Bộ giáo dục đào tạo TRờng đại học bách khoa hµ néi - Luận văn thạc sĩ khoa học Nghiên cứu đặc tính quay vòng xe du lịch Chuyên ngành: ÔTÔ Lê đức hiếu Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS phạm hữu nam Hà nội 2007 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131632571000000 Môc lôc Néi dung Trang Môc lôc Danh mục hình vẽ ®å thÞ Các ký hiệu dùng chung luận văn Lời nói đầu 10 Ch¬ng Tỉng quan 12 Chơng Mô hình tính toán lốp xe ôtô 20 2.1 Đặc điểm làm việc bánh xe ôtô 20 2.1.1 Nhiệm vụ vai trò bánh xe «t« 20 2.1.2 Yêu cầu bánh xe lốp ôtô 21 2.1.3 Phân loại lốp xe «t« 22 2.1.4 Các chế độ làm việc bánh xe 24 2.2 Phân tích lực mô men tác dụng lên bánh xe ôtô 24 2.2.1 Lực mô men tác dụng lên bánh xe bị động 26 2.2.2 Lực mô men tác dụng lên bánh xe chủ động 27 2.3 Mô hình tính toán lốp xe «t« 29 2.3.1 Mô hình tính toán chung 29 2.3.1.1 Tính lực ngang trờng hợp góc lệch bên nhỏ 30 2.3.1.2 TÝnh lùc ngang gãc lƯch bªn lín 32 2.3.2 Mô hình tính toán lốp cho xe du lịch 33 2.3.2.1 Quan hƯ gi÷a lùc däc độ trợt dọc bánh xe 33 2.3.2.2 Quan hệ lực ngang góc lệch bên bánh xe 35 2.3.3 Tính lực tổng hợp theo lùc däc vµ lùc ngang 39 2.4 Lực tổng hợp tác dụng lên bánh xe 30 2.5 KÕt luËn ch¬ng 42 Chơng Xây dựng hệ phơng trình vi phân mô tả quỹ đạo chuyển động ôtô du lịch 44 3.1 Hệ trục tọa độ khảo sát 44 3.2 Các lực tác dụng lên ôtô 47 3.2.1 Các lực tác dụng lên mặt phẳng dọc 47 3.2.2 C¸c lùc tác dụng mặt phẳng ngang 55 3.3 Xây dựng mô hình khảo sát quỹ đạo chuyển động ôtô 59 3.3.1 Mô hình vết 59 3.3.1.1 Đặc điểm mô hình 59 3.3.1.2 Quan hƯ ®éng häc 61 3.3.1.3 HƯ ph¬ng trình vi phân mô tả chuyển động xe 63 3.3.2 Mô hình phẳng 65 3.3.2.1 Đặc điểm mô hình 65 3.3.2.2 Quan hƯ ®éng häc 68 3.3.2.3 HƯ ph¬ng trình vi phân mô tả chuyển động xe 70 3.4 KÕt luËn ch¬ng 73 Ch¬ng Sử dụng Simulink Matlab giải hệ phơng trình vi phân mô tả quỹ đạo chuyển động xe 75 4.1 Kh¸i qu¸t chung vỊ Matlab & Simulink 75 4.2 Sơ đồ thuật toán chơng trình mô Simulink 80 4.3 Xây dựng chơng trình mô 83 4.3.1 Mô phơng trình tính góc lệch bên thân xe 84 4.3.2 Mô phơng trình tính gãc xoay th©n xe 86 4.3.3 Mô phơng trình tính góc nghiêng thân xe 87 4.3.4 Các chơng trình phụ khác 88 Chơng Phân tích kết tính toán đặc tính quay vòng xe du lịch 92 5.1 Thông số xe khảo s¸t 92 5.2 Khảo sát đặc tính quay vòng xe vận tốc quay vòng không đổi 93 5.3 Khảo sát nhân tố ảnh hởng đến tính chÊt quay vßng 96 5.4 KÕt luËn ch¬ng 104 KÕt luËn chung 107 Tài liệu tham khảo 110 Phô lôc 111 Tóm tắt luận văn 117 Danh mục hình vẽ Hình 1.1 Sơ ®å khèi hƯ thèng ®iỊu khiĨn cđa «t« 14 H×nh 1.2 Quan hƯ h×nh häc cña xe 15 Hình 2.1 Cấu trúc lốp sợi mành hớng kính sợi mành chéo 23 Hình 2.2 Lực mô men tác dụng lên bánh xe ôtô 25 Hình 2.3 Sơ đồ lực tác dụng lên bánh xe bị động 26 Hình 2.4 Sơ đồ lực tác dụng lên bánh xe chủ ®éng 28 H×nh 2.5 BiÕn dạng ngang góc lệch bên lốp 29 Hình 2.6 Sự biến dạng ngang phần tử thay 30 Hình 2.7 Sự biến dạng lốp gãc lƯch bªn nhá 30 Hình 2.8 Vi phân biến dạng lốp 31 Hình 2.9 Sự biến dạng lốp góc lệch bên lớn phân bố F Z 32 Hình 2.10 Quan hệ lực dọc độ trợt däc 34 H×nh 2.11 Lực góc lệch bên bánh xe dẫn hớng 35 Hình 2.12 Các góc lệch bên bánh xe 37 Hình 2.13 Xác định r ij vµ θ ij 38 Hình 2.13 Đồ thị Kamm biểu thị mối quan hệ khả truyền lực dọc lực bên bánh xe 41 H×nh 2.14 ảnh hởng lực dọc đến đặc tính lệch bên bánh xe 42 Hình 3.1 Hệ trục tọa độ gắn ôtô 45 Hình 3.2 Xác định tọa ®é cđa mét ®iĨm kh«ng gian 46 Hình 3.3 Các lực tác dụng lên ôtô 47 Hình 3.4 Các lực tác dụng lên ôtô mặt phẳng dọc 50 Hình 3.5.Sơ đồ xác định diện tích cản diện ôtô 53 Hình 3.6 Lực tác dụng mặt phẳng ngang 55 Hình 3.7 Xác định điểm đặt lực F N 57 Hình 3.8 Mô hình vết ôtô 60 H×nh 3.9 Quan hệ động học mô hình 61 Hình 3.10 Các vị trí tâm quay vòng tức thời P 63 Hình 3.11 Mô hình phẳng «t« 66 Hình 3.12 Sự nghiêng ngang thân xe 67 H×nh 3.13 Quan hệ động học mô hình 68 Hình 3.14 Mô hình vết tơng đơng 72 Hình 4.1 Sơ đồ thuật toán chơng trình 81 H×nh 4.2 Quy luật đánh lái (t) 82 Hình 4.3 Mô tả lực ngang F y1 b»ng Simulink 84 Hình 4.4 Mô tả lực ngang F y2 b»ng Simulink 85 H×nh 4.5 Mô tả quy luật góc quay bánh xe dẫn hớng 85 Hình 4.6 Chơng trình mô góc lệch bên thân xe 86 Hình 4.7 Chơng trình mô góc xoay thân xe 87 Hình 4.8 Chơng trình mô góc nghiêng thân xe 88 Hình 4.9 Chơng trình tính gia tèc híng t©m b»ng Simulink 89 Hình 4.10 Chơng trình tính gia tốc lệch bên a y Simulink 89 Hình 4.11 Chơng trình tính thời gian quay vòng lý thuyết Simulink 90 Hình 4.12 Chơng trình tính góc xoay thân xe quay vòng 90 Hình 5.1 Quỹ đạo chuyển động xe 94 H×nh 5.2 Quan hƯ β = f(t) 94 H×nh 5.3 Quan hƯ a h = f(t), ay = f(t) 95 H×nh 5.4 Quü đạo chuyển động xe thay đổi tải trọng 96 H×nh 5.5 Quan hƯ cđa góc lệch bên góc xoay thân xe theo thời gian 97 Hình 5.6 Góc nghiêng thân xe thay đổi chế độ tải trọng 98 Hình 5.7 Đồ thị gia tốc hớng tâm gia tốc lệch bên vận tốc thay đổi 99 Hình 5.8 Đồ thị đặc tính tốc độ cđa vËn tèc gãc xoay th©n xe 100 Hình 5.9 Đồ thị đặc tính tốc độ góc lƯch bªn cđa xe 101 Hình 5.10 Đặc tính vận tốc góc xoay thân xe K thay đổi 101 Hình 5.11 Đồ thị đặc tính góc lệch thân xe K thay đổi 102 Hình 5.12a Đồ thị góc lệch bên bánh xe thay đổi độ cứng lốp 102 Hình 5.12b Đồ thị góc lệch bên bánh xe thay đổi độ cứng lốp 103 Hình 5.12c Đồ thị góc lệch bên bánh xe thay đổi độ cứng lèp 103 C¸c ký hiƯu dïng chung luận văn ý nghĩa Đơn vị Ký hiệu a m Khoảng cách từ tâm cầu trớc đến trọng tâm b m Khoảng cách từ tâm cầu sau đến trọng tâm l m Chiều dài sở xe B m Chiều rộng sở xe m kg Khối lợng xe ms kg Khối lợng đợc treo G N Trọng lợng xe G1 N Trọng lợng phân cầu trớc G2 N Trọng lợng phân cầu sau g m/s2 Gia tèc träng trêng ay m/s2 Gia tèc bên ah m/s2 Gia tốc hớng tâm Iz kg.m2 Mô men quán tính ôtô quay quanh trục z Ix kg.m2 Mô men quán tính ôtô quay quanh trục x C1 N/rad §é cøng gãc cđa lèp tríc C2 N/rad §é cøng gãc cđa lèp sau β rad Gãc lƯch th©n xe ψ rad Gãc xoay th©n xe δ rad Góc đánh lái rad Góc nghiêng ngang thân xe α1 α2 rad Gãc lƯch bªn cđa lèp tríc Gãc lƯch bªn cđa lèp sau rad αt rad Góc lệch bên cầu trớc s rad Góc lệch bên cầu sau v m/s vận tốc xe t s Thời gian khảo sát x - Hệ số b¸m däc ϕy - HƯ sè b¸m ngang 10 Lêi nói đầu Ngày nay, kinh tế Việt Nam đà tăng trởng mạnh, đời sống ngời dân tăng cao nên nhu cầu lại, mua sắm phơng tiện cá nhân tăng Trong điều kiện đờng sá đợc cải thiện nhiều, tốc độ trung bình ôtô đợc nâng cao, tốc độ xe tăng lên làm cho thời gian lu thông đợc rút ngắn lại, mang lại nhiều lợi ích mặt kinh tế nhng tăng vận tốc lên cao lại liên quan đến vấn đề an toàn giao thông Hiện tai nạn giao thông vấn đề thời nóng bỏng Để cải thiện vấn đề tai nạn giao thông cần phải nâng cao ý thức ngời tham gia giao thông, ngời điều khiển loại phơng tiện giới đờng bộ: ôtô, xe máy Về mặt kỹ thuật loại phơng tiện tham gia giao thông phải đảm bảo đợc tính điều khiển mức độ tốt nhất, tức phải đảm bảo đợc quỹ đạo chuyển động ôtô có tín hiệu điều khiển ngời lái xe Việc nghiên cứu quỹ đạo chuyển động ôtô Việt Nam cần thiết, sở để đánh giá chất lợng loại ôtô nhập vào Việt Nam, khai thác phơng tiện có, đồng thời sở để đánh giá chất lợng loại ôtô cải tiến, lắp ráp, hoán cải mục đích sử dụng nâng cao an toàn chuyển động, ghóp phần đẩy nhanh kinh tế nớc nhà thực nghị định Chính phủ an toàn giao thông Xuất phát từ yêu cầu thực tế, đà lựa chọn đề tài nghiên cứu liên quan đến quỹ đạo chuyển động ôtô, với mong muốn đóng ghóp phần công sức vào vấn đề an toàn giao thông nh có đợc kiến thức tính điều khiển quỹ đạo chuyển động ôtô phơc vơ cho c«ng viƯc cđa t«i sau Trong thời gian làm luận văn nhận đợc hớng dẫn, bảo tận tình thầy giáo hớng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Hữu Nam thầy giáo môn ôtô trờng ĐHBK Hà nội Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Phạm Hữu Nam, thầy môn bạn đồng nghiệp đà tận tình giúp đỡ để hoàn thành luặn văn cđa m×nh