset, then search for and choose Suspension and Ride Tests, followed by selecting the Roll Sine Sweep option.
-Tiếp theo ta đặt tên cho mô phỏng, cho Vehicle Configuration và Procedure để tìm kiếm dễ dàng ( Làm như hệ thống phanh)
-Sau đó tiến hành cài đặt có thông số như vận tốc, địa hình, quãng đường đi, thời gian phanh,v.v
Hình 4.6 Chọn vận tốc và thời gian phanh của xe
Hình 4.7 Đồ thị thời gian phanh và áp lực phanh
Hình 4.8 Chọn địa hình ( đường thẳng )
Phân tích đồ thị của xe BWM X3 có hệ thống treo
4.4.1 Lực dọc bánh xe (Vertical Forces )
- Đồ thị dưới đây thể hiện lực dọc các bánh xe thay đổi theo thời gian.
Hình 4.9 Đồ thị lực tác dụng dọc của các bánh xe theo thời gian
-Trục tung thể hiện lực (Force) có đơn vị là newton(N)
-Trục hoành thể hiện thời gian (Time) đơn vị là giây (s)
-Tire L1 Vertical là lực tác dụng bánh xe trước bên trái
-Tire R1 Vertical là lực tác dụng bánh xe trước bên phải
-Tire R2 Vertica là lực tác dụng bánh xe sau bên phải
-Tire L2 Vertica là lực tác dụng bánh xe sau bên trái
Giây đầu tiên xe chưa chuyển động lực 2 bánh xe sau cao hơn lực 2 bánh xe trước ( R2,L2= 8200N ; L1,R1= 7800N ) ; trọng tâm xe đặt vào 2 bánh xe sau.
Hình 4.10 Đồ thị lực tác dụng dọc ban đầu-Khoảng từ 0-3s lực tác dụng lên bánh xe ban đầu dao động thấp do đường khá bằng phẳng.
Hình 4.11 Đồ thị lực tác dụng dọc 3 giây đầu -Khoảng từ 3-10s lực tác dụng lên bánh xe khá lớn và dao động khá đều.
Hình 4.12 minh họa đồ thị lực tác dụng lên hai bánh xe trước và hai bánh xe sau Do động cơ được đặt ở phía trước, biên độ dao động của hai bánh xe trước lớn hơn so với hai bánh xe sau.
4.4.2 Gia tốc dọc ( Vertical Accel Of Sprung Mass )
Trong khoảng thời gian từ 0 đến 3 giây, gia tốc dọc của xe chưa xuất hiện vì xe vừa mới bắt đầu vào đoạn đường cong và đường vẫn còn bằng phẳng, dẫn đến việc xe chưa chuyển động nhiều.
Hình 4.13 Đồ thị gia tốc dọc của xe theo thời gian
Hình 4.14 Đồ thị gia tốc dọc của xe theo thời gian
Từ giây thứ 3 đến giây thứ 10, gia tốc dọc của xe bắt đầu thay đổi khi xe đi vào đoạn đường cong, với biên độ dao động tăng từ 0.02 lên 0.06 và sau đó giảm dần cho đến giây thứ 10.
Gia tốc dọc của xe có sự thay đổi đột ngột khi xe dừng gấp, sau đó giảm xuống 0 khi xe hoàn toàn dừng lại.
4.4.3 Gia tốc dọc ( Steering Handwheel Angle )
-Trong khoảng 0 đến 3.5s , xe mới đi vào đoạn đường cong góc tay lái có sự thay đổi từ
0 đến 10 độ do đường cong khá ít.
Hình 4.16 Đồ thị góc tay lái
-Trong khoảng 3 đến 4.5s , góc tay lái lớn do đoạn đường cong bắt đầu ngắn lại nên góc tay lái lúc này nằm trong khoảng 20 độ.
-Trong khoảng 5.5 đến 10s , xe đã ổn định chuyển động trong đoạn đường cong rồi nên góc tay lái lúc này nằm trong khoảng 10 độ.
-Giây thứ 10s , do xe dừng đột ngột nên xe đánh lái 1 góc khá lớn 30 độ , xe dừng hẳn thì trả góc tay lái về vị trí thấp nhất.
Hình 4.17 Đồ thị biểu thị góc tay lái của xe theo thời gian
4.4.4 Lực giảm chấn ( Damping Force )
Hình 4.18 Đồ thị biểu thị lực giảm chấn của 4 bánh xe theo thời gian.
• Damper L1 lực giảm chấn bánh xe trước bên trái.
• Damper R1 lực giảm chấn bánh xe trước bên phải.
• Damper L2 lực giảm chấn bánh xe sau bên trái.
• Damper R2 lực giảm chấn bánh xe sau bên phải.
Trong khoảng thời gian từ 0 đến 3 giây, lực giảm chấn bắt đầu xuất hiện với cường độ nhỏ (từ 500 đến -500N) khi xe mới vào đoạn đường cong, và bốn bánh xe dao động khá đều nhau.
Trong khoảng thời gian từ 3 đến 10 giây, lực giảm chấn giữa các bánh xe tăng lên Đặc biệt, tại giây thứ 4.5, bánh trước bên phải và bánh sau bên trái rơi vào đoạn đường cong xuống, khiến lực giảm chấn ở hai bánh này đạt gần 1000N Trong khi đó, hai bánh còn lại di chuyển trên đoạn đường cong lên, do đó lực giảm chấn của chúng nằm trong khoảng từ 1000 đến 1500N.
-Lực giảm chấn tăng dần đều và liên tục thay đổi giữa 4 bánh xe khi xe chạy vào khu vực đường cong.
Từ giây thứ 10, lực giảm chấn của xe giảm do phanh gấp, khiến xe nảy lên và sau đó hạ xuống Hiện tượng này làm tăng lực giảm chấn ở các bánh xe trong một khoảng thời gian ngắn trước khi lực này mất hoàn toàn.
4.4.5 Góc xoay trọng tâm xe ( Roll Angle of Sprung Masses )
Khi di chuyển trên đoạn đường nghiêng cao, độ dao động trong đồ thị cũng gia tăng tương ứng Từ 0 giây đến 6 giây, góc xoay trọng tâm của xe thay đổi từ -10 độ đến 6 độ.
Khi tiến gần đến giây thứ 11, biên độ dao động giảm do độ nghiêng của đoạn đường ngắn làm cho góc xe bị thu hẹp, dẫn đến sự giảm dao động từ 4 độ xuống còn 1 độ.
-Từ giây 11s trở đi góc xoay trọng tâm trở về 0 do xe dừng hẳn.
Hình 4.19 Đồ thị biểu thị góc xoay trọng tâm của xe theo thời gian
MÔ PHỎNG HỆ THỐNG LÁI XE BMW X3
Sơ lược về hệ thống lái trên ô tô
Hệ thống lái ô tô là cơ chế quan trọng giúp thay đổi và duy trì hướng di chuyển của xe, cho phép người lái điều khiển xe theo ý muốn bằng cách xoay các bánh xe dẫn động.
Hệ thống lái đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo xe di chuyển chính xác, giảm thiểu va chạm từ bánh xe dẫn hướng lên vành tay lái, từ đó giúp người lái điều khiển xe một cách nhẹ nhàng và dễ dàng hơn.
Hình 5.1 Hệ thống lái trên Ô tô
5.1.1 Cấu tạo và nguyên lý của hệ thống lái.Phân loại.
- Hệ thống lái cơ khí loại thường.
- Hệ thống lái cơ khí có trợ lực lái.
+ Cấu tạo hệ thống lái cơ khí.
- Cơ cấu vận hành: vô lăng, trục lái, khớp các đăng,
- Cơ cấu dẫn động lái: đòn quay, đòn kéo, khớp chuyển hướng,
Hình 5.2 Thành phần hệ thống lái cơ học.
+ Nguyên lý làm việc hệ thống lái cơ khí.
- Truyền mô men quay của vô lăng đến cơ cấu lái.
- Cơ cấu lái biến đổi chuyển động quay của trục lái để gây ra chuyển động thẳng của thanh dẫn hướng
- Cơ cấu dẫn động lái có chức năng truyền chuyển động điều khiển từ hộp số lái đến hai cơ cấu lái của hai bánh xe.
Hìn h 5.3 Thành phần của cơ cấu dẫn động lái hệ thống treo độc lập.
+ Cấu tạo hệ thống lái trợ lực thủy lực.
Hình 5.4 Sơ đồ hệ thống lái trợ lực thủy lực.
+ Nguyên lý làm việc của hệ thống lái trợ lực thủy lực.
Khi người lái đánh lái sang phải, lực tác động vào vô lăng khiến nó quay theo chiều kim đồng hồ, dẫn đến sự chuyển động của thanh răng từ trái qua phải.
- Dưới tác dụng của phản lực từ mặt đường lên bánh xe thông qua thanh răng làm thanh xoắn điều khiển van chia mở.
Đường dầu dẫn áp lực từ bơm qua van và ống vào khoang bên trái của xilanh Dầu áp lực tác động lên pít tông trợ lực, đẩy thanh răng di chuyển từ trái sang phải.
Nhờ vào cơ chế này, hệ thống trợ lực lái hoạt động hiệu quả Dầu trong khoang còn lại của xilanh được đẩy qua cổng bên phải, di chuyển qua ống dẫn dầu, đi qua van chia và trở lại bình chứa.
- Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực thủy lực khi đánh lái sang trái cũng tương tự.
Hình 5.5 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực( khi rẽ phải) + Cấu tạo hệ thống lái trợ lực điện.
- Trụ lái, cơ cấu lái, cơ cấu giảm tốc
- Cảm biến mô men, cảm biến tốc độ xe
- Mô tơ, bộ điều khiển ECU
Hình 5.6 Thành phần của hệ thống lái trợ lực điện.
+ Nguyên lý làm việc của hệ thống lái trợ lực điện.
- Cảm biến mô-men quay vô lăng dùng để đo mô-men lực do người lái xe tác động lên vô lăng.
- Cảm biến tốc độ xe dùng để đo tốc độ chạy hiện tại của xe.
- Hai cảm biến này truyền giá trị đo được dưới dạng tín hiệu điện đến ECU.
ECU sẽ sử dụng chiến lược điều khiển lập trình sẵn để tính toán mô-men trợ lực lý tưởng Đồng thời, nó cung cấp dòng điện điều khiển cho mô-tơ trợ lực, giúp hỗ trợ việc xoay trục lái theo hướng mà người lái điều khiển vô lăng.
- Nhờ vậy, lực đánh lái sẽ được hỗ trợ và trở lên nhẹ hơn rất nhiều.
Hình 5.7 Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống lái trợ lực đi
Thiết lập tạo và cài đặt thông số mô phỏng hệ thống lái
Trong bài mô phỏng này, chúng ta sẽ thực hiện việc mô phỏng xe đánh lái trái phải trên đường Đầu tiên, hãy chọn Dataset, sau đó tìm kiếm và chọn Steering Test, tiếp theo là On Center Steer Test.
Hình 5.8 Chọn thông số cơ bản kích thước của xe.
Hình 5.9 Chọn vận tốc xe và chọn các thông số khác.
- Khi cài đặt hoàn tất, quay lại màn hình chính chọn Run Math Model để xem được Video và Plot (đồ thị)
Hình 5.10 Khởi động chương trình để xem được mô phỏng và đồ thị.
-Tiếp theo ấn Video và Plot.
Hình 5.11 Mô phỏng xe chạy và đồ thị của xe.
Phân tích đồ thị của hệ thống lái xe BWM X3
5.3.1 Vận tốc bánh xe (Wheel Speeds).
- Đồ thị dưới đây thể hiện vận tốc giữa các bánh xe và xe thay đổi theo thời gian.
Hình 5.12 Đồ thị vận tốc bánh xe và xe theo thời gian.
Trục tung thể hiện vận tốc (Longitudinal speed) có đơn vị là ki lô mét trên giờ (km/h)
Trục hoành thể hiện thời gian (Time) đơn vị là giây (s)
Wheel L1 là bánh xe trước bên trái
Wheel R1 là bánh xe trước bên phải
Wheel L2 là bánh xe sau bên trái
Wheel R2 là bánh xe sau bên phải
Instant CG là vận tốc xe
Trong khoảng thời gian từ giây 0 đến giây thứ 2, xe bắt đầu thực hiện thao tác đánh lái, dẫn đến việc giảm vận tốc của xe và làm cho vận tốc của các bánh xe cũng giảm theo.
Hình 5.13 Tốc độ của xe khi bắt đầu đánh lái.
- Lúc này xe đang đi trên đường thẳng và không có chướng ngại vật nên xe bắt đầu tăng tốc để xe có đà để bắt đầu đánh lái.
- Trong khoảng thời gian từ giây thứ 2 đến giây thứ 6 xe bắt đầu đánh lái nên vận tốc của các bánh xe thay đổi theo vận tốc của xe.
- Xe bắt đầu đánh lái sang trái, ta quan sát đồ thị tốc độ của bánh xe trái phía trước giảm và vận tốc bánh xe phải tăng.
- Trong khoảng thời gian từ giây thứ 6 đến giây thứ 9 xe bắt đầu đánh lái sang bên phải.
- Lúc này khi xe gần ra khỏi làn, người lái đánh hết lái về phía bên phải, vòng cua rộng xe chuyển hướng rộng hơn.
- Ta quan sát đồ thị vận tốc của bánh xe trái phía trước thấy nhanh dần lên còn bánh xe phải phía trước chậm lại.
Lực ly tâm theo hướng cùng chiều kim đồng hồ yêu cầu bánh xe phía trước bên phải giảm tốc độ để điều chỉnh trọng tâm xoay của xe, trong khi bánh xe phía trước bên trái có xu hướng tăng tốc độ nhằm tạo lực đẩy, giúp xe dễ dàng đánh lái.
Trong tình huống này, khi thực hiện vòng cua lớn với góc đánh lái rộng, ta nhận thấy rằng vận tốc của bánh xe trái phía trước nhanh hơn so với bánh xe phải phía trước trong giai đoạn đầu.
5.3.2 Điều khiển phanh (Brake control input).
Hình 5.14 Đồ thị điều khiển áp lực phanh theo thời gian.
Trục tung là áp lực điều khiển phanh (Brake control input) đơn vị là MPA.
Trục hoành là thời gian (Time) đơn vị là giây (s).
Brake master cylinder là xylanh phanh chính.
- Khảo sát này không làm về hệ thống phanh nên lực phanh bằng 0.
- Đồ thị dưới thể hiện lực phanh của 4 bánh xe.
Hình 5.15 Đồ thị thể hiện áp lực đi vào từng bánh xe.
Trục tung là áp lực phanh (Pressure) đơn vị là MPA
Trục hoành là thời gian (Time) đơn vị là giây (s)
- Khảo sát này không làm về hệ thống phanh nên lực phanh bằng 0.
5.3.4 Góc tay lái (Steering wheel angle). Đồ thị thể hiện góc đánh lái của xe khi cua.
Trục tung là góc tay lái (Steering wheel angle) đơn vị là độ (deg).
Trục hoành là thời gian (Time) đơn vị là giây (s).
Steering wheel là góc lái.
- Trong khoảng thời gian từ 0 đến 3 giây góc tay lái bình thường do người lái đang trên một đường thẳng.
Trong khoảng thời gian từ giây thứ 3 đến giây thứ 4.3, người lái chuẩn bị vào khúc cua bằng cách đánh tay lái qua bên trái, làm tăng góc tay lái.
- Trong khoảng thời gian từ giây thứ 8 đến giây thứ 11,5 xe từ làn đường bên trái bắt đầu đánh lái sang làn đường bên phải.
- Do đánh lái về phía bên phải lực ly tâm cùng chiều kim đồng hồ nên giá trị trên đồ thị sẽ là âm.
- Khi xe đi sang bên trái tay lái sẽ trở về để xe đi vào làn đường bằng cách đánh tay lái qua bên ngược lại (bên phải).
- Lúc này xe từ làn đường bên trái, góc đánh lái rộng nên giá trị trên đồ thị cao (-19.05 deg).
- Do lúc này góc đánh lái về phía bên trái lớn nên khi trả lái về cũng sẽ đánh lái về phía bên phải một góc tương tự.
5.3.5 Mômen lái (Steering wheel torque)
- Đồ thị dưới đây thể hiện mômen trợ lực lái của tay lái ô tô.
Hình 5.17 Đồ thị thể hiện mômen xoắn của trợ lực lái theo thời gian.
Trục tung là mômen xoắn của trợ lực lái (Steering wheel torque) đơn vị là N-m.
Trục hoành là thời gian (Time) đơn vị là giây (s).
Steering wheel là góc tay lái.
- Trong khoảng thời gian từ 0 đến 2,5 giây lực mô men không giao động do đang đi trên đường thẳng.
- Khi dến giây thứ 2.8 xe bắt đầu đánh lái về bên trái, tay lái quay nên mômen xoắn sẽ tăng lên theo hướng ngược chiều với vô lăng lái.
Hình 5.18 Mô men xoắn của trờ lực khi đánh lái sang trái.
- Do vô lăng lái có chiều xoay còn lực mômen xoắn chuyển động vừa xoay vừa tịnh tiến có hướng ngược lại
-Trong khoảng thời gian từ giây thứ 4.5 đế giây thứ 8 xe bắt đầu từ làn đường bên trái đánh lái sang làn đường bên phải.
-Góc đánh lái rộng nên giá trị của mô men trợ lực tại thời điểm từ 2.5 giây đến 8 giây có giá trị cao (từ -2.5 đến 2.3 N.m)
-Tương tự do vô lăng lái có chiều xoay còn lực mômen xoắn chuyển động vừa xoay vừa tịnh tiến có hướng ngược lại.
Trong quá trình di chuyển, việc liên tục đánh lái từ làn đường bên phải sang làn đường bên trái được thể hiện rõ trên đồ thị, đặc biệt từ giây thứ 8 cho đến khi kết thúc, cho thấy mô men ổn định.
5.3.6 Độ xóc của bánh xe phía trước (Jounce – Front).
- Đồ thị dưới đây thể hiện độ xóc của bánh xe phía trước theo thời gian
5.19 Đồ thị thể hiện độ xóc của bánh xe phía trước.
Trục tung là độ nén (Compression) đơn vị milimet (mm)
Trục hoành là thời gian (Time) đơn vị là giây (s)
Wheel L1 Jounce là độ xóc bánh xe trước bên trái
Wheel R1 Jounce là độ xóc bánh xe trước bên phải
Trong khoảng thời gian từ giây thứ nhất đến giây thứ ba, xe tăng tốc nhẹ để lấy đà và thực hiện đánh lái, dẫn đến độ xóc tăng nhẹ Hai bánh xe không có sự khác biệt đáng kể.
- Bắt đầu từ giây thứ 3 đế giây 4.5 xe bắt đầu đánh lái sang trái
Hình 5.20 Độ xóc của 2 bánh xe khi đánh lái sang trái.
-Do đánh lái sang trái, theo quán tính của xe nên sẽ ngã về phía bên trái nên bánh xe bên trái bị nén nhiều hơn
-Lúc này phía bánh trái nén nhiều hơn nên bánh phải sẽ nâng chiều dài tương tự tương tự để giữ xe cân bằng.
Xe đang ở giữa làn với góc đánh lái nhỏ, do đó giá trị nén không nhiều Tuy nhiên, từ giây thứ 5 trở đi, xe liên tục đánh lái trái phải giữa các làn, dẫn đến giá trị độ nén lớn và đều.
Khi xe đánh lái sang bên phải, bánh xe phía bên phải sẽ chịu lực nén nhiều hơn do quán tính của xe Điều này dẫn đến việc độ xóc của bánh xe bên phải bị nén nhiều hơn so với bánh xe bên trái.
-Lúc này phía bánh trái nén nhiều hơn nên bánh phải sẽ nâng chiều dài tương tự tương tự để giữ xe cân bằng.
-Xe đang ở làn bên trái đánh lái sang làn bên phải nên góc đánh lái rộng vì thế giá trị nén của bánh xe cao hơn.
5.3.7 Độ xóc của bánh xe phía sau theo góc lái (Steer Vs Jounce – Rear).
- Đồ thị dưới đây thể hiện độ xóc của bánh xe phía sau theo góc lái.
Trục tung là độ nén (Compression) đơn vị milimet (mm).
Trục hoành là góc (Angle) đơn vị là độ (deg).
Wheel L2 Jounce là độ xóc bánh xe sau bên trái.
Wheel R2 Jounce là độ xóc bánh xe sau bên phải.
Khi xe di chuyển thẳng, góc lái ban đầu là 0 Khi bắt đầu đánh lái sang trái, cả hai bánh xe sẽ được cơ cấu lái dẫn động theo hướng ngược chiều kim đồng hồ, tạo ra góc lái có giá trị dương.
5.21 Độ xóc của bánh xe trái phía sau khi đánh lái sang trái.
Khi xe bắt đầu đánh lái sang trái, lực tác động sẽ dồn về phía bên trái, làm tăng độ nén của giảm xóc bánh sau trái Đồng thời, độ nén của giảm xóc bánh sau phải sẽ giảm tương ứng, giúp xe duy trì sự cân bằng.
- Xe bắt đầu đánh lái về bên phải cơ cấu lái dẫn động bánh xe theo chiều kim đồng hồ nên giá trị góc sẽ là âm.
5.22 Độ xóc của bánh xe trái sau khi đánh lái sang phải.
Khi xe đánh lái sang bên phải, lực tác động sẽ dồn về phía bên phải, dẫn đến độ nén của bánh xe phải tăng lên, trong khi độ nén của bánh xe trái sẽ giảm.
- Tóm lại khi xe đánh lái về phía bên nào thì độ xóc bên bánh xe đó sẽ bị nén.
5.3.8 Độ giảm chấn của lò xo và lực nén của lò xo (Force vs Compression).
- Đồ thị dưới đây thể hiện độ giảm chấn và lực của lò xo các bánh xe
Trục tung là lực (Force) đơn vị Newton (N)
Trục hoành là độ nén (Compression) đơn vị là milimet (mm)
Spring L1 là lò xo bánh xe trái phía trước
Spring R2 là lò xo bánh xe phải phía trước
Spring L3 là lò xo bánh xe trái phía sau
Spring R4 là lò xo bánh xe trái phía sau
5.23 Đồ thị biểu hiện độ giảm chấn của lò xo.
Khi xe di chuyển theo hướng thẳng, độ nén và lực của lò xo sẽ có sự dao động nhẹ Điều này xảy ra do xe chạy trên đường, nơi nhiều yếu tố như bề mặt đường và độ rung của động cơ ảnh hưởng đến lò xo.
Khi xe đánh lái sang trái, quán tính khiến lò xo bên bánh trái trước chịu thêm lực tác động Quan sát đồ thị cho thấy lực của lò xo và độ nén đã tăng lên so với lúc ban đầu.
- khi đánh lái sang phải thì lực đổ dồn về phía bên phải làm lực lò xo phía bên phải tăng lên và độ nén tăng lên.
5.3.9 Hệ số trượt (Slip Raitos).
- Đồ thị dưới đây thể hiện hệ số trượt của 4 bánh xe.
Hình 5.24 Đồ thị thể hiện hệ số trượt của các bánh xe theo thời gian.
Trục tung là hệ số trượt
Trục hoành là thời gian (Time) đơn vị là giây (s)
Tire L1 long slip là hệ số trượt lốp xe bên trái phía trước
Tire R1 long slip là hệ số trượt lốp xe phải phía trước
Tire L2 long slip là hệ số trượt lốp xe bên trái phía sau
Tire R2 long slip là hệ số trượt lốp xe bên phải phía sau
+ Nếu tốc độ bánh xe giảm thì hệ số trượt sẽ tăng và ngược lại.
+ Nếu tốc độ xe tăng thì hệ số trượt sẽ tăng và ngược lại.
+ Nếu tốc độ bánh xe lớn hơn tốc độ xe thì hệ số trượt sẽ là âm.
- Hệ số trượt phải luôn được giữ ở khoảng phần trăm cố định, nếu vượt quá lực phanh sẽ giảm dần và gây trượt (Thường giữ trong khoảng 10% - 30%)
- Từ 0 giây cho đến giây thứ 1 xe bắt đầu giảm tốc độ sau đó tăng nhẹ để lấy đà trước khi đánh lái.
Hệ số trượt âm trên đồ thị cho thấy bánh xe ban đầu giảm tốc độ nhanh hơn so với xe Từ giây thứ 3 đến giây thứ 4, xe bắt đầu thực hiện cú đánh lái sang trái.
Khi xe đánh lái sang trái, bánh xe trái sẽ giảm tốc độ, dẫn đến việc hệ số trượt tăng lên Đồng thời, hệ số trượt của lốp xe phải trước sẽ giảm do cần tăng tốc độ để bù đắp cho bánh trái đang giảm tốc, nhằm thực hiện việc đánh lái hiệu quả.
- Khi đánh lái sang trái lực theo quán tính sẽ đổ về bên trái nên lốp trái trước chịu tác động dưới mặt đường nhiều hơn.
- Lúc này 2 bánh xe sau đi theo dẫn hướng của 2 bánh trước nên hệ số trượt của 2 lốp không đổi.
- Trong khoảng thời gian từ giây 4.2 đến giây thứ 6 xe đánh lái từ làn trái sang làn đường phải rồi lặp lại phải sang trái đến hết quãng đường.
