Luận văn Nghiên cứu các biện pháp nâng cao tính ổn định của xe trên đường nhằm đảm bảo an toàn cho xe và khách (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu các biện pháp nâng cao tính ổn định của xe trên đường nhằm đảm bảo an toàn cho xe và khách (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM NGỌC PHAN HUY NGHIÊN CỨU CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA XE TRÊN ĐƯỜNG NHẰM ĐẢM BẢO AN TOÀN CHO XE VÀ KHÁCH NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 S K C0 0 4 7 4 9 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM NGỌC PHAN HUY NGHIÊN CỨU CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA XE TRÊN ĐƯỜNG NHẰM ĐẢM BẢO AN TOÀN CHO XE VÀ KHÁCH NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN VĂN PHỤNG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015
3. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Phạm Ngọc Phan Huy Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 09/07/1979 Nơi sinh: Khánh Hòa Quê quán: Diên Khánh –Khánh Hòa Dân tộc: Kinh Địa chỉ liên lạc: Thôn Phước Trạch – Xã Diên Toàn – Huyện Diên Khánh – Tỉnh Khánh Hòa. Điện thoại cơ quan: Điện thoại cá nhân: 0913.426781 E-mail: huycdnnhatrang@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học Nghề: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/ 1995 đến 01/ 1999 Nơi học: Trường Trung học kỹ thuật và nghiệp vụ Khánh Hòa Ngành học: Sửa chữa máy nổ 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/1999 đến 03/2003 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM – TPHCM Ngành học: Cơ khí động lực III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 09/2003 Bộ môn Ô TÔ – Khoa Cơ Khí Giáo Viên đến nay Trường Cao Đẳng Nghề Nha Trang i
4. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 09 năm 2015 Người nghiên cứu Phạm Ngọc Phan Huy ii
5. LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện luận văn, em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: – Quý Thầy Cô trường Đại học Sư phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất trong suốt thời gian thực hiện luận văn này. Xin kính chúc quý Thầy Cô luôn luôn mạnh khoẻ, vui tươi và hạnh phúc. – Xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Văn Phụng. Thầy đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất trong suốt thời gian thực hiện luận văn này. Xin kính chúc Thầy luôn luôn mạnh khỏe, vui tươi và hạnh phúc. – Xin chân thành cảm ơn các Thầy trong hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp đã đóng góp ý kiến thiết thực cho luận văn. Xin kính chúc sức khỏe, chân thành cảm ơn! iii
6. TÓM TẮT Ngày nay, các loại hình vận chuyển hành khách ngày càng nhiều, cùng với những sự phát triển đó mật độ phương tiện cơ giới trên đường ngày càng cao, vấn đề tai nạn giao thông trên đường là vấn đề quan tâm hàng đầu. Tính ổn định của ô tô khi tham gia giao thông phụ thuộc kết cấu các hệ thống tổng thành như kích thước xe, chiều cao trọng tâm, tốc độ xe, quãng đường phanh, hệ thống treo và việc điều khiển của người lái: Sử dụng phanh, tốc độ xe, cách lái xe, cách sử dụng tay số trên đường vòng, đường đèo dốc. Ngoài ra, tốc độ tối đa, cách sắp xếp hành khách và hàng hóa trên xe cũng là yếu tố rất quan trọng để tránh tình trạng mất cân đối trọng tâm của xe. Luận văn này nghiên cứu tính ổn định chuyển động của xe trên đường trong các trạng thái chuyển động thẳng, quay vòng ứng với các vận tốc tính toán và chiều cao trọng tâm của xe. Qua các thông số kỹ thuật của xe chọn làm đối tượng nghiên cứu và cơ sở lý thuyết để tính toán các thông số phù hợp với điều kiện hoạt động ở khu vực phía nam. Từ đó, khắc phục các nhược điểm còn tồn tại của xe, đưa ra các biện pháp nâng cao tính ổn định của xe trên đường, nhằm đảm bảo an toàn cho xe và hành khách. Xuất phát từ những lý do trên và được sự định hướng của thầy PGS-TS Nguyễn Văn Phụng, học viên chọn nghiên cứu về đề tài: “Nghiên cứu các biện pháp nâng cao tính ổn định của xe trên đường, nhằm đảm bảo an toàn cho xe và khách”. iv
7. ABSTRACT Road accident has been a major concern these days due to an increase of means of guest transportation together with its higher density. Automobile operating stability depends mostly on the following specifications: sizes, center of gravity position, speed, braking distance, suspension system and the driver’s skills: use of brake, speed, driving manner, gearing skills on curved and slopy roads. Max speed, passenger and merchandise arrangements are also important factors that help assure vehicle’s gravity center balance. This thesis studies the stability of a vehicle’s motion in both straight and circle states in correspondence with calculated speeds and its gravity center position. With collected specifications of vehicles chosen as subjects of this research and theoretical bases on which appropriate figures are calculated to suit its operating conditions in the Sounthern Area, it is promising that vehicle and passengers‘ life shall be safely assured thanks to improvements on its shortfalls and increase of the vehicle’s stability. With all above-mentioned reasons and under the orientation of Associate Professor-Doctor Nguyen Van Phung, the author has decided to choose the following named thesis for his research: ‘‘Research on Measures for Improving Vehicle’s Stability in Assuring Vehicle and Passengers safety“ v
8. MỤC LỤC Trang tựa Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách các hình x Danh sách các bảng xii Chương 1 TỔNG QUAN 1 1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố. 1 1.1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu 1 1.1.2. Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố. 2 1.2. Mục đích của đề tài 3 1.3. Phương pháp nghiên cứu giải quyết 4 1.4. Đối tượng nghiên cứu và giới hạn của đề tài 4 1.5. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài 5 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6 2.1. Ổn định và an toàn chuyển động của ô tô trên đường bằng, đường dốc 6 2.1.1 Tính ổn định của ôtô trên mặt phẳng dọc 6 2.1.1.1. Tính ổn định dọc tĩnh 6 2.1.1.1.1. Xét ổn định theo điều kiện lật đổ 6 2.1.1.1.2. Xét ổn định theo điều kiện bám 8 2.1.1.1.3. Xác định hệ số ổn định tĩnh của ôtô – SSF. 10 vi
9. 2.1.1.2. Ổn định dọc động 11 2.1.1.2.1. Trường hợp chuyển động tổng quát: Ôtô chuyển động lên dốc không ổn định 11 2.1.1.2.2. Trường hợp xe chuyển động ổn định với vận tốc cao trên đường nằm ngang. 13 2.1.2. Tính ổn định trong mặt phẳng ngang của ôtô 14 2.1.2.1. Xác định tọa độ trọng tâm trên cơ sở lý thuyết: 14 2.1.2.1.1. Khi ô tô không tải: 14 2.1.2.1.2. Khi ô tô đầy tải: 15 2.1.2.2. Xác định tọa độ trọng tâm qua thực nghiệm: 15 2.1.2.2.1. Xác định trọng tâm theo chiều dọc a,b: 15 2.1.2.2.2. Xác định trọng tâm theo chiều cao hg 16 2.1.2.2.3. Xác định độ lệch trọng tâm theo chiều ngang (e) 17 2.1.2.3. Tính chất ổn định động 17 2.1.2.3.1.Khi xe chuyển động thẳng trên mặt đường nghiêng ngang 17 2.1.2.3.2. Khi xe chuyển động có gia tốc, tính Vmax. 19 2.2. Ổn định và an toàn của ô tô khi xe quay vòng 22 2.2.1. Trường hợp tổng quát khi ô tô quay vòng trên mặt đường nghiêng ngang. 22 2.2.2. Trường hợp xe đứng yên trên đường có độ nghiêng ngang 24 2.2.3. Các lực tác dụng lên xe khi quay vòng. 25 2.2.4. Ảnh hưởng tính đàn hồi lốp xe đến quay vòng 26 2.2.5. Tính ổn định của ôtô chuyển động quay vòng 29 2.2.5.1. Trường hợp mặt đường nghiêng vào trục tâm quay vòng 29 2.2.5.2. Trường hợp mặt đường nghiêng ra phía ngoài trục tâm quay vòng. 31 2.2.5.3. Khi ôtô quay vòng trên mặt đường ngang: 32 vii
10. 2.2.5.4. Xét ổn định theo điều kiện trượt ngang 32 2.3. Ổn định và an toàn của ô tô khi phanh 33 2.3.1. Lực tác dụng lên ô tô khi phanh 33 2.3.1.1. Sơ đồ. 33 2.3.1.2. Các lực khi phanh 34 2.3.1.3. Tính phản lực mặt đường Zp khi phanh 34 2.3.2. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh. 35 2.3.2.1. Gia tốc phanh jp 35 2.3.2.2. Quãng đường phanh, Sp 36 2.3.2.3. Thời gian phanh tp 37 2.3.2.4. Lực phanh riêng, Pp 37 2.3.3. Sự ổn định hướng chuyển động khi phanh 37 2.3.3.1. Sự hãm cứng bánh xe 37 2.3.3.2.Trường hợp khi xe chuyển động thẳng 39 2.3.3.3. Khi xe quay vòng 39 2.3.3.4.Trên đường lên dốc 39 2.3.4. Ổn định phanh 41 2.4. Cơ sở hạ tầng giao thông đường bộ ở các tỉnh phía nam 44 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ PHÂN TÍCH TÍCH ỔN ĐỊNH CỦA Ô TÔ THACO-HYUNDAI HB120SL 46 3.1. Đặc tính kỹ thuật cơ bản của ô tô THACO-HYUNDAI HB120SL 46 3.2. Đặc tính kỹ thuật của xe: 53 3.2.1. Xây dựng đường đặc tính ngoài động cơ: 53 3.2.2. Số liệu khối lượng, chiều cao trọng tâm, mô men tải trọng các phần tử xe. 64 3.2.2.1. Xác định trọng lượng ôtô 64 viii
11. 3.2.2.2. Xác định tọa độ trọng tâm trên cơ sở lý thuyết: 65 3.3. Ổn định và an toàn chuyển động của ô tô trên đường bằng, đường dốc 67 3.3.1. Xây dựng đồ thị quan hệ giữa hệ số ổn định tĩnh SSF và khối lượng m của xe. 68 3.3.2. Phương pháp giảm chiều cao trọng tâm xe theo hệ số ổn định tĩnh (SSF) khi có tải: 71 3.4. Ổn định và an toàn của ô tô khi xe quay vòng 75 3.4.1. Động lực học quay vòng đều 75 3.4.1.1. Mô hình phẳng tuyến tính 75 3.4.1.2. Tính điều khiển tĩnh của ôtô 76 3.4.1.3. Hàm truyền của vận tốc góc quay thân xe. Hiện tượng quay vòng thừa, quay vòng thiếu 78 3.4.2. Tính chất ổn định động: 83 3.5. Tính ổn định hướng chuyển động của ô tô khi phanh 88 3.5.1. Tính ổn định của ô tô trong khi phanh. 88 3.5.2. Ổn định hướng chuyển động ôtô khi phanh 91 3.5.2.1. Sự bó cứng bánh xe và khả năng ổn định của ôtô 91 3.5.2.2. Độ tin cậy của hệ thống phanh, sự ổn định chuyển động của ôtô có hệ thống dẫn động phanh kiểu TT và K 93 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 96 4.1. Kết luận. 96 4.2. Đề nghị: 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 PHỤ LỤC ix
12. DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH Trang Hình 2.1: Sơ đồ các lực tác dụng lên ôtô khi đứng yên trên dốc 6 Hình 2.2: Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi đứng yên quay đầu xuống dốc 7 Hình 2.3: Sơ đồ tính ổn định theo điều kiện bám của bánh xe sau 8 Hình 2.4: Đồ thị xác định hệ số ổn định tĩnh của ôtô 10 Hình 2.5: Sơ đồ lực và moment tác dụng lên ôtô khi chuyển động lên dốc 11 Hình 2.6: Sơ đồ lực và moment tác dụng lên ôtô 13 Hình 2.7: Sơ đồ lực tác dụng khi chuyển động 17 Hình 2.8: Đồ thị cân bằng lực kéo ô tô 19 Hình 2.9: Sơ đồ các lực và momen tác dụng lên ô tô trong mặt phẳng ngang 22 Hình 2.10: Sơ đồ xác định phản lực ngang 24 Hình 2.11: Các lực tác dụng lên ô tô khi quay vòng 25 Hình 2.12: Sự đàn hồi lốp xe 26 Hình 2.13: Đồ thị lực bên và góc lăn lệch 27 Hình 2.14: Sơ đồ quay vòng ô tô có lốp đàn hồi 27 Hình 2.15: Sơ đồ quay vòng thiếu 28 Hình 2.16: Sơ đồ quay vòng thừa 29 Hình 2.17: Sơ đồ lực tác dụng khi xe quay vòng 29 Hình 2.18: Sơ đồ lực tác dụng khi xe quay vòng 31 Hình 2.19: Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô theo điều kiện trượt ngang 32 Hình 2.20: Sơ đồ các lực tác dụng lên ô tô khi phanh 34 Hình 2.21a: Hãm cứng cầu sau 38 Hình 2.21b: Hãm cứng cầu trước 38 Hình 2.22: Phanh xe trên đường dốc 40 Hình 2.23: Sơ đồ các lực khi phanh 41 Hình 2.24: Quan hệ lực phanh và  khi S1 = S2 = 0 42 x
13. Hình 2.25: Quan hệ lực phanh và  khi SS1 2 0 43 Hình 3.1: Xây dựng đồ thị công suất của động cơ 55 Hình 3.2: Đồ thị lực kéo tiếp tuyến Fk tại bánh xe chủ động ở các tay số 57 Hình 3.3: Đồ thị lực lực kéo tiếp tuyến Fk tại các bánh xe chủ động ở các tay số khác nhau tại bánh xe chủ động 59 Hình 3.4: Đồ thị nhân tố động lực học của xe 60 Hình 3.5: Đồ thị gia tốc của xe 62 Hình 3.6: Đồ thị gia tốc thời gian tăng tốc của xe khi đầy tải 63 Hình 3.7: Đồ thị quãng đường tăng tốc của xe 64 Hình 3.8: Các lực và mô men tác dụng trạng thái tĩnh 68 Hình 3.9: Đồ thị xác định hệ số ổn định tĩnh của ôtô (m < 3000 kg) 69 Hình 3.10: Mối quan hệ giữa SSF và m 71 Hình 3.11: Mối quan hệ giữa SSF và m theo cách bố trí mới 75 Hình 3.12: Mô hình phẳng một vết của ôtô 76 Hình 3.13: Đồ thị đặc tính tốc độ của vận tốc góc quay thân xe 81 Hình 3.14: Các lực tác động lên ô tô 83 Hình 3.15: Mối quan hệ giữa vận tốc vn và hệ số ổn định tĩnh SSF 87 Hình 3.16: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh mà bị quay ngang 89 Hình 3.17: Sơ đồ khảo sát hiện tượng bó cứng bánh xe của cầu xe và khả năng ổn định khi phanh 92 Hình 3.18: Các sơ đồ dẫn động phanh hai dòng của ôtô con 93 Hình 3.19: Sự ổn định chuyển động của ôtô khi phanh với hư hỏng một dòng dẫn động 94 xi
14. DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG Trang Bảng 2.1: Bảng tổng hợp các chỉ tiêu kỹ thuật 44 Bảng 2.2: Chỉ tiêu cho phép của độ dốc mặt đường 45 Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật của ô tô Thaco Hyundai HB – 120SL 46 Bảng 3.2: Giá trị tương ứng ne, Ne, Me 56 Bảng 3.3: Trọng lượng, chiều cao trọng tâm, mô men các phần tử khối lượng xe 66 Bảng 3.4: Thông số tọa độ trọng tâm của xe 67 Bảng 3.5: Các thông số giới hạn ổn định của ô tô Thaco Hyundai HB – 120SL 68 Bảng 3.6: Mối quan hệ giữa khối lượng xe và hệ số SSF 70 Bảng 3.7: Phương án bố trí các phần tử của xe 72 Bảng 3.8: Thông số khối lượng, trọng tâm và hệ số SSF 74 Bảng 3.9: Tiêu chuẩn tốc độ tính toán, bán kính quay vòng và độ nghiêng mặt đường 84 xii
15. Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố. 1.1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu Trong thời gian gần đây, với sự phát triển mạnh về loại hình dịch vụ vân tải hành khách bằng xe khách giường nằm do tính tiện ích, thuận lợi mà nó mang lại cho hành khách; cùng với sự phát triển đó là các vấn đề về tai nạn giao thông thảm khốc xảy ra ngày càng nhiều, mà chủ yếu là xe khách giường nằm, bởi rất nhiều nguyên nhân và góp mặt trong đó là nguyên nhân về tính ổn định, tính an toàn của các phương tiện tham gia lưu thông trên đường. Vì vậy, một nhu cầu cấp thiết đặt ra là cần nghiên cứu các biện pháp để nâng cao tính ổn định của xe để đảm bảo an toàn tối đa cho con người cũng như phương tiện và hàng hoá tham gia lưu thông trên đường. Nguyên nhân gây tai nạn không chỉ đơn thuần là do sự trượt của các bánh xe trên đường, trên thực tế đã có rất nhiều những tai nạn đáng tiếc xảy ra do hiệu quả phanh kém hoặc khi phanh xảy ra hiện tượng bó cứng bánh xe làm mất khả năng điều khiển hoặc khi ô tô khởi hành hay tăng tốc độ đột ngột trên đường có hệ số bám thấp thì rất có thể các bánh xe chủ động bị trượt quay tại chỗ dẫn đến làm mất mát mô men chủ động và có thể làm trượt xe. Đặc biệt có những trường hợp ô tô mất ổn định động học trong quá trình tăng tốc hay quay vòng (quay vòng thừa hoặc quay vòng thiếu) cũng dẫn đến các tình huống nguy hiểm cho ô tô. Ô tô chuyển động trên đường với quỹ đạo rất phức tạp, nếu ô tô chuyển động với tốc độ cao, gặp chướng ngại vật cần phanh gấp hoặc cần đổi hướng chuyển động một cách đột ngột để tránh chướng ngại vật có thể làm xe bị lật. Vấn đề nghiên cứu nâng cao tính ổn định của xe trên đường nhằm đảm bảo an toàn cho người sử dụng thông qua kết cấu và điều khiển là vô cùng quan trọng. Do đường xá ngày càng được cải thiện tốt hơn, tốc độ phát triển ngành giao thông vận tải tăng nhanh, vì thế tốc độ chuyển động của ô tô cũng ngày càng được nâng 1
16. cao. Tuy nhiên, cùng với những sự phát triển đó mật độ phương tiện cơ giới trên đường ngày càng cao, vấn đề tai nạn giao thông trên đường là vấn đề quan tâm hàng đầu. Tính ổn định của ô tô khi tham gia giao thông phụ thuộc kết cấu các hệ thống tổng thành như kích thước xe, chiều cao trọng tâm, tốc độ xe, quãng đường phanh, hệ thống treo và việc điều khiển của người lái: Sử dụng phanh, tốc độ xe, cách lái xe, cách sử dụng tay số trên đường vòng, đường đèo dốc. Ngoài ra, tốc độ tối đa, cách sắp xếp hành khách và hàng hóa trên xe cũng là yếu tố rất quan trọng để tránh tình trạng mất cân đối trọng tâm của xe. Chính vì vậy, thông qua sự hướng dẫn của thầy PGS-TS Nguyễn Văn Phụng tôi chọn nghiên cứu về đề tài: “Nghiên cứu các biện pháp nâng cao tính ổn định của xe trên đường, nhằm đảm bảo an toàn cho xe và khách.” 1.1.2. Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố. Các công trình nghiên cứu ở nước ngoài về nâng cao tính ổn định, tính an toàn cho xe và khách đã có nhiều do nhu cầu sử dụng rộng rãi và thời gian sử dụng đã hàng chục năm. Cụ thể là các hãng sản xuất đã cho ra đời hàng loạt các hệ thống kiểm soát sự ổn định, an toàn cho xe và khách được ứng dụng trên ô tô hiện nay như: + Hệ thống chống bó cứng bánh xe khi phanh – ABS ( Anti-lock Braking System) + Hệ thống phân phối lực phanh điện tử - EBD (Electronic Brake force Distribution) + Hệ thống kiểm soát lực kéo – TRC (Traction Control System) + Hệ thống điều khiển góc quay của xe quanh trục dọc xe AYC (Active Yaw Control). + Hệ thống túi khí vv Và còn rất nhiều các hệ thống được nghiên cứu và ứng dụng trên nhiều xe khác nhau. Các hệ thống trên hỗ trợ người lái trong quá trình phanh, quá trình khởi hành hay khi chuyển động trên các loại đường trơn trượt, có hệ số bám thay đổi, chúng 2
17. chủ yếu tác động đến lực phanh, lực kéo nhằm kiểm soát sự trượt của các bánh xe và chúng thường được ứng dụng một cách độc lập trên xe. Trong nước đã có một số đề tài nghiên cứu về các loại ô tô, xe bus, xe khách một tầng, hai tầng như: – Luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống treo đến mức độ êm dịu xe bus Samco B47 sử dụng trong thành phố HCM”, tác giả: Nguyễn Trường Giang. – Tính toán kiểm tra ổn định của xe ô tô mini bus 6 – 8 chỗ ngồi. PGS-TS Dư Quốc Thịnh. – Luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu việc sử dụng LabVIEW để mô phỏng 3D ổn định chuyển động của ô tô”, tác giả Lê Minh Đảo. – Luận văn thạc sĩ: “Tổng quan về ổn định quay vòng của ô tô du lịch”, tác giả Tôn Thất Hiểu. – Luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu ảnh hưởng của dao động lên hành khách trong xe khách giường nằm (Thaco-mobihome)”, tác giả Nguyễn Xuân Ngọc. 1.2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI – Nâng cao tính ổn định chuyển động của xe trên đường nhằm đảm bảo an toàn cho xe và hành khách. – Sử dụng lý thuyết ổn định chuyển động của ô tô để khảo sát tính toán đối với loại xe khách cụ thể chọn làm đối tượng nghiên cứu. Từ đó đánh giá tính ổn định và an toàn của loại xe này. – Phân tích các trạng thái hoạt động của xe ảnh hưởng đến sự ổn định và an toàn xe và khách. – Tính toán tính ổn định và an toàn của chuyển động của loại xe khách THACO-HYUNDAI HB120SL được khảo sát . – Đưa ra các biện pháp nâng cao tính ổn định và an toàn tối ưu nhất cho loại xe khách được khảo sát làm đối tượng nghiên cứu để đảm bảo an toàn khi chuyển động. 3
18. 1.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU GIẢI QUYẾT Nghiên cứu tính ổn định, an toàn của xe bằng đặc tính động học và động lực học của ô tô bằng lý thuyết, bao gồm: – Thu thập thông tin liên quan đến quá trình tính toán. – Nghiên cứu chuyên sâu về lý thuyết ô tô, cơ học chuyển động ô tô, tính toán thiết kế ô tô, tham khảo tài liệu và các đề tài có liên quan.  Tính ổn định, an toàn chuyển động của ô tô khi xe chạy trên đường thẳng.  Tính ổn định, an toàn chuyển động của ô tô khi xe chạy trên đường quay vòng.  Tính ổn định, an toàn chuyển động của ô tô khi phanh. – Ứng dụng các phần mềm như: LabVIEW, MATLAB để tính toán, xây dựng các đồ thị đặc tính cần thiết về động học và động lực học của xe. – Từ những thông số ban đầu của loại xe khách được khảo sát làm đối tượng nghiên cứu và các số liệu do nhà chế tạo cung cấp kết hợp với thực nghiệm, tính toán bằng lý thuyết, phân tích các đồ thị để rút ra kết luận, từ đó đề xuất các biện pháp để nâng cao tính ổn định của xe trên đường nhằm đảm bảo an toàn cho xe và khách. 1.4. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI Đối tượng nghiên cứu Đối tượng chọn nghiên cứu là dòng xe khách giường nằm “THACO- HYUNDAI HB – 120SL ” do Công ty Cổ phần ôtô Trường Hải sản xuất, lắp ráp và phân phối tại Việt Nam. Phạm vi nghiên cứu Trong quá trình chuyển động, ô tô thực chất là một cơ hệ phức tạp chuyển động trên đường với nhiều trạng thái mất ổn định khác nhau, nhiều địa hình đường xá khác nhau, nên phạm vi nghiên cứu của đề tài chỉ giới hạn ở các tỉnh phía nam, nghiên cứu chỉ tính toán các thông số về tính ổn định của xe, đưa ra các thông số tối ưu và mô phỏng bằng phần mềm hiện có. 4
19. Xét tổng quát quá trình chuyển động của ô tô trên đường ở một số các trạng thái đặc biệt liên quan đến vấn đề khảo sát và nghiên cứu, không có biểu thị các hệ thống bố trí trên xe. 1.5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Khảo sát và chứng minh các yếu tố tác động đến độ an toàn của xe để đánh giá được các yếu tố nào ảnh hưởng đến độ ổn định và an toàn cao nhất của ô tô. Từ đó kiểm soát được quá trình vận hành với độ ổn định và an toàn tối ưu, phù hợp với điều kiện thực tế hoạt động của xe. Thông qua đề tài, nhà chế tạo nâng cao tính hợp lý về kết cấu của các bộ phận, chi tiết liên quan để ngày một tối ưu hóa tính ổn định và nâng cao độ an toàn cho xe khách phù hợp với các trạng thái chuyển động trên đường tại các tỉnh phía nam và cả nước nói chung. Ngoài ra, người vận hành biết được những lưu ý khi sử dụng xe sao cho tốt nhất, hợp lý nhất. Nghiên cứu của đề tài sẽ tạo điều kiện khảo sát, kiểm tra dễ dàng các thông số liên quan giữa khối lượng với hệ số ổn định tĩnh SSF, ứng với các trạng thái chuyển động của xe, cách bố trí hành khách, hàng hóa phù hợp đảm bảo an toàn hơn khi lưu thông trên đường. 5
20. Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. ỔN ĐỊNH VÀ AN TOÀN CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ TRÊN ĐƯỜNG BẰNG, ĐƯỜNG DỐC. 2.1.1 Tính ổn định của ôtô trên mặt phẳng dọc 2.1.1.1. Tính ổn định dọc tĩnh Tính ổn định dọc của xe là khả năng đảm bảo cho xe không bị lật hoặc bị trượt khi đứng yên trên đường dốc dọc. 2.1.1.1.1. Xét ổn định theo điều kiện lật đổ – Xe đứng yên quay đầu lên dốc Sơ đồ lực và moment tác dụng lên ôtô: Hình 2.1: Sơ đồ các lực tác dụng lên ôtô khi đứng yên trên dốc Khi xét theo điều kiện lật đổ: xe có xu hướng lật quanh trục nằm trong mặt phẳng của đường và đi qua điểm tiếp xúc của bánh xe cầu sau với mặt đường (điểm O2) theo phương dọc. 6
21. Khi góc dốc α tăng dần đến góc l (góc giới hạn mà xe bị lật khi đứng quay đầu lên dốc) thì các bánh xe cầu trước nhấc khỏi mặt đường, lúc đó hợp lực Z1 = 0 và xe sẽ bị lật quanh điểm O2. Lập phương trình moment đối với điểm O2: M Z . L G .sin . h - G .cos . b 0 O2 1 l g l Xe bắt đầu lật khi Z1 0 nên: G.sin l . h g - G .cos l . b 0 b tg l (2.1.1.1) hg Trong đó: l : Góc giới hạn mà xe bị lật khi đứng quay đầu lên dốc. hg: Tọa độ trọng tâm của xe theo chiều cao. – Xe đứng yên quay đầu xuống dốc Sơ đồ lực và moment tác dụng lên ôtô: Hình 2.2: Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi đứng yên quay đầu xuống dốc Trường hợp khi xe đứng yên quay đầu xuống dốc, xe có xu hướng lật quanh trục nằm trong mặt phẳng của đường và đi qua điểm tiếp xúc của hai bánh xe cầu trước với mặt đường (điểm O1). Khi góc α tăng dần đến góc l (góc giới hạn mà xe 7
22. S K L 0 0 2 1 5 4