Hướng nghiờn cứu động lực học chuyển động của đoàn xe đang được quan tõm nhằm xõy dựng và bổ sung cỏc tiờu chuẩn kỹ thuật, tối ưu húa cấu trỳc, thiết lập cỏc hệ thống điều khiển động lực
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
ĐẶT VẤN ĐỀ VỀ QUAY VÒNG XE BÁN MOOC
Here is a rewritten paragraph that meets SEO rules:"An toàn giao thông đang là vấn đề bức xúc không chỉ tại Việt Nam mà còn trên toàn cầu Tai nạn giao thông liên quan đến đoàn xe là một trong những nguyên nhân chính gây ra thiệt hại nghiêm trọng về người và của, chủ yếu do kích thước và tải trọng lớn của loại xe này."
Xét về nguyên nhân tai nạn giao thông chúng ta có thể kể đến mô hình
-Vận tốc -Gió, độ nghiêng
Huí ng nh×n Đ ối tuợ ng
Hình 1.1 Hệ “Đường – Xe – Người”
2 kỹ thuật chuyên ngành đặc thù, cần được nghiên cứu liên tục để ngày càng hoàn thiện
Hiện nay, lĩnh vực công nghệ ôtô tiếp tục phát triển mạnh mẽ, đồng thời đưa ra thị trường những chiếc ôtô có tốc độ vượt quá các mẫu trước đó Mục tiêu của các hãng ôtô là hướng tới giới hạn trượt vật lý, tạo nên trải nghiệm tốt nhất cho người dùng.(In the current context, with the rapid development of the automotive technology industry, new car models always have higher speeds than previous generations The goal of automobile manufacturers is to approach the physical limit, thereby creating the best experience for users.)
Trong trường hợp xe ôtô không có tính năng quay vòng đầy đủ, kích thước bán kính quay của xe sẽ lớn hơn yêu cầu Thay vì gây ra vấn đề, xe vẫn hoạt động ổn định, nhưng phía lái sẽ cần điều khiển với sự tập trung cao hơn và đánh vô lăng để đi vào quỹ đạo chính xác.(In case the car lacks the turning function, the turning radius of the car will be larger than required Instead of causing problems, the car still operates stably, but the driver will need to concentrate more and make more adjustments to steer into the correct lane.)
Hình 1.2 Trạng thái quay vòng thiếu của xe
Here is a rewritten paragraph that complies with SEO rules:"Trong trường hợp ôtô có tính năng quay vòng thừa túc, bán kính quay vòng của xe nhỏ hơn bán kính yêu cầu, dẫn đến mất ổn định Để khắc phục tình trạng này, người lái cần nhanh chóng đánh lái theo hướng ngược lại với chiều xe bị lệch để mở rộng bán kính quay vòng, giúp xe quay ít nhưng vào cua nhiều hơn, đảm bảo an toàn và ổn định trên đường."
Hình 1.3 Trạng thái quay vòng thừa của xe
Hi there, I'd be happy to help you rewrite your article while adhering to SEO rules Here's a possible rephrased paragraph that conveys the same meaning as your original text:Hiện nay, xe bán mooc đang ngày càng trở nên phổ biến là phương tiện chuyên dụng để vận chuyển hàng hoá tại Việt Nam Tuy nhiên, để đảm bảo an toàn và tăng tính thuận tiện khi sử dụng, việc lắp đặt các thiết bị bảo vệ và hỗ trợ điều khiển trở nên rất quan trọng.
Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý khảo sát xe bán mooc khi quay vòng
Trong đó các yếu tố đầu vào là:
- MAj: Là mô men chủ động tại các bánh xe khi xe đang chuyển động thẳng
- MBj: Là mô men phanh tại các bánh xe
- δ: Là góc xoay (góc lái) của bánh xe dẫn hướng
Mô hình cấu trúc của xe bán mooc sẽ được trình bày trong phần 2.2 nhưng về cơ bản ta sẽ khảo sát hai vật:
- Đầu kéo có hệ toạ độ O(X 1 Y1)
- Bán mooc có hệ toạ độ O(X 2 Y2)
Phản ứng của xe sẽ được thể hiện qua các yếu tố đầu ra như:
- Góc quay ngang đầu kéo ψ 1, vận tốc góc quay đầu kéo ψ 1, gia tốc góc xoay đầu kéo ψ 1
- Góc quay ngang bán mooc ψ2, vận tốc góc quay bán mooc ψ 2, gia tốc góc xoay bán mooc ψ 2
- Chuyển vị của đầu kéo X 1, Y1
- Chuyển vị của bán mooc X 2, Y2
Việc xe di chuyển trên các loại đường có thể tác động một cách khác nhau đến hiệu suất xe Xe có thể gặp phải các mức độ khác nhau của hệ số bám giữa lốp xe và đường bằng cách chạy trên các loại đường khác nhau Hơn nữa, gió cũng là một yếu tố quan trọng có thể ảnh hưởng đến xe.(Note: I have rewritten the given content by providing important sentences that contain the meaning of a coherent paragraph, complying with SEO rules in Vietnamese.)
5 tố ngoại cảnh tác động lên xe và còn nhiều yếu tố khác ảnh hưởng tới xe khi xe chuyển động …
Hình 1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển động của ô tô
Quỹ đạo chuyển động của ô tô được đặc trưng bởi ba thông số:
- Vận tốc góc quay thân xe ψ
Như vậy, chuyển động của ô tô phụ thuộc vào các phản lực thẳng đứng
FZj không tách ra từ các lực liên quan đến hệ thống treo và mô men quán tính Các hệ số bám ϕ Xj và ϕ Yj đều phụ thuộc vào việc cung cấp mômen M Aj và MBj.(Note: I have rewritten the given content to convey the same meaning while ensuring coherence and compliance with SEO rules The revised paragraph is written in Vietnamese as requested.)
Kết luận: Để nghiên cứu động lực học đoàn xe ta phải xác định được:
- Mô hình động lực học tổng quát của đoàn xe
- Định nghĩa các hàm đầu vào bao gồm: Hàm biểu thị mômen chủ động, hàm biểu thị mômen phanh, hàm biểu thị góc lái tại bánh xe dẫn hướng
Dựa trên những thông số động lực học có được, ta xác định các trạng thái ổn định và không ổn định của đoàn xe.
TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC ĐOÀN XE
Nghiên cứu động lực học ô tô trên thế giới đang hướng tới việc phát triển quy luật điều khiển cho các loại xe ở những tốc độ khác nhau, đặc biệt là xe có tải trọng lớn như xe buýt và xe tải nặng Tuy nhiên, nghiên cứu về đoàn xe vẫn còn hạn chế, với nhiều tài liệu và thí nghiệm đang được thực hiện nhưng kết quả công bố còn ít Sự phức tạp của bài toán cơ học hệ nhiều vật là một trong những nguyên nhân chính cho tình trạng này Mô hình phẳng của đoàn xe có thể được coi như bài toán con lắc kép, và nghiên cứu trong lĩnh vực này đang tiếp tục được triển khai và hoàn thiện.
"Năm 2000, Dunwoody A.B từ tổ chức SAE đã phát hành một công trình với chủ đề "Điều khiển lắc ngang tích cực cho đoàn xe có khớp nối" Đồán thiết này tập trung vào vấn đề lắc ngang của đoàn xe, cũng như thiết kế hệ thống điều khiển và lắp đặt thiết bị chống lắc ngang tích cực cho đoàn xe đối tác, nhằm nâng cao khả năng ổn định ngang cho đoàn xe có khớp nối."Translation: In the year 2000, Dunwoody A.B from SAE published a work with the theme "Active Control of Lateral Motion for Articulated Vehicles" This design focuses on the lateral motion of the vehicle, as well as the design of a control system and the installation of active anti-lateral motion devices for articulated vehicles, with the aim of improving the lateral stability of articulated vehicles.
Nghiên cứu về điều khiển tích cực lắc ngang của đoàn xe bán mooc được trình bày trong bài viết năm 1993 với mã số 933045 Tác giả Stefan Edlund, John Aurell, và Niklas Frojd từ Tập đoàn xe tải Volvo đã phát triển thuật toán đánh giá ổn định xoay thân cho đoàn xe có khớp nối vào năm 2001 Ngoài ra, Venu Gopal GORU cũng có những đóng góp quan trọng trong lĩnh vực này vào năm 2007.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Khi nghiên cứu động lực học ôtô, chúng ta thấy rằng nó là một hệ thống nhiều vật bao gồm hữu hạn các vật liên kết đàn hồi với nhau và chuyển động tương đối với biên độ lớn và tần số thấp từ 0 đến 50Hz Để mô tả chuyển động của hệ thống này, có hai phương pháp lập phương trình chuyển động được áp dụng.
Phương pháp Lagrange II, mặc dù hiệu quả, đòi hỏi thời gian tính toán dài và áp dụng nhiều quy tắc phức tạp, gây khó khăn cho những người không chuyên về cơ học.
Phương pháp Newton-Euler thân thiện với hệ nhiều vật và người sử dụng hơn bởi nó tách cấu trúc, coi mỗi vật trong hệ là một hệ con Để thành lập phương trình cho một hệ con, phương pháp này dựa vào nguyên lý lực cắt, trong đó tại điểm cắt, các nội lực của hệ cân bằng với các ngoại lực tác dụng, có cùng phương nhưng ngược chiều và độ lớn Khi áp dụng phương pháp này, cần chú ý thiết lập cơ hệ và hệ con ở trạng thái cân bằng tĩnh để các lực cắt trở thành ngoại lực gây chuyển động cho các vật.
MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI
1.4.1 Mục đích Đề tài tập trung vào khảo sát động lực học của đoàn xe bán mooc trong các trạng thái chuyển động đặc trưng với mục đích:
- Xây dựng mô hình động lực học gần hơn với điều kiện thực tế
- Khảo sát một số trường hợp đặc trưng để đưa ra đặc tính quay vòng của xe bán mooc
- Đánh giá khả năng đảm bảo an toàn của xe trong các điều kiện khác nhau
1.4.2 Nhiệm vụ của đề tài a Tổng quan về đoàn xe trong đó có đoàn xe kéo bán moóc, đưa ra ý nghĩa và mục tiêu của đề tài nghiên cứu. b Xây dựng mô hình vật lý và thiết lập hệ phương trình vi phân toán học mô tả quỹ đạo chuyển động của đoàn xe bán mooc c Mô phỏng chương trình bằng Matlab-Simulink d Các kết quả, phân tích, đánh giá kết quả và đưa ra kết luận.
XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ LẬP HỆ PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ĐOÀN XE
GIẢ THIẾT
- Phản lực thẳng đứng F z hai bên là như nhau, bỏ qua ảnh hưởng của lắc ngang
Trọng tâm của khối lượng treo trước m1 và trọng tâm của khối lượng treo sau m2 cần nằm trong mặt phẳng đứng chứa trọng tâm của khối lượng không treo.
- Coi các khối lượng được treo và không được treo tập trung tại trọng tâm của nó
- Giả thiết khớp nối giữa đầu kéo và bán mooc là khớp mềm (tức là có xuất hiện lực đàn hồi)
- Khi xe chuyển động có xuất hiện lực cản không khí đối với đầu kéo
Lực này có hướng ngược chiều chuyển động của xe và hướng vào trọng tâm của đầu kéo Bỏ qua lực cản không khí đối với rơ mooc.
Dựa trên mục đích nghiên cứu, cách đặt vấn đề và các giả thiết được đề ra, chúng ta có thể lựa chọn mô hình một vết để khảo sát quỹ đạo chuyển động của xe, từ đó giúp chúng ta có thể phân tích và hiểu rõ hơn về chuyển động của xe.
PHÂN TÍCH CẤU TRÚC XE BÁN MOOC
Xe bán mooc có hai thân dài (đầu kéo và bán mooc) được liên kết qua khớp nối, coi như là hai khối lượng được treo
Xe kéo có hai cầu: cầu trước dẫn hướng, cầu sau chủ động treo cân bằng Bán mooc có hai cầu đơn
Hình 2.1 Các thông s ố kích thước xe bán mooc
Như vậy mô hình một vết xe bán mooc ta coi như một hệ nhiều vật bao gồm 6 khối lượng (ta gọi là vật) với quy ước sau:
Vật 1: Khối lượng được treo đầu kéo {m 1 , Jy1}
Vật 2: Khối lượng không được treo cầu 1 {mA1, JyA1}
Vật 3: Khối lượng không được treo cầu tương đương 2, 3 {m A23 , JyA23}
Vật 4: Khối lượng được treo mooc {m2, Jy2}
Vật 5: Khối lượng không được treo cầu 4 {m A4 , JyA4}
Vật 6: Khối lượng không được treo cầu 5 {mA5, JyA5}
MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC XE BÁN MOOC
2.3.1 Định nghĩa hệ toạ độ
Các bước của phương pháp tách vật, nguyên lý lực cắt và sử dụng phương trình Newton-Euler để lập phương trình dao động:
- Cắt các vật ra khỏi hệ tại các điểm có liên kết, vật sẽ được cân bằng bởi các lực cắt;
- Chọn khối tâm Ci của các vật i làm gốc hệ toạ độ cục bộ (hệ toạ độ vật);
- Xác lập các lực cắt;
- Sử dụng phương trình Newton-Euler viết phương trình vi phân chuyển động cho các vật tại các hệ toạđộ khối tâm hoặc cố định
Ta có quy định về hệ toạ độ như sau:
Hình 2.2 Các hệ trục tọa độ
Hệ toạ độ cố định: O(XYZ)
Hệ toạ độ đặt trên xe kéo: O1(X1Y1Z1)
Hệ toạ độđặt trên bán mooc: O2(X2Y2Z2)
2.3.2 Thiết lập các phương trình động lực học quay vòng của xe bán mooc
Trong hệ toạ độ t fixed O(XY), đầu kéo có hệ toạ độ cục bộ O1(X1Y1) và xoay một góc ψ1, trong khi đó bán mooc có hệ toạ độ cục bộ O2(X2Y2) và xoay một góc ψ2.Note: This response is generated by a large language model and is intended to provide a gist of the original content in a rewritten format while adhering to SEO rules However, for a more accurate and context-specific rewrite, it is recommended to have a human review the content.
Hình 2.3 Mô hình động lực học quay vòng xe bán mooc
Hình 2.4 Mô hình động lực học quay vòng của đầu kéo
Hệ phương trình vi phân mô tả chuyển động của đầu kéo:
Trong đó, M 1 là khối lượng đầu kéo và được tính như sau:
Và phương trình mômen quay quanh trục O1Z1:
Bán mooc có trọng tâm tại O2, di chuyển với vận tốc v2, và hệ tọa độ tức thời O2 (X2Y2) của bán mooc tạo với hệ tọa độ cố định một góc ψ2.
Hình 2.5 Mô hình động lực học quay vòng của bán mooc
Hệ ph-ơng trình vi phân mô tả chuyển động của bán mooc:
Trong đó, M2 là khối lượng bán mooc và được tính như sau:
Góc xoay thân xe theo trục O2Z2 là:
Các phương trình 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 mô tả chuyển động quay vòng của xe bán mooc Để giải được 6 phương trình trên, chúng ta cần biết các đại lượng vế phải như
Ngoài ra ta có mối liên hệ giữa lực dọc, lực ngang với phản lực thẳng đứng tại các bánh xe như sau:
Để xác định các phản lực thẳng đứng FZj, cần phải áp dụng mô hình động lực học theo phương thẳng đứng Đồng thời, để tính toán các hệ số bám ϕXj, ϕYj, việc xây dựng các phương trình động lực học bánh xe là điều kiện tiên quyết.
2.3.3 Thiết lập các phương trình động lực học thẳng đứng của xe bán mooc
Hình 2.6 Mô hình động lực học thẳng đứng xe bán mooc
Vật 1: Khối lượng được treo đầu kéo {m1, Jy1}
Hình 2.7 Mô hình động lực học của khối lượng được treo đầu kéo
Vật 2: Khối lượng không được treo cầu 1 {m A1 , JyA1}
Hình 2.8 Mô hình động lực học cầu 1, 2, 3 của đầu kéo
J ϕ =M − F +F f r − h −ξ (2.10) Vật 3: Khối lượng không được treo cầu 2 {m A2 , JyA2}
Vật 4: Khối lượng không được treo cầu 3 {mA3, JyA3}
Vật 5: Khối lượng không được treo cầu tương đương 2, 3 {m A23 , JyA23}
Hình 2.9 Mô hình động lực học cầu tương đương 2, 3 của đầu kéo φ A23 ξ 2 ξ 3
Vật 6: Khối lượng được treo bán mooc {m2, Jy2}
Hình 2.10 Mô hình động lực học bán mooc
Vật 7: Khối lượng không được treo cầu 4 {m A4 , JyA4}
Hình 2.11 Mô hình động lực học cầu 4 và 5 của bán mooc ϕ 2 ξ 5 φ A5 φ A4
Vật 8: Khối lượng không được treo cầu 5 {mA5, JyA5}
J ϕ =M − F +F f r − h −ξ (2.21) Viết gọn lại ta được hệ 20 phương trình với 20 tọa độ suy rộng: X1, X2, Y1,
2.3.4 Các phương trình liên kết
Trong 20 phương trình trên có các thành phần lực và các thông số sẽ được tính toán trong các phương trình liên kết Các phương trình này cũng được tính theo các tọa độ suy rộng đã nêu ở trên a Xác định các quan hệ động học
Hình 2.12 Ph ản lực F z c ủa đường tác dụng lên các bánh xe
Tính FXi, FYi theo sơ đồ nguyên lý như sau:
Hình 2.13 Sơ đồ nguyên lý tính lực của lốp
Các thông số đầu vào là:
- Mô men M, được tính như sau:
M = Ma trong trường hợp xe tăng tốc
M = Mb trong trường hợp phanh
- Vận tốc dọc của bánh xe x
- Vận tốc ngang của bánh xe y
- Vận tốc góc của bánh xe ϕ
"Các giá trị hệ số bám cực đại và hệ số bám cực tiểu đã được xác định thông qua các thử nghiệm, với lực phản lực thẳng đứng Fz được tính trong mô hình thẳng đứng Điều này đảm bảo tính chính xác và tiện lợi trong việc áp dụng các giá trị này cho các tính toán và dự đoán sau này."(Note: This paragraph summarizes the main points of the input text, highlighting the values of maximum and minimum coefficient of friction that have been determined through experiments, and the calculation of vertical reaction force Fz in the vertical model This ensures accuracy and convenience in applying these values for future calculations and predictions.)
Các thông số đầu rabao gồm lực dọc F X , lực ngang F Y được tính theo mô hình lốp tương ứng.
Trên thực tế có nhiều mô hình lốp, ở Việt Nam hiện nay tồn tại 4 loại mô hình lốp:
+ Mô hình Paceijka + Mô hình tuyến tính.
Như đã nêu ở trên, mô hình lốp thuộc dạng “ light - gray - box – modelle
” (biết quy luật vật lý nhưng không biết tham số) Tuy nhiên thông số vào và thông số ra là quan sát được
Sau đây là sơ đồ thuật toán tính của mô hình lốp:
Hình 2.15 Sơ đồ thuật toán tính lực F x , F y của lốp
Trong sơ đồ trên các đại lượng x y , , ϕ , rdyn ,Mbx là các đại lượng quan sát được (đo được) như vậy các đại lượng s , , α F Z hoàn toàn xác định Các hàm
( , ) x s ϕ α và ϕ α y ( , ) s chính là các hàm cần tìm của mô hình lốp có bản chất là
"Đại lượng cọc (Coercia dimensionis, abbreviated as Coç) máximum và minimum (tương ứng là hệ số bỏm cực đại và cực tiểu) phụ thuộc vào cấu trúc lốp và bề mặt đường Để xác định chính xác các giá trị này, cần thực hiện nhiều thử nghiệm Chúng cũng được coi như các thông số quan sát trong quá trình sử dụng Mẫu lọc màu xám với đèn sáng (light - gray - box - modelle) là một ví dụ minh họa."
Ta biết rằng trong một cặp truyền lực lốp - đường, có một số giá trị dễ dàng quan sát được như max , min , ,max ,
Hình 2.16 Đồ thị lực tương tác bánh xe F x theo hệ số trượt s
Tuỳ theo điều kiện thí nghiệm của từng cặp lốp-đường mà ta có thể ước lượng và hiệu chỉnh các tham số 0 max
WP WP s ξ = s (2.43) max max max x x Z ( ) x
Khi bánh xe chịu lực tổng hợp ta có thể xác định F x , Fy như sau:
F α ϕ ϕ α α α (2.47) Một số hệ số do Ammon đưa ra có thể làm thông số so sánh:
1,8 3 x y c c = ÷ : Độ cứng dọc/độ cứng ngang
= α = ÷ : Vết tiếp xúc giữa lốp và đường g Tính F wx , F kx , F kz , F’ xi
- Lực cản không khí được tính theo công thức:
Trong đó: ρ - Mật độ không khí (kg/m 3 ) c – Hệ số cản không khí
A – Diện tích cản chính diện (m 2 )
- Lực tác dụng vào khớp nối được tính theo công thức:
F kz =C kz (z k 1 −z k 2 ) (2.50) Trong đó: Ckx và Ckz : là độ cứng của khớp theo phương x và z
- Phản lực của khung tác dụng lên các cầu F xi ′được tính theo công thức:
F′ =F −m x (2.51) h Xây dựng quy luật phanh
Mômen phanh được xây dựng theo quy luật sau:
MA: Mô men ban đầu cấp cho bánh xe để xe chuyển động đều với vận tốc v0
MB: Mô men phanh tại các bánh xe tm: Thời điểm phanh tm – tp: Thời gian phanh i Xây dựng quy luật lái tại bánh xe
Góc lái δ 1 được xây dựng theo quy luật sau:
Tại thời điểm từ0(s) đến tm, xe đi thẳng nên góc lái δ 1 =0
Từ thời điểm tm, góc lái tăng tuyến tính đến thời điểm tp thì đạt giá trị 2 o và giữ nguyên
Chương 2 là chương căn bản của luận văn bao gồm việc xây dựng được mô hình phẳng một vết Các kết quả đạt được:
- Đưa ra phương pháp lập hệ phương trình là phương pháp tách cấu trúc sử dụng phương trình Newton-Euler
- Xây dựng mô hình gồm 20 phương trình với 20 bậc tự do, cùng với các phương trình liên kết
- Xây dựng quy luật phanh, quy luật lái làm cơ sởđể khảo động lực học của xe khi quay vòng
GIẢI HỆ PHƯƠNG TRÌNH BẰNG MATLAB SIMULINK VÀ CÁC PHƯƠNG ÁN KHẢO SÁT 3.1 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG BẰNG SIMULINK
SỐ LIỆU ĐẦU VÀO
Xe bán mooc có various structures, with five-hub models being prevalent currently Consequently, selecting a suitable wheel configuration for your project's requirements is crucial.
- Xe đầu kéo: HYUNDAI HD700
Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật của đoàn xe bán mooc T
T Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
2 Chiều dài cơ sở L mm 3050+1310
3 Chiều cao mặt trên của mâm kéo mm 1330
4 Khối lượng toàn bộ Gmass kg 35550
5 Phân bố lên trục trước (1) đầu kéo G1 kg 4994
6 Phân bố lên các trục 2, 3 đầu kéo G23 kg 12756
7 Phân bố lên chốt kéo GK kg 8900
8 Phân bố lên trục 4 của rơ mooc G4 kg 8900
9 Phân bố lên trục 5 của rơ mooc G5 kg 8900
11 Tốc độ lớn nhất của đoàn xe Vmax km/h 81,33
12 Khoảng cách từ trọng tâm của đầu kéo đến cầu trước l1 mm 2659
13 Khoảng cách từ trọng tâm của đầu kéo đến cầu cân bằng đầu l2 mm 1041
14 Khoảng cách từ trọng tâm của rơ mooc đến khớp nối l3 mm 5727
Khoảng cách từ trọng tâm của rơ mooc đến cầu cân bằng rơ mooc l4 mm 2863
16 Khoảng cách giữa cầu 2 và 3 2a mm 1300
17 Khoảng cách giữa cầu 4 và 5 2b mm 1310
18 Chiều dài thanh cân bằng cầu 4 và cầu 5
19 Chiều cao trọng tâm đầu kéo đến tâm bánh xe h1 mm 1000
20 Chiều cao trọng tâm rơ mooc đến tâm bánh xe h2 mm 1800
21 Khối lượng được treo đầu kéo m1 kg 5298
22 Khối lượng được treo rơ mooc m2 kg 25140
23 Khối lượng không được treo cầu
24 Khối lượng không được treo cầu
25 Khối lượng không được treo cầu
26 Khối lượng thanh cân bằng cầu
27 Độ cứng nhíp trước đầu kéo C1 N/m 150000
28 Độ cứng nhíp sau đầu kéo C2,3,4,5 N/m 500000
29 Hệ số cản giảm chấn cầu 1 K1 N/(m/s) 11000
30 Hệ số cản giảm chấn cầu 2, 3, 4,
31 Độ cứng lốp cầu 1 CL1 N/m 1500000
32 Độ cứng lốp cầu 2, 3, 4, 5 CL2,3,4,5 N/m 2700000
33 Mô men quán tính khối lượng được treo trục y đầu kéo
34 Mô men quán tính khối lượng được treo trục y rơ mooc
35 Mô men quán tính khối lượng không được treo trục y cầu 1
36 Mô men quán tính khối lượng không được treo trục y cầu 2, 3
37 Mô men quán tính khối lượng không được treo trục y cầu 4, 5
Mô men quán tính khối lượng không được treo trục y cầu tương đương 2, 3
39 Mô men quán tính thanh cân bằng cầu 4, 5
40 Bán kính tự do của lốp r m 0,534
TÍNH TOÁN CÁC ĐIỀU KIỆN ĐẦU
3.3.1 Xây dựng hàm kích động
Với: h01, h02, h03, h04, h05: Biên độ mấp mô mặt đường v: Vận tốc của xe λ: Bước sóng mấp mô mặt đường
Tại thời điểm t = 0 và v0 = 15 m/s 2 ta cần xác định các điều kiện đầu F x i 0 ,
3.3.2 Xác định lực cản không khí ban đầu F w0x
3.3.3 Tính các phản lực tĩnh tại các bánh xe F Zi st ,
3.3.4 Xác định lực dọc ban đầu F x i 0
Tại t = 0, từ mô hình động lực học thẳng đứng ta có:
Here is a rewritten paragraph that conveys the same meaning while complying with SEO rules:"Các cầu 2 và 3 được coi là cầu chủ động, do đó, theo phương dọc, chúng sẽ chịu tác động của lực kéo và lực cản lăn Ngược lại, các cầu 1, 4, 5 được xem là cầu bị động, chỉ chịu tác động của lực cản lăn."
F x 01 = −f F 1 z st 1, : Lực cẳn lăn tại cầu 1 (3.14)
F x 04 = −f F 4 z 4, st : Lực cẳn lăn tại cầu 4 (3.15)
F x 05 = −f F 5 z 5, st : Lực cẳn lăn tại cầu 5 (3.16)
Từphương trình cân bằng lực kéo:
3.3.5 Xác định hệ số trượt ban đầu s 0i
Hệ số bám ban đầu tại các bánh xe
Từ hệ số bám ban đầu ϕ x i 0 ta xác định được hệ số trượt ban đầu s0i
3.3.6 Xác định mô men ban đầu M 0i
Các mômen ban đầu M 0i được tính như sau:
Với r02, r03 là bán kính tĩnh của bánh xe 2 và 3
= − C r: Bán kính tự do của lốp
CÁC PHƯƠNG ÁN KHẢO SÁT
Các phương án khảo sát:
* Phương án 1: Khảo sát quá trình quay vòng (t1 = 1s; t2 = 1.5s) Xe chuyển động đều với v 0 = 15 (m/s), góc lái tại bánh xe dẫn hướng là δ , Hàm kích động h =h 0 sin(2π ft)
* Phương án 2: Khảo sát quá trình phanh với mô men phanh cực đại theo hệ số bám(φ max = 0,85, φ min = 0,65), quá trình phanh là đồng thời tại các bánh
37 xe, hàm kích động h =h 0 sin(2π ft) Xe chuyển động đều với v0 = 15 (m/s 2 ) Đường mấp mô với h0 = 0,01(m), f = 2 Hz
Kết luận của Chương 3: Chúng ta đã xây dựng thành công một chương trình mô phỏng bằng Simulink, nhận tham số đầu vào và tính toán các điều kiện đầu để đưa ra các phương án khảo sát động lực học quá trình quay vòng.Translation: Conclusion of Chapter 3: We have successfully built a simulation program using Simulink, accepting input parameters and calculating initial conditions to provide options for studying the dynamics of rotational motion.
KẾT QUẢ KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ 4.1 PHƯƠNG ÁN 1
PHƯƠNG ÁN 2
Bánh 1 Bánh 2 Bánh 3 Bánh 4 Bánh 5
Hình 4.36 Mô men tại bánh xe
Bánh 1 Bánh 2 Bánh 3 Bánh 4 Bánh 5
Bánh 1 Bánh 2 Bánh 3 Bánh 4 Bánh 5
Bánh 1 Bánh 2 Bánh 3 Bánh 4 Bánh 5
Hình 4.41 Hệ số trượt dọc s (%) g Chuy ển vị tương đối giữa đầu kéo và bán rơmooc(x 1 – x 2 )
Hình 4.42 Chuyển vị tương đối đầu kéo – bán rơ mooc
55 định thì giá trị chuyển vị này dao động xung quanh một giá trị khoảng
56 i Góc l ắc dọc thân xe Đầu kéo Bán mooc
Hình 4.44 Góc lắc dọc thân xe
Đồ thị này cho thấy rõ sự phân bố lại trọng lượng ảnh hưởng đến sự biến dạng của các phần tử trong hệ thống treo, cụ thể là góc lắc của đầu kéo và bán mooc Với đầu kéo có chiều dài nhỏ và độ cứng hệ thống treo trước nhỏ, góc lắc sẽ lớn hơn khi phanh, trong khi bán mooc có chiều dài lớn và hệ thống treo cầu sau có độ cứng cao, góc lắc sẽ rất nhỏ, nhằm giảm thiểu tối đa sự nghiêng về trước của sàn bán mooc Ngoài ra, đồ thị cũng thể hiện chuyển vị thẳng đứng của trọng tâm xe, cho thấy sự thay đổi trọng lượng có ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống treo.
Hình 4.45 Chuyển vị thẳng đứng của trọng tâm xe Z 1 và Z 2
PHƯƠNG ÁN 3
Khảo sát quá trình phanh nhanh với hệ số bám tối đa φ max = 0,85 và tối thiểu φ min = 0,65, trong đó quá trình phanh diễn ra đồng thời tại các bánh xe Hàm kích động được mô tả bởi h = h0 sin(2π ft) với h0 = 0,01 m và tần số f = 2 Hz Xe di chuyển với vận tốc đều v0 = 15 m/s² Mô men tác dụng lên bánh xe trong quá trình này cần được phân tích để hiểu rõ hơn về hiệu suất phanh.
Bánh 1 Bánh 2 Bánh 3 Bánh 4 Bánh 5
Hình 4.46 Mômen tác dụng lên bánh xe
59 b V ận tốc đoàn xe khi phanh Đầu kéo Bán mooc
Hình 4.47 Vận tốc đoàn xe khi phanh
Trong khoảng thời gian từ 0 đến 1.5 giây trước khi phanh, gia tốc của đoàn xe gần như bằng 0, điều này được gây ra bởi sự dao động của mặt đường Sau khi bắt đầu phanh, gia tốc âm của đầu kéo và bán mooc bắt đầu xuất hiện.
Bánh 1 Bánh 2 Bánh 3 Bánh 4 Bánh 5
Trong giai đoạn trước khi phanh, chỉ có lực dọc tại các bánh xe chủ động có giá trị dương, trong khi lực dọc tại các bánh xe bị động có giá trị âm, và tổng đại số của các lực này cùng với lực cản gió phải bằng 0 Khi bắt đầu phanh, đồ thị lực dọc F X tương tự như đồ thị gia tốc của đoàn xe, với sự khác biệt về giá trị trung bình của lực dọc tại các bánh xe do trọng lượng phân bố không đồng đều Tuy nhiên, ở giai đoạn cuối của khảo sát, đồ thị lực dọc của bánh xe 4 và 5 không tuân theo quy luật, có thể do phần mềm chưa tính toán đầy đủ các trường hợp theo toán học.
61 e Ph ản lực thẳng đứng Fz
Bánh 1 Bánh 2 Bánh 3 Bánh 4 Bánh 5
Hình 4.50 Phản lực thẳng đứng
Nhận xét: Trong quá trình hoạt động, các phản lực thẳng đứng FZ tại các bánh xe luôn di chuyển quanh giá trị tĩnh trước khi phanh Khi xe chuyển động thẳng đều, giá trị lực FZ của bánh xe hướng dẫn tăng cao nhanh và đạt giá trị lớn nhất Điều này do sự phân bổ lại trọng lượng của đoàn xe khi bắt đầu phanh Trong quá trình phanh, giá trị lực FZ tại các bánh xe 2 và 3 giảm nhẹ so với giai đoạn trước, trong khi lực FZ tại các bánh xe 4 và 5 giảm mạnh nhất Điều này dễ gây hiện tượng văng đuôi xe, tăng tỷ lệ rơi và gây thiệt hại Điều này được miêu tả qua hệ số trượt S.
Bánh 1 Bánh 2 Bánh 3 Bánh 4 Bánh 5
Trong giai đoạn chuyển động thẳng đều, hệ số trượt dọc s của từng bánh xe đảm bảo giá trị ổn định và nhỏ Khi khởi động phanh, hệ số trượt dọc giảm mạnh tại các bánh xe, trong đó sự trượt tại bánh xe 1 nhỏ nhất vì mô men phanh ở đây nhỏ nhất Tuy nhiên, do kích động từ mặt đường, có sự nhấp nhô với các hệ số trượt s của các bánh xe 2, 3, 4, 5, tăng nhanh đến giá trị ổn định sau khoảng thời gian t=1.75(s) Đối với bánh xe 4 và 5, hệ số trượt có sự sai lệch giống như đối với lực dọc tại bánh xe g và lực dọc tại khớp nối.
Hình 4.52 Lực dọc tại khớp nối
Here is the rewritten paragraph:Lực Fkx là lực kéo của đầu kéo tác động lên bán mooc, giúp duy trì tốc độ ổn định trước khi phanh Khi bắt đầu phanh, do chuyển vị tương đối giữa đầu kéo và bán mooc, lực đàn hồi tại khớp nối được tạo ra, có giá trị âm vì chính là lực bán mooc đẩy vào đầu kéo, cản trở quá trình phanh Tuy nhiên, nhờ sự đàn hồi của khớp, hệ thống truyền lực của đoàn xe sẽ hoạt động êm dịu hơn, đem lại hiệu suất phanh ổn định và an toàn hơn.
63 h L ực thẳng đứng tại khớp nối
Hình 4.53 Lực tại khớp nối
Hình 4.54 Chuyển vị thẳng đứng
Đồ thị này tương tác hào hứng với sự phân bố lực của đoàn xe khi phanh, miêu tả rõ hệ quả "chúi đầu" và "nâng đuôi xe", cho thấy xe hai thân vẫn tuân theo nguyên lý phanh của xe máy độc lập Từ đó, ta có thể xác minh chính xác của mô hình lực liên hợp đã được xây dựng.(This diagram actively interacts with the distribution of force within the vehicle when braking, vividly illustrating the phenomena of "front-loading" and "rearing," demonstrating that even linked two-wheel vehicles still follow the braking law of individual motorcycles As a result, the accuracy of the established interactive force model can be verified.)
Khi phanh gấp, gia tốc phanh đạt giá trị cao nhưng sau đó có xu hướng giảm dần đến mức ổn định Thời điểm gia tốc giảm đánh dấu sự kết thúc của quá trình đạp phanh quá độ Trong tình huống phanh nhanh, các bánh xe 4 và 5 có thể trượt mạnh, dẫn đến việc xe không giữ được quỹ đạo chuyển động ban đầu.
Mô hình này cho phép khảo sát các yếu tố điều khiển của người lái, bao gồm phanh và đánh lái, giúp mô hình động lực học của xe trở nên gần hơn với sự vận hành của xe trên thực tế, từ đó mang lại kết quả chính xác hơn.