HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA --- NGUYỄN TRƯỜNG LĨNH ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐỘNG LỰC HỌC THEO PHƯƠNG NGANG XE KHÁCH GIƯỜNG NẰM BẰNG MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC PHẲNG HAI DÃY VỚI MÔ HÌNH LỐ
TỔNG QUAN
Đặt vấn đề
Kể từ ngày 01 tháng 01 năm 2018, theo hiệp định Thương mại hàng hóa ASEAN (ATIGA) thì thuế nhập khẩu ô tô từ các nước ASEAN vào Việt Nam sẽ giảm về 0%, với điều kiện áp dụng là tỷ lệ nội địa hóa của xe phải đặt từ 40% Đây là một thử thách rất lớn đối với ngành công nghiệp ô tô Việt Nam khi phải đối mặt với các xe nhập khẩu từ các nước ASEAN nhưng cũng là một cơ hội để những doanh nghiệp sản xuất ô tô trong nước đạt tỷ lệ nội địa 40% có thể mở rộng thị trường xuất khẩu Về phía chính phủ Việt Nam với việc ra nghị định 116/2017, nghị định quy định điều kiện sản xuất, lắp ráp, nhập khẩu và kinh doanh dịch vụ bảo hành, bảo dưỡng ô tô, cho thấy chính phủ vẫn quyết tâm phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam Với những quyết tâm của chính phủ, các doanh nghiệp sản xuất ô tô trong nước từ trước đến nay vẫn luôn cố gắng tăng tỷ lệ nội địa hoá nhưng hiện vẫn chỉ đạt từ 15-37% tuỳ dòng xe và tuỳ từng doanh nghiệp Phần nội địa hoá của các doanh nghiệp hiện nay tập trung vào phần chế tạo khung vỏ xe và cụm nội thất, trong đó phần chế tạo khung vỏ xe có thể được tính tỷ lệ nội địa hoá lên đến 32.5 % (theo quyết định số 28/2004/QĐ-BKHCN) Khung vỏ xe là thành phần chiếm tỷ lệ khối lượng rất lớn của khối lượng bản thân xe (đặc biệt là dòng xe khách) cũng như là thành phần quyết định tới việc bố trí các khối lượng khác trên xe nên việc thiết kế chế tạo khu vỏ xe ảnh hưởng trực tiếp vào tính năng động học và động lực học của xe Hiện nay việc tính toán tính năng động học và động lực học của xe hoàn toàn bằng thực nghiệm rất tốn kém, do đó việc tính toán mô phỏng bằng phần mềm chuyên dùng sẽ mang lại nhiều lợi thế cho các doanh nghiệp về mặt chi phí và thời gian trước khi đi vào thực nghiệm và sản xuất Trong các tính năng động học và động lực học thì tính năng ổn định chuyển động ngang của xe đặc biệt là xe buýt giường nằm đang được quan tâm và chú ý nhiều nhất do nhiều vụ tại nạn liên quan đến vấn đề này
Vì lý do đó tác giả chọn đề tài: “PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐỘNG LỰC HỌC THEO PHƯƠNG NGANG XE KHÁCH GIƯỜNG NẰM BẰNG MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC PHẲNG HAI DÃY VỚI MÔ HÌNH LỐP XE PHI TUYẾN” để từng bước xây dựng mô hình xe ngày càng gần với thực tế Kết quả tính toán dùng để phân tích tính năng an toàn trong chuyển động ngang, đồng thời đề xuất phương án cải thiện tính năng động học và động lực học của xe khách giường nằm HB120, cũng như làm cơ sở để tính toán cho những dòng xe khác.
Tổng quan nghiên cứu trong và ngoài nước
- Đề tài luận văn thạc sĩ “Phân tích ổn định chuyển động quay vòng xe khách giường nằm bằng mô hình động lực học phẳng” do Nguyễn Duy Bảo thực hiện,
2013 [2] Đề tài trên được xây dựng trên mô hình động lực học chuyển động phẳng của xe khi quay vòng dạng 2 bánh Xe chuyển động với vận tốc dọc theo chiều trục xe không đổi trong suốt quá trình quay vòng hoặc vượt xe khác Sử dụng hàm bước để mô tả góc đánh lái của xe Sử dụng mô hình lốp bánh xe tuyến tính để xác định lực ngang ảnh hưởng tới xe Đề tài đã đánh giá được đặc tính quay vòng trong tất cả các trường hợp tải trọng của xe, xác định được vận tốc tới hạn cho phép đảm bảo điều kiện trượt ngang khi xe quay vòng, xác định các thông số động học và động lực học của xe tại vị trí từng bánh xe trước, sau riêng biệt theo thời gian Tuy nhiên đề tài chưa đánh giá được ảnh hưởng của các ngoại lực tác dụng lên xe cũng như lực kéo của bánh xe chủ động có thể làm cho xe chuyển động theo chiều dọc với vận tốc thay đổi, việc đánh lái với góc lái thay đổi đột ngột theo hàm bước không phù hợp với thực tế, mô hình bánh xe phi tuyến chỉ phù hợp khi xe đánh lái với góc lái nhỏ
- Đề tài luận văn thạc sĩ “Phân tích ổn định chuyển động ngang của xe khách giường nằm HB120 bằng mô hình động lực học một dãy phi tuyến” do Nguyễn
Trường Lĩnh [3] thực hiện Đề tài này đã so sánh được tính năng động học và động lực học khi xe chuyển động ngang dựa trên mô hình lốp phi tuyến với trường hợp dựa trên mô hình lốp xe tuyến tính Tuy nhiên, khi đánh lái thì góc lái của bánh lái hai bên khác nhau mà đề tài này chỉ mô phỏng động học và động lực học trên một dãy bánh xe nên chưa đánh giá được ảnh hưởng của ngoại lực tác dụng lên xe khi quay vòng như xe thực tế được
- Đề tài luận văn thạc sĩ “Khảo sát ảnh hưởng của hệ thống treo đến đặc tính ổn định ngang của xe MobiHome HB120 khi chuyển động quay vòng trên mặt đường mấp mô” do Nguyễn Xuân Ngọc thực hiện, 2016 [4] Tác giả chỉ khảo sát đánh giá ảnh hưởng độ cứng của giảm chấn khi xe chuyển động qua mặt đường mấp mô từ đó xác định vận tốc nguy hiểm của xe Tuy nhiên, đề tài này chưa đánh giá được ảnh hưởng của ngoại lực tác dụng lên xe khi quay vòng như xe thực tế được
- Đề tài luận văn thạc sĩ “Phân tích động lực học quay vòng của xe khách giường nằm HB120 bằng mô hình động lực học phẳng bốn bánh” do Lê Quang
Thống thực hiện, 2017 [5] Tác giả tập trung vào việc nghiên cứu mô hình động lực học phẳng bốn bánh từ đó phân tích vai trò và ý nghĩa của các thông số cơ sở ảnh hưởng đến tính năng động học và động lực học chuyển động ngang của xe Tuy nhiên, đề tài này chưa đánh giá được ảnh hưởng của lốp xe thực tế ảnh hưởng lên xe khi quay vòng
- Sách Vehicle Dynamics: Theory and Application do Reza N Jazar viết được nhà xuất bản Springer xuất bản năm 2008 [1] Trong chương 9, 10, 11 tác giả trình bày cơ sở động lực học mô hình động lực học phẳng một dãy
- Bài báo khoa học: “Study of the Vehicle Controllability and Stability Based on Multi – body System Dynamics” (The Open Mechanical Engineering Journal,
2014, 8, 865 – 871) của tác giả Lin Hu, Shengyong Fang, Jia Yang, [8] Trong bài báo này tác giả đã sử dụng phần mềm ADAMS/CAR để tiến hành khảo sát mô phỏng đặc tính kiểm soát và ổn định của xe như khả năng quay vòng, khả năng trượt trên đường dốc có chướng ngại vật, khả năng hồi vị của hệ thống lái; kết quả rút ra được là để cải thiện đặc tính tối ưu đó là có 3 yếu tố: khối lượng ô tô, tải trọng đặt lên cầu trước và độ cứng xoắn của thanh ổn định chống lật sau
1.2.3 Lý do chọn đề tài
- Tính ổn định là thuộc tính quan trọng được thiết lập bằng mô hình động lực học trong mặt phẳng đường có ý nghĩa quan trọng khi khảo sát thuộc tính chuyển động của ô tô và để phát triển các đề tài trên tác giả chọn đề tài “PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐỘNG LỰC HỌC THEO PHƯƠNG NGANG XE KHÁCH GIƯỜNG
NẰM BẰNG MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC PHẲNG HAI DÃY VỚI MÔ HÌNH LỐP XE PHI TUYẾN” nhằm mô phỏng và phân tích đánh giá tính năng chuyển động quay vòng, nâng cao tính năng an toàn chuyển động và tăng tính cơ động cả ở tốc độ thấp và tính ổn định khi chuyển động ở tốc độ cao.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Trong phạm vi giới hạn về thời gian, nguồn lực và yêu cầu của luận văn thạc sĩ đề tài này nghiên cứu như sau:
Chọn xe khách giường nằm HB120 do công ty sản xuất và lắp ráp ô tô Trường Hải chế tạo là đối tượng cụ thể để tiến hành nghiên cứu Xác định các thông số ảnh hưởng đến tính năng động học và động lực học chuyển động ngang của xe theo mô hình động lực học hai dãy với mô hình lốp xe phi tuyến, các thông số này sẽ được nghiên cứu, xác định bằng phương pháp thu thập dữ liệu và mô phỏng
1.3.2 Phạm vi nghiên cứu Đề tài này thực hiện nghiên cứu cơ sở tính toán mô phỏng động học và động lực học chuyển động ngang của ô tô mô hình động lực học hai dãy phi tuyến Từ đó sử dụng các thông số cụ thể được xác định từ đối tượng nghiên cứu như nêu trên, tiến hành mô phỏng để có được kết quả tính toán mô phỏng Kết quả tính toán mô phỏng của các mô hình toán học mô tả động học và động lực học chuyển động ngang sẽ được phân tích và đánh giá
- Xe chuyển động đều và quay vòng đều trên đường nằm ngang
- Mặt đường cứng tuyệt đối
- Khả năng bám ngang của các bánh xe là như nhau.
Mục tiêu nghiên cứu
Xây dựng và phát triển mô hình động lực học của xe trong mặt phẳng đường dạng 4 bánh trong đó sử dụng mô hình động lực học lốp xe phi tuyến
- Phân tích tính năng động lực học chuyển động của xe buýt giường nằm HB120 khi vào cua bằng mô hình động lực học phẳng dạng 2 dãy 4 bánh xe trong đó sử dụng mô hình động lực học lốp xe dạng phi tuyến
- So sánh đánh giá sự khác biệt so với kết quả đã tính được từ mô hình sử dụng lốp xe tuyến tính.
Nội dung nghiên cứu
- Mô hình động lực học lốp xe tuyến tính và phi tuyến
- Mô hình toán học mô tả tính năng động học và động lực học chuyển động ngang của xe theo mô hình động lực học hai dãy phi tuyến
- Các thông số tính toán động học và động lực học xe khách giường nằm HB 120
- Giải được bài toán tính toán mô phỏng động học và động lực học chuyển động theo phương ngang của xe từ mô hình toán học
- Phân tích kết quả tính toán mô phỏng từ đó đánh giá được các tính năng về động học và động lực học, an toàn của xe trong quá trình chuyển động theo phương ngang.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Xây dựng mô hình toán học mô hình hoá, khảo sát tính năng động lực học chuyển động của xe khách giường nằm HB120 nói riêng và các dạng ô tô khác nói chung
- Xây dựng cơ sở dữ liệu tính toán và phân tích tính năng động lực học chuyển động của xe trong mặt phẳng đường trong đó lần đầu tiên mô hình lốp xe phi tuyến được sử dụng
Kết quả thu được là cơ sở để có thể phân tích sự ảnh hưởng của các thông số thiết kế của xe khách giường nằm HB120 cũng như các loại ô tô khác đến tính năng động lực học, an toàn chuyển động của xe khi vào cua và chuyển làn từ đó góp phần cải tiến thiết kế nhằm nâng cao tính năng động lực học và ổn định an toàn chuyển động của xe.
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu của đề tài này là phương pháp lý thuyết kết hợp với mô phỏng
- Nghiên cứu lý thuyết các mô hình động học và động lực học lốp xe và chuyển động ngang của xe
- Mô phỏng động học và động lực học chuyển động ngang của xe.
Tiến độ thực hiện luận văn dự kiến
Viết luận văn và sửa chữa
CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA XE TRONG MẶT PHẲNG ĐƯỜNG
Mô hình động lực học lốp xe
Lốp xe là một bộ phận quan trọng của một chiếc xe Lốp xe không chỉ chịu trọng lượng của toàn bộ xe và hỗ trợ dập tắt rung động khi xe di chuyển trên đường không bằng phẳng mà chúng còn tạo ra các lực cần thiết để tăng tốc hoặc giảm tốc xe, thay đổi hướng chuyển động của xe Từ quan điểm cơ học hoặc mô hình hoá, lốp xe là một bộ phận phức tạp được làm từ các hợp chất phức tạp của nhiều vật liệu khác nhau, lưu hoá cùng nhau sau một quá trình chế tạo phức tạp Một mô hình lốp xe là một mô tả toán học về đặc tính của lốp xe có thể bao gồm một số lĩnh vực vật lý như: kết cấu cơ khí, nhiệt động lực học, lưu chất, hoá học, truyền nhiệt, ma sát học,…
Trong phần này chỉ trình bày các mô hình tính động học và động lực học lốp xe
2.1.1 Mô hình động học lốp xe
Hình 2.1: Mô hình động học của lốp xe chuyển động với vận tốc tức thời v, góc trượt ngang α và góc đánh lái δ
Xét mô hình lốp xe như Hình 2.1, có 2 trường hợp có khả năng xảy ra là vec- tơ vận tốc tức thời tại vị trí tâm tiếp xúc bánh xe với mặt đường v có thể nằm trong hay nằm ngoài khoảng giữa hai trục toạ độ trung gian x và trục toạ độ bánh xe x w , lần lượt được thể hiện ở Hình 2.1a và 2.1b
Hệ trục tọa độ bánh xe B w đặt tại tâm vết tiếp xúc bánh xe với mặt đường được thể hiện như hình 2.1a Phương và hướng của hệ trục toạ độ Bw được xác định bởi một hệ trục toạ độ khác, có các phương song song với hệ toạ độ thân xe B(x, y) Góc quay của bánh xe dẫn hướng δ là góc tạo bởi trục toạ độ x quét sang trục x w theo chiều quay trục z Góc lệch bên lốp xe α là góc tạo bởi sự quét trục x w của hệ trục toạ độ bánh xe B w sang vec-tơ vận tốc tức thời của bánh xe v Tương tự, góc lệch toàn cục β là góc tạo bởi sự quét trục x của hệ trục toạ độ trung gian B sang vec-tơ vận tốc tức thời của bánh xe v Các góc α, β, δ trong hình 2.1a có giá trị dương và có quan hệ như sau:
Trong thực tế chuyển động, khi bánh xe dẫn hướng chuyển động hướng tới, mối quan hệ giữa các góc α, β, δ trong trường hợp này cho thấy rằng vec-tơ vận tốc v nằm giữa khoảng hai trục toạ độ x và x w Trường hợp thực tế có thể xảy ra được thể hiện Hình 2.1b Góc đánh lái sẽ làm quay hướng tới của lốp xe một góc δ Tuy nhiên, do sự biến dạng đàn hồi của lốp xe, làm cho vec-tơ vận tốc của lốp xe v quay trễ hơn so với hướng tới của lốp xe (tức trục x w ), tạo thành góc trượt ngang toàn cục β, lúc này β < δ Do vậy, trong trường hợp này góc đánh lái bánh xe dẫn hướng là dương tạo ra góc trượt ngang lốp xe âm Phân tích Hình 2.1b và sử dụng định nghĩa chiều dương của các góc cho thấy rằng ngay cả trong trường hợp thực tế thì biểu thức (2.1) vẫn đúng cho cả hai trường hợp như Hình 2.1a và 2.1b
Góc lệch bên α là nguyên nhân sinh ra lực ngang tại lốp xe Trong phân tích động lực học của xe, mô hình lốp xe tập trung vào các lực và mô men được tạo ra giữa lốp và mặt đường Các mô hình lốp thực nghiệm có hiệu quả với độ chính xác cao trong phân tích động lực xe, đặc biệt là trên đường bằng phẳng, cứng và đáp ứng tần số thấp Trong phạm vi đề tài này chỉ trình bày hai dạng mô hình lốp xe tuyến tính và mô hình lốp xe phi tuyến
2.1.2 Mô hình động lực học lốp xe tuyến tính Đối với mô hình lốp xe đơn giản lực ngang lốp xe là hàm tuyến tính theo góc trượt (trong mô hình này tải trọng lốp không đổi) ywi i i
Trong đó: C i là độ cứng góc lệch bên của bánh xe thứ i
i là góc lệch bên của bánh xe thứ i
2.1.3 Mô hình động lực học lốp xe đồng dạng
Hình 2.2: Mô hình lốp xe đồng dạng
Trong đó: F z : Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên bánh xe
F y : Phản lực ngang mặt đường tác dụng lên bánh xe Mô hình có tính đến ảnh hưởng của phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên bánh xe F z (như trong Hình 2.2) và ma sát lốp xe với mặt đường dẫn đến mối quan hệ phi tuyến của các lực tại lốp xe là một hàm của góc trượt và phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên lốp xe Khi phản lực pháp tuyến của mặt đường F z tác dụng lên lốp xe bị giảm thì phản lực ngang khi góc lệch bên cố định sẽ giảm do áp lực giảm giữa mặt đường và mặt tiếp xúc lốp
Các thí nghiệm chứng minh rằng lực ngang được chuẩn hoá khi đo cho các góc lệch bên khác nhau dẫn đến cùng một đường cong lực ngang / góc lệch bên, với lực ngang được chuẩn hóa F y và góc lệch bên được chuẩn hóa được xác định bởi: y y z
Trong đó μ là hệ số ma sát giữa lốp xe và mặt đường và C F F z
là độ cứng góc lệch bên là một hàm theo phản lực pháp tuyến của mặt đường Mối quan hệ này của các đường cong lực ngang / góc lệch bên dẫn đến khả năng mô hình hóa thực nghiệm của lốp xe với các phản lực pháp tuyến của mặt đường khác nhau dựa trên mối quan hệ thu được ở tải trọng thẳng đứng F z 0 bằng cách điều chỉnh cả tải trọng ngang và độ cứng ngang trong vùng tuyến tính của các đường cong lực ngang/ góc lệch bên
Pacejka đề xuất trong rằng phản lực ngang được chia tỷ lệ theo tỷ lệ của phản lực pháp tuyến với phản lực pháp tuyến danh nghĩa F z / F z 0 với góc lệch bên tương đương được xác định bởi:
(2.6) Tuy nhiên, mô hình lốp xe vẫn cần các hàm để tính toán các lực ngang phản lực pháp tuyến danh nghĩa và độ cứng góc lệch bên được điều chỉnhC F F z
, do đó mô hình công thức ma thuật do Pacekja được phát triển và sử dụng
2.1.4 Mô hình động lực học lốp xe phi tuyến
Khi góc lệch bên lớn, mô hình tuyến tính (2.2) không thể mô tả đặc tính lốp xe do đó trong đề tài này sẽ sử dụng mô hình lốp xe Pacejika theo công thức sau:
B i : là hệ số tính đến ảnh hưởng độ cứng lốp xe thứ i
C i : là hệ số tính đến ảnh hưởng của hình dạng lốp xe thứ i
D i : là hệ số tính đến ảnh hưởng của gai lốp xe thứ i
E i : là hệ số tính đến ảnh hưởng độ cong lốp xe thứ i
Mô hình động lực học của xe
Mô hình động lực học của xe gồm có mô hình một dãy và mô hình hai dãy Trong đó mô hình hai dãy phù hợp với ô tô thực tế hơn
Hình 2.3: Mô hình động lực học hai dãy
Mô hình ô tô hai dãy bánh xe (two-track model) nghiên cứu chuyển động của ô tô trong trường hợp ô tô chịu tác dụng của phản lực ngang, phản lực tiếp tuyến từ mặt đường lên các bánh xe
Các ký hiệu trong hình vẽ được giải thích như sau:
: Góc quay của bánh dẫn hướng trong (trái) và ngoài (phải)
: Góc lệch bên của bánh xe trước trái, trước phải
: Góc lệch bên của bánh xe sau phải, sau trái
: Góc quay thân xe quanh trục thẳng đứng qua trọng tâm β : Góc lệch vectơ vận tốc v so với phương trục x β 1 , β 2 : Góc lệch giữa vectơ vận tốc v 1 , v 2 với trục x 1 , x 2 β 3 , β 4 : Góc lệch giữa vectơ vận tốc v 3 , v 4 với trục x 3 , x 4 v : Vận tốc chuyển động của xe v x , v y : Các thành phần vận tốc ô tô trong hệ toạ độ trọng tâm
F yw : Phản lực ngang từ mặt đường tác dụng lên bánh xe trước trái
F yw : Phản lực ngang từ mặt đường tác dụng lên bánh xe trước phải
F yw : Phản lực ngang từ mặt đường tác dụng lên bánh xe sau phải
F yw : Phản lực ngang từ mặt đường tác dụng lên bánh xe sau trái
F xw : Phản lực tiếp tuyến từ mặt đường tác dụng lên bánh xe trước trái
F xw : Phản lực tiếp tuyến từ mặt đường tác dụng lên bánh xe trước phải
F xw : Phản lực tiếp tuyến từ mặt đường tác dụng lên bánh xe sau phải
F xw : Phản lực tiếp tuyến từ mặt đường tác dụng lên bánh xe sau trái
M z , M z 2 : Mô men quay do sự trượt dọc gây ra ở bánh xe trước trái, phải
M z , M z 4 : Mô men quay do sự trượt dọc gây ra ở bánh xe sau phải, trái w f , w r : Khoảng cách giữa hai tâm vệt bánh xe trước, sau
1, 2 a a : Khoảng cách từ trọng tâm đến tâm vết bánh xe phía trước, phía sau l : Chiều dài cơ sở xe
Giả thuyết xe chuyển động ổn định với x = const, x 0 và bỏ qua sự trượt dọc ở bánh xe nên mô hình chỉ nghiên cứu chuyển động của ô tô theo phương ngang trong mặt phẳng là mô hình có 2 bậc tự do Các bậc tự do này bao gồm:
- Gia tốc theo phương ngang của ô tô trong hệ trục toạ độ cố định ay
- Vận tốc góc quay thân xe ψ
Các thông số động học và động lực học của xe
Do khảo sát xe chuyển động ổn định trên mặt phẳng nên phản lực pháp tuyến được xác định như sau:
- m : khối lượng của xe - g : gia tốc trọng trường - l : chiều dài cơ sở xe - a 1 , a 2 : khoảng cách từ trọng tâm đến tâm vệt bánh xe trước, sau
2.3.2 Động học hệ thống lái [1]
Hình 2.4: Động học hệ thống lái Động học hệ thống lái tuân theo điều kiện Ackerman :
Từ (2.13) và (2.14) suy ra: cot 0 cot i w
- R 1 : là bán kính quay vòng - l : là chiều dài cơ sở
- w : là chiều rộng cơ sở - i , 1 : là góc lái trong - 0 , 2 : là góc lái trong Từ phương trình (2.14) ta có cot cot o i ar w
Đối với mô hình một dãy góc lái được tính theo công thức sau [1]
2.3.3 Góc lệch bên các bánh xe
Từ phương trình (2.1) góc lệch bên của bánh xe có thể xác định như sau:
i i i , i = (1, 2, 3, 4) (2.15) Vận tốc của bánh xe thứ i theo hệ toạ độ B được xác định như sau:
là véc tơ vị trí bánh xe thứ i
là véc tơ vận tốc tại toạ độ trọng tâm
là véc tơ vận tốc góc xoay thân xe
Mở rộng biểu thức trên, véc tơ vận tốc tại bánh xe thứ i được biểu diễn theo véc tơ vận tốc tại toạ độ trọng tâm như sau:
Các thành phần vận tốc tại bánh xe thứ i (i=1, 2, 3, 4) xi x i v v y , v yi v y x i (2.16)
Góc lệch giữa phương vận tốc vi của các bánh xe và phương chuyển động x của bánh xe thứ i được xác định bởi: i arctan yi y i xi x i v v x v v y
- Tại bánh xe trước trái: 1 1 1
- Tại bánh xe trước phải: 2 2 1
- Tại bánh xe sau phải:
- Tại bánh xe sau trái: 4 4 2
- Tại bánh xe sau: r = arctan yr = arctan y 2 xr x v v a v v
Từ công thức (2.15) ta xác định được góc lệch bên tại mỗi bánh xe như sau:
- Tại bánh xe trước trái: 1 = 1 1 = arctan + 1 1
- Tại bánh xe trước phải: 2 2 2 arctan 1 2
- Tại bánh xe sau phải: 3 = 3 = arctan 2
- Tại bánh xe sau trái: 4 = 4 = arctan 2
2.3.4 Phản lực ngang mặt đường tác dụng lên bánh xe
Khả năng ổn định hướng chuyển động của ô tô được đặc trưng bởi độ lớn của phản lực ngang từ mặt đường tác dụng lên bánh xe F ywi Giá trị này phụ thuộc vào góc lệch bên của lốp i
2.3.4.1 Mô hình lốp xe tuyến tính
Từ phương trình (2.2): F ywi C i i do đó - Phản lực ngang tác dụng lên bánh xe trước trái:
- Phản lực ngang tác dụng lên bánh xe trước phải:
- Phản lực ngang tác dụng lên bánh xe sau phải:
- Phản lực ngang tác dụng lên bánh xe sau trái:
Trong đó C i là độ cứng góc lệch bên tại bánh xe thứ i và C f ,C r là độ cứng góc lệch bên tại mỗi bánh xe trước, sau
Với C 1 ,C 2 là hệ số thực nghiệm [2]
2.3.4.2 Mô hình lốp xe phi tuyến
Tương tự từ phương trình (2.7):
F sin arctan arctan thế góc lệch bên các bánh xe từ
(2.28-2.31) vào phương trình ta xác định được phản lực ngang tác dụng lên các bánh xe
C i , E i : là hệ số thực nghiệm Các hệ số còn lại được tính theo công thức sau:
y : là hệ số bám ngang
Với C 1 ,C 2 là hệ số thực nghiệm
2.3.5 Phản lực tiếp tuyến mặt đường tác dụng lên bánh xe
- Lực dọc tác dụng tại bánh xe thứ i theo toạ độ trọng tâm (B)
Phương trình động lực học mô tả chuyển động của xe trong mặt phẳng đường
Mô hình động lực học hai dãy
Phản lực ngang mặt đường tác dụng lên mỗi bánh xe:
Lực ngang tác dụng lên mỗi bánh xe theo tọa độ trọng tâm được xác định như sau:
Suy ra hợp lực tác dụng lên xe theo phương ngang tại tọa độ trọng tâm được tính như sau:
B B B B B y yi y yw i xw i yw o xw o yw yw
Mô men tác dụng lên mỗi bánh xe:
Mô men tác dụng lên xe:
Gia tốc ngang tác dụng lên xe
Lý thuyết khảo sát động lực học của xe
Để khảo sát động lực học chuyển động của xe khi quay vòng ta khảo sát trường hợp sau:
2.5.1 Góc lái là hàm bước
Góc lái là một hàm bước, trong trường hợp này góc lái δ thay đổi đột ngột từ 0 đến giá trị hằng số khác 0 Giá trị và hàm toán học biểu diễn hàm bước của góc lái δ(t) được lấy theo tài liệu [1] trang 689 như sau:
2.5.2 Xác định mômen quán tính khối lượng
Coi xe đang xét như hình hộp chữ nhật đồng chất có kích thước (dài x rộng x cao) là (l.w.h) hình 2.6
Ta có công thức xác định mômen quán tính cho hình hộp chữ nhật đồng chất như sau:
Vì trọng tâm thực tế của xe không trùng với trọng tâm của hình chữ nhật, nên ta dùng công thức chuyển đổi về trọng tâm thực tế của xe hình 2.7
Hình 2.5: Xét xe như hình hộp chữ nhật đồng chất
Công thức dời toạ độ trọng tâm
Với I - là mômen quán tính đối với trục đi qua trong tâm xe
I ’ - là mômen quán tính đối với trục ban đầu e - là khoảng cách từ trọng tâm thực tế của xe đến trọng tâm hình hộp chữ nhật m- Khối lượng của xe
Hình 2.6: Chuyển đổi toạ độ trọng tâm hình chữ nhật về toạ độ trọng tâm thực tế của xe Trong đó: h – Chiều cao trọng tâm thực tế của xe h cn - Chiều cao trọng tâm của hình hộp chữ nhật
2.5.3 Các điều kiện tính toán
Góc lái bị giới hạn bởi:
Vận tốc góc lái bị giới hạn bởi:
Lý thuyết về tính ổn định ngang của xe
Tính chất ổn định của ô tô là tính chất đảm bảo không bị lật đổ hoặc trượt khi ô tô đứng yên cũng như khi nó chuyển động Mất ổn định có thể xảy ra theo phương ngang hoặc phương dọc, trong đó phương ngang dễ xảy ra hơn Tác nhân gây mất ổn định là lực quán tính ly tâm khi ô tô chuyển động trên đường vòng, thành phần phát sinh do trọng lực khi ô tô chuyển động trên đường nghiêng, lực gió ngang, và do các xung động từ đường khi đi trên đường mấp mô
Tính ổn định được đánh giá thông qua vận tốc giới hạn lớn nhất của ô tô trên đường vòng với bán kính cong nhất định, bằng góc nghiêng lớn nhất của mặt đường, theo điều kiện lật đổ ngang
2.6.2 Xác định các điều kiện tới hạn theo ổn định ngang
Xét trường hợp ô tô quay vòng trên đường bằng, bỏ qua ảnh hưởng độ nghiêng ngang của thùng xe và độ đàn hồi của lốp, sự trượt ngang của các bánh xe có thể xuất hiện do tác dụng của lực quán tính ly tâm Fy(t) ở thời điểm lực ngang bằng lực bám ngang của bánh xe với mặt đường, tức là:
Hình 2.7: Sơ đồ lực tác dụng khi ô tô chuyển động quay vòng trên đường ngang
Thay vào công thức trên các giá trị của lực bám ngang và lực quán tính ly tâm chúng ta có:
y : Hệ số bám ngang v: Vận tốc xe (m/s) R: Bán kính quay vòng (m)
G: Trọng lượng ô tô (kg.m/s 2 ) g: Gia tốc trọng trường (m/s 2 ) Ở thời điểm bắt đầu trượt ngang thì v = v ght , ta tìm được tốc độ giới hạn theo điều kiện trượt ngang: ght y v gR (2.64)
Hình 2.8: Sơ đồ lực tác dụng khi ô tô chuyển động rẽ phải trên đường ngang
Xét cân bằng mô-men đối với trục nối tâm vết tiếp xúc bánh xe trước và sau bên trái
Với: S: Chiều rộng cơ sở của ô tô b: Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm đến bánh xe h 0 : Chiều cao trọng tâm xe
F ZR : Tổng phản lực pháp tuyến tại các bánh xe phía trong hướng quay vòng
Trong trường hợp rẽ phải, như hình 2.9, và bắt đầu lật sang trái Các bánh xe bên phải bị nhấc khỏi mặt đường, phản lực pháp tuyến tại đó triệt tiêu, xét cân bằng mô-men tại thời điểm này Do đó:
Vận tốc tới hạn theo điều kiện lật ngang: ln
THÔNG SỐ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC XE KHÁCH GIƯỜNG NẰM HB120
Thông số kích thước
Bảng 3.1: Thông số kích thước của xe TT Thông tin chung Đơn vị Giá trị các thông số
1 Kích thước bao (Dài x Rộng x Cao) mm 12000x2500x3700
2 Chiều dài cơ sở mm 6150
5 Vết bánh xe sau phía ngoài mm 2200
6 Chiều dài đầu xe mm 2630
7 Chiều dài đuôi xe mm 3220
8 Khoảng sáng gầm xe mm 210
Bảng 3.2: Thông số khi xe đầy tải
Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 Chiều dài cơ sở của xe l 6,150 M
Khoảng cách từ trọng tâm ôtô đến cầu trước a 1
Khoảng cách từ trọng tâm ôtô đến cầu sau a 2
4 Khối lượng ôtô khi đầy tải m 16110 Kg
5 Mômen quán tính đối với trục z I zz 202808 kg.m 2
6 Khoảng cách từ tâm cản gió chính diện đến trọng tâm xe e sp 6,448 M
Thông số khối lượng
- Khối lượng khung gầm có gắn động cơ : m nt = 7215 (kg)
- Khối lượng khung vỏ và sàn của ô tô khách, xác định gần đúng theo diện tích sàn ô tô (1m 2 tương ứng với 150,67 (kg):
- Khối lượng giường nằm: m gn = (38 x 30) = 1140 (kg)
- Khối lượng hai ghế ngồi (ghế lái và ghế hướng dẫn viên): m gh =(15x2)0 (kg)
- Khối lượng hệ thống điều hòa: m đh = 200 (kg)
- Khối lượng nhiên liệu: m nl 45 (kg)
- Khối lượng toilet: m tl = 260 (kg)
3.2.1 Khối lượng bản thân: m 0 = m nt + m kvx + m gn + m gh + m đh + m nl + m tl = 7215 + 4520 + 1140 + 30
- Khối lượng hành khách: Q = 40 x 60 = 2400 (kg) (60 kg/ 1 người)
3.2.2 Khối lượng toàn bộ: m= m 0 + Q = 13710 + 2400 = 16110 (kg)
3.2.3 Thông số phân bố khối lượng
Hình 3.1: Bố trí chung của xe khách giường nằm HB120
Sự phân bố khối lượng lên các trục của ô tô khi không tải và khi đầy tải được xác định trên cơ sở giá trị các thành phần khối lượng và vị trí tác dụng của chúng lên các trục ô tô Kết quả tính toán được cho trong bảng sau:
Bảng 3.3: Thông số phân bố khối lượng của xe
STT Thành phần khối lượng Đơn vị
1 Khung gầm có gắn động cơ kg 7215 1935 5280
2 Khung vỏ và sàn kg 4520 2160 2360
4 Ghế lái xe và ghế phụ kg 30 30 0
5 Hệ thống điều hòa kg 200 150 50
7 Hệ thống điều hòa kg 345 345 0
8 Khối lượng bản thân ô tô kg 13710 5150 8560
10 Khối lượng toàn bộ của ô tô kg 16110 6110 10000
Khối lượng hành khách phân bố lên cầu sau được xác định bằng phương pháp viết phương trình mô men trọng lượng của từng người đối với trục 1 với toạ độ trọng tâm được xác định trước
3.2.4 Thông số toạ độ trọng tâm
Theo bảng thông số khối lượng của xe, ta xác định toạ độ trọng tâm bằng phương pháp lý thuyết
Bảng 3.4: Thông số khối lượng của xe
Ký hiệu Phân loại m i (kg) h i (m) m i h i (kg.m) m nt Khối lượng khung gầm có gắn động cơ 7215 1200 8658000 m kvs Khối lượng khung vỏ và sàn 4520 2070 9356400 m gn Khối lượng giường nằm 1140 2300 2622000 m gh Khối lượng ghế lái xe và ghế hướng dẫn viên 30 1850 55500 m đh Khối lượng hệ thống điều hòa 200 3400 680000 m tl Khối lượng toilet 260 2200 572000 m nl Khối lượng nhiên liệu 345 900 310500 m 0 Khối lượng bản thân của ô tô 13710 h o 22254400
Q Khối lượng hành khách 2400 2100 5040000 m 1/2 Khối lượng ô tô khi chứa 1/2 tải 14910 h 1/2 2520000 m Khối lượng toàn bộ của ô tô 16110 h 27294400
Ghi chú: Trong trường hợp ô tô chứa 1/2 tải, xem tất cả 1/2 tải đặt lên cầu trước
Sau khi thay các giá trị cụ thể ta tính được toạ độ trọng tâm của xe trong trường hợp không tải, 1/2 tải và đầy tải Kết quả được thể hiện trong bảng 3.3
Bảng 3.5: Thông số toạ độ trọng tâm của xe Ô TÔ KHÁCH THÔNG SỐ a 1 (m) a 2 (m) h (m)
3.3 Thông số mô hình lốp xe
3.3.1 Thông số mô hình lốp xe tuyến tính [9]
3.3.2 Thông số mô hình lốp xe phi tuyến [10]
Bảng 3.6: Thông số lốp xe phi tuyến theo mô hình Pacejka STT Tên gọi
Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 Hệ số tính đến ảnh hưởng độ cứng lốp trước B f 10,96 2 Hệ số tính đến ảnh hưởng độ cứng lốp sau B r 12,67 3
Hệ số tính đến ảnh hưởng hình dạng lốp trước C f
1,3 4 Hệ số tính đến ảnh hưởng hình dạng lốp sau C r 1,3 5 Hệ số tính đến ảnh hưởng gai lốp trước D f 4560,40
6 Hệ số tính đến ảnh hưởng gai lốp sau D r 3947.81 8 Hệ số tính đến ảnh hưởng độ cong lốp trước E f -0,5 9 Hệ số tính đến ảnh hưởng độ cong lốp sau E r -0,5
Thông số tính toán mô hình lốp xe
Mô hình lốp xe tuyến tính
TÍNH TOÁN VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
Sơ đồ tiến trình thực hiện tính toán mô phỏng
- y : chuyển vị theo phương ngang - dy: vận tốc theo phương ngang - ddy: gia tốc phương ngang - ψ: chuyển vị góc xoay thân xe - dψ: vận tốc xoay thân xe - ddψ: gia tốc xoay thân xe
Thông số HB120 Thông số lực tác dụng
Mô hình động lực học phẳng bốn bánh Lực ngang F y (t)
Mô hình động lực học theo phương ngang 2 bậc tự do
Hình 4.1: Sơ đồ tính toán mô phỏng
Mô hình lốp xe phi tuyến
Khảo sát động học và động lực học theo phương ngang
4.2.1 Khảo sát góc lái là hàm bước theo thời gian
- Góc lái là một hàm bước, trong trường hợp này góc lái δ thay đổi đột ngột từ 0 đến giá trị hằng số khác 0 Giá trị và hàm toán học biểu diễn hàm bước của góc lái δ(t) được lấy theo tài liệu [1] trang 689 như sau:
Hình 4.2: Đồ thị góc lái là hằng số
Dựa vào đồ thị ta thấy, góc lái là hàm bước thì góc lái thay đổi đột ngột từ 0 đến 0.2 rad ngay từ đầu Như vậy góc lái là hàm bước không phù hợp với thực tế do tài xế cần tăng góc đánh lái với một thời gian nhất định cho đến khi giữ lái Tuy nhiên góc đánh lái là hàm bước có thể dùng để đánh giá tính năng ổn định của xe sau khi tài xế giữ lái
4.2.2 Sự biến thiên của lực ngang Fy (N) theo góc lệch bên bánh xe
Hình 4.3: Đồ thị lực ngang một bánh xe theo góc lệch bên bánh xe
Dựa vào đồ thị ta thấy, khi góc lệch bên bánh xe tăng dưới 0.1 (rad) ≈ 5.7 0 thì cả hai mô hình lốp xe tuyến tính và lốp xe phi tuyến đều tăng lực ngang tuyến tính theo góc lệch bên giống nhau Khi tiếp tục tăng trên 0.1 (rad) lúc này mới có sự khác biệt, mô hình lốp xe tuyến tính vẫn tăng lực ngang tuyến tính trong khi mô hình lốp xe phi tuyến do ảnh hưởng của độ cứng lốp, hình dạng lốp, cấu trúc gai lốp, độ cong lốp xe nên lực ngang lúc này tăng chậm dần và gần như không đổi khi góc lệch bên đạt 0.5 (rad) ≈ 28.6 0
4.2.3 Sự biến thiên của lực ngang Fy (N) theo thời gian
Lực ngang tổng cộng tác dụng tại tọa độ trọng tâm được xác định theo biểu thức (2.50) Lực ngang thành phần được xác định theo biểu thức (2.46-2.49) Lực ngang
F y là hàm phụ thuộc vào góc lái
Giá trị lực ngang tác dụng ban đầu, tại ngay thời điểm khác không (t ≠ 0) đối với góc lái là hàm bước: Với mô hình lốp xe tuyến tính lực ngang được đo bằng tích số của độ cứng góc lệch bên của bánh xe và giá trị góc lệch bên bánh xe theo biểu thức
(2.32 - 2.35) Với mô hình lốp xe phi tuyến lực ngang được tính theo công thức Pacejika theo biểu thức (2.7) Lực ngang thay đổi trong khoảng thời gian ban đầu là 3(s), Hình 4.4, sau đó đạt giá trị ổn định và bằng chính giá trị tính toán được ở trạng thái tĩnh Lực ngang F y (t) có giá trị lớn nhất xảy ra trong trường hợp đầy tải, và đây chính là giá trị cực đại tới hạn cho phép của xe
Hình 4.4: Lực ngang tổng cộng tác dụng tại trọng tâm xe
Vận tốc 40 km/h Góc lái 0.2 rad
Vận tốc 40 km/h Góc lái 0.4 rad
Vận tốc 60 km/h Góc lái 0.2 rad
Lốp phi tuyến Lực ngang Fy (N) 74111 75289 142467 128671 305607 140629 Độ chênh lệch lực ngang Fy (%) 1.6 10.7 117.3
Bảng 4.1: Lực ngang các mô hình lốp xe khi thay đổi vận tốc và góc lái
- Khi khảo sát ở vận tốc 40km/h và góc lái 0.2 rad thì góc lệch bên các bánh xe còn nhỏ do đó không có nhiều khác biệt về lực ngang giữa mô hình lốp xe tuyến tính và mô hình lốp xe phi tuyến
- Khi khảo sát ở vận tốc 40km/h và góc lái 0.4 rad lúc này do góc lái tăng gấp đôi nên góc lệch bên các bánh xe tăng do đó bắt đầu có sự khác biệt về lực ngang giữa mô hình lốp xe tuyến tính và mô hình lốp xe phi tuyến khoảng 10.7% (bảng
- Khi khảo sát ở vận tốc 60km/h và góc lái 0.2 rad lúc này do vận tốc tăng gấp rưỡi nên góc lệch bên các bánh xe tăng nhanh do đó có sự khác biệt lớn về lực ngang giữa mô hình lốp xe tuyến tính và mô hình lốp xe phi tuyến khoảng 117.3% (bảng
- Giá trị lực ngang ở các điều kiện khác nhau của mô hình lốp xe phi tuyến cho kết quả tương đương hoặc nhỏ hơn mô hình lốp xe tuyến tính
- Tăng vận tốc khảo sát gây ra sự khác biệt về góc lệch bên nhiều hơn so với tăng góc lái do đó mô hình lốp xe phi tuyến chênh lệch nhiều với mô hình lốp xe tuyến tính ở vận tốc cao
4.2.4 Khảo sát sự biến thiên mô men theo thời gian
Mô-men M z được xác định theo công thức (2.51-2.55), phụ thuộc vào giá trị lực ngang Mà lực ngang phụ thuộc vào tải trọng nên trong trường hợp đầy tải, lực ngang đạt giá trị cực đại và mô-men M z lớn nhất làm cho xe mất ổn định
Hình 4.5: Mô-men tổng cộng tác dụng tại trọng tâm xe
Vận tốc 40 km/h Góc lái 0.2 rad
Vận tốc 40 km/h Góc lái 0.4 rad
Vận tốc 60 km/h Góc lái 0.2 rad Lốp tuyến tính
Lốp phi tuyến Mô men tổng
Bảng 4.2: Mô men tổng các mô hình lốp xe khi thay đổi vận tốc và góc lái
Khi góc lái tăng đột ngột F y đạt giá trị cực đại nên mô-men M z lớn nhất làm cho xe mất ổn định, khi ngừng đánh lái mô men sẽ giảm về mức ổn định
- Khi khảo sát ở vận tốc 40km/h và góc lái 0.2 rad thì lực ngang tại các bánh xe còn nhỏ do đó mô men tổng của xe nhỏ Góc lệch bên của các bánh xe cũng còn nhỏ nên sự chênh lệch mô men giữa mô hình lốp xe tuyến tính và phi tuyến cũng ít
- Khi khảo sát ở vận tốc 40km/h và góc lái 0.4 rad lúc này do góc lái tăng gấp đôi nên lực ngang tăng cao tại các bánh xe, đối với lốp xe tuyến tính lực ngang các bánh xe vẫn tăng tuyến tính, chưa có sự chênh lệch về lực ngang lớn giữa các bánh xe nên mô men tổng vẫn nhỏ Đối với lốp xe phi tuyến bắt đầu có sự chênh lệch lực ngang khi các bánh xe có góc lệch bên khác nhau
- Khi khảo sát ở vận tốc 60km/h và góc lái 0.2 rad lúc này do vận tốc tăng gấp rưỡi nên góc lệch bên các bánh xe tăng nhanh sự khác biệt của lực ngang các bánh xe cũng khác nhau làm cho mô men quán tính tăng cao, xe hoạt động mất ổn định Đối với mô hình lốp xe tuyến tính lực ngang 2 bánh trước vẫn tăng tuyến tính và lớn hơn 2 bánh sau làm xe quay vòng thừa theo chiều đánh lái Đối với mô hình lốp xe phi tuyến lực ngang 2 bánh trước tăng chậm dần và thấp hơn 2 bánh sau làm xe có xu hướng quay vòng thiếu ngược chiều lái (bảng 4.2).
4.2.5 Chuyển vị theo phương ngang
Hình 4.6: Chuyển vị theo phương ngang theo thời gian
- Khi đánh lái đột ngột thì chuyển vị tăng nhanh và tăng tuyến tính khi giữ lái
Khảo sát tính ổn định chuyển động theo phương ngang
4.3.1 Khảo sát giá trị cực đại F y theo đều kiện bám và điều kiện lật ngang của xe
Giới hạn vận tốc chuyển động vxc của xe trong quá trình chuyển động quay vòng nhằm đảm bảo tính năng ổn định và độ an toàn, được xác định bằng phương pháp so sánh giá trị lực Fy tính toán được theo (2.50) với giá trị lớn nhất của lực bám ngang Fyφ và lực lật ngang lớn nhất Fyroll, lần lượt thỏa đều kiện bám và điều kiện lật ngang của xe, được xác định theo (4.1) và (4.2) y y
Giá trị lực ngang lớn nhất theo điều kiện bám và lật ngang được tổng hợp ở
Bảng 4.3 : Giá trị lực ngang Ký hiệu Giá trị đầy tải Đơn vị
Trường hợp mất ổn định nguy hiểm nhất rơi vào chế độ đầy tải nên ta chỉ khảo sát tính ổn định ở chế độ đầy tải và giá trị chọn khảo sát như bảng 4.3
Xe sẽ bị lật ngang trước khi bị trượt ngang, giá trị lực ngang Fy vượt qua giá trị giới hạn cho phép cực đại như ở bảng 4.3 Do đó, giá trị lực ngang cho phép cực đại tính toán đảm bảo điều kiện lật ngang được chọn làm cơ sở để so sánh với Fy, thể hiện ở hình 4.12
Hình 4.12: Lực ngang Fy với vận tốc vx (δ = 0.2(rad))
Trường hợp so sánh Fy với lực lật ngang (Fy-overoll), giá trị nhỏ nhất của vận tốc giới hạn cho phép cực đại khi xe chuyển động quay vòng vxc≈17(m/s) tương đương 60 (km/h), trường hợp đầy tải, chính là giao điểm giữa đường cong lực F y và đường ngang thể hiện giá trị lực ngang cho phép đảm bảo điều kiện ổn định ngang khi quay vòng trong hình 4.12
- Khi xét góc đánh lái 0.2 rad và trong điều kiện vận tốc cho phép để đảm bảo lực ngang của xe nhỏ hơn lực ngang cho phép thì cả hai mô hình lốp xe phi tuyến và lốp xe tuyến tính đều cho ra giá trị lực ngang theo vận tốc giống nhau
- Khi tiếp tục tăng vận tốc sẽ xảy ra hiện tượng lực ngang của xe lúc này vượt quá lực ngang cho phép, mô hình lốp xe phi tuyến bắt đầu trượt ngang các bánh trước làm tăng nhanh góc xoay thân xe và góc lệch lệch bên bánh sau do đó lực ngang bánh sau tăng nhanh hơn làm tổng lực ngang tăng nhanh hơn mô hình lốp xe phi tuyến
- Tiếp tục tăng vận tốc lúc này lực ngang của mô hình lốp xe phi tuyến đạt giới hạn cho cả bốn bánh xe và không tăng nên tổng lực ngang mô hình lốp xe phi tuyến không tăng trong khi mô hình lốp xe tuyến tính vẫn tiếp tục tăng và không đúng với thực tế
4.3.2 Khảo sát vận tốc giới hạn cực đại, v xc so với góc lái δ
Hình 4.13: Vận tốc giới hạn cực đại, vxc so với góc lái δ Giá trị vận tốc giới hạn cực đại, vxc được xác định bằng phương pháp tính lực ngang tác dụng lên xe phải nhỏ hơn lực ngang làm lật xe, trong khoảng góc lái δ, thay đổi từ 2 0 đến 30 0 , thể hiện ở hình 4.13
Khi tăng góc lái, vận tốc giới hạn cực đại, v xc giảm, theo dạng đường cong như hình 4.13 Ngược lại, khi giảm góc lái, v xc tăng, khi góc lái tiến dần đến giá trị 0, v x tăng nhanh và tiến đến giá trị vận tốc lớn nhất của xe khi thiết kế
Khi góc lái lớn hơn 5 0 cả hai mô hình lốp xe phi tuyến và lốp xe tuyến tính cho giá trị vận tốc giới hạn cực đại giống nhau Ở góc lái nhỏ hơn mô hình lốp xe tuyến tính cho giá trị vận tốc giới hạn cực đại lớn hơn mô hình lốp xe phi tuyến
Từ kết quả mô phỏng, tác giả có những khuyến cáo cho dòng xe khách giường nằm HB120 khi quay vòng như sau:
- Khi xe vào cua hoặc chuyển làn, tài xế cần đánh lái chậm nếu đánh lái đột ngột sẽ gây ra sự mất ổn định cho xe (quay xe, lật đổ)
- Kết quả mô phỏng ở trên cho thấy vận tốc tới hạn khi quay vòng 12m/s xấp xỉ 42km/h Vì vậy khi xe quay vòng tài xế cần phải giảm tốc độ di chuyển với tốc độ thấp.