BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ***** TRẦN THANH AN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA TỌA ĐỘ TRỌNG TÂM TỚI QUÁ TRÌNH PHANH Ô TÔ TẢI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘN[.]
Tai nạn giao thông
- ng ph giao thông khi di trên quy an toàn giao thông không phòng tránh, gây nên ng và tài
13 th liên quan ng tham gia giao thông
Ngày nay nh nhân nh bà Bridget Driscoll thì có 1,2 ng vì tai giao nhân gây ng
2006, có 89.455 ng vì tai giao thông
2.268 lên 13.186 ng và ng th 6,2 lên 31.000 ng nh ng ý ng tham gia giao thông nh giao thông, c
10 Tuy gia giao thông không nâng lên thì tình hình tai giao thông ta còn
Trong các tai trên tai trên do ô tô Nam ng nhân kh quan tâm là
Hình 1.2: quan Ng lái - - Xe
16 phanh 1.2 Đánh giá ảnh hưởng của tọa độ trọng tâm để điều chỉnh phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống phanh.
Nh ra tai anh ô tô
1 2 (v2 < v1 p ng p v ào p Nh F = mj làm xe ta ra xe này l bánh xe p F mj p (1.1)
Nh là Mp phanh có giá và do có dùng phanh xe phanh Fp sau: b p p r
(1.3) p p p p p p ng F p tr Giá phanh lúc này và bám
- tác lên bánh xe hay l lên bánh xe
- bám bánh xe và trình phanh
1.3 Các h ệthống phanh trên ô tô hi n nay ệ
Hệ thống phanh trang bị ABS
Trên th c t , nhi u khi bánh xe b p ng mà xe v n chuy ng h c phanh gi m nhanh và l c bám ngang b tri t tiêu nh khi phanh Hình (1.4) ch ra r ng, l c phanh c c trong h s t l ngay c t kh i vùng t a l c bám mà vãn không b i ta thi t k u ch ng hãm c ng bánh xe ABS (Antilocking Brake System)
1.5 u khi n l c phanh t ng (tri t tiêu áp su t phanh ).
ABS loại cơ-thuỷ lực
20 b trí h -thu l 1.6 g) m t n l c (3) và c ABS g m c u ki u piston truy ng b ng cam và các van áp su t C gia t nh giá t nh m c gi m áp su t N u t l u s t giá tr c i tr l i H th ng này có th m áp su t 5 l ch bánh xe hãm c ng, nâng cao hi u qu phanh
Hình 1.7: Cơ cấu chống hãm cứng cho cầu trước chủ động
1 qu ả văng quán tính; 2 ly hợp; 3 bi m ởly hợp; 4 c n m ầ ở van điều khi n; ể
5 van điều khi n; 7 van c t; 8 ra bánh sau; 9 t ể ắ ừxi lanh chính;
10,11 van m t chiộ ều; 12 bơm piston Khi phanh bình thường (hình 1.7 a): u ki ng, van c t m , d u t t p xúc v i cam l ch tâm (13
Khi gi m l c phanh (hình 1.7 b):ả ự Khi gia t c gi m, t c tr c ch ng (14), các bánh xe b u hãm c ng, t o quán tính cho qu i v i ly h p (2), bi ly h n kh y qu cho c n m (4) m u khi n (5) Áp su t trong h th ng phanh sau khá cao mà van (5) l i m nên piston (6) b y lên trên, van c y piston (12) lên trên ti p xúc v u khi n (5) Do van c u t xy lanh chính phía h th ng phanh sau b t d u trong xy lanh bánh x nhanh
Khi tăng lực phanh (hình 1.7c): Do vi c gi m l c phanh ng h p v a c nh
22 gi m t c Khi tr c ch ng và qu nó, qu ch chuy n sang ph i, cho phép lò xo h i v c u khi n (5) Cùng th o áp su van m t chi u (10,11) Áp su c khôi ph c k m ng t kh i cam (13), áp su áp su t t ng phanh.
ABS điều khiển điện cho xe con (BOSCH)
Hình 1.8: ABS cho xe ôtô
1 c m bi n tả ế ốc độ; 2 piston van điều khiển; 3 van điệ ừn t ; 4 van x ; 5 van ả n p; 6 ECU; 7 van giạ ảm áp suất; 8 chân phanh; 9 bơm hồi; 10 xy lanh chính
23 n t (1.8 g), m b n van thu l c cho b n xy lanh bánh xe (8), hai van gi m áp (6) cho hai dòng, m i (9) v i hai van x (4) và hai van nap (5) và b x lý (6) C m bi n s vòng quay (1) xác nh s vòng quay c a các bánh xe; tin hi nh h s nh l n t t các van thu l gi m, gi t vàp xy lanh bánh xe (8) c a h c trình bày trong hình (1.8 ).
Phanh trong điều kiện bình thường(hình 1.8 a): u ki n phanh bình n t (3) không làm vi c; các piston van thu l c (2) n tháp nh p chân phanh, xy lanh chính c cho hai dòng qua các van thu l c mà không b c n tr gì; áp su t d u trong xy lanh bánh xe t l m p phanh
Trạng thái gi m áp su t hình 1.8ả ấ ( c) : N u c m bi n g n máy tính m t tín hi u gi m t t ng n t , kéo piston va n a, t i v u vào t xy lanh chính và làm thông c a sang áp (7), cùng v i, d u trong xy lanh bánh xe gi m nhanh chóng K t qu là bánh xe có kh c và h s c thi t l p tr l i.
Trạng thái tăng áp suất hình 1.8 ( a): M t khi chuy n t tr ng thái gi m t c t ch n t piston thu l c xu ng v trí th p nh t, áp su t phanh l tr l i trong xy la nh y c a h th ng kho ng 10 l n/giây
Hình 1.9: Đặc tính hệ phanh ABS điển hình
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CHỐNG BÓ CỨNG PHANH ABS TRÊN XE TẢI 2.1 Cơ sở lý thuyết hệ thống ABS
2.1.1 Lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh
Hình 2.1: Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh
M jb Mô men quán tính jb M f r b
P M 2.1.2 Hiện tượng trượt lết của bánh xe khi phanh
Hình 2.2: Trạng thái lăn của bánh xe khi có trượt lết
2.1.3 Đặc tính trượt khi phanh φ x φ y xMax F xe G:
Hình 2.3: Đặc tính trượt thể hiện sự thay đổi hệ số bám dọc x , hệ số bám ngang y theo độ trượt tương đối (a) và đặc tính trượt với các loại đường khác nhau(b) y x
Hình 2.4: Mối quan hệ giữa hệ số bám dọc và độ trượt tương đối với các loại lốp
1- Lốp bố tròn chạy trên đường khô;
2- Lốp bố chéo chạy trên đường nhựa ướt;
3- Lốp bố tròn chạy trên đường tuyết;
4- Lốp bố tròn chạy trên đường bằng φ bày trong hình 2.3 và hình 2.4
Hình 2.5: Mối quan hệ φx; φy với λ ứng với góc lệch bên φi
- z F y F bánh xe i , φ x và φ y λ trong hình 2.5 i λα
2.1.4 Nguyên tắc điều khiển của ABS
Hình 2.6 Sự thay đổi của mô men phanh Mb ,áp suất dẫn động phanh p và gia tốc của bánh xe khi phanh có ABS a) Sự thay đổi mô men phanh (Mb) b) Áp suất dẫn động phanh (p) ; c) Gia tốc bánh xe ( )
), mômen x ; φ y φ λ bánh xe khi phanh trong hình 2.6
2.2 Hệ thống phanh ABS dẫn động khí nén
2.2.1 Các phương án dẫn động hệ thống phanh ABS khí nén a Phương án1: 4S/3K
Hình 2.7: Sơ đồ hệ thống phanh khí nén ABS loại 4S/3K
1 cảm biến; 2 Nguồn khí nén ;
3 Bầu phanh; 4 van phanh 2 dòng; 5 Mô đun điều khiển ABS
Hình 2.8: Sơ đồ hệ thống phanh khí nén ABS loại 4S/4K phanh trên các bán
2.2.2 Sơ đồ cấu tạo và hoạt động của các phần tử hệ thống ABS khí nén a Cảm biến tốc độ góc
Hình 2.9: Cảm biến đo tốc độ góc
Hình 2.10: Sơ đồ bố trí hệ thống phanh ABS trên xe thí nghiệm
1: Máy nén khí 2: Van điều áp
3: Bộ lọc tách nước 4: Van an toàn kép
5: Bầu phanh trước 6:Bình chưa khí nén (3 bình)
7: Van phân phối 8: Van gia tốc
9: Van điểu chỉnh áp suất khí nén
10: Bầu phanh sau( bầu phanh tích năng)
11: Van xả nhanh hệ thống phanh tay
12: Cơ cấu phanh tang trống cầu sau
13: Van điều khiển từng phanh( van lốc kê)
14: Van an toàn 3 ngã( two-way check)
15: Van xả nhanh cầu trước
16: Cơ cấu phanh tang trống cầu trước
17: Cảm biến đo tốc độ góc( vành rang cảm biến và đầu thu tín hiệu) 18: Bộ điều khiển điện tử ECU
Hinh 2.11: Trạng thái tăng áp của van điều chỉnh áp suất
Hình 2.12-a: Trạng thái giữ áp của van điều chỉnh áp suất khí nén
Hình 2.12-b : Trạng thái giảm áp của van điều chỉnh áp suất
Hình 2.13: Cơ cấu chấp hành của hệ thống ABS c ECU-ABS
Hình 2.14: Sơ đồ tín hiệu từ cảm biếm đo vận tốc góc bánh xe
2.4 Xây dựng thuật toán điều khiển ABS
Hình 2.15: Pha điều khiển theo gia tốc của bánh xe
Hình 2.16: Sơ đồ khối thuật toán
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC KHI PHANH CỦA
3.1 Mô hình cơ học về quỹ đạo chuyển động của ôtô
V nghiên c u qu o chuy ng c a ôtô c n thi t ph t r h to không gian ba chi u, t c là ph u ki i v ng b có th xem xét qu ôtô trong m t ph ng c ng (to hai chi i k n k
Khi nghiên c u qu o chuy ng c a ôtô khi phanh chúng ta quan ni m ôtô là m t h th c bi n d ng N u g n vào thân xe m t h to tr ng tâm ôtô, chúng ta có th bi u th s bi n d ng c a h th ng theo c z y,
, x bi n d n d ng c a các ph ch n, bánh xe, khâu kh ng, khung v V i bi n d t trên m t h i Ôtô là m i chuy ng trong h
Các d ch chuy n c a ôtô theo các tr c to gây nên các chuy n v d c theo 3 tr c và quay quanh 3 tr coi h to không gian 3 chi u v i ng c a c xem xét b i sáu chuy n v Tu theo m ng bà có th xem xét các chuy n v ng th c l p
Mô ph ng chuy ng ô tô khi phanh quan tr là quan tâm chuy v theo to m ng (to Ox c 0 y 0 z 0 bi u di n b ng to nh) x 0 , y 0 và góc quay thân xe T i m i th m, v trí c a ôtô trong qu o chuy nh thông qua b giá tr này Hay nói cách khác, t m này theo th i gian t ng cong trong không gian g i là qu chuy y, vi nh qu o chuy ng c a ôtô to x , y , góc l ch bên, góc quay thân xe và v n t c chuy ng t c th i v nh c v n t c góc quay thân xe , v n t c bi i góc l ch bên , gia t ng tâm y , t o hàm c a các chuy n v : , , x , y m c tiêu c a bài toán qu c g i chung là các thông s qu o
H th c i, do v y quy l r t ph c t p m n ta có th bi u th m i quan h h th
Hình 3.1: Mô hình cơ học ôtô
Trong quá trình mô ph ng qu o chuy ng c a ô tô khi phanh trên ng cong tr t ABS, bao gi i kh v u khi y v t ra d ng c t ng th ng ch là m ng h quan c a qu o chuy ng v u khi n vành lái nên v u khi n qu o chuy bài toán trong lý thuy u khi n t ng quát Chúng ta có th làm các lo i sau: a) Kh u khi n - tìm các chuy n v c a qu i v ki u khi u khi n ti nh) b) ng chuy ng - kh ng chuy nguyên góc quay vành lái b ng l i V chuy ng ch u ng c a nhi u y u t c bi t là v n t c bánh xe và s sinh l c trong v c hay phanh
Phương pháp toán học mô t qu o chuyả ỹ đạ ển động c a ôtô ủ
Tu theo m u c tài mà có th s d ng các lo sau:
- Mô hình m t v t bánh xe: Mô c bi u di n trên m t ph ng ng, nó ch phù h p khi nghiên c u v i m ng có h s v n các ng c a h th n
- Mô hình hai v t bánh xe: S d ng mô hình này khi b qua ng c a l i ng c a l c ly tâm và h th ng treo.
- Mô hình không gian t ng th : Mô hình này cho phép thi t l p các quan h ng l c h , có th ph n ánh t t c các y u t
V i m c tiêu mô ph ng quá trình chuy th i cùng lúc, thi t l ng h buýt g d ng các bánh kép cho c u sau), d tài kh o sát trên mô hình không gian phi tuy n t ng ph n v i bài toán qu o chuy ng bao g m vi nh to c a tr ng tâm, góc l chuy ng , góc quay thân xe , v n t c chuy ng t c th i v, mômen vành lái M VL Các l ng lên ôtô là r t ph c t p, trong các bài t u khi n và ng t c n ti m b o nh qu o chuy ng c a ôtô
3.2 Quan hệ động lực học trong mô hình toàn xe, xây dựng các phương trình cân bằng
3.2.1 Mô hình không gian của ôtô xây d ng l c h c c a ôtô, ta s d ng m t s gi thi
+ Ôtô chuy ng trên m ng b ng ph ng
+ Các l c d c và ngang c c kh o sát trong quan h v i d ng bánh xe
+ ng c a chi u cao gây nên các l c bi u th các t i tr t trên các bánh xe
+ Các bánh xe quay xung quanh tr ng v i các góc d
3.2.2 Các thành phần lực và mômen trong mô hình bao gồm:
- Các l c d x và mômen M X quanh tr c ox
- Các l y và mômen M Y quanh tr c oy
- Các l c th z và mômen M Z quanh tr c oz
Các thành ph n l c và mômen trong quá trình ôtô chuy ng theo các m:
- Các l c tác d t t i tr ng tâm xe: Tr ng tâm ôtô T t cách tâm tr c c c, sau l a, b t là ng v i chi u cao tr ng tâm là h g
- L c quán tính ly tâm P LT mymv(αε)
- L c c n c a không khí (k c c C cách tr ng tâm m t t t m n là e và chia làm hai thành ph n:
Các l c và mômen tác d t t i các bánh xe:
+ L c kéo d t t i các bánh ch X i ng
+ Ph n l c th Z i tng i v t bánh xe
+ Các góc quay c a bánh xe d ti ng khi chuy ng
+ Ch s i có giá tr 1, 2, 3, 4 tu thu c và th t c a các xe
- Khi thân xe quay, xu t hi n mômen quán tính xung quanh tr c T Z tr ng tâm T và có giá tr J Z (J Z là mômen quán tính c i v i tr c T Z qua tr ng tâm T ; là gia t c góc quay thân xe).
Các thông s hình h c trên mô hình:
+ c chi u r ng v t l p ct t , c a c u sau t S c là
+ Góc l ch bên c a thân xe so v i tr c d c c a ô tô là
+ Góc quay c a thân xe so v i h tr c t c nh
Khi chi u lên m t c ng có th c hình v trên hình 3.3
Hình 3.2: Mô hình động lực học của ôtô
Xây dựng phương trình quay vòng ôtô
Phương trình cân bằng lực theo phương dọc ôtô: m x
1 2 1 2 1 2 3 4 3 4 cos ( )sin ( )sin t ( f f )cos t f f 0 mv mv S S X X P P P X X P P
Phương trình cân bằng l c theo phự ương ngang ôtô: m y
1 2 1 2 1 2 3 4 sin ( )cos ( )cos t ( f f )sin t 0 mv m S S X X P P S S N
PT cân bằng mômen đối v i trớ ọng tâm T c a ôtô: ủ
T ừ mô hình và các phương trình cân bằng lực và mômen đã trình bày ở trên (chú ý t 1 t 2 ; P 0; N 0) ta rút gọn thành các phương trình vi phân chuyển động sau:
Hình 3.3: Mô hình tính toán cho ôtô
1 ( )cos ( )sin sin cos cos
) 6 3 ( gi phù h p v i các n s c ng c a ôtô khi bánh xe d ng có th l ch m t góc t c g i là a ôtô, chúng có d v i , , v ng là các mômen, ph n l c c a m quay vành lái
3.2.3 S ự thay đổi tải trọng thẳng đứng khi phanh
Quá trình chuy ng c a ôtô, do có các gia t c gây ra s c bi ng h p quay vòng) d tr ng th Z i ng trên các bánh xe, góc nghiêng ngang c u khi n c a bánh xe, do v y n n qu o chuy n
Hình 3.4: S phân b tự ố ải trọng thẳng đứng
Hình 3.5: Sự thay đổi tải trọng khi phanh
Gi thi t r t trên h i tác d ng b nghiêng theo tr c g n sát v i tr c d c m ng tâm c h g t t so v i m ng (coi chi u cao tr ng tâm ôtô là chi u cao ph n treo) S ho ng ôtô ph thu c vào t i tr ng th ng tác d ôtô s gi m t c i giá tr t i tr ng th ng v i m i quan h
Z Các t i tr ng th ng tác d ng lên bánh xe c a c c và c u sa
P L c phanh sinh ra trên bánh xe c c và c u sau
Khi xe chuy ng yên, gia t c b ng không và t i tr ng
CHƯƠNG 4: KH O SÁT Ả ẢNH HƯỞNG C A TỦ ỌA ĐỘ TR NG TÂM T I Ọ Ớ
Bảng 4.1a: Giá trị quãng đường phanh ứng với các thông số tọa độ trọng tâm của xe không trang bị ABS. a/L (%)
Bảng 4.1b : Giá trị quãng đường phanh ứng với các thông số tọa độ trọng tâm của xe trang bị ABS.
Hình 4.2: Đồ thị quãng đường phanh khi thay đổi tọa độ trọng tâm của xe có và không có ABS
- Xe không có ABS có q
- Đánh giá trường hợp mô phỏng xe có trang bị ABS:
Tai trong tren 1 banh truoc a@%L aU%L ap%L
Quang duong phanh a@%L aU%L ap%L
Tong momen phanh a@%L aU%L ap%L
Hình 4.3: Đồ thị các thông số của quá trình phanh với aU%L
Tai trong tren 1 banh truoc a@%L aU%L ap%L
Quang duong phanh a@%L aU%L ap%L
Tong momen phanh a@%L aU%L ap%L
Hình 4.4: Đồ thị các thông số của quá trình phanh với h=1,6 (m)
KẾT LUẬN không có ABS
- tài nghiên c u, cá nhân tác gi lu c trang ki n th c phong phú, và tìm hi u sâu v các v ng t tr ng tâ hi u qu phanh c a ô tô t cho vi c tính toán, khai thác s d ng hi u qu còn h n ch , th i gian nghiên nên k t qu nghiên c u m i ch d ng l i nghiên c u lý thuy ti
62 thí nghi m nên k t qu lu h kh i nh ng khi m khuy t, kí c các Th lu c hoàn thi
Đặc tính trượt khi phanh
Hình 2.3: Đặc tính trượt thể hiện sự thay đổi hệ số bám dọc x , hệ số bám ngang y theo độ trượt tương đối (a) và đặc tính trượt với các loại đường khác nhau(b) y x
Hình 2.4: Mối quan hệ giữa hệ số bám dọc và độ trượt tương đối với các loại lốp
1- Lốp bố tròn chạy trên đường khô;
2- Lốp bố chéo chạy trên đường nhựa ướt;
3- Lốp bố tròn chạy trên đường tuyết;
4- Lốp bố tròn chạy trên đường bằng φ bày trong hình 2.3 và hình 2.4
Hình 2.5: Mối quan hệ φx; φy với λ ứng với góc lệch bên φi
- z F y F bánh xe i , φ x và φ y λ trong hình 2.5 i λα
Nguyên tắc điều khiển của ABS
Hình 2.6 Sự thay đổi của mô men phanh Mb ,áp suất dẫn động phanh p và gia tốc của bánh xe khi phanh có ABS a) Sự thay đổi mô men phanh (Mb) b) Áp suất dẫn động phanh (p) ; c) Gia tốc bánh xe ( )
), mômen x ; φ y φ λ bánh xe khi phanh trong hình 2.6
2.2 Hệ thống phanh ABS dẫn động khí nén
2.2.1 Các phương án dẫn động hệ thống phanh ABS khí nén a Phương án1: 4S/3K
Hình 2.7: Sơ đồ hệ thống phanh khí nén ABS loại 4S/3K
1 cảm biến; 2 Nguồn khí nén ;
3 Bầu phanh; 4 van phanh 2 dòng; 5 Mô đun điều khiển ABS
Hình 2.8: Sơ đồ hệ thống phanh khí nén ABS loại 4S/4K phanh trên các bán
Sơ đồ cấu tạo và hoạt động của các phần tử hệ thống ABS khí nén
a Cảm biến tốc độ góc
Hình 2.9: Cảm biến đo tốc độ góc
Hình 2.10: Sơ đồ bố trí hệ thống phanh ABS trên xe thí nghiệm
1: Máy nén khí 2: Van điều áp
3: Bộ lọc tách nước 4: Van an toàn kép
5: Bầu phanh trước 6:Bình chưa khí nén (3 bình)
7: Van phân phối 8: Van gia tốc
9: Van điểu chỉnh áp suất khí nén
10: Bầu phanh sau( bầu phanh tích năng)
11: Van xả nhanh hệ thống phanh tay
12: Cơ cấu phanh tang trống cầu sau
13: Van điều khiển từng phanh( van lốc kê)
14: Van an toàn 3 ngã( two-way check)
15: Van xả nhanh cầu trước
16: Cơ cấu phanh tang trống cầu trước
17: Cảm biến đo tốc độ góc( vành rang cảm biến và đầu thu tín hiệu) 18: Bộ điều khiển điện tử ECU
Hinh 2.11: Trạng thái tăng áp của van điều chỉnh áp suất
Hình 2.12-a: Trạng thái giữ áp của van điều chỉnh áp suất khí nén
Hình 2.12-b : Trạng thái giảm áp của van điều chỉnh áp suất
Hình 2.13: Cơ cấu chấp hành của hệ thống ABS c ECU-ABS
Hình 2.14: Sơ đồ tín hiệu từ cảm biếm đo vận tốc góc bánh xe
2.4 Xây dựng thuật toán điều khiển ABS
Hình 2.15: Pha điều khiển theo gia tốc của bánh xe
Hình 2.16: Sơ đồ khối thuật toán
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC KHI PHANH CỦA
3.1 Mô hình cơ học về quỹ đạo chuyển động của ôtô
V nghiên c u qu o chuy ng c a ôtô c n thi t ph t r h to không gian ba chi u, t c là ph u ki i v ng b có th xem xét qu ôtô trong m t ph ng c ng (to hai chi i k n k
Khi nghiên c u qu o chuy ng c a ôtô khi phanh chúng ta quan ni m ôtô là m t h th c bi n d ng N u g n vào thân xe m t h to tr ng tâm ôtô, chúng ta có th bi u th s bi n d ng c a h th ng theo c z y,
, x bi n d n d ng c a các ph ch n, bánh xe, khâu kh ng, khung v V i bi n d t trên m t h i Ôtô là m i chuy ng trong h
Các d ch chuy n c a ôtô theo các tr c to gây nên các chuy n v d c theo 3 tr c và quay quanh 3 tr coi h to không gian 3 chi u v i ng c a c xem xét b i sáu chuy n v Tu theo m ng bà có th xem xét các chuy n v ng th c l p
Mô ph ng chuy ng ô tô khi phanh quan tr là quan tâm chuy v theo to m ng (to Ox c 0 y 0 z 0 bi u di n b ng to nh) x 0 , y 0 và góc quay thân xe T i m i th m, v trí c a ôtô trong qu o chuy nh thông qua b giá tr này Hay nói cách khác, t m này theo th i gian t ng cong trong không gian g i là qu chuy y, vi nh qu o chuy ng c a ôtô to x , y , góc l ch bên, góc quay thân xe và v n t c chuy ng t c th i v nh c v n t c góc quay thân xe , v n t c bi i góc l ch bên , gia t ng tâm y , t o hàm c a các chuy n v : , , x , y m c tiêu c a bài toán qu c g i chung là các thông s qu o
H th c i, do v y quy l r t ph c t p m n ta có th bi u th m i quan h h th
Hình 3.1: Mô hình cơ học ôtô
Trong quá trình mô ph ng qu o chuy ng c a ô tô khi phanh trên ng cong tr t ABS, bao gi i kh v u khi y v t ra d ng c t ng th ng ch là m ng h quan c a qu o chuy ng v u khi n vành lái nên v u khi n qu o chuy bài toán trong lý thuy u khi n t ng quát Chúng ta có th làm các lo i sau: a) Kh u khi n - tìm các chuy n v c a qu i v ki u khi u khi n ti nh) b) ng chuy ng - kh ng chuy nguyên góc quay vành lái b ng l i V chuy ng ch u ng c a nhi u y u t c bi t là v n t c bánh xe và s sinh l c trong v c hay phanh
Phương pháp toán học mô t qu o chuyả ỹ đạ ển động c a ôtô ủ
Tu theo m u c tài mà có th s d ng các lo sau:
- Mô hình m t v t bánh xe: Mô c bi u di n trên m t ph ng ng, nó ch phù h p khi nghiên c u v i m ng có h s v n các ng c a h th n
- Mô hình hai v t bánh xe: S d ng mô hình này khi b qua ng c a l i ng c a l c ly tâm và h th ng treo.
- Mô hình không gian t ng th : Mô hình này cho phép thi t l p các quan h ng l c h , có th ph n ánh t t c các y u t
V i m c tiêu mô ph ng quá trình chuy th i cùng lúc, thi t l ng h buýt g d ng các bánh kép cho c u sau), d tài kh o sát trên mô hình không gian phi tuy n t ng ph n v i bài toán qu o chuy ng bao g m vi nh to c a tr ng tâm, góc l chuy ng , góc quay thân xe , v n t c chuy ng t c th i v, mômen vành lái M VL Các l ng lên ôtô là r t ph c t p, trong các bài t u khi n và ng t c n ti m b o nh qu o chuy ng c a ôtô
3.2 Quan hệ động lực học trong mô hình toàn xe, xây dựng các phương trình cân bằng
Mô hình không gian của ôtô
xây d ng l c h c c a ôtô, ta s d ng m t s gi thi
+ Ôtô chuy ng trên m ng b ng ph ng
+ Các l c d c và ngang c c kh o sát trong quan h v i d ng bánh xe
+ ng c a chi u cao gây nên các l c bi u th các t i tr t trên các bánh xe
+ Các bánh xe quay xung quanh tr ng v i các góc d
Các thành phần lực và mômen trong mô hình bao gồm
- Các l c d x và mômen M X quanh tr c ox
- Các l y và mômen M Y quanh tr c oy
- Các l c th z và mômen M Z quanh tr c oz
Các thành ph n l c và mômen trong quá trình ôtô chuy ng theo các m:
- Các l c tác d t t i tr ng tâm xe: Tr ng tâm ôtô T t cách tâm tr c c c, sau l a, b t là ng v i chi u cao tr ng tâm là h g
- L c quán tính ly tâm P LT mymv(αε)
- L c c n c a không khí (k c c C cách tr ng tâm m t t t m n là e và chia làm hai thành ph n:
Các l c và mômen tác d t t i các bánh xe:
+ L c kéo d t t i các bánh ch X i ng
+ Ph n l c th Z i tng i v t bánh xe
+ Các góc quay c a bánh xe d ti ng khi chuy ng
+ Ch s i có giá tr 1, 2, 3, 4 tu thu c và th t c a các xe
- Khi thân xe quay, xu t hi n mômen quán tính xung quanh tr c T Z tr ng tâm T và có giá tr J Z (J Z là mômen quán tính c i v i tr c T Z qua tr ng tâm T ; là gia t c góc quay thân xe).
Các thông s hình h c trên mô hình:
+ c chi u r ng v t l p ct t , c a c u sau t S c là
+ Góc l ch bên c a thân xe so v i tr c d c c a ô tô là
+ Góc quay c a thân xe so v i h tr c t c nh
Khi chi u lên m t c ng có th c hình v trên hình 3.3
Hình 3.2: Mô hình động lực học của ôtô
Xây dựng phương trình quay vòng ôtô
Phương trình cân bằng lực theo phương dọc ôtô: m x
1 2 1 2 1 2 3 4 3 4 cos ( )sin ( )sin t ( f f )cos t f f 0 mv mv S S X X P P P X X P P
Phương trình cân bằng l c theo phự ương ngang ôtô: m y
1 2 1 2 1 2 3 4 sin ( )cos ( )cos t ( f f )sin t 0 mv m S S X X P P S S N
PT cân bằng mômen đối v i trớ ọng tâm T c a ôtô: ủ
T ừ mô hình và các phương trình cân bằng lực và mômen đã trình bày ở trên (chú ý t 1 t 2 ; P 0; N 0) ta rút gọn thành các phương trình vi phân chuyển động sau:
Hình 3.3: Mô hình tính toán cho ôtô
1 ( )cos ( )sin sin cos cos
) 6 3 ( gi phù h p v i các n s c ng c a ôtô khi bánh xe d ng có th l ch m t góc t c g i là a ôtô, chúng có d v i , , v ng là các mômen, ph n l c c a m quay vành lái
Sự thay đổi tải trọng thẳng đứng khi phanh
Quá trình chuy ng c a ôtô, do có các gia t c gây ra s c bi ng h p quay vòng) d tr ng th Z i ng trên các bánh xe, góc nghiêng ngang c u khi n c a bánh xe, do v y n n qu o chuy n
Hình 3.4: S phân b tự ố ải trọng thẳng đứng
Hình 3.5: Sự thay đổi tải trọng khi phanh
Gi thi t r t trên h i tác d ng b nghiêng theo tr c g n sát v i tr c d c m ng tâm c h g t t so v i m ng (coi chi u cao tr ng tâm ôtô là chi u cao ph n treo) S ho ng ôtô ph thu c vào t i tr ng th ng tác d ôtô s gi m t c i giá tr t i tr ng th ng v i m i quan h
Z Các t i tr ng th ng tác d ng lên bánh xe c a c c và c u sa
P L c phanh sinh ra trên bánh xe c c và c u sau
Khi xe chuy ng yên, gia t c b ng không và t i tr ng
CHƯƠNG 4: KH O SÁT Ả ẢNH HƯỞNG C A TỦ ỌA ĐỘ TR NG TÂM T I Ọ Ớ
Bảng 4.1a: Giá trị quãng đường phanh ứng với các thông số tọa độ trọng tâm của xe không trang bị ABS. a/L (%)
Bảng 4.1b : Giá trị quãng đường phanh ứng với các thông số tọa độ trọng tâm của xe trang bị ABS.
Hình 4.2: Đồ thị quãng đường phanh khi thay đổi tọa độ trọng tâm của xe có và không có ABS
- Xe không có ABS có q
- Đánh giá trường hợp mô phỏng xe có trang bị ABS:
Tai trong tren 1 banh truoc a@%L aU%L ap%L
Quang duong phanh a@%L aU%L ap%L
Tong momen phanh a@%L aU%L ap%L
Hình 4.3: Đồ thị các thông số của quá trình phanh với aU%L
Tai trong tren 1 banh truoc a@%L aU%L ap%L
Quang duong phanh a@%L aU%L ap%L
Tong momen phanh a@%L aU%L ap%L
Hình 4.4: Đồ thị các thông số của quá trình phanh với h=1,6 (m)
KẾT LUẬN không có ABS
- tài nghiên c u, cá nhân tác gi lu c trang ki n th c phong phú, và tìm hi u sâu v các v ng t tr ng tâ hi u qu phanh c a ô tô t cho vi c tính toán, khai thác s d ng hi u qu còn h n ch , th i gian nghiên nên k t qu nghiên c u m i ch d ng l i nghiên c u lý thuy ti
62 thí nghi m nên k t qu lu h kh i nh ng khi m khuy t, kí c các Th lu c hoàn thi