NGHIÊN cứu THIẾT kế mô PHỎNG ĐỘNG lực học và ổn ĐỊNH của ô tô 1 cầu và 2 cầu CHỦ ĐỘNG

 Độ trượt ngang của bánh xe và mặt đư ng  Góc lệch hướng của bánh xe chịu lực ngang Z Ph n lực của mặt đư ng tác dụng lên bánh xe N... 59 Hình 3.11: Đ thị thể hiện lực ngang và giới h

Trang vii

M C L C

Trang tựa

Lý lịch khoa học i

L i cam đoan iii

L i c m t iv

Tóm tắt v

Mục lục vii

Danh sách các chữ viết tắt x

Danh sách các hình xiii

Danh sách các b ng xv

C h ng 1: T NG QUAN C A Đ TÀI 1

1.1 T ng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu 1

1.2 Mục đích của đề tài 2

1.3 Đối tượng nghiên cứu và giới h n của đề tài 2

1.4 Các phương pháp nghiên cứu 2

Ch ng 2: C S LÝ THUY T 3

2.1 Đặc tính trượt 3

2.2 Góc lệch hướng 6

2.2.1 Góc lệch bên của bánh xe khi chịu lực ngang 6

2.2.2 Sự lăn của lốp xe dưới tác dụng đ ng th i của lực ngang Y và lực vòng X 8

2.3 Đư ng đặc tính tốc độ của động cơ 10

2.4 Các lực tác dụng lên ô tô 11

2.4.1 Ph n lực thẳng góc của mặt đư ng tác dụng lên bánh xe 12

2.4.2 Lực c n không khí 12

3.4.3 Lực c n leo dốc 13

3.4.4 Lực c n quán tính 13

3.4.5 Lực c n lăn 13

2.5 Động lực học của ô tô 14

2.5.1 Tốc độ cực đ i của ô tô 14

2.5.2 Kh năng tăng tốc cực đ i của ô tô 17

2.5.3 Kh năng leo dốc cực đ i của ô tô 20

2.6 n định ngang và dọc của ô tô 24

2.6.1 n định dọc của ô tô 24

2.6.2 n định ngang của ô tô 27

2.7 n định quay vòng của ô tô 31

2.7.1 Quay vòng lý thuyết 31

2.7.2 Quay vòng thực tế 32

2.7.3 nh hư ng phân bố lực kéo đến quay vòng ô tô 36

Ch ng 3: TÍNH TOÁN VÀ MÔ PH NG TRÊN PH N M M MATLAB/SIMULINK 46

3.1 Giới thiệu về Matlab 46

3.2 Thông số kỹ thuật của xe chọn để tính toán và mô phỏng 46

3.3 Tốc độ cực đ i của ô tô 47

3.4 Kh năng tăng tốc cực đ i của ô tô 48

3.4.1 Kh năng tăng tốc cực đ i của ô tô khi bỏ qua trượt 48

3.4.2 Kh năng tăng tốc cực đ i của ô tô ch y cầu sau chủ động 48

3.4.3 Kh năng tăng tốc cực đ i của ô tô ch y hai cầu chủ động 50

3.4.4 Nhận xét 50

3.5 Kh năng leo dốc cực đ i của ô tô 51

3.5.1 Kh năng leo dốc cực đ i của ô tô khi bỏ qua trượt 51

3.5.2 Kh năng leo dốc cực đ i của ô tô ch y cầu sau chủ động 51

3.5.3 Kh năng leo dốc cực đ i của ô tô ch y hai cầu chủ động 52

3.5.4 Nhận xét 52

3.6 Góc lật khi ô tô lên dốc 53

3.6 Góc trượt khi ô tô lên dốc 53

3.6.1 Góc trượt khi ô tô lên dốc bằng cầu sau chủ động 53

3.6.2 Góc trượt khi ô tô lên dốc bằng hai cầu chủ động 54

Trang ix

3.6.3 Nhận xét 54

3.7 Giới h n lật đ khi ô tô chuyển động trên đư ng nghiêng ngang 54

3.7.1 Góc giới h n lật khi ô tô chuyển động thẳng trên đư ng nghiêng ngang 54

3.7.2 Vận tốc nguy hiểm khi ô tô chuyển động quay vòng trên đư ng nghiêng 54

3.8 Góc lệch hướng khi ô tô quay vòng 55

3.9 Ô tô quay vòng bằng cầu trước chủ động 56

3.10 Ô tô quay vòng bằng cầu sau chủ động 58

3.11 Ô tô quay vòng bằng hai cầu chủ động 60

Ch ng 4: K T LU N VÀ KI N NGH 63

4.1 Kết luận 63

4.2 Kiến nghị và hướng phát triển đề tài 63

TÀI LI U THAM KH O 64

 Độ trượt ngang của bánh xe và mặt đư ng

 Góc lệch hướng của bánh xe chịu lực ngang

Z Ph n lực của mặt đư ng tác dụng lên bánh xe N

a Kho ng cách từ cầu trước đến trọng tâm của xe m

b Kho ng cách từ cầu sau đến trọng tâm của xe m

 Hệ số nh hư ng của các chi tiết chuyển động quay

Hình 2.3: Sự lăn của bánh xe đàn h i khi chịu lực ngang 6 Hình 2.4: Góc lệc hướng của bánh xe khi chịu lực ngang tác dụng 7

Hình 2.7: Sơ đ lực t ng quát tác dụng lên ô tô 11 Hình 2.8: Sơ đ lực tác dụng lên ô tô khi tăng tốc bằng cầu sau chủ động 18 Hình 2.9: Sơ đ lực tác dụng lên ô tô khi tăng tốc bằng hai cầu chủ động 19 Hình 2.10: Sơ đ lực tác dụng lên ô tô khi leo dốc bằng cầu sau chủ động 21 Hình 2.11: Sơ đ lực tác dụng lên ô tô khi leo dốc bằng hai cầu chủ động 23 Hình 2.12: Ô tô chuyển động trên đư ng nghiêng ngang 27

Hình 2.20: Lực ngang Y tác động làm xuất hiện α1 =α2 33

Hình 2.17: Lực ngang Y tác động làm xuất hiện α1 >α2 35

Hình 2.19: Lực ngang Y tác động làm xuất hiện α1 < α2 36 Hình 2.20: Lực ly tâm tác dụng khi ô tô quay vòng 36 Hình 2.21: Ô tô quay vòng bằng cầu trước chủ động 38 Hình 2.22: Ô tô quay vòng bằng cầu sau chủ động 41 Hình 2.23: Ô tô quay vòng bằng hai cầu chủ động 43

Hình 3.1: Đ thị kh năng bám trượt khi ô tô khi chuyển động thẳng 49 Hình 3.2: Đ thị kh năng tăng tốc cực đ i phụ thuộc hệ số bám dọc 51 Hình 3.3: Đ thị kh năng leo dốc cực đ i phụ thuộc hệ số bám dọc 53 Hình 3.4: Đ thị mô t mối quan hệ vận tốc lật đ và góc nghiêng của mặt

Hình 3.9: Đ thị thể hiện lực ngang và giới h n bám ngang của bánh xe sau khi ô

Hình 3.10: Sơ đ khối Simulink mô t lực ngang và giới h n bám ngang của các bánh xe khi ô tô quay vòng bằng cầu sau chủ động 59 Hình 3.11: Đ thị thể hiện lực ngang và giới h n bám ngang của bánh xe trước

Hình 3.12: Đ thị thể hiện lực ngang và giới h n bám ngang của bánh xe sau khi

Hình 3.13: Sơ đ khối Simulink mô t lực ngang và giới h n bám ngang của các bánh xe khi ô tô quay vòng bằng cầu sau chủ động 61 Hình 3.14: Đ thị thể hiện lực ngang và giới h n bám ngang của bánh xe trước

Hình 3.15: Đ thị thể hiện lực ngang và giới h n bám ngang của bánh xe sau khi

B ng 2.2: Giá trị trung bình của hệ số c n không khí K, diện tích c n chính

diện S và nhân tố c n không khí W đối với các lo i ô tô 12

B ng 2.3: Giá trị của f0 cho một số lo i đư ng 14

B ng 2.4: Hiệu suất truyền lực của ô tô máy kéo 15

chục mã lực đến những chiếc xe thể thao có công suất lên tới hàng nghìn mã lực Ô

tô ngày nay không những m nh mẽ mà còn đầy đủ tiện nghi đáp ứng tất c các nhu

cầu của con ngư i Mặc dù đã xuất hiện những chiếc xe ch y bằng điện hay các

d ng năng lượng xanh như năng lượng mặt tr i, nhưng ô tô sử dụng nhiên liệu hóa

th ch như xăng, dầu vẫn ph biến hơn c Động lực chính trên các xe ô tô hiện nay vẫn là động cơ đốt trong lo i pittông

Trên thế giới hiện nay nói chung và đất nước ta nói riêng, việc điều khiển một chiếc ô tô lưu thông trên đư ng không có gì khó Tuy nhiên, để có một chiếc xe ô

tô ho t động tốt thì ngư i ta ph i nghiên cứu, đánh giá đến các yếu tố: Tốc độ đ t

cực đ i, kh năng leo dốc cực đ i, kh năng tăng tốc cực đ i, tính n định của xe

với các lo i tr ng thái ho t động ứng với các lo i địa hình khác nhau, phân bố t i

trọng phù hợp trên các cầu… hiện nay Việt Nam vẫn chưa có nhiều bãi thử

xe nên việc kiểm tra, đánh giá ô tô trên phần mềm mô phỏng là rất hữu ích đó

cũng là lí do em chọn đề tài “Nghiên c u thi t k mô ph ng động lực h c và n

đ nh c a ô tô 1 c u và 2 c u ch độngẰ

Hiện nay nước ta có rất nhiều đề tài nghiên cứu về động lực học và n định nhưng để làm n i bật sự nh hư ng của xe ch y hai cầu chủ động so với xe ch y

một cầu chủ động thì chưa có

nước ngoài ngành công nghiệp ô tô đã phát triển từ rất lâu, các hãng s n xuất

hoặc một số công ty đã xây dựng rất nhiều khu thử xe thật còn nghiên cứu ch y mô

phỏng ch y trên phần mềm thì dư ng như hãng nào cũng có nhưng chưa công bố

rộng rãi ra bên ngoài

1.2 M c tiêu c a đ tài

Trên cơ s lý thuyết về bám trượt, phân phối công suất thực hiện tính toán

bằng mô phỏng một số bài toán về động lực học và n định để làm n i bật tính năng

của xe ch y hai cầu so với xe ch y một cầu chủ động

1.3 Đ i t ng nghiên c u và gi i h n c a đ tài

Do th i gian thực hiện đề tài có h n nên chỉ nghiên cứu lý thuyết và phân tích động lực học, n định ngang và dọc, các tr ng thái quay vòng trên xe cầu sau chủ động và hai cầu chủ động trong những điều kiện cụ thể

1.4 P h ng pháp nghiên c u

- Phương pháp phân tích lý luận, tham kh o tài liệu

- Tính toán bằng mô phỏng MATLAB/SIMULINK

1.5 ụ nghĩa khoa h c và thực ti n c a đ tài

- Đề tài đã sử dụng mô hình Burckhardt để xác định hệ số bám t o tiền đề cho

việc xác định các thông số động lực học và n định của ô tô

- Kết qu của đề tài có thể được ứng dụng trong việc nghiên cứu và gi ng d y

chất bám – trượt khi xuất hiện góc lệch bên (Grecenko, 1993), quan hệ giữa hệ số bám t ng hợp (R) và độ trượt theo phương t ng hợp (R) có thể biểu diễn theo công thức:

- C3 xác định sự sai khác giữa giá trị lớn nhất của đư ng cong bám với giá trị

hệ số bám khi trượt hoàn toàn (R=1)

23

12

9

0,12 0,15 0,18

Hệ số bám dọc và hệ số bám ngang khi đó được tính theo công thức:

Từ các phương trình thực nghiệm trên ta sử dụng MATLAB/SIMULINK để

mô t đặc tính bám trượt của bánh xe với hai thông số đầu vào là độ trượt dọc x và góc lệch hướng 

Hình 2.1: Sơ đ khối Simulink mô t đặc tính bánh xe theo Burckhardt

Hình 2.2: Đ thị thể hiện mối quan hệ bám trượt của bánh xe máy kéo

Yanmar 3000 trên đư ng nhựa

Bánh xe đàn h i khi lăn trên đư ng có tác dụng của lực ngang Y sẽ bị biến

d ng ngang Khi đó tốc độ tịnh tiến v của tâm bánh xe sẽ không nằm trong mặt

phẳng đối xứng dọc của bánh xe mà lệch đi một góc  gọi là góc lệch hướng (góc

lăn lệch)

2.2.1 Góc l ch bên c a bánh xe khi ch u lực ngang

Hình 2.3: S ự lăn của bánh xe đàn h i khi chịu lực ngang

y

Y C

Trong đó:

Cy– độ cứng ngang của bánh xe

 - góc lệch hướng của bánh xe

Y – lực ngang tác dụng lên bánh xe

Góc lệch hướng  phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố Cy, Z, X, Y, lo i lốp… trong đó chủ yếu là phụ thuộc vào lực ngang và độ đàn h i của lốp

Trư ng hợp bánh xe chủ động lăn chịu lực ngang Y, bánh xe sẽ chịu các lực như hình vẽ : R là hợp lực của Fk (FP) và ph n lực ngang Y’ do lực ngang Y

2 2 '

Y F

Trong đó: R – hợp lực của Fk (FP) và ph n lực ngang Y’

Y’ – ph n lực do lực ngang Y

Fk, Fp – Lực kéo (lực phanh) trên bánh xe

Theo điều kiện bám RR max GR và ph n lực ngang cũng đ t giá trị cực

2.2.2 S ự lăn c a l p xe d i tác d ng đ ng th i c a lực ngang Y và lực vòng X

Trong trư ng hợp này lốp xe sẽ lăn đ ng th i với góc lăn lệch  và bị trượt

với độ trượt  Hai giá trị góc lăn lệch và độ trượt có mối quan hệ mật thiết với nhau

Khi lăn với góc lăn lệch thì nh hư ng của biến d ng trượt ngang sẽ làm xuất

hiện các lực ngang thành phần dY, còn khi lăn với lực vòng X sẽ có biến d ng trượt

dọc của lớp cao su, tương ứng với thành phần dX và t o ra độ trượt  nào đó Trong c hai trư ng hợp làm xuất hiện trong vùng tiếp xúc những sự trượt cục bộ và

sự trượt phân bố của các lực thành phần dZ

Rõ ràng trong trư ng hợp này khi kết hợp lực dọc và lực ngang, chúng ta ph i

so sánh hợp lực tiếp tuyến thành phần dEt với giá trị giới h n bám dZ đây dEt

được hiểu là t ng vectơ của các lực thành phần dX và dY Một cách gần đúng có

t

dE  dX  dY Khi so sánh như vậy ta nhận thấy rằng giá trị

giới h n bám sẽ đ t tới sớm hơn, tức là gần với điểm bắt vào tiếp xúc hơn, điều này

có nghĩa là vùng trượt cục bộ trong vùng tiếp xúc sẽ m rộng hơn Điều này làm cho c góc lăn lệch  và độ trượt  đều lớn hơn so với trư ng hợp tác dụng lực riêng rẽ

Tập hợp mối quan hệ giữa  ,  ,  , X, Y, Z, MZ được gọi là đặc tính hướng đầy đủ của lốp Các đặc tính này xác định bằng thực nghiệm và có rất nhiều biểu

thị theo các tài liệu khác nhau Đặc tính hướng biểu thị mối quan hệ Y(X) và MZ(X) theo góc lăn lệch 

MZ– mômen tr của bánh xe

Hình 2.5: Đặc tính hướng của lốp radial

Hình 2.6: Đặc tính hướng của lốp diagonal Đối với đặc tính Y(X), theo quan điểm bám thì vùng bao của tất c các đư ng cong có thể coi như là tập hợp của tất c các điểm vector của lực tiếp tuyến tận dụng được trong vùng tiếp xúc Nếu chúng ta gi thiết rằng hệ số bám không phụ thuộc vào hướng của độ trượt trong vùng tiếp xúc thì có thể dẫn tới khái niệm về bán kính Kamm RGR, với R là hệ số bám chung cho mọi hướng Theo quan niệm này thì giới h n trượt dọc khi RGR thì lực ngang Y ph i bằng không, nghĩa là mặt

đư ng không còn kh năng tiếp nhận lực ngang nữa Nhưng những thí nghiệm thực nghiệm l i chứng tỏ rằng hệ số bám ngang thư ng nhỏ hơn hệ số bám dọc và khác nhau trong trư ng hợp kéo ho c phanh Ngay c tr ng thái trượt dọc hoàn toàn khi

lăn với  0 thì lực ngang Y vẫn không bị triệt tiêu, nghĩa là vẫn còn một kh năng bám nào đó

N , n e - công suất hữu ích của động cơ và số vòng quay trục khủy ứng với

một điểm bất kỳ của đ thị đặc tính ngoài

ax

m

N , n N - công suất có ích cực đ i và số vòng quay ứng với công suất cực

đ i

a, b, c - các hệ số thực nghiệm được chọn theo lo i động cơ

Đối với động cơ xăng:

Theo công thức (I -3), [2] ta được:

4101,047

e e

e

N M

n

ThayN công th e ức (2.9) vào công thức vào công thức (2.10) ta có được mômen

xoắn của động cơ theo tốc độ n e

B ng 2.2: Giá trị trung bình của hệ số c n không khí K, diện tích c n chính diện S

và nhân tố c n không khí W đối với các lo i ô tô

1,6 – 2,8 1,5 – 2,0

0,3 – 0,9 0,6 – 1,0

Ô tô t i

Ô tô khách (vỏ lo i toa tàu)

Ô tô đua

0,6 – 0,7 0,25 – 0,4 0,13 – 0,15

3,0 – 5,0 4,5 – 6,5 1,0 – 1,3

1,8 – 3,5 1,0 – 2,6 0,13 – 0,18

Theo công thức I – 36, [2] ta có công thức tính diện tích c n chính diện đối với

ô tô du lịch

0 0 0,8

 - hệ số nh hư ng của các chi tiết chuyển động quay

Theo công thức I – 53, [2] ta có công thức tính hệ số nh hư ng của các chi

f0- hệ số c n lăn ứng với tốc độ chuyển động của xe v 22, 2 m/s

v- tốc độ chuyển động của xe tính theo m/s

Theo b ng II-1, [2] ta có:

B ng 2.3: Giá trị của f0 cho một số lo i đư ng

Lo i đư ng Hệ số c n lăn f0 ứng với

Theo công thức (II-17), [2] Trong trư ng hợp ô tô chuyển động trên đư ng

nhựa bê tông và đư ng nhựa tốt, hệ số c n lăn có thể xác định theo công thức:

322800

Thực tế tốc độ cực đ i của ô tô chỉ đ t được trong trư ng hợp sau:

+ Xe chuyển động trên đư ng bằng (   0 F i  0)

+ Xe chuyển động n định ( j 0 F j 0)

+ Xe chuyển động tay số n (tay số lớn nhất)

+ Động cơ làm việc với công suất cực đ i ( max

M i F

i - tỉ số truyền của hộp số tay số lớn nhất

i0- tỉ số truyền của vi sai

tl

 - hiệu suất truyền lực

Theo b ng I-2, [2] ta có b ng hiệu suất truyền lực của ô tô máy kéo

B ng 2.4: Hiệu suất truyền lực của ô tô máy kéo

Lo i xe Giá trị trung bình của tl

Ô tô du lịch

Ô tô t i với truyền lực chính một cấp

Ô tô t i với truyền lực chính hai cấp

Máy kéo

0,93 0,89 0,85 0,88

  

với: r l  r F.F k F. k

x

F r

M i F

M i r

xe ch y 2 cầu chủ động chỉ tăng cư ng kh năng bám so với xe ch y 1 cầu

chủ động cho nên khi bỏ qua sự trượt của bánh xe và mặt đư ng thì kh năng bám

của xe ch y 1 cầu hay 2 cầu chủ động là bằng nhau Vì vậy trư ng hợp xe đ t tốc độ cực đ i thì ch y 1 cầu hay 2 cầu là như nhau

2.5.2 Kh n ăng tăng t c cực đ i c a ô tô

Thực tế gia tốc cực đ i của ô tô chỉ đ t được trong trư ng hợp sau:

+ Xe chuyển động trên đư ng bằng (   0 F i  0)

+ Xe chuyển động với tốc độ nhỏ (Fw  0)

+ Xe chuyển động tay số 1 (tay số nhỏ nhất)

+ Động cơ làm việc với mô men xoắn cực đ i ( max

j M

e e e

Áp dụng phương trình cân bằng lực kéo: F k F f F w F i F j

Từ các điều kiện trên ta viết l i phương trình cân bằng lực kéo cho trư ng hợp

xe đ t gia tốc cực đ i như sau: j j j

M I

e tl tl m

M - Mô men xoắn cực đ i của động cơ (N.m)

Theo (2.28) hoàn toàn có thể tính được j max nhưng thực tế khi xe đ t gia tốc

cực đ i j maxthì lực kéo j

k

F sẽ là lớn nhất (F kmax) Chính vì vậy trư ng hợp xe đ t gia

tốc cực đ i thì giữa bánh xe và mặt đư ng có thể x y ra trượt, lúc này kh năng tăng

tốc cực đ i của ô tô còn phụ thuộc kh năng bám (Z.)

2.5.2.1 Kh n ăng tăng t c cực đ i c a ô tô khi ch y c u sau ch động

Hình 2.8: Sơ đ lực tác dụng lên ô tô khi tăng tốc bằng cầu sau chủ động

Từ công thức (2.12), (2.13) áp dụng cho xe ch y trên đư ng bằng và tốc độ

nhỏ ta được:

ax 1

ax 2

jcs

cs x m

jcs

x

 - hệ số bám dọc của bánh xe cầu sau, trư ng hợp xe tăng tốc cực đ i bằng

cầu sau chủ động Được tính theo mô hình Burckhardt (hình 2.1) với góc lệch hướng   0 và độ trượt dọc tính theo công thức (2.27)

 hi đ t t i gi i h n bám (  1): Kh năng tăng tốc cực đ i ax

cs m

2.5.2.2 Kh n ăng tăng t c cực đ i c a ô tô khi ch y hai c u ch động

Hình 2.9: Sơ đ lực tác dụng lên ô tô khi tăng tốc bằng hai cầu chủ động

 Khi ch a đ t t i gi i h n bám (  1): Kh năng tăng tốc cực đ i j max được tính theo biểu thức (2.28) nhưng ph i đ m b o điều kiện bám F k j Z., Lúc này độ bám của bánh xe và mặt đư ng là một ẩn số phụ thuộc độ trượt

Phương trình (2.28) viết l i cho xe ch y hai cầu:

2 2

ax

j c

c x m

ax

( j c )

c x m

 - hệ số bám dọc của các bánh xe, trư ng hợp xe tăng tốc cực đ i bằng hai

cầu chủ động Được tính theo mô hình Burckhardt (hình 2.1) với góc lệch hướng

0

  và độ trược dọc tính theo công thức (2.27)

 hi đ t t i gi i h n bám (  1): Khi đ t tới giới h n bám 2

ax

c m

Nh n xét: Ta thấy giới h n bám xe ch y hai cầu (Z1 Z2 ). lớn hơn rất nhiều so

với giới h n bám xe ch y cầu sau Z2. hay kh năng tăng tốc xe ch y hai cầu

lớn hơn rất nhiều so với xe ch y một cầu

2.5.3 Kh n ăng leo d c cực đ i c a ô tô

Áp dụng phương trình cân bằng lực kéo: F k F f F w F i F j

Từ các điều kiện trên ta viết l i phương trình cân bằng lực kéo cho trư ng

hợp xe leo dốc cực đ i như sau:

i - độ dốc lớn nhất mà ô tô có thể vượt qua được, i max tgmax

Khi bánh xe không trượt thì phương trình (2.33) có thể xác định được i max Tuy nhiên khi xe leo dốc cực đ i lực kéo i

2.5.3.1 Ô tô leo d c b ng c u sau ch động

Hình 2.10: Sơ đ lực tác dụng lên ô tô khi leo dốc bằng cầu sau chủ động

 Ph n lực c a mặt đ ng tác d ng lên bánh xe: Áp dụng công thức (2.12),

(2.13) cho trư ng hợp xe leo dốc cực đ i (xem như ô tô chuyển động n định với

 hi ch a đ t t i gi i h n bám (  1): Do lực kéo F klớn nên công suất động cơ phát ra bị t n hao một phần do trượt, lúc này hệ số bám của bánh xe và mặt

đư ng là một ẩn số phụ thuộc độ trượt  f( )

Phương trình (2.33) áp dụng cho trư ng hợp xe leo dốc bằng cầu sau chủ động:

2 x ics .cos m csax sin m csax

2.5.3.2 Ô tô leo d c b ng hai c u ch động

Hình 2.11: Sơ đ lực tác dụng lên ô tô khi leo dốc bằng hai cầu chủ động

 hi ch a đ t t i gi i h n bám (  1): Do lực kéo F k lớn nên công suất động cơ phát ra bị t n hao một phần do trượt, lúc này độ bám của bánh xe và mặt

đư ng là một ẩn số phụ thuộc độ trượt  f( )

Phương trình (2.33) áp dụng cho trư ng hợp xe leo dốc bằng hai cầu chủ động:

trư ng hợp này do công suất phân phối điều đến từng cầu nên ta xem hệ số bám dọc hai cầu là bằng nhau i c2

x

 được tính theo mô hình Burckhardt (hình 2.1)

với góc lệch hướng  0 và độ trược dọc tính theo công thức (2.27)

 hi đ t t i gi i h n bám (  1): Khi đ t tới giới h n bám 2

ax

c m

2.6 n đ nh ngang và d c c a ô tô

2.6.1 n đ nh d c c a ô tô

2.6.1.1 Tính giá tr góc l t khi ô tô lên d c

Ph n lực thẳng góc tác dụng lên bánh xe trư ng hợp xe leo dốc: Sử dụng (2.34) cho trư ng hợp xe chuyển động rất chậm ta được:

Khi l t: Xe đang lên dốc thì có xu hướng lật t i điểm tiếp xúc của bánh sau với

mặt đư ng (t i điểm A, hình 2.11) lúc này Z1  0



Trong đó:

l- góc dốc làm ô tô bị lật

b- kho ng các từ trọng tâm đến cầu sau (m)

h g- độ cao trọng tâm (m)

Nh n xét: Từ công thức trên ta thấy góc lật khi xe lên dốc l phụ thuộc vào

vị trí đặt trọng tâm của xe Do vậy mỗi xe được thiết kế với mục đích khác nhau thì kích thước khác nhau, vị trí đặt động cơ và cách bố trí t i khác nhau chứ không ph i tùy ý

Để giúp xe leo dốc n định hơn (tăng góc lật l) khuyến cáo tài xế nên bố trí t i sao cho nằm càng gần cầu trước càng tốt

2.6.1.2 Tính giá tr góc tr t khi ô tô lên d c

Để tránh cho xe không bị lật đ khi chuyển động trên đư ng dốc, ta cần xác định điều kiện để xe trượt trên dốc

 Ô tô leo d c b ng c u sau ch động (hình 2.10):

Khi lực kéo bánh xe chủ động đ t tới giới h n bám thì bánh xe bắt đầu trượt

Trị số của lực kéo được xác định như sau: ax 2 sin cs

g

a tg

cs t

g

a arctg

 - giá trị góc trượt khi xe leo dốc bằng cầu sau chủ động

a- kho ng các từ trọng tâm đến cầu trước (m)

s

x

 - hệ số bám dọc khi bánh xe trượt hoàn toàn (x 1)

 Xe leo d c b ng hai c u ch động (hình 2.11):

Khi lực kéo Fk=Fk1 + Fk2 đ t tới giới h n bám F kmax  (Z1 Z2 ). thì bánh xe sẽ

có xu hướng bị trượt so với mặt đư ng:

 - giá trị góc trượt khi xe leo dốc bằng hai cầu chủ động

Để đ m b o an toàn khi xe chuyển động lên dốc ngư i ta thư ng dùng điều

kiện xe bị trượt trước khi bị lật đ , điều đó được xác định bằng biểu thức:

t l

 

 phụ thuộc độ bám của bánh xe và mặt đư ng

- Khi xe leo dốc trên đư ng bám tốt thì sẽ leo được góc dốc cao

- Khi xe leo dốc trên đư ng bám kém thì dễ bị trượt, để khắc phục điều này ta

ph i gài hai cầu chủ động làm tăng lực bám của bánh xe giúp xe leo được góc dốc

lớn hơn, chuyển động được n định hơn

2.6.2 n đ nh ngang c a ô tô

2.6.2.1 Gi i h n l t khi ô tô chuy n động quay vòng trên đ ng nghiêng ngang

Hình 2.12: Ô tô chuyển động trên đư ng nghiêng ngang

Khi ô tô chuyển động trên đư ng nghiêng ngang sẽ chịu các lực và mô men sau:

- Trọng lượng của ô tô là G được phân ra hai thành phần theo góc nghiêng 

- Mô men các lực quán tính tiếp tác dụng trong mặt phẳng ngang khi xe

chuyển động không n định Thông số này nhỏ nên có thể bỏ qua

- Các ph n lực thẳng góc từ đư ng tác dụng lên bánh xe bên trái Z t và bánh xe bên ph i Z p

-  là góc nghiêng ngang của đư ng

- Các ph n lực ngang trái và ph i Y t, Y p

Dưới tác dụng của các lực và mô men khi góc  tăng dần tới góc giới h n,

xe bị lật quanh O1 (O1 là giao tuyến của mặt phẳng thẳng đứng qua trục bánh xe bên ph i và mặt đư ng) lúc đó Z t  0 Ta lập phương trình cân bằng mô men điểm tiếp xúc O1 của bánh xe bên ph i với mặt đư ng:

.sin cos cos sin 0

2 2

g l

B tg



V n t c nguy hi m khi xe b l t đ : Để xác định được vận tốc làm xe lật đ

thì xe ph i ch y trên một đo n đư ng cụ thể biết trước góc nghiêng và bán kính quay vòng

g

B

h v

B tg h