Nêu vai trò nghiên cứu động lực học ôtô mô hình không gian xây dựng phương trình và xác định các ngoại lực tác dụng

Về mặt kỹ thuật các loại phương tiện tham gia giao thông phải đảm bảo được tính điều khiển ở mức độ tốt nhất, tức là phải đảm bảo được quỹ đạo chuyển động của ôtô khi có tín hiệu điều kh

bộ giáo dục và đào tạo trường đại học bách khoa hà nội

-o0o -

NGUYễN Quý TOàN

Nghiên cứu ảnh hưởng của hệ treo đến

Mục lục

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

Danh mục các bảng, hình vẽ

Chương 1: Đặt vấn đề

1.1 Vai trò của ôtô trong xã hội

1.2 Nghiên cứu động lực học ôtô

Chương 2: Xây dựng mô hình

2.1 Mục tiêu

2.2 Mô hình

2.2.1 Mô hình không gian

2.2.2 Xây dựng phương trình

2.2.3.Xác định các ngoại lực tác dụng

2.2.3.1 Xác định các phản lực từ đường tác dụng lên bánh xe

2.2.3.2 Xác định hệ số bám của bánh xe với đường

Chương 3: Khảo sát thông số ảnh hưởng

3.1

3.1.1 Khảo sát ảnh hưởng của phân bố mômen

3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của độ chậm tác dụng

3.1.3 Khảo sát ảnh hưởng của mômen phanh trên các loại đường khác nhau

3.2 Khảo sát đặc tính quay vòng của xe trên đường khô và đường ướt khi vận tốc không đổi

3.2.1 Đồ thị mô tả góc quay bánh xe

3.2.2 Các kết quả thu được

Lời nói đầu

Ngày nay, nền kinh tế của Việt Nam đang trên đà tăng trưởng mạnh, đời sống của người dân tăng cao nên nhu cầu đi lại, mua sắm các phương tiện cá nhân cũng tăng Trong khi đó điều kiện đường sá được cải thiện rất nhiều, tốc độ trung bình của ôtô được nâng cao, tốc độ của xe tăng lên làm cho thời gian lưu thông

được rút ngắn lại, mang lại nhiều lợi ích về mặt kinh tế nhưng khi tăng vận tốc lên cao lại liên quan đến vấn đề tai nạn giao thông Hiện nay tai nạn giao thông

đang là vấn đề thời sự nóng bỏng Để cải thiện về vấn đề tai nạn giao thông cần phải nâng cao ý thức của người tham gia giao thông, người điều khiển các loại phương tiện cơ giới đường bộ: ôtô, xe máy Về mặt kỹ thuật các loại phương tiện tham gia giao thông phải đảm bảo được tính điều khiển ở mức độ tốt nhất, tức là phải đảm bảo được quỹ đạo chuyển động của ôtô khi có tín hiệu điều khiển của người lái xe

Việc nghiên cứu về vấn đề quỹ đạo chuyển động của ôtô với Việt Nam hiện nay là rất cần thiết, nó là cơ sở để đánh giá chất lượng của các loại ôtô khi nhập vào Việt Nam, khai thác các phương tiện hiện có, đồng thời là cơ sở để đánh giá chất lượng của các loại ôtô khi cải tiến, lắp ráp, hoán cải mục đích sử dụng và nâng cao an toàn trong chuyển động, góp phần đẩy nhanh nền kinh tế của nước nhà và thực hiện các nghị định của Chính phủ về an toàn giao thông

Xuất phát từ các yêu cầu thực tế, tác giả đã lựa chọn đề tài nghiên cứu của mình liên quan đến quỹ đạo chuyển động của ôtô, với mong muốn đóng góp một phần công sức của mình vào vấn đề an toan giao thông cũng như có được kiến thức về tính điều khiển và quỹ đạo chuyển động của ôtô phục vụ công việc của mình sau này

nghiên cứu động lực học ôtô, thiết lập mô hình hệ thống treo, chọn mô hình lốp, khảo sát các thông số ảnh hưởng như phân bố mômen, kích động mặt đường, các thông số của thời tiết như đường khô, đường ướt

Luận văn được thực hiện tại Bộ môn ôtô - Đại Học Bách Khoa Hà Nội, dưới sự hướng dẫn khoa học của Tiến sĩ Võ Văn Hường Tác giả chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của Tiến sĩ cùng các thầy trong bộ môn ôtô

Mặc dù đã có nhiều nỗ lực, nhưng do trình độ, thời gian nghiên cứu còn hạn chế nên các vấn đề được trình bày trong luận văn chưa thể đáp ứng được mọi yêu cầu đề ra Tác giả sẽ rất cảm ơn về mọi sự đóng góp, bổ xung để luận văn hoàn thiện hơn

Hà nội, ngày /11/2008 Tác giả

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt

-C L R2(N m/ ) : Độ cứng hướng kính lốp sau dãy phải

-C L L2(N m/ ) : Độ cứng hướng kính lốp sau dãy trái

- C N m( / ) : Độ cứng hệ thống treo

-C1R(N m/ ) : Độ cứng treo trước dãy phải

- 1L( / )

C N m : Độ cứng treo trước dãy trái

-C2R(N m/ ) : Độ cứng treo sau dãy phải

-C2L(N m/ ) : Độ cứng treo sau dãy trái

- K1R(Ns m/ ) : Hệ số cản hệ thống treo trước dãy phải

- K1L(Ns m/ ) : Hệ số cản hệ thống treo trước dãy trái

- K2R(Ns m/ ) : Hệ số cản hệ thống treo sau dãy phải

- K2L(Ns m/ ) : Hệ số cản hệ thống treo sau dãy trái

J kgm : Mômen quán tính trục y của lốp sau dãy trái

- h m1( ) : Chiều cao mấp mô của đường phía trước

- h m2( ) : Chiều cao mấp mô của đường phía sau

ξ : Vận tốc phương thẳng đứng cầu trước dãy phải

- ξA L1(m s/ ) : Vận tốc phương thẳng đứng cầu trước dãy trái

- ξA R2(m s/ ) : Vận tốc phương thẳng đứng cầu sau dãy phải

- ξA L2(m s/ ) : Vận tốc phương thẳng đứng cầu sau dãy trái

Danh mục các bảng và hình vẽ

Hình 1.1.Quan hệ điều khiển và độ tin cậy của hệ “Đường – Người – Xe” 11

Hình 1.2.Hệ “Đường – Người – Xe” 12

Hình 1.3.Trạng thái quay vòng thiếu của xe 14

Hình 1.4.Trạng thái quay vòng thừa của xe 14

Hình 1.5.Lực liên kết giữa bánh xe và đường 15

Hình 1.6.Sơ đồ điều khiển của lái xe 16

Hình 2.1.Mô hình động lực học theo phương bằng 20

Hình 2.2.Mô hình động lực học theo phương cạnh 21

Hình 2.3.Mô hình động lực học theo phương đứng 22

Hình 2.4.Thông số động lực học các loại bánh xe 25

Hình 2.5.Đồ thị lực tương tác bánh xe theo hệ số trượt 27

Hình 2.6.Hàm Ammon 28

Hình 2.7.Hệ số bám cực đại và hệ số bám khi trượt trên các loại đường khác nhau với hai trạng thái khô và ướt 29

Hình 3.1.Đồ thị mômen bánh xe (M1=0.5M, M2 = 0.5M) 32

Hình 3.2.Đồ thị mômen bánh xe (M1=0.6M, M2 = 0.4M) 33

Hình 3.3.Đồ thị mômen bánh xe (M1=0.4M, M2 =0.6M) 34

Hình 3.4.Đồ thị hệ số trượt 35

Hình 3.5.Đồ thị hệ số bám (M1=0.5M, M2 = 0.5M) 36

Hình 3.6.Đồ thị hệ số bám (M1=0.6M, M2 = 0.4M) 37

Hình 3.7.Đồ thị hệ số bám (M1=0.4M, M2 =0.6M) 38

Hình 3.8.Đồ thị lực phanh (M1=0.5M, M2 = 0.5M) 39

Hình 3.9.Đồ thị lực phanh (M1=0.6M, M2 = 0.4M) 40

Hình 3.10.Đồ thị lực phanh (M1=0.4M, M2 =0.6M) 41

Hình 3.11.Đồ thị gia tốc phanh 42

Hình 3.12.Đồ thị vận tốc (M1=0.5M, M2 = 0.5M) 43

Hình 3.13.Đồ thị vận tốc (M1=0.6M, M2 = 0.4M) 44

Hình 3.15.Đồ thị quãng đường phanh 46

Hình 3.16.Đồ thị mômen bánh xe (At=-0.2) 47

Hình 3.17.Đồ thị mômen bánh xe (At=0) 48

Hình 3.18.Đồ thị mômen bánh xe (At=0.2) 49

Hình 3.19.Đồ thị hệ số trượt 50

Hình 3.20.Đồ thị hệ số bám (At = -0.2) 51

Hình 3.21.Đồ thị hệ số bám (At = 0) 52

Hình 3.22.Đồ thị hệ số bám (At=0.2) 53

Hình 3.23.Đồ thị lực phanh (At=-0.2) 54

Hình 3.24.Đồ thị lực phanh (At=0) 55

Hình 3.25.Đồ thị lực phanh (At=0.2) 56

Hình 3.26.Đồ thị gia tốc phanh 57

Hình 3.27.Đồ thị vận tốc (At=-0.2) 58

Hình 3.28.Đồ thị vận tốc (At=0) 59

Hình 3.29.Đồ thị vận tốc (At=0.2) 60

Hình 3.30.Đồ thị quãng đường phanh 61

Hình 3.31.Kết quả phanh trên đường khô (M1=0.5M, M2 = 0.5M) 62

Hình 3.32.Kết quả phanh trên đường ướt (M1=0.5M, M2 = 0.5M) 63

Hình 3.33.Kết quả phanh trên đường khô (M1=0.6M, M2 = 0.4M) 64

Hình 3.34.Kết quả phanh trên đường ướt (M1=0.6M, M2 = 0.4M) 65

Hình 3.35.Kết quả phanh trên đường khô (M1=0.4M, M2 =0.6M) 66

Hình 3.36.Kết quả phanh trên đường ướt (M1=0.4M, M2 =0.6M) 67

Hình 3.37.Đồ thị mô tả góc quay bánh xe 69

Hình 3.38.Quan hệ β = f t( ) 70

Hình 3.39.Quan hệ ψ = f t( ) 71

Hình 3.40.Quan hệ ψ = f t( ) 72

Hình 3.41 Quan hệ ∆ =α f t( ) 73

Hình 3.42 Quan hệ αy F = f t( ) 74 Hình 3.43 Quỹ đạo xe khi quay vòng trên đường khô 75 Hình 3.44 Quỹ đạo xe khi quay vòng trên đường ướt 76

Chương 1 Đặt Vấn đề 1.1 Vai trò của ôtô trong xã hội

Ôtô là thiết bị dùng để chuyên chở người và hàng hoá, có vai trò quan trọng trong đời sống của con người Người ta sử dụng ôtô vào rất nhiều mục đích khác nhau với tính cơ động và những ưu việt của mình nên ôtô đã nhanh chóng chiếm lĩnh nhu cầu thiết yếu của con người

Ngành công nghiệp ôtô Việt Nam đang trong quá trình hình thành và phát triển, những năm vừa qua đã đạt được nhiều kết qủa khả quan Bước đầu đang trên đà hội nhập với khu vực và thế giới Chủ trương hiện nay của Chính phủ đưa

ra là tăng tỉ lệ nội địa hoá trong các sản phẩm, dần tiến tới chế tạo được sản phẩm mang thương hiệu Việt Nam Vừa rồi chúng ta đã xuất được lô hàng xe buýt đầu tiên sang châu Mỹ, đó là thắng lợi đầu tiên của nền công nghiệp non trẻ, là động lực khích lệ để các nhà nghiên cứu và sản xuất ôtô trong nước đầu tư chất xám, tài chính vào ngành công nghiệp ôtô Để đạt được những mục tiêu này cần quan tâm nghiên cứu sâu hơn về các cụm chi tiết, các hệ thống cũng như điều kiện làm việc của ôtô để có thể có những giải pháp kỹ thuật can thiệp sâu hơn vào trong các cụm hệ thống nhằm phát huy được các đặc tính tối ưu của chúng

Nền kinh tế của nước ta đang trên đà tăng trưởng mạnh mẽ, nhu cầu đi lại, mua sắm của con người tăng cao nên số lượng phương tiện giao thông đường bộ như ôtô, môtô tham gia giao thông tăng nhanh Số lượng các phương tiện giao thông tăng nhanh gây ô nhiễm môi trường, tai nạn giao thông

Trong cuốn sách Dynamik der Kraftfahrzeuge, Mitschke đã đưa ra quan hệ

điều khiển và độ tin cậy của hệ “Đường – Xe – Người” biễu diễn như trên hình 1.1:

Mô tả như trên hình 1.1, Mitschke đã đưa ra hai mức giới hạn: mức an toàn “0”

và mức nguy hiểm “1” Giữa hai mức an toàn và nguy hiểm là hai mức: mức không tin cậy “M1” và mức tin cậy “M2” Mức không tin cậy M1 bao gồm hệ

“Đường – Xe – Người”: xe ở đây đó là tính công nghệ, là tình trạng kĩ thuật;

đường được hiểu là bề mặt, là gió, là tín hiệu và người ở đây đó là kĩ năng, văn hoá, ý thức xã hội Tất cả hình thành cấu trúc tổ hợp lên khả năng xuất hiện tai nạn hay nói khác tai nạn có thể xảy ra do một trong ba yếu tố của hệ “Đường –

Xe – Người” Do vậy, mức M1 càng thấp càng tốt Ngược lại, mức tin cậy M2 càng cao càng tốt Tại thời điểm t0, khi có nhiễu, xuất hiện 3 trạng thái điều khiển: điều khiển sai, không điều khiển, điều khiển đúng Nếu điều khiển sai sẽ dẫn tới giới hạn nguy hiểm sớm hoặc không điều khiển tuy chậm hơn nhưng cũng dẫn tới giới hạn nguy hiểm Ngược lại, nếu điều khiển đúng sẽ dẫn tới giới hạn an toàn

Giới hạn nguy hiểm

Điều khiển sai

Nhiễu Xe M1

0

M2 1

Hình 1.1 Quan hệ điều khiển và độ tin cậy của hệ ”Đường–Xe–Người”

vấn đề như xe bị giới hạn vật lý, đặc biệt là khả năng điều khiển của con người là giới hạn Do vậy luôn tiềm ẩn những yếu tố không an toàn bên trong nó, từ đó đặt

Nghiên cứu động lực học ôtô là tìm ra qui luật chuyển động của ôtô từ đó xác

định giới hạn an toàn, tìm sự tương thích giữa lái xe và xe, mở rộng khả năng

điều khiển xe của lái xe

Nghiên cứu động học và động lực học ôtô là nghiên cứu mối quan hệ giữa hệ thống “Đường – Xe – Người”

-Lực -Vận tốc

Hiện nay với sự phát triển của ngành công nghệ ôtô thì những ôtô ra đời của thế hệ sau luôn có vận tốc lớn hơn và hướng tới giới hạn trượt vật lý( bánh xe có thể bị trượt) Chứng tỏ ôtô ngày càng hoàn thiện về kết cấu tức khả năng thích ứng động lực học tốt hơn, ngày càng hướng tới an toàn động lực học, an toàn tích cực

Chỉ tiêu để đánh giá ôtô là vận tốc, gia tốc, quỹ đạo chuyển động, thông qua thông số chung để đánh giá là trạng thái quay vòng của xe

Trường hợp 2 α α1− 2 > 0: ôtô có tính năng quay vòng thiếu, ở trường hợp này

xe có khả năng tự giữ được hướng chuyển động thẳng nhờ lực ly tâm Flt có chiều ngược với tác dụng của lực ngang Fy (hình 1.3) Trường hợp này lái xe sẽ nặng hơn nhưng xe vẫn ổn định

Hình 1.3 Trạng thái quay vòng thiếu của xe

Trường hợp 3 α α1− 2< 0: ôtô có tính năng quay vòng thừa, ở trường hợp này xe bị mất khả năng chuyển động ổn định vì chiều của lực ly tâm Flt trùng với chiều của lực ngang Fy Sự mất ổn định càng lớn khi vận tốc của xe càng cao, vì lực ly tâm

tỷ lệ với bậc 2 của vận tốc Để tránh khả năng lật đổ xe trong trường hợp này, người lái phải nhanh chóng đánh lái theo hướng ngược lại với chiều xe bị lệch để

mở rộng bán kính quay vòng Trường hợp này xe quay ít nhưng vào cua nhiều, gây mất ổn định nên tránh

Những thông số ảnh hưởng đến chỉ tiêu đánh giá đối với xe:

Hình 1.5 Lực liên kết giữa bánh xe với đường

Trên hình 1.5, gọi F F F x, y, z là các lực liên kết giữa bánh xe với đường Và chúng được tính thông qua quan hệ của lốp với đường Với F xlà lực dọc có phương dọc chiều chuyển động có tác dụng kéo xe chuyển động về phía trước

y

F là lực ngang có phương vuông góc với chiều chuyển động, tác dụng giữ cân bằng cho xe F z là phản lực tác dụng theo phương thẳng đứng từ mặt đường vào bánh xe

Theo quan điểm cổ điển thì mômen từ động cơ truyền xuống bánh xe khi tăng tốc, mômen phanh, góc quay vô lăng, các ngoại lực như: gió, đường nghiêng là các yếu tố chính gây ra chuyển động cho xe Theo quan điểm mới thì các yếu tố trên chỉ là điều kiện cần nhưng chưa đủ để cho xe chuyển động Các lực , ,

Xe Lái xe

Hình 1.6 Sơ đồ điều khiển của lái xe

Tại thời điểm ban đầu xe đang chuyển động với vận tốc v0 trên một cung ρ0 và

đại lượng nhiễu như gió, bề mặt đường, hướng nhìn Lái xe điều khiển xe sao cho

xe chạy an toàn và đạt được mục tiêu ρ ,v Nhưng đối với xe thì khả năng động lực học ôtô bị giới hạn để phù hợp với kết cấu, khả năng điều khiển của lái xe bị giới hạn do sức khoẻ, điều kiện tiện nghi trên xe do đó người ta nghiên cứu động lực học chuyển động của ôtô nhằm đánh giá cũng như xác định chất lượng khai thác ôtô trong những điều kiện khác nhau Trong đó vấn đề điều khiển ôtô không thể thiếu trong quá trình nghiên cứu, nhất là trong thời gian gần đây chất lượng

ôtô cũng như điều kiện đường sá tăng lên rõ rệt, vận tốc trung bình của ôtô có thể

đạt 60km/h là tín hiệu đáng mừng cho lĩnh vực giao thông nước nhà

Để giảm thiểu tai nạn giao thông do ôtô gây ra ngoài việc nâng cao trình độ,

kỹ thuật, ý thức của con người điều khiển, cần phải giảm thiểu các tai nạn do yếu

tố kỹ thuật gây ra: kết cấu toàn bộ ôtô, tính điều khiển, các thiết bị an toàn bị

động Với tốc độ phát triển của khoa học công nghệ như ngày nay ngoài việc

đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của các cụm tổng thành thì việc cải thiện tính điều

khiển của ôtô đang được các nhà khoa học rất quan tâm Trong đó tính điều khiển và quỹ đạo chuyển động của ôtô là một mảng nghiên cứu rộng, nó liên quan đến nhiều lĩnh vực: điều khiển tự động, cơ khí, khí động lực…

Quỹ đạo chuyển động của ôtô liên quan đến tính dẫn hướng của xe Tính dẫn hướng của ôtô là khả năng giữ được hướng chuyển động của ôtô theo góc quay vô lăng khi chịu tác dụng của các lực và mômen ngoại cảnh Sự chuyển động của

ôtô trên đường đòi hỏi phải thực hiện theo quỹ đạo chuyển động và góc quay vô lăng phải chặt chẽ hơn Trong thực tế chỉ cần một sai lầm nhỏ trong điều khiển sẽ dẫn tới mất quỹ đạo chuyển động và gây mất an toàn giao thông Như khi chuyển

động với vận tốc cao khi ôtô vào đường vòng, gặp chướng ngại vật, phanh xe quá ngặt dẫn đến bó lết các bánh xe làm mất khả năng điều khiển hoặc gia tốc hướng tâm tăng lên đột ngột dẫn đến hiện tượng trượt bên của các bánh xe gây nên lật

đổ

ở các nước có nền công nghiệp ôtô hiện đại, vấn đề đảm bảo tính điều khiển của ôtô được các tiêu chuẩn pháp lý đề cập tỉ mỉ, do vậy góp phần rất lớn trong việc giảm thiểu các tai nạn giao thông Cho nên với nền công nghiệp ôtô non trẻ như Việt Nam việc nghiên cứu tìm hiểu về vấn đề này rất cần thiết để phục vụ tốt cho khai thác, sử dụng các loại ôtô đã, đang và sẽ được sản xuất tại thị trường Việt Nam

Do mối liên quan giữa quỹ đạo chuyển động với góc điều khiển vô lăng nên vấn đề đặt ra thuộc lĩnh vực điều khiển quỹ đạo chuyển động và phương pháp nghiên cứu ở dạng các bài toán trong lý thuyết điều khiển tổng quát

Khi nghiên cứu về quỹ đạo chuyển động của ôtô, từ trước đến nay khi tính toán các thông số kết cấu, những nhân tố ảnh hưởng đến tính chất quay vòng của

xe ôtô, chưa tính đến biến dạng của lốp xe cho nên giữa bánh xe và mặt đường

hệ đơn thuần về mặt hình học

Trong thực tế, do trên xe ôtô sử dụng bánh xe cao su đàn hồi nên khi ôtô chuyển động trên đường bánh xe bị biến dạng làm cho quan hệ động học của mô hình bị sai khác, lúc đó quỹ đạo chuyển động của xe cũng như các tính chất quay vòng sẽ không còn đúng với trường hợp tính toán theo lý thuyết, sẽ có những sai

số dẫn đến việc phân tích đánh giá các chỉ tiêu về quỹ đạo chuyển động của ôtô không còn chính xác

Hơn nữa về khía cạnh an toàn giao thông hiện nay, các loại phương tiện vận tải

đường bộ đã nâng cao tốc độ chuyển động, điều kiện đường sá tốt hơn cho nên việc tăng tốc độ trung bình của xe ôtô mang lại nhiều lợi ích về mặt kinh tế nhưng nếu chúng ta vẫn sử dụng các phương pháp tính toán đơn giản để đánh giá các chỉ tiêu về quỹ đạo chuyển động của ôtô sẽ không đảm bảo về mặt an toàn cho các phương tiện giao thông Hiện nay vấn đề an toàn giao thông lại đang là vấn đề nóng của xã hội

Về mặt thiết kế mới, cải tạo, chuyển đổi mục đích sử dụng của xe cần thiết phải kiểm tra lại các chỉ tiêu, các nhân tố ảnh hưởng đến tính chất quay vòng cũng như quỹ đạo chuyển động của ôtô

Như vậy, qua các phân tích trên để nghiên cứu quỹ đạo chuyển động của ôtô chỉ căn cứ vào các quan hệ hình học thì chưa đủ, cần thiết phải kể đến ảnh hưởng của

điều kiện chuyển động, các đặc tính biến dạng của lốp cao su đàn hồi, thông số kết cấu của xe Khi đó kể đến các yếu tố này nó làm cho quan hệ của ôtô bị thay

đổi, làm cho tính quay vòng của ôtô có thể là quay vòng đủ hoặc quay vòng thiếu hoặc quay vòng thừa

CHƯƠNG 2 Xây dựng mô hình 2.1 Mục tiêu

+ Ôtô là một chỉnh thể tác động của các ngoại lực khác nhau, do vậy chuyển

động của các khối lượng trong cơ hệ là tương đối Vì vậy nghiên cứu tổng thể là một nhu cầu thực tế Nghiên cứu động lực học ôtô để thấy mối quan hệ giữa lực

và chuyển động Mục tiêu của luân văn là đi xây dựng mô hình không gian nghiên cứu dao động ôtô

+ Giả thiết:

- Coi trọng tâm của khối lượng được treo trước m1 nằm trong mặt phẳng ngang chứa trọng tâm khối lượng không được treo, trọng tâm khối lượng được treo sau m2 nằm trong mặt phẳng ngang chứa trọng tâm khối lượng không được treo Trong tâm của các khối lượng không lệch khỏi mặt phẳng ngang khi dao

được phương trình toán học mô tả trạng thái dao động tổng quát của ôtô

Hình 2.1 Mô hình động lực học theo phương bằng

Hình 2.2 Mô hình động lực học theo phương cạnh

Hình 2.3 Mô hình động lực học theo phương đứng

2.2.2 Xây dựng phương trình

Sử dụng mô hình động lực học theo phương bằng (hình 2.1) và mô hình động lực học theo phương cạnh (hình 2.2) áp dụng phương trình Lagrange loại II để lập phương trình ta có phương trình chuyển động của hệ:

2 2 1 1 1 1 1 1 1 1

+ F X R1,F X L1,F Y R1,F Y L1: là các lực tương tác của bánh xe trước với đường

+ F X R2,F X L2,F Y R2,F Y L2: là các lực tương tác của bánh xe sau với đường

+ δ δ1R, 1L: góc đánh lái của các bánh xe trước bên phải và bên trái

wx wy

ρ ρ

Ai i

L Ai Ai i L

ϕ J

Fx

A y

Hình 2.4a Thông số động lực học các loại bánh xe

x r s

ý tưởng của Ammon cũng trùng với các tác giả trên, song mô hình Ammon

có vẻ rõ ràng và tường minh hơn Ta biết rằng trong một cặp truyền lực lốp -

đường, có một số giá trị dễ dàng quan sát được như max, min, ,max,

Ta có nhận xét, trong miền tuyến tính do đàn hồi của cao su và khí, lực FX

tăng gần tuyến tính với s trong miền s<s Fxmax Khi s>s Fxmax có nghĩa là lốp bắt

đầu trượt (lết hoặc quay) Độ cứng pháp tuyến của lốp có thể xác định được; F xmax

có thể đo được và ta dễ dàng suy ra smax F xmin cũng có thể đo được Điểm uốn

swpcó thể xác định Tuy nhiên điểm uốn swpcó thể ít ảnh hưởng trong toàn cục Trên cơ sở đó Ammon đã đưa ra hàm mẫu sau:

Hình 2.6 Hàm Ammon ( )

2 0

2 2

2 2

ϕ ϕ ϕ

=

max

WP WP

s s

ξ =Thông thường :

Hình 2.7.Hệ số bám cực đại và hệ số bám khi trượt trên các loại đường khác nhau với

hai trạng thái khô và ướt

Tuỳ theo điều kiện thí nghiệm của từng cặp lốp-đường mà độc giả có thể

ước lượng và hiệu chỉnh các tham số max

0

L Z

C s m

max

WP WP

s s

α ϕ

ϕ α

= = ữ : Vết tiếp xúc giữa lốp và đường

Như vậy sau khi đã xác định được hệ số trượt ta có thể xác định được lực tương tác giữa bánh xe với đường như sau:

, 2 , 2 ,

, 2 , 2

max max , 2 , 2 ,

, , , 2 , 2

s s

s

s

α ϕ

ϕ α

α

α ϕ α

Kết hợp các hệ phương trình 2.1, 2.5, 2.17 ta có hệ phương trình tổng quát mô tả dao động của mô hình không gian ôtô:

3.1 Khảo sát các thông số kết cấu và sử dụng đến khả năng truyền lực

Hình 3.2 Đồ thị mômen bánh xe (trường hợp M1= 0.6M M; 2 = 0.4M )

Hình 3.3 Đồ thị mômen bánh xe (trường hợp M1 = 0.4M M; 2 = 0.6M )

Hình 3.4 Đồ thị hệ số trượt

Hình 3.5 Đồ thị hệ số bám(trường hợp M1 =M2 =M / 2)

Hình 3.6 Đồ thị hệ số bám(trường hợp M1= 0.6M M; 2 = 0.4M )