Tổng quan về ổn định quay vòng của ô tô du lịch

iv TÓM TT Tính ổn định chuyển động quay vòng của ô tô là khả năng giữ được quỹ đạo chuyển động theo yêu cầu của người lái trong những điều kiện chuyển động khác nhau, tính ổn định quay vòng của ô tô phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Việc nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố tới quỹ đạo quay vòng bằng thí nghiệm đòi hỏi sự đầu tư lớn vềthiết bị thí nghiệm, thời gian, con người,… . Chính vì vậy, người thực hiện đã chọn đề tài Tổng quan về ổn định quay vòng của ô tô du lịch” để nghiên cứu. Tuy nhiên, do thời gian làm luận văn có hạn nên người thực hiện chỉ nghiên cứu một số nội dung sau: . Tng quan  lý thuyt 3. Xây d qu o 4. S dng LabVIEW gii h  5. Kho sát các yu t n qu o quay vòng Ch6. Kt lun Trong luận văn này, bằng cách sử dụng phương pháp nghiên cứu tái tạo mô hình quay vòng ô tô, mô tả quỹ đạo quay vòng bằng phương trình vi phân toán học vàsử dụng công cụ LabVIEW Control and Simulation để giải phương trình vi phân mô tả quỹ đạo chuyển động quay vòng người thực hiện đã đãxác định, kiểm tra, phân tích từng yếu tố riêng lẻ tác động đến ổn định quay vòng. Đây cũng chính là mục tiêu nghiên cứu chính của đề tài. v ABSTRACT Stability in automobile’s rotary motion is the ability to hold the motion’s orbit according to the driver’s control in the different motional conditions. This stability depends on varied factors. The studying of the influence of these factors on the motion’s orbit through experimentsrequires a massive investment in laboratory equipment, time, and manpower. For those reasons, the researcher has decided on the topic   By virtue of time limitation, the studyis humbly focused on some main parts as below: Chapter 1. Overview Chapter 2.  Chapter 3. Building the differential equations demonstrating the  Chapter4. Applying LabVIEW in solving the systems of differential equations Chapter 5. Investigating the factors affecting the  Chapter 6. Conclusion In this study,by means of using the researching method of simulating the template of automobile’s rotary motion,demonstrating the motion’s orbitwith the mathematical differential equations, and applying LabVIEW Control and Simulation in order to solve the differential equations demonstrating the motion’s orbit, the researcher has determinated, examined, analyzedeach individual affecting the rotational stability. This is the leading objective of the study. vi MC LC Nội dung Trang Trang tựa Quyết định giao đề tài Xác nhận của cán bộ hướng dẫn Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Lời cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách các hình ix Danh sách các bảng xii Các ký hiệu trong luận văn xiii . Tng quan 1 1.1.Tng quan nh quay vòng ca ô tô du lch và lý do ch tài 1 1.2. M tài 5 1.3.Nhim v và gii h tài 5 u 6  lý thuyt 7 2.1. H trc t. 7 ng lc h-euler 10 2.3. S     i tác dng ca l  c tính ng 13 2.3.1. Sự lăn của bánh xe đàn hồi dưới tác dụng của lực ngang 13 2.3.2. Đặc tính hướng 15 2.3.3 Đặc tính trượt 16 2.4. Các lc và mô men tác dng lên ô tô 17 2.4.1. Lực kéo 17 vii 2.4.2. Lực bên 19 2.4.3. Lực cản lăn 23 2.4.4. Lực cản không khí 25 2.4.5. Lực quán tính Fj 26 2.4.6. Lực ly tâm F lt 27 ng h  qu o 28 3.1. Qu o chuyng ô tô 28 3.1.1. Quỹ đạo chuyển động ô tô trong mô hình phẳng 28 3.1.2. Quỹ đạo chuyển động quay vòng lý thuyết của ô tô 30 3.2. Xây dng h  qu o quay vòng ôtô 31 3.2.1. Mô hình phẳng một vết . 31 3.2.1.1. Hệ thống lực và mô men 31 3.2.1.2. Góc lệch hướng chuyển động và góc xoay thân xe. 33 3.2.2. Mô hình động lực học phẳng một vết 35 ng dng LABVIEW trong gii h  39 4.1. Gii thiu v công c LABVIEW và Control Design and Simulation 39 4.1.1. Giới thiệu về Lab VIEW 39 4.1.2. LabVIEW Control Design and Simulation Tools 42 4.2. u din mô hình phng mt vt 47 4.2.1. Góc lệch hướng chuyển động và góc xoay thân xe. 48 4.2.2. Chương trình mô tả quỹ đạo quay vòng 52 4.3. u din mô hình ng lc phng mt vt. . 53 4.3.1. Biểu diễn khối mô tả lực ngang. 54 4.3.2. Biểu diễn khối tính vận tốc từ gia tốc 55 4.3.3. Biểu diễn khối tính lực kéo 56 4.3.4. Biểu diễn khối tính lực cản lăn 57 4.3.5. Biểu diễn khối tính góc lệch hướng chuyển động  và góc xoay thân xe  58 4.3.6. Khối mô tả quỹ đạo quay vòng 61 viii o sát các yu t nh ng ti chuyng quay vòng 66 5.1. Các thông s ca xe kho sát 66 5.2. Mô hình phngmt vt. 67 5.2.1. Chế độ tải. 67 5.2.2.Vận tốc chuyển động của ô tô 69 5.2.3.Độ cứng của lốp 70 ng lc hc phng mt vt. 71 5.3.1. Sự gia tốc của ô tô khi quay vòng. 71 5.3.2. Độ cứng của lốp. 74 5.3.3. Hệ số bám dọc. 76 5.3.4. Cầu chủ động. 79 . Kt lun 81  tài 81 6.2. Kin ngh 82 Tài liệu tham khảo 84 ix DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình1.1. Quan hệ hình học của xe 3 Hình 2.1. Hệ quy chiếu gắn tại trọng tâm ô tô 7 Hình 2.2. Hệ trục tọa độ xét chuyển vị của ô tô 8 Hình 2.3. Xe cứng trong một chuyển động trên mặt phẳng 11 Hình 2.4. Sơ đồ minh hoạ sự lăn của bánh xe đàn hồi 14 Hình 2.5. Đặc tính hướng của lốp diagonal 16 Hình 2.6. Đặc tính hướng của lốp radial 17 Hình 2.7. Đặc tính trượt 17 Hình 2.8. Đồ thị quan hệ giữa lực bên và góc lệch bên 20 Hình 2.9Góc lệch bên α, góc đánh lái δ, góc lệch hướng chuyển động 21 Hình 2.10. Chiều rộng và chiều cao lớn nhất của xe 26 Hình 3.1. Ô tô cứng trong một chuyển động trên mặt phẳng 28 Hình 3.2.Sự thay đổi của ô tô sau khoảng thời gian t= dt 29 Hình 3.3. Sơ đồ động học quay vòng của ô tô có hai bánh xe dẫn hướng phía trước 31 Hình 3.4. Các lực và mô men tác dụng trong mô hình hai vết. 32 Hình 3.5. Mô hình động lực học phẳng một vết 36 Hình 4.1. Cửa sổ Front Panel 41 Hình 4.2. Cửa sổ Block Diagram 42 Hình 4.3. Thư viện của Control Design &Simulation 43 Hình 4.4. Nhóm signal generation 43 Hình 4.5. Nhóm signal arithmetic 44 Hình 4.6. Nhóm lookup tables 44 Hình 4.7. Nhóm Utilities 44 Hình 4.8. Nhóm tiện ích đồ họa 44 Hình 4.9. Nhóm tuyến tính liên tục 45 Hình 4.10. Nhóm phi tuyến tính 45 x Hình 4.11. Nhóm rời rạc tuyến tính 45 Hình 4.12. Nhóm điều khiển 46 Hình 4.13. Nhóm xác suất 46 Hình 4.14. Nhóm hệ thống phân cấp 46 Hình 4.15. Nhóm hệ thống ẩn 46 Hình 4.16. Nhóm giả lập 47 Hình 4.17. Nhóm tối ưu thiết kế 47 Hình 4.18. Nhóm hệ thống bên ngoài 47 Hình 4.19. Cửa sổ giao diện LabVIEW khi mới khởi động 48 Hình 4.20. Cửa sổ Front Panel và Block Diagram 49 Hình 4.21. Chọn Control & Sinmulation Loop 49 Hình 4.22. Chọn thiết lập cho Control & Sinmulation Loop 50 Hình 4.23. Các thông số thiết lập Control & Sinmulation Loop 50 Hình 4.24. Lập trình cho hiển thị góc lệch hướng chuyển động. 51 Hình 4.25. Giao diện hiển thị góc lệch hướng chuyển động 52 Hình 4.26. Lập trình cho hiển thị quỹ đạo quay vòng 53 Hình 4.27. Giao diện hiển thị quỹ đạo chuyển động 53 Hình 4.28. Mô tả lực ngang cầu trước F yf 54 Hình 4.29. Mô tả lực ngang cầu sau F yr 55 Hình 4.30. Khối tính vận tốc từ gia tốc 55 Hình 4.31. Khối tính lực kéo cầu trước  1 56 Hình 4.32. Khối tính lực kéo cầu sau  2 57 Hình 4.33. Khối tính lực cản lăn ở cầu xe phía trước 57 Hình 4.34. Khối tính lực cản lăn cầu sau 58 Hình 4.35. Khối giải phương trình vi phân tính góc  và góc  60 Hình 4.36. Công thức tính   trong formula 60 Hình 4.37. Công thức tính  trong formula 61 Hình 4.38. Mô tả quỹ đạo quay vòng trên LabVIEW 62 Hình 4.39. Nhập công thức tọa độ x vào Formula 62 xi Hình 4.40. Nhập công thức tọa độ y vào Formula 63 Hình 4.41. Sơ đồ tổng quỹ đạo quay vòng 64 Hình 4.42. Cửa sổ nhập thông số khảo sát và hiển thị kết quả 65 Hình 5.1. Thông số đầu vào chế độ tải 67 Hình 5.2. Quỹ đạo quay vòng theo chế độ tải 68 Hình 5.3. Thay đổi vận tốc chuyển động và kết quả hiển thị quỹ đạo 69 Hình 5.4. Thay đổi độ cứng của lốp và kết quả hiển thị quỹ đạo 70 Hình 5.5. Quay vòng không ổn định với gia tốc bằng 2m/s 2 72 Hình 5.6. Quay vòng không ổn định với gia tốc bằng 3m/s 2 73 Hình 5.7. Quay vòng không ổn định với gia tốc bằng 4m/s 2 73 Hình 5.8. Quay vòng không ổn định với gia tốc bằng 5m/s 2 74 Hình 5.9. Quỹ đạo quay vòng khi cho độ cứng car = caf 75 Hình 5.10. Quỹ đạo quay vòng khi cho độ cứng car> caf 75 Hình 5.11. Quỹ đạo quay vòng khi cho độ cứng car<caf 76 Hình 5.12. Quỹ đạo chuyển động với = 0.2 77 Hình 5.13.Quỹ đạo chuyển động với = 0.4 77 Hình 5.14. Quỹ đạo chuyển động với = 0.6 78 Hình 5.15. Quỹ đạo chuyển động với = 0.8 78 Hình 5.16. Thông số đầu vào và quỹ đạo ô tô cầu trước chủ động 79 Hình 5.17. Thông số đầu vào và quỹ đạo ô tô cầu sau chủ động 80 xii DANH SÁCH CÁC BNG BNG TRANG Bảng 2.1. Phân loại đường và hệ số   tương ứng 19 Bảng 2.2. Giá trị hệ số cản lăn khi vận tốc của xe 80/ 24 Bảng 2.3. Giá trị của K và S 26 Bảng 5.1. Thông số xe khảo sát 66 xiii CÁC KÝ HIU TRONG LU Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa   rad Góc lệch bên bánh xe phía trước   rad Góc lệch bên bánh xe phía sau   N/rad Độ cứng bánh xe phía trước   N/rad Độ cứng bánh xe phía sau  rad Góc lệch hướng chuyển động của xe   rad/s Vận tốc góc lệch hướng chuyển động của ô tô  rad Góc đánh lái k  % Độ trượt   Hệ số bám dọc   Hệ số bám ngang  rad Góc xoay thân xe =   rad/s Vận tốc góc xoay thân xe   kg.m 2 Mô men quán tính của ô tô quay quanh trục Cz m kg Khối lượng của ô tô a 1 m Khoảng cách từ cầu trước tới trọng tâm C a 2 m Khoảng cách từ cầu sau tới trọng tâm C l m Chiều dài cơ sở của xe v m/s Vận tốc của xe v x  rad/s 2 Gia tốc theo hướng trục Cx v y m/s Vận tốc theo hướng Cy v x m/s Vận tốc theo hướng Cx g m/s 2 Gia tốc trọng trường f Hệ số cản lăn    m/s Vận tốc của ô tô trong hệ trục tọa độ G [...]... phân mô tả quỹ đạo chuyển động của ô tô gồm: trọng tâm của ô tô � góc lệch hướng chuyển động của ô tô  , góc xoay xe quanh trục thẳng đứng qua Tìm hiểu công cụ mô phỏng LABVIEW và ứng dụng để khảo sát đặc tính quay vòng của ô tô Từ đó, khảo sát từng yếu tố riêng lẻ ảnh hưởng đến chuyển động quay vòng của ô tô du lịch, đồng thời đưa ra các phương pháp để hạn chế sự mất ổn định quay vòng của ô tô du lịch. .. quỹ đạo chuyển động quay vòng  ng dụng công cụ mô phỏng LabVIEW Control and Simulation để khảo sát đặc tính quay vòng của ô tô Từ đó, xem xét từng yếu tố riêng lẻ ảnh hưởng đến chuyển động quay vòng của ô tô du lịch, đồng thời đưa ra các phương pháp để hạn chế sự mất ổn định quay vòng của ô tô du lịch 1.3 Nhi m vụ vƠ gi i h n đề tƠi  Xây dựng mô hình ô tô cứng chuyển động quay vòng trong mặt phẳng... của ô tô bị thay đổi, làm cho tính quay vòng của ô tô có thể là quay vòng đúng, quay vòng thiếu hoặc quay vòng thừa Để nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định quay vòng trong thực tế là khó khăn, đòi hỏi cơ sở vật chất, thời gian nghiên cứu và làm thực nghiệm rất lớn Xuất phát từ vần đề trên tác giả đã chọn hướng xây dựng đề tài luận văn tốt nghiệp là: Tổng quan về ổn định quay vòng của ô tô du. .. cụm tổng thành của ô tô thì việc cải thiện tính Trang 1 Chương 1 Tổng quan điều khiển của ô tô đang được các nhà khoa học rất quan tâm Trong đó, tính điều khiển ổn định quay vòng của ô tô (chuyển động thẳng là chuyển động quay vòng với bán kính quay vòng bằng vô cùng) là mảng nghiên cứu rộng, nó liên quan đến nhiều lĩnh vực như: điều khiển tự động, cơ khí, khí động học, Sự chuyển động của ô tô trên... diện của ô tô, là diện tích hình chiếu trong mặt phẳng Trong đó: chất lượng bề mặt của nó đơn vị Ns2/m4 vuông góc với trục dọc của ô tô đơn vị là m2  �0 = v ± vg v0 : tốc độ tương đối của ô tô và không khí đơn vị là: m/s trong đó (2.53)  v: là vận tốc của ô tô  vg : là vận tốc của gió, dấu cộng khi tốc độ của ô tô và gió ngược chiều nhau, dấu trừ khi cùng chiều Hệ số cản không khí K của ô tô thay... 5 Chương 1 Tổng quan  Tổng kết các kết quả thực hiện và viết bài báo cáo đề tài 1.4 Ph ơng pháp nghiên c u  Đề tài chọn phương pháp nghiên cứu tái tạo mô hình quay vòng ô tô thực tế và sử dụng công cụ LabVIEW Control and Simulation để xác định, kiểm tra, phân tích từng yếu tố riêng lẻ tác động đến ổn định quay vòng Việc nghiên cứu ổn định quỹ đạo quay vòng của ô tô du lịch theo hướng mô hình hóa,... tế và ổn định của ô tô trong mọi điều kiện làm việc Nghiên cứu động lực học chuyển động của ô tô là bài toán cơ bản của lý thuyết ô tô nhằm đánh giá cũng như xác định chất lượng khai thác ô tô trong những điều kiện khác nhau Trong đó, vấn đề điều khiển ô tô là không thể thiếu trong quá trình nghiên cứu Với tốc độ phát triển của khoa học công nghệ hiện nay ngoài việc đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của các... của ô tô du lịch để nghiên cứu Trang 4 Chương 1 Tổng quan 1.2 Mục đích c a đề tài  Tái tạo mô hình quay vòng ô tô thực tế lên mô hình  Xét các lực và mô men tác dụng lên mô hình  Thiết lập hệ phương trình vi phân mô tả quỹ đạo chuyển động quay vòng của ô tô thông qua các mô hình nghiên cứu  Tìm hiểu công cụ LabVIEW Control and Simulation dùng trong mô phỏng hệ phương trình vi phân mô tả quỹ đạo... tính tại trọng tâm ô tô được xác định theo công thức sau: � � = �� � ( 2 � �) � (1.6) Bán kính quay vòng lý thuyết tính tại trọng tâm T của ô tô R tính theo công thức: = �2 � � = � 2 � � � (1.7) Trường hợp ô tô chuyển động trên đường vòng bán kính R với vận tốc không đổi, lực ly tâm �� = � 2 = � (1.8) Trong thực tế, do trên ô tô du lịch sử dụng bánh xe cao su đàn hồi nên khi ô tô chuyển động trên... không khí Khi ô tô chuyển động áp suất không khí bao quanh bề mặt ngoài của xe thay đổi, làm xuất hiện các dòng xoáy khí ở phần sau của ô tô và gây ra ma sát giữa không khí với bề mặt của xe, lực ma sát này được gọi là lực cản không khí Lực cản không khí khi ô tô chuyển động được xác định bằng biểu thức thực nghiệm: = 2 �0 (2.52)  K: hệ số cản không khí, nó phụ thuộc vào dạng khí động học của ô tô . nghiệp là: Tổng quan về ổn định quay vòng của ô tô du lịch để nghiên cứu. Chương 1. Tổng quan Trang 5 1.2. M tài  Tái tạo mô hình quay vòng ô tô thực tế lên mô hình. . chuyển động quay vòng của ô tô du lịch, đồng thời đưa ra các phương pháp để hạn chế sự mất ổn định quay vòng của ô tô du lịch. 1.3.   Xây dựng mô hình ô tô cứng chuyển. vòng của ô tô. Từ đó, khảo sát từng yếu tố riêng lẻ ảnh hưởng đến chuyển động quay vòng của ô tô du lịch, đồng thời đưa ra các phương pháp để hạn chế sự mất ổn định quay vòng của ô tô du lịch.