Xây dựng mô hình và mô phỏng động lực học ngang ô tô

Xuất phát từ thực trạng trên, tác giả đã chọn hướng nghiên cứu về động lực học ngang của ô tô, góp phần xây dựng một số cơ sở lý thuyết cho việc đánh giá độ an toàn chuyển động trong thờ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

BÙI QUỐC HUY

XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ MÔ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC NGANG Ô TÔ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

LỜI CAM ĐOAN iii

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ CÁI VIẾT TẮT iv

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vii

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4

1.1 Tình hình công nghiệp ô tô Việt Nam 4

1.1.1 Kế hoạch phát triển ngành công nghiệp ô tô 4

1.1.2 Chiến lược phát triển công nghiệp ô tô đến 2025, tầm nhìn 2035 7

1.2 Tính điều khiển, vấn đề an toàn giao thông và quỹ đạo chuyển động 9

1.2.1 Tính điều khiển của ô tô 9

1.2.2 Vấn đề an toàn giao thông và quỹ đạo chuyển động 9

1.3 Các dạng mất ổn định ngang ô tô 10

1.4 Mô hình nghiên cứu dao động 12

1.4.1 Mô hình 1/4 13

1.4.2 Mô hình 1/2 theo phương dọc 14

1.4.3 Mô hình quay vòng 1/2 15

1.4.4 Mô hình không gian 15

1.5 Các nguồn kích thích ô tô dao động 16

1.6 Mục tiêu, đối tượng, phương pháp và phạm vi nghiên cứu 17

1.6.1 Mục tiêu nghiên cứu 17

1.6.2 Đối tượng nghiên cứu 17

1.6.3 Phương pháp nghiên cứu 17

1.6.4 Phạm vi nghiên cứu 18

1.6.5 Nội dung luận văn 18

Kết luận chương I 19

CHƯƠNG 2: LẬP MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC NGANG Ô TÔ

20

2.1 Phương pháp xây dựng mô hình 20

2.2 Phân tích cấu trúc ô tô và các giả thiết 21

2.3 Thiết lập hệ phương trình vi phân mô tả động lực học của xe 24

2.3.1 Xét trong mặt phẳng song song với mặt đường 24

2.3.2 Xét trong mặt phẳng dọc xe 26

2.3.3 Xét trong mặt phẳng ngang xe 27

2.3.4 Nội lực hệ thống treo 29

2.3.5 Xác định các lực bánh xe bằng mô hình lốp 31

2.4 Hệ phương trình vi phân tổng quát 36

CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẾN KHẢ NĂNG VI PHẠM LÀN ĐƯỜNG CỦA XE KHI QUAY VÒNG 37

3.1 Thông số kỹ thuật của xe tải ben Dongfeng DVM2.5 37

3.2 Mô tả điều kiện khảo sát, chỉ tiêu đánh giá và phương án khảo sát 40

3.2.1 Mô tả điều kiện khảo sát 40

3.2.2 Chỉ tiêu đánh giá 41

3.2.3 Các phương án khảo sát 41

3.3 Khảo sát ảnh hưởng của các thông số sử dụng đến mất ổn định quỹ đạo của xe khi quay vòng đều trong một cung đường có bán kính không đổi 42

3.3.1 Ảnh hưởng của góc quay bánh xe dẫn hướng đến mất ổn định chuyển động khi quay vòng 42

3.3.2 Ảnh hưởng của vận tốc xe đến mất ổn định chuyển động khi quay vòng 45

3.4 Khảo sát ảnh hưởng của các thông số sử dụng đến mất ổn định quỹ đạo của xe khi quay vòng đều trong các cung đường có bán kính không đổi 51

3.5 Kết luận chương 3 56

KẾT LUẬN 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Bùi Quốc Huy

Sinh ngày: 03 tháng 11 năm 1982

Học viên cao học lớp 15BKTOTO khoá 2015B - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Hiện đang công tác tại: Trường Cao đẳng Cơ điện Phú Thọ

Tôi xin cam đoan luận văn với đề tài : “ Xây dựng mô hình và mô phỏng động

lực học ngang ô tô ” do thầy giáo PGS.TS Võ Văn Hường hướng dẫn là công trình

nghiên cứu của riêng tôi Tất cả các tài liệu tham khảo đều có nguồn gốc, xuất xứ

rõ ràng

Tôi xin cam đoan tất cả những nội dung trong luận văn đúng như nội dung trong đề cương và yêu cầu của thầy giáo hướng dẫn Nếu có vấn đề gì trong nội dung của luận văn, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với lời cam đoan của mình

Hà Nội, ngày 28 tháng 9 năm 2017

Học viên

Bùi Quốc Huy

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ CÁI VIẾT TẮT

m A1 Khối lượng không được treo trước kg

M c1 Khối lượng toàn bộ phân cho cầu trước kg

M c2 Khối lượng toàn bộ phân cho cầu sau kg

b 1 Một nửa khoảng cách vết bánh xe trước m

b 2 Một nửa khoảng cách vết bánh xe sau m

J x Mô men quán tính khối lƣợng của thân xe

J Ay21 , J Ay22 Mô men quán tính khối lƣợng của các bánh

2

x Hệ số bám dọc cực đại

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Số lượng việc làm đóng góp toàn ngành ô tô 4 Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật xe tải Dongfeng DVM 2.5 38 Bảng 3.2 Thông số sử dụng trong tính toán mô phỏng động lực học 38 Bảng 3.3 Trạng thái quay vòng của xe khi quay vòng với vận tốc v = 40 km/h trong cung đường có bán kính R =40m, bề rộng làn đường 3.75m, góc quay bánh xe dẫn hướng δ thay đổi 44 Bảng 3.4 Trạng thái quay vòng của xe khi quay vòng với góc quay bánh xe dẫn hướng δ = 4.20 trong cung đường có bán kính R =40m, bề rộng làn đường 3.75m, vận tốc v thay đổi 48 Bảng 3.5 Kết quả khảo sát ổn định quỹ đạo (vi phạm làn đường) của xe khi quay vòng đều trên cung đường có bán kính R = 40m, bề rộng làn đường 3.75m 50 Bảng 3.6 Kết quả khảo sát ổn định quỹ đạo (vi phạm làn đường) của xe khi quay vòng đều trên cung đường có bán kính R = 35m, bề rộng làn đường 3.75m 53 Bảng 3.7 Kết quả khảo sát ổn định quỹ đạo (vi phạm làn đường) của xe khi quay vòng đều trên cung đường có bán kính R = 45m, bề rộng làn đường 3.75m 54 Bảng 3.8 Kết quả khảo sát ổn định quỹ đạo (vi phạm làn đường) của xe khi quay vòng đều trên cung đường có bán kính R = 50m, bề rộng làn đường 3.75m 55

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Mô hình 1/4 13

Hình 1.2 Mô hình 1/2 14

Hình 1.3 Mô hình quay vòng 1/2 15

Hình 2.1 Mô hình không gian ô tô tải 2 cầu 22

Hình 2.2 Mô hình lực tác động lên xe trong mặt phẳng song song với mặt đường 25 Hình 2.3 Mô hình các lực tác động trong mặt phẳng dọc 26

Hình 2.4 Mô hình các lực tác động trong mặt phẳng ngang 28

Hình 2.5 Nội lực hệ thống treo 29

Hình 2.6 Đặc tính hệ thống treo 30

Hình 2.7 Mô hình động lực học bánh xe đàn hồi 32

Hình 2.8 Mô hình lốp 33

Hình 3.1 Hành lang chuyển động của xe với v = 40 km/h, δ = 4.10, bán kính cung đường R = 40m, bề rộng đường bR = 3.75m 42

Hình 3.2 Hành lang chuyển động của xe với v = 40 km/h, δ = 3.90 43

Hình 3.3 Hành lang chuyển động của xe với v = 40 km/h, δ = 4.30 44

Hình 3.4 Hành lang chuyển động của xe với δ = 4.20, v = 50 km/h 46

Hình 3.5 Hành lang chuyển động của xe với δ = 4.20, v = 40 km/h 47

Hình 3.6 Hành lang chuyển động của xe với δ = 4.20, v = 54 km/h 48

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá ở nước ta hiện nay, việc phát triển các ngành khoa học kỹ thuật là vô cùng cần thiết Trong đó sản xuất ô tô cũng là một trong những lĩnh vực đã và đang được chú trọng đến Chính phủ Việt Nam đã tạo điều kiện rất lớn cho việc phát triển ngành công nghiệp ô tô với mong muốn xây dựng ngành công nghiệp ô tô Việt Nam trở thành ngành công nghiệp quan trọng, đáp ứng nhu cầu thị trường nội địa về các loại xe có lợi thế cạnh tranh, tham gia xuất khẩu, tạo động lực thúc đẩy sự phát triển của các ngành công nghiệp khác và nâng cao năng lực cạnh tranh để trở thành nhà cung cấp linh kiện, phụ tùng trong chuỗi sản xuất công nghiệp ô tô thế giới

Trên thế giới sản xuất ô tô ngày càng tăng vượt bậc và đã đạt được những thành tựu công nghệ to lớn, ô tô trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng về hành khách

và hàng hoá cho các nền kinh tế quốc dân, đồng thời trở thành phương tiện giao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển Hiện nay ở nước ta số ô tô tư nhân cũng đang gia tăng cùng với sự tăng trưởng và phát triển của nền kinh tế Do đường xá ngày càng được nâng cấp và mở rộng nên mật độ ô tô ngày càng cao điều này dẫn đến vấn đề về an toàn chuyển động của ô tô ngày càng được quan tâm

Sự chuyển động của ô tô trên đường đòi hỏi phải thực hiện theo quỹ đạo phức tạp, người lái luôn luôn điều chỉnh góc quay vành lái Khi nâng cao tốc độ chuyển động cần thiết phải đảm bảo mối tương quan giữa quỹ đạo chuyển động và góc quay vành lái chặt chẽ hơn Trong nhiều trường hợp sự sai lầm nhỏ trong điều khiển

sẽ dẫn tới mất quỹ đạo chuyển động và gây mất an toàn giao thông

Động lực học phương ngang nghiên cứu động lực học của ô tô khi có lực ngang tác dụng Lực ngang xuất hiện khi xe quay vòng, khi xe đi trên đường nghiêng, khi có gió ngang hoặc va chạm với các phương tiện khác Khi có lực ngang, phản lực thẳng đứng từ mặt đường tác dụng lên hai bánh xe cùng một trục thay đổi làm ảnh hưởng đến khả năng truyền lực kéo, lực phanh, thậm chí có thể gây nguy hiểm như trượt hoặc lật xe theo phương ngang

Đây là một dạng tai nạn nguy hiểm không chỉ cho bản thân ô tô mà còn cho cả

các thành phần tham gia giao thông khác

Xuất phát từ thực trạng trên, tác giả đã chọn hướng nghiên cứu về động lực học ngang của ô tô, góp phần xây dựng một số cơ sở lý thuyết cho việc đánh giá độ an toàn chuyển động trong thời điểm hệ thống giao thông chưa hoàn chỉnh do còn

nhiều đoạn giao cắt và mật độ giao thông lớn với đề tài “Xây dựng mô hình và mô

phỏng động lực học ngang ô tô”

Mục tiêu luận văn:

Xây dựng mô hình không gian mô tả trạng thái động lực học ngang của ô tô, khảo sát sự ảnh hưởng của một số thông số như vận tốc xe, góc xoay bánh xe dẫn hướng đến khả năng vi phạm làn đường của xe khi quay vòng ổn định Từ đó định hướng làm cơ sở cho các bài toán điều khiển và cảnh báo trong điều kiện sử dụng thực tế

Đối tượng nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là xe tải ben Dongfeng DVM2.5 Đây là dòng xe liên doanh giữa công ty Việt Trung và tập đoàn Dongfeng Trung Quốc

Phương pháp nghiên cứu:

Luận văn áp dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết bằng mô hình và tiến hành khảo sát sự ảnh hưởng của một số thông số như vận tốc xe, góc xoay bánh xe

dẫn hướng đến khả năng vi phạm làn đường của xe khi quay vòng ổn định

Phạm vi nghiên cứu:

Luận văn nghiên cứu ảnh hưởng của vận tốc xe và góc quay bánh xe dẫn hướng đến khả năng vi phạm làn đường khi xe quay vòng ổn định

Nội dung và bố cục của luận văn:

Nội dung nghiên cứu của luận văn gồm các phần chính như sau:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Lập mô hình nghiên cứu động lực học ngang ô tô

Chương 3: Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số đến khả năng vi phạm làn đường của xe khi quay vòng

Kết luận

Một số kết quả mới của luận văn:

- Đã xây dựng được mô hình động lực học không gian ô tô tải hai cầu;

- Đã khảo sát được ảnh hưởng của các thông số sử dụng như góc quay bánh

xe dẫn hướng, vận tốc khi quay vòng đến sự mất ổn định quỹ đạo và vi phạm làn đường của xe khi quay vòng

Đây là những kết quả làm cơ sở cho các bài toán cảnh báo và điều khiển động lực học ngang sau này

Ý nghĩa thực tiễn của luận văn:

- Luận văn đã xây dựng được mô hình động lực học không gian ô tô từ kết cấu ô tải hai cầu đang được sử dụng phổ biến tại Việt Nam Mô hình có thể sử dụng với các loại xe khác có kết cấu tương tự và trong các điều kiện khảo sát tích hợp

- Kết quả khảo sát đưa ra miền giá trị của các chỉ tiêu đánh giá mất ổn định quĩ đạo

vi phạm làm đường phụ thuộc vào các điều kiện sử dụng của người lái Từ kết quả này có thể xác định được vùng điều khiển không an toàn và các bài toán cảnh báo

và điều khiển động lực học

Do khả năng và thời gian có hạn vì vậy bản luận văn của em không tránh được các thiếu sót, em kính mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy để bản luận văn của em được hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Võ Văn Hường cùng các thầy giáo trong Bộ môn Ô tô và Xe chuyên dụng trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tận tình hướng dẫn giúp em hoàn thành tốt luận văn

Hà Nội, ngày 28 tháng 9 năm 2017

Học viên

Bùi Quốc Huy

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Tình hình công nghiệp ô tô Việt Nam

1.1.1 Kế hoạch phát triển ngành công nghiệp ô tô

Theo dự báo, giai đoạn phổ cập ô tô sẽ diễn ra vào khoảng từ 2020 - 2025 Đến khi đó, nếu không sản xuất trong nước, Việt Nam sẽ phải nhập khẩu ô tô để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng Hiện nay đang có sự dịch chuyển mạnh mẽ

cơ sở sản xuất, lắp ráp ô tô từ châu Âu, châu Mỹ sang châu Á làm thay đổi bức tranh công nghiệp ô tô toàn cầu Phát triển công nghiệp ô tô cần được xem là giải pháp dài hạn góp phần thực hiện mục tiêu công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, đưa Việt Nam tham gia sâu vào chuỗi giá trị toàn cầu, có tác động lan tỏa kéo theo

sự phát triển của các ngành công nghiệp có liên quan, góp phần giảm thâm hụt cán cân thương mại

Ngày 28 tháng 10 năm 2015, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định

số 1829/QĐ-TTg phê duyệt [3] kế hoạch hành động phát triển ngành công nghiệp ô

tô và phụ tùng ô tô nhằm thực hiện Chiến lược Công nghiệp hóa của Việt Nam trong khuôn khổ hợp tác Việt Nam - Nhật Bản hướng đến năm 2020, tầm nhìn

2030 Công nghiệp ô tô Việt Nam hiện nay chủ yếu chịu sự chi phối của 19 nhà sản xuất là thành viên của VAMA (gồm 13 doanh nghiệp liên doanh và 6 doanh nghiệp trong nước) Các nhà sản xuất này cùng chia nhau thị trường trên 200.000 xe/năm, với nhiều chủng loại xe khác nhau Một số thương hiệu ô tô lớn trên thế giới đã có mặt tại Việt Nam như Toyota, GM, Ford, Honda, Mercedes-Benz Theo Tổng cục Thống kê [1] tính đến hết năm 2012, ngành sản xuất xe có động cơ, rơ moóc có:

Bảng 1.1 Số lượng việc làm đóng góp toàn ngành ô tô

358 (trong đó, có 50 nhà sản xuất lắp

ráp trong nước và nước ngoài)

2,8% cho toàn

Số liệu thống kê cho thấy so với các ngành công nghiệp khác, công nghiệp ô

tô Việt Nam hiện nay chưa thực sự có nhiều đóng góp cho nền kinh tế nói chung và công nghiệp nói riêng

Ở Việt Nam hiện nay, công nghiệp ô tô vẫn còn được bảo hộ với hàng rào thuế nhập khẩu 15 - 50% Năm 2014, cả sản lượng và dung lượng thị trường đều đạt trên 120.000 xe, trong đó xe 5 chỗ chiếm 42,1% sản lượng xe sản xuất trong nước,

xe tải chiếm 25,1% và các dòng xe còn lại mỗi dòng chiếm trên dưới 10% Tăng trưởng bình quân kim ngạch xuất khẩu giai đoạn 2009 - 2013 đạt 28,9%/năm Mặt hàng xuất khẩu chủ yếu là linh kiện, phụ tùng ô tô, chiếm trên 90% và thị trường xuất khẩu chủ yếu là Nhật Bản và Hoa Kỳ Công nghiệp hỗ trợ cho công nghiệp ô

tô vẫn còn kém phát triển Tỉ lệ mua phụ tùng trong nước đạt được ở mức khác nhau tùy theo chủng loại xe và nhà sản xuất (10-30% đối với xe du lịch, >30% đối với xe tải, > 40% đối với xe buýt) Công nghiệp ô tô Việt Nam hiện nay đứng trước một số vấn đề cơ bản sau:

- Thị trường trong nước vẫn còn nhỏ;

- Giá xe của Việt Nam cao hơn so với giá xe của các nước trong khu vực;

- Áp lực cạnh tranh từ các nước trong khu vực ngày càng lớn khi lộ trình cắt giảm thuế CEPT hoàn tất vào năm 2018 với mức thuế suất về 0% đối với mọi loại

xe nhập khẩu từ ASEAN

- Công nghiệp hỗ trợ cho công nghiệp ô tô vẫn chưa phát triển, nguồn nhân lực trong công nghiệp ô tô nói riêng và trong lĩnh vực cơ khí, kỹ thuật nói chung chưa đáp ứng được yêu cầu của doanh nghiệp sản xuất, lắp ráp ô tô

- Chính sách phát triển công nghiệp ô tô thời gian qua thiếu đồng bộ và thường mang tính ngắn hạn, gây khó khăn cho các doanh nghiệp sản xuất, lắp ráp trong việc lập kế hoạch sản xuất dài hạn

- Với định hướng phát triển công nghiệp ô tô và phụ tùng ô tô Việt Nam trở thành ngành công nghiệp quan trọng của nền kinh tế, đáp ứng được phần lớn nhu cầu trong nước và tham gia sâu vào mạng lưới sản xuất ô tô thế giới, kế hoạch hành

động phát triển ngành công nghiệp ô tô và phụ tùng ô tô xác định từ năm 2015 [3] thực hiện:

* Điều chỉnh các loại thuế, phí và lệ phí liên quan đến ô tô

Chính sách thuế, phí và lệ phí sẽ được duy trì ổn định lâu dài các chính sách thuế, phí và lệ phí liên quan đến ô tô (SCT/OT/VAT; phí duy tu, bảo dưỡng đường

bộ, phí môi trường ) với lộ trình thuế, phí nội địa ổn định trong vòng 10 năm Từ năm 2015, điều chỉnh lại giá trị tính thuế tiêu thụ đặc biệt đối với xe sản xuất trong nước và xe nhập khẩu cho hợp lý

* Hỗ trợ sản xuất trong nước và nâng cao giá trị tạo ra trong nước

Bổ sung công nghiệp ô tô và phụ tùng vào danh mục các lĩnh vực ưu đãi đầu

tư trong Nghị định hướng dẫn thi hành Luật Đầu tư mới Đơn giản hóa thủ tục xuất nhập khẩu và vận chuyển linh kiện, phụ tùng từ các nhà cung cấp chế xuất để phục

vụ thị trường nội địa Giảm thuế nhập khẩu đối với các phụ tùng, linh kiện ô tô chưa sản xuất được ở trong nước và định kỳ rà soát, điều chỉnh danh mục phụ tùng, linh kiện ô tô được giảm thuế nhập khẩu Nghiên cứu, thực thi giải pháp, chính sách phù hợp nhằm giải quyết vấn đề chi phí sản xuất cao của ngành công nghiệp ô tô trong nước

* Phát triển công nghiệp hỗ trợ

Chính phủ ban hành Nghị định về phát triển công nghiệp hỗ trợ [4] Xây dựng danh mục sản phẩm công nghiệp hỗ trợ ưu tiên phát triển theo hướng tập trung, có chọn lọc hơn Bổ sung công nghiệp ô tô và phụ tùng ô tô vào danh mục các sản phẩm cơ khí trọng điểm khuyến khích phát triển Bổ sung một số linh kiện, phụ tùng ô tô vào danh mục các sản phẩm công nghệ cao

Bố trí nguồn vốn nhất định từ Quỹ phát triển doanh nghiệp vừa và nhỏ để cho các doanh nghiệp vay đầu tư trang thiết bị sản xuất trong lĩnh vực CNHT phục

vụ CN ô tô với lãi suất, thời hạn vay ưu đãi và nới lỏng điều kiện thế chấp Xây dựng và cập nhật thường xuyên cơ sở dữ liệu về công nghiệp hỗ trợ và cơ khí.Nghiên cứu, đề xuất phát triển các cụm liên kết (cluster) công nghiệp ô tô nhằm tận dụng sự tập trung công nghiệp hiện có của các doanh nghiệp hoạt động trong

công nghiệp ô tô và định hướng rõ ràng cho những dự án, nhà đầu tư mới Xây dựng các khu công nghiệp dành cho các SME Nhật Bản với đầy đủ dịch vụ hỗ trợ

đi kèm

* Phát triển nguồn nhân lực

Nắm bắt thực trạng nguồn nhân lực công nghiệp, tăng cường kết nối giữa doanh nghiệp và nhà trường Thực thi việc cấp giấy chứng nhận tay nghề trong ngành công nghiệp ô tô (đặc biệt trong sản xuất phụ tùng, linh kiện) Xây dựng chương trình phát triển nguồn nhân lực công nghiệp ô tô với sự hợp tác, hỗ trợ của doanh nghiệp và tổ chức nước ngoài Nghiên cứu, đề xuất ưu đãi, chính sách hỗ trợ thúc đẩy công tác đào tạo liên tục và tiếp nhận thực tập sinh tại các doanh nghiệp Nhật Bản tại Việt Nam

Đẩy mạnh hoạt động của các chuyên gia Nhật Bản, shindanshi sang Việt Nam để hỗ trợ các doanh nghiệp SME của VN

* An toàn, môi trường và cơ sở hạ tầng

Tổ chức diễn đàn trao đổi giữa các bên liên quan (chính phủ, doanh nghiệp, chuyên gia, tổ chức phi lợi nhuận ) để thảo luận về các vấn đề liên quan đến an toàn, môi trường và cơ sở hạ tầng trong công nghiệp ô tô Thực hiện các nghiên cứu

về các vấn đề an toàn, môi trường và cơ sở hạ tầng trong công nghiệp ô tô

1.1.2 Chiến lược phát triển công nghiệp ô tô đến 2025, tầm nhìn 2035

Ngày 16 tháng 7 năm 2014, Thủ tướng Chính phủ đã ký Quyết định số 1168/QĐ-TTg phê duyệt Chiến lược phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035 [2]

Mục tiêu tổng quát của chiến lược: Xây dựng ngành công nghiệp ô tô Việt Nam trở thành ngành công nghiệp quan trọng, đáp ứng nhu cầu thị trường nội địa

về các loại xe có lợi thế cạnh tranh, tham gia xuất khẩu, tạo động lực thúc đẩy sự phát triển của các ngành công nghiệp khác và nâng cao năng lực cạnh tranh để trở thành nhà cung cấp linh kiện, phụ tùng trong chuỗi sản xuất công nghiệp ô tô thế giới

Các nhóm sản phẩm ưu tiên gồm:

- Dòng xe tải nhỏ đa dụng phục vụ cho sản xuất nông nghiệp, nông thôn và các loại xe khách tầm trung và tầm ngắn chạy liên tỉnh, huyện, nội đô với giá thành hợp lý, an toàn và tiện dụng

- Dòng xe cá nhân kích thước nhỏ, tiêu thụ ít năng lượng phù hợp với hạ tầng giao thông và thu nhập của người dân

- Các chi tiết, linh kiện, quan trọng như bộ truyền động, hộp số, động cơ, thân vỏ xe cho một vài chủng loại xe; tăng cường hợp tác với các hãng ô tô lớn để lựa chọn chủng loại phụ tùng, linh kiện mà Việt Nam có thể sản xuất để đảm nhận vai trò mắt xích trong chuỗi sản xuất - cung ứng toàn cầu, trên cơ sở đó đầu tư công nghệ tiên tiến, sản xuất phục vụ xuất khẩu

Năm 2020, tổng sản lượng xe đạt ~ 227.500 chiếc Năm 2025, con số này là

~ 466.400 chiếc và tới năm 2035, tổng sản lượng xe đạt ~ 1.531.400 chiếc Tỷ lệ xe sản xuất lắp ráp trong nước lần lượt là ~ 67%, ~ 70% và ~ 78% Tổng lượng xe xuất khẩu trong các mốc năm 2020, 2025 và 2035 là ~ 20.000 chiếc, ~ 37.000 chiếc và ~ 90.000 chiếc

Chiến lược định hướng hình thành một số trung tâm/cụm liên kết công nghiệp ô tô tập trung trên cơ sở tổ chức, sắp xếp lại sản xuất Đẩy mạnh hợp tác - liên kết giữa các doanh nghiệp sản xuất, lắp ráp ô tô, các doanh nghiệp công nghiệp

hỗ trợ, các cơ sở nghiên cứu - triển khai và các cơ sở đào tạo thuộc mọi thành phần kinh tế để nâng cao hiệu quả đầu tư và tăng cường khả năng chuyên môn hóa

Một số giải pháp, chính sách thực hiện Chiến lược:

- Lựa chọn một số bộ phận quan trọng trong chuỗi giá trị cấu thành ô tô đưa vào Danh mục sản phẩm cơ khí trọng điểm

- Nghiên cứu thiết lập các điều kiện kinh doanh cần thiết đối với ô tô nhập khẩu

- Nghiên cứu, rà soát, cải cách các chính sách thuế, phí (thuế nhập khẩu xe nguyên chiếc và linh, phụ kiện; thuế tiêu thụ đặc biệt ) bảo đảm khả thi và ổn định lâu dài

- Bảo đảm nhất quán, ổn định hệ thống chính sách trong thời gian tối thiểu

10 năm, phù hợp với xu thế hội nhập để tạo sự tin tưởng đối với người tiêu dùng và nhà sản xuất, làm tiền đề cho các hoạt động đầu tư

1.2 Tính điều khiển, vấn đề an toàn giao thông và quỹ đạo chuyển động

1.2.1 Tính điều khiển của ô tô

Tính điều khiển của ô tô [8] được hiểu là các phản ứng của ô tô (chuyển vị) đối với góc quay vành lái khi ô tô chuyển động trong một điều kiện nhất định (vận tốc v = const) Như thế tính điều khiển được coi là điều khiển khách quan và thay thế tác động người lái bằng các hàm góc quay vành lái

Liên quan tới tính điều khiển là khái niệm về ổn định của hệ thống Một hệ thống được gọi là ổn định nếu quá trình quá độ tắt dần theo thời gian Hệ thống không ổn định nếu quá trình quá độ tăng dần theo thời gian Hệ thống ở biên ổn định nếu quá trình quá độ không đổi hoặc dao động không tắt dần Ổn định hướng chuyển động của ô tô là một đặc tính của ô tô giữ được hướng chuyển động theo góc quay vành lái khi chịu tác động của các lực và mô men ngoại cảnh

1.2.2 Vấn đề an toàn giao thông và quỹ đạo chuyển động

Trong giao thông ô tô, mặt đường thường giới hạn, sự chuyển động của ô tô không thể và không cho phép là những mặt đường vô tận [8] Nếu ô tô mất ổn định điều khiển dễ dàng dẫn tới mất an toàn giao thông Vì vậy đảm bảo quỹ đạo chuyển động của ô tô theo đường cong mặt đường là một yếu tố nhằm đảm bảo an toàn giao thông

Sự chuyển động của ô tô trên đường đòi hỏi phải thực hiện theo quỹ đạo phức tạp, người lái luôn luôn điều chỉnh góc quay vành lái Khi nâng cao tốc độ chuyển động cần thiết phải đảm bảo mối tương quan giữa quỹ đạo chuyển động và góc quay vành lái chặt chẽ hơn Trong nhiều trường hợp sự sai lầm nhỏ trong điều khiển sẽ dẫn tới mất quỹ đạo chuyển động và gây mất an toàn giao thông Chẳng hạn khi đi trên đường vòng ở tốc độ cao gặp chướng ngại vật, phanh xe quá gấp dẫn đến bó lết các

bánh xe làm mất khả năng điều khiển hoặc gia tốc hướng tâm tăng lên đột biến dẫn tới trượt bên các bánh xe và lật đổ

1.3 Các dạng mất ổn định ngang ô tô

An toàn chuyển động trong giao thông vận tải bằng ô tô là chỉ tiêu hàng đầu trong việc đánh giá chất lượng thiết kế và sử dụng phương tiện này Để nâng cao tính an toàn chuyển động nhất thiết phải đề cập đến động lực học chuyển động của

ô tô

Động lực học phương ngang nghiên cứu động lực học của ô tô khi có lực ngang tác dụng [6,7] Lực ngang xuất hiện khi xe quay vòng, khi xe đi trên đường nghiêng, khi có gió ngang hoặc va chạm với các phương tiện khác

Khi có lực ngang, phản lực thẳng đứng từ mặt đường tác dụng lên hai bánh xe cùng một trục thay đổi làm ảnh hưởng đến khả năng truyền lực kéo, lực phanh, thậm chí

có thể gây nguy hiểm như trượt hoặc lật xe theo phương ngang Đây là một dạng tai nạn nguy hiểm không chỉ cho bản thân ô tô mà còn cho cả các thành phần tham gia giao thông khác Vì vậy, nghiên cứu động lực học ngang ô tô là cần thiết trong thời điểm hệ thống giao thông chưa hoàn chỉnh do còn nhiều đoạn giao cắt và mật độ giao thông lớn Kết quả nghiên cứu hướng đến làm đầu vào cho các hệ thống điều khiển ổn định ngang hoặc làm tín hiệu cảnh báo cho người lái Để làm được việc

đó, cần phải xác định được các trạng thái mất ổ định ngang bằng các tiêu chí đánh

giá

Khi chuyển động, ô tô chịu các tác động từ người lái, tác động của đường và ngoại cảnh, bao gồm:

- Tác động của người lái: Gia tốc, phanh, quay vòng;

- Tác động của đường: Liên kết lốp đường được thể hiện qua hệ số bám và biên dạng đường;

- Tác động ngoại cảnh: Ô tô chịu tác động lực gió phương ngang

Với các tác động như vậy, ô tô thường bị mất ổn định ngang Có hai dạng mất ổn định ngang là: Mất ổn định hướng và mất ổn định lật ngang Nguyên nhân gây ra

mất ổn định hướng thường là các bánh xe bị trượt ngang do phanh gấp hoặc do gia tốc lớn khi đi trên đường có hệ số bám thấp Khi bị mất ổn định hướng, người lái khó có thể điều khiển hướng chuyển động của xe theo mong muốn

Mất ổn định lật ngang xảy ra do xe va chạm với lề đường, các phương tiện, chướng ngại vật khác hoặc do thay đổi đột ngột một bên mặt đường (ổ trâu, ổ gà) Sự va chạm với các đối tượng này cùng với các chuyển động của xe sẽ sinh ra mô men gây lật ngang lớn làm xe mất ổn định lật ngang rất nhanh Sự va chạm xảy ra do nhiều nguyên nhân, trong đó chủ yếu là các phương tiện vi phạm làn đường di chuyển Sự vi phạm làn đường lại do sự mất ổn định hướng gây ra Nếu đường có

hệ số bám thấp, dù gia tốc ngang không lớn, xe sẽ trượt ngang và vấp phải lề đường, xe có thể bị lật Khi phanh, nhất là trên đường vòng, các bánh xe có thể bị

bó cứng và lực ngang có thể giảm mạnh, xe có thể bị trượt, chạm lề đường và gây lật Nếu đường có hệ só bám cao, khi xe quay vòng ở vận tốc lớn, khi đó gia tốc ngang sẽ lớn và có khả năng bám ngang tốt nên xe không bị trượt ngang mà chỉ có thể bị lật quán tính Trạng thái mất ổn định lật ngang này là do chuyển hướng khi xe chuyển động với gia tốc ngang lớn, chiều cao trọng tâm lớn trên đường có hệ số bám cao

Với ngưỡng chuyển động an toàn trong khả năng không vi phạm làn đường có thể đề xuất phương pháp cảnh báo cho người lái có biện pháp ứng phó phù hợp hoặc làm thông số đầu vào cho các hệ thống điều khiển ổn định động lực học của xe làm giảm khả năng bị mất ổn định ngang và tăng tính năng an toàn khi chuyển động

là cần thiết

Để nghiên cứu động lực học ngang của ô tô tải nói chung và ô tô tải nhẹ nói riêng, cần thiết phải xây dựng mô hình mô tả các trạng thái động lực học của xe trong điều kiện sử dụng thực tế Mô hình cần thiết phải mô tả được cấu trúc của ô tô

và cho phép khảo sát được ảnh hưởng của các thông số kết cấu và sử dụng đến ổn định hướng chuyển động của ô tô

1.4 Mô hình nghiên cứu dao động

Một mô hình đầy đủ thường có các khối lượng: thân xe (khối lượng được treo); các bánh xe (các khối lượng không được treo) Liên kết giữa khối lượng không được treo và khối lượng được treo là hệ thống treo Hệ thống treo đặc trưng bởi độ cứng của hệ đàn hồi và độ cản giảm chấn Khối lượng không được treo là phần tử liên kết đường với xe Xét về mặt dao động, thân xe có ba hệ toạ độ suy rộng có ý nghĩa là chuyển động theo phương thẳng đứng, chuyển động lắc dọc, chuyển động lắc ngang Với bánh xe chuyển động có nghĩa là chuyển động theo phương thẳng đứng Để có thể đánh giá được hệ thống treo một cách toàn diện ngày nay người ta đã có những quan điểm khác hơn so với hệ thống treo cổ điển Vì vậy, một số tác giả [6,7,9] đã trình bày 4 mục tiêu của hệ thống treo như sau:

- Cách ly ảnh hưởng của mặt đường đối với thân xe với mục tiêu nâng cao độ êm dịu Độ êm dịu được xác định bởi gia tốc theo phương thẳng đứng của thân xe, xác định tại vị trí của người ngồi Như vậy mục tiêu này cần đạt được khi gia tốc theo phương thẳng đứng thân xe đạt cực tiểu

- Bảo đảm điều kiện bám với đường Khả năng bám đường là thông số quan trọng quyết định đến khả năng truyền lực dọc và khả năng truyền lực ngang của bánh xe Khi dao động thì áp lực giữa bánh xe và đường thay đổi do đó khả năng truyền lực dọc và ngang ở bánh xe cũng thay đổi Sự thay đổi đó khác nhau ở các bánh xe và không đồng pha Hệ thống treo phải được thiết kế sao cho phản lực này không được giảm nhiều so với tải trọng tĩnh Thông số để đánh giá mục tiêu này là chuyển vị tương đối giữa cầu xe với mặt đường; tức là sự biến dạng hướng kính của lốp

- Hệ thống treo phải thiết kế sao cho ít xảy ra va đập cứng giữa thân xe và bánh

xe, ngoài ra cần phải hạn chế góc lắc dọc, góc lắc ngang là các yếu tố gây ra sự thay đổi không đồng đều các phản lực ở các bánh xe Những sự thay đổi đó làm thay đổi các lực bám dọc và lực bám ngang dẫn đến làm thay đổi quỹ đạo không mong muốn của ôtô Vì vậy mục tiêu số một của hệ thống treo này là bảo đảm ổn định chuyển động ô tô

- Hệ thống treo phải bảo đảm không gian làm việc nhỏ Hệ thống treo phải đỡ toàn bộ khối lượng được treo, nếu chọn độ võng tĩnh quá lớn thì dẫn đến độ võng động cũng lớn làm cho không gian treo lớn, đây là bài toán cần chọn độ võng tĩnh phù hợp

Khi khảo sát dao động ô tô trong không gian thường sử dụng các mô hình dao động tương đương của ôtô thay cho mô hình vật lý thực Việc thiết lập và lựa chọn các

mô hình dao động tương đương của ô tô phụ thuộc vào mục tiêu nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu, khả năng tính toán và phương tiện tính toán Trong phần tổng quan, tác giả chỉ đưa ra một số loại mô hình đặc trưng với mục đích có một cách nhìn tổng quan về lập mô hình [6,7]

1.4.1 Mô hình 1/4

Mô hình 1/4 bao gồm khối lượng được treo m thay thế cho khối lượng thân xe

và khối lượng không được treo mA thay thế cho khối lượng bánh xe, cầu xe và thành phần liên kết Phần treo và không được treo liên kết với nhau thông qua các phần tử đàn hồi của treo và giảm chấn, có độ cứng là C và hệ số giảm chấn là K Hình 1.1

Hình 1.1 Mô hình 1/4



Z m

K

h

m C

Quá trình nghiên cứu trong mô hình 1/4 chỉ xét dao động của một trong bốn bánh

xe, dao động của hệ là nhỏ, tuyến tính, bánh xe luôn tiếp xúc với đường và lăn không trượt

Mô hình 1/4 thường được dùng để chọn tối ưu các thông số như độ cứng lốp, khối lượng không được treo mA, độ cứng C và hệ số giảm chấn K

1.4.2 Mô hình 1/2 theo phương dọc

Mô hình dao động này được sử dụng cho việc khảo sát dao động liên kết của ôtô hoặc dao động của các cầu trong mặt phẳng ngang xe Trên hình 1.2 là mô hình động lực học biểu thị dao động liên kết ô tô 2 cầu ở dạng mô hình phẳng Mô hình này nghiên cứu dao động trong mặt phẳng dọc vuông góc với mặt đường và đi qua trọng tâm của xe Hai hệ thống treo bên trái và bên phải xe được quy về thành một Hai lốp trái và phải cũng được quy về thành một Nhấp nhô mặt đường được thể hiện bằng các hàm h1 và h2

1

1

1 1



1.4.3 Mô hình quay vòng 1/2

Khi quay vòng, có lực ngang tác dụng, các bánh xe bị biến dạng và lệch hướng chuyển động Giá trị góc lệch phụ thuộc vào giá trị lực ngang và độ cứng của lốp Khi đó các đường vuông góc với hướng chuyển động của các bánh xe không thể gặp nhau tại tâm quay vòng và việc khảo sát sự quay vòng của xe rất khó khăn Để việc khảo sát có tính khả thi, coi các bánh trước có góc lệch trung bình là 1, các bánh sau có góc lệch trung bình là 2 Khi đó mô hình quay vòng được đơn giản hóa thành mô hình một dãy Hình 1.3

Hình 1.3 Mô hình quay vòng 1/2

1.4.4 Mô hình không gian

Mô hình không gian là mô hình tổng thể của xe bao gồm một khối lượng được treo được mô tả như một tấm phẳng cứng tuyệt đối Đối với hệ thống treo độc lập, các khối lượng không được treo được mô tả như các chất điểm Đối với hệ thống treo phụ thuộc, khối lượng không được treo trước và sau được mô tả như một thanh

Mô hình không gian này cũng có thể dùng để nghiên cứu xe nhiều cầu có kết cấu vỏ chịu lực như xe tăng, xe bọc thép

1.5 Các nguồn kích thích ô tô dao động

Khi chuyển động trên đường có rất nhiều nguồn kích thích ô tô dao động Có thể kể ra một số nguồn kích thích [5-7] như:

+ Độ nghiêng, biên dạng mấp mô của mặt đường: Chuyển động của ô tô trên mặt đường không bằng phẳng sẽ sinh ra các dao động của khối lượng phần không được treo và khối lượng phần được treo của ô tô Độ mấp mô của mặt đường là nguồn kích thích chính cho ô tô dao động

+ Tác động của các yếu tố ngoại cảnh như gió ngang, gió dọc

+ Kết cấu ô tô: Sự phân bố khối lượng, độ lệch tâm, hình dạng không đồng đều của bánh xe, độ không cân bằng của các bánh xe, tình trạng lốp và sự dao động của các chi tiết chuyển động quay của động cơ, hệ thống truyền lực…

+ Điều kiện vận hành: Trong quá trính vận hành, nguồn kích thích ô tô dao động có tác động rất lớn đó là ảnh hưởng của quá trình phanh, gia tốc, quay vòng Ta thấy rằng, ngày nay mật độ xe rất lớn và điều kiện đường xá chật hẹp không kịp thay đổi

so với sự tăng nhanh của số lượng xe tham gia giao thông, do đó thời gian người lái

xe tác động vào hệ thống phanh, gia tốc, quay vòng chiếm một khoảng thời gian rất lớn trong thổng thời gian xe chuyển động trên đường Điều này dẫn đến sự ảnh hưởng của điều kiện vận hành tới dao động của ô tô là rất đáng kể

Hàm kích động là một yếu tố thuộc mô hình dao động, mô tả những yếu tố gây dao động và thường được mô tả dưới dạng các hàm biên dạng sau:

f h

+ Hàm dao động ngẫu nhiên: h f t mf,Rf τ 

Với: mf: giá trị trung bình;

Rf: Hàm quan hệ;

: Thời gian tương quan

Như vậy, ngoài mấp mô của đường là yếu tố chính gây dao động, còn có các yếu tố gây dao động khác mà ta có thể kể ra như sau: Gió ngang; gió dọc; góc quay vòng, độ nghiêng của đường, điều kiện vận hành, kết cấu ô tô Trong khi nghiên cứu hoặc là riêng về từng yếu tố một, hoặc đồng thời một số yếu tố kết hợp Trong phạm vi đề tài này chỉ tập trung nghiên cứu yếu tố gây ảnh hưởng đến mất ổn định quỹ đạo gây vi phạm làn đường của ô tô do góc quay bánh xe dẫn hướng và tốc độ của xe khi quay vòng Đó là một số yếu hình thành lực ngang tác dụng lên ô tô

1.6 Mục tiêu, đối tượng, phương pháp và phạm vi nghiên cứu

1.6.1 Mục tiêu nghiên cứu

Từ những nghiên cứu tổng quan ở trên, đề ra các mục tiêu nghiên cứu cụ thể như sau:

- Xây dựng mô hình động lực học không gian với các yếu tố tác động như điều khiển của người lái (vận tốc xe, góc đánh lái);

- Khảo sát sự ảnh hưởng của một số thông số đến quỹ đạo chuyển động của xe và đánh giá mức vi phạm làn đường của khi quay vòng ổn định

1.6.2 Đối tượng nghiên cứu

Xe tải ben Dongfeng DVM2.5 tấn là dòng xe liên doanh giữa công ty Việt Trung và tập đoàn Dongfeng Trung Quốc Đây là một trong những dòng xe tải ben

bán chạy nhất hiện nay tại Việt Nam, do đó được chọn làm đối tượng nghiên cứu

1.6.3 Phương pháp nghiên cứu

Luận văn áp dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết bằng mô hình và tiến hành khảo sát ảnh hưởng của một số thông số đến quỹ đạo chuyển động khi quay vòng ổn định như góc đánh lái (góc quay bánh xe dẫn hướng) và vận tốc của xe khi quay vòng

1.6.4 Phạm vi nghiên cứu

Mất ổn định ngang của ô tô là lĩnh vực rất rộng gồm mất ổn định hướng và mất ổn định lật ngang Trong khuôn khổ đề tài, luận văn chỉ nghiên cứu ảnh hưởng của vận tốc xe và góc quay bánh xe dẫn hướng đến quỹ đạo chuyển động khi quay vòng ổn định Từ đó nghiên cứu xác định ngưỡng mất ổn định vi phạm làn đường

và đề xuất phương pháp xác định ngưỡng chuyển động an toàn khi quay vòng

1.6.5 Nội dung luận văn

Nội dung luận văn gồm các phần chính sau:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Lập mô hình nghiên cứu động lực học ngang ô tô

Chương 3: Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số đến khả năng vi phạm làn đường của xe khi quay vòng

Kết luận

Kết luận chương I

Vận chuyển hàng hóa bằng xe tải nói chung và xe tải nhẹ nói riêng là một trong những phương thức vận chuyển quan trọng, hiệu quả của nền kinh tế Khi xe quay vòng thường bị mất ổn định hướng và mất ổn định lật ngang Lật ngang là dạng mất ổn định có thể gây tai nạn nguy hiểm không chỉ cho bản thân mà còn cho các thành phần tham gia giao thông khác

Nghiên cứu xác định ngưỡng mất ổn định quỹ đạo chuyển động có thể đề xuất ngưỡng chuyển động an toàn cho xe Với ngưỡng chuyển động an toàn có thể

đề xuất phương pháp cảnh báo cho người lái có biện biện pháp ứng phó phù hợp hoặc làm thông số đầu vào cho các hệ thống điều khiển ổn định động lực học của xe làm giảm khả năng bị mất ổn định ngang và tăng tính năng an toàn khi chuyển động

là cần thiết

Trong chương I của luận văn đã nêu được kế hoạch phát triển ngành công nghiệp ôtô và chiến lược phát trển công nghiệp ô tô, những chính sách của Chính phủ đối với ngành công nghiệp sản xuất ô tô Trong chương này cũng đã trình bày một cách khái quát về tính điều khiển, vấn đề an toàn giao thông và quỹ đạo chuyển động; các yếu tố hình thành lực ngang tác dụng lên ô tô và một số mô hình đặc trưng về nghiên cứu động lực học Từ những nghiên cứu tổng quan đã đề xuất những mục tiêu, đối tượng và nội dung nghiên cứu chính của đề tài và phương pháp thực hiện

Việc lập mô hình nghiên cứu ổn định ngang ô tô được thực hiện trong chương 2 và khảo sát ở chương 3 của luận văn

CHƯƠNG 2: LẬP MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC NGANG Ô TÔ

Ô tô là một hệ cơ học phức tạp bao gồm nhiều bộ phận, khối lượng như: Thân

vỏ xe, trục, bánh xe, Tuy nhiên khi nghiên cứu về động lực học nói chung và động lực học ngang nói riêng ta có thể chia khối lượng của ô tô thành hai khối lượng chính đó là khối lượng được treo (là toàn bộ khối lượng của xe nằm bên trên hệ thống treo – lò xo và giảm chấn) và khối lượng không được treo (là khối lượng nằm dưới hệ thống treo và bên trên bánh xe)

Tùy theo từng mục đích nghiên cứu về động lực học ô tô có thể xây dựng mô hình vật lý hệ thống trong các mặt phẳng khác nhau Trong mặt phẳng dọc, dao động thẳng đứng và quay quanh trục ngang đi qua trọng tâm của khối lượng được treo ảnh hưởng đến độ êm dịu chuyển động của xe Trong mặt phẳng ngang, chuyển

vị góc của khối lượng được treo quay quanh trục dọc đi qua trọng tâm của xe sẽ quyết định đến tính dẫn hướng và mức độ ổn định chuyển động của xe Mô hình dao động ô tô được xây dựng phải đảm bảo: sát với thực tế, đơn giản, thuận tiện trong tính toán, phù hợp với mục đích nghiên cứu và cho kết quả chính xác nhất Mục tiêu của luận văn là xây dựng mô hình và khảo sát quỹ đạo chuyển động khi quay vòng ổn định với các thông số ảnh hưởng là góc đánh lái (góc quay bánh

xe dẫn hướng), vận tốc và tình trạng mặt đường Khi quay vòng với vận tốc nhanh, chậm và góc đánh lái lớn hay nhỏ thì phản lực thẳng đứng từ mặt đường tác dụng lên hai bánh xe cùng một trục thay đổi làm ảnh hưởng đến khả năng truyền lực kéo, lực phanh, thậm chí có thể gây nguy hiểm như trượt hoặc lật xe theo phương ngang

2.1 Phương pháp xây dựng mô hình

Mô hình xây dựng trong trường hợp xe chuyển động trên đường được xác định

từ mô hình động lực học của xe tải 2 cầu Sử dụng mô hình động lực học có thể xác định được tải trọng động trong nhiều trường hợp chuyển động như đi thẳng, tăng tốc, phanh, quay vòng và các chuyển động tích hợp trong điều kiện bánh xe bị trượt Việc thiết lập hệ phương trình mô tả động lực học ô tô có thể sử dụng nhiều phương

pháp tùy theo mức độ và các thông số cần tính toán Trong nghiên cứu này sử dụng phương pháp tách cấu trúc hệ nhiều vật để thiết lập mô hình động lực học Để xây dựng mô hình động lực học ô tô theo phương pháp tách cấu trúc hệ nhiều vật [5-7,9], các bước cơ bản cần thực hiện bao gồm:

 Phân tích cấu trúc ô tô và đặt các giả thiết;

 Định nghĩa hệ quy chiếu;

 Thiết lập hệ phương trình vi phân;

 Giải hệ phương trình vi phân bằng phương pháp số

Sau đây là các nội dung của từng bước cụ thể

2.2 Phân tích cấu trúc ô tô và các giả thiết

Kết cấu xe tải là phức tạp với tính chất liên kết phi tuyến cả hình học và vật

lý, điều này ảnh hưởng rất lớn đến tính chất động lực học của xe tải Vì vậy việc mô

tả phi tuyến (hệ thống treo, lốp, tách bánh) là cần thiết trong nghiên cứu động lực học hiện nay Kết cấu xe tải có đặc điểm là khung chịu lực, hệ treo phụ thuộc có yếu

tố phi tuyến vật lý cao Thân xe được phân thành phần được treo trước và sau, tương ứng là các cầu xe trước và sau

Với đặc điểm cấu trúc như vậy, luận văn sử dụng các giả thiết sau trong quá trình

mô tả động lực học của xe tải 2 cầu:

1 Mô hình động lực học không gian tổng quát;

2 Mô hình ô tô tải nhẹ 2.45 tấn có 2 trục (cầu sau chủ động) là đối xứng theo trục dọc của xe;

3 Thân xe được coi như một tấm phẳng có khối lượng M đặt tại trọng tâm Trong

trường hợp tổng quát, thân xe có 6 chuyển động (6 bậc tự do) bao gồm: 3 chuyển

động tịnh tiến theo các trục x (trục dọc), y (trục ngang), z (trục thẳng đứng) và 3 góc

xoay tương ứng:  (góc lắc dọc - quay quanh trục y),  (góc lắc ngang - quay quanh

trục x),  (góc lệch bên - quay quanh trục z);

4 Các cầu xe (cầu trước - 1, cầu sau - 2) là các khối lượng không được treo được

coi như các thanh phẳng, có khối lượng m A1 , m A2 đặt tại trọng tâm của chúng Mỗi

cầu xe có 3 chuyển động tịnh tiến: theo trục dọc (x 1 , x 2 ), theo trục ngang (y 1 , y 2), theo trục thẳng đứng (A1 , A2) và 1 chuyển vị góc lắc ngang quanh trục dọc (A1 ,

A2) Bỏ qua góc xoay của cầu xe theo trục thẳng đứng và trục ngang;

5 Thân xe được nối với các cầu xe thông qua hệ thống treo (đặc trưng bởi các độ

cứng C ij và hệ số cản giảm chấn K ij ) (chỉ số i: 1-trước; sau; chỉ số j: 1-trái;

2-phải);

6 Cầu xe liên kết với mặt đường bằng bánh xe đàn hồi, đặc trưng bởi độ cứng C Lij;

7 Bỏ qua tác động của gió đến chuyển động của xe

Với các giả thiết cấu trúc như vậy thì mô hình động lực học xe tải có thể được mô tả theo các thể hiện như trên hình 2.1

Hình 2.1 Mô hình không gian ô tô tải 2 cầu

Trên mô hình sử dụng các ký hiệu sau:

- OX : Hệ tọa độ cố định;

- C: trọng tâm của khối lượng được treo;

- A 1 , A 2 : trọng tâm của khối lượng không được treo trước (cầu 1) và sau (cầu 2);

- m: Khối lượng được treo;

- M: Khối lượng toàn bộ;

- m A1: Khối lượng không được treo cầu 1;

- m A2: Khối lượng không được treo cầu 2;

- J z : Mô men quán tính quanh trục z của xe tải;

- J y : Mô men quán tính trục y của khối lượng được treo xe tải;

- J x : Mô men quán tính trục x của khối được treo xe tải;

- J Axi : Mô men quán tính trục x của khối lượng không được treo cầu thứ i (i = 12);

- J Ayij : Mô men quán tính trục y bánh xe thứ ij (i = 12; j = 12);

- x: Chuyển vị theo phương dọc của trọng tâm khối lượng được treo;

- y: Chuyển vị theo phương ngang của trọng tâm khối lượng được treo;

- z: Chuyển vị theo phương thẳng đứng của trọng tâm khối lượng được treo;

- : Góc lắc ngang của thân xe;

- : Góc lắc dọc của thân xe;

- : Góc xoay thân xe;

- A1: Chuyển vị thẳng đứng của trọng tâm khối lượng không được treo trước (cầu thứ 1);

- A1: Góc lắc ngang của cầu thứ 1;

- A2: Chuyển vị thẳng đứng của trọng tâm khối lượng không được treo sau (cầu thứ 2);

-A2: Góc lắc ngang của cầu thứ 2;

-ij : Góc quay của bánh xe thứ ij (i = 12; j = 12);

- C ij: Độ cứng của nhíp gần với bánh xe ij (i = 12; j = 12);

- K ij: Hệ số cản giảm chấn gần với bánh xe ij (i = 12; j = 12);

- C Lij: Độ cứng hướng kính của lốp thứ ij (i = 12; j = 12);

- h g: Chiều cao trọng tâm thân xe;

- L: Chiều dài cơ sở của xe;

- l 1: Khoảng cách từ trọng tâm thân xe đến cầu trước;

- l 2: Khoảng cách từ trọng tâm thân xe đến cầu sau;

- 2b 1: Khoảng cách giữa tâm 2 bánh xe cầu trước;

- 2b 2: Khoảng cách giữa tâm 2 bánh xe cầu sau;

- 2w 1: Khoảng cách giữa 2 vị trí đặt nhíp trên cầu trước;

- 2w 2: Khoảng cách giữa 2 vị trí đặt nhíp trên cầu sau;

Như vậy, mô hình cấu trúc của xe tải sẽ có 14 tọa độ suy rộng (14 bậc tự do) bao

gồm: 6 bậc tự do mô tả chuyển động của thân xe (x, y, z, , , ); 2 bậc tự do mô tả cầu trước (cầu thứ 1) (A1, A1); 2 bậc tự do mô tả cầu sau (cầu thứ 2) (A2, A2) và 4 bậc tự do mô tả góc quay của bánh xe (11 , 12 , 21 , 22)

2.3 Thiết lập hệ phương trình vi phân mô tả động lực học của xe

Hệ phương trình vi phân mô tả động lực học của xe tải được xây dựng nhờ phương pháp tách vật và đặt các ngoại lực lên từng vật là các phản lực liên kết giữa các vật, sau đó sử dụng nguyên lý D'Alambert để thiết lập các phương trình vi phân

mô tả chuyển động của từng vật theo các tọa độ suy rộng Các phương trình này được thiết lập nhờ phương pháp cân bằng lực và mô men tác động lên vật Việc này

có thể được làm rõ hơn nhờ cách xét mô hình động lực học theo các mặt phẳng chiếu

2.3.1 Xét trong mặt phẳng song song với mặt đường

Khi xét trong mặt phẳng song song với mặt đường, toàn xe với khối lượng M

(bao gồm khối lượng được treo và các khối lượng không được treo) thực hiện 3

chuyển động là: chuyển động dọc (x), ngang (y) và quay quanh trục đứng (ψ) Với 3

bậc tự do ta thiết lập được 3 phương trình mô tả chuyển động của xe trong mặt phẳng song song với mặt đường (hình 2.2)

Hình 2.2 Mô hình lực tác động lên xe trong mặt phẳng song song với mặt đường

Hình 2.2 mô tả các lực tác động lên xe trong mặt phẳng song song với mặt đường Trong đó có các ký hiệu:

-δ ,δ11 12: Góc quay bánh xe dẫn hướng bên trái và bên phải;

- F xij : Phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe thứ ij (i=12, j=12) theo phương dọc;

- F yij : Phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe thứ ij (i=12, j=12) theo phương ngang;

- F zij : Phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe thứ ij (i=12, j=12) theo phương thẳng đứng

Phương trình mô tả chuyển động dọc của xe trong hệ quy chiếu cục bộ Cxy

được viết như sau:

11 cos 11 12 cos 12 11 sin 11 12 sin 12 21 22