Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật Ô tô, máy kéo: Nghiên cứu tính toán, mô phỏng động học và động lực học của xe khách giường nằm HB 120

Việcnghiên cứu các thông số động học và động lực học chuyến động của ô tô đang được quantâm nhằm nâng cao tinh năng an toan chuyển động của ôtô.Đề tài này nghiên cứu động học và động lực

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCMTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYEN DUY BAODE TAI:

NGHIEN CUU TINH TOAN, MO PHONG DONG HOC

VA DONG LUC HOC CUA XE KHACH

GIUONG NAM HB 120

Chuyên ngành: Kỹ Thudat 6 tô — may kéo

Mã số: 605235

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRUONG ĐẠI HOC BACH KHOA CỘNG HOA XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM

KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

c===============

-000 -NHIEM VU LUAN VAN THAC Si

Ho và tên hoc viên: | NGUYEN DUY BAO Phai: NamNgày, thang, năm sinh: 13/05/1982 Noi sinh: KHANH HOA

Chuyén nganh: Ky thuật 6 tô — may kéo MSHV: 09130407

I TEN ĐÈ TÀI:

“NGHIEN CUU TINH TOAN, MO PHONG DONG HOC

VA DONG LUC HOC CUA XE KHACH GIUONG NAM

Tp HCM ngày tháng năm 2013

CAN BỘ HƯỚNG DÂN CHU NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA

(Ho tên và chữ ky) (Họ tên và chữ ky) (Ho tên và chữ ky)

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠITRƯỜNG DAI HOC BACH KHOA-DHQG-HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa hoc: TS TRAN HỮU NHAN

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS NGUYEN LE DUY KHẢI

Cán bộ châm nhận xét 2: PGS.TS NGUYEN VĂN PHUNG

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại trường Đại học Bách Khoa, DHQG Tp.HCM.Ngày / /2013.

Thanh phan hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gôm:I CT: PGS.TS NGUYÊN HỮU HUONG.2 TK: TS NGUYEN THÀNH CÔNG.3 UV:PBI TS NGUYEN LE DUY KHẢI.4 UV:PB2PGS.TS NGUYEN VAN PHUNG.5 UV:TS TRAN HỮU NHÂN

Xác nhận của Chủ tịch hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng khoa quản lý chuyênngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA

LỜI CẢM ƠNTôi xin chân thành cảm ơn tập thể Thầy Cô Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM và cácThay Cô thuộc Bộ môn Kỹ thuật Ôtô — Máy kéo đã tận tình giảng dạy Tôi trong suốt quá

trình theo học tại Trường.

Tôi xin cảm ơn TS Trần Hữu Nhân đã hướng dẫn và giúp đỡ Tôi trong suốt quá trình

thực hiện luận văn.

Xin cam ơn dén Vợ và con trai đã động viên, giúp đỡ và tạo điêu kiện cho Tôi hoc tap,nghiên cứu đên nay.

Học viên

Nguyễn Duy Bảo

TOM TATTính 6n định chuyển động của 6 tô là kha năng đảm bảo giữ được quỹ đạo chuyểnđộng theo yêu cau của người lái trong mọi điều kiện chuyển động khác nhau Sự mất ồnđịnh thường xảy ra khi xe quay vòng hoặc vượt qua mặt xe cùng chiều ở tốc độ cao Việcnghiên cứu các thông số động học và động lực học chuyến động của ô tô đang được quantâm nhằm nâng cao tinh năng an toan chuyển động của ôtô.

Đề tài này nghiên cứu động học và động lực học của xe khách giường nam HB 120 doCông ty sản xuất và lắp rap ô tô Trường Hải chế tạo Các thông số động học va động lựchọc chuyển động của xe đặc biệt là khi xe quay vòng hoặc vượt qua mặt xe cùng chiều sẽđược khảo sát trong 3 trường hợp không tai, 1/2 tải và day tải Từ kết qua tính toán môphỏng cho 3 trường hợp nêu trên ta xác định được các thông số sau:

1 Xác định được hệ số 6n định K khi xe quay vòng cho 3 trường hợp nêu trên.2 Xây dựng đồ thị sự biến thiên của các đường cong S; ,Š;, Sg, Sa theo thời vận tốc

Vụ.

3 Xây dựng đồ thị sự biến thiên của các thông sỐ Vy, Vy, Vya, T„ theo thời gian

LỜI CAM ĐOANHọ và tên học viên: NGUYEN DUY BAO

Ngày, tháng, năm sinh: 13/05/1982 Nơi sinh: KHÁNH HÒADia chỉ liên lạc: 3/6A Đường số 25, Phường 12, Quận Gò Vấp, Tp HCM

Tôi xin cam đoan luận văn “NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN, MO PHONG ĐỘNG HOCVÀ ĐỘNG LỰC HOC CUA XE KHÁCH GIƯỜNG NAM HB 120” là do tôi thực hiện,không sao chép của người khác Nếu sai sự thật, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước

nhà trường và pháp luật.

Học viên

Nguyễn Duy Bảo

DANH MỤC HINH

Trang

Hình 1-1: SỐ lượng xe khách giuvong nam các doanh nghiệp đã bán ra tính đến

SO/O4/QOL 3 N‹ă .ẦằỀằằ<a 0ï

Hình 1-2 Sản lượng xuất xưởng xe khách giường năm của ThacO cac sec: 02Hình 1-3 Xe khách giường năm HB 120 S5 Tn St TT E TrHHH He rà 03

Hình 2-1: Xác định toa độ trong tâm xe theo phương AOC ÍFỊC - «c5: 0ó

Hình 2-2: Xác định chiều cao /is/70/91-20EEEPREREESEREREE ee eee e este at bbeeeettas 07Hình 2-3: Sơ đồ xác định bản kinh quay vòng của ô 6 cccccccccccccccccscscsesevsvecscuscseevevsveeee: 06Hình 2-4: Xác định góc giới hạn lật khi ô tô quay đầu lên đỐc :- se cccsrsecsxsec: 09Hình 2-5: Xác định góc giới hạn lật khi ô tô quay Adu xuống đỐc cccc sec: 10

Hình 2-6 Xác định góc giới han lát trên đường nghiêng ngang ẶẶẶcc c5: 11

Hình 2-7 Hệ trục tọa độ gan liên với trọng tam C của xe B(CKYZ).cccccecccccccsscsssesvesceeeeees 17

Hình 2-8: Mô hình xe ôtô quy về mô hình dạng xe 2 bảnh St vsvrvrrtrrseeo 18Hình 2-9 Chuyến động của xe trong mặt phỐNg - cSc St SE E1 Ea 19Hình 2-10 Miêu tả bánh xe SO Ï, - St nh St The 22Hình 2-11 Biểu diễn lực và mômen trong mặt phẳng xy tác dụng lên bánh dan hướngcủa xe bốn bánh Chat đỘng St S tk E111 11111 E111 HT HH TH TH HH ii 24

Hình 2-16 Xét xe như hình hộp chữ nhật đồng chất ác St rtregrưn 39Hình 2-17 Chuyển đổi tọa độ trọng tâm hình chữ nhật về toa độ trong tâm thực

/z7:P:TEERERRERRRRRRRh = 40Hinh 3-1 Bo trí chung của xe khách giường năm HB120 - 5s 5SccEExtEEriSErrrrrrsrrerrerreei 44Hình 4.1 Đồ thị đường đặt tính ngoài của động cơ D6CA38 ccc sec ccrsrerseco 34Hình 4-2 Đô thị nhân tô 2101/13011168/191s©x-PEEEEaaẦẢ dee EES J5Hình 4-3 Do thị thời gian tăng tOC CUA X€ cà ch TS TH HH rong 56Hình 4-4 Do thị quãng đường tăng tOC CUA X St TS SE TH TH neo 57Hình 4-5 Duong cong S, theo vận tốc vy khi Xe QUAV VÒNG cc Set cec, 58Hình 4-6 Duong cong Sz theo vận tốc vụ khi Xe QUAY VÒNG ằoc St seerec, ó0Hình 4-7 V Đường cong S, theo vận tốc vụ khi Xe quay VÒNG ằccccccccsec, óiHình 4-8 Duong cong S„ theo vận tốc vụ khi Xe QUAY VÒNG co Sen stesech 62Hình 4-9 Sự biến thiên của vận tốc ngang vụ theo thoi gian khi xe quay VỎng 64Hình 4-10 Sự biến thiên vận tốc ngang của bánh xe trước vụ; theo thoi gian

'4(1®01-Ä277/2)A⁄49⁄1-0 PP tra+VẦẢ ae 66

Hình 4-11 Sự biến thiên góc trượt ngang của xe theo thời gian khi xe quay vong 67Hình 4-12 Sự biến thiên vận lốc góc r quay quanh trục z của xe theo thời gian khi xe

27/20⁄2/-0SEP E777 ằằằ ỐốỐố na ó9

Hình 4-13 Sự biến thiên vận tốc ngang v, theo thời gian khi xe vuot qua mat xe cùng2708 71Hình 4-14 Sự biến thiên vận tốc góc quay quanh trục z theo thời gian khi xe vượt qua

Hình 4-15 Sự biến thiên vận tốc ngang của bánh trước theo thời gian khi xe vượt qua

Hình 4-16 Sự biến thiên vận tốc ngang của bánh sau theo thời gian khi xe vượt quamặt xe cùng ChỈỄM Sen T E11 TH TH TT HT TH HH Hang ao 75Hình 4-17 Sự biến thiên góc trượt ngang B của xe theo thời gian khi xe vượt qua

INGAL XC CUNG CHIẾU cee etek SH SH SE S111 TK kg TT TT cà cu 77

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bang 3.1 Bảng thông số kỹ thuật tổng quát xe khách giường nằm HB 120 4]Bảng 3.2 Thông số phân bố khối WONG CUA XC cee cecececccccccscsscscsvssssvevsevsvscesusvsvssustsveveseseees 46Bang 3.3 Thông số tọa độ trọng tGM CUA XC oiccececcccccccscscscscesvevseseessssesvsvssesvsviseseevevessess 47Bảng 3.4 Thông số ổn định của xe khách giường nằm HB120 0.cccccccccccccccscsevsceescseeseveee: 46Bảng 3.5 Thông số công suất hữu ich của động cơ DóCAA36 cccc sec teen: 46Bảng 3.6 Thông số giá trị vận lốc Ở COC LAY SOccccccccecccccscccsscscsvscsevevsevsvscisusvsvisustsveveceseees 49Bảng 3.7 Thông số gid trị nhân tô động lực hỌC cá St v SE ri 49Bảng 3.8 Thông kiểm tra khả năng tăng tOC CUA X€ ST SE kh nirrưn 49Bang 3.9 Thông số khi xe không tải Ăn STn TT TH HH HH trên 50Bảng 3.10 Thông số khi xe được 1/2 tdi cceccccccccccccccccsesecscscsssevsevsescscecesvsvsssvsvscestevscesvaee 50Bảng 3.11 Thông số khi ôtô đây tdicccccccccccccccccccccscccscscescesesvsvsssvsvsvssesvscrsevsvevecseesvevecen 37

MỤC LỤC

Trang

Chương 1 Tổng quan - 22s 2 3 31E12EE2115121152511 711 21t EEEtrrrrreeg 1

1.1 Đặt vẫn đề - - cc nh nnnn TH TH HH HH HH TH HH Hà HH HH HH Hot ]1.2 Doi tượng và phạm vi nghiên cứu - :- cSs SE SE eeryếh 2

1.3 Mục tiêu nghiền cứu - c c2 221111111112 11111111112 515111111 3

1.4 Y nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Ác S nen nen 4

1.5 Phương pháp nhiền cứu - - c2 1111111222211 111111111 2511111111112 ce 4

Chương 2 Cơ sở lý thuyết tính toán động học & động lực học 5

2.1 Động lực học theo phương dọc frục - ccc c7 2221111111222 xxa 5

VI XAC Ail trOng tA XC N aaẬẦẠậ]ẦẬẦẢẢẢ 1 5

2.1.1.1 Xác định toa độ trong tam bằng phương pháp lý thuyết ccccc sec: 52.1.1.2 Xác định toa độ trọng tâm bằng phương pháp thực nghiệm -: 52.1.2 Kiểm tra tính ôn định ST HS HH TH HH Tnhh tra ổ

2.1.2.1 Xác định bán kính quay vòng CUA ÔÍÔ ĂẶ S c2 1111113353311 sva 8

2.1.2.2 Góc giới han lật khi ôtô quay đầu lên d6C.ecccccccccccccsccescsscsssvsevevestsvsvsveseevees 92.1.2.3 Góc giới han lật khi ôtô quay đầu xuống đốc ciececcccccccccscecvecscsvseevevesvsvsveeees 10

2.1.2.4 Góc giới han lật trên đường nghiÊng HƠØqng ẶẶ cSSc cà Sa 11

2.1.2.5 Xây dựng đường đặc tính ngoài CUA CONG CƠ ĂĂĂĂcc cẰS S2 13

2.1.2.6 Xáy dựng đặc tính nhán tô 2101/1501(116/19/SPENŒEA es 142.1.2.7 Kiếm tra khả năng tăng lỐc của 616: cieccccecccccsccscsesessesvsvseesessestevscsetevsvceeeees 15

2.2 Động lực hoc theo phương nøang - cc c7 221111111 xnxx se 17

2.2.1 Hệ trục toa độ gan Hi@N VOT XC XS PPEEEEER 17

2.2.2 Mô hình ôtô quy về mô hình dang xe 2 DANN cocccccccccccsesesssvsvsesessseeseveveeeeees 182.2.3 Cơ sở lý thuyết tinh toán động lực học theo phương ngang - sec se: 19

2.2.3.1 Xác định Mômen va lực tác dụng lên xe theo phương ngang (phươngtrinth Newton — EUler) PSG ii 192.2.3.2 Hệ lực và mOmen tác dụng LEN XC roc cece cece cece cece cece eects SE teeta ta aenes 22

2.2.4 Phuong trình động lực học dạng xe 2 ĐbáHh S Sex va 29

2.2.5 Trạng thái ôn định khi xe QUAY VỎNH Sen E E1 1E Tre gey 37

2.26 Đáp ứng theo thỜi ØIŒH TS SH HS KT SE Edna Eee TT sa 35

2.2.7 Ly thuyết khảo sát động lực NOC CUA NC eeccececccccscescscsesevevsvssssesesevevscsevsveveeetees 36

2.2.7.1 Góc lái là hàm ĐỚC c cient te cee cece ee 1111k kg 111111 ke 3ó

2.2.7.2 Qóc lái là MGM SỈYÍ” tt tt EEtEEEEttttthttryH hờn 362.2.8 Phương pháp xác định các hệ 86 cccccccccccccccscscsessvsvsvssesvssssesvssesvevsvsesvsveceeeecen 382.2.8.1 Hệ số trượt ngang bánh ÓC VÀ SđM St SE Ea 38

2.2.8.2 Xác định MOMEN Guan tinh cecccccccccccccccccccsvcescece cesses eee 1111111111111 35 1111k va 39

Chương 3 Thông số tính toán động hoc & động lực hoc xe kháchgiường nằm HB 120 - 2t E21 E1115EE1111111215 7151221155111 EEEEErcrree 4]

3.1 Thông số kỹ thuật tong quát xe khách giường nam HB 120 4]3.2 Bồ trí chung của xe khách giường nằm HB120 2 cv errkerez 443.3 Thông số khối lượng - S1 SSESx S1 TS TT TH TH ga 453.2.1 Khối lượng bản GN ST TH HH TH HH HH HH treo 453.3.2 Khói (0 0ï/1s011912)/82/98W/YPrraaaaẦẢ EEE EEE EEE 45

3.3.3 Thông số phân bô khối ÏƯỢNg - c1 TT TH HH HH ng reo 453.4 Thông số tọa độ trọng tâm - CS ST 1T E11 TH HH na 473.5 Thông số on định theo phương dọc trục của xe khách giường nam HB120 483.6 Thông số đường đặc tính ngoài của động cơ D6CA38 - co 463.7 Thông số đặc tính nhân tổ động lực học - -5- 5< <5 «<< se eseseeses 493.8 Thông số kiểm tra khả năng tăng tỐc - ST TS nga 493.9 Thông số tính toán động lực học theo phương ngang - 5c: 50

Chương 4: Tính toán và phân tích kết quả mô phỏng s5: 52

4.1 So đồ tiền trình thực hiện tinh toán mô phOng 0.0 0c.ccccceeeeceeeeseeeeeeeees 524.1.1 Sơ dé tiễn trình thực hiện tinh toán theo phương AOC frục - 524.1.2 Sơ đồ tiễn trình thực hiện tính toán mô phỏng động lực học chuyển

động khi xe quay vòng và vượt qua mặt xe cùng chiẾU cccccct cv srrererski 53

4.2 Dong lực hoc theo phương dọc frục c7 222222 stsrse2 34

4.2.1 Xây dung đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ DóCA38 344.2.2 Xáy dựng đô thị nhân tô động [WC CUA XC ĂĂ GĂ cà TS Sa 224.2.3 Xây dung do thì thời gian tăng OC CA X€ Sc St Sn SE ra 564.2.4 Đồ thi quãng đường tăng tOC CUA NC .cecccccccccecscscscssvevsveveecssesvevsvesesvsvscesvevseaseees 57

4.3 Dong lực học theo phương nøang - c2 221111111 xxx ve 58

4.3.1 Sử dụng hàm buốc dé khảo sát động lực hoc của xe khi quay Vong 584.3.2 Sử dung ham sin’ dé xác định các thông số động luc hoc của xe khi quay

Chương 5: Kết luận và phát triển đề tài s2 T1 E11 E331 rrryg

5.1 Kết luận - c St Tà nnv c1 SE T TT HT HT TH TT T HT HH HH HH rong5.2 Hướng phát triển đề tài ccc cccccccceccscecescscscesescseseesvecesescevevsceeesees

Tài liệu tham khảo

CHƯƠNG 1

TỎNG QUAN

1.1 Đặt vẫn đềDịch vụ vận tải, trong đó vận tải hành khách giữ vai trò trọng yếu trong sự pháttriển kinh tế xã hội của đất nước, với việc không ngừng nâng cao mức sống của ngườidân yêu câu chat lượng dich vụ vận tải hành khách cũng không ngừng được cải thiệnvà nâng cao Những năm trở lại đây, loại hình vận tải hành khách đường dài băng xegiường nam đang được nhiều người dân sử dụng, bởi những lợi thé như có giường nằmthoải mái, phù hợp cho quãng đường di chuyền dài

= Thaco

# Tracomeco‡mốtô 3/2#8 ôtô l-SŠ#8 Cai tạo từ xe khách

Hình 1-1: Số lượng xe khách giường nằm các doanh nghiệp đã ban ra tínhđến 30/04/2013.( nguồn thống kê của cục đăng kiểm Việt Nam)Hiện tại xe khách giường năm HB120 do công ty sản xuất và lắp ráp ô tô TrườngHải (Thaco) chế tạo đã được đưa vào sử dụng rộng rãi Việc tính toán kiểm tra độnghọc và động lực hoc của xe khách g1ường nam HB120 đã được thực hiện, nhưng chủyếu thực hiện cho mô hình một chiều Đề tài này nghiên cứu xây dựng mô hình động

học và động lực học 2 chiều cho xe khách giuong nam HB120 Két qua tinh toan dungdé đánh giá tính an toàn trong chuyển động, đồng thoi từ đó dé xuất phương án cải

thiện các tính năng động hoc va động lực học của xe HB120 đó là lý do tác gia chọn

đề tài: “NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN, MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNGLỰC HOC CUA XE KHÁCH GIUONG NAM HB 120”

600 +

500 7

400 +

300 +200 +100 +

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

Hình 1-2 Sản lượng xuất xưởng xe khách giường năm cua Thaco ( Nguồn do

công ty sản xuất và lap ráp 6 tô Trường Hải cung cấp)1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Trong phạm vi giới hạn về thời gian, nguồn lục và yêu cau của luận văn thạc sĩ

đề tài này nghiên cứu như sau:

- _ Đối tượng nghiên cứuChọn xe khách giường nam HB120 do công ty sản xuất và lắp rap ô tô TrườngHải chế tạo là đối tượng cụ thể để tiến hành nghiên cứu Xác định các thông số ảnhhưởng đến tính năng động học và động lực học chuyền động của xe, các thông số nàysẽ được nghiên cứu, xác định băng phương pháp thu thập đữ liệu và thực nghiệm

Phạm vi nghiên cứu:

Đề tài này thực hiện nghiên cứu cơ sở tính toán mô phỏng động học và độnglực học chuyển động của ôtô Từ đó sử dụng các thông số cụ thể được xác định từ đốitượng nghiên cứu như nêu trên, tiến hành mô phỏng để có được kết quả tính toán môphỏng Kết quả tính toán mô phỏng của các mô hình toán học mô tả động học và độnglực học chuyên động sẽ được phân tích và đánh giá

1.3 Mục tiêu nghiên cứu

- Xac định các thông số cơ sở để tính toán động học và động lực học chuyểnđộng của xe khách giường nằm HB 120

- Hiểu được các mô hình toán học mô tả tính năng động học và động lực học

chuyên động của xe.

- Giai được bài toán tính toán mô phỏng động học và động lực học chuyển động

của xe từ các mô hình toán học.

- Phan tích kết quả tính toán mô phỏng từ đó đánh giá được các tính năng vềđộng học và động lực học, an toàn của xe trong quá trình chuyển động, đặc biệt

là khi quay vòng và vượt qua mặt xe cùng chiêu.

1.4 Y nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài- —Ý nghĩa khoa học:

Giai được bài toán, mô tả tính năng động hoc và động lực học chuyển động củaxe dựa vào các thông số cơ sở được xác định cụ thể từ xe khách Ø1ường năm HB 120.Từ đó ta sẽ hiểu rõ được vai trò và ý nghĩa của các thông số cơ sở ảnh hưởng đến tínhnăng động học và động lực học chuyển động của xe Làm cơ sở tham khảo cho việctính toán mô phỏng động học và động lực học chuyển động của các chủng loại xe

khác.

- _ Ý nghĩa thực tiễn:Từ kết quả tính toán mô phỏng ta có thể đánh giá được tính năng động học vàđộng lực học của xe khách giường nam HB 120 Xác định rõ các nhân tố trực tiếplàm ảnh hưởng tới tính năng động học và động lực học của xe, từ đó đề xuất cácphương án cải tiến để nâng cao tính năng động học và động lực học của xe kháchgiường nam HB 120

1.5 Phương pháp nghiên cứu.

- Phuong pháp nghiên cứu của dé tài này là phương pháp lý thuyết kết hợp với

thực nghiệm

- - Nghiên cứu lý thuyết các mô hình động học và động lực học chuyền động của

Xe.

- _ Thực nghiệm đo đạt các thông số cơ sở của xe khách giường nằm HB120 làm

cơ sở tính toán mô phỏng.

CHƯƠNG 2

CƠ SO LÝ THUYET TÍNH TOÁN

ĐỘNG HỌC & ĐỘNG LỰC HỌC

2.1 Động lực học theo phương dọc trục2.1.1 Xác định tọa độ trọng tâm xe:

2.1.1.1 Xác định tọa độ trọng tâm bằng phương pháp lý thuyết.- Khoảng cách từ trọng tâm 6 tô đến tâm cau trước:

Trong đó : m;— Khối lượng của các cụm, chi tiết của ôtô

h;— Chiều cao trọng tâm của các cụm, chi tiết của Ôtô.m- Khối lượng của ôtô

2.1.1.2 Xác định tọa độ trọng tâm băng phương pháp thực nghiệm

2.1.1.2.1 Xác định vị trí tọa độ trọng tâm theo phương dọc trục

Tọa độ trọng tâm C có thể xác định băng thực nghiệm Để xác định được vị trítọa độ trọng tâm, ta dùng cân để xác định tải trọng của 2 cầu trước và cầu sau (F,, &Fz) Từ đó một cách gan dung ta co thé xác định khối lượng toàn bộ xe Tiến hành đo

chiêu dai cơ sở 1, là khoảng cach từ tâm câu trước đên tâm cau sau.

l=a +a, (2.4)

Ta co

2F ¡+2F ;- mg =0

~2F a, + 2F,,a, = 0

2/1a, =—— (mg — 2F n)

mg

|

Fy = (ng =2.)

(2.5)(2.6)

(2.7)(2.8)

(2.9)

(2.10)(2.11)

2.1.1.2.2 Xác định chiều cao của trọng tâm xeĐể xác định được chiều cao của trọng tâm xe ta phải tiến hành đo lực tác dụnglên câu trước va cầu sau của xe trên 1 mặt phăng nghiêng được thé hiện ở hình 2-2 Xesẽ được đặt trên một mặt phăng với bánh trước được khóa chat dé giữ dung vi tri conbánh sau thì tự do Con đội sẽ nâng bánh trước lên và do lực tac dụng lên cầu trướcbăng load cell Giả sử ta biết được tọa độ ngang của trọng tâm, lúc này xe sẽ tạo vớimặt phẳng ngang 1 góc ¢ Ta có phương trình cân băng tĩnh:

Dr =0> M, =0

2.1.2 Kiểm tra tính 6n định của xe.

2.1.2.1 Xác định ban kính quay vòng của ôtô

Hình 2-3: Sơ đô xác định bản kính quay vòng của ô tô

2.1.2.1.1 Bán kính quay vòng nhỏ nhất tính đến tâm đối xứng doc của xe

Theo hình 2-3 ta có :

Bain = I/tgd (2.13)Trong do:

1 - Chiều dai cơ sở của 6 tô5 - Góc quay trung bình của các bánh xe dẫn hướng5, ö¡- Góc quay của các bánh xe dẫn hướng phía trong và ngoài

Thay giá trị vào công thức trên ta tính được Rinin

2.1.2.1.2 Bán kính quay vòng nhỏ nhất tính đến vết bánh xe trước phía ngoài

2.1.2.2 Góc giới han lật khi xe quay đầu lên dốc

Hình 2-4: Xác định góc giới hạn lật khi ô tô quay đầu lên dốc

igh, = (2.16)

Ngoài ra khi xe dung yên quay dau lên dôc, xe còn có kha nang bị trượt xuông

dốc Góc dốc giới hạn khi xe bị trượt xuống dốc được tính như sau:

ied — (2.17)

SỐ, I-øh

Trong đó: h - chiêu cao từ trong tâm xe đến mặt đường

ø - hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường.2.1.2.3 Góc giới han lật khi xe quay đầu xuống dốc

h - chiều cao từ trong tâm xe đến mặt đường

œ - hệ sô bam giữa bánh xe với mặt đường.

2.1.2.4 Góc giới hạn lật trên đường nghiêng ngang

Hình 2-6: Xác định góc giới hạn lật trên đường nghiêng ngang

Xét phương trình cân băng tĩnh

3» M,=0

Tương đương với

2F+2F„ — mgsin 8 =02F thụ + 2F,.b, + 2h, + Fy, )h =0

2F +2F,—mgcos8 =0

2F thụ + 2F,.b, + 2h, + Fy, )h =0

(2.20)(2.21)(2.22)

(2.23)(2.24)(2,25)(2.26)

F =- ing cos 8 —-Lmg “sin 8 (2.27)

h¡=0< | ng cos B — bing “sin 8 =0 (2.31)

2.1.2.5 Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ

2.1.2.5.1 Công suất hữu ích của động cơ :

Đường đặc tính ngoài của động cơ được xây dựng theo công thức thực nghiệmLaydecman Sử dụng công thức thực nghiệm của S.R.Laydecman.

động cơ như sau:

Đối với động co Diesel 4 kỳ có buồng cháy trực tiếp a= 0,5;b= 1,5;c= 12.1.2.5.2 Mômen xoắn trục khuỷu động cơ

10° *

i (2.38)1,047n,

2.1.2.5.3 Tốc độ di chuyển của xe:

* RV =0,377 * 22 (2.39)

Trong đó

K = 0,05(kgs*/m’): hệ số cản không khí.F = Bo, *H(m’): diện tích cản chính diện của Ôtô.V(m⁄s): vận tốc tương đối giữa xe và không khí.2.1.2.5.6 Lực cản tông hợp

2.1.2.5.8 Xây dựng do thị đặc tính ngoài động cơSau khi có giá trị N., Mẹ tương ứng với các giá trị nạ ta có thé vẽ đô thị

N, = Ñn,) và đồ thị M, = f(n,).2.1.2.6 Xây dựng đặc tính nhân to động lực học:

Tính chất động lực học của một xe phụ thuộc nhiều yếu tố như: Lực kéo tiếptuyến ở bánh xe chủ động, trọng lượng bám, lực cản không khí Để đánh giá một cách

khoa học tính động lực học của một xe thì ta phải lập đồ thị nhân tố động lực học (D).Đồ thị nay được vẽ ứng với trường hop xe chở đây tải Nhân t6 động lực học của xe

được xác định theo công thức:

_th —E,)7 1”D

Trong đó:

m — Khối lượng toàn bộ xe.P, - Lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động

P,-Luc can không khí.

2.1.2.7 Kiểm tra khả năng tăng tốc của ô tô:2.1.2.7.1 Xác định thời gian tăng tốc:

Thời gian tăng tốc của ô tô được xác định theo công thức:

t=t + At,,

Thời gian dé xe tăng tốc Vị đến V; xác định theo công thức:

Z1

= {—aví iF

Sử dụng phương pháp đô thị để giải tích phân nay Chia đường cong gia tốc ra

nhiêu đoạn nhỏ và cho răng mỗi khoảng tốc độ ứng với đoạn đường cong đó thì

xe tang tôc với một gia tôc không đôi.

Thời gian tăng tốc của xe trong khoảng tốc độ từ Vị; đến Vj:

2.1.2.7.2 Xác định quãng đường tăng tốcQuang đường để xe tăng tốc từ vận tốc Vị đến V> xác định theo công thức:

S= [ Vat (2.51)Trong đó: V - tốc độ di chuyển của ôtô

Sử dụng phương pháp đồ thị trên cơ sở đô thị thời gian tăng tốc vừa lập dé giảitích phân này Chia đường cong thời gian tăng tốc ra làm nhiều đoạn nhỏ và thừa nhậnrang trong mỗi khoảng thay đổi tốc độ ứng với từng đoạn này xe di chuyển đều với tốc

độ trung bình:

Vy = 9,5* (Vit Viz) (2.52)

Quang đường tăng tốc của xe trong khoảng tốc độ từ Vị; đến Vix:

AS, = Vy * AI, * =m) (2.53)

Quang đường tăng tốc tổng cộng từ tốc độ ổn định cực tiểu Vynin đến tốc độ Vinax

S=3 AS, = AS, + AS, + 4+ AS, (2.54)i=]

2.2 Dong lực học theo phương ngang

2.2.1 Hệ trục tọa độ gan liền với xe:

Ta thường dùng hệ trục tọa độ địa phương B(Cxyz) có góc tọa độ trùng với trong

tâm xe trong các phương trình động lực học của xe Như hình 2-7 Truc x gan vớichiều chuyển động của xe, trục y song song với sàn xe, trục z hướng lên vuông góc với

sàn xe.

Hình 2-7: Hệ trục tọa độ sắn liên với trong tâm C của xe B(Cxyz)Các phương trình động lực học chuyển động của xe được thiết lập theo hệ trục tọađộ của xe B (Cxyz), gan liền với tọa độ trọng tâm C của xe, được thé hiện ở hình 2-7.Trong đó trục x qua trọng tâm C, có phương theo hướng dọc trục của xe, có chiều theochiều chuyển động của xe, trục z qua trọng tâm C, cơ phương vuông góc với mặtđường, có chiều từ mặt đường hướng lên, trục y qua trọng tâm C, có phương và chiềuxác định theo quy tắc vặn nút chai từ trục z sang trục x

Hướng của xe được thé hiện qua 3 góc chỉ phương : góc lắc ngang © (roll angle)là góc lắc của ô tô xoay quanh trục x, góc lắc doc 0 ( pitch angle) là góc lắc của xe

xoay quanh trục y, và goc y (yaw angle) xoay quanh trục z Gia trị và mức độ thay

đổi của 3 góc chỉ phương là các thông số quan trọng thể hiện tính năng động lực học

của xe, được ký hiệu như sau:

@=p (2.55)ö=q (2.56)

Ự =7 (2.57)Tổng gia tri các ngoại lực và mômen tác dụng lên xe từ mặt đường và môi trườngbên ngoài gây ra, gọi là hệ lực và mômen (F, M) được thể hiện trong hệ trục tọa độB(Cxyz) gan liền với trong tâm xe như sau:

°F=Fi+F.)+EÃ (2.58)"M=Mji+M,j)+Mk (2.59)Trong đó i › jk là các vectơ don vi trong hệ trục toa độ B(Cxyz) gan lién voi trong

tam C cua xe.

2.2.2 Mô hình ôtô quy về mô hình dang xe 2 bánh.Để đơn giản cho quá trình xây dựng các phương trình toán học tác giả sử dụng môhình dang xe 2 bánh dé xây dựng công thức tổng quát hình 2-8 Sau đó áp dụng côngthức để tính toán cho xe đang khảo sát

R,

Hình 2-8: Mô hình xe ôtô quy về mô hình dang xe 2 bánh

2.2.3 Cơ sở lý thuyết tính toán động lực học theo phương ngang.

2.2.3.1 Xác định lực và mômen tác dụng lên xe theo phương ngang (phương trình

Newton — Euler).

XZ N

v B eth.

F ° ` FxA vies if B

\

> X

Hình 2-9: Chuyén động của xe trong mặt phẳngHình 2-9 Xét xe đang chuyển động với vận tốc v trong hệ trục tọa độ tong thé G

(OXYZ) có toa độ địa phương B(Cxyz) trùng với trong tâm C của xe, với w là góc

giữa trục x và X, khoảng cách từ tọa độ tổng thể đến trong tâm C của xe là Sq,

- Vector vận tôc của xe

Ủy =|y (2.60)

Trong đó v, và v, là 2 thành phan của vận tốc v

- Lực tac dụng lên xe trong hệ tọa độ B (Cxyz).

“EF=7R, “EF= “R,ứn “ag)= may 26D

=m ”Ÿ,+1m @ x”V„ |

Trong đó ”Ro là ma trận chuyển đổi, để chuyển đổi các thành phan vecto lực F trong

hệ tọa độ B(Cxyz) sang hệ tọa độ G(OX YZ).- Mômen tác dụng lên xe trong hệ tọa độ B (Cxyz)

G

Bụ=_# BỊ, (2.62)

dtBy By, _B B= ÔL,„= L+ ˆœ, xb

G B G B (2.63)_B,B B B,B

= LOO nt 0, ( J0) (2.64)Trong đó:

xỦÿ =| vy (2.67)

LŨ —

Vận tôc góc

”7r=|0 /,0

(2.68)

(2.69)

(2.70)

Thế các phương trình từ (2.67) đến (2.69) vào phương trình (2.61) và (2.64) ta xác

định được lực và mômen tác dụng lên xe trong hệ tọa độ B(Cxyz) - Lực tác dụng lên xe.

=7ml9_ |+1m

Bp Be B B

F=m “v,+m ¿@ XV,

@ f.=mv,-—mo,y,f= mv, +mo,y,

Mômen tac dụng lên xe.

00

0 L000-1, |

© M,=1,0,

3

mv, — I1@,V,,mv, +0,V,

(2.71)

(2.72)

(2.73)(2.74)

(2.75)

(2.76)

2.2.3.2 Hệ lực va mômen tác dụng lên xe.2.2.3.2.1 Hệ lực và mômen tác dụng lên bánh xe.

D)eV « OC

Hình 2-10: Miêu tả bánh xe số 1

Xét bánh xe bên trái phía trước, hình 2-9 chọn tọa độ B(Cxyz) đặt tai trọng tâm

C của xe, và tọa độ By (Xw, Yws Zw ) có tâm đặt tại vi tri tiếp xúc giữa bánh xe với mặt

đường.- Luc và mômen tác dụng lên bánh xe

*R =F i+F, j, (2.77)*M, =M k, (2.78)

GỌI BIR aw ma tran chuyén doi từ hệ tọa độ B; sang B,,

AR, = C080; —sSInỏl (2.82)

"| sind, coso 1mB, = OR, OK, (2.83)

F.| |cosdé, —sinốl |1,=| (2.84)

hy sind, cosol || Fy

Ff coso,— F, sino,=| vO (2.85)

be =xi+ y}+zÈ (2.90)Các thành phan của lực trong mặt phẳng xoy tac dụng lên bánh xe:

"F =) F cos6, - 3F sind, (2.91)

°F = = COSổ, + sind, (2.92)°M, = = 2M, + ak LF (2.93)

2.2.3.2.2 Lực và mômen tác dụng lên xe có 2 bánh trước dẫn hướng.

Hình 2-11: Biéu diễn lực và mômen trong mặt phẳng xy tác dụng lên bánh

dân hướng của xe bốn bánh chủ động

Theo hình 2-11 ta có

fF = F,.coso, + Fy coSð, — F, sind, — Ff, sind, (2.94)

Ff, =F, coso, + ` coso, + F, sind, + F, sind, 295)

(2.98)(2.99)

xB = ww (2.107)

Công thức tinh góc ơ như sau: