Luận văn Tổng quan về ổn định quay vòng của ô tô du lịch (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Tổng quan về ổn định quay vòng của ô tô du lịch (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 TÔN THẤT HIỂU TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH QUAY VÒNG CỦA Ô TÔ DU LỊCH NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ô TÔ, MÁY KÉO - 605246 S KC 0 0 4 0 0 3 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2013
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KS. TÔN THẤT HIỂU TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH QUAY VÒNG CỦA Ô TÔ DU LỊCH NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ô TÔ – MÁY KÉO MÃ NGÀNH: 605246 Hướng dẫn khoa học: TS. LÂM MAI LONG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2013
3. BỘ GIÁO DỤC  ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập – Tự do – Hạnh phúc THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Họ và tên học viên: TÔN THẤT HIỂU MSHV: 10085246006 Chuyên ngành: Khai thác và bảo trì ô tô - máy kéo Khóa: 2010 – 2012 Tên đề tài: TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH QUAY VÒNG CỦA Ô TÔ DU LỊCH Học viên đã hoàn thành LVTN theo đúng yêu cầu về nội dung và hình thức (theo qui định) của một luận văn thạc sĩ. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013 Giảng viên hướng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên)
4. LÍ LỊCH KHOA HỌC I. LÍ LỊCH SƠ LƢỢC Họ và tên: TÔN THẤT HIỂU Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 08/06/1986 Nơi sinh: Đăk Lăk Quê quán: Phú Vang – Thừa Thiên Huế Dân tộc: Kinh Địa chỉ liên lạc: Khoa xe-máy –Trường TCN Cơ Điện Đông Nam Bộ Số 564 Tỉnh lộ 768, Thiện Tân, Vĩnh Cửu, Đồng Nai. Điện thoại liên lạc:01697.31.30.34 Điện thoại cơ quan: Fax: E – mail: tonthathieuckd2004@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 1. Đại học: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ: 2004 đến 2009 Nơi học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Ngành học: Cơ khí động lực Tên đồ án: Máy tính kiểm soát những hệ thống trên ô tô. Ngày bảo vệ đồ án: 3/2009 Người hướng dẫn: Ths. Nguyễn Văn Long Giang 2. Cao học Hệ đào tạo:Chính qui Thời gian đào tạo từ: 2010 đến 2012 Nơi học: Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 01/08/2009 đến nay Khoa xe-máy – Trường TCN Giảng dạy Cơ Điện Đông Nam Bộ i
5. 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 tháng năm 2013 (Ký và ghi rõ họ tên) ii
6. CẢM TẠ Với khoảng thời gian hai năm học Cao học tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh, em đã tích lũy được nhiều kiến thức bổ ích và nâng cao được khả năng tự nghiên cứu về chuyên môn của mình. Cùng với nổ lực của bản thân trong suốt thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp, hôm nay luận văn đã được hoàn thành. Em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến: Thầy TS. Lâm Mai Long: là người đã tận tình giảng dạy và hướng dẫn chuyên môn trong những lúc gặp khó khăn nhất. Ban Giám hiệu, phòng sau Đại học và khoa Cơ khí động lực trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập tại trường. Các thầy cô tham gia giảng dạy cao học. Gia đình và bạn bè đã động viên trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Xin chân thành cảm ơn! Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013 Học viên: Tôn Thất Hiểu iii
7. TÓM TẮT Tính ổn định chuyển động quay vòng của ô tô là khả năng giữ được quỹ đạo chuyển động theo yêu cầu của người lái trong những điều kiện chuyển động khác nhau, tính ổn định quay vòng của ô tô phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Việc nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố tới quỹ đạo quay vòng bằng thí nghiệm đòi hỏi sự đầu tư lớn vềthiết bị thí nghiệm, thời gian, con người, . Chính vì vậy, người thực hiện đã chọn đề tài “Tổng quan về ổn định quay vòng của ô tô du lịch” để nghiên cứu. Tuy nhiên, do thời gian làm luận văn có hạn nên người thực hiện chỉ nghiên cứu một số nội dung sau: Chƣơng 1. Tổng quan Chƣơng 2. Cơ sở lý thuyết Chƣơng 3. Xây dựng phƣơng trình vi phân mô tả quỹ đạo Chƣơng 4. Sử dụng LabVIEW giải hệ phƣơng trình vi phân Chƣơng 5. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quỹ đạo quay vòng Chƣơng 6. Kết luận Trong luận văn này, bằng cách sử dụng phương pháp nghiên cứu tái tạo mô hình quay vòng ô tô, mô tả quỹ đạo quay vòng bằng phương trình vi phân toán học vàsử dụng công cụ LabVIEW Control and Simulation để giải phương trình vi phân mô tả quỹ đạo chuyển động quay vòng người thực hiện đã đãxác định, kiểm tra, phân tích từng yếu tố riêng lẻ tác động đến ổn định quay vòng. Đây cũng chính là mục tiêu nghiên cứu chính của đề tài. iv
8. ABSTRACT Stability in automobile’s rotary motion is the ability to hold the motion’s orbit according to the driver’s control in the different motional conditions. This stability depends on varied factors. The studying of the influence of these factors on the motion’s orbit through experimentsrequires a massive investment in laboratory equipment, time, and manpower. For those reasons, the researcher has decided on the topic “Overview of the stability in automobile’s rotary motion in travelling”. By virtue of time limitation, the studyis humbly focused on some main parts as below: Chapter 1. Overview Chapter 2. Basic theory of the stability in automobile’s rotary motion Chapter 3. Building the differential equations demonstrating the motion’s orbit Chapter4. Applying LabVIEW in solving the systems of differential equations Chapter 5. Investigating the factors affecting the motion’s orbit Chapter 6. Conclusion In this study,by means of using the researching method of simulating the template of automobile’s rotary motion,demonstrating the motion’s orbitwith the mathematical differential equations, and applying LabVIEW Control and Simulation in order to solve the differential equations demonstrating the motion’s orbit, the researcher has determinated, examined, analyzedeach individual affecting the rotational stability. This is the leading objective of the study. v
9. MỤC LỤC Nội dung Trang Trang tựa Quyết định giao đề tài Xác nhận của cán bộ hướng dẫn Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Lời cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách các hình ix Danh sách các bảng xii Các ký hiệu trong luận văn xiii Chƣơng 1. Tổng quan 1 1.1.Tổng quan ổn định quay vòng của ô tô du lịch và lý do chọn đề tài 1 1.2. Mục đích của đề tài 5 1.3.Nhiệm vụ và giới hạn đề tài 5 1.4.Phƣơng pháp nghiên cứu 6 Chƣơng 2. Cơ sở lý thuyết 7 2.1. Hệ trục tọa độ. 7 2.2. Động lực học newtơn-euler 10 2.3. Sự lăn của bánh xe đàn hồi dƣới tác dụng của lực ngang, đặc tính hƣớng 13 2.3.1. Sự lăn của bánh xe đàn hồi dưới tác dụng của lực ngang 13 2.3.2. Đặc tính hướng 15 2.3.3 Đặc tính trượt 16 2.4. Các lực và mô men tác dụng lên ô tô 17 2.4.1. Lực kéo 17 vi
10. 2.4.2. Lực bên 19 2.4.3. Lực cản lăn 23 2.4.4. Lực cản không khí 25 2.4.5. Lực quán tính Fj 26 2.4.6. Lực ly tâm Flt 27 Chƣơng 3. Xây dựng hệ phƣơng trình vi phân mô tả quỹ đạo 28 3.1. Quỹ đạo chuyển động ô tô 28 3.1.1. Quỹ đạo chuyển động ô tô trong mô hình phẳng 28 3.1.2. Quỹ đạo chuyển động quay vòng lý thuyết của ô tô 30 3.2. Xây dựng hệ phƣơng trình vi phân mô tả quỹ đạo quay vòng ôtô 31 3.2.1. Mô hình phẳng một vết . 31 3.2.1.1. Hệ thống lực và mô men 31 3.2.1.2. Góc lệch hướng chuyển động và góc xoay thân xe. 33 3.2.2. Mô hình động lực học phẳng một vết 35 Chƣơng 4. Ứng dụng LABVIEW trong giải hệ phƣơng trình vi phân 39 4.1. Giới thiệu về công cụ LABVIEW và Control Design and Simulation 39 4.1.1. Giới thiệu về Lab VIEW 39 4.1.2. LabVIEW Control Design and Simulation Tools 42 4.2. Chƣơng trình LABVIEW biểu diễn mô hình phẳng một vết 47 4.2.1. Góc lệch hướng chuyển động và góc xoay thân xe. 48 4.2.2. Chương trình mô tả quỹ đạo quay vòng 52 4.3. Chƣơng trình LABVIEW biểu diễn mô hình động lực phẳng một vết. . 53 4.3.1. Biểu diễn khối mô tả lực ngang. 54 4.3.2. Biểu diễn khối tính vận tốc từ gia tốc 55 4.3.3. Biểu diễn khối tính lực kéo 56 4.3.4. Biểu diễn khối tính lực cản lăn 57 4.3.5. Biểu diễn khối tính góc lệch hướng chuyển động β và góc xoay thân xe ψ 58 4.3.6. Khối mô tả quỹ đạo quay vòng 61 vii
11. Chƣơng 5. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng tới chuyển động quay vòng 66 5.1. Các thông số của xe khảo sát 66 5.2. Mô hình phẳngmột vết. 67 5.2.1. Chế độ tải. 67 5.2.2.Vận tốc chuyển động của ô tô 69 5.2.3.Độ cứng của lốp 70 5.3. Mô hình động lực học phẳng một vết. 71 5.3.1. Sự gia tốc của ô tô khi quay vòng. 71 5.3.2. Độ cứng của lốp. 74 5.3.3. Hệ số bám dọc. 76 5.3.4. Cầu chủ động. 79 Chƣơng 6. Kết luận 81 6.1. Đánh giá đề tài 81 6.2. Kiến nghị 82 Tài liệu tham khảo 84 viii
12. DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình1.1. Quan hệ hình học của xe 3 Hình 2.1. Hệ quy chiếu gắn tại trọng tâm ô tô 7 Hình 2.2. Hệ trục tọa độ xét chuyển vị của ô tô 8 Hình 2.3. Xe cứng trong một chuyển động trên mặt phẳng 11 Hình 2.4. Sơ đồ minh hoạ sự lăn của bánh xe đàn hồi 14 Hình 2.5. Đặc tính hướng của lốp diagonal 16 Hình 2.6. Đặc tính hướng của lốp radial 17 Hình 2.7. Đặc tính trượt 17 Hình 2.8. Đồ thị quan hệ giữa lực bên và góc lệch bên 20 Hình 2.9Góc lệch bên α, góc đánh lái δ, góc lệch hướng chuyển động훽 21 Hình 2.10. Chiều rộng và chiều cao lớn nhất của xe 26 Hình 3.1. Ô tô cứng trong một chuyển động trên mặt phẳng 28 Hình 3.2.Sự thay đổi của ô tô sau khoảng thời gian t= dt 29 Hình 3.3. Sơ đồ động học quay vòng của ô tô có hai bánh xe dẫn hướng phía trước 31 Hình 3.4. Các lực và mô men tác dụng trong mô hình hai vết. 32 Hình 3.5. Mô hình động lực học phẳng một vết 36 Hình 4.1. Cửa sổ Front Panel 41 Hình 4.2. Cửa sổ Block Diagram 42 Hình 4.3. Thư viện của Control Design &Simulation 43 Hình 4.4. Nhóm signal generation 43 Hình 4.5. Nhóm signal arithmetic 44 Hình 4.6. Nhóm lookup tables 44 Hình 4.7. Nhóm Utilities 44 Hình 4.8. Nhóm tiện ích đồ họa 44 Hình 4.9. Nhóm tuyến tính liên tục 45 Hình 4.10. Nhóm phi tuyến tính 45 ix
13. Hình 4.11. Nhóm rời rạc tuyến tính 45 Hình 4.12. Nhóm điều khiển 46 Hình 4.13. Nhóm xác suất 46 Hình 4.14. Nhóm hệ thống phân cấp 46 Hình 4.15. Nhóm hệ thống ẩn 46 Hình 4.16. Nhóm giả lập 47 Hình 4.17. Nhóm tối ưu thiết kế 47 Hình 4.18. Nhóm hệ thống bên ngoài 47 Hình 4.19. Cửa sổ giao diện LabVIEW khi mới khởi động 48 Hình 4.20. Cửa sổ Front Panel và Block Diagram 49 Hình 4.21. Chọn Control & Sinmulation Loop 49 Hình 4.22. Chọn thiết lập cho Control & Sinmulation Loop 50 Hình 4.23. Các thông số thiết lập Control & Sinmulation Loop 50 Hình 4.24. Lập trình cho hiển thị góc lệch hướng chuyển động. 51 Hình 4.25. Giao diện hiển thị góc lệch hướng chuyển động 52 Hình 4.26. Lập trình cho hiển thị quỹ đạo quay vòng 53 Hình 4.27. Giao diện hiển thị quỹ đạo chuyển động 53 Hình 4.28. Mô tả lực ngang cầu trước Fyf 54 Hình 4.29. Mô tả lực ngang cầu sau Fyr 55 Hình 4.30. Khối tính vận tốc từ gia tốc 55 Hình 4.31. Khối tính lực kéo cầu trước 퐹 1 56 Hình 4.32. Khối tính lực kéo cầu sau 퐹 2 57 Hình 4.33. Khối tính lực cản lăn ở cầu xe phía trước 57 Hình 4.34. Khối tính lực cản lăn cầu sau 58 Hình 4.35. Khối giải phương trình vi phân tính góc 훽 và góc 휓 60 Hình 4.36. Công thức tính ψ trong formula 60 Hình 4.37. Công thức tính β trong formula 61 Hình 4.38. Mô tả quỹ đạo quay vòng trên LabVIEW 62 Hình 4.39. Nhập công thức tọa độ x vào Formula 62 x
14. Hình 4.40. Nhập công thức tọa độ y vào Formula 63 Hình 4.41. Sơ đồ tổng quỹ đạo quay vòng 64 Hình 4.42. Cửa sổ nhập thông số khảo sát và hiển thị kết quả 65 Hình 5.1. Thông số đầu vào chế độ tải 67 Hình 5.2. Quỹ đạo quay vòng theo chế độ tải 68 Hình 5.3. Thay đổi vận tốc chuyển động và kết quả hiển thị quỹ đạo 69 Hình 5.4. Thay đổi độ cứng của lốp và kết quả hiển thị quỹ đạo 70 Hình 5.5. Quay vòng không ổn định với gia tốc bằng 2m/s2 72 Hình 5.6. Quay vòng không ổn định với gia tốc bằng 3m/s2 73 Hình 5.7. Quay vòng không ổn định với gia tốc bằng 4m/s2 73 Hình 5.8. Quay vòng không ổn định với gia tốc bằng 5m/s2 74 Hình 5.9. Quỹ đạo quay vòng khi cho độ cứng car = caf 75 Hình 5.10. Quỹ đạo quay vòng khi cho độ cứng car> caf 75 Hình 5.11. Quỹ đạo quay vòng khi cho độ cứng car<caf 76 Hình 5.12. Quỹ đạo chuyển động với 휑 = 0.2 77 Hình 5.13.Quỹ đạo chuyển động với 휑 = 0.4 77 Hình 5.14. Quỹ đạo chuyển động với 휑 = 0.6 78 Hình 5.15. Quỹ đạo chuyển động với 휑 = 0.8 78 Hình 5.16. Thông số đầu vào và quỹ đạo ô tô cầu trước chủ động 79 Hình 5.17. Thông số đầu vào và quỹ đạo ô tô cầu sau chủ động 80 xi
15. DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1. Phân loại đường và hệ số 휑 tương ứng 19 Bảng 2.2. Giá trị hệ số cản lăn khi vận tốc của xe ≤ 80 /ℎ 24 Bảng 2.3. Giá trị của K và S 26 Bảng 5.1. Thông số xe khảo sát 66 xii
16. CÁC KÝ HIỆU TRONG LUẬN VĂN Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa 훼 rad Góc lệch bên bánh xe phía trước 훼 rad Góc lệch bên bánh xe phía sau 훼 N/rad Độ cứng bánh xe phía trước 훼 N/rad Độ cứng bánh xe phía sau 훽 rad Góc lệch hướng chuyển động của xe β rad/s Vận tốc góc lệch hướng chuyển động của ô tô 훿 rad Góc đánh lái  k % Độ trượt 휑 Hệ số bám dọc 휑 Hệ số bám ngang 휓 rad Góc xoay thân xe = 휓 rad/s Vận tốc góc xoay thân xe 2 kg.m Mô men quán tính của ô tô quay quanh trục Cz m kg Khối lượng của ô tô a1 m Khoảng cách từ cầu trước tới trọng tâm C a2 m Khoảng cách từ cầu sau tới trọng tâm C l m Chiều dài cơ sở của xe v m/s Vận tốc của xe 2 vx rad/s Gia tốc theo hướng trục Cx vy m/s Vận tốc theo hướng Cy vx m/s Vận tốc theo hướng Cx g m/s2 Gia tốc trọng trường f Hệ số cản lăn m/s Vận tốc của ô tô trong hệ trục tọa độ G xiii
17. 푅 Véc tơ chuyển hệ trục tọa độ dạng ma trận Chuyển vị véc tơ chuyển hệ trục tọa độ dạng ma trận 푅 m/s Vận tốc của ô tô trong hệ trục tọa độ B 퐹 푖 N Lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe thứ i Mz N.m Mô men quay quanh trục Cz 퐹 N Lực ngang cầu trước 퐹 N Lực ngang cầu sau 퐹 1 N Lực tiếp tuyến cầu trước 퐹 2 N Lực tiếp tuyến cầu sau 퐹 1 N Lực cản lăn cầu trước 퐹 2 N Lực cản lăn cầu sau 퐹휔 N Lực cản gió 퐹푗 N Lực cản quán tính xiv
18. Chương 1. Tổng quan CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan ổn định quay vòng của ô tô du lịch và lý do chọn đề tài Tính ổn định của ô tô là khả năng đảm bảo giữ được quỹ đạo chuyển động theo yêu cầu của người lái trong mọi điều kiện chuyển động khác nhau. Tùy thuộc vào điều kiện sử dụng, ô tô có thể đứng yên, chuyển động trên đường có góc nghiêng dọc, nghiêng ngang, có thể quay vòng hoặc phanh ở các loại đường khác nhau. Sự quay thân xe thường xảy ra khi xe quay vòng trên đường có tốc độ cao. Các yếu tố gây nên sự quay vòng thừa hay quay thiếu do nhiều nguyên nhân: Do sự phân bố tải trên các bánh xe không phù hợp như: xếp tải, tăng giảm tốc độ chuyển động, Do ảnh hưởng của các yếu tố tác động của môi trường xung quanh như: nền đường nghiêng, lực gió bên, chất lượng mặt đường, Do tốc độ di chuyển trên đường cong. Do ảnh hưởng của hệ thống treo, đàn hồi của bánh xe Trong những điều kiện chuyển động phức tạp như vậy ô tô phải giữ được quỹ đạo chuyển động của nó sao cho không bị lật đổ, không bị trượt hoặc thùng xe không bị nghiêng, cầu xe bị quay lệch trong giới hạn cho phép để đảm bảo cho chúng chuyển động an toàn. Mục đích của việc thiết kế tính toán các cụm chi tiết của ô tô cũng như việc sử dụng chúng đều nhằm tăng khả năng an toàn chuyển động, nâng cao vận tốc chuyển động của ô tô, có nghĩa là tăng tính kinh tế và ổn định của ô tô trong mọi điều kiện làm việc. Nghiên cứu động lực học chuyển động của ô tô là bài toán cơ bản của lý thuyết ô tô nhằm đánh giá cũng như xác định chất lượng khai thác ô tô trong những điều kiện khác nhau. Trong đó, vấn đề điều khiển ô tô là không thể thiếu trong quá trình nghiên cứu. Với tốc độ phát triển của khoa học công nghệ hiện nay ngoài việc đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của các cụm tổng thành của ô tô thì việc cải thiện tính Trang 1
19. Chương 1. Tổng quan điều khiển của ô tô đang được các nhà khoa học rất quan tâm. Trong đó, tính điều khiển ổn định quay vòng của ô tô (chuyển động thẳng là chuyển động quay vòng với bán kính quay vòng bằng vô cùng) là mảng nghiên cứu rộng, nó liên quan đến nhiều lĩnh vực như: điều khiển tự động, cơ khí, khí động học, 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 tay lái. Khi nâng cao tốc độ chuyển động cần thiết phải đảm bảo chặt chẽ hơn mối tương quan giữa quỹ đạo chuyển động và góc quay vành lái phải. Trong thực tế chỉ cần một sai lầm nhỏ trong điều khiển sẽ dẫn tới mất ổn định quay vòng của ô tô. Do ổn định quay vòng liên quan đến các góc lệch hướng quỹ đạo chuyển động nên vấn đề đặt ra thuộc lĩnh vực quỹ đạo chuyển động quay vòng. Các nghiên cứu trước đây khi tính toán các thông số kết cấu, những nhân tố ảnh hưởng đến tính chất quay vòng của ô tô du lịch, chưa tính đến biến dạng của lốp xe cho nên giữa bánh xe và mặt đường không có hiện tượng trượt, lúc này quan hệ giữa các thông số chỉ các quan hệ đơn thuần về mặt hình học thể hiện ở hình (1.1). Hình1.1. Quan hệ hình học của xe Trang 2
20. Chương 1. Tổng quan Góc xoay thân xe lý thuyết được xác định theo quan hệ hình học hình (1.1). Từ hình vẽ trên các góc quay bánh xe dẫn hướng  và góc lệch thân xe  được xác định như sau: Theo quan hệ về hệ thức lượng trong tam giác vuông, xét tam giác vuông PHC, tam giá vuông PHT. Đặt R0 = PH ta có: Góc quay của bánh xe dẫn hướng trung bình  tính theo công thức: 푙 푡 훿 = (1.1) 푅0 Bán kính quay vòng của xe tính bằng: 푙 푅 = (1.2) 0 푡 훿 Góc xoay thân xe: 푡 휓 = 2 (1.3) 푅0 Vậy ta có thể viết: 푙 = 2 (1.4) 푡 훿 푡 휓 Hay 푡 휓 = 2 푡 훿 (1.5) 푙 Góc xoay thân xe lý thuyết tính tại trọng tâm ô tô được xác định theo công thức sau: 휓 = 푡 ( 2 푡 훿) (1.6) 푙푡 푙 Bán kính quay vòng lý thuyết tính tại trọng tâm T của ô tô R tính theo công thức: 푙 푅 = 2 = (1.7) 푠푖푛휓 2.푡 훿 . 표푠휓 Trường hợp ô tô chuyển động trên đường vòng bán kính R với vận tốc không đổi, lực ly tâm . 2 퐹 = = 표푛푠푡 (1.8) 푙푡 .푅 Trong thực tế, do trên ô tô du lịch sử dụng bánh xe cao su đàn hồi nên khi ô tô chuyển động trên đường bánh xe bị biến dạng làm cho quan hệ động học của mô Trang 3
21. Chương 1. Tổng quan hình bị thay đổi, lúc đó quỹ đạo chuyển động của ô tô cũng như các tính chất quay vòng sẽ không còn đúng với trường hợp tính toán theo lý thuyết, sẽ có những sai số dẫn đến việc phân tích đánh giá các chỉ tiêu về ổn định chuyển động quay vòng của ô tô không còn chính xác. Khi chuyển động trên các điều kiện đường khác nhau cùng với việc sử dụng lốp cao su đã ảnh hưởng không nhỏ tới khả năng điều khiển cũng như độ ổn định của ô tô. Khi đó, tại bánh xe luôn xuất hiện góc lăn lệch nên chịu đồng thời cả lực kéo và lực bên. Đặc biệt là khi xe chuyển động quay vòng với sự góp mặt của các lực khác: lực ly tâm, lực quán tính, lực gió bên, khi tăng tốc hoặc khi giảm tốc đột ngột thì khả năng điều khiển, tính ổn định của xe sẽ có những thay đổi. Lực dọc lại bị giới hạn bởi lực bám, giá trị lực dọc lớn nhất của bánh xe có thể đạt được bằng giá trị lực bám của bánh xe với mặt đường. Khi có mặt lực bên khả năng truyền lực dọc của bánh xe sẽ bị giảm nhỏ, và khi lực dọc đạt giá trị lớn nhất thì lực bên bằng không tức là bánh xe không có khả năng tiếp nhận lực bên làm cho bánh xe dễ bị trượt bên. Ngược lại, nếu lực bên đạt giá trị lớn nhất khi đó bánh xe không có khả năng tiếp nhận lực dọc làm cho bánh xe dễ bị trượt dọc. Vì vậy rất cần thiết phải phân bố các lực tại mỗi cầu xe sao cho tận dụng được khả năng bám của mỗi bánh xe tránh tình trạng trượt dọc và trượt bên giúp ô to giữ được quỹ đạo quay vòng. Như vậy, qua các phân tích trên người nghiên cứu nhận thấy ổn định quay vòng chỉ căn cứ vào các quan hệ hình học thì chưa đủ, cần thiết phải kể đến ảnh hưởng của điều kiện chuyển động, các đặc tính biến dạng của lốp cao su đàn hồi, thông số kết cấu của xe. Khi có xét đến các yếu tố trên sẽ làm cho quan hệ hình học của ô tô bị thay đổi, làm cho tính quay vòng của ô tô có thể là quay vòng đúng, quay vòng thiếu hoặc quay vòng thừa. Để nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định quay vòng trong thực tế là khó khăn, đòi hỏi cơ sở vật chất, thời gian nghiên cứu và làm thực nghiệm rất lớn. Xuất phát từ vần đề trên tác giả đã chọn hướng xây dựng đề tài luận văn tốt nghiệp là: “Tổng quan về ổn định quay vòng của ô tô du lịch” để nghiên cứu. Trang 4