Nghiên cứu về ổn định dọc thùng xe đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật ô tô

MỤC LỤC TÓM TẮT Chương TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Phạm vi nghiên cứu Chương NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT 2.1 Phương pháp nghiên cứu 2.2 Phân tích lực tác dụng lên tơ chuyển động có gia tốc- Sự thay đổi tải trọng pháp tuyến lên cầu 2.2.1 Phân tích lực tác dụng lên ô tô chuyển động có gia tốc đường khơng kéo rơ móc 2.2.1.1 Lực kéo tiếp tuyến Fk 2.2.1.2 Lực cản lăn Ff 2.2.1.3 Mômen cản lăn Mf 2.2.1.4 Lực cản khơng khí F 2.2.1.5 Lực cản quán tính Fj 2.2.2 Sự thay đổi tải trọng pháp tuyến lên cầu 10 2.2.2.1 Trường hợp xe đứng yên mặt đường nằm ngang, không kéo rơ móc 10 2.2.2.2 Trường hợp xe chuyển động tăng tốc đường nằm ngang, khơng kéo rơ móc 11 2.2.2.3 Trường hợp xe chuyển động ổn định đường nằm ngang, khơng kéo rơ móc 12 2.2.2.4 Trường hợp xe phanh đường nằm ngang, khơng kéo rơ móc 13 2.3 Phân tích động học hệ thống treo: Chuyển động tâm bánh xe so với thùng xe tải trọng thay đổi 14 2.3.1 Phân tích động học hệ thống treo 14 2.3.2 Chuyển động tâm bánh xe so với thùng xe tải trọng thay đổi 16 2.4 Đặc tính đàn hồi hệ thống treo khí thủy khí 18 2.4.1 Đặc tính đàn hồi hệ thống treo khí 19 2.4.1.1 Nhíp có chiều dày 19 2.4.1.2 Phần tử đàn hồi lò xo trụ 20 2.4.2 Đặc tính đàn hồi hệ thống treo khí 21 2.4.3 Đặc tính đàn hồi hệ thống treo thủy khí 23 Chương TRÌNH BÀY, ĐÁNH GIÁ BÀN LUẬN VỀ CÁC KẾT QUẢ 26 3.1 Phương trình mơ tả góc nghiêng thùng xe mặt phẳng dọc chuyển động có gia tốc 26 3.1.1 Sự thay đổi lực xe tác dụng lên cầu xe xe chuyển động không ổn định 26 3.1.2 Độ biến dạng thêm lò xo 27 3.1.3 Phương trình mơ tả góc nghiêng thùng xe mặt phẳng dọc 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 Chương TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài Trong xã hội nay, ôtô phương tiện quan trọng để vận chuyển hành khách hàng hoá Cùng với phát triển khoa học công nghệ, ngành sản xuất chế tạo ô tô giới ngày phát triển hoàn thiện đáp ứng khả vận chuyển, đảm bảo tốc độ, an toàn đạt hiệu kinh tế cao Khi tơ ngày cành hồn thiện tiêu chí đánh giá ảnh hưởng kết cấu ngày quan tâm mức Nghiên cứu để hoàn thiện kết cấu ô tô nhằm nâng cao độ êm dịu chuyển động, an toàn chuyển động thân thiện với môi trường nhu cầu cấp thiết Trong đánh giá chất lượng động học hệ thống treo vấn đề quan trọng, với điều kiện đường xá Việt Nam Hệ thống ổn định thùng xe hệ thống quan trọng ơtơ, góp phần tạo nên độ êm dịu, an tồn, ổn định tính tiện nghi xe, giúp người ngồi có cảm giác thoải mái dễ chịu Xuất phát từ phân tích phân công Bộ môn khung gầm, với giúp đỡ thầy TS.Lâm Mai Long hướng dẫn đồ án Sự u thích mong muốn tìm hiểu thêm tính tốn góc nghiêng thùng xe hệ thống ổn định dọc thùng xe Chúng chọn đề tài “NGHIÊN CỨU VỀ ỔN ĐỊNH DỌC THÙNG XE” làm nội dung đồ án tốt nghiệp Nội dung đồ án bao gồm: - Phân tích lực tác dụng lên tơ chuyển động có gia tốc – thay đổi tải trọng pháp tuyến lên cầu xe - Phân tích động học hệ thống treo: Chuyển động tâm bánh xe với thùng xe tải trọng thay đổi - Đặc tính đàn hồi hệ thống treo khí thủy khí - Phương trình mơ tả góc nghiêng thùng xe mặt phẳng dọc chuyển động có gia tốc - Nghiên cứu hệ thống ổn định thùng xe mẫu xe cụ thể tự chọn Với hướng dẫn thầy TS.Lâm Mai Long thầy giáo môn khung gầm, Khoa Cơ Khí Động Lực Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM thực đồ án 1.2 Mục tiêu đề tài - Tính tốn góc nghiêng thùng xe mặt phẳng dọc - Độ dịch chuyển cầu xe gia tốc thay đổi 1.3 Phạm vi nghiên cứu - Phân tích lực tác dụng lên tơ chuyển động có gia tốc – thay đổi tải trọng pháp tuyến lên cầu xe - Phân tích động học hệ thống treo: Chuyển động tâm bánh xe với thùng xe tải trọng thay đổi - Đặc tính đàn hồi hệ thống treo khí thủy khí - Phương trình mơ tả góc nghiêng thùng xe mặt phẳng dọc chuyển động có gia tốc Chương NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT 2.1 Phương pháp nghiên cứu - Tham khảo tài liệu: thông qua tài liệu môn học khung gầm, internet, tài liệu có liên quan - Tổng hợp tài liệu, phân tích tài liệu, giải vướng mắc, kết luận 2.2 Phân tích lực tác dụng lên tơ chuyển động có gia tốc- Sự thay đổi tải trọng pháp tuyến lên cầu Ở phần nghiên cứu chuyển động thẳng ô tô, khảo sát lực mômen tác dụng lên xe, đồng thời xác định tải trọng pháp tuyến tác dụng lên bánh xe 2.2.1 Phân tích lực tác dụng lên tơ chuyển động có gia tốc đường khơng kéo rơ móc Hình Sơ đồ lực mơmen tác dụng lên ô tô chuyển động đường nằm ngang khơng kéo rơ móc Ý nghĩa ký hiệu hình: + G – Trọng lượng tồn ô tô + Fk1, Fk2– Lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động + Ff1, Ff2 – Lực cản lăn bánh xe chủ động + F – Lực cản khơng khí + Fj – Lực cản qn tính xe chuyển động khơng ổn định (có gia tốc) + Fz1, Fz2 – Phản lực pháp tuyến mặt đường tác dụng lên bánh xe cầu trước cầu sau + Mf1, Mf2 – Mômen cản lăn bánh xe chủ động + Hg – Khoảng cách trọng tâm thùng xe so với mặt đường + L – Khoảng cách từ cầu trước tới cầu sau + a, b – khoảng cách từ trọng tâm thùng xe đến cầu trước cầu sau 2.2.1.1 Lực kéo tiếp tuyến Fk Fk phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe chủ động theo chều vng góc với chiều chuyển động ô tô Điểm đặt Fk tâm vết tiếp xúc bánh xe với mặt đường 𝐹𝑘 = 𝑀𝑘 𝑀𝑒 𝑖𝑡𝑒 𝑡𝑒 = 𝑟𝑏 𝑟𝑏 (2.1) Trong đó: Mk – momen bánh xe chủ động 𝑟𝑏 – Bán kính tính tốn bánh xe 𝑀𝑒 – Là mômen xoắn động 𝑖𝑡𝑒 – Tỷ số truyền hệ thống truyền lực 𝑡𝑒 – Hiệu suất hệ thống truyền lực 2.2.1.2 Lực cản lăn Ff Khi bánh xe chuyển động mặt đường, có lực cản lăn tác dụng song song với mặt đường ngược chiều chuyển động vùng tiếp xúc bánh xe với mặt đường Lực cản lăn phát sinh có biến dạng lốp với đường, tạo thành vết bánh xe đường ma sát bề mặt tiếp xúc lốp với đường Ff = Ff1 + Ff2 (2.2) Với Ff lực cản lăn ô tô Lực cản lăn bánh xe trước sau: Ff1 = FZ1 f1 ; Ff2 = FZ2 f2 (2.3) Với f1,f2 hệ số cản lăn bánh xe trước sau Ở coi hệ số cản lăn bánh xe trước sau f1 = f2 = f Lúc ta có: Ff = (FZ1 + FZ2 )f = fG (2.4) Lực cản lăn lực khác quy ước dương tác dụng ngược chiều chuyển động xe 2.2.1.3 Mômen cản lăn Mf Mômen cản lăn ô tô tính: 𝑀𝑓 = 𝑀𝑓1 + 𝑀𝑓2 = FZ1 𝑓𝑟đ + FZ2 𝑓𝑟đ = 𝐺𝑓𝑟đ (2.5) Trong đó: Mf1, Mf2 – Mômen cản lăn bánh xe cầu trước cầu sau 𝑟đ – Bán kính động lực học bánh xe 2.2.1.4 Lực cản khơng khí F Khi ô tô chuyển động, lực cản không khí xuất lực khí động học Trong chiếm phần lớn lực cản hình dạng xe sau thành phần gây ảnh hưởng xoáy lốc(10-15%) thành phần tạo ma sát bề mặt xe khơng khí(4 - 10%) Lực cản khơng khí tỉ lệ với áp suất động học qd, diện tích cản gió S hệ số cản khơng khí Cx theo biểu thức: Fω = C x q s S = ρCx Sv02 = 0.625Cx Sv02 (2.6) Trong đó:  – Khối lượng riêng khơng khí (kg/m3) nhiệt độ 250C áp suất 0.1013Mpa  = 1.125 kg/m3 v0 – vận tốc tương đối xe khơng khí (m/s) v0 = v ± vg v – vận tốc ô tơ (m/s) vg – vận tốc gió Dấu (+) ứng với vận tốc xe gió ngược chiều Dấu (-) ứng với vận tốc xe gió chiều Khi tính tốn, người ta cịn đưa vào khái niệm nhân tố cản khơng khí W có đơn vị Ns2/m2 W = 0.625CxS Từ ta có: F = W v02 (2.7) Lực cản khơng khí có điểm đặt tâm lực khí động học 2.2.1.5 Lực cản qn tính Fj - Khi tơ chuyển động khơng ổn định, lực qn tính khối lượng chuyển động quay chuyển động tịnh tiến xuất - Lực quán tính trở thành lực cản xe chuyển động nhanh dần trở thành lực đẩy xe chuyển động chậm dần Điểm đặt lực quán tính trọng tâm xe - Lực quán tính Fj gồm hai thành phần sau: - Lực quán tính gia tốc khối lượng chuyển động tịnh tiến tơ, khí hiệu F’j - Lực quán tính gia tốc khối lượng chuyển động quay tơ, khí hiệu F”j Bởi Fj tính: 𝐹𝑗 = 𝐹𝑗′ + 𝐹𝑗" (2.8) Lực F’j tính: G Fj′ = j (2.9) g Với j = 𝑑𝑣 𝑑𝑡 gia tốc tịnh tiến ô tô G – Trọng lượng thùng xe g – Gia tốc trọng trường Lực F”j tính sau: Fj" = Je εe it  rb + Jn dωn in n dt rb + Jb dωb dt rb (2.10) Jn – Mơmen qn tính chi tiết quay thứ n hệ thống truyền lực trục quay Jb – Mơmen qn tính bánh xe chủ động trục quay in – Tỷ số truyền tính từ chi tiết thứ n hệ thống truyền lực tới bánh xe chủ động n – Hiệu suất tính từ chi tiết thứ n hệ thống truyền lực tới bánh xe chủ động Je – Mơmen qn tính khối lượng chuyển động quay động quy dẫn trục khủy, có kể đến khối lượng chuyển động quay phần chủ đông j ly hợp = dωe dt – Gia tốc góc khối lượng chuyển động quay động it – Tỷ số truyền hệ thống truyền lực  – Hiệu suất hệ thống truyền lực e = dωe dt = it  n = in dωb dt dωb dt = it dv = rb dt in dv rb dt J i2  i2n n rb r2b Fj" = ( e 2t +Jn + Jb (2.11) dv ) r2b dt Thay (2.11) (2.8) vào (2.7) ta có: Fj = [1 + ( Je i2t  + Jn i2n n + Jb Grb2 Ở bỏ qua đại lượng Jn i2n n r2b G ) g] j (2.12) g khối lượng chúng nhỏ nhiều so với khối lượng bánh đà khối lượng bánh xe.chúng ta đặt: δ𝑖 = + ( Je i2t  + Jb )g Grb2 Do đó: 𝐺 𝐹𝑗 = δ𝑖 j 𝑔 (2.13) Với δ𝑖 hệ số tính đến ảnh hưởng khối lượng chuển động quay Ta tính δ𝑖 gần sau δ𝑖 = 1.05 + 0.05ih2 2.2.2 Sự thay đổi tải trọng pháp tuyến lên cầu 2.2.2.1 Trường hợp xe đứng yên mặt đường nằm ngang, khơng kéo rơ móc Trong trường hợp này, có lực tác dụng lên xe: Trọng lượng toàn xe G phản lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe cầu trước 10 Hình 2 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô ô tô đứng yên mặt đường nằm ngang Fz10 Fz20 xác định cách lấy mômen với điểm O1 O2 𝐹𝑧10 = (2.14) { 𝐹𝑧20 = 𝐺𝑏 𝐿 𝐺𝑎 𝐿 Khi xe đứng yên, xe đạt trạng thái cân Tải trọng tác dụng lên cầu xe phụ thuộc vào chiều dài sở xe 2.2.2.2 Trường hợp xe chuyển động tăng tốc đường nằm ngang, không kéo rơ móc Trong trường hợp này, khơng kéo rơ móc nên Fm = 0, xe chuyển động đường Fi = 11 Chính vậy, tải trọng cầu thay đổi biến dạng phần từ đàn hồi khác tùy thuộc vào đặc tính chúng Đặc tính đàn hồi khác tùy thuộc vào cấu tạo phần tử đàn hồi sau: 2.4.1 Đặc tính đàn hồi hệ thống treo khí Các phần tử đàn hồi khí kim loại thường sử dụng nhíp, xoắn lị xo 2.4.1.1 Nhíp có chiều dày Hình Các thơng số nhíp Độ cứng nhíp đối xứng: C = 4nbh3E/L*3 Độ cứng nhíp khơng đối xứng: C = nbh3E(l1*+l2*)/4l1*l2* Trong đó: L – Là chiều dài tổng nhíp l1, l2 – Là chiều dài phía nhíp l0 – Là chiều dài dầm ngàm l0* = 2/3 l0 – Là chiều dài hiệu dầm ngàm 19 l1* = l1 l0*/2 l2* = l2 – l0*/2 h – Là chiều dày nhíp b – Là chiều rộng nhíp n – Là tổng số nhíp  – Là hệ số Fz – Là tải trọng Như vậy, độ cứng nhíp số phụ thuộc vào thông số cấu tạo, nói cách khác đặc tính đàn hồi nhíp tuyến tính 2.4.1.2 Phần tử đàn hồi lị xo trụ Hình 10 Lị xo trụ Độ cứng lò xo: C = Gd4/8nD3 với D đường kính trung bình, d đường kính dây lị xo, n tổng số vòng lò xo, G modun đàn hồi vật liệu Tóm lại, phần tử đàn hồi khí độ cứng C khơng đổi (khi thay đổi tải trọng) phụ thuộc vào cấu tạo vật liệu 20 2.4.2 Đặc tính đàn hồi hệ thống treo khí Những phần tử đàn hồi khí đơn giản độ cứng khơng đổi (đặc tính tuyến tính, C = Const) Theo quan điểm dao động êm dịu điều khơng tốt, xe tơ cịn có khuynh hướng sử dụng phần tử đàn hồi khí hay thủy khí Khí phần tử đàn hồi khí thường khơng khí phần tử đàn hồi có khối lượng khơng khí thay đổi khí Nitơ phần tử đàn hồi với khối lượng số Hình 11 Sơ đồ phần tử đàn hồi khí Chúng ta hình dung khơng gian phía piston tới diện tích S nạp đầy khí (Hình 2.11), trạng thái ban đầu (dịch chuyển Z = 0) thể tích khí Vo với áp suất tuyệt đối po phần tử có tác dụng lực Fzo = S(po – pmt) với pmt áp suất môi trường Khi piston dịch chuyển áp suất xi lanh thay đổi theo đường đa biến p.Vn = const với số đa biến n phụ thuộc vào nhiệt độ Ở trình thường xun đoạn nhiệt khơng xuất nhiệt (tức tổn thất lượng), n < 1.4 phần tử đàn hồi ln ln tỏa nhiệt tức có tính chất giảm chấn chuyển động dao động Khi thay đổi tải trọng tĩnh sau thời gian định nhiệt độ khí nhiệt độ mơi trường coi n = (tức thay đổi đẳng nhiệt) 21 Khi phần tử đàn hồi nén V = Vo – S.v với z dịch chuyển nén Khi lực nén phần tử đàn hồi là: Fz = [PoVon/(Vo – S.z)n – pmt].S (2.25) Độ cứng tức thời phần tử đàn hồi coi hệ số góc tiếp tuyến đặc tính Fz (z) bằng: C = dFz/dz = np0V0nS2 /(V0 – S.z)n+1 (2.26) Và từ độ cứng thời điểm đầu là: C0 = np0S2 /V0 (2.27) Nếu thay p0.S = (Fz0 + pmtS) ta có: C0 = n (Fz0 + pmtS) S/V0 (2.28) Fz0 tải trọng sở tác dụng lên phần tử đàn hồi Chúng ta quan tâm tới trường hợp hệ dao động 10 tự với phần tử đàn hồi khí: tải trọng ban đầu Fz0 = gM0 thông số p0 V0 S thay đổi tải trọng thành Fz1 = gM1 áp suất khí tăng lên thành p1 = (Fz1 + Spmt)/S Trong trường hợp khối lượng khí trì khơng đổi thể tích khí thay đổi đẳng nhiệt thành V’1 = p0V0 / V1 = V0 (Fz0 + pmtS)/ S Độ cứng phần tử đàn hồi tải trọng Fz1 dao động bằng: C1’ = n(Fz1 + pmtS).S/V1 (2.29) Sự thay đổi độ cứng theo tải trọng thể tỉ số độ cứng tải trọng Z1 Z0: C0/C1’ = V’1/V0 ( Fz0 +pmt S )=( Fz1 +pmt S Fz0 +pmt S ) Fz1 +pmt S (2.30) Trường hợp quan tâm thứ tăng tải trọng thay đổi thể tích khí trì khơng đổi (tất nhiên khối lượng khí tăng), V0 = V’’1 ta có: C0/c”1 = Fz0 +pmt S Fz1 +pmt S (2.31) Như độ cứng phần tử đàn hồi thay đổi theo thay đổi tải trọng Fz1 Tải trọng tăng độ cứng tăng lên đáng kể Phần tử đàn hồi khí có cấu tạo (Hình 2.12), vỏ cao su đúc, bên chứa khơng khí Thường có cấu tạo với sóng có độ bền cao giá rẽ Khi phần tử đàn hồi biến dạng hình bao ngồi biến dạng chu vi mặt lại khơng thay đổi (vì lớp cao su cứng) Độ cứng riêng theo hướng biến dạng thường bỏ qua so với độ cứng lựa chọn áp suất khí bên 22 Hình 12 Dạng phần tử đàn hồi khí So với phần tử đàn hồi thủy khí phần tử đàn hồi khí khác biệt chỗ bề mặt tác dụng S, biểu thị quan hệ S = Fz/p – pmt, số mà thay đổi phụ thuộc vào nén phần tử đàn hồi áp suất khí nạp ban đầu bên Một cách tổng quát nói ép phần tử đàn hồi lực thay đổi p = const 2.4.3 Đặc tính đàn hồi hệ thống treo thủy khí Sơ đồ phần tử đàn hồi thủy khí (Hình 2.13) piston tác dụng lên chất lỏng xi lanh truyền áp suất lên khoang chứa khí ngăn cách màng piston bơi Khối lường khí khơng thay đổi vận hành, diện tích tác dụng S số Áp suất tác dụng tải trọng tĩnh lớn, khoảng từ tới 10 Mpa 23 Hình 13 Sơ đồ phần tử đàn hồi khí đơn giản Nhược điểm phàn tử đàn hồi loại độ cứng tăng lớn tăng tải trọng tĩnh Trường hợp khơng có khó khăn ô tô du lịch mà tỉ số tải trọng tồn tải khơng tải khoảng 1.3 tới 1.7 tần số dao động riêng toàn tải lớn khoảng 1.3 lần so với tần số riêng không tải, tức đủ thấp Loại phần tử đàn hồi thường hay điều chỉnh vị trí trung bình phần tử đàn hồi việc thay đổi thể tích chất lỏng xi lanh thay đổi tải trọng Trường hợp xe tải mà tải trọng cầu sau có thẻ thay đổi gấp lần người ta thường sử dụng loại đối áp (Hình 2.14) 24 Hình 14 Sơ đồ phần tử đàn hồi thủy khí đối áp Piston có bề mặt Sh Sd Phía piston chịu áp suất khí ph ứng với thể tích khí Vh phía piston tương ứng pd Vd Lực tác dụng lên phần tử đàn hồi xác định: Fz = phSh – pdSd – (Sh – Sd) pmt (2.32) Độ cứng tức thời phần tử đàn hồi là: C = n(ph.S2h/Vh – PdS2d/Vd) (2.33) Chúng ta quan tâm tới loại phần tử đàn hồi không điều chỉnh (tức khơng có thay đổi thể tích chất lỏng khoang dưới) Ở trạng thái ban đầu phần tử đàn hồi chịu tải trọng Fz0 có bề mặt Sh Sd ứng với áp suất ph0 pd0 lựa chọn Nếu tăng tải lên Fz1 phần tử đàn hồi nén đoạn z1 để viết phương trình cân lực khi: Ph1 = [Vh0/ (Vh0 – Sh.z1)]Ph0 (2.34) Pd2 = [Vd0/ (Vd0 + Sd.z1)]Pd0 (2.35) Theo 1 tính tốn thể tích Vh1 = Vh0 - Shz1 ; Vd1 = Vd0 – Sdz1 độ cứng C1 phần tử đàn hồi Tóm lại, độ cứng phần tử đàn hồi thủy khí thay đổi phụ thuộc vào tải trọng Fz mà xe tác dụng lên cầu xe 25 Chương TRÌNH BÀY, ĐÁNH GIÁ BÀN LUẬN VỀ CÁC KẾT QUẢ 3.1 Phương trình mơ tả góc nghiêng thùng xe mặt phẳng dọc chuyển động có gia tốc 3.1.1 Sự thay đổi lực xe tác dụng lên cầu xe xe chuyển động không ổn định Từ kết phân tích phần 2.2.2 Sự thay đổi tải trọng pháp tuyến lên cầu xe Trong phần so sánh thay đổi tải trọng trạng thái xe có gia tốc so với trọng tĩnh tô đứng yên lập nên bảng sau đây: Bảng So sánh thay đổi tải trọng trạng thái xe Trạng thái Cầu trước Cầu sau Tăng tốc so với đứng yên Fk = Fzk – Fz0 F1k = −[Gfrb +(Fk +Fj )hg ] F2k = Gfrb +(Fk +Fj )hg L L Phanh so với đứng yên Fp = Fzp – Fz0 F1p = −[Gfrb + (Fp − Fj )hg ] L F2p = Gfrb +(Fp −Fj )hg L Chuyển động ổn định so với đứng yên F0 = Fz – Fz0 F10 = −(Gfrb +F hg ) F1k∗ = (F −Fk−Fj )hg F1p∗ = (F +Fp+Fj )hg L F20 = Gfrb +F hg L Tăng tốc so với chuyển động ổn định Fk∗ = Fzk - Fz L F2k∗ = (F +Fk −Fj )hg F2p∗ = (Fp −F −Fj )hg L Phanh so với chuyển động ổn định Fp∗ = Fzp – Fz L L 26 Theo bảng so sánh (Bảng 3.1) ta có: Fz1k < Fz1 < Fz10 Xe có xu hướng dồn tải trọng cầu sau Fz2k > Fz2 > Fz20 - Khi xe tăng tốc: { - Khi xe giảm tốc: { - Khi xe chuyển động ổn định: { Fz1p > Fz1 Fz2p < Fz2 Xe có xu hướng dồn tải trọng cầu trước Fz10 > Fz1 Fz20 < Fz2 Xe có xu hướng dồn tải trọng cầu sau 3.1.2 Độ biến dạng thêm lò xo - Ở tơ, lị xo hệ thống treo ln có lực tác dụng lên làm cho lị xo bị biến dạng Ở trường hợp tơ khơng chuyển động biến dạng gọi biến dạng tĩnh lò xo (trạng thái cân hệ thống treo) - Biến dạng thêm lò xo nén thêm hoặc dãn thêm lò xo so với trạng thái cân hệ thống treo - Quy ước dấu độ dịch chuyển Z âm lò xo bị giãn thêm, Z dương lò xo nén thêm - Tải trọng xe tác dụng lên cầu xe thay đổi theo chuyển động xe thay đổi đặc trưng độ dịch chuyển thẳng đứng xe σZ Giả Thiết: - Độ cứng lị xo ln số không đổi: C = constant - Bỏ qua ảnh hưởng góc đặt bánh xe - Bỏ qua ảnh hưởng cấu hướng coi ӕ = Dịch chuyển cấu treo xem thẳng đứng - Lốp xe tuyệt đối cứng: 𝐶𝑝   Ta có sơ đồ dịch chuyển thùng xe (Hình 3.1) 27 Hình Sơ đồ dịch chuyển thùng xe mặt phẳng dọc Lúc độ dịch chuyển thẳng đứng cầu xe độ biến dạng thêm ∆Zxy lò xo cầu xe đó: ∆Zxy = F (3.1) 2C Trong đó: x = 1,2 cầu trước cầu sau y = p(phanh), k(kéo), o(ổn định) Theo (Bảng 3.1) thay đổi trọng lượng tác dụng lên cầu xe, kết hợp với mối quan hệ (3.1) ta có độ biến dạng thêm theo phương thẳng đứng cầu sau: - Khi xe tăng tốc: ∆Z1k = ∆Z2k = - 2C F2k 2C = = −[Gfrb +(Fk +Fj )hg ] 2CL Gfrb +(Fk +Fj )hg 2CL = G = −[Gfrb +(0,625Cx Sv2k +δi j)hg ] g 2CL G g Gfrb +(0,625Cx Sv2k +δi j)hg (3.2) (3.3) 2CL Khi xe chạy ổn định: ∆Z10 = ∆Z20 = - F1k F10 2C F20 2C = = −(Gfrb +F hg ) 2CL Gfrb +F hg 2CL = = −(Gfrb +0,625Cx Sv20 hg ) 2CL Gfrb +0,625Cx Sv20 hg 2CL (3.4) (3.5) Khi xe phanh: 28 ∆Z1p = ∆Z2p = F1p 2C F2p 2C = = −[Gfrb +(Fp−Fj )hg ] 2CL Gfrb +(Fp −Fj )hg 2CL = = G g −[Gfrb +(0,625Cx Sv2p −δi j)hg ] 2CL G g Gfrb +(0,625Cx Sv2p −δi j)hg 2CL (3.6) (3.7) Từ kết tính toán nêu trên, ta vẽ đồ thị: Hình Độ dịch chuyển cầu xe gia tốc thay đổi Trong đó: - Z1k đường OA1, Z2k đường OA2 - Z10 điểm O1, Z20 điểm O2 - Z1p đường O1C1, Z2p đường O2C2 - Ơ tơ đứng n: Z1 Z2 trùng điểm O - Ơ tơ tăng tốc: Z1 dịch chuyển từ O đến A1, Z2 dịch chuyển từ O đến A2 Quá trình thể ô tô dồn tải trọng cầu sau - Ơ tơ chuyển động ổn định: Z1 đạt giá trị O1, Z2 đạt giá trị O2 - Ô tô phanh: Z1 dịch chuyển từ O1 đến C1, Z2 dịch chuyển từ O2 đến C2 Quá trình thể ô tô dồn tải trọng cầu trước 29 Khi xe phanh, xe có xu hướng chúi đầu phía trước Khi xe tăng tốc xe chạy ổn định xe có xu hướng ngổng đầu xe lên trường hợp xe tăng tốc độ ngổng lớn 3.1.3 Phương trình mơ tả góc nghiêng thùng xe mặt phẳng dọc Do có thay đổi độ dịch chuyển thẳng đứng cầu xe chuyển động, dẫn đến thùng xe bị lệch góc 𝜑 so với trạng thái cân xe đứng yên (Hình 6.3) Hình 3 Sơ đồ góc nghiêng thùng xe Góc nghiêng thùng xe tính cơng thức: φ= |∆Z1 − ∆Z2 | (3.8) L Với ∆Z1 , ∆Z2 biến dạng thêm lò xo cầu trước cầu sau - Khi xe tăng tốc: φk = - |∆Z1k −∆Z2k | = CL2 (3.9) Khi xe chuyển động ổn định: φ0 = - L G g |Gfrb +(0,625Cx Sv2k +δi j)hg | |∆Z10 −∆Z20 | L = |Gfrb +0,625Cx Sv20 hg | CL2 (3.10) Khi xe giảm tốc: 30 𝜑𝑝 = |∆𝑍1𝑝 −∆𝑍2𝑝 | 𝐿 𝐺 = −𝛿 𝑗)ℎ | |𝐺𝑓𝑟𝑏 +(0,625𝐶𝑥 𝑆𝑣𝑝 𝑔 𝑖𝑔 𝐶𝐿2 (3.11) Theo mối quan hệ ta có: Trong mối quan hệ trên, ngồi thơng số cấu tạo (sẽ không thay đổi) ta quan tâm đến thông số quan trọng gia tốc j tốc độ v: - Gia tốc j phụ thuộc vào lực phanh (jp = FP m.∆j ) Trường hợp phanh với cường độ cực đại lực phanh Fp = φx G gia tốc jpmax = - Tốc độ v theo quan hệ: j = dv dt φx g ∆j  v =∫ jdt Có nghĩa phụ thuộc vào thời gian Tóm lại, góc nghiêng φ hàm số thời gian Cho nên góc φ thay đổi từ trạng thái ban đầu lúc bắt đầu phanh trình phanh kết thúc Từ kết tính tốn góc nghiêng thùng xe, ta vẽ đồ thị: Hình Góc nghiêng thùng xe gia tốc thay đổi - Dựa vào đồ thị (Hình 3.4) ta thấy - Khi xe đứng yên, điểm O: Góc nghiêng thùng xe 𝜑 = 0, xe trạng thái cân - Khi xe tăng tốc, góc nghiêng thùng xe tăng từ O đến A: Góc nghiêng thùng xe 𝜑 tăng lên rõ rệt - Khi xe chuyển động ổn định, góc nghiêng thùng xe từ A chuyển O’: Góc nghiêng thùng xe 𝜑 cịn cao, nhỏ góc nghiêng thùng xe tăng tốc khơng cịn ảnh hưởng gia tốc j - Khi xe giảm tốc, góc nghiêng thùng xe giảm từ O' đến C: Góc nghiêng thùng xe giảm, thấy rõ thông qua đường O’C 31 Kết thay đổi góc nghiêng thùng xe phụ thuộc vào trạng thái chuyển động tơ Nói cách khác, góc nghiêng thùng xe phụ thuộc vào thay đổi vận tốc gia tốc ô tô 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO [4], [7] ThS.ĐẶNG QÚY, Lý thuyết ô tô, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, 2012 [3], [4], [5] TS.LÂM MAI LONG, Dao động tiếng ồn ô tô, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, 2017 https://123doc.org/document/1802455-chuong-8-he-thong-treo-dien-tu-ppt.htm 33 ... hiểu thêm tính tốn góc nghiêng thùng xe hệ thống ổn định dọc thùng xe Chúng chọn đề tài “NGHIÊN CỨU VỀ ỔN ĐỊNH DỌC THÙNG XE? ?? làm nội dung đồ án tốt nghiệp Nội dung đồ án bao gồm: - Phân tích... Khi xe chuyển động ổn định, góc nghiêng thùng xe từ A chuyển O’: Góc nghiêng thùng xe