động lực học chuyển động thẳng và quay vòng xe bọc thép bánh lốp nhiều cầu

1 Mở đầu Nghiên cứu động lực học chuyển động xe đợc coi sở cho hầu hết trình nghiên cứu tính toán thiết kế, kiểm nghiệm xe Một số lớn công trình nghiên cứu đà khảo sát động lực học chuyển động xe trình riêng biệt Tuy nhiên đáp ứng toàn xe chế độ độ cha đợc đề cập nhiều, cha cho phép khảo sát đợc nhiều yếu tố ảnh hởng đến trình chuyển động xe Ngày nay, phát triển hệ thống điều khiển xe, việc áp dụng hệ - điện tử, đòi hỏi độ êm dịu an toàn chuyển động, xây dựng hệ mô lái đặt yêu cầu khảo sát động lực học xe phải mang tính tổng quát Mô hình khảo sát phải liên kết đợc toán chuyển động thẳng quay vòng, phải khảo sát đợc trình độ, phải xét đến yếu tố vận tốc thay đổi trình tính toán khảo sát phải tiệm cận đ ợc theo thời gian thực Bằng việc đa giả thiết tơng ứng, đề tài nghiên cứu đà thiết lập mô hình động lực học vết bánh xe để khảo sát chuyển động thẳng quay vòng (giới hạn trờng hợp chuyển động phẳng) xe có bánh lốp nhiều cầu Đối tợng khảo sát cụ thể xe BTR- 60PB có biên chế quân đội ta, loại xe bọc thép bánh lốp bốn cầu chủ động có hệ thống truyền lực khí đơn giản Nội dung luận văn gồm ba chơng nh sau: Chơng 1: Tổng quan động lực học chuyển động thẳng quay vòng ôtô Chơng : Thiết lập mô hình toán học xe có bánh lốp, nhiều cầu chuyển động phẳng Chơng : Xây dựng mô hình mô động lực học chuyển động phẳng xe bánh lốp nhiều cầu Chơng Tổng quan động lực học chuyển động thẳng quay vòng ôtô 1.1 Tổng quan mô hình động lực học ôtô bánh lốp Nghiên cứu động lực học xe khảo sát quan hệ yếu tố đặc trng chuyển động (chuyển vị, vËn tèc, gia tèc…) víi c¸c u tè khèi l ợng (giá trị, phân bố) yếu tố lực tác dụng lên xe Việc nghiên cứu động lực học xe cho phép ta nắm đợc qui luật hoạt động xe, qui luật ứng xử kết cấu xe dới tác động chủ động ngời lái (qua cấu điều khiển: chân ga, tay lái, chân phanh), tác động môi trờng (điều kiện địa hình, tác động gió) yếu tố ảnh hởng đến trình chuyển động xelàm sở cho hầu hết trình nghiên cứu tính toán thiết kế, kiểm nghiệm Trong giai đoạn phát triển ngành công nghiệp ôtô, ngời ta tiến hành nghiên cứu chủ yếu mô hình phẳng điều kiện khả tính toán Hiện nay, giới việc nghiên cứu động lực học ôtô nói chung động lực học mô hình phẳng ôtô nói riêng đà có kết to lớn Song vấn đề thuộc sở hữu quyền hÃng chế tạo ôtô nên cha đợc công bố rộng rÃi không đầy đủ Việt Nam, việc nghiên cứu khảo sát động lực học ôtô đợc ý quan tâm từ lâu, có nhiều tài liệu, giáo trình đợc dịch, biên soạn phục vụ cho công tác giảng dạy nghiên cứu lý thuyết tính toán xe Qua ta thấy nghiên cứu lý thuyết động lực học chuyển động ôtô tách thành ba hớng gồm : Lý thuyết chuyển động thẳng Lý thuyết chuyển động quay vòng ổn định chuyển động Lý thuyết dao động độ êm dịu chuyển động ôtô Nghiên cứu động lực học chuyển động ôtô cách tổng quát phải tiến hành mô hình không gian Nếu xem ôtô nh vật rắn chuyển động hệ toạ độ không gian ba chiều cố định OXYZ chuyển vị trọng tâm ôtô đợc xem xét sáu thành phần, gồm chuyển vị dọc theo trục quay quanh trục Tuỳ theo mục đích nghiên cứu mà xem xét chuyển vị đồng thời hay độc lập Mô hình không gian đơn giản khảo sát động lực học ôtô có sơ đồ nh hình 1.1 Hình 1.1 : Mô hình không gian khảo sát động lực học ôtô Thực tế nghiên cứu động lực học chuyển động ôtô, đơn giản dùng mô hình phẳng Bằng việc đa giả thiết tơng ứng, hớng nghiên cứu phần lớn đà thành lập mô hình động lực học phẳng để tính toán, khảo sát Trong đó, nội dung xây dựng mô hình phẳng khảo sát động lực học chuyển động thẳng quay vòng ôtô đợc trình bày tóm tắt nh phần 1.1.1 1.1.2 1.1.1 Mô hình phẳng động lực học chuyển động thẳng ôtô: a Sơ đồ mô hình phẳng động lực học chuyển động thẳng ôtô : Theo [4], việc đa giả thiết tơng ứng, đà thành lập mô hình phẳng động lực học chuyển động thẳng ôtô có sơ đồ ngoại lực mô men ngoại lực tác dụng lên ôtô nh hình 1.2 Hình 1.2: Sơ đồ mô hình phẳng khảo sát chuyển động thẳng ôtô Trong : G - Trọng lợng ôtô; Pmk - Lực cản kéo moóc; Pw - Lực cản không khí ; Pi - Lực cản lên dốc ; Pf - Lực cản lăn ; Mf1, Mf2 - Mômen cản lăn ; Pj - Lực quán tính ; R1, R2 - Phản lực pháp tuyến đờng ; Pk - Lùc kÐo tiÕp tuyÕn (ph¶n lùc tiÕp tuyến đờng ); Sơ đồ khảo sát đặt hệ trục toạ độ XOZ, trục OX song song với mặt đờng, trục OZ vuông góc với mặt đờng qua trọng tâm xe Trong xem ôtô hình phẳng có khối lợng chịu lực tác dụng thời điểm Từ xây dựng đợc phơng trình động lực học chuyển động thẳng ôtô, thiết lập đợc mối quan hệ nội lực ngoại lực tác dụng lên ôtô, xác định đợc giá trị lực cha biết cho trớc số liệu cần thiết b Thành lập phơng trình cân lực kéo : Chiếu lực lên trục OX ta đợc phơng trình cân lùc kÐo : Pk = Pf ± Pi ± Pj + Pw + Pmkx (1.1) Nh đây, tính toán động lực học ôtô trờng hợp chuyển động thẳng thực chất toán giải phơng trình cân lực kéo điều kiện đờng cụ thể, với xe cụ thể, để xác định đợc lực kéo xe điều kiện chuyển động Phơng pháp xác định lực kéo theo động tay số thờng hay áp dụng sử dụng đờng đặc tính động làm sở cho trình tính toán Từ ta thu đợc đặc tính kéo đặc tính động lực học ôtô tay số, thông qua xác định tính tăng tốc xe Việc xác định đặc tính tăng tốc (đồ thị thời gian tăng tốc quÃng đờng tăng tốc) xe không giải đợc phơng pháp giải tích không tìm đợc quan hệ giải tích xác gia tèc j víi vËn tèc v cịng nh gi÷a vËn tốc v thời gian tăng tốc t Tuy nhiên ta giải phơng pháp đồ thị sở đồ thị gia tốc ngợc xây dựng từ đặc tính động lực học theo công thức biểu diễn mối quan hệ nhân tố động lực học với thông số đặc trng cho lực cản chuyển động ôtô Phơng pháp tính toán nh cho phép ta thu đợc số kết tồn hạn chế nh sau : c Các kết tính toán chủ yếu : - Xác định đợc vận tốc lớn xe Vimax đạt đợc tay số - Xác định đợc vận tèc lín nhÊt cđa xe Vmax víi ®iỊu kiƯn ®êng cho trớc - Xác định đợc lực cản lớn xe khắc phục chuyển động với vận tốc cho trớc.Đánh giá đợc khả kéo moóc vợt dốc xe - Xác định đợc đặc tính tăng tốc xe Thông qua đặc tính kéo xe ta xác định đợc thông số động hệ thống truyền lực đảm bảo cho xe cã thĨ chun ®éng víi vËn tèc lín đờng tốt chuyển động loại đờng có hệ số cản lớn Với phơng pháp tính này, có hai dạng tính toán sức kéo xe : tính toán kéo thiết kế tính toán kéo kiểm nghiệm d Hạn chế phơng pháp tính toán chuyển động thẳng : - Các phơng trình tính toán dựa sở thông số đầu vào đặc tính động cơ, thùc tÕ xe Ýt lµm viƯc ë chÕ độ toàn tải - Khi tính toán, trình thay đổi thông số động lực học cấu ma sát cha đợc mô tả đến - Không mô tả đợc chế độ chuyển động với điều kiện vị trí bớm ga thay đổi cách liên tục dới tác động điều khiển ngời lái - Không đa đợc yếu tố điều khiển vào mô hình - Không mô tả đợc ảnh hởng thông số đầu đến thông số đầu vào (không có khâu phản hồi) Ta cần phải xây dựng phơng pháp tính mới, khắc phục đợc hạn chế mô hình, mô tả cách xác trình chuyển động xe Vì cần phải đa vào mô hình số yếu tố sau : - Sử dụng đợc đặc tính cục động làm thông số đầu vào cho trình tính toán Tức phải mô tả đợc chế độ làm việc động vị trí bớm ga - Mô tả đợc chế độ làm việc li hợp - Đa đợc yếu tố điều khiển vào mô hình tính toán 1.1.2 Mô hình phẳng động lực học chuyển động quay vòng ôtô: a Sơ đồ mô hình phẳng động lực học chuyển động quay vòng ôtô : Khảo sát chuyển động quay vòng ôtô cách đơn giản hay đợc sử dụng mô hình phẳng vết bánh xe Trong [4] đà trình bày mô hình khảo sát chuyển động quay vòng xe nhiều cầu đơn giản xe ba cầu áp dụng với xe có số lợng cầu Sơ đồ mô hình đợc trình bày hình 1.3 phải chấp nhận giả thiết sau : *Các giả thiết xây dựng mô hình phẳng chuyển động quay vòng ôtô nhiều cầu: - Chỉ khảo sát trờng hợp ôtô quay vòng (bán kính quay vòng R=const, vận tốc góc quay vòng = const) Hình 1.3: Sơ đồ mô hình phẳng khảo sát chuyển động quay vòng ôtô - Ôtô đợc khảo sát hệ trục toạ độ XO'Y, O' tâm trục cân bánh xe cầu cầu sau, trục O'X trục dọc xe trục O'Y vuông góc với trục O'X - Chỉ xét ôtô quay vòng đờng bằng, lực cản lên dốc Pi = - Mỗi cặp bánh xe cầu đợc thay bánh xe với góc quay vòng góc lệch bên tơng đơng đợc tính nh sau : αi = δi = (α + β ) ( ' δ b + δ b'' ) (1.2) (1.3) Trong ®ã : αi , δi - gãc quay vòng góc lệch bên tơng đơng cầu thø i; α, β, δ'b, δ''b - gãc quay vßng góc lệch bên bánh xe phía phía Cầu trớc cầu dẫn hớng nên i = = ; cầu cầu sau không dẫn hớng nên = = ; Trên bánh xe ôtô có lực mômen tác dụng nh sau : - Mômen cản quay vòng bánh xe theo [4] có giá trị : ' M ci = 2.M ci = ϕ ' Gi l 0i (1.4) Trong : ' hệ số ma sát bánh xe với đờng; l0i chiều dài vết tiếp xúc bánh xe với đờng; Gi tải trọng phân bố lên cầu thứ i - Các phản lực tiếp tuyến Pi phản lực ngang Yi - Các ngoại lực tác dụng lên ôtô lực cản kéo moóc, lực cản không khí, lực li tâm Hợp lực lực cản đặt điểm có toạ độ l phân tích thành hai thành phần Px Py b Phơng trình quay vòng tổng quát ôtô : Từ sơ đồ hình 1.3 tiến hành xây dựng hệ phơng trình quay vòng ôtô Ta xây dựng đợc phơng trình tĩnh học cân mômen cân lực : n n n i =1 i =1 i =1 ∑ Pi sin α i li + ∑ Yi cos α i li = Py l0 + ∑ M ci n n ∑ P sin α + ∑ Y cos α i =1 i i n i =1 i i =1 = Py (1.6) i = Px (1.7) i n ∑ P cos α − ∑ Y sin α i i i =1 i (1.5) Trong hÖ phơng trình có n phản lực Pi n phản lực Yi cha biết Nghĩa có 2n ẩn số có phơng trình toán cha thể giải đợc Ta phải xây dựng thêm phơng trình khác - Xây dựng phơng trình đàn hồi ngang lốp : i =kbi Yi 10 Trong kbi hệ số đàn hồi ngang lốp thứ i, k bi đợc tính theo công thức A.Đôlmatôpski - Xây dựng phơng trình mối quan hệ hình học : li - xq = R tg(αi - δi) (1.8) HƯ ph¬ng trình (1.8) có n phơng trình Tất phơng trình đợc thành lập cha đủ để giải toán quay vòng Cần phải thành lập thêm phơng trình mối quan hệ động học Từ sơ đồ hình 1.3 xây dựng đợc phơng trình mối quan hệ động học nh sau : vi' = vki ω r ω = i li = r0i − λ 'i Pi i cos δ i cos δ i cos δ i ( ) Trong ®ã : ωi - vËn tèc gãc trung b×nh cđa bánh xe phía phía cầu thứ i; rli, r0i - bán kính lăn bán kính tự bánh xe cầu thứ i; i'.Pi - thành phần kể đến biến dạng tiếp tuyến bánh xe cầu thứ i; Theo [4], tính gần ®óng sÏ cã : R.Ω =v = (r0i cosαi + r0i kbi Yi sinαi - λi' Pi cosαi).ωi (1.9) (v - vận tốc chuyển động tịnh tiến ôtô) c Các kết tính toán chủ yếu : Tiến hành giải hệ phơng trình quay vòng từ (1.5) đến (1.9) ta xác định đợc thông số sau : - Xác định đợc phản lực Pi Khi biết phản lực Pi tính đợc công suất cần thiết ôtô quay vòng điều kiện bám - Xác định đợc phản lực Yi Các phản lực đợc sử dụng để xác định điều kiện quay vòng không trợt bên bánh xe - Xác định đợc bán kính quay vòng R khoảng cách xq, hai thông số động học quay vòng cho phép đánh giá khả quay vòng ngoặt ôtô 61 xe trở thành tín hiệu đầu vào cho khối thân xe víi tÝn hiƯu gãc quay b¸nh xe dÉn híng Trong khối thân xe tính toán tổng lực cản, bao gồm : lực cản lăn, lực cản không khí, lực phanh bánh xe, lực cản dốc Tổng lực cản cân với lực kéo F x phản lực ngang Fy động sinh bánh xe Khối thân xe có nhiệm vụ giải hệ phơng trình vi phân chuyển động phẳng (2.1) xe đà có thông số đầu vào lực F x, Fy, góc quay bánh xe dẫn hớng, mô men quán tính xe để tìm giá trị vận tốc, gia tốc, toạ độ trọng tâm thân xe nh bán kính quay vòng xe Các khối góc quay vành tay lái, khối phanh, khối địa hình thực chất khối liệu tính toán đợc đa vào dới dạng mảng nội suy chiều Các khối cung cấp giá trị thông số tính toán thay đổi liên tục theo thời gian theo quy luật định sẵn Dữ liệu địa hình bao gồm giá trị hệ số bám, hệ số cản lăn góc dốc mặt phẳng ®êng chun ®éng Khèi ®iỊu khiĨn cung cÊp ba tÝn hiệu điều khiển liên tục theo thời gian tín hiệu tay số, tín hiệu độ mở bớm ga (chân ga), tín hiệu áp suất đóng ly hợp (chân côn) theo quy luật định sẵn Khi có tín hiệu ®iỊu khiĨn, HTTL sÏ lµm viƯc theo quy lt ®iỊu khiển khối điều khiển nh có tác dụng ngời lái xe Khối mô hệ thống truyền lực (ký hiệu HTDTL hình 3.11) đà đợc trình bày phần 3.1.1 Sau trình bày cụ thể sơ đồ cấu trúc hoạt động khối lại mô hình mô chuyển động phẳng xe 3.1.2.1 Mô hình khối thân xe 62 Mô hình khối thân xe chủ yếu gồm khối động lực học thân xe đợc trình bày hình 3.12 3.13 Hình 3.12 : Mô hình khối thân xe Hình 3.13 : Mô hình khối động lực học thân xe 63 64 Mô hình khối động lực học thân xe để giải hệ phơng trình vi phân chuyển động (2.1) xe Trong : - Tín hiệu đầu vào lực Fxi, Fyi, mô men quán tính xe, khối lợng phân bố lên cầu, tín hiệu góc dốc, góc quay bánh xe dẫn hớng - Tín hiệu đầu toạ độ trọng tâm xe, vận tốc gia tốc xe, bán kính quay vòng, phản lực pháp tuyến từ đờng tác dụng lên bánh xe, góc lệch bên bánh xe Trên hình 3.13 ta thấy tín hiệu đầu vào F x, Fy góc quay vòng (kí hiệu Delta) đợc tính toán theo hệ phơng trình vi phân (2.1) Sau tính đợc giá trị gia tốc chuyển động tịnh tiến chuyển động quay vòng trọng tâm thân xe ta tích phân lần thứ thu đợc vận tốc trọng tâm thân xe, tích phân lần thứ hai thu đợc toạ độ trọng tâm thân xe, sau tính đợc bán kính quay vòng xe Tính toán giá trị phản lực pháp tuyến F z tác dụng lên bánh xe có tính đến phân bố lại trọng lợng lên cầu xe thông qua tín hiệu góc dốc đợc thực mô hình khối thân xe trình bày hình 3.12 3.1.2.2 Mô hình khối động học lái Khối động học lái nhằm mô ®éng häc hƯ thèng l¸i theo tÝn hiƯu gãc quay vành tay lái Mô hình khối trình bày hình 3.14 : Khối động học lái đợc xây dựng để giải hệ phơng trình (2.24) tính toán động học cho hệ thống lái có hai hình thang lái (hình 2.17) Trong : - Tín hiệu vào góc quay vành tay lái, tỷ số truyền cấu lái, toạ độ điểm tâm khớp góc nghiêng ban đầu đòn quay dọc đòn quay bên - Tín hiệu góc quay vòng tơng đơng bánh xe dẫn h- ớng Hình 3.14 : Mô hình khối động học lái 65 Trên hình 3.14 tín hiệu góc quay vành tay lái qua khối Cơ cấu lái đợc nhân với tỷ số truyền cấu lái Sau qua khối Hình thang khối Bánh phải khối Bánh trái tính góc quay vòng bánh xe cầu dẫn hớng thứ Sau tính đợc góc quay vòng tơng đơng theo công thức đà nêu phần giả thiết bánh xe tơng đơng Tơng tự khối Hình thang khối Bánh phải, khối Bánh trái tính giá trị góc quay vòng bánh xe cầu dẫn hớng thứ hai 3.1.2.3 Mô hình khối điều khiển Khối điều khiển đợc xây dựng nhằm cung cấp tín hiệu điều khiển HTTL theo kịch định sẵn nhằm tạo thuận lợi cho trình khảo sát Mô hình khối điều khiển đợc trình bày hình 3.15 Mô Hình 3.15 : Mô hình khối điều khiển hình khối điều khiển hình 3.15 có ba tín hiệu điều khiển tín hiệu tay số, tín hiệu bàn đạp chân côn tín hiệu bàn đạp chân ga Khối điều khiển đợc cấu tạo ba khối khối điều khiển sang số (Dkhien s.so), khối tính toán thời điểm sang số (Tinh toan) khối Bàn đạp ga, lyhợp * Khèi ®iỊu khiĨn sang sè : 66 Trong Matlab khối gọi Stateflow Mô hình khối điều khiển sang số trình bày hình 3.16 Hình 3.16 : Mô hình khối điều khiển sang số Khối điều khiển sang số đợc cấu thành từ hai khối sau : - Khối "Trạng_thái_số" : Khối nhận giá trị biến đầu vào Matlab, biến có tên gọi "tay_số" Các lệnh đợc định nghĩa khối lệnh "Tăng số" "Giảm số" Khi khối đợc kích hoạt lệnh (do khối "Trạng_thái_chọn" điều khiển) lệnh đợc thực Biến đầu khối giá trị tay số đợc chuyển vào cho Matlab - Khối "Trạng_thái_chọn" : Khối nhận giá trị biến đầu vào Matlab có tên "toc_do" ngỡng tăng giảm số khối Tính toán sang số thông qua biến Matlab chuyển sang Khi điều kiện vận tốc đợc thoả mÃn, khối tiến hành kích hoạt lệnh điều khiển cho khối "Trạng_thái_số" Nếu trình sang số điều kiện mà điều kiện vận tốc không thoả mÃn lại trở trạng thái bền vững mà không sang sè 67 Ngoµi ra, ta cã thĨ nhËp trùc tiÕp tÝn hiƯu tay sè sư dơng khëi hµnh xe qua cỉng tÝn hiƯu sè khëi hµnh (sokhoihanh) vµo khối điều khiển sang số hình 3.15 Biến "tay_số" đợc Matlab sử dụng làm biến đầu vào cho khối hộp số khối tính toán điều khiển bàn đạp ga bàn đạp ly hợp Toàn khối đợc hoạt động suốt thời gian mô tạo đáp ứng theo thời gian toàn hệ thống mô * Khối tính toán thời điểm sang số : Mô hình khối tính toán thời điểm sang số trình bày hình 3.17 : Hình 3.17 : Mô hình khối tính toán thời điểm sang số Giản đồ sang sè thùc chÊt lµ mét khèi Lookup Table-1D chøa ngỡng vận tốc sang số (tăng số giảm sè) Thùc chÊt khèi nµy thùc hiƯn mÉu néi suy tuyến tính chiều Trong tín hiệu vào chứa giá trị "tay_số" tín hiệu chứa giá trị vận tốc tơng ứng với tay số Các giá trị đợc dùng làm đầu vào cho khối ®iỊu khiĨn sang sè ®Ĩ so s¸nh víi vËn tèc thực xe, tới ngỡng thay đổi số khèi ®iỊu khiĨn sang sè sÏ thùc hiƯn lƯnh sang số Khi giá trị tay số thay đổi Với cácđầu vào mới, khối tính toán thời điểm sang số đa ngỡng vận tốc cho bớc tính * Khối tín hiệu bàn đạp ga, ly hợp : 68 Mô hình khối tín hiệu bàn đạp ga bàn đạp ly hợp trình bày hình 3.18 Hình 3.18 : Mô hình khối tín hiệu bàn đạp ga bàn đạp ly hợp Tín hiệu đầu vào mô hình tín hiệu sang sè (ký hiƯu sss) tõ khèi ®iỊu khiĨn sang sè Khi vËn tèc xe cha vỵt ngìng vËn tèc ë tay số (trạng thái bền vững) tín hiệu sang số có giá trị 2, lại có giá trị (trạng thái số, số không vào số, tơng ứng nh động tác sang số lái xe, đợc thể hình 3.16) Vì thÕ sang sè tÝn hiƯu sang sè qua c¸c khối cộng tích phân có giá trị khác không tín hiệu đầu vào cho khối Lookup Table Các khối Lookup Table có tín hiệu đầu tín hiệu điều khiển áp suất đóng ly hợp độ mở bớm ga thay đổi trình sang số đợc tính khoảng hai giây Còn lại thời điểm khác tín hiệu điều khiển ly hợp bớm ga thay đổi theo quy luật xác định trớc khối tín hiệu P_lyhop buom_ga (đều khối From Workspace) Ngoài ra, mô hình hình 3.11 có khối địa hình khối phanh Các khối đơn giản khối liệu chứa giá trị hệ số cản lăn, hệ số bám, lực phanh (đều khối From Workspace) ta tự đặt trớc, có giá trị không đổi thay đổi liên tục theo thời gian Vì đáp ứng hệ thống liên tục theo thời gian 3.2 Khảo sát động lực học chuyển động thẳng quay vòng xe bọc thép BTR-60PB 69 3.2.1 Nghiên cøu kÕt cÊu hƯ thèng trun lùc xe BTR-60PB 3.2.1.1.Giíi thiệu chung tính kỹ chiến thuật xe bọc thép BTR-60PB Xe bọc thép BTR- 60PB loại xe bọc thép chiến đấu, bơi nớc, bánh lốp, có bốn cầu chủ động Trên xe có trang bị hai súng máy (cỡ 14,5 mm 7,62 mm) gắn song song với tháp súng Xe thiết giáp BTR- 60PB có bốn cầu, tất bánh xe bánh xe chủ động, có tính động lực học tốt, khả việt dà cao chạy êm Xe chạy cạn bơi nớc, vợt qua công sự, chiến hào, sông ngòi Xe có sức động nhanh thích ứng tốt loại địa hình Nhờ u điểm trên, xe có khả tác chiến động hiệu quả, với loại hình nhiệm vụ tác chiến đa dạng Xe BTR-60PB phơng tiện trang bị xe tăng-thiết giáp quân đội ta số nớc giới Các hệ khác xe đợc quan tâm cải tiến phát triển không ngừng Hình 3.19 : Hình ảnh xe bọc thép bánh lốp BTR-60PB Thân xe bịt kín, đáy phẳng, làm thép, dùng làm bệ để lắp cụm 70 máy cấu xe phần cuối xe lắp hai động xăng loại sáu xi lanh, công suất động 90 mà lực Đông bên phải cung cấp động lực cho bánh xe cầu cầu ba, động bên trái cung cấp động lực cho bánh xe cầu hai cầu bốn Truyền động từ hai động đến bánh xe độc lập nhau, chúng liên hệ với qua dẫn động điều khiển Truyền lực từ động tới bánh xe qua cụm : Li hợp đĩa, hộp số, hộp số phụ, trục các-đăng, cầu chủ động có cấu vi sai hộp giảm tốc bánh xe Hộp số có bốn số tiến, số lùi, số III IV có cấu đồng tốc quán tính Cầu xe dạng cầu chủ động kiểu cắt rời, lắp bên thân xe Dẫn động từ bán trục tới bánh xe qua trục các-đăng giảm tốc bánh xe Bánh xe kiểu lốp hơi, cỡ 13.00-18.00 Xe có trang bị hệ thống điều chỉnh áp suất lốp Các bánh xe cầu cầu bánh xe dẫn hớng đợc điều khiển hệ thống lái có hai hình thang lái Thân xe chia làm ba buång : buång ®éng lùc, buång chiÕn ®Êu (buång bé binh) buồng lái Buồng động lực nằm phần cuối thân xe, bố trí : hai động lắp với ly hợp hộp số đặt giá, két mát dầu, két mát nớc, trao đổi nhiệt; hai thùng xăng Buồng chiến đấu nằm phần thân xe, ®ã cã bè trÝ : th¸p sóng m¸y, c¸c ghÕ ngồi dành cho 10 chiến sĩ binh Buồng lái nằm phần trớc xe, bố trí cụm : cần điều khiển xe, kính quan sát, bảng đồng hồ, đài vô tuyến, ghế ngồi trởng xe lái xe, tời dẫn động tời Giữa sàn xe đáy xe buồng chiến đấu buồng lái bố trí cụm máy hệ thống truyền lực : cầu chủ động, hộp số phụ trục các-đăng, cần kéo dẫn động điều khiển hộp số, hộp số phụ, hộp chia công suất, dẫn động phanh tay tời 71 3.2.1.2 Các thông số kỹ thuật chủ yếu xe BTR-60PB *Các thông số kỹ thuật chung : Trọng lợng chiến đấu :10 300 (kg); - Các kích thớc bản: Chiều dài thân xe : 220 (mm); Chiều dài đặt móc kéo vị trí kÐo : 560 (mm); ChiỊu réng th©n xe : 825 (mm); Chiều cao thân xe (không kể tháp ph¸o) : 055 (mm); ChiỊu cao xe tÝnh tíi đỉnh tháp pháo : 310 (mm); Chiều dài sàn xe : 240 (mm); Khoảng cách tâm hai bánh xe : 370 (mm); - Khoáng sáng gầm xe đủ tải : Khi áp suất lốp 2,5 kg/ cm2 : 475 (mm); Khi áp suất lốp 0,5 kg/cm2 : 434 (mm); - Tốc ®é lín nhÊt trªn ®êng nhùa : 80 (km/h): * Các thông số kỹ thuật phận động lực : - Số lợng động : 2; - Loại động : Động xăng kiểu chế hoà khí, nhÃn hiệu Gaz-49B; - Công suất lớn số vòng quay3600 vòng/phút:180 (90 x 2) (mà lực) - Mômen xoắn lớn số vòng quay khoảng 1800vòng/phút: 45 (2 x 22,5) (kGm) * Các thông số kỹ thuật hệ thèng trun lùc : - Ly hỵp : Cã hai ly hợp, loại đóng, đĩa ma sát kh« - Hép sè : Cã hai hép sè, kiĨu khí, có bốn số tiến số lùi, số III số IV có lắp cấu ®ång tèc qu¸n tÝnh C¸c tû sè trun cđa hép sè : Sè I : 6,48 Sè II : 3,09 Sè III : 1,71 Sè IV : 1,00 72 Sè lïi : 7,9 - Hép sè phô : Cã hai hép sè phơ, kiĨu c¬ khÝ, cã hai sè trun C¸c tû sè trun cđa hép sè phơ : Sè trun th¼ng : Sè trun thÊp : 1,98 - Cầu xe: Có bốn cầu cầu chủ động, đặt thân xe - Truyền lực : Loại bánh côn, xoắn (giống tất cầu chủ động) Tỷ số truyền truyền lực 1,846 - Tỷ số truyền hộp giảm tốc bánh xe 4,55 3.2.2 Xác định thông số đầu vào mô hình mô động lực học xe BTR-60PB Khi xây dựng mô hình mô động lực học chuyển động xe đòi hỏi phải xác định đợc số lợng lớn thông số làm tín hiệu đầu vào cho toàn mô hình mô phỏng, thiếu thông số HTTL Sau trình bày tóm tắt phơng pháp xác định thông số đầu vào chủ yếu mô hình mô Giá trị thông số đầu vào mô hình mô đợc trình bày phần phụ lục Khi xây dựng mô hình HTTL SimDriveline ta phải xác định đợc giá trị mô men quán tính khâu động truyền lực Mặt khác, để giải đợc hệ phơng trình vi phân chuyển động (2.1) xe lại phải xác định đợc giá trị mô men quán tính xe hệ trục toạ độ cố định gắn liền với thân xe Trong trình tính toán nh phải xác định đợc toạ độ trọng tâm thân xe khối lợng phân bố lên cầu xe Các thông số đầu vào nói xác định đợc nhiều phơng pháp Tuy nhiên phạm vi thực luận văn này, việc kết hợp nghiên cứu thiết lập mô hình lý thuyết xác định thông số đầu vào thực nghiệm cách xác đòi hỏi nhiều thời gian 73 công sức, phức tạp tốn Vì luận văn lựa chọn phơng pháp gián tiếp Phơng pháp gián tiếp xây dựng mô hình m« pháng kÕt cÊu thùc cđa xe phơc vơ cho việc xác định thông số đầu vào mô hình mô động lực học Mô hình mô kết cấu thực xe đợc lựa chọn xây dựng mô hình 3D vẽ thiết kế 3D phần mềm vẽ thiết kế khí phát triển mạnh Phần mềm vẽ thiết kế 3D đợc lựa chọn để xây dựng mô hình mô kết cấu xe phần mềm Inventor Mô hình kết cấu xe thiết kế Inventor cho phép đồng thời xác định đợc khối lợng toạ độ trọng tâm chi tiết, nh xác định đợc mô men quán tính chi tiết trục toạ độ Thực lắp ráp chi tiết thành cụm tổng thành lắp cụm tổng thành lên khối thân xe ta có mô hình mô kết cấu thực xe Và nh xác định đợc thông số toạ độ trọng tâm mô men quán tính cụm cách nhanh chóng tiện lợi nhiều Cơ sở việc xác định toạ độ trọng tâm mô hình mô kết cấu Inventor hay phần mềm vẽ thiết kế 3D hoàn toàn đơn giản dễ hiểu Toạ độ trọng tâm C(X,Y,Z) hệ có n vật đợc tính công thức : M X = n m x ∑ i i   n  M Y = ∑ mi yi  n  M Z = ∑ mi zi Trong M khối lợng hệ, mi c(xi, yi, zi) lần lợt khối lợng toạ độ trọng tâm vật thứ i hệ Ngoài ra, ta gán thông số vật liệu chế tạo chi tiết (vật liệu chế tạo kim loại gì, phi kim), điều làm cho mô hình kết cấu xây dựng sát với thực tế 74 Trong xây dựng mô hình kết cấu thực xe, không thiết phải thiết kế tất cụm chi tiết xe Ta cần xây dựng cụm chi tiết HTTL cụm có khối lợng đáng kể Các cụm chi tiết lại vẽ đơn giản hoá cách xây dựng vật có khối lợng kích thớc tơng đơng Trong luận văn đà thực vẽ mô hầu hết cụm xe với tổng khối lợng cụm lắp ráp 10 220 kg tổng khối lợng thực tế xe lµ 10 300 kg Nh vËy, cã thĨ cho mô hình mô kết cấu xe áp dụng đợc cho việc xác định thông số đầu vào cho mô hình mô động lực học xe 3.2.3 Khảo sát động lực học chuyển động thẳng quay vòng xe bọc thép BTR-60PB Với mô hình mô xe nh trình bày hình 3.11, ta mô để khảo sát động lực học chuyển động thẳng quay vòng xe nhiều chế độ khác nhau, thông qua chơng trình điều khiển đợc lập sẵn khối điều khiển hay khối điều kiện chuyển động (địa hình, hệ số bám, cản lăn, lực phanh) Để đánh giá kết trình mô so sánh với lý thuyết, ta cần khảo sát số chế độ mô xác định 3.2.3.1 Khảo sát động lực học chuyển động thẳng xe BTR-60PB * Chế độ mô chuyển động thẳng: Chế độ mô chuyển động thẳng xe đợc trình bày nh hình 3.20 : 75 Hình 3.20 : Chế độ mô chuyển động thẳng xe BTR-60PB Chế độ mô trình bày hình 3.20 có thông số nh sau : - Thời gian mô : 100 giây - Góc quay vành tay lái : độ - Tay số khởi hành từ tay số 1, tăng dần ®Õn tay sè - Gãc më bím ga lín chế độ mô 100% - áp lực đóng ly hợp tăng giảm tơng ứng theo chế độ vào số - Góc dốc trình mô : o (mô chế ®é ®êng b»ng kh«ng cã ®é dèc) - Xe kh«ng gài cầu trớc, hộp số phụ gài số truyền thẳng - Hệ số bám : 0,7 (không thay đổi suốt trình mô phỏng) ... vết bánh xe xe bánh lốp nhiều cầu chuyển động phẳng đợc trình bày nh hình 2.3 24 Hình 2.3: Sơ đồ mô hình động lực học vết bánh xe xe bánh lốp nhiều cầu chuyển động phẳng Trong : n - số cầu xe; ... thực xe bọc thép bánh lốp nhiều cầu BTR-60PB, sở hoàn toàn thiết lập mô hình mô cho xe bánh lốp nhiều cầu khác 3.1 Thiết lập mô hình mô động lực học chuyển động phẳng xe bánh lốp, nhiều cầu 3.1.1... Chơng Tổng quan động lực học chuyển động thẳng quay vòng ôtô 1.1 Tổng quan mô hình động lực học ôtô bánh lốp Nghiên cứu động lực học xe khảo sát quan hệ yếu tố đặc trng chuyển động (chuyển vị, vận