Khảo sát động lực học và quỹ đạo chuyển độngcủa xe UAZ 469 khi phanh

Luận văn

Bộ giáo dục và đào tạo

Trường đại học nông nghiệp i

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nông Văn Vìn

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan rằng những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và ch−a hề đ−ợc sử dụng để bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đ"

đ−ợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều đ" đ−ợc chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả

Đặng Đình Hiên

Lời cảm ơn

Trong quá trình thực hiện đề tài này, tôi đ" nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tận tình của các thầy, cô giáo trong Khoa Cơ Điện và các thầy cô trong trường Nhân dịp này, cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến:

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nông Văn Vìn đ" chỉ bảo từ việc định hướng ban đầu, giải quyết từng nội dung đề tài, đến sửa đổi những sai sót để hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ, giáo viên bộ môn Động Lực - Khoa Cơ Điện và toàn thể các thầy cô giáo trong Khoa Cơ Điện - Trường Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các thầy cô giáo đ" trực tiếp giảng dạy tôi trong quá trình học tập tại trường và các thầy cô giáo Khoa Sau Đại Học - Trường Đại học nông nghiệp I - Hà Nội

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy cô Khoa Cơ Giới - Trường Cao đẳng nghề cơ khí nông nghiệp đ" tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này

Tôi xin chân thành cảm ơn sự nhiệt tình giúp đỡ của gia đình và người thân

đặc biệt là vợ tôi đ" luôn luôn động viên tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Một lần nữa tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất của mình tới tất cả những tập thể và cá nhân đ" dành cho tôi mọi sự giúp đỡ quý báu, cộng tác và tài trợ kinh phí cho tôi trong quá trình hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn !

Tác giả

Mục lục Trang

1.2 Mục đích, nội dung và phương pháp nghiên cứu của đề tài 3

2.1 Cơ sở lý luận để đánh giá quá trình phanh ô tô 5 2.1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống phanh trên ô tô 5

2.2 Tổng quan về động lực học điều khiển và quỹ đạo chuyển động

của ô tô

14

2.2.2 Vấn đề an toàn giao thông và quỹ đạo chuyển động 16 2.3 Điều chỉnh động lực học hướng để nâng cao tính an toàn chủ động

của ô tô

18 2.3.1 Phương pháp điều chỉnh động lực học hướng 18

2.3.2 Các hệ thống điều chỉnh động lực học hướng 18

3 Xây dựng mô hình toán nghiên cứu, khảo sát tính chất động lực

học và quỹ đạo chuyển động của xe khi phanh

3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của sự cố mất mô men phanh trên các bánh

xe đến các chỉ tiêu phanh và tính ổn định hướng của ô tô khi

Danh mục các bảng Trang Bảng 3.1 Phương án khảo sát cho các trường hợp phanh khi không 42

xoay bánh lái và có sự cố mất mô men phanh trên các bánh xe

Bảng 3.2 Phương án khảo sát cho các trường hợp phanh xe khi không 61

xoay bánh lái và có sự cố chậm tác dụng của dẫn động phanh

trên các bánh xe

Bảng 4.1 Kết quả thí nghiệm xác định mô men quán tính ô tô UAZ-469 77

Bảng 4.2 Kết quả thí nghiệm quá trình phanh xe ô tô UAZ-469 89

Bảng 4.3 So sánh quá trình phanh LT & TN khi phanh xe trên đường 95

thẳng và không có sự cố

Danh mục các hình Hình 2.1 ảnh hưởng của vận tốc ban đầu v0 và hệ số bám ϕ đến qu"ng 8

Hình 2.2 Sơ đồ xác định góc xoay thân xe và độ lệch của ô tô khi phanh 11

Hình 2.4 Mô hình hệ thống điều khiển của ô tô 15

Hình 3.1 Quan hệ động học của ô tô trong mô hình phẳng tổng quát 25

Hình 3.2 Xác định vị trí trọng tâm ô tô tại một thời điểm nhất định 28

Hình 3.3 Sơ đồ xác định gia tốc trọng tâm ô tô 28

Hình 3.5 Mô hình tính toán cho ô tô trong trường hợp không xoay bánh lái 31

Hình 3.6 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh 32

Hình 3.7 Sơ đồ xác định các phản lực ngang của các bánh xe 34 (khi quay trái)

Hình 3.8 Sơ đồ xác định các phản lực ngang của các bánh xe 34

(khi quay phải) Hình 3.9 Sơ đồ xác định vận tốc của các bánh xe (khi quay vòng trái) 35 Hình 3.10 Sơ đồ xác định vận tốc của các bánh xe (khi quay vòng phải) 36 Hình 3.11 Sơ đồ xác định quỹ đạo biên của ô tô 39 Hình 3.12 Quỹ đạo chuyển động khi xe đi thẳng mất phanh đều 43

trên các bánh xe

Hình 3.13 Quỹ đạo chuyển động khi xe đi thẳng mất phanh đều ở 45

các bánh trên cùng một cầu

Hình 3.14 Các kết quả khảo sát khi xe phanh gấp trên đường thẳng 47

và có sự cố mất 25% mô men phanh trên bánh 1

Hình 3.15 Các kết quả khảo sát khi xe phanh gấp trên đường thẳng 50

và có sự cố mất 25% mô men phanh trên bánh 4

Hình 3.16 Các kết quả khảo sát khi xe phanh gấp trên đường thẳng 53

và có sự cố mất 25% mô men phanh trên bánh 1 & 3

Hình 3.17 Các kết quả khảo sát khi xe phanh gấp trên đường thẳng 56

và có sự cố mất 25% mô men phanh trên bánh 1 & 4

Hình 3.18 Đồ thị lực phanh trên bánh xe số 1 và bánh xe số 2 58 Hình 3.19 Đồ thị lực phanh trên bánh xe số 3 và bánh xe số 4 59 Hình 3.20 Đồ thị lực phanh trên bánh xe thứ i khi có sự cố 60 chậm tác dụng của dẫn động phanh

Hình 3.21 Quỹ đạo chuyển động khi xe đi thẳng có sự cố 62

chậm tác dụng của dẫn động phanh trên tất cả các bánh xe

Hình 3.22 Quỹ đạo chuyển động khi xe đi thẳng có sự cố chậm tác dụng 63

của dẫn động phanh giống nhau ở các bánh xe trên cùng một cầu Hình 3.23 Các kết quả khảo sát khi xe phanh gấp trên đường thẳng và có 64

sự cố chậm tác dụng của dẫn động phanh 0.15 s ở bánh xe số 1 Hình 3.24 Giải thích hiện tượng có sự cố chậm tác dụng của 65

dẫn động phanh ở bánh xe số 1 Hình 3.25 Các kết quả khảo sát khi xe phanh gấp trên đường thẳng và có 67

sự cố chậm tác dụng của dẫn động phanh 0.15 s ở bánh xe số 4 Hình 3.26 Giải thích hiện tượng có sự cố chậm tác dụng của dẫn động 68

phanh ở bánh xe số 4 Hình 3.27 Các kết quả khảo sát khi xe phanh gấp trên đường thẳng 69

và có sự cố chậm tác dụng của dẫn động phanh 0.15 s ở các bánh xe số 1&3 Hình 3.28 Giải thích hiện tượng có sự cố chậm tác dụng của 70

dẫn động phanh ở các bánh xe số 1 & 3 Hình 3.29 Các kết quả khảo sát khi xe phanh gấp trên đường thẳng 71

và có sự cố chậm tác dụng của dẫn động phanh 0.15 s ở các bánh xe số 1 & 4

Hình 3.30 Giải thích hiện tượng có sự cố chậm tác dụng của 72

dẫn động phanh ở các bánh xe số 1 & 4 Hình 4.1 Sơ đồ treo ô tô bằng 2 dây mềm, khi đ" biết toạ độ trọng tâm 75

Hình 4.2 Sơ đồ bố trí thiết bị ghi dao động lắc của ô tô được treo 76

Hình 4.3 Đồ thị dao động lắc và xung ghi được trong một thí nghiệm 77

Hình 4.4 Một số hình ảnh trong quá trình thí nghiệm xác định 78

mô men quán tính xe UAZ-469 Hình 4.5 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của Sensor ư V1 81

Hình 4.6 Sơ đồ kết nối thiết bị 82

Hình 4.8 Sơ đồ nguyên lý đo và xử lý thông tin đo 84 Hình 4.9 Sơ đồ xử lý thông tin thí nghiệm đo vận tốc xe trong Dasylab 7.0 84 Hình 4.10 Một số hình ảnh trong quá trình thí nghiệm phanh 85 Hình 4.11 Sơ đồ xác định vị trí lắp sensor V1 trên xe thí nghiệm 87 Hình 4.12 Sơ đồ cấu tạo cơ cấu phanh xe UAZ – 469 88 Hình 4.13 Hình ảnh các chi tiết của cơ cấu phanh xe UAZ – 469 88 Hình 4.14 Sự thay đổi vị trí cam lệch tâm của cơ cấu phanh trong các 89 thí nghiệm

Hình 4.15 Kết quả xử lý số liệu bằng phần mềm DASYLAB 7.0 90

1 Mở đầu

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây, ngành vận tải ô tô nước ta phát triển nhanh cả

về số lượng và chủng loại Đồng hành với nó là sự gia tăng các vụ tai nạn giao thông đến mức báo động cao

“Theo Uỷ Ban An Toàn Giao Thông Quốc Gia, tính đến hết tháng 11 năm

2006 trên địa bàn cả nước ta xảy ra trên 13.000 vụ tai nạn giao thông làm chết hơn 11.000 người và hơn 10.000 người bị thương Đứng đầu vẫn là giao thông

đường bộ với 12.732 vụ, 11.123 người bị chết, 10.047 người bị thương cũng theo báo cáo UBATGT Quốc Gia, từ đầu năm tới nay đ" có thêm trên 74.000 xe

ô tô và trên 2,3 triệu xe mô tô đăng ký mới nâng tổng số phương tiện cơ giới

đường bộ cả nước lên tới 965.000 xe ô tô và 18,4 triệu xe mô tô các loại” [11]

Tai nạn giao thông không những gây thiệt hại lớn về người, mà còn gây thiệt hại lớn về tài sản của nhà nước và của công dân

“ Theo thống kê của các nước thì trong tai nạn giao thông đường bộ (72 ữ80)% do con người gây ra như lái xe say rượu, buồn ngủ, mệt mỏi v.v, (1,5 ữ5)% do hư hỏng máy móc, trục trặc về kỹ thuật và (18 ữ23)% do môi trường

Trong nguyên nhân hư hỏng do máy móc, trục trặc về kỹ thuật thì tỷ lệ tai nạn do các cụm của ô tô và máy kéo gây nên được thống kê như sau:

Phanh chân 52,2 – 74,4%

Phanh tay 4,9 – 16,1%

Lái 4,9 – 19,2%

Việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng hợp lý hệ thống phanh không tách rời các nghiên cứu về tính chất động lực học quá trình phanh ô tô Tính chất

động lực học khi phanh phụ thuộc vào đặc tính kỹ thuật của xe, đặc biệt là đặc tính kỹ thuật của hệ thống phanh Nói cách khác là để có cơ sở đánh giá hiệu quả phanh của một loại xe cụ thể và đưa ra được các chế độ sử dụng, chăm sóc bảo dưỡng hợp lý cần thiết phải nghiên cứu khảo sát tính chất động lực học quá trình phanh của loại xe đó trong các điều kiện sử dụng khác nhau

Xe UAZư469 do Liên Xô (cũ) sản xuất được nhập vào Việt Nam từ rất sớm (khoảng những năm 1970) Trong thời kỳ chiến tranh chống Mỹ, chủ yếu

được sử dụng trong quân đội và đ" phát huy tốt Sau khi chiến tranh kết thúc, các

xe này đ" được chuyển dần sang phục vụ nhu cầu của x" hội trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp và vận tải Loại xe này là loại xe 2 cầu chủ động, nhỏ gọn và có tính cơ động cao có thể hoạt động trên nhiều loại đường xá có địa hình phức tạp như đường nông thôn, đường trung du miền núi Mặc dù trong những năm gần đây do tốc độ gia tăng về chủng loại và số lượng ô tô ở nước ta khá

nhanh, nhiều hệ thống kết cấu hiện đại đ" trang bị cho ô tô nhằm thoả m"n càng nhiều nhu cầu của giao thông vận tải, song trên thực tế loại xe này vẫn còn được

sử dụng khá nhiều ở một số cơ quan đơn vị thuộc LLVT, ở vùng cao hoặc ở những nơi còn đang khó khăn về kinh tế, đặc biệt là ở các cơ sở đào tạo lái xe

Loại xe UAZ-469 thuộc thế hệ kỹ thuật cũ, sử dụng hệ thống phanh đơn giản Tuy vậy ít tìm thấy các tài liệu về các đặc tính động lực học của loại xe này

Với những lý do trên và được sự nhất trí, quan tâm giúp đỡ của PGS.TS Nông Văn Vìn, tôi chọn đề tài luận văn Thạc sỹ:

“ Khảo sát động lực học và quỹ đạo chuyển động của xe UAZ-469 khi phanh”

1.2 Mục đích, nội dung và phương pháp nghiên cứu của

đề tài

1.2.1 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu quá trình động lực học và quỹ đạo chuyển động của xe khi phanh nhằm đưa ra cơ sở lý giải một số trạng thái xảy ra tai nạn giao thông, qua

đó có thể tìm ra biện pháp nâng chất lượng hệ thống phanh, lựa chọn chế độ sử dụng hợp lý nhằm hạn chế tai nạn giao thông

1.2.2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Nội dung:

- Nghiên cứu tổng quan về điều khiển động lực học hướng chuyển động để nâng cao tính an toàn chủ động của ô tô

- Tìm hiểu các thông số kỹ thuật của xe UAZ- 469

- Xây dựng mô hình toán nghiên cứu tính chất động lực học của xe khi phanh

- Xây dựng chương trình tính để mô phỏng tính chất động lực học của xe trong qúa trình phanh

- Nghiên cứu thực nghiệm xác định mô men quán tính của xe UAZ -469 làm thông số đầu vào của mô hình khảo sát quá trình phanh

- Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến các chỉ tiêu đánh hiệu quả phanh

và quỹ đạo chuyển động của xe UAZ-469

Phương pháp nghiên cứu:

- áp dụng các phương pháp lý thuyết về cơ học, toán học để xây dựng mô hình nghiên cứu động lực học của xe khi phanh

- Sử dụng phương pháp mô phỏng số và phần mềm Matlab để mô phỏng tính chất động lực học của xe khi phanh

- Sử dụng phương pháp dao động xoắn đo trực tiếp mô men quán tính của

xe

- Thí nghiệm quá trình phanh xe ô tô xe UAZ-469 làm cơ sở kiểm chứng

độ tin cậy của mô hình toán

1.3 Đối tượng nghiên cứu của đề tài

Đề tài chọn đối tượng nghiên cứu là xe UAZư469 do Liên Xô (cũ) sản xuất Các thông số của xe được trình bày trong phụ lục 1

2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

2.1 Cơ sở lý luận để đánh giá quá trình phanh ô tô [12] 2.1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống phanh trên ô tô

2.1.1.1 Nhiệm vụ của hệ thống phanh

Quá trình phanh ô tô là quá trình tạo ra lực cản chuyển động, làm giảm vận tốc đến giá trị mong muốn hoặc đến khi ô tô dừng hẳn Trên ô tô người ta

sử dụng phương pháp dùng lực ma sát sinh ra ở cơ cấu phanh tạo ra mô men cản chuyển động quay của bánh xe

Xét về mặt biến đổi năng lượng, quá trình phanh là quá trình biến đổi động năng chuyển động của ô tô thành nhiệt năng sinh ra giữa hai bề mặt ma sát của cơ cấu phanh và giữa bánh xe với mặt đường, giữa các phần tử vật liệu chế tạo bánh xe Chính vì vậy để một hệ thống phanh có hiệu quả nó phải thoả m"n một loạt các yêu cầu riêng

2.1.1.2 Các yêu cầu đối với hệ thống phanh

- Khả năng tích nhiệt của hệ thống phanh: đây chính là khả năng hệ thống phanh có thể biến đổi động năng chuyển động của ô tô thành nhiệt năng và thải

ra môi trường xung quanh Yêu cầu này đòi hỏi vật liệu làm đôi bề mặt ma sát phải có tính năng làm việc ở nhiệt độ cao mà không làm thay đổi tích chất vật lý, khả năng tản nhiệt nhanh chóng của phanh, khả năng này phụ thuộc rất nhiều vào bề mặt làm việc

- Yêu cầu về thời gian chậm tác dụng : khi hệ thống phanh làm việc bao giờ cũng có sự trễ Sự trễ đó càng nhiều quá trình phanh càng kém hiệu quả Vì vậy yêu cầu này là thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh càng ngắn càng tốt

- Yêu cầu về lực bám trong quá trình phanh: đây là yêu cầu tận dụng khả năng bám của ô tô với mặt đường Lực phanh đạt cực đại khi có trị số đạt bằng lực bám Pp = Pω Nếu lực phanh lớn hơn lực bám Pp > Pω bánh xe sẽ bị trượt lê

- Yêu cầu đảm bảo sự ổn định của ô tô khi phanh và khả năng điều khiển của ô tô

- Yêu cầu về nhả phanh: Yêu cầu này đòi hỏi quá trình phanh ô tô phải

được kết thúc ngay khi người lái rời chân khỏi bàn đạp phanh

2.1.2 Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh

Để đánh giá hiệu quả của quá trình phanh ô tô có thể sử dụng các chỉ tiêu sau: gia tốc chậm dần lớn nhất jmax, qu"ng đường phanh nhỏ nhất Smin, thời gian phanh nhỏ nhất tmin và lực phanh riêng

Các chỉ tiêu trên được xác định trong điều kiện phanh ô tô không kéo rơ mooc và ngắt ly hợp để tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực

2.1.2.1 Gia tốc chậm dần khi phanh

max ( ϕ cos α sin α )

cơ ra khỏi hệ thống truyền lực nhằm làm giảm δj và tăng jmax Gia tốc phanh cực

đại phụ thuộc vào hệ số bám ϕ giữa lốp và mặt đường Giá trị của hệ số bám ϕ phụ thuộc vào kết cấu lốp, tình trạng mặt đường Trên đường nhựa tốt ϕ = 0,75 ữ 0,8 Nếu coi δj ≈ 1 và g = 10 m/s2 thì gia tốc phanh cực đại trên đường nhựa tốt

2.1.2.3 Quãng đường phanh

Qu"ng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượng phanh của ô tô Vì vậy trong tính năng kỹ thuật của ô tô, các nhà chế tạo thường cho biết qu"ng đường phanh của ô tô ứng với vận tốc bắt đầu phanh đ" định

So với các chỉ tiêu khác thì qu"ng đường phanh là chỉ tiêu mà người lái xe

có thể nhận thức được một cách trực quan và dễ dàng tạo điều kiện cho người lái

xe xử lý tốt trong khi phanh ô tô trên đường

Spmin- Qu"ng đường phanh ngắn nhất (tính từ khi bát đầu phanh đến khi xe dừng hẳn)

Qua biểu thức (2-4) ta thấy để giảm qu"ng đường phanh nhỏ nhất cần giảm hệ số δ , cho nên nếu người lái cắt ly hợp trước khi phanh thì qu"ng đường

2.1.2.4 Lực phanh và lực phanh riêng

Lực phanh và lực phanh riêng là chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh và thường được sử dụng khi thử phanh trên bệ thử

Lực phanh sinh ra ở các bánh xe ô tô được xác định theo công thức:

P M

r

p p b

= (2-5)

Lực phanh riêng p là lực phanh tính trên một đơn vị trọng lượng toàn bộ

G của xe, nghĩa là:

S (m)

120 100

22,2 16,6

11,1 5,5

0

Hình 2.1 ảnh hưởng của vận tốc ban đầu v0 và hệ số bám ϕ ϕ

đến quãng đường phanh nhỏ nhất [12]

p P

G

p

= (2-6) Lực phanh riêng cực đại nhận được khi lực phanh đạt cực đại:

p P

G

G G

p

max

max

= = ϕ = ϕ (2-7) Khi đánh giá chất lượng phanh của ô tô ô tô có thể sử dụng một trong bốn chỉ tiêu trên Trong đó qu"ng đường phanh là đặc trưng nhất, vì nó cho phép người lái hình dung được vị trí xe sẽ dừng trước một chướng ngại vật mà họ phải

xử trí để khỏi xảy ra tai nạn khi người lái xe phanh ở vận tốc nào đấy Do đó, chỉ tiêu này thường được sử dụng để đánh giá hiệu quả tác động của phanh Lực phanh và lực phanh riêng thuận lợi khi đánh giá chất lượng phanh trên bệ thử Tuy nhiên, khi phanh ô tô không thể dừng ngay mà sẽ dừng cách vị trí lúc bắt đầu phanh một khoảng nào đó Không những thế mà ô tô còn bị lệch khỏi hướng chuyển động trước lúc bắt đầu phanh Vì vậy để đánh giá quá trình phanh thì ngoài việc nghiên cứu các chỉ tiêu nêu trên cần phải nghiên cứu tính ổn định hướng của ô tô trong quá trình phanh

2.1.3 Tính ổn định hướng của ô tô khi phanh

Tính ổn định khi phanh của ô tô là khả năng giữ được quỹ đạo chuyển

động của ô tô như ý muốn của người lái trong quá trình phanh ô tô

Để đánh giá tính ổn định của ô tô khi phanh, người ta sử dụng hai chỉ tiêu

đó là độ lệch thân xe (góc quay thân xe) và hành lang phanh

2.1.3.1 Góc quay thân xe ε: (góc quay trục đối xứng dọc của xe), góc này được xác định ở thời điểm cuối cùng của quá trình phanh so với phương chuyển động trước khi phanh

Trong quá trình phanh thì trục dọc của ô tô có thể bị xoay đi một góc ε

nào đó so với hướng quỹ đạo chuyển động Sỡ dĩ như vậy là tổng lực phanh bánh

xe bên phải và tổng lực phanh bánh xe bên trái có sự khác nhau do đó tạo ra mô men quay vòng Mq quanh trục thẳng đứng Z đi qua trọng tâm A của ô tô Giả sử

PPp > PPt thì ô tô sẽ quay vòng theo chiều mũi tên như hình vẽ với mô men quay vòng:

Mp=(PPT-PPP).B/2 (2.8) Góc quay thân xe cho phép tối đa khi phanh ở vận tốc bắt đầu phanh cho trước ở nước ta hiện nay qui định (Tiêu chuẩn số 22 – TCN 224 – 2000 của bộ giao thông vận tải Việt Nam – 2000) đối với ô tô khi phanh trên đường có hệ số bám ϕ= 0,6, vận tốc ban đầu khi phanh là 30 km/h, góc lệch tố đa 80 [3]

2.1.3.2 Độ lệch của ô tô khi phanh (hành lang phanh)

Độ lệch này được xác định bằng khoảng cách từ điểm A xa nhất của ôtô ở cuối quá trình phanh đến mặt phẳng dọc trung tuyến của ôtô trước khi phanh

Để xác định độ lệch AN ta xét như sau: giả sử rằng ôtô đang chạy trong hành lang có chiều rộng T và trục dọc của ôtô trùng với trục dọc của hành lang Lúc bắt đầu phanh trọng tâm của ôtô ở vị trí O, cuối quá trình phanh trọng tâm

của ôtô di chuyển đến trọng điểm O’ nằm cách xa mặt phẳng dọc trung tuyến của

ôtô trước khi phanh một khoảng cách Y, và trục dọc của ôtô cuối quá trình phanh lệch với trục dọc của ôtô lúc bắt đầu phanh một gócε Điểm A là điểm xa nhất của ôtô ở cuối quá trình phanh so với mặt phẳng dọc trung tuyến của ôtô lúc bắt

đầu phanh Đoạn AN sẽ là độ lệch của ôtô khi phanh

2.1.4 Điều kiện đảm bảo phanh tối ưu

Đối với ô tô hệ thống phanh được lắp trên tất cả các bánh xe Trọng lượng phân bố trên các cầu thường không như nhau, trong khi hệ số bám của các bánh

xe như nhau, do đó cần phải phân bố lực phanh trên các bánh xe cho hợp lý thì hệ thống phanh mới phát huy được hiệu quả tốt

Trên hình (2.3) biểu diễn lực tác dụng lên ô tô khi phanh, bao gồm: trọng lượng ô tô G, lực cản lăn Pf1 và Pf2 ở các bánh xe trước và sau, phản lực pháp tuyến Z1 và Z2 tác dụng lên cầu trước và cầu sau, lực phanh PP1 và PP2 ở các bánh trước và sau, lực cản không khí Pw , lực quán tính Pj

L

Hình 2.3 Các lực tác dụng lên ô tô khi phanh

Bằng cách lập phương trình cân bằng mô men của các lực tác dụng lên ô tô với các điểm tiếp xúc của bánh xe với mặt đường A và B, ta xác định được các phản lực:

1 ;

L

h P Gb

1 ( );

g

jh b L

2 = ( ư )

Trong đó: a, b, h ư toạ độ trọng tâm của ô tô;

L ư chiều dài cơ sở của ô tô

Sự phanh có hiệu quả nhất là khi lực phanh sinh ra ở các bánh xe tỉ lệ thuận với tải trọng tác dụng lên chúng, mà tải trọng tác dụng lên các bánh xe trong quá trình phanh lại thay đổi do có lực quán tính PJ tác dụng

Trong trường hợp phanh có hiệu quả nhất tỉ số giữa các lực phanh ở các bánh xe trước và sau sẽ là:

2 1 2 1 2

1

Z

Z Z

Z P

p p

j j

1 2

Trong quá trình phanh , có thể bỏ qua lực cản lăn Do đó có thể viết:

PJ = PP1 + PP2

và PJmax = PPmax = Gϕ (2-13) Thay PJmax vào (2-12) ta có:

h a

h b P

Trong điều kiện sử dụng của ô tô tọa độ trọng tâm luôn thay đổi do chất tải khác nhau và hệ số bám ϕ cũng thay đổi khi chạy trên các loại đường khác nhau

Do đó, tỷ số PP1/PP2 luôn thay đổi trong điều kiện sử dụng Trong điều kiện như vậy, muốn thoả m"n điều kiện (2-14) thì phải thay đổi được mô men phanh MP1

và MP2 trên các bánh xe trước và sau Để thay đổi mô men phanh có thể bằng cách thay đổi áp suất dầu hoặc áp suất khí nén dẫn đến các xi lanh bánh xe hoặc dẫn đến bầu phanh (phanh khí) Trên các ô tô hiện đại thường lắp bộ điều hoà lực phanh hoặc bộ chống h"m cứng bánh xe khi phanh nhằm tự động điều chỉnh lực phanh để luôn thoả m"n điều kiện phanh (2-14)

hiệu quả phanh không thể tách rời việc nghiên cứu tính ổn định hướng của ôtô khi phanh Từ đó, cho chúng ta thấy rằng các hiểu biết về động lực học điều khiển và quỹ đạo chuyển động của ô tô là một vấn đề nhất thiết phải được đề cập

đến ở đây

2.2 tổng quan về động lực học điều khiển và quỹ đạo chuyển động của ô tô

2.2.1 Mô hình hệ thống điều khiển của ô tô

Mô hình khảo sát tổng quát của ô tô được coi là mô hình “xe – môi trường – người lái” Trong thực tế quan hệ giữa trạng thái chuyển động của ô tô và sự

điều chỉnh của người lái diễn ra theo mạch kín Các yếu tố của môi trường luôn luôn thay đổi, dẫn tới thay đổi mối tương quan chuyển động của ô tô trên nền

đường Người lái luôn có tác động điều chỉnh để thu được các chuyển vị theo mong muốn Đồng thời, các chuyển vị này lại được phản hồi vào người lái, và người lái lại tác động vào hệ thống của ô tô để tạo nên các chuyển vị tiếp theo

Việc khảo sát hệ thống kín như hình vẽ là cần thiết, tuy nhiên quá phức tạp Để đánh giá được hệ thống kín này cần thiết trước hết phải đánh giá hệ thống hở (không có mạch liên hệ ngược ) Qua hệ thống hở có thể xác định được các phản ứng (chuyển vị) của ô tô khi có yếu tố điều khiển hoặc kích động bên ngoài khác Các chuyển vị trong hệ thống hở được mô tả qua các quy luật cho phép đánh giá sự ổn định của hệ thống và làm cơ sở cho việc thiết kế các hệ thống tự động điều khiển trên ôtô sau này

-Tính điều khiển của ô tô :

ở đây với mục tiêu khảo sát quỹ đạo chuyển động: tính điều khiển của ôtô

được hiểu là các phản ứng của ôtô (chuyển vị) đối với góc quay vành lái khi ô tô chuyển động trong một điều kiện nhất định (vận tốc = const) Như thế tính điều khiển được coi là tính 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 Theo

định nghĩa của lý thuyết ổn định thì :

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 giao động không tắt dần

Với khái niệm trên trong động lực học hướng chuyển động của ô tô ta thấy

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

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

Người lái

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 Nếu ô tô mất ổn

định điều khiển sẽ 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 ngặt 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

Quá trình xảy ra tai nạn của ô tô có thể do nhiều nguyên nhân Trong mô hình

“xe – môi trường – người lái” có thể chỉ ra các nhóm nguyên nhân [9]:

+ Đối với người lái:

- Trình độ kỹ thuật thấp, ít kinh nghiệm

- Trạng thái phản ứng chậm (tâm-sinh lý)

- Mệt mỏi tức thời

+ Đối với môi trường:

- Đường xấu, chất lượng bề mặt không đồng đều, không đáp ứng với các tiêu chuẩn đường bộ

- Mật độ chướng ngại vật trên đường cao

- Gió bên và các ngoại lực phát sinh

- Tầm quan sát hạn chế

+ Đối với ô tô:

- Các thông số kết cấu không hợp lý

- Các hư hỏng sự cố bất thường của kết cấu

Các quốc gia tiên tiến đ" thống kê tỷ lệ này nằm trong phạm vi:

Yếu tố người lái là yếu tố lớn nhất và chịu tác động của yếu tố x" 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 x" hội Yếu tố môi trường phụ thuộc vào đời sống kinh tế x" hội của từng quốc gia Khi điều kiện hạ tầng phát triển cao thì yều 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 một yếu tố cần thiết là phải nâng cao chất lượng

kỹ thuật xe

Sự liên quan của quỹ đạo chuyển động tới an toàn chuyển động cũng tương

tự như các nguyên nhân trên Trách nhiệm của cán bộ kỹ thuật trong ngành ô tô

là phải hạn chế đến mức thấp nhất các nguyên nhân gây mất an toàn Trong đó các nguyên nhân thuộc về cấu trúc của ô tô là những nguyên nhân trước hết cần

được giảm thiểu Việc đưa các hệ thống điều khiển tự động vào ô tô để điều chỉnh động lực học hướng nhằm nâng cao tính ổn định và điều khiển hướng của ô tô đ" và đang góp một phần rất lớn vào giải quyết nhiệm vụ này

2.3 điều chỉnh động lực học hướng để nâng cao tính an toàn chủ động của ô tô

2.3.1 Phương pháp điều chỉnh động lực học hướng

Như chúng ta đ" biết, an toàn chủ động là một trong những hướng phát triển chính của ô tô Trạng thái chuyển động của ô tô được quyết định bởi các ngoại lực tác động lên ô tô Trạng thái chuyển động của ô tô khi phanh, tăng tốc hoặc khi chuyển hướng được quyết định bởi các lực được sinh ra trong vết tiếp xúc của bánh xe Cho nên việc nghiên cứu nâng cao tính ổn định và điều khiển hướng của ô tô sẽ hướng tới việc nghiên cứu điều chỉnh các lực này Các lực dọc

và lực ngang trong vết tiếp xúc phụ thuộc vào tải trọng thẳng đứng, độ trượt của bánh xe và hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường Các lực dọc rất quan trọng trong quá trình phanh và tăng tốc còn các lực ngang giúp cho việc thay đổi hướng chuyển động Lực dọc và lực ngang trong vết tiếp xúc có mối quan hệ biện chứng

đối với nhau, các lực trong vết tiếp xúc được điều chỉnh thông qua việc điều chỉnh tải trọng thẳng đứng và độ trượt bánh xe hoặc một trong hai yếu tố trên

Theo phương pháp điều chỉnh lực trong vết tiếp xúc các hệ thống điều chỉnh được phân chia như sau:

- Các hệ thống điều chỉnh lực thẳng đứng bánh xe: Hệ thống treo tích cực

- Các hệ thống điều chỉnh độ trượt bánh xe: Hệ thống chống h"m cứng bánh xe, hệ thống chống trượt quay bánh xe …

- Các hệ thống điều chỉnh tải ngang của bánh xe: lái 4 bánh xe, hệ thống lái hai bánh xe có thêm phần điều chỉnh góc quay của hai bánh trước

2.3.2 Các hệ thống điều chỉnh động lực học hướng

2.3.2.1 Các hệ thống điều chỉnh tải trọng thẳng đứng

Khi ô tô chuyển động trên đường do có lực quán tính hoặc sự không bằng phẳng của mặt đường sẽ xuất hiện sự thay đổi tải trọng trên các bánh xe, điều này

ảnh hưởng xấu tới đặc tính truyền lực giữa lốp và mặt đường Các hệ thống treo tích cực sẽ điều chỉnh lại tải trọng này nhằm cải thiện được đặc tính truyền lực của lốp và vẫn đảm bảo quan hệ hợp lý giữa yêu cầu về tính an toàn chủ động và tính êm dịu vận hành của ô tô

2.3.2.2 Các hệ thống điều chỉnh độ trượt giữa bánh xe với mặt đường [4]

Mục đích của hệ thống này là điều chỉnh và duy trì độ trượt tương đối giữa bánh xe và mặt đường ở trị số tối ưu nhất trong các trạng thái kéo và phanh

a Hệ thống chống h3m cứng bánh xe ABS (Anti-lock Brake System)

Hệ thống ABS hoạt động trên cơ sở điều chỉnh mô men phanh trên các bánh xe để duy trì độ trượt tối ưu trong quá trình phanh nhằm tận dụng được khả năng truyền lực dọc và lực ngang của lốp là lớn nhất trong khi phanh Chính điều này đ" đảm bảo cho qu"ng đường phanh là ngắn nhất và tính ổn định hướng khi phanh là tốt nhất

Để giữ cho bánh xe không bị h"m cứng và đảm bảo hiệu quả phanh cao cần phải điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh sao cho độ trượt của bánh xe với mặt đường thay đổi quanh giá trị λo trong giới hạn cho phép Các hệ thống chống h"m cứng bánh xe có thể sử dụng các nguyên lý điều chỉnh sau :

ư Theo gia tốc chậm dần của bánh xe phanh

ư Theo giá trị độ trượt cho trước

ư Theo giá trị của tỉ số vận tốc góc của bánh xe với gia tốc chậm dần của

nó

ứng dụng sự phát triển mạnh mẽ của các ngành tin học, điện tử, tự động

hoá ngành ô tô đ" thiết kế, chế tạo thành công các hệ thống chống h"m cứng bánh xe khi phanh và hiện đang được sử dụng ở hầu hết các xe ôtô đời mới ở các nước phát triển Hệ thống chống h"m cứng bánh xe khi phanh gồm các phần tử sau :

Cảm biến để phát tín hiệu về tình trạng của đối tượng cần được thông tin,

cụ thể là tình trạng của bánh xe đang được phanh Tuỳ theo sự lựa chọn nguyên

lý điều chỉnh có thể dùng cảm biến vận tốc góc, cảm biến áp suất trong dẫn động phanh, cảm biến gia tốc của ôtô và các cảm biến khác

Bộ điều khiển để xử lý các thông tin và phát các lệnh nhả phanh hay phanh bánh xe (các loại điều khiển này thường là loại điện tử) Bộ phận để thực hiện các lệnh do bộ điều khiển phát (có thể là loại thuỷ lực, loại khí hoặc thuỷ khí)

Các hệ thống chống h"m cứng hiện nay thường sử dụng nguyên lý điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh theo gia tốc chậm dần của bánh xe có bố trí cảm biến vận tốc góc

b Hệ thống chống trượt quay

Các hệ thống chống trượt quay được ký hiệu là ASC (Anti Skid Control), TCS (Traction Control System) và ASR (Anti Skid System Regulation) Các hệ thống này diều chỉnh độ trượt quay của bánh xe chủ động để duy trì các lực kéo tối ưu nhất cho tính ổn định hướng chuyển động

Để điều chỉnh sự trượt quay của các bánh xe chủ động, người ta áp dụng các biện pháp sau:

- Phanh bánh xe chủ động khi bị trượt quay

- Giảm mô men xoắn của động cơ nhờ có mối liên hệ với ECU động cơ hoặc sử dụng các loại vi sai có ma sát cao

Các hệ thống chống trượt quay hiện nay thường dùng tổ hợp các phương

án trên, ví dụ như hệ thống ASC+TSC của h"ng BMW điều chỉnh bằng cách giảm mô men động cơ truyền tới bánh xe và phanh các bánh xe

c.Hệ thống động lực học hướng chuyển động VCD (Vehicle Dynamic Control)

Hệ thống này sử dụng lực dọc trong vết tiếp xúc của bánh xe để điều chỉnh mô men quay của ô tô quanh trục thẳng đứng đi qua trọng tâm của ô tô Nhờ việc

điều chỉnh các lực phanh riêng biệt của các bánh xe qua đó chúng ta cải thiện

được đặc tính quay vòng và ổn định của ô tô trong các tình huống vận hành khác nhau Việc điều chỉnh lực phanh có thể theo quan hệ với góc quay của vành lái và tốc độ chuyển động của ô tô hoặc theo quan hệ gia tốc bên và tốc độ góc quay thân xe

* Các hệ thống phân chia lực phanh

Các hệ thống này điều chỉnh sự phân bố các lực phanh trên các bánh xe của một cầu xe hoặc của hai cầu xe khác nhau Nhờ có sự chênh lệch lực theo phương dọc trục của bánh xe nên đ" tạo ra một mô men điều chỉnh sự quay quanh trục thẳng đứng của ô tô và như vậy đ" diều chỉnh được hướng chuyển

động nhằm nâng cao tính an toàn chủ động của ô tô

ưu điểm của hệ thống này là không cần thay đổi kết cấu của các cầu xe và

động của xe

* Các hệ thống điều chỉnh mô men kéo chủ động

H"ng Honda trên một số các dòng xe của mình đ" sử dụng một hệ thống

ổn định hướng ATTS (Active Torque Tranfer System – hệ thống điều chỉnh mô men kéo chủ động) ở các ô tô này hệ thống ATTS sử dụng tổ hợp cùng với hệ thống lái bốn bánh, hệ thống chống trượt quay, hệ thống chống h"m cứng bánh

xe

Nguyên lý hoạt động của hệ thống ATTS dựa vào sự điều chỉnh lực dọc trong vết bánh xe chủ động bằng cách chủ động phân chia mô men kéo giữa các bánh xe bên trái và bên phải của cầu chủ động để điều chỉnh mô men quay của ô tô

d Hệ thống điều chỉnh lực bên

* Điều chỉnh góc nghiêng của bánh xe

Hệ thống này thay đổi lực bên bằng cách điều chỉnh góc nghiêng của bánh

xe trong sự phụ thuộc vào các đại lượng đầu ra của xe như tốc độ quay xe và gia tốc bên

được đặc biệt chú trọng Việc đưa các hệ thống điều khiển tự động vào ô tô đòi hỏi trước hết phải nắm chắc cơ sở lý luận về tính điều khiển ở nước ta trong quá trình sử dụng ô tô cũng cần thiết phải hiểu biết các kết cấu liên quan nhằm bước

đầu khai thác tốt, sau đó sử dụng đúng để giảm bớt các tai nạn giao thông trên

đường

Những lý do trên cũng là cơ sở hình thành đề tài: “Khảo sát động lực học

và quỹ đạo chuyển động của xe UAZ-469 khi phanh” Nội dung đề tài đề cập

đến yếu tố điều khiển ô tô con khi phanh thông qua việc khảo sát trên một loại xe

cụ thể là xe UAZ-469, nhằm góp một phần nhỏ vào giải quyết nhiệm vụ nói trên

3 Xây dựng mô hình toán nghiên cứu, khảo sát tính chất động lực học và quỹ đạo chuyển động của xe

uaz- 469 khi phanh 3.1 mô hình toán học

3.1.1 Phương pháp toán học mô tả quỹ đạo chuyển động của ô tô

Để thiết lập các mối quan hệ trong việc mô tả quỹ đạo chuyển động của ô tô có thể sử dụng các phương pháp sau [9]:

- Dùng thực nghiệm trên các b"i lớn (Polygon)

- Dùng mô tả toán học

- Dùng mô hình đồng dạng trên sa bàn

Trong điều kiện hiện nay việc mô tả bằng toán học có nhiều thuận lợi hơn cả vì qua nó có thể đánh giá độc lập các yếu tố, định hướng cho việc thí nghiệm

và góp phần để giải bài toán tối ưu trong lựa chọn kết cấu Các kết quả tính toán

đều phải qua thực nghiệm, trên cơ sở đó đánh giá tính đúng đắn của mô hình khảo sát

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 ôtô, song tuỳ thuộc vào mục tiêu nghiên cứu của bài toán mà 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 đ" tạo nên một trong những ưu thế của phương mô tả toán học

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

1 Mô hình không gian tổng thể: Mô hình này cho phép thiết lập các quan

hệ động lực học tương đối đầy đủ, có thể phản ánh khá đầy đủ các yếu tố ảnh hưởng

2 Mô hình phẳng (biểu diễn trên mặt phảng của đường): sử dụng mô hình này sẽ không để ý tới các ảnh hưởng của hệ thống treo

3.1.2 Xây dựng mô hình toán

Đề tài lựa chọn mô hình phẳng (biểu diễn trên mặt phẳng của đường) có

sử dụng một số giả thiết để hạn chế tính phức tạp trong tính toán

Để khảo sát quá trình động lực học xe, đề tài chọn hệ trục toạ độ sau:

- Hệ trục toạ độ O0X0Y0Z0 là hệ toạ độ cố định đặt trên mặt đường , trục

O0Z0 là trục vuông góc với mặt đường;

- Hệ trục toạ độ CXYZ là hệ trục toạ độ di động, được đặt tại trọng tâm C của ô tô

3.1.2.1 Quan hệ động học của ô tô trong mô hình phẳng tổng quát

Mô hình đưa ra ở dạng phẳng, trọng tâm của ô tô coi như đặt tại mặt

đường Bỏ qua sự lật nghiêng thân xe do ảnh hưởng của lực ly tâm và hệ thống treo

) cos( α + ε

v&

Quỹ đạo chuyển

động

) sin( α + ε

v&

cos(

) ( α & + & ε α + ε

v

sin(

) ( α & + & ε α + ε

v

'

P P

ε α

Trên hình (3.1) chỉ ra quỹ đạo chuyển động của ô tô là một đường cong và

được xác định bởi các vị trí liên tiếp của trọng tâm ô tô C, vận tốc tức thời của trọng tâm ô tô là v Vận tốc v tiếp tuyến với quỹ đạo chuyển động và nghiêng đi

so với trục dọc của ô tô là α (góc này được gọi tên là góc lệch hướng chuyển

động của ô tô) Góc quay tương đối giữa 2 hệ toạ độ là ε, và cũng chính là góc quay của trục dọc ô tô khi chuyển động

0

t

dt v

0

) cos( α ε (3-2)

y0 =∫

t

yo dt v

0

t

dt v

0

) sin( α ε

Như vậy nếu có hệ toạ độ mặt đường, biết x0, y0, các góc αvà ε hoàn toàn

có thể xác định vị trí của ô tô trên đường, tại một thời điểm nhất định

Mục tiêu của bài toán là xác định các góc α vàε, toạ độ x0, y0 nhằm xác

định quỹ đạo chuyển động của ô tô trong thực tế chuyển động, góc α chỉ cho chúng ta biết góc lệch trục dọc thân xe với vận tốc tức thời Khi ô tô chuyển động góc α tạo lên cảm giác lệch hướng của xe với đường, người lái xe cảm nhận và

có thể tiến hành điều chỉnh hướng chuyển động này Còn đối với góc quay ε nói lên góc quay của thân xe trên mặt đường (quay quanh trục thẳng đứng OZ) Thông số này rất quan trọng, nó đóng vai trò chính trong việc khảo sát tính ổn

định chuyển động của ô tô, cảm nhận với sự thay đổi này và điều chỉnh đúng khi giá trị ε thay đổi lớn là một khó khăn đối với lái xe Chỉ với lái xe rất có kinh nghiệm mới tiến hành điều chỉnh được

v& =x0 &cos(α + ε ) - v.(α &+ ε &).sin(α + ε )

v

v& =y0 &sin(α + ε ) +v.(α &+ ε &).cos(α + ε ) (3-4)

ở đây v.(α &+ ε &) là gia tốc hướng tâm ah :

ah = v.(α &+ ε &) (3-5) Gia tốc tiếp tuyến, gia tốc hướng tâm được xác định như trên hình (3-1) Khoảng cách CP là bán kính cong của quỹ đạo Ri, khoảng cách CP là bán kính quay của trọng tâm ô tô

Nếu trong trường hợp : v = const ; α =const thì Ri=R lúc đó ah=aht;

Hình 3.2 Xác định vị trí trọng tâm ô tô tại một thời điểm nhất định

v

'

P P

v

- Bỏ qua ảnh hưởng của hệ thống treo

- Bỏ qua các chuyển động theo phương thẳng đứng

- Mô hình xây dựng trên cơ sở chuyển động song phẳng của ôtô

Các lực tác dụng lên bánh xe bao gồm : các phản lực dọc (Xi : Lực kéo, trong trường hợp phanh thì Xi là lực phanh và lấy dấu “-”); lực cản lăn (Pfi); các phản lực bên (Si); các mô men cản quay của bánh xe (Msi) Chỉ số i có giá trị 1,2,3,4 tuỳ thuộc vào cách đánh số thứ tự của bánh xe Trọng tâm ô tô C đặt cách tâm trục cầu sau một đoạn là b; cách tâm trục cầu trước là a Chiều dài cơ sở

l = a + b Lực cản của không khí (kể cả của gió) đặt tại điểm C cách trọng tâm một đoạn e và chia làm 2 thành thành phần Lực cản không khí theo phương dọc

* Đối với trục dọc ô tô (trục x):

-mv&cosα+mv(α &+ ε &)sinα -(S1+S2)sinβt+(X1+X2-Pf1-Pf2)cosβt-Pω+X3+X4

* Đối với trục ngang ô tô (trục y):

-mv&sinα+mv(α &+ ε &)cosα -(S1+S2)cosβt+S3+S4+(X1+X2-Pf1-Pf2)sinβt

Các phương trình này biểu thị sự chuyển động của ô tô khi bánh xe dẫn hướng có thể lệch một góc βt.Trong trường hợp ô tô chuyển động thẳng thì

t

β =0 , ở đây coi chuyển động thẳng là một trường hợp đặc biệt của chuyển động quay vòng