GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT Ô TÔ, CHƯƠNG QUAY VÒNG

Khi chuyển động → nhu cầu đổi hướng → quay vòng.Quay vòng → vận tốc góc, gia tốc góc,… → các lực ngang, các lực, mô men quán tính → biến dạng ngang của lốp → quỹ đạo chuyển động của xe..

Khi chuyển động → nhu cầu đổi hướng → quay vòng.

Quay vòng → vận tốc góc, gia tốc góc,… → các

lực ngang, các lực, mô men quán tính → biến dạng

ngang của lốp → quỹ đạo chuyển động của xe

α2

α

α1

O

α2

α

α1

O

L

5.1.1 Các phương pháp quay vòng

a Thay đổi hướng của bánh xe

b Thay đổi mô men trên 2 bánh xe chủ động trên cùng 1 trục

c Phối hợp 2 phương pháp trên Hình 5.1

Hình 5.2

5.1.2 Hệ thống lái

Hình 5.4 Hệ thống lái

αv = iα (5.1)

5.2.1 Bánh xe không biến dạng

(5.2)

α2

α

α1

O

Các bánh xe quay cùng một tâm (hình 5.1)

Các bánh xe không cưỡng bức lẫn nhau

Quay vòng đúng

(lý tưởng)

Quay vòng → lực ngang → lốp biến dạng

5.2 là cơ sở để thiết kế dẫn động lái của HT lái

Giả thiết lốp không biến dạng → vận tốc thấp

L

   

5.2.2 Bánh xe đàn hồi

a Biến dạng của bánh xe đàn hồi khi chịu lực ngang

Hình 5.5 Hình 5.4

Fy = CLδ (5.4) Xe du lịch: CXe tải: C L = 250 ÷ 750 N/độ

L = 1150 ÷ 1650 N/độ

Hình 5.6 Mô hình quay vòng 1 dãy

b Động học quay vòng xe có bánh xe đàn hồi

Vì R>>L → coi rằng:

(5.6)

Vì δ2, δ2 và α nhỏ →

(5.7)

(5.8)

R

L O

B

R

L B O





2

1 





2

1 



   

R L

2 2

lt

v

R



1

y lt

Từ Fy = CLδ (5.11)

K: hệ số quay vòng

 Khi K = 0 (khi đó δ1 = δ2) xe có trạng thái quay vòng đủ,

 Khi K > 0 (khi đó δ1 > δ2) xe có trạng thái quay vòng thiếu,

 Khi K < 0 (khi đó δ1 < δ2) xe có trạng thái quay vòng thừa,

(5.9)

(5.10)

1; 2

;

2

K

R gR

2

2 1

1

L

G C

G

2

5.3.1 Quay vòng đủ

Hình 5.7

(5.9)

0

K

R

L





5.3.2 Quay vòng thiếu (5.17)

Vận tốc đặc trưng (5.18)

5.3.2 Quay vòng thừa

(5.19)

(5.20) Vận tốc giới hạn

0

K

2

gL v

K



0

K

1

gL v

K





Hình 5.9 Hình 5.10

Cách giải thích định tính:

Khi có lực ngang Fy → δ1; δ2

δ1 > δ2: → Quỹ đạo “phụ” tâm O’ (hình 4.8) → Lực

ngang phụ Fp ngược chiều với Fy → làm giảm lực

2

v1

δ2

δ1

Fp

Fy

v2

v1

δ2

δ1

Fy

Fp

Hình 5.11.a O’

O’

Hình 5.11.b

δ1 < δ2: → Quỹ đạo “phụ” tâm O’ (hình 4.9)

→ Lực ngang phụ Fp cùng chiều với Fy → làm tăng lực ngang

5.4 PHẢN ỨNG QUAY VÒNG CỦA XE KHI QUAY VÔ LĂNG

Ô TÔ → Hệ điều khiển nhiều đầu vào và đầu ra

QUAY VÒNG

ĐẦU VÀO:

Góc quay bánh

xe dẫn hướng α

ĐẦU RA

V/t góc quay thân xe Gia tốc ngang,

Cung quay vòng

Phản ứng của xe (khi quay vòng)

5.4.1 Vận tốc góc quay thân xe ω

hay hệ số phản ứng vận tốc khi quay vòng (5.21)

(5.22)

2

K

R







G



2

v R G

K









2

v G

v

L K

g

 



Hình 5.12

5.4.2 Gia tốc bên

(hàm phản ứng gia tốc) (5.23)

(5.24)

Hình 5.13

y

a

R





G a 

2

y

a

v

G

K





5.4.3 Cung quay vòng

Cung quay vòng (5.25)

hàm truyền cung quay vòng (5.27)

Hình 5.14

R

1





2 2

G

v

g









5.5 ĐẶC TÍNH QUAY VÒNG QUÁ ĐỘ

Hình 5.15 Quỹ đạo ô tô giai đoạn quay vòng quá độ XOY gắn với mặt đường; xOy gắn với thân xe

Tại vị trí O1xy thời điểm t, xe có v, chiếu xuống O1xy → vx, vy

Tại t + Δt, → Ot, → O2xy →v + Δt, → Ov, chiếu xuống O2xy → vx + Δt, → Ovx; vy + Δt, → Ovy; Theo phương x (O1x) sự thay đổi vận tốc:

(vx + Δt, → Ovx)cosΔt, → Oθ - (vy + Δt, → Ovy)sinΔt, → Oθ - vx =

vxcosΔt, → Oθ + Δt, → OvxcosΔt, → Oθ - vysinΔt, → Oθ - Δt, → OvysinΔt, → Oθ – vx (5.28) Coi rằng Δt, → Oθ → sinΔt, → Oθ ≈ Δt, → Oθ; cosΔt, → Oθ ≈ 1 → Bỏ qua Δt, → OvysinΔt, → Oθ

→ Sự thay đổi vận tốc dọc theo trục x: Δt, → Ovx – vyΔt, → Oθ (5.29)

Chia cho Δt, → Ot: Lấy giới hạn →gia tốc xe theo trục x:

(5.30)

Phương trình cân bằng lực và mô men:

(5.32) (5.33) (5.34) Các phương trình này được thiết lập trên cơ sở giả thiết xe đối xứng qua trục dọc xe và bỏ qua sự quay quanh trục x

y

v









y x

v d dv

dt dt









  2 1cos 1sin

  2 1 cos 1sin





 y1cos y2 x1sin

Hình 5.16

Nếu xe chuyển động đều (theo phương dọc) → bỏ qua 5.32,

→ chuyển động ngang của xe → biểu diễn bởi 5.33 và 5.34

Coi rằng δ và α là các góc nhỏ: tgα = sinα = α và tgδ = sinδ = δ

Thay 5.30, 5.31, 5.39, 5.40 vào 5.33 và 5.34 và biến đổi đi ta được:

(5.41) (5.39)

(5.42) (5.40)

Hệ 5.41, 5.42 → biến là vy và ω; đầu vào (vế phải) là góc quay bánh dẫn hướng

α với α là hàm thời gian (α(t)),

Phản ứng của xe được đặc trưng bởi vy và ω là một hàm số của thời gian và

được xác định bằng cách giải hệ phương trình vi phân trên

1

y x

v



y x

v



1

2



1

2

          



x

v



   

x

v



Hình 5.17

Xe thùng (station wagon),

α = 0,01 rad (0,570), v = 96 km/h

1 Xe tiêu chuẩn;

2 Độ cứng bên của lốp tăng 25%

Hình 5.18

Xe thùng (station wagon),

α = 0,01 rad (0,570),

v = 96 km/h

Lực bên 890 N

1 Xe tiêu chuẩn;

2 Độ cứng bên của lốp

tăng 25%