Nghiên cứu quá trình chuyển động của ôtô có trang bị abs + asr, có quan tâm tới chế độ làm việc của động cơ

Trong quan hệ tổng hợp của ô tô, để có được chuyển động thực tế an toàn là một mối quan hệ phức tạp bao gồm ảnh hưởng của các thông số kết cấu: lốp, hệ thống treo, hệ thống lái, hệ thống

-

PHẠM HUY HOÀNG

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA ÔTÔ CÓ TRANG BỊ ABS + ASR, CÓ QUAN TÂM TỚI CHẾ ĐỘ LÀM

VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

HÀ NỘI – 2008

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 3

1.1 Mục đích của việc khảo sát chuyển động của ôtô có ABS+ASR 3

1.2 Giới thiệu về đề tài 5

1.3 Nội dung của đề tài 7

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỀ TÀI 9

2.1 Tổng quan 9

2.1.1 Tổng quan về hệ thống ABS và các liên hợp 10

2.1.2 Hệ thống ABS+ASR 13

a.Nguyên lý làm việc của hệ thống ABS 13

b Hệ thống liên hợp ABS+ASR 14

2.1.3 Hệ thống phanh ABS cơ bản 16

a.Tác dụng của hệ thống ABS 17

b Nguyên lý chung cuả hệ thống ABS 17

2.1.4 Nguyên lý làm việc của hệ thống ABS và ASR 20

a S ơ đồ khối điều khiển ABS có ASR 20

b Quá trình tác động điều khiển tốc độ bánh xe 22

c Một số đặc điểm khai thác sử dụng 25

2.2 Nội dung của đề tài 25

CHƯƠNG III: XÂY DỰNG CÁC PHƯƠNG TRÌNH QUAY VÒNG CHO XE, CHỌN BỘ SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 28

3.1 Các mô hình tính toán 29

3.1.2 Mô tả các quan hệ động học trong mô hình 33

3.1.3 Sự nghiêng thân xe và tải trọng thẳng đứng 36

3.1.4 Sự trượt của bánh xe, phương trình tính toán lực trong vết tiếp xúc 37

3.1.5 Phương trình cân bằng sự quay của bánh xe 42

3.2 Các phương trình điểu khiển hệ thống 45

a Góc quay vành lái 45

b Xây dựng phương trình xác định chế độ làm việc của động cơ và hộp số 45

c.Các t rạng thái mômen trong tính toán 50

d Mômen phanh 50

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN MÔ HÌNH 51

4.1 Chọn phương pháp 51

4.2 Phương pháp Runge Kutta 4 điểm 53

4.3 Số liệu đầu vào của xe 56

4.4 Chương trình mô phỏng trên Matlab simulink 58

CHƯƠNG V: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VÀ NHẬN XÉT 60

5.1 Các phương án tính toán 60

5.2 Các thông số kết quả có thể lấy ra 61

5.3 Kết quả khảo sát 63

5.3.1 Phương án không có ASR 63

5.3.2 Khi có ASR 69

5.4 Nhận xét 75

5.5 Vấn đề sai số của bài toán 78

KẾT LUẬN 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO 82

PHỤ LỤC

Phụ lục 1 Chương trình tính APO trên Matlab 84

Phụ lục 2 Subsystem phân bố tải trọng 86

Phụ lục 3 Subsystem lực trong vết của bánh xe 1 87

Phụ lục 4 Sub lực trong vết của bánh xe 2 89

Phụ lục 5 Subsystem lực trong vết của bánh xe 3 91

Phụ lục 6 Subsystem lực trong vết của bánh xe 4 93

Phụ lục 7 Subsystem tính gia tốc bên 95

Phụ lục 8 Subsystem tính góc lệch hướng chuyển động alpha 96

Phụ lục 9 Subsystem bộ điều khiển ABS+ASR 97

MỞ ĐẦU

Trên hầu hết các hết ôtô con thế hệ mới có mặt ở nước ta hiện nay đều có hệ

thống tổ hợp của ABS và ASR.Đây là một hệ thống rất một hệ thống tương đối

hiện, đóng góp vào việc đảm bảo cho vấn đề an tòan giao thông Do vậy việc tìm

hiểu và khảo sát về hệ thống này là rất quan trọng

Ở nước ngòai, vấn đề này đã được nghiên cứu một cách kỹ lưỡng và tòan diện

cho các loại ô tô con, ô tô tải, ô tô bus và đã đạt được những thành công rất lớn

đóng góp vào việc nâng cao chất lượng điều khiển

Trong điều kiện nước ta chưa tiến hành thiết kế chế tạo mới và việc tìm hiểu về

các hệ thống này tương đối khó khăn và hạn chế

Do vậy, đề tài “Khảo sát ảnh hưởng của chế độ làm việc động cơ đến quá

trình chuyên động của ôtô có trang bị ABS+ASR ” được hình thành nhằm góp

phần hoàn thiện những hiểu biết về các ảnh hưởng của chế độ động cơ đến quá

trình chuyển động của ôtô Trên cơ sở đó làm nền tảng cho việc khai thái sử

dụng và đánh giá chất lượng xe nhập ngoại, đặc biệt là ở trên một số kết cấu ô tô

không mang quy luật theo các tài liệu nước ngoài được công bố Cụ thể đề tài

tìm hiểu các quan hệ động học và động lực học, chế độ làm việc của động cơ ảnh

hưởng đến sự làm việc của ABS+ASR Các quan hệ vật lý cơ bản của ôtô và

bánh xe đó được mô phỏng là thích hợp

Đề tài được thực hiện tại Bộ môn ô tô, Khoa Cơ khí, Trường ĐHBK Hà Nội

dưới sự hướng dẫn của các Thầy chuyên ngành Những kết quả đạt được của đề

tài giúp tác giả hiểu rõ thêm quan hệ động học và động lực học, chế độ làm việc

của động cơ ảnh hưởng đến sự làm việc của ABS+ASR Các quan hệ vật lý cơ

Song, do thời gian, trình độ còn hạn chế và đây là mảng nghiên cứu còn

khá mới, đề tài không thể tránh được sai sót nhất định Kính mong được sự quan

tâm, góp ý của các Thầy và Chuyên gia để đề tài được đầy đủ và hoàn thiện hơn

trong quá trình nghiên cứu tiếp theo

Tác giả xin chân thành cảm ơn tất cả thầy Hồ Hữu Hải và thầy Trịnh

Minh Hòang trong Bộ môn ô tô Trường ĐHBK Hà Nội đã hỗ trợ rất nhiệt tình

trong việc lập trình mô phỏng chương trình, và đặc biệt xin trân trọng cảm ơn

PGS TS Nguyễn Khắc Trai - Thầy giáo hướng dẫn đề tài đã tận tình hướng

dẫn trong việc định hướng nghiên cứu và các phương pháp giải quyết các vấn đề

đã đặt ra, để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này

Hà nội, ngày 1 tháng 11 năm 2008 Người thực hiện

Phạm Huy Hòang

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Mục đích của việc khảo sát chuyển động của ôtô có ABS+ASR:

Từ 20 năm trở lại đây, lượng xe hơi nhập khẩu vào Việt Nam tăng lên đáng

kể Hơn thế nữa, chủng loại xe cũng rất đa dạng, hiện đại va cả các dòng xe mới

nhất của các hang nổi tiếng trên thế giới Và hầu hết các loại xe đó đều có trang

bị hệ thống ABS+ASR Nhưng các tài liệu đi theo xe chỉ nói về sử dụng là chủ

yếu Một số các tài liệu nước ngoài giới thiệu mà chúng ta có được, trình bày về

kết cấu và sửa chữa Do đó việc tìm hiểu và nghiên cứu về ABS+ASR còn rất

hạn chế

Hệ thống ABS+ASR là hệ thống liên quan tới các tai nạn giao thông trên

thực tế vận chuyển Khảo sát một cách tổng quát về tai nạn giao thông của các

tài liệu nước ngòai đã rút ra mối quan hệ tương quan của các yếu tố Trong đó

chỉ ra các nguyên nhân được các nhà khoa học trên thế giới chỉ ra bằng tỉ lệ phần

trăm Môi trường, Người lái, Kỹ thuật ô tô

Các quốc gia tiên tiến đã thống kê tỉ lệ này nằm trong phạm vi:

Yếu tố người lái là yếu tố lớn nhất và chịu tác động của ý thức xã hội, trình

độ kỹ thuật lái xe và trạng thái tâm sinh lý của người điều khiển Yếu tố này

thường được cả cộng đồng chăm lo thông qua thể chế pháp lý, giáo dục xã hội

Yếu tố môi trường gồm đường xá, thời tiết, môi trường xung quanh và

phụ thuộc vào đời sống kinh tế xã hội của quốc gia Khi điều kiện hạ tầng cơ sở

phát triển cao thì yếu tố này có hai mặt: cho phép nâng cao chất lượng vận tải,

nhưng lại tạo điều kiện gia tăng tai nạn giao thông Để hạn chế các tai nạn giao

thông trong trường hợp này phải nâng cao chất lượng kỹ thuật xe

Yếu tố kỹ thuật xe là yếu tố chiếm tỷ lệ nhỏ nhất, song lại là yếu tố rất cần

sự trợ giúp của các nhà kỹ thuật ô tô, và nó là yếu tố cần thiết khi điều kiện môi

trường được hoàn thiện Tỷ lệ nhỏ của yếu tố này còn nói lên các nhà khoa học

đã có nhiều cố gắng nhằm cải thiện chất lượng chuyển động của ô tô

Ở nước ta trong giai đoạn vừa qua, đường xá đang dần hoàn thiện, cho phép

tốc độ ô tô nâng lên đáng kể, khả năng và trình độ lái xe chưa thích ứng kịp do

vậy tai nạn giao thông đã nâng đến mức báo động Nếu trước đây (trước năm

2000) tốc độ trung bình trên đường 1A đạt khoảng (40 ÷ 50) km/h thì đến những

năm gần đây, tốc độ trung bình đã đạt tới (60 ÷ 70) km/h Điều này cần thiết

phải tăng cường chất lượng kỹ thuật cho ô tô đang khai thác bằng các biện pháp

pháp lý, kể cả các vấn đề cụ thể về kỹ thuật xe và yếu tố con người

Trong các biện pháp nâng cao chất lượng phương tiện thì các hiểu biết về

động học và động lực học của ô tô có các trang thiết bị hiện đại cần được mở

rộng

Nhìn tổng thể, quan hệ của quá trình điều khiển của ô tô có thể mô tả trên

hình 1 1 với sơ đồ hệ thống “Đường - Xe - Người”

Sự chuyển động thực tế của ô tô và chuyển động yêu cầu của người lái, luôn

luôn được người lái điều chỉnh với mục đích thực hiện tốt nhất chuyển động yêu

cầu, nhưng không phải lúc nào cũng có thể thoả mãn được yêu cầu này Trong đề

tài này chỉ đề cập một trạng thái quan trọng về điều khiển của ôtô có trang bị

ABS+ASR Khi hệ thống này làm việc, với các bánh xe bị quay trơn cần hạn chế

lực dọc của bánh xe trên mặt đường

Sự xuất hiện quay trơn bánh xe có thể ảnh hưởng tới khả năng cơ động của xe

lệch hướng chuyển động ôtô và gây nên tai nạn giao thông Trên` đường trơn các

lái xe

C ác chuyển động

yêu cầu

Cơ cấu điều khiển

Quay bánh xe dẫn hướng Tốc độ chuyển động của ô tô Gia tốc chậm của ô tô

Điều kiện

Chuyển động thực của ô tô

Hình 1 1 Mô tả tổng thể quan hệ điều khiển của lái xe

và chuyển động của ô tô

Trong quan hệ tổng hợp của ô tô, để có được chuyển động thực tế an toàn là

một mối quan hệ phức tạp bao gồm ảnh hưởng của các thông số kết cấu: lốp, hệ

thống treo, hệ thống lái, hệ thống thuỷ lực, hệ thống phanh và tác động điều

khiển của người lái Các yếu tố này cần được xem xét ở các mức độ khác nhau

của đề tài

Đề tài định hướng vào tìm hiểu một số trạng thái làm việc của ôtô có trang bị

ABS+ASR Hiện nay các lọai xe này đang gia tăng số lượng và chủng lọai nên

cần thiết trang bị những kiến thức về hệ thống hiện đại nhằm hiểu biết sâu sắc và

quản lý khai thác hợp lý giảm thiểu các tai nạn giao thông

1.2 Giới thiệu về đề tài

Với mục đích nói trên, đề tài được thực hiện với nội dung:

Khảo sát ảnh hưởng của chế độ làm việc động cơ đến quá trình chuyên

động của ôtô có trang bị ABS+ASR

Với những mục đích cụ thể sau:

- Tìm hiểu về kết cấu của ôtô có trang bị ABS+ASR

- Khảo sát quá trình động học và động lực học của xe ôtô có ABS+ASR

chuyển động trơn đường trơn có hệ số bám ở hai vết khác nhau,có để ý đến ảnh

hưởng của các chế độ làm việc động cơ

Nội dung của vấn đề là phức tạp, đề tài tập trung chủ yếu vào việc xác định

quan hệ động học của xe trong mối tương quan của chế độ làm việc động cơ và

hộp số

Các nghiên cứu và khảo sát liên quan trước đây đã được tiến hành ở Việt

Nam nhưng chưa nhiều.Những nội dung gần nhất với đề tài có thể tóm tắt như

sau:

- Đề tài nghiên cứu về sự hoạt động của ABS trong bánh xe tiến hành bởi tác

giả Lại Năng Vũ (2007) , nêu các vấn đề chính của quan hệ động học bánh xe

phanh ABS

- Đề taì khảo sát về ABS+ASR của tác giả Nguyễn Tiến Vũ Linh thực hiện

trên phần mêm Matlab mô tả động học và động lực học trên ôtô

Các đề tài trên chưa để ý tới trạng thái làm việc cụ thể của các bánh xe trên

ôtô, và không để ý tới chế độ làm việc của động cơ và mối liên quan của động

cơ,cầu chủ động tới chế độ làm việc của ôtô có ABS+ASR

Để tiến hành khảo sát với nội dung đề tài, có thể thực hiện theo nhiều

phương pháp :

- Khảo sát bằng thực nghiệm : trên các bãi thử chuyên dụng Đây là phương

pháp tốn kém kinh phí và thời gian tuy nhiên cho những kết quả thực tiễn có thể

áp dụng được

- Khảo sát qua mô hình trên máy tính, với phương pháp khảo sát này giúp

chúng ta nhanh chóng xác định được kết qua, đồng thời là cơ sở cho tiến hành

các khảo sát thực nghiệm

Với khuôn khổ của luận văn thạc sỹ,đề tài thực hiện khảo sát qua mô hình

trên máy tính Các kết quả khảo sát trên máy tính cần được kiểm nghiệm trước

khi đi tới những kết luận cuối cùng, tuy nhiên sự lựa chọn phương pháp như trên

ở điều kiện Việt Nam hiện nay là phù hợp hơn cả

Các vấn đề chính được khảo sát trong luận văn này bao gồm:

1 Xây dựng phương pháp mô phỏng chế độ làm việc của ABS+ASR bằng

phần mềm Matlab Simulink có để ý đến chế độ làm việc của động cơ và hộp số

2 Khảo sát quá trình chuyển động cuả ôtô trong 2 trường hợp:

+Với xe không có ASR vượt lầy với hệ số bám hai bên khác nhau, tay

lái thẳng

+Với xe có ASR có tác động điều chỉnh của ABS

So sánh đánh giá hiệu quả và tác dụng của ABS cùng với các chế độ làm việc

của động cơ, từ đó rút ra các kết luận trong quá trình khảo sát

1.3 Nội dung của đề tài:

Để thực hiện các mục đích trên đây, đề tài tiến hành theo các nội dung chính:

- Tổng quan về cấu trúc ABS+ASR

- Xây dựng mô hình tính tóan chuyển động của ôtô, chế độ làm việc của

động cơ hộp số

- Tính tóan mô hình cho một xe cụ thể, trên cơ sở chọn 1 bộ dữ liệu của xe

làm cơ sở tính tóan

- Lập trình bằng phần mềm Matlab, Matlab Simulink

- Xác định các thông số động học của ôtô thông qua các kết quả vào phương

án tính tóan,trên cơ sở đó phân tích tìm hiêu các quá trình động học của ôtô và

bánh xe

Nội dung của luận văn được thực hiện bao gồm 5 chương:

Chương I: Giới thiệu đề tài

Chương II: Cơ sở lý thuyết đề tài

Chương III:Xây dựng các phương trình quay vòng cho xe, chọn bộ số liệu

CHƯƠNG 2

2.1 Tổng quan:

Hệ thống ABS và ASR là những hệ thống hiện nay được đưa vào sử dụng

khá phổ biến trên các dòng xe con Tuy nhiên, những kiến thức hiểu biết về các

hệ thống này còn hạn chế Đây là nhiệm vụ cần thiết trong giai đoạn phát triển

hiện nay Đề tài tập trung vào việc nghiên cứu khảo sát quá trình chuyển động

của ôtô có trang bi ABS+ASR có để ý tới chế độ làm việc của động cơ, chỉ rõ

một số trường hợp liên quan đến an tòan giao thông Do vậy đề tài mang tính lý

thuyết và gần với thực tiễn, qua đó nhằm nâng cao khả năng tiếp cận với các

kiến thức khoa học kỹ thuật mới

Với lý do như trên, đề tài tiến hành việc “ N ghiên cứu ảnh hưởng của chế

độ làm việc động cơ đến quá trình chuyên động của ôtô có trang bị

ABS+ASR ” Đề tài đó chọn phương pháp khảo sát bằng máy tính vì đây là khu

vực mà các thực nghiệm đo đạc rất khó tiến hành

Để thực hiện các bài toán này, các đề tài đó giải quyết bằng lập trình Matlab,

Simulink Trong phần Simulink của Matlab có mô tả sự phanh bánh xe có sử

dụng ABS Mục đích của đề tài là nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ động cơ đến

chuyển động của ôtô có trang bị ABS+ASR, bằng cách dùng simulink để mô

phỏng

Đề tài được tiến hành trên cơ sở thừa kế các phương pháp khảo sát trước đây,

nhưng đưa vào các nội dung gắn liền bài tóan động học của hệ thống ABS+ASR

với chế độ làm việc của hệ thống truyền lực

Đặc biệt đề tài quan tâm tới việc điều khiển hệ thống thông qua tính tóan độ

trượt của các bánh xe khi thực hiện điều khiển mô men ở trạng thái làm việc

chống trượt quay

Để xác định độ trượt, đề tài sử dụng các mô hình tính tóan các quan hệ động

học trên cơ sở đó xác định các lực tác dụng lên bánh xe với mối quan hệ của độ

trượt này Do vậy đề tài sẽ tập trung để mô tả được quan hệ độ trượt này

Mô tả mối quan hệ động học trên cơ sở hệ thống có cấu trúc phức tạp cần

được tìm hiểu thông qua các hiểu biết cơ bản về hệ thống phanh ABS+ASR

2.1.1 Tổng quan về hệ thống ABS và các liên hợp:

Sự mở rộng hệ thống ABS với các liên hợp thực hiện trên nguyên tắc:

- Đảm bảo tối ưu lực phanh và lực kéo (gọi chung là lực dọc) theo hướng

tăng khả năng động lực học của xe,

- Đảm bảo tối ưu khả năng sử dụng năng lượng của động cơ với mục đích

giảm tiêu thụ nhiên liệu, giảm chất độc hại thoát ra môi trường, giảm khả năng

phát sinh tải trọng động xuất hiện trong kết cấu ô tô,

- Đảm bảo nâng cao khả năng ổn định chuyển động của ô tô ở vận tốc cao,

trong những trạng thái giới hạn chuyển động, tức là nâng cao tính an toàn chủ

động, góp phần giảm thiểu các tai nạn có thể xảy ra

Xuất phát từ việc kiểm soát sự trượt xảy ra ở các bánh xe ô tô, các hệ thống

liên hợp đó hình thành:

- Điều khiển lực kéo trên các bánh xe chủ động bằng các giải pháp điều

khiển sự hoạt động của cơ cấu vi sai, điều khiển lực kéo khi xe chuiyeenr động

trên đường trơn, băng tuyết…

- Điều khiển công suất động cơ phụ thuộc và độ trượt của các bánh xe chủ

động nhằm hạn chế lượng tiêu thụ nhiên liệu băng thiết bị điều khiển bàn đạp

chân ga và kiểm soát lượng nhiên liệu cấp vào động cơ

- Điều khiển sự trượt của bánh xe chủ động trong trường hợp phanh bằng

động cơ trên đường trơn dốc

- Đảm bảo ổn định động học của ô tô theo hướng phân chia lực phanh, lực

kéo thích hợp nhằm điều khiển quỹ đạo chuyển động của ô tô

- Hỗ trợ phanh khi khẩn cấp nhằm đạt được khả năng phanh với quãng

đường phanh ngắn nhất có thể

Những kết cấu như vậy trên cơ sở của hệ thống phanh ABS thuộc loại cơ

cấu điều khiển thông minh, và nhiều năm gần đây đó được ứng dụng rộng rải

trên ô tô có chất lượng cao

Sự phát triển trong lĩnh vực này cũng đang dần dần hoàn thiện theo sơ đồ

Hình 2 1 Sơ đồ xu hướng phát triển ABS và các liên hợp

Brake-by-wire (BBW)

EMB: Electromechaniccal brake (Phanh cơ điện tử) SBC: Electrohydraulic brake (Phanh thủy lưc điện tử) EBS: Electronic braking system (Phanh điện tử)

Hệ thống kiểm soát phanh

trợ năng lượng Phanh không được hỗ trợ năng lượng

Phanh cú hỗ trợ năng lượng

Hệ thống phanh thụng dụng

trên hình 2 1

Hãng BOSCH là một nhà sản xuất tổ hợp linh kiện cho lĩnh vực chế tạo ôtô

Trong nhiều năm qua đó ứng dụng nhanh chúng các tiến bộ của công nghiệp

điện tử và hệ thống ABS và các liên hợp như mô tả trên hình 2.2

ASR có thể tự làm việc khi có yêu cầu (có kích hoạt băng phím điều

khiển) ASR có thể phân biệt được sự khác nhau của trượt quay trên các bánh xe

chủ động trong trường hợp chuyển động trên đường cong hay đường trơn Tương

thích với hệ thống khóa vi sai cơ khí nhằm không xảy ra sụ biến dạng quá mức

của bánh xe đàn hồi Nếu người lái tăng ga đột ngột, cơ cấu khóa vi sai không

kịp bảo vệ bánh xe khởi sự trượt trơn ASR điều khiển chế độ mômen động cơ

sao cho bánh xe không bị trượt trơn hoàn toàn Trong nội dung của đề tài sẽ

nghiên cứu quá trình chuyển động của ôtô có trang bị ABS+ASR

2.1.2 Hệ thống ABS+ASR:

a Nguyên lý làm việc cơ bản của ASR

Hình 2 2: Quá trình ứng dụng ABS và các liên hợp của hãng BOSCH

Sự trượt quay xảy ra khi mômen từ động cơ truyền xuống bánh xe chủ động

vượt quá giới hạn bám tại bánh xe Sự trượt quay chỉ xuất hiện trên các bánh xe

chủ động, do vậy ASR được bố trí trên các bánh xe này Tương tự như sự trượt

lết khi phanh, sự trượt quay cũng có tác động xấu tới khả năng bám của bánh xe,

đồng thời gây nên tiêu thụ nhiên liệu vô ích Sự trượt quay cũng làm mất khả

năng ổn định hướng chuyển động của ô tô và gây mài mòn nhanh lốp Do vậy

trên xe có trang bị ASR có khả năng làm tốt các yếu tố động lực của ô tô

Việc hạn chế mô men động cơ truyền tới bánh xe chủ động cũng đồng thời

kèm theo việc điều chỉnh độ trượt tại các bánh xe này Do vậy cần thiết có thêm

khả năng điều chỉnh sự trượt quay riêng rẽ của từng bánh xe chủ động, đặc biệt

trên ô tô có tất cả các bánh xe chủ động (4WD, AWD)

Mô tả nguyên lý làm việc của ASR trên hình 2.3 Khi mômen chủ động

truyền xuống bánh xe được coi là 100%, mômen bám giữa bánh xe và nền chỉ

đáp ứng bằng 40%,như vậy mô men chủ động không được tận dụng là 60%, sự

trượt quay sẽ xảy ra trên bánh xe chủ động nên sẽ ảnh hưởng xấu đến khả năng

chuyển động của ôtô.Để tối ưu giữa mômen chủ động đặt trên bánh xe và mô

men bám, trên các xe có thiết bị ASR tận dụng hệ thống ABS phanh bánh xe chủ

động, đồng thời giảm mô men của động cơ truyền xuống Thực hiện điều khiển

này có sự tham gia của hệ thống phanh nhằm làm giảm sự trượt quay của bánh

xe chủ động Thiết bị như thế được gọi tên là ASR Như vậy trong hệ thống

ABS+ASR có sự tham gia của hệ thống tự động điều khiển công suất động cơ

MSR, và sự kích họat phanh độc lập (ABS) các bánh xe nhằm chống trượt quay

ASR có thể tự làm việc khi có yêu cầu (có kích hoạt băng phím điều khiển)

ASR có thể phân biệt được sự khác nhau của trượt quay trên các bánh xe chủ

động trong trường hợp chuyển động trên đường cong hay đường trơn

b Hệ thống liên hợp ABS+ASR:

Các xe hiện nay được trang bị ABS mở rộng,hệ thống có thể bao gồm nhiều

thành phần Đa số hệ thống được tích hợp của ABS với ASR+MSR Sơ đồ hệ

thống này được trình bày trên hình 2.4

Hệ thống ABS được gọi theo các chữ viết tắt của tiếng Anh: “Anti- Lock

Brake System” và được hiểu là thiết bị chống trượt lết bánh xe khi phanh

Hệ thống ABS bắt đầu được bố trí ở tất cả các bánh xe vào năm 1971, được

chế tạo hàng loạt năm 1978, sau đó hoàn thiện theo hướng điều khiển kỹ thuật số

vào năm 1984 và từ sau năm 1992 một số quốc gia phát triển đó coi ABS là một

hệ thống phanh tiêu chuẩn bắt buộc của ô tô con

Ngày nay hệ thống ABS của ô tô con được tổ hợp từ các kết cấu: cơ khí, thuỷ

lực, điện tử, với kỹ thuật tự động điều chỉnh Cơ điện tử (Mechatronic) dùng cho

hệ thống phanh Trên cở sở của hệ thống ABS đó hình thành các liên hợp điều

chỉnh khác nhằm hoàn thiện tính chất động học và động lực học Tùy theo đặc

điểm sử dụng và yêu cầu, hệ thống ABS và các liên hợp điều chỉnh có mức độ

phức tạp khác nhau

Hình 2 4 Sơ đồ bố trí hệ thống ABS +ASR đơn giản

2 Block thu ỷ lực ABS và ASR 6 Van thu ỷ lực và bơm trợ lực hỗ trợ

3 Cơ cấu điều khiển bướm ga 7 Bàn đạp chân ga

Hệ thống ABS cơ bản được bố trí trên ô tô với mục đích nâng cao khả năng

điều khiển giảm tốc độ của ô tô, cụ thể bao gồm:

- Đảm bảo nâng cao ổn định hướng chuyển động của ô tô khi phanh,

- Rút ngắn quãng đường phanh khi xe hoạt động trên đường tốt

Hệ thống ABS và các liên hợp điều chỉnh ngày nay được thiết kế nhằm thực

hiện nhiều chức năng điều khiển khác nhau mang tên chung là EBD: phân phối

lực phanh điện tử, (Electronic Brake- force Distribution) và TRC: điều khiển

lực kéo bánh xe (Traction Control)…

Việc hạn chế mô men động cơ truyền tới bánh xe chủ động cũng đồng thời

kèm theo việc điều chỉnh độ trượt tại các bánh xe này Do vậy cần thiết có thêm

khả năng điều chỉnh sự trượt quay riêng rẽ của từng bánh xe chủ động, đặc biệt

trên ô tô có tất cả các bánh xe chủ động (4WD, AWD)

Trên cở sở hệ thóng phanh ABS ngày nay đó xuất hiện nhiều liên hợp riêng

lẻ hay liên hợp đa chức năng điều chỉnh lực dọc ở trên bánh xe nhằm hoàn thiện

chất lượng chuyển động của ô tô

Bộ điều khiển chống trượt quay bằng cách điều khiển mô men phanh (phanh

bớt mômen quay của bánh xe quay trơn) đòi hỏi mở rộng blok thủy lực Đê điều

khiển được chống trượt quay của bánh xe, các hệ thống phanh ABS bố trí tác

động độc lập tới các bánh xe (4 cảm biến 4 kênh điều khiển theo cấu trúc IR/IR)

2.1.3 Hệ thống phanh ABS cơ bản

a.Tác dụng của hệ thống ABS:

Hệ thống ABS được sử dụng để duy trì khả năng không bó cứng bánh xe

trong các trạng thái phanh ngặt với các mục đích:

- Giữ ổn định hướng chuyển động của xe khi phanh trên đường vòng, hay

trên đường có trạng thái khác nhau Với ô tô không bố trí ABS các bánh xe có

thể bị khoá cứng và gây xoay thân xe Với ô tô bố trí ABS khi phanh ô tô sẽ

chuyển động ổn định đến khi nào dừng lại, kể cả khi hoạt động trên đường cong

(hình 2.5), hoặc trên nền đường có trạng thái khác nhau (hình 2.6)

b Nguyên lý chung cuả hệ thống ABS

Sự phanh của bánh xe trên đường được thực hiện tốt nhất khi các bánh xe

quay trong giới hạn độ trượt (15 ÷ 30%), tại đó hệ số bám dọc, bám ngang có

khả năng đạt cao, tức là: cường độ phanh, khả năng giữ ổn định hướng của ô tô

cao nhất

Các thiết bị điện tử tham gia điều khiển cùng với lực và hành trình bàn đạp

phanh của ô tô kiểm soát chặt chẽ sự phanh của bánh xe trong giới hạn trượt tối

ưu Trong trạng thái nguy hiểm, khi cần phanh gấp có thể dẫn tới sự bó cứng

bánh xe (đặc biệt trên đường trơn) Điều này làm mất khả năng ổn định hướng

Hình 2 5 Phanh khi quay vòng

Có ABS Không ABS

Hình 2 6 : Phanh khi đi thẳng

chuyển động của ô tô Sử dụng ABS có thể loại trừ tình huống nguy hiểm như

vậy, tức là nâng cao đáng kể an toàn chủ động cho ô tô

ABS trong hệ thống phanh thuỷ lực là một hệ thống tự động điều chỉnh áp

suất dầu đưa vào xy lanh bánh xe sao cho phù hợp với chế độ lăn của bánh xe

nhằm loại trừ khả năng trượt lết của bánh xe khi phanh

Một mạch điều khiển phanh ABS cho một bánh xe bao gồm: xy lanh chính

4, xy lanh bánh xe 2, cơ cấu phanh (giống như mạch bố trí phanh thông thường),

và bố trí thêm: bộ điều khiển điện tử 5 (ECU), cảm biến đo tốc độ góc 1

(Sensor), van thủy lực điện từ 2 điều chỉnh áp lực dầu phanh (Actuator) Sơ đồ

một mạch điều khiển trình bày trên hình 2.7

- Cảm biến tốc độ bánh xe 1 có chức năng xác định tốc độ quay của bánh

xe, làm việc như một bộ đếm số vũng quay, tín hiệu cuả bộ cảm biến tốc độ được

đưa về bộ điều khiển điện tử (tín hiệu vào ECU- ABS) Trên xe bộ cảm biến có

thể đặt tại: đĩa phanh, bán trục, tang trống, bánh răng bị động của cầu xe (hay ở

bán trục bánh xe ở cầu chủ động)

- Bộ điều khiển điện tử 5 làm việc như một máy tính nhỏ theo chương trình

định sẵn (điều khiển logic hay gồm các thành phần đánh giá) Tín hiệu điều

khiển van điện từ (output signal) phụ thuộc vào tín hiệu cuả cảm biến (input

Hình 2 7 : Sơ đồ đơn giản một mạch

điều khiển phanh ABS

trượt), đưa ra tín hiệu điều khiển van điều khiển (cơ cấu thừa hành), thiết lập chế

độ điều chỉnh áp suất dầu phanh ở bánh xe

- Van điều chỉnh áp suất 3 (hay môdun điều khiển áp lực phanh), được đặt

giữa xy lanh chính và xy lanh bánh xe trong hệ thống dẫn động phanh, là cơ cấu

thừa hành của ABS (Actuator) Nhiệm vụ của nó là tạo nên sự đóng, mở đường

dầu từ xy lanh chính đến xy lanh bánh xe tuỳ thuộc vào tín hiệu điều khiển của

ECU- ABS Cấu trúc của van điều chỉnh áp suất là các van con trượt thuỷ lực

được điều khiển bằng điện từ Sự thay đổi áp suất trong xy lanh bánh xe, tạo nên

sự thay đổi mômen phanh bánh xe tiến hành phanh hay nhả phanh

Ngoài ra trong ABS cũng có nguồn bổ sung năng lượng như bánh dự trữ dầu

áp suất thấp, bơm dầu các van an toàn hệ thống

Nguyên lý làm việc cơ bản của ABS như sau:

Khi bắt đầu phanh, bánh xe quay với tốc độ quay giảm dần, nếu bánh xe đạt

tới giá trị gần bó cứng, tín hiệu của cảm biến chuyển về bộ điều khiển trung tâm

ECU- ABS lựa chọn chế độ, đưa ra tín hiệu điều khiển van điều chỉnh áp suất

(giữ hay cắt đường dầu từ xy lanh chính tới xy lanh bánh xe) Do vậy lực phanh

ở cơ cấu phanh không tăng được nữa, bánh xe có xu hướng lăn với tốc độ cao

lên, tín hiệu từ cảm biến lại đưa về ECU- ABS ECU- ABS cung cấp lệnh điều

khiển cụm van thủy lực điện từ, giảm áp lực phanh, sao cho bánh xe không bó

cứng Nếu vận tốc góc của bánh xe lại tăng cao, cảm biến tiếp nhận thông tin

này đưa về bộ điều khiển điện tử và lại tăng tiếp áp lực điều khiển, nhờ đó bánh

xe lại bị phanh và giảm tốc độ quay tới khi gần bó cứng Quá trình xảy ra được

lặp lại theo chu kỳ liên tục, tới khi bánh xe dừng hẳn

Cứ như vậy, hệ thống điện tử hỗ trợ hệ thống phanh duy trì chế độ lăn có

trượt của bánh xe, trong lúc vị trí bàn đạp phanh không thay đổi

Một chu kỳ điều khiển thực hiện khoảng chừng 1/10 s, đồng thời nhờ các bộ

tích dầu áp suất thấp, cao, van một chiều và bơm dầu độ chậm trễ tác dụng điều

khiển chỉ nhỏ hơn (1/1000 s) Do vậy ABS làm việc rất hiệu quả tránh được hiện

tượng bó cứng bánh xe Quá trình này có thể coi như sự nhấp phanh liên tục của

người lái khi phanh, nhưng mức độ chuẩn xác cao hơn và tần số lớn hơn rất

nhiều so với người lái xe có kinh nghiệm

Đây là hệ thống điều khiển có mạch phản hồi thực hiện điều chỉnh mạch kín,

giúp cho bánh xe luôn nằm trong trạng thái phanh với độ trượt tối ưu

Trong kết cấu thực tế hệ thống được tổ hợp là nhiều mạch điều khiển khác

nhau cho từng bánh xe hay một số bánh xe

- Tạo điều kiện rút ngắn quãng đường phanh khi sử dụng ở đường tốt, vận

tốc cao,

- Duy trì khả năng điều khiển ô tô bằng vành lái

2.1.4 Nguyên lý làm việc của hệ thống ABS và ASR:

a Sơ đồ khối điều khiển ABS có ASR:

Thiết bị ASR đảm bảo hạn chế sự trượt quay bánh xe khi khởi hành và khi

tăng tốc:

+Trên mặt đường trơn một phía hai hai phía của ô tô, khả năng gia tốc cả

hai bánh xe trên đường cong

+Khi chuyển động lên dốc cho các xe có cầu trước chủ động

Ngoài ra ASR cũng hỗ trợ trong các trường hợp sau:

+Tạo điều kiện cho bánh xe bị trượt quay có khả năng tiếp nhận lực bên

(tuy nhỏ), đặc biệt trên ô tô có đặc tính quay vòng thừa, khắc phục hiện tượng

trượt bên phía sau ASR đảm bảo cho ô tô nâng cao tính an toàn

+Hạn chế hao mòn nhanh các bánh xe chủ động và hệ thống truyền lực do

trượt quay, giúp đảm bảo khả năng năng cao độ tin cậy trong làm việc của ô tô

Khi độ trượt quay của bánh xe chủ động bắt đầu vượt giá trị cho phép đèn

báo trượt quay bật sáng, kích hoạt ASR, đèn ASR sáng, EMS bắt đầu điều khiển

giảm công suất động cơ, các van ASR cùng với van ABS được điều khiển

Phần lớn các ô tô con ngày nay bố trí ASR như là một môđun tính toán nằm

trong khối chung Trên một số loại khác, cụm ECU- ABS và ECU- ASR tách

rời nhau Một trong các cụm có môtơ dẫn động bộ chấp hành điều khiển bướm

ga

Áp suất thuỷ lực do bơm tạo ra được cấp đến van điều chỉnh áp suất ABS cho

các bánh xe, đồng thời van điện từ ASR tách mạch dầu cấp từ xylanh chính Do

Hình 2 8 : Sơ đồ khối mạch điều khiển ABS có ASR

đó xylanh ở các bánh xe dẫn động được điều khiển theo 3 chế độ: giảm áp suất,

giữ áp suất và tăng áp suất để hạn chế độ trượt của các bánh xe chủ động

b Quá trình tác động điều khiển tốc độ bánh xe:

Áp suất thuỷ lực của các xy lanh thủy lưc trong xy lanh bánh xe phanh tăng

lên theo mạch điều khiển độc lập Do đó, tốc độ của bánh xe dẫn động giảm

xuống đạt đến giá trị độ trượt tối ưu

Quá trình hoạt động của ASR được miêu tả trên các đồ thị quá trình điều

khiển thể hiện trên hỉnh 2 9

Trong hoạt động ABS thường trực ở chế độ làm việc từ khoảng tốc độ ô tô từ

6km/h trở lên Các cảm biến của bánh xe liên tục cập nhật tín hiệu tốc độ quay

của bánh xe (và gia tốc dọc nếu có) về ECU- ABS Sự trượt quay của các bánh

xe xảy ra khi tăng ga ở vận tốc ô tô thấp hơn, đèn báo trượt quay sáng, lái xe ấn

nút chuyển về sử dụng ở chế độ ASR, đèn ASR báo sáng, hệ thống bắt đầu thực

hiện nhiệm vụ chống trượt quay cho bánh xe chủ động Nếu trong quá trình sử

dụng ở chế độ ASR, người lái thả chân ga chuyển sang chân phanh, hệ thống sẽ

Chuyển về chế độ sử dụng có ABS Các tín hiệu của cảm biến liên tục xác định

ngưỡng tốc độ điều chỉnh (cũn gọi là tốc độ chuẩn của ô tô) thông qua:

- Trên xe 1 cầu chủ động, hai cảm biến của bánh xe bị động và hai cảm biến

của bánh xe chủ động

- Trên xe 4WD, AWD nhờ cảm biến gia tốc dọc

Khi xuất hiện hiện tượng trượt qua củabánh xe, ACU- ASR cấp tín hiệu đến

môtơ

điều khiển bướm ga phụ, đồng thời cấp tín

Điểm nhấn sâu

ga

Tốc độ bánh chủ động

Ngưỡng điều khiển tốc

độ

Tốc độ ô tô đạt được Tốc độ

hiệu điều khiển van ASR và các van ABS ở các bánh xe chủ động, thực hiện

các chế độ tăng, giữ, giảm áp suất thủy lực tránh cho các bánh xe chủ động bị

trượt quay Các điểm làm việc đặc biệt trình bày trên đồ thị:

1 Bướm ga phụ chuyển về vị trí hạn chế lượng

khí nạp, giảm công suất động cơ

2 Van điện từ bắt đầu hoạt động, cho phép cấp áp suất cho các van điều

khiển ABS ở các bánh xe chủ động , thực hiện tạo mômen phanh ở các bánh xe,

theo yêu cầu đáp ứng độ trượt quay cần thiết

3 Khi độ trượt đủ đáp ứng các van ABS sẽ chuyển sang chế độ giữ hay giảm

áp

4 Khi độ trượt đó giảm quá, các van ABS sẽ chuyển sang chế độ giảm áp,

khôi phục khả năng tăng tốc của bánh xe, tận dụng lực bám

Hệ thống làm việc liên tục theo điều kiện tốc độ chuẩn do ECU- ASR tính

toán thực hiện khả năng tăng tốc ô tô với độ trượt

quay tối ưu

Hệ thống ASR sẽ làm việc khi có đủ các điều kiện sau:

- Bướm ga chính đó mở hoàn toàn (do ấn phím ASR),

- Hợp số ô tô đang làm việc ở số truyền tiến hay lùi nhất định (không ở chế

độ P, N, của hộp số tự động),

- Đèn ASR sáng,

- ABS không hoạt động (không đặt chân lên bàn đạp phanh)

ASR giúp xe hạn chế được việc xe bị trượt trên những đọan đường lấy

Bộ điều khiển ASR thực chất là bộ điều khiển mở rộng của ABS

c Một số đặc điểm khai thác sử dụng:

Người lái được hỗ trợ bởi đèn báo ASR và cung cấp thông tin về các trạng

thái nằm trong và ngoài các quy luật vật lý

Lái xe khi tăng tốc làm tăng mô men động cơ, cũng đồng nghĩa với sự tăng

mômen chủ động trên các bánh xe Nếu như sự tăng mô men này tùy thuộc hợp

lý vào mô men bám cao, ôtô sẽ được gia tốc tốt Nếu mô men này tăng cao quá

mô men bám có thể sinh ra sẽ dẫn tới trượt quay bánh xe chủ động Điều này

cũng làm cho lực kéo chủ động bị giảm đi và gây nên mất ổn định do trượt

ngang mạnh bánh xe ASR sẽ giúp giảm sự trượt của bánh xe trong khoảng khắc

ngắn tới giá trị tối ưu

Ngoài ra trên một số xe còn bố trí hệ thống khóa vi sai cơ khí nhằm không

xảy ra sự biến dạng quá mức của bánh xe đàn hồi Nếu người lái tăng ga đột

ngột, cơ cấu khóa vi sai không kịp bảo vệ bánh xe khởi sự trượt trơn ASR điều

khiển chế độ mômen động cơ sao cho bánh xe không bị trượt trơn hoàn toàn

2.2 Nội dung của đề tài:

Với mục tiêu của đề tài: “N ghiên cứu ảnh hưởng của chế độ làm việc

động cơ đến quá trình chuyển động của ôtô có trang bi ABS+ASR” đề tài

được thực hiện với mức độ khảo sát đơn giản nhằm mô tả được quá trình động

học và động lực học của ôtô có trang bị ABS+ASR

* Các vấn đề cụ thể của đề tài:

Để mô tả được quá trình làm việc của ABS+ASR đề tài hạn chế trong nội

dung cụ thể sau đây:

- Khảo sát sự chuyển động của ôtô con 2 cầu có cầu trước chủ động.Hệ thống

truyền lực bao gồm : Động cơ, hộp số, cầu chủ động có vi sai đối xứng

- Hệ thống ABS có dạng bốn kênh điều khiển động lập được kích họat làm

việc nhờ phím bấm ASR

- Chế độ làm việc của động cơ được miêu tả bằng đường đặc tính ngoài và

đặc tính cục bộ với 5 tay số truyền được sử dụng trên xe

- Các bánh xe chủ động được liên kết với nhau thông qua bộ vi sai đối xứng

Khi thay đổi tốc độ giữa 2 bên, xác định ảnh hưởng của tốc độ chuyển động quay

của các bánh xe trong điều kiện trục chủ động của truyền lực chình có số vòng

quay liên kết với chế độ làm việc của động cơ

- Các bánh xe trượt trên nền đường được xác định thông qua sự cân bằng

mômen và tác động của các lực cản mặt đường, lực bám

- Mối quan hệ lực ở tại vết tiếp xúc được xác định thông qua sự biến dạng và

độ trượt của bánh xe

- Các mối quan hệ kể trên được tích hợp tính tóan nhờ các mô đun riêng

lẻ.Sự họat động của các môđun này được quan tâm trong quan hệ tông thể của

tòan xe

Như vậy đề tài đã giải quyết sự làm việc của các bánh xe trong mối quan hệ

tổng hợp của một cơ hệ đàn hồi chịu tác động của động cơ và các lực tương tác

của bánh xe với mặt đường

Đề tài thực hiện theo định hướng:

- Xây dựng mô hình tính tóan của tòan xe có để ý tới sự thay đổi các phản lực

thẳng đứng

-Xây dựng các hàm mục tiêu, tính tóan các thông số động học của tòan xe

- Xây dựng các phương trình quan hệ động học của các bánh xe với trọng tâm

xe, mối quan hệ động lực học của các bánh xe trên nền đường

- Xây dựng mô hình liên kết các bánh xe chủ động thông qua cầu chủ động và

động cơ

- Xây dựng các chương trình tính tóan chế độ làm việc cuả động cơ và hộp số

gắn liền với sự làm việc của bánh xe

-Mô phỏng quá trình điều khiển các bánh xe khi chịu tác động của sự trượt,

kiểm soát chế độ làm việc của ABS theo độ trượt

Các nội dung ở trên sẽ được trình bày tiếp trong chương sau

CHƯƠNG III XÂY DỰNG CÁC PHƯƠNG TRÌNH QUAY VÒNG

Để nghiên cứu quỹ đạo chuyển động của ô tô, ta khảo sát trong hai hệ toạ độ

không gian sau: OX0Y0Z0 là hệ toạ độ cố định đặt tại mặt đường, TXYZ là hệ toạ

độ di động đặt tại trọng tâm ô tô Từ hai hệ toạ độ trên, ta có thể coi ô tô là một

vật rắn có khối tâm đặt tại trọng tâm T chuyển động trong hệ toạ độ OX0Y0Z0,

cũn với hệ toạ độ TXYZ thì nó là một hệ thống cơ học biến dạng

Do đó, từ hai hệ toạ độ đó chọn vị trớ của ô tô hoàn toàn được xác định bằng

các thông số sau: toạ độ trọng tâm T(x0, y0), gúc quay ε, góc chuyển hướng α

Tại mỗi thời điểm, một bộ giá trị này thể hiện một điểm trong quỹ đạo chuyển

động của ô tô Hay nói cách khác, tập hợp các điểm này theo thời gian tạo nên

đường cong trong không gian gọi là quỹ đạo chuyển động Và như vậy, việc xác

định quỹ đạo ô tô có nghĩa là phải xác định các chuyển vị: ε, α, x, y và các đạo

hàm của chúng Đó là hàm mục tiêu của bài toán quỹ đạo, gọi chung là các thông

số quỹ đạo

3.1 Các mô hình tính tóan :

3.1.1 Mô hình động lực học tòan xe:

Theo các mục đích nghiên cứu của đề tài, có thể sử dụng các mô hình sau:

- Mô hình phẳng hai vết: Sử dụng mô hình này sẽ không để ý tới các ảnh

hưởng của hệ thống treo

- Mô hình không gian tổng thể: Mô hình không gian tổng thể cho phép thiết

lập các quan hệ động lực học tương đối đầy đủ, có thể phản ánh hết các yếu tố

ảnh hưởng, với mục đích chính của đề tài này, chúng ta sử dụng mô hình không

gian tổng thể có sử dụng các giả thiết để hạn chế tính phức tạp trong tính toán

(Hình 3.1)

Khả năng mô tả toán học của mô hình cho phép ta thiết lập được đầy đủ các

phương trình mô tả các quan hệ động học của ô tô, song tuỳ thuộc vào mục tiêu

nghiên cứu của bài toán người ta có thể sử dụng những giả thiết phù hợp nhằm

đơn giản hoá bài toán mà không làm mất đi tính đúng đắn khoa học của nó,

chính điều này đó tạo nên một trong những ưu thế của phương pháp toán đó trình

bày ở trên

Để xây dựng mô hình trên hình 3.1, sử dụng một số giả thiết sau:

• Ô tô chuyển động trên mặt đường bằng phẳng

• Thân xe cứng đặt đàn hồi trên các cầu xe

• Chuyển động tương đối giữa thân xe và các cầu xe được để ý thông qua

góc nghiêng ε , góc nghiêng bánh xe coi là nhỏ và bỏ qua

• Các lực dọc và ngang của bánh xe được khảo sát trong quan hệ với độ

trượt, và quan hệ biến dạng tính toán

• Mô hình xây dựng trên cơ sở chuyển động song phẳng của ô tô, ảnh

hưởng của chiều cao gây nên các lực và mômen được biểu thị bằng các tải trọng

• Các bánh xe quay xung quanh trục đứng với các góc quay như nhau

• Bỏ qua mô men hiệu ứng con quay MG

• Coi góc lệch bánh xe do khoảng cách βs = 0

• Bỏ qua lực cản không khí Pω

• Bỏ qua mômen cản đàn hồi của bánh xe

Các lực tác dụng đặt tại trọng tâm xe:

- Trọng lực, lực quán tính theo phương X, Y của ô tô

- Mômen quán tính quanh trục Tz Các lực và mômen tác dụng đặt tại bánh xe:

Các lực tác dụng theo phương trục X gọi là lực dọc và ký hiệu là Fj, các lực

tác dụng theo phương trục Y gọi là các lực ngang và ký hiệu là Sj (j=1, 4)

Lực quán tính ly tâm m ÿ = m v (α ε +  ), mômen quán tính ôtô quanh trục

Z: Jz

Để thuận lợi cho tính tóan, các trạng thái lực và mômen tác dụng được mô tả

trên hình 3.2 và hình 3.3

Theo nguyên lý Đalambe, ta viết các phương trình cân bằng lực và mômen

sau:

Phương trình cân bằng theo phương dọc của xe:

- m Vcosα+m v (α ε + ) sinα–S1sinβ1–S2sinβ2+F1cosβ1+F2cosβ2+F3cosβ3

+F4cosβ4–S3sinβ3–S4sinβ4= 0 (3.1)

Phương trình cân bằng lực theo phương ngang của xe:

- m Vsinα–m v (α ε +  ) cosα+S1cosβ1+S2cosβ2+F1sinβ1+F2sinβ2+F3sinβ3

+F4sinβ4+S3cosβ3+S4cosβ4= 0 (3 2)

Phương trình cân bằng mômen quanh trục đứng O Z :

- J ε+(S1cosβ1+S2cosβ2)lt+(F1sinβ1+F2sinβ2)lt–(S3cosβ3+ S4cosβ4)ls –(F3sinβ3

+ F4sinβ4)ls+(S1sinβ1–S2sinβ2)

M [(S1cosβ1+S2cosβ2+F1sinβ1+F2sinβ2+F3sinβ3+F4sinβ4+S3cosβ3

+S4cosβ4)sinα +(–S1sinβ1–S2sinβ2+F1cosβ1+F2cosβ2+F3cosβ3 +F4cosβ4–S3sinβ3–

+ F4sinβ4)ls+(S1sinβ1–S2sinβ2)

3.1.2 Mô tả các quan hê động học trong mô hình

Xác định các quan hệ trong động học của bánh xe:

Hình3.3 mô tả quỹ đạo của trọng tâm trọng mặt phẳng (OXY) Trọng tâm

của ô tô chuyển động với vận tốc V tiếp tuyến với đường cong quỹ đạo, bởi vậy

tại một thời điểm, ở trọng tâm xuất hiện gia tốc hướng tâm có vị trí V (α ε +  )

Các thành phần tốc độ của trọng tâm trên hệ tọa độ cố định là:

Hình 3 3 Mô hình các quan hệ động học

Các thành phần gia tốc của trọng tâm trên hệ tọa độ cố định là:

Để tính các thông số của bánh xe cần xác định các quan hệ động học góc

lệch bên bánh xe αi, cỏc vận tốc thành phần X Y i, i và độ trượt bánh xe sxi với

dx1 = cos α − 2 ε  cos θ dy1 =v sin α +a2 ε  sin θP

P

a v

dx2 = cos α + 2 ε  cos θ dy2 =dy1

θ ε

Hình 3.4 Xác định vận tốc thành phần của các bánh xe