Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất lốp đến tính dẫn hướng ô tô khách sản xuất, lắp ráp ở việt nam

Những kết quả mới và ý nghĩa khoa học, thực tiễn của luận án Những kết quả mới của luận án: - Đã xây dựng mô hình không gian động lực học quay vòng ô tô để khảo sátảnh hưởng của áp suất

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướngdẫn của TS Đặng Việt Hà và PGS.TS Cao Trọng Hiền Các số liệu, kết quảnghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳcông trình nào khác

Hà Nội, ngày tháng năm 2021Người hướng dẫn khoa học 1 Người hướng dẫn khoa học 2 Nghiên cứu sinh

LỜI CẢM ƠN

Nghiên cứu sinh xin trân trọng cảm ơn Trường Ðại học Giao thông vận tải,Khoa cơ khí, Bộ môn Ô tô đã tạo điều kiện cho nghiên cứu sinh thực hiện luận ántại Trường Ðại học Giao thông vận tải

Nghiên cứu sinh xin trân trọng cảm ơn tập thể thầy hướng dẫn là TS Đặng Việt Hà và PGS.TS Cao Trọng Hiền đã tận tình hướng dẫn trong việc định

hướng nghiên cứu và phương pháp giải quyết các vấn đề cụ thể đặt để thực hiện

và hoàn thành luận án

Nghiên cứu sinh xin cảm ơn các Thầy, Cô trong bộ môn Ô tô, khoa Cơ khí Trường Ðại học Giao thông vận tải, luôn giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất đểhoàn thành luận án

-Nghiên cứu sinh xin cảm ơn các Thầy, Cô trong bộ môn Ô tô và Xe chuyêndụng – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, phòng thí nghiệm Động lực học vàtruyền động các phương tiện cơ giới - Học viện Kỹ thuật Quân sự đã ủng hộ vàgiúp đỡ để hoàn thành luận án

Nghiên cứu sinh xin cảm ơn Cục Đăng kiểm Việt Nam, Trung tâm thửnghiệm xe cơ giới cùng bạn bè, đồng nghiệp đã ủng hộ, động viên, giúp đỡ, tạođiều kiện thuận lợi trong quá trình học tập và nghiên cứu

Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn đến các chuyên gia ngành Động lực

đã đóng góp các ý kiến quý báu để luận án được hoàn thiện

Cuối cùng nghiên cứu sinh xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn

bè, những người đã luôn động viên, khuyến khích trong suốt thời gian tham gianghiên cứu và thực hiện công trình này

Nghiên cứu sinh

Đinh Quang Vũ

3 MỤC LỤC

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 7

DANH MỤC BẢNG BIỂU 11

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 12

MỞ ĐẦU 17

Mục tiêu nghiên cứu 17

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 17

Phương pháp nghiên cứu 18

Những kết quả mới và ý nghĩa khoa học, thực tiễn của luận án 18

Nội dung luận án 19

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 20

1.1 Tính dẫn hướng của ô tô 20

1.1.1 Khái niệm về sự lăn lệch của bánh xe đàn hồi 21

1.1.2 Tính quay vòng của ô tô 24

1.1.3 Các yếu tố đánh giá tính dẫn hướng 27

1.2 Mô hình động lực học nghiên cứu tính dẫn hướng của ô tô 28

1.2.1 Mô hình phẳng một khối lượng 29

1.2.2 Mô hình không gian một khối lượng 30

1.2.3 Mô hình không gian 3 khối lượng nghiên cứu tính dẫn hướng 32

1.3 Các nghiên cứu tính dẫn hướng của ô tô ở trong và ngoài nước 33

1.3.1 Nghiên cứu trong nước 33

1.3.2 Nghiên cứu ngoài nước 35

1.4 Mục tiêu, đối tượng, phạm vi, phương pháp nghiên cứu và ý nghĩa khoa học, thực tiễn 37

1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu 37

1.4.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 37

1.4.3 Phương pháp nghiên cứu 37

1.4.4 Những kết quả mới và ý nghĩa khoa học, thực tiễn của luận án 38

1.4.5 Nội dung luận án 38

1.5 Kết luận chương 1 39

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC NGHIÊN CỨU TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA Ô TÔ KHÁCH 40

2.1 Phân tích cấu trúc và các giả thiết lập mô hình 40

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 40

2.1.2 Phân tích cấu trúc của đối tượng 43

2.1.3 Các giả thiết khi xây dựng mô hình 43

2.2 Xây dựng mô hình động lực học 44

2.3 Hệ quy chiếu 46

2.4 Thiết lập hệ phương trình toán học 47

2.4.1 Trong mặt phẳng đường xOy 47

2.5 Cấu trúc mô hình động lực học ô tô khách 65

2.6 Điều kiện đầu vào của phương trình vi phân 66

2.7 Kết luận chương 2 67

CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA Ô TÔ KHÁCH SẢN XUẤT LẮP RÁP TẠI VIỆT NAM 68

3.1 Lựa chọn các thông số để khảo sát 68

3.1.1 Tiêu chí đánh giá tính dẫn hướng 68

3.1.2 Các phương án khảo sát 69

3.2 Điều kiện khảo sát 70

3.2.1 Quy luật đánh lái 70

3.2.2 Thuật toán giải hệ phương trình vi phân bằng phần mềm mô phỏng số 71

3.3 Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số đến tính dẫn hướng của ô tô 74

3.3.1 Khảo sát đặc tính lốp 74

3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng của áp suất lốp đến gia tốc ngang 80

3.3.4 Khảo sát ảnh hưởng của áp suất lốp đến vận tốc góc quay thân xe 84

3.3.5 Khảo sát ảnh hưởng của áp suất lốp đến quỹ đạo chuyển động 88

3.4 Kết luận chương 3 94

CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 95

Thí nghiệm xác định các thông số đầu vào 95

Thí nghiệm ô tô trên đường và bãi thử về tính dẫn hướng 95

4.1 Thí nghiệm xác định các thông số đầu vào 95

4.1.1 Đo khối lượng ô tô 95

4.1.2 Đo tọa độ trọng tâm của ô tô 98

4.1.3 Thí nghiệm đo tỷ số truyền của hệ thống lái 101

4.1.4 Xác định một số thông số kích thước làm thông số đầu vào cho bài toán lý thuyết 102

4.1.5 Đo độ cứng ngang của lốp 104

4.2 Thí nghiệm ô tô trên đường và bãi thử về tính dẫn hướng 114

4.2.1 Điều kiện thí nghiệm 114

4.2.2 Thiết bị thí nghiệm 115

4.2.3 Quá trình thí nghiệm 120

4.2.4 Đánh giá kết quả đo và kết luận 122

4.3 Kết luận chương 4 127

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 128

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 130

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 131

PHỤ LỤC 1 CÁC THAM SỐ ĐẦU VÀO CỦA MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC 136

PHỤ LỤC 2: TÍNH TOÁN VÀ KIỂM BỀN ĐỒ GÁ 139

ĐO ĐỘ CỨNG NGANG CỦA LỐP 139PHỤ LỤC 3 GIẢI HỆ PHƯƠNG TRÌNH BẰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG 142PHỤ LỤC 4 QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM QUAY VÕNG VỚI GÓC QUAY

VÀNH TAY LÁI VÀ VẬN TỐC DỌC KHÔNG ĐỔI 145PHỤ LỤC 5 MỘT SỐ HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM 148

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

1 Áp suất không khí trong lốp trước/ sau P w1 / P w2 N/m2

3. Bán kính quay vòng của ô tô tính đến trọng tâm của xe trong R m trường hợp lốp không biến dạng

4. Bán kính quay vòng của ô tô tính đến trọng tâm của xe trong R b m trường hợp lốp biến dạng

6 Mấp mô mặt đường thứ ij, (i=1,2; j=T,P) h ij m

7 Chiều cao từ trọng tâm xe tới mặt đường h 1 m

8 Chiều cao tâm quay tức thời của cầu i, (i=1,2) h ri m

9 Chiều cao tâm khí động tác động vào xe h w m

13. Khoảng cách từ trọng tâm khối lượng được treo đến cầu an, bn m trước, sau

14 Khoảng cách từ trọng tâm xe đến trục nghiêng hka m

16 Chuyển vị ngang của cầu thứ i theo phương ngang, (i=1,2) y cj m

17 Khoảng cách 2 hệ thống treo cầu i, (i=1,2) 2w i m

19. Chuyển vị theo trục x tâm vết tiếp xúc bánh xe thứ ij, (i=1,2; e xij m j=T,P)

20. Chuyển vị điểm liên kết dưới, trên của hệ treo bánh xe thứ ij ξ Dij , ξ Tij m (i=1,2; j=T,P)

21. Độ võng động (hành trình trả) của hệ thống treo thứ ij (i=1,2; t m j=T,P)

f dij

24 Chuyển vị thẳng đứng của khối lượng được treo z m

25 Độ cứng thanh ổn định trước và sau C T1 , C T2 Nm/rad

27 Độ cứng hướng kính của lốp thứ ij, (i=1, j=T,P) C Lij N/m

29 Gia tốc tại trọng tâm xe theo phương x, y, z j x, j y, j z m/s2

30 Góc lăn lệch trung bình của các bánh xe cầu trước, sau  1 ,  2 rad

31 Góc lăn lệch do lực ngang tác dụng  y rad

32 Góc lăn lệch do góc vát bánh xe gây ra    rad

33 Góc lắc ngang cầu trước, sau β c1, β c2  rad

34 Góc quay trung bình của các bánh xe dẫn hướng   rad

35 Góc quay bánh xe dẫn hướng cầu trước bên phải, trái  P ,   rad

37 Góc lắc dọc của khối lượng được treo, không được treo  n ,  h  rad

38 Góc lắc ngang thân xe (khối lượng được treo) 

k

 rad

39 Hệ số cản giảm chấn hệ thống treo thứ ij, (i=1,2; j=T,P) K ij N/(m/s)

40 Hệ số cản giảm chấn hướng kính lốp thứ ij, (i=1,2; j=T,P) K Lij N/(m/s)

ij

44 Khối lượng không được treo cầu trước, sau m h1 , m h2 kg

45 Khối lượng toàn bộ phân bố lên bánh xe cầu trước, sau m 1, m 2 kg

46 Lực dọc, ngang tác dụng lên xe ô tô P x, Py N

47 Lực quán tính ly tâm tác dụng theo phương trục x, y của xe P jx , P jy N

49 Lực đàn hồi lốp bánh xe thứ ij, (i=1, j=T,P) ZCLij N

50 Lực đàn hồi hệ thống treo thứ ij, (i=1, j=T,P) ZCij N

51 Lực cản giảm chấn lốp bánh xe thứ ij, (i=1, j=T,P) ZKLij N

52 Lực cản giảm chấn hệ thống treo thứ ij, (i=1, j=T,P) ZKij N

53 Phản lực theo trục z bánh xe thứ ij, (i=1, j=T,P) ZLij N

54. Lực liên kết ngang khối lượng không treo và được treo tại Yri N tâm quay Ri (i=1,2) tác động từ cầu

55. Lực liên kết ngang khối lượng không treo và được treo tại Y’ri Ntâm quay Ri (i=1,2) tác động từ khối lượng được treo

56 Lực ngang bánh xe thứ ij, (i=1, j=T,P) Yij N

59 Mô men quanh trục x, y, z của ô tô Mx, My, Nm

M z

60 Mô men quán tính của khối lượng được treo đối với trục x, J x , J y , J z kgm2

y, z

61 Mô men quán tính của bánh xe theo trục x (i=1,2; j=T,P) J Lij kgm2

62 Mô men quán tính của cầu trước, cầu sau J c1 , J c2 kgm2

63 Mô men phanh đặt lên các bánh xe thứ ij, (i=1,2; j=T,P) M Pij Nm

64 Mô men chủ động đặt lên các bánh xe thứ ij, (i=1,2; j=T,P) M Kij Nm

65 Mô men lắc ngang do thanh ổn định cầu thứ i (i=1,2) M Ti Nm

66 Mô men quay bánh xe thứ ij quanh trục y (i=1,2; j=T,P) M ij Nm

67 Phản lực bên tác dụng tại tâm bánh xe Y k N

68 Phản lực từ mặt đường lên lốp trái, phải ở cầu trước; Z 1T , Z 1P N

69 Phản lực từ mặt đường lên lốp trái, phải ở cầu sau; Z 2T , Z 2P N

70 Tải trọng tĩnh lên các bánh xe thứ ij, (i=1,2, j=T,P) Z Tij N

72. Vận tốc góc quay theo phương thẳng đứng của bánh xe dẫn  k rad/s hướng

75. Vận tốc chuyển động của bánh xe ij theo trục x, y (i=1, v axij , v ayij m/s j=T,P)

và an toàn hơn cho người sử dụng Trong đó, động lực học của ô tô khi chuyểnđộng là một trong những tính chất rất quan trọng Việc tính toán chính xác các chỉtiêu đánh giá tính động lực học của ô tô là một vấn đề rất khó thực hiện Vì các chỉtiêu này phụ thuộc vào nhiều yếu tố[25], trong đó có yếu tố ngẫu nhiên Cùng với

sự phát triển nhanh của ngành công nghệ thông tin và các thiết bị, phần mềmnghiên cứu ngày càng chính xác hơn, nên nhiều bài toán được giải quyết một cáchnhanh chóng với độ chính xác cao giúp cho quá trình tính toán, thiết kế và chế tạođược thuận lợi và chính xác hơn rất nhiều tạo điều kiện thuận lợi cho ngành côngnghiệp ô tô ngày càng phát triển và đảm bảo được các yêu cầu của người sử dụng

Từ khi ra đời cho đến nay, ngành công nghiệp ô tô đã trải qua nhiều giai đoạnphát triển cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật Với sự tăng trưởng tốc độ

và mật độ chuyển động của ô tô, đòi hỏi ô tô phải đảm bảo tính dẫn hướng ở mức

độ cao Vì vậy để hạn chế tối đa tai nạn giao thông xảy ra, việc nghiên cứu sâu hơn

về tính dẫn hướng của xe ô tô sản xuất lắp ráp trong nước là rất cần thiết trong giaiđoạn hiện nay

Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu ảnh hưởng sự lăn lệch bánh xe đàn hồi đến tính dẫn hướng của ô

tô khách sản xuất lắp ráp ở Việt Nam

Đề xuất biện pháp nâng cao tính dẫn hướng của ô tô

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận án là một loại ô tô khách sản xuất và lắp ráptại Việt Nam

Phạm vi nghiên cứu của luận án là sự lăn lệch bánh xe đàn hồi đến tính dẫn hướng của ô tô

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu của luận án là kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và đánh giá kiểm chứng lý thuyết thông qua thực nghiệm

Những kết quả mới và ý nghĩa khoa học, thực tiễn của luận án

Những kết quả mới của luận án:

- Đã xây dựng mô hình không gian động lực học quay vòng ô tô để khảo sátảnh hưởng của áp suất lốp đến sự lăn lệch của bánh xe, đến gia tốc ngang thân xe, vận tốc quay thân xe, quỹ đạo quay vòng của ô tô

- Thí nghiệm xác định các thông số động lực học quay vòng như: gia tốcngang; vận tốc quay thân xe; quỹ đạo quay vòng để so sánh, đánh giá mô hình lýthuyết

- Thí nghiệm đo được đặc tính lăn lệch của lốp trên cơ sở tận dụng thiết bịhiện có Đồ gá thí nghiệm có thể sử dụng để thí nghiệm cho các loại lốp khác nhau

- Nghiên cứu mô hình Pacejka đối với 8 bộ thông số có tính đến áp suất lốp

Ý nghĩa khoa học:

Kết quả nghiên cứu của luận án giúp hoàn thiện hơn cơ sở lý thuyết và thựcnghiệm trong lĩnh vực nghiên cứu động lực học chuyển động nói chung và quayvòng nói riêng của ô tô Đã nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất lốp đến tính dẫnhướng của ô tô khách sản xuất lắp ráp tại Việt Nam Xác định bằng thực nghiệmđặc tính lăn lệch của lốp trên thiết bị chuyên dụng

Ý nghĩa thực tiễn:

Kết quả nghiên cứu của luận án có thể sử dụng trong hoạt động thực tiễn thửnghiệm xe cơ giới Là cơ sở đề xuất các giải pháp đảm bảo an toàn giao thôngđường bộ Là tài liệu tham khảo cho giảng dạy, nghiên cứu và xây dựng các vănbản pháp quy chuyên ngành

Nội dung luận án

Xuất phát từ mục đích, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu,ngoài phần mở đầu, bố cục của luận án bao gồm các chương như sau:

Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

Chương 2: Xây dựng mô hình động lực học nghiên cứu tính dẫn hướng của ô

tô khách

Chương 3: Khảo sát tính dẫn hướng của ô tô khách

Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm

Đối với ô tô, việc thay đổi hướng chuyển động được thực hiện bằng cáchthay đổi vị trí mặt phẳng lăn của bánh xe dẫn hướng phía trước hoặc đồng thời tất

cả các bánh xe phía trước và phía sau Để đảm bảo tính dẫn hướng khi quay vòngvới bán kính và tốc độ khác nhau thì hệ thống lái phải đảm bảo những yêu cầu cơbản sau [8]:

- Giữ đúng động học quay vòng của các bánh xe dẫn hướng (quay vòngkhông có trượt ngang)

lệch [40] [42] (góc lệch, side slip angle) trong quá trình chuyển động, nó gây ra sự

sai lệch quỹ đạo trong quá trình chuyển động của xe, điều này ảnh hưởng lớn đếntính an toàn chuyển động của xe

1.1.1 Khái niệm về sự lăn lệch của bánh xe đàn hồi

Sự chuyển động của ô tô trên đường phụ thuộc rất nhiều vào mối quan hệ củabánh xe với mặt đường [30][25] Ngày nay ô tô chỉ sử dụng các loại bánh đàn hồi

Giả sử bánh xe được đặt vuông góc với mặt đường và đứng yên (v k = 0), chịu tác

dụng lực thẳng đứng G k theo phương thẳng đứng (Hình 1.1a) và lực ngang P y tácdụng vào bánh xe tại tâm quay Tại vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường xuất

hiện các phản lực của đường tác dụng lên bánh xe: phản lực thẳng đứng Z k và phản

lực bên Y k Do bánh xe đàn hồi nên mặt phẳng đối xứng của bánh xe dịch chuyển

một đoạn a k (so với khi không có lực bên Y k) Phần tiếp xúc của bánh xe và đường(vết tiếp xúc) có hình “vỏ đỗ”

Hình 1 1 Sự thay đổi vết tiếp xúc và các mối quan hệ động

Các thí nghiệm chỉ ra rằng biểu đồ phân bố các lực bên phần tử tại vết tiếp

xúc có dạng như trên hình vẽ Tổng hợp các phản lực bên là Y k đặt tại điểm giữacủa vết tiếp xúc Trường hợp này không tạo nên mô men đàn hồi của bánh xe

Nếu bánh xe lăn (v k  0), biến dạng của phần bánh xe đàn hồi nằm trong vếttiếp xúc sẽ khác nhau Biểu đồ lực bên có dạng như trên hình 1.1b Tổng hợp các

phần tử lực bên sẽ dịch chuyển về phía sau so với tâm vết tiếp xúc một đoạn n s (độ

dịch sau của lực bên tổng hợp Y k), đồng thời tạo nên sự lệch bên của đường tâm

vết tiếp xúc của bánh xe và mặt đường so với phương vận tốc bánh xe X k một góc

y Góc y được gọi là góc lăn lệch của bánh xe khi chịu lực bên

Sự lăn lệch bánh xe ô tô không những do lực bên, mà còn xảy ra khi mà bánh

xe bị nghiêng so với phương thẳng đứng (bánh xe không đặt thẳng vuông góc vớimặt đường) (hình 1.2) Bánh xe có độ nghiêng  (góc vát, camber), lúc này bánh

xe sinh ra góc lăn lệch (về phía bánh xe nghiêng)  và góc lăn lệch tỷ lệ với góc

nghiêng bên của bánh xe:  K

trong đó: K - là hệ số cản lăn lệch do góc vát của bánh xe

δγ - Góc lăn lệch do góc vát bánh xe gây ra;

Nếu giả thiết góc vát bánh xe bằng 0, khi đó đồ thị biểu diễn mối quan hệ góc lăn lệch của bánh xe vào lực ngang (hình 1.3)

Hình 1 3 Sự phụ thuộc góc lăn lệch của bánh xe vào lực ngang [8]

Trị số của góc lăn lệch δy phụ thuộc đáng kể vào lực ngang Py Đồ thị thựcnghiệm biểu thị sự phụ thuộc giữa Py và δy [Py = f(δy)] được trình bày trên hình 1.3.Khi lực ngang không lớn, sự phụ thuộc Py = f(δy) hầu như có dạng tuyến tính (đoạnOA), điểm A tương ứng với δyφ= 4o - 6o Trường hợp này [8] [22] [13] [24]:

Py = Ky.δyTrong đó KY được gọi là hệ số cản lăn lệch (độ cứng ngang), bằng lực ngangtạo ra sự lăn lệch với góc δy = 10 (δy = 1 rad) và được tính bằng N/độ (N/rad) Đốivới ô tô du lịch Ky = (250 ÷ 270) N/độ; ô tô vận tải Ky = (1150 ÷ 1650) N/độ [8]

Đoạn AB trên đồ thị Py = f(δY) tương ứng với các giá trị Py mà khi đó sựtrượt ngang diễn ra ở một phần của vết tiếp xúc (trượt cục bộ) Tại điểm B lực Py

đạt giá trị cực đại Py = ZK.φy và sự trượt ngang bắt đầu xảy ra hoàn toàn Tươngứng với thời điểm này là góc lệch δyφmax Góc δyφmax phụ thuộc vào kết cấu lốp, tảitrọng thẳng đứng, hệ số bám ngang φy và hàng loạt các nhân tố khác Thường trênđường cứng và khô δyφmax = 120 – 200 [8]

24Đoạn BC là đoạn ứng với lốp bị trượt ngang hoàn toàn; trong đoạn này góc δy

tăng nhanh mặc dù Pymax giảm (do hệ số bám φY giảm khi sự trượt tăng)

Hình 1 4 Sơ đồ quay vòng của ô tô hai trục khi lốp biến dạng bên

Sơ đồ quay vòng của ô tô hai trục khi lốp bị biến dạng bên trình bày hình 1.4.Khi ô tô quay vòng dưới tác dụng của lực ngang (do lực quán tính li tâm), lốp củacác bánh xe cầu trước và cầu sau sẽ lăn lệch các góc δ1 và δ2 tương ứng

Các bánh xe dẫn hướng trước, ngoài góc lệch δ1 nó còn được quay đi mộtgóc trung bình θ [θ = 0,5(θ1T + θ1P)], do đó hướng vectơ tốc độ của trục trước tạovới trục dọc xe một góc (θ - δ1), còn hướng vectơ tốc độ của cầu sau trùng hướngcủa góc lăn lệch δ2

1.1.2 Tính quay vòng của ô tô

Tính thay đổi các thông số lệch hướng do biến dạng bên của lốp so với lốpcứng dưới tác dụng của lực ngang được gọi là tính quay vòng của ô tô [26][44].Tùy theo giá trị và quan hệ giữa δ1 và δ2 mà ô tô có thể có các tính quay vòng khácnhau Trong trường hợp lốp không biến dạng thì góc lăn lệch của các bánh xe bằngkhông, trường hợp lốp biến dạng thì góc lăn lệch của các bánh xe khác không [28]

Bánh xe khi tiếp xúc mặt đường bị biến dạng, tùy theo quan hệ giữa δ1 và δ2

mà ô tô có thể có các tính quay vòng trung hòa, quay vòng thiếu hoặc quay vòngthừa

Hình 1 5 Sơ đồ ô tô với tính quay vòng trung hòa

a Chuyển động thẳng khi có lực ngang tác dụng; b Chuyển động quay vòng; O,

O b – Tâm quay vòng ô tô với lốp cứng và lốp biến dạng; v 1 , v 2 – Véc tơ tốc độ của các bánh xe trước và sau.

- Tính quay vòng trung hòa xảy ra khi δ1 = δ2 (hình 1.5 a,b) [14] Trong trườnghợp này các thông số quay vòng Rb, ωa không phụ thuộc vào lực ngang tác dụng lên ô

tô và Rb = R, tuy nhiên tâm quay vòng tức thời Ob dịch chuyển cách tâm trục sau mộtđoạn c Mặc dù Rb = R nhưng quỹ đạo chuyển động của trọng tâm ô tô

trong hai trường hợp không trùng nhau Khi có lực ngang tác dụng để giữ cho ô tôchuyển động thẳng, người lái cần quay các bánh xe dẫn hướng về phía ngượcchiều tác dụng của lực ngang một góc δ = δ1 = δ2

Hình 1 6 Sơ đồ ô tô với tính quay vòng thiếu

a – Xuất hiện sự trượt ngang bánh xe; b – Chuyển động thẳng khi lực ngang tác dụng

- Tính quay vòng thiếu xảy ra khi δ1 > δ2 (Hình 1.6 a,b) [14] Trường hợp nàydưới tác dụng của lực ngang thì ωa giảm, Rb > R và sự dịch chuyển c ≠ 0 Ô tô vớitính quay vòng thiếu, để chuyển động theo quỹ đạo đã cho cần quay bánh xe dẫnhướng đi một góc lớn hơn so với bánh xe cứng Khi có lực ngang Py tác dụng, ô tôđang chuyển động thẳng bắt đầu quay vòng quanh tâm Ob Do đó, tạo ra lực ly tâm

Plt, thành phần Plty của nó ngược chiều với lực ngang Py, làm giảm sự lăn lệch Vìvậy ô tô với tính quay vòng thiếu có thể tự động giữ được hướng chuyển độngthẳng đã cho

Hình 1 7 Sơ đồ ô tô với tính quay vòng thừa

a – Chuyển động quay vòng; b – Chuyển động thẳng khi có lực ngang tác dụng

- Nếu δ1 < δ2 thì ô tô có tính quay vòng thừa (Hình 1.7) [14] Do tác dụng củalực ngang làm Rb, ωa giảm (Rb < R) và sự dịch chuyển c ≠ 0 Để ô tô với tính quayvòng thừa chuyển động theo quỹ đạo đã cho cần quay bánh xe dẫn hướng đi mộtgóc nhỏ hơn so với bánh xe cứng Khi có lực ngang tác dụng ô tô đang chuyểnđộng thẳng bắt đầu quay quanh tâm Ob Trong trường hợp này thành phần Plty làmtăng sự lăn lệch Do đó ô tô có tính quay vòng thừa không ổn định khi chuyểnđộng thẳng và tính an toàn nhỏ hơn ô tô có tính quay vòng thiếu và quay vòngtrung hòa Khi thiết kế xe cần chú ý tránh trường hợp quay vòng thừa

1.1.3 Các yếu tố đánh giá tính dẫn hướng

Theo tác giả Kanwar Bharat Singh [51] có các yếu tố sau ảnh hưởng đến độcứng ngang của lốp, ảnh hưởng đến sự lăn lệch bánh xe đàn hồi và tính dẫn hướng(bảng 1.1)

Bảng 1 1 Bảng phụ thuộc độ cứng ngang với đặc tính của lốp

Nhiệt độ bề Nhiệt độ Áp suất

Để đánh giá tính dẫn hướng (khi quay vòng) dựa vào đặc tính quay vòngthừa, quay vòng thiếu, quay vòng trung hòa của xe được đánh giá thông qua hiệugóc lăn lệch bánh xe [35][37] trước và sau:       1    2 , cụ thể xem xét nhữngtrường hợp sau:

- Khảo sát ảnh hưởng của áp suất lốp đến hiệu góc lăn lệch trước sau;

- Khảo sát ảnh hưởng của áp suất lốp tới gia tốc ngang;

- Khảo sát ảnh hưởng của áp suất lốp tới vận tốc quay thân xe;

- Khảo sát ảnh hưởng của áp suất lốp đến quỹ đạo chuyển động

1.2 Mô hình động lực học nghiên cứu tính dẫn hướng của ô tô

Hình 1 8 Sơ đồ động lực học nghiên cứu [43]

Để lựa chọn được mô hình nghiên cứu phù hợp, cần phải dựa vào mục tiêucủa bài toán Trường hợp chỉ cần xác định các thông số cơ bản của tính dẫn hướngthì có thể lựa chọn mô hình nghiên cứu đơn giản Trong mô hình này bỏ qua ảnhhưởng của dao động ô tô (bỏ qua ảnh hưởng của hệ thống treo, đặc tính của hìnhthang lái,…) Trường hợp yêu cầu cần xác định đầy đủ các thông số liên quan đếntính dẫn hướng với độ chính xác cao thì cần phải sử dụng mô hình phức tạp hơn,

có xét đến ảnh hưởng của nhiều hệ thống đến tính dẫn hướng Ngoài ra, tùy vàomục tiêu nghiên cứu mà mô hình sẽ được khảo sát trong các điều kiện khác nhauphù hợp với quá trình khai thác trong thực tế,…

Việc lựa chọn mô hình nghiên cứu tính dẫn hướng còn phụ thuộc vào nănglực tính toán của các công cụ máy tính Khi không có sự hỗ trợ của máy tính thìcần phải đơn giản hóa mô hình tính toán, trong trường hợp này độ chính xác về

định lượng cũng như định tính phản ánh các tính chất vật lý của xe ô tô sẽ thấp đi.Hiện nay, với sự trợ giúp của máy tính và các phần mềm tính toán thì việc nghiêncứu các mô hình phức tạp trở nên khả thi hơn rất nhiều

Dưới đây giới thiệu một số hướng mô hình đã được xây dựng để khảo sáttính dẫn hướng của ô tô [23]

1.2.1 Mô hình phẳng một khối lượng

Hình 1 9 Mô hình phẳng một khối lượng của ô tô khi quay vòng

Theo hướng nghiên cứu này (Hình 1.9), ô tô được mô hình hóa thành một hệbao gồm thân xe liên kết trực tiếp với 4 bánh xe và xét chuyển động của hệ trongmặt đường Các bánh xe phía sau của ô tô là các bánh xe chủ động, các bánh xephía trước là các bánh xe dẫn hướng Mỗi bánh có một bậc tự do là quay quanhtrục của nó

Mô hình này xét đến 2 thành phần lực từ mặt đường tác dụng lên mỗi bánh xebao gồm: lực dọc, lực ngang

Mô hình phẳng một khối lượng bao gồm thân xe có 3 bậc tự do là dịchchuyển tịnh tiến theo phương dọc xe, dịch chuyển tịnh tiến theo phương ngang xe

và quay quanh trục thẳng đứng đi qua trọng tâm ô tô

Mô hình phẳng một khối lượng được sử dụng chủ yếu để khảo sát quỹ đạochuyển động của trọng tâm, hành lang quay vòng của ô tô, cho phép đánh giá địnhtính ảnh hưởng của đặc tính đàn hồi của lốp tới các thông số chuyển động của xe,góp phần đưa ra các khái niệm liên quan đến tính quay vòng của ô tô như quayvòng đúng, quay vòng thiếu, quay vòng thừa

Nhược điểm của mô hình phẳng một khối lượng là không xét đến sự thay đổiphản lực từ mặt đường lên các bánh xe trên cùng một cầu khi xe quay vòng do đókhông phản ánh đầy đủ tương tác giữa lốp và mặt đường, Mô hình này đơn giản,không mô tả được đầy đủ các tính chất động lực học của xe Vì vậy hiện nay môhình này ít được sử dụng

1.2.2 Mô hình không gian một khối lượng

Mô hình không gian một khối lượng (hình 1.10) là mô hình coi ô tô như là 1vật thể khối lượng m gồm 6 bậc tự do, được sử dụng trong các bài toán khảo sáttính dẫn hướng Trong mô hình này, đưa ra được góc lăn lệch trung bình của bánh

xe phía trước và phía sau phụ thuộc vào tải trọng và lực ngang, không kể đến ảnhhưởng của hệ thống treo, từ đó xác định được tính chất quay vòng của ô tô

Hình 1 10 Mô hình không gian một khối lượng của ô tô

Mô hình này phổ biến để tiến hành khảo sát, đánh giá tính dẫn hướng của ô tô[43] do khối lượng tính toán không quá lớn nhưng vẫn cho được thông tin quantrọng về sự lăn lệch của bánh xe đàn hồi khi có lực ngang tác dụng, đưa ra đượcmối quan hệ lực ngang Ky và góc lăn lệch δy Tuy nhiên mô hình này chưa có ảnhhưởng của hệ thống treo, phần khối lượng không được treo như cầu Trong một

số nghiên cứu với những mục tiêu nhất định thì mô hình này được lựa chọn để tínhtoán, khảo sát

1.2.3 Mô hình không gian 3 khối lượng nghiên cứu tính dẫn hướng

MÔ HÌNH KHÔNG GIAN NGHIÊN CỨU

Hình 1 11 Sơ đồ mô hình không gian 3 khối lượng nghiên cứu tính dẫn hướng

Mô hình nghiên cứu tính dẫn hướng của ô tô tổng quát và đầy đủ nhất là môhình không gian 3 khối lượng nghiên cứu tính dẫn hướng (Hình 1.11) [23][24].Đây là một hệ cơ học bao gồm thân xe, cầu xe và bốn bánh xe được liên kết vớinhau thông qua các hệ thống treo phụ thuộc ở các cầu xe

Thân xe bao gồm khung xe, vỏ xe, các cụm tổng thành lắp trên khung, hànghóa và hành khách Khi ô tô chuyển động, do tác dụng của ngoại lực thì thân xe sẽchuyển động theo 6 bậc tự do: dịch chuyển tịnh tiến theo phương thẳng đứng;quay thân xe theo phương thẳng đứng; dịch chuyển tịnh tiến theo phương dọc xe;quay theo phương ngang của xe; dịch chuyển tịnh tiến theo phương ngang; quaytheo phương dọc của xe

Khối lượng không được treo bao gồm khối lượng cầu trước (cầu 1) là cầudẫn hướng, cầu sau (cầu 2) là cầu chủ động, các bánh xe, các liên kết khác với cầu

và bánh xe

Mô hình không gian 3 khối lượng nghiên cứu tính dẫn hướng là mô hình đầy

đủ và tương đối phức tạp Mô hình này có kể đến dịch chuyển theo phương thẳngđứng của thân xe và các bánh xe, nghĩa là có xét đến ảnh hưởng của hệ thống treo

1.3 Các nghiên cứu tính dẫn hướng của ô tô ở trong và ngoài nước

1.3.1 Nghiên cứu trong nước

Liên quan đến mô hình phẳng 1 khối lượng, tác giả Nguyễn Khắc Trai đãtrình bày khái niệm về sự lăn lệch của bánh xe đàn hồi [22], mối quan hệ giữa góc

lăn lệch và lực ngang P y = f(δ y) và đã khảo sát động lực học quay vòng ô tô 2 trụcthông qua mô hình phẳng một khối lượng với các yếu tố tuyến tính

Năm 2015, nhóm tác giả Đào Mạnh Hùng đã nghiên cứu ảnh hưởng của hệ sốcản lăn lệch của lốp tới quỹ đạo chuyển động của ô tô [10] Tác giả đã sử dụng môhình Magic Fomula của Pacejka để xác định quan hệ giữa góc lăn lệch của bánh xe vàphản lực bên từ lốp tác dụng lên mặt đường Mô hình lốp là mô hình phi tuyến đãphản ánh chính xác hơn mối tương tác giữa mặt đường và bánh xe theo phươngngang Sau đó tác giả đã mô phỏng sự thay đổi quỹ đạo chuyển động của ô tô trongcác trường hợp quay vòng đúng, quay vòng thừa và quay vòng thiếu sử dụng mô hìnhphẳng hai vết bánh xe Kết quả mô phỏng thể hiện rõ ràng sự mất ổn định quỹ

đạo chuyển động do ảnh hưởng của góc lăn lệch của bánh xe đàn hồi Ngoài ra tácgiả cũng nghiên cứu ảnh hưởng của gió ngang đến chuyển động của ô tô Tuynhiên mô hình tác giả sử dụng là mô hình phẳng 1 khối lượng Do vậy tính chínhxác của mô hình nghiên cứu chưa cao Tác giả cũng không nghiên cứu các yếu tốđầu vào lốp ảnh hưởng đến góc lăn lệch, vận tốc quay thân xe, gia tốc ngang vàquỹ đạo chuyển động

Năm 2018 tác giả Nguyễn Anh Tuấn [18] xây dựng mô hình 1 vết (mô hìnhphẳng 1 khối lượng) để nghiên cứu điều khiển tỷ số truyền hệ thống lái nhằm tăngtính ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô Tác giả đưa ra giải pháp ổn định quỹđạo chuyển động bằng cách thay đổi tỷ số truyền hệ thống lái, tuy nhiên tác giảchưa đưa ra sự ảnh hưởng của góc áp suất lốp đến góc lăn lệch bánh xe đàn hồi,

từ đó ảnh hưởng đến quỹ đạo chuyển động của ô tô

Liên quan đến mô hình không gian một khối lượng năm 2012 tác giả NguyễnVăn Doanh [4] đã nghiên cứu về tính quay vòng của ô tô bằng mô hình không gianmột khối lượng Trong nghiên cứu này tác giả đã trình bày mô hình không gian mộtkhối lượng và khảo sát ảnh hưởng của một số thông số đến tính dẫn hướng của

ô tô như áp suất lốp, vận tốc chuyển động, góc quay bánh xe dẫn hướng Mô hìnhlốp tác giả sử dụng là mô hình lốp tuyến tính đơn giản chỉ phụ thuộc chiều cao vàchiều rộng lốp

Năm 2016 tác giả Nguyễn Ngọc Tú [17] đã xây dựng mô hình tích hợp kết hợp

mô tả quá trình phanh, đạp ga và quay vô lăng để khảo sát một số quá trình mất ổnđịnh động lực học ô tô kéo moóc Tác giả khảo sát ổn định cho xe ô tô kéo moóc bằngphương pháp tách cấu trúc hệ nhiều vật và giải mô hình này nhằm ra quy luật và giớihạn mất ổn định của ô tô kéo moóc, giúp cho lái xe có cơ sở điều khiển ô tô kéo moóc

ổn định và an toàn Năm 2017 tác giả Tạ Tuấn Hưng [11] xây dựng được mô hìnhđộng lực học đoàn xe sơ mi rơ moóc (ĐXSMRM) và khảo sát được ảnh hưởng củacác thông số như chiều cao trọng tâm, góc quay bánh xe dẫn hướng (góc lái) và vậntốc khi quay vòng đến sự mất ổn định lật ngang ĐXSMRM,

từ đó đã đề xuất được phương pháp xác định vùng mất ổn định lật ngang củaĐXSMRM Năm 2018 tác giả Nguyễn Tiến Dũng [5] xây dựng được mô hìnhđộng lực học đoàn xe sơ mi rơ moóc (ĐXSMRM) để nghiên cứu ổn định quỹ đạochuyển động của đoàn xe sơ mi rơ moóc khi chuyển làn do ảnh hưởng của góc lái,vận tốc xe Từ đó đưa ra giới hạn lệch làn đường khi chuyển làn.Tuy nhiên, cáctác giả trên chưa đánh giá ảnh hưởng của áp suất lốp, cũng như sự lăn lệch bánh

xe đàn hồi tới tính dẫn hướng của xe mà trực tiếp là ảnh hưởng đến quỹ đạo

Năm 2017 tác giả Võ Quốc Đại [50] đã nghiên cứu mô hình không gian với 4bậc tự do: dịch chuyển dọc, ngang, quay quanh trục z và lắc ngang Tác giả nghiêncứu đến ảnh hưởng lắc dọc và dịch chuyển theo phương thẳng đứng và xác địnhảnh hưởng của các góc đặt, góc nghiêng trụ đứng đến góc camber Tác giả cũngđánh giá đặc tính dẫn hướng khi thay đổi góc nghiêng trụ đứng (caster) Tuy nhiêntác giả chưa nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất lốp cũng như đánh giá về góc lănlệch của lốp đến tính dẫn hướng của xe

1.3.2 Nghiên cứu ngoài nước

Đối với mô hình phẳng 1 khối lượng, năm 2004, nhóm tác giả MatthewPolley và Andrew G Alleyne [32] đã tiến hành phân tích các đặc tính của bánh xeảnh hưởng đến hệ số cản lăn lệch của bánh xe, trong đó các thông số của bánh xebao gồm đường kính bánh xe, chiều rộng của bánh xe, chiều cao bánh xe, mô hìnhlốp là mô hình tuyến tính

Năm 2013, nhóm tác giả Krzysztof Parczewski [33] đã nghiên cứu về ảnhhưởng của áp suất lốp đến động lực học ô tô, cụ thể là đến quá trình phanh của ô

tô Tác giả quan tâm nhiều đến động lực học dọc của xe Tác giả không đi phântích sự ảnh hưởng của áp suất lốp đến động lực ngang của xe: góc lăn lệch bánh

xe, gia tốc ngang, quỹ đạo xe

Năm 2013 nhóm tác giả Shaopu Yang, Yongjie, Shaohua Li [40] đã nghiên cứu

1 cách khá tổng quan về mô hình nghiên cứu tính dẫn hướng từ mô hình phẳng đến

mô hình không gian Tuy nhiên tác giả chưa đi sâu vào nghiên cứu các mô

tự do chuyển động trong không gian Các bánh xe cầu trước là các bánh xe dẫnhướng, mỗi bánh có 1 bậc tự do chuyển động quay quanh trục của nó Các bánh xecầu sau là các bánh xe chủ động, mỗi bánh có 1 bậc tự do là quay quanh trục củanó.

Tác giả Nenad Lazic [24] đã nghiên cứu về ảnh hưởng của góc lệch bên đếnquỹ đạo chuyển động sử dụng mô hình ô tô với bốn bánh dẫn hướng Mô hình này

có tính tổng quát và phức tạp hơn so với trường hợp ô tô chỉ có một cầu dẫnhướng Mục tiêu của tác giả là ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô, do vậy xuấtphát từ sự mất ổn định do góc lăn lệch gây ra, tác giả đã tiến hành thiết kế bộ điềukhiển giúp ổn định quỹ đạo, sau đó mô phỏng trong các điều kiện khai thác khácnhau Tuy nhiên tác giả cũng chưa nêu sự ảnh hưởng của áp suất lốp đến sự lănlệch bánh xe đàn hồi

Liên quan đến mô hình không gian 3 khối lượng nghiên cứu tính dẫn hướng,Năm 1999 các tác giả S Hegazy, H Rahneejat and K Hussain [52] có đưa ra nghiêncứu mô hình với tách thành hệ nhiều vật với 34 vật và 94 bậc tự do Tác giả sửdụng phương trình lagrange và ma trận Jacobian để giải Nhưng tác giả chưa cóphương trình quỹ đạo cũng như chưa khảo sát tính dẫn hướng của xe

Năm 2008 nhóm tác giả Jaehoon Lee, Jonghyun, Seung Jin [53] đã nghiêncứu mô hình 14 bậc tự do cho quay vòng và chuyển làn để đánh giá mô hình nàyvới thực nghiệm và với phần mềm mô phỏng carsim Sai số của mô hình so với

1.4 Mục tiêu, đối tượng, phạm vi, phương pháp nghiên cứu và ý nghĩa khoa học, thực tiễn

1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu ảnh hưởng sự lăn lệch bánh xe đàn hồi đến tính dẫn hướng của

ô tô khách sản xuất lắp ráp ở Việt Nam

- Đề xuất biện pháp nâng cao tính dẫn hướng của ô tô

1.4.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận án là một loại ô tô khách sản xuất và lắp ráp tại Việt Nam

Phạm vi nghiên cứu của luận án là sự lăn lệch bánh xe đàn hồi đến tính dẫn hướng của ô tô

1.4.3 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu của luận án là kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và đánh giá kiểm chứng lý thuyết thông qua thực nghiệm

các thiết bị có độ tin cậy cao và phương pháp đo tiên tiến, dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế hiện hành

1.4.4 Những kết quả mới và ý nghĩa khoa học, thực tiễn của luận án

Những kết quả mới của luận án:

- Đã xây dựng mô hình không gian động lực học quay vòng ô tô để khảo sátảnh hưởng của áp suất lốp đến sự lăn lệch của bánh xe, đến gia tốc ngang thân xe, vận tốc quay thân xe, quỹ đạo quay vòng của ô tô

- Thí nghiệm xác định các thông số động lực học quay vòng như: gia tốcngang; vận tốc quay thân xe; quỹ đạo quay vòng để so sánh, đánh giá mô hình lýthuyết

- Thí nghiệm đo được đặc tính lăn lệch của lốp trên cơ sở tận dụng thiết bịhiện có Đồ gá thí nghiệm có thể sử dụng để thí nghiệm cho các loại lốp khác nhau

- Nghiên cứu mô hình Pacejka đối với 8 bộ thông số có tính đến áp suất lốp

Ý nghĩa khoa học:

Kết quả nghiên cứu của luận án giúp hoàn thiện hơn cơ sở lý thuyết và thựcnghiệm trong lĩnh vực nghiên cứu động lực học chuyển động nói chung và quayvòng nói riêng của ô tô Đã nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất lốp đến tính dẫnhướng của ô tô khách sản xuất lắp ráp tại Việt Nam Xác định bằng thực nghiệmđặc tính lăn lệch của lốp trên thiết bị chuyên dụng

Ý nghĩa thực tiễn:

Kết quả nghiên cứu của luận án có thể sử dụng trong hoạt động thực tiễn thửnghiệm xe cơ giới Là cơ sở đề xuất các giải pháp đảm bảo an toàn giao thôngđường bộ Là tài liệu tham khảo cho giảng dạy, nghiên cứu và xây dựng các vănbản pháp quy chuyên ngành

1.4.5 Nội dung luận án

Xuất phát từ mục đích, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu,ngoài phần mở đầu, bố cục của luận án bao gồm các chương như sau:

39Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

Chương 2: Xây dựng mô hình động lực học nghiên cứu tính dẫn hướng của ô

tô khách

Chương 3: Khảo sát tính dẫn hướng của ô tô khách

Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm

1.5 Kết luận chương 1

Chương 1 đã trình bày những nội dung tổng quan về các vấn đề nghiên cứunhằm xác định mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu của luận án Có thểtóm lược lại một số kết quả chính như sau:

1 Tính dẫn hướng là một trong những tính chất quan trọng của ô tô, dưới tácdụng điều khiển, ô tô có chức năng thay đổi, ổn định hướng chuyển động, do đógiữ vai trò quyết định đến an toàn chuyển động của ô tô và đặc biệt ở trên đườngvới mật độ giao thông lớn Vì vậy, nghiên cứu tính dẫn hướng để nâng cao tính ổnđịnh quỹ đạo chuyển động là một nhu cầu cấp thiết

2 Qua phân tích các kết quả nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước

có thể thấy:

Mô hình không gian 3 khối lượng nghiên cứu tính dẫn hướng có kể đến ảnhhưởng của góc lắc ngang, lắc dọc, hệ thống treo, tải trọng thẳng đứng lên từngbánh xe còn ít được nghiên cứu ở nước ngoài, trong nước chưa có tác giả nàonghiên cứu Trong các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẫn hướng, góc lăn lệch bánh xeđàn hồi là yếu tố chính ảnh hưởng đến tính dẫn hướng của ô tô và đây cũng chính

là hướng nghiên cứu của đề tài

xe làm thay đổi phản lực lốp - đường; khi lái xe tạo ra các mô men (lực) ở cácbánh xe có thể vượt quá giới hạn bám, khi đó có 3 tình huống cơ bản [36] là: xetrượt ngang cả hai cầu đồng thời; cầu trước trượt ngang nhiều hơn (quay vòngthiếu); cầu sau trượt nhiều hơn (quay vòng thừa) Cả hai trường hợp sau đều làmquay thân xe quanh trục đứng Với lý do đó, cần phải có một mô hình động lực họchai dãy, mô tả động lực bánh xe ở các trạng thái phi tuyến.

Trong phần này trình bày các nội dung cơ bản để xây dựng mô hình động lựchọc ô tô khách bắt đầu từ việc phân tích cấu trúc của ô tô khách, với mô hình 16bậc tự do và xác định phương pháp thiết lập mô hình toán học Sử dụng phươngtrình Newton – Euler xây dựng hệ phương trình động lực học trong mặt phẳngđường, mặt phẳng dọc và mặt phẳng ngang của ô tô khách Các lực liên kết là nộilực hệ thống treo, lực tương tác bánh xe với mặt đường, các phản lực theo phươngthẳng đứng, dọc và phương ngang Sau khi xây dựng phương trình động lực học,

mô tả hệ, dựa vào các mối liên hệ động học, xác định góc lăn lệch của các bánh xecầu trước, cầu sau, gia tốc ngang, vận tốc quay thân xe, quỹ đạo chuyển động của

ô tô Ứng dụng phần mềm mô phỏng số [59], biểu diễn các thông số trên bằng đồthị và tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các thông số quan trọng đến tính dẫnhướng của ô tô khách

2.1 Phân tích cấu trúc và các giả thiết lập mô hình

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Tính đến tháng 11/2020, tổng số xe đang lưu hành tại Việt Nam là 4.093.975

xe, trong đó số ô tô khách chở người trên 10 chỗ là 178.480 xe chiếm ~ 4,4%, số ô

tô khách chở người từ 26 chỗ đến 46 chỗ là 58.915 xe chiếm 33% tổng số ô tôkhách chở người trên 10 chỗ [3], với tỉ lệ nội địa hóa ô tô khách tại Việt Nam đãđến 45% [21] trong đó có linh kiện lốp hơi, vấn đề đặt ra cho các nghiên cứu đảmbảo tính an toàn chuyển động của ô tô được lắp các linh kiện này là rất quan trọng.Ngoài ra, số lượng ô tô khách chở người từ 26 chỗ đến 46 chỗ chiếm tỉ lệ lớn 33%tổng số ô tô khách chở người trên 10 chỗ Nên đề tài chọn ô tô khách HyundaiCOUNTY HM K29SL được lắp ráp bởi Nhà máy Tracomeco làm đối tượngnghiên cứu

Hình 2 1 Ô tô khách Hyundai COUNTY HM K29SL * Giới thiệu chung hệ thống lái

Hệ thống lái của xe Hyundai County HM K29SL được nhập khẩu đồng bộvới khung gầm ô tô, bao gồm các cụm chính là cơ cấu lái, dẫn động lái và trợ lựclái Hệ thống lái trên xe Hyundai County là loại Trục vít - Ecu - Bi - Thanh răng -Cung răng liên hợp Trên xe có trang bị trợ lực lái thủy lực, nhằm mục đích giảmnhẹ sức lao động cho người lái và tăng tính an toàn chuyển động của ô tô

Sơ đồ hệ thống lái [19] [20][16]:

Hình 2 2 Sơ đồ hệ thống lái ô tô khách Hyundai COUNTY HM K29SL

Hình 2 3 Một số thông số trên sơ đồ hệ thống lái

Cơ cấu lái gồm trục vít, ecu, thanh răng, cung răng và các viên bi Trục vítđược chế tạo ở đầu cuối của trục lái Trên trục vít tiện các rãnh xoắn để làm rãnhlăn cho các viên bi Chiều sâu rãnh tiện lớn dần từ giữa trục vít ra hai đầu vít đểđảm bảo giảm ma sát ở cận ngoài nhằm mục đích dễ trả tay lái, tăng tính ổn địnhchuyển động thẳng của hệ thống lái và giảm độ rơ ở vị trí trung gian, tăng độ nhạycủa hệ thống lái ở vị trí trung gian

Đai ốc được ép chặt vào pít tông trợ lực lái Trên đai ốc cũng tiện các rãnhxoắn tương ứng với rãnh xoắn trên vít Các viên bi đồng thời lăn trong rãnh của vít

và e cu, có tác dụng biến ma sát trượt giữa vít với e cu thành ma sát lăn giữa e cuvới bi, trục vít với bi Cung răng được chế tạo liền trục với trục đòn quay đứng.Trục được quay trên hai bạc ở hai đầu

2.1.2 Phân tích cấu trúc của đối tượng

Ô tô khách [2] được lựa chọn làm đối tượng nghiên cứu có đặc điểm cấu trúcnhư sau: cầu trước bị động dẫn hướng; treo cầu trước, sau dạng treo nhíp phụthuộc có giảm chấn; cầu sau là chủ động với vi sai côn đối xứng phân bố mô menchủ động hai bên; lốp xe cầu sau mỗi bên là lốp kép; khung ô tô khách là dạng haidầm dọc đỡ động cơ và cabin

2.1.3 Các giả thiết khi xây dựng mô hình

Với phân tích cấu trúc đối tượng được nghiên cứu, luận án đưa ra một số giảthiết cần thiết để xây dựng mô hình không gian 3 khối lượng nghiên cứu tính dẫnhướng như sau:

1 Phân bố khối lượng ô tô khách đối xứng qua trục dọc của xe; các khốilượng tập trung tại trục dọc của xe;

2 Trọng tâm của khối lượng được treo, không được treo nằm trong mặt phẳng đối xứng dọc xe;

3 Cầu xe không quay theo trục ngang;

4 Các điểm đặt lực từ hệ thống treo lên khối lượng được treo được quy về điểm tương ứng với điểm giữa nhíp;