NGHIÊN cứu ổn ĐỊNH CHUYỂN ĐỘNG của LOẠI XE KHÁCH HAI TẦNG GIƯỜNG nằm HUYNDAI UNIVERSE 2f CHẠY ở các TỈNH PHÍA NAM

v i dòng xe giư ng nằm Thaco-Mobihome HB 120SL 380PS, tại Việt nam nên các công ty đư sử dụng khung g m Aero Express và cải tiến một số chi tiết tạo ra một dòng sản phẩm đặc trưng cho Th

Trang - viii -

Chương 1: T NG QUAN CHUNG 1

1.1 T ng quan chung về lĩnh v c nghiên cứu, các k t qu nghiên cứu trong và ngoài n ước đã công bố 1

1.1.1 T ng quan chung về lĩnh v c nghiên cứu: 1

1.1.2 Các k t qu nghiên c ứu trong và ngoài nước: 2

1.2 M ục đích của đề tài: 3

1.3 Nhi ệm vụ và giới h n đề tài: 3

1.4 Ph ương pháp nghiên cứu: 4

1.5 Ý ngh ĩa khoa h c và tính th c tiễn của đề tài: 4

1.6 Gi ới thiệu về xe khách hai tầng giư ng nằm hyundai universe-2f 5

1.6.1 Gi ới Thiệu Chung: 5

1.6.2 Đặc tính kỹ thu t cơ b n của phương tiện 7

1.6.3 Đặc tính kỹ thu t của xe: 10

1.6.4.S ố liệu khối lượng, chiều cao tr ng tâm, mô men t i tr ng các phần tử xe .20

1.7 Giao thông đư ng bộ Việt nam và các t nh Phía nam: 21

1.7.1 S phân b ố giao thông đư ng bộ nước ta 21

1.7.2 Đặc điểm đư ng ô tô Việt nam 22

Ch ương 2: C S LÝ THUY T 25

2.1 Ph ần tử nh hư ng đ n tính n định của xe 25

2.1.1 Bánh xe .25

2.1.2 Hệ số bám .25

2.1.3 Phân b ố t i tr ng 26

2.1.4 Góc l ệch hướng 26

2.1.5 Chất lượng mặt đư ng .27

2.1.6 Hệ thống treo .27

2.1.7 Hệ thống phanh .28

2.1.8 Động l c h c của xe 28

2.2 Mô hình qu ỹ đ o chuyển động của xe: 29

Trang - ix -

ẳng của ô tô-phương trình quay vòng .32

2.2.3 Mô hình c ủa hệ thống lái 33

2 3 Đ̣NG L C H C QUAY VÒNG Đ U (tính điều khiển tĩnh) 35

2.3.1 Mô hình ph ẳng tuy n tính 35

2.3.2 Tính điều khiển tĩnh của ô tô .38

2.3.4 Góc l ệch của cầu xe ( t, s) và góc quay trụ đứng ( t): 46

2.4 Tính ch ất n định của ô tô 48

2.4.1 Tính ch ất n định trong mặt cắt d c .48

2.4.1.1 Tính ch ất n định tĩnh 48

2.4.1.2 Tính ch ất n định động .51

2.4.2 Tính ch ất n định trong mặt cắt ngang .53

2.4.2.1 Tính ch ất n định tĩnh 53

2.4.2.2 Tính ch ất n định động .55

2.4.3 S n định của xe khi phanh .59

2.4.3.1 T i tr ng trung bình khi phanh 59

2.4.3.2 Phanh bánh xe c ầu sau: 60

2.4.3.3 Phanh bánh xe c ầu trước 60

2.4.3.4 phanh xe c ầu trước và cầu sau: 61

2.4.3.5 Các ch tiêu đánh giá chất lượng phanh 61

2.4.3.6 Quá trình phanh xe 64

2.4.3.7 Gi n đồ phanh 66

2.4.3.9 S hãm c ứng bánh xe .67

2.4.3 10 n định phanh 69

Ch ương 3: TÍNH TOÁN VÀ PHÂN TÍCH 72

K T QUẢ MÔ PH NG 72

3.1 Ý ngh ĩa các kí hiệu sử dụng trong công thức 72

3.2.2 Ảnh hư ng của tính đàn hồi lốp xe đ n tr ng thái quay vòng của xe ô tô .73

3.2.3 T ốc độ đặc trưng cho xe quay vòng thi u 73

Trang - x -

Đánh giá đối với xe hyundai universe -2F 73

3.3.2 Tính ch ất n định tĩnh .74

a Tính n định trong mặt phẳng d c 74

b Tính n định trong mặt phẳng ngang .75

c xây d ng đồ thị mối quan hệ giữa hệ số n định tĩnh SSF và khối lượng m của xe 75

3.3.3 Ph ương pháp gi m chiều cao tr ng tâm xe theo hệ số n định tĩnh (SSF) khi có t i: 78

3.3.4 Tính ch ất n định động .82

a, T ừ tính chất n định t nh ta tính cho t i tr ng động: 82

b, Tính v n tốc nguy hiểm khi xe đi vào đư ng vòng 83

3 4 n định khi phanh xe 85

Ch ương 4: K T LU N VÀ Đ NGH .86

4.1 K t lu n .86

4.2 Đề nghị: 87

Hình 1.1: Hình dáng tổng quát phía ngoài xe khách gi ng nằm hai tầng Hyundai universe -2F Trang 5 Hình 1.2: Hình dáng phía trong (d i lên trên) xe khách gi ng nằm hai tầng Hyundai universe -2F .Trang 6 Hình 1.3: Hình dáng phía trong (trên xu ng d i) xe khách gi ng nằm hai tầng Hyundai universe -2F .Trang 6 Hình 1.4: Xây dựng đ th công suất của động c Trang 11 Hình 1.5: Xây dựng đ th moment xoắn của động c Trang 12 Hình 1.6: Đ th mô men xoắn t i các bánh xe chủ động theo t ng Trang 13 Hình 1.7: Đ th lực kéo tiếp tuyến Fk t i các bánh xe chủ động ở các tay s khác nhau .Trang 14 Hình 1.8: Đ th lực kéo tiếp tuyến Fk t i các bánh xe chủ động ở các tay s khác nhau t i bánh xe chủ động .Trang 16 Hình 1.9 Đ th nhân t động lực h c của xe .Trang 17 Hình 1.10 Đ th gia t c của xe .Trang 18 Hình 1.11 Đ th gia t c th i gian tăng t c của xe khi đầy tải Trang 19 Hình 1.12 Đ th quảng đ ng tăng t c của xe .Trang 20 Hình 1.13 Đ ng nhựa bê tông Trang 22 Hình 1.14 Đ ng cấp ph i Trang 22 Hình 2.1: Kích th c hình h c của l p xe Trang 25 Hình 2.2: S đ phân b các lực tác d ng lên xe khi chuy n động .Trang 26 Hình 2.3: S đ quay vòng của xe Trang 27 Hình 2.4: S đ phân b các lực tác d ng lên xe khi phanh Trang 28 Hình 2.5: Quan h động h c của ô tô trong mô hình phẳng tổng quát Trang 30 Hình 2.6: Xác đ nh v trí tr ng tâm ô tô t i một th i đi m nhất đ nh .Trang 31 Hình 2.7: S đ xác đ nh gia t c tr ng tâm ô tô .Trang 31 Hình 2.8: Mô hình tính toán cho ô tô .Trang 32 Hình 2.9: Mô hình của h th ng lái Trang 33

]

� Trang 44 Hình 2.16: Đ th đặc tính t c độ của hàm [ �

]

� Trang 45 Hình 2.17: S đ xác đ nh ảnh h ởng của góc l ch cầu xe và góc Trang 47 Hình 2.18: S đ các lực tác d ng lên ô tô khi đ ng yên trên d c .Trang 49 Hình 2.19: S đ các lực tác d ng lên ô tô khi .Trang 49 Hình 2.20: S đ tính ổn đ nh theo đi u ki n bám của bánh xe sau Trang 50 Hình 2.21: S đ phân tích lực khi xe chuy n động lên d c, tăng t c Trang 51 Hình 2.22: S đ tính t c độ gi i h n ô tô .Trang 52 Hình 2.23: S đ lực và moment tác d ng lên ô tô khi đ ng yên .Trang 54 Hình 2.24: S đ lực và moment tác d ng lên ô tô khi chuy n động .Trang 55

phía trong tr c quay vòng .Trang 56

ngoài tr c quay vòng .Trang 57 Hình 2.27: S đ các lực tác d ng lên xe khi quay vòng trên Trang 57 Hình 2.28: S đ các lực tác d ng lên xe theo đi u ki n tr t ngang Trang 58 Hình 2.29: S đ các lực khi phanh Trang 59 Hình 2.30 Đ th gia t c phanh và th i gian phanh .Trang 65 Hình 2.31 Đ th quảng đ ng phanh vƠ t c độ bắt đầu phanh .Trang 66 Hình 2.32: Giản đ quá trình phanh .Trang 66 Hình 2.33: Tr ng thái hãm c ng các bánh xe .Trang 67 Hình 2.34: S đ các lực khi phanh Trang 69 Hình 2.35: Quan h lực phanh vƠ β khi S1 = S2 = 0 .Trang 70

Hình 3.2: Đ th xác đ nh h s ổn đ nh tĩnh SSF của xe ( m<3000kg) Trang 76 Hình 3.3: M i quan h giữa SSF và m Trang 78 Hình 3.4: M i quan h giữa SSF và m theo ph ng án m i .Trang 81 Hình 3.5: Các lực tác động lên ô tô .Trang 82 Hình 3.6: Đ th m i quan h giữa vn và SSF .Trang 84

Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật cơ bản của phương tiện Trang 7 Bảng 1.2: Giá trị tương ứng n e , Ne , Me .Trang 11

Bảng 1.3: Trọng lượng, chiều cao trọng tâm và mô men .Trang 21 Bảng 1.4: Thông số tọa độ trọng tâm của xe .Trang 21 Bảng 1.5: Chỉ tiêu cho phép của độ dốc mặt đường .Trang 23 Bảng 1.6: Tương quan bán kính cong và độ nghiêng Trang 24 Bảng 1.7 Hệ số bám của các loại đường khác nhau .Trang 24 Bảng 1.8: Tốc độ phanh và quảng đường phanh hiệu quả .Trang 65 Bảng 3.1: Thông số trọng tâm, khối lượng, hệ số trượt của .Trang 73

B ảng 3.2: Thông số trọng tâm, khối lượng, hệ số trượt của xe khi có tải Trang 74

B ảng 3.3: Mối quan hệ giữa α và �� Trang 74

Bảng 3.4: Góc giới hạn trong mặt phẳng dọc theo điều kiện lật đổ Trang 74 Bảng 3.5: Góc giới hạn trong mặt phẳng ngang theo điều kiện lật đổ Trang 75 Bảng 3.6: Mối quan hệ giữa khối lượng xe và hệ số SSF .Trang 77 Bảng 3.7: Phương án bố trí các phần tử của xe .Trang 79 Bảng 3.8: Chiều cao trọng tâm, mô men của các phần tử khối lượng Trang 79 Bảng 3.9: Thông số khối lượng, trọng tâm và hệ số SSF .Trang 80 Bảng 3.10: Tiêu chẩn tốc độ tính toán, bán kính quay vòng và độ .Trang 83

Trang -1-

1.1 T ng quan chung về lĩnh v c nghiên cứu, các k t qu nghiên cứu trong vƠ

ngoƠi nước đã công bố

Trong quá trình phát triển các ngành kinh tế quốc dân cùng v i sự phát triển công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nư c Nhu c u sử dụng phương tiện giao thông vận tải bằng ô tô nói chung và ngành vận tải hành khách nói riêng ngày một l n mạnh về quy

mô số lư ng và nâng cao về chất lư ng phục vụ để có thể đáp ứng yêu c u chuyên ch hàng hóa lẫn hành khách phục vụ đ i sống xư hội Những năm trư c đây nhu c u của hành khách đi các tuyến đư ng dài chỉ c n có phương tiện để “đi đến nơi, về đến chốn”

mà ít có yêu c u cao về chất lư ng phương tiện Ngày nay, kinh tế phát triển, đ i sống nhân dân đư đư c nâng cao, cùng v i xu thế hội nhập vào nền kinh tế thế gi i, nhu c u

đi lại của ngư i dân phải kèm theo yêu c u về chất lư ng phục vụ ψên cạnh đó do ưu điểm chính của vận tải hành khách bằng xe ô tô là tiện l i, cơ động, giá thành rẻ và phù

h p v i nhiều địa hình khác nhau của Việt nam nên việc lựa chọn phương tiện đi lại bằng xe ô tô khánh ngày một chiếm ưu thế hơn so v i các phương tiện vận tải khác Tuy nhiên do yêu c u về chất lư ng dịch vụ của ngư i dân ngày càng đư c nâng cao nên đư có nhiều loại xe khách chất lư ng cao của các hảng sản xuất trên thế gi i đư c

ra đ i đáp ứng yêu c u thị hiếu của ngư i dân Trong các loại xe khách đó, phải nói đến loại xe khách giư ng nằm 2 t ng Yêu c u của loại xe này không chỉ phải đi đư c nhiều loại đư ng một cách linh hoạt mà còn phải đảm bảo đư c tính điều khiển mức tốt nhất, tức là phải đảm bảo đư c quỹ đạo chuyển động khi có tín hiệu điều khiển của ngư i lái Chính vì vậy sự chuyển động của ô tô phải có tính ổn định cao nhất để giúp cho ngư i tài xế, hành khách đư c an toàn và cảm thấy thoải mái khi xe chuyển động Hiện nay các loại xe khách nói chung, xe khách giư ng nằm nói riêng đang lưu hành trong nư c có nguồn gốc nhập khẩu từ nư c ngoài hoặc do các liên doanh sản xuất ô tô trong nư c để đáp ứng các tuyến xe khánh đư ng dài như Thaco, công ty cổ ph n cơ khí ô tô 3-2, 1-5, v i dòng xe giư ng nằm Thaco-Mobihome HB 120SL 380PS,

tại Việt nam nên các công ty đư sử dụng khung g m Aero Express và cải tiến một số chi tiết tạo ra một dòng sản phẩm đặc trưng cho Thaco, 3-2,1-5ầ nên vẫn còn một số vấn đề c n giải quyết như: về mặt khí động học, độ êm dịu, tính ổn định của xe v i các loại trạng thái hoạt động ứng v i các loại địa hình khác nhau, phân bố tải trọng phù

h p trên các c uầ.do vậy, việc nghiên cứu tính ổn định của xe khách giư ng nằm hai

Trang -2-

t ng loại Hyundai Universe-2F do công ty cổ ph n cơ khí ô tô 3-2 nhập khẩu và lắp ráp

là một vấn đề rất c n thiết, góp ph n đề ra phương hư ng và biện pháp cải tiến nhằm nâng cao chất lư ng ô tô lắp ráp và sản xuất trong nư c cho các dòng xe tương tự chạy khu vực phía nam

Trong những năm g n đây Việt nam đư xảy ra một số các tai nạn giao thông nghiêm trọng liên quan đến tính ổn định của loại xe khách 2 t ng những địa bàn miền núi cũng như trên đư ng bằng Vì vậy vấn đề đặt ra là phải nghiên cứu nhiều và sâu hơn về loại xe này để có hư ng khắc phục và đề xuất các thông số phù h p giữa xe và loại

đư ng của việt nam để loại xe này vẫn đư c lưu hành và an toàn hơn trong tương lai

Để giải quyết vấn đề nêu trên dư i sự hư ng dẫn của PGS.TS Nguyễn Văn Phụng, học viên chọn đề tài: “nghiên cứu ổn định chuyển động của loại xe khánh hai t ng giư ng nằm Hyundai Universe-2f chạy các tỉnh phía nam”

hai t ng như:

bằng phương pháp mô ph ng” của tác giả Trương Hoàng Tuấn

- δuận văn thạc sĩ: “nghiên cứu tính ổn định khi quay vòng đối v i loại xe bus hai

t ng sử dụng TP.HCM và các tỉnh” của tác giả Tr n Ngọc Dũng

chuyển động của ô tô” của tác giả δê Minh Đảo

sản suất tại việt nam” của tác giả ψùi Quốc Vĩnh

- δuận văn thạc sĩ: “nghiên cứu tính toán và đánh giá dao động của một số hệ thống treo trên xe du lịch đ i m i” của tác giả Trương Thái Minh

khách giư ng nằm (Thaco-mobihome)” của tác giả Nguyễn Xuân Ngọc

- δuận văn thạc sĩ: “nghiên cứu động học, động lực học và ổn định ô tô trong điều kiện việt nam” của tác giả Nguyễn Cẩm Thạch

 Một số đề tài nghiên cứu trên thế gi i về loại xe tương tự như:

bus” của tác giả Cao δ i, ψàng Thắng Minh, Viên Cương

ổn định đối v i xe 2 t ng c n đư c quan tâm b i vì những lý do sau:

- Xe khách 2 t ng có trọng tâm cao hơn so v i các loại xe một t ng khác

lảnh thổ Việt nam Đồng th i phải đảm bảo yêu c u khắt khe về đảm bảo an toàn kỹ thuật do cục đăng kiểm và bộ GTVT quy định Những ảnh hư ng của xe khách 2 t ng giư ng nằm đến khư năng hoạt động của xe c n phải đư c nghiên cứu để đưa ra những đánh giá có tính khoa họcầ

→ Vì vậy mục đích chính của đề tài là: Tăng tính an toàn và ổn định chuyển động

của xe trên đư ng đặc biệt là khu vực phía nam

Qua đó việc nghiên cứu đề tài sẽ góp ph n bổ sung tư liệu nghiên cứu và làm cơ s

để lựa chọn mẫu xe phù h p khi có nhu c u vận tải hành khách liên tĩnh khu vực phía nam

vòng, tìm ra phương trình quan hệ giữa hệ số ổn định tĩnh “SSF” và khối lư ng

tính toán

- Đánh giá kết quả và đề xuất

Phạm vi nghiên cứu: trong quá trình chuyển động, ô tô thực chất là một cơ hệ phức tạp chuyển động trên đư ng v i nhiều trạng thái mất ổn định khác nhau, nhiều địa

Trang -4-

hình đư ng xá khác nhau Vì vậy khi nghiên cứu chỉ tính toán các thông số về tính

ổn định của xe, đưa ra các thông số tối ưu liên quan đến tính ổn định và địa hình hoạt động của xe tương ứng

Nhưng do th i gian thực hiện đề tài eo hẹp và điều kiện nghiên cứu cũng có nhiều hạn chế nên phạm vi nghiên cứu của đề tài chỉ dừng lại mức độ nghiên cứu

lý thuyết v i các nội dung cũng đư c gi i hạn như sau:

Xét tổng quát quá trình chuyển động của ô tô trên đư ng một số các trạng thái đặc biệt liên quan đến vấn đề khảo sát và nghiên cứu, không có biểu thị các hệ thống bố trí trên xe

Khảo nghiệm ô tô theo tính chất riêng ph n, không kể đến ảnh hư ng của các

hệ thống khác khi nghiên cứu các trạng thái chuyển động

• Phương pháp thống kê, phân tích: bao gồm thu thập, phân tích, xử lý, tổng h p

số liệu từ các tài liệu sưu t m đư c và các kết quả nghiên cứu liên quan Phương pháp này đư c sử dụng xuyên suốt trong quá trình thực hiện đề tài

• Phương pháp tính toán lý thuyết: Đây cũng là phương pháp nghiên cứu chủ yếu xuyên suốt các tiến trình của đề tài

• Phương pháp mô ph ng, thông qua các số liệu đư có bằng các ph n mềm hiện

có như matlab để thấy rõ hơn các quy luật và tính chất của đối tư ng loại xe

• Phương pháp tham khảo tài liệu, thu thập thông tin để đánh giá

Xây dựng và tìm ra đư c các thông số động học tương ứng của loại xe này v i các điều kiện đư ng khác nhau Khảo sát và chứng minh các yếu tố tác động đến độ an toàn của xe Từ đó đánh giá đư c yếu tố nào ảnh hư ng l n nhất Sau đó tối ưu hóa các thông số để đạt đư c độ an toàn là cao nhất, thông qua đó kiểm soát đư c quá trình vận hành v i độ an toàn tối ưu phụ thuộc vào điều kiện thực tế đư ng xá

Nghiên cứu của đề tài khi thành công sẽ tạo điều kiện khảo sát, kiểm tra dể dàng các thông số liên quan giữa khối lư ng v i hệ số ổn định tĩnh “SSF” ứng v i các trạng thái chuyển động của loại xe này, cách bố trí hành khách, hàng hóa phù h p đảm bảo

an toàn hơn khi lưu thông

Giúp ngư i vận hành biết đư c những lưu ý khi vận hành xe, đó là sự thay đổi về tốc độ cũng như góc đánh lái phù h p khi qua đư ng vòng Giúp cho các nhà chế tạo nâng cao tính h p lý kết cấu của các bộ phận liên quan để ngày một tối ưu hóa sản phẩm xe khánh hai t ng giư ng nằm của mình phù h p v i điều kiện vận hành Việt nam nói chung và khu vực phía nam nói riêng

Trang -5-

Để đáp ứng nhu c u đi lại đa dạng về phương tiện, ngành chế tạo ô tô đư không ngừng thay đổi và phát triển, cải tiến sản phẩm để liên tục cho ra những sản phẩm m i, tiện nghi, phù h p v i xu thế chung s thích của hành khách, phù h p v i đặc điểm điều kiện địa hình đư ng xá m i địa phương, phù h p v i tiêu chuẩn quy định m i quốc gia, lưnh thổ Chính vì vậy mà loại xe khách giư ng nằm hai t ng đư c ra đ i để đáp ứng nhu c u thị hiếu khách hàng đi đoạn đư ng trung bình và xa (trên 500km) δoại xe này giúp khách hàng cảm thấy thoải mái và kh e hơn so v i loại xe ghế ngồi Việt nam loại xe này đư c một số công ty ô tô Trư ng hải, Công ty ô tô 3-2, Công ty

ô tô 1-5ầ lắp ráp, nhập khẩu và phân phối

Kể từ khi chiếc xe giư ng nằm đ u tiên Việt nam đư c sử dụng vào năm 2006 Đến nay, cả nư c đư có khoảng 4.500 chiếc xe khách giư ng nằm hoạt động, đư c đa

số hành khách chọn sử dụng khi có nhu c u đi xa v i ưu điểm sạch sẽ, tiện nghi, nhanh chóng thay thế nhiều dạng xe khách ghế ngồi đ i cũ

khí ô tô 3-2 sản xuất (số 18 đư ng Giải Phóng, quận Đống Đa, Hà Nội) trên cơ s các cụm chi tiết tổng thành, hệ thống của ô tô sát xi Hyundai aero express HSX do hàn quốc sản xuất Xe đư c phép ch 43 ngư i trong đó 41 giư ng nằm và 02 ghế ngồi Thông

số cụ thể của xe đư c đề cập b i đặc tính kỹ thuật phương tiện bảng 1.1

Hình 1.1: Hình dáng tổng quát phía ngoài

xe khách giư ng nằm hai t ng Hyundai universe -2F

Trang -6-

Hình 1.2: Hình dáng phía trong (dư i lên trên) xe khách

giư ng nằm hai t ng Hyundai universe -2F

Hình 1.3: Hình dáng phía trong (trên xuống dư i) xe khách

giư ng nằm hai t ng Hyundai universe -2F

Trang -7-

Bảng 1.1: thông số kỹ thuật cơ bản của phương tiện

(có giư ng nằm)

Hsx

Universe Hd-2FC E2

lúc kh i hành đến khi đi hết quưng

trư c/sau khi đ y tải (l n/phút):

bố trí xi lanh, phương thức làm mát hàng, làm mát bằng nư c, tubo tăng Diesel, 4 kỳ, 6 xi lanh, bố trí thẳng

Trang -9-

(kPa) của 1 lốp trư c:

3350/ 830

(kPa) của 1 lốp sau:

Trang -10-

bánh xe c u sau

lực

ngang trư c (180 x 90 x 4) sau (200

thép, g và các vật liệu khác

phía đ u xe bên phải

nhiệt bố trí 01 cửa gió nóc, cách âm & cách nhiệt bằng xốp d y 40 (mm)

mút đúc, bọc vải

Công thức tính công suất động cơ: Dựa vào phương trình δaydecman

Ne = f(ne) ↔ Ne=Nemax[a +b[ ]2– c[ ]3]

Trang -11-

Trong đó: Ne: công suất hữu ích của động cơ (kW); Nemax: công suất l n nhất của động

cơ (kW); ne: số vòng quay của động cơ (v/p); nN: số vòng quay định mức của động cơ (v/p) a, b, c: các hệ số thực nghiệm tùy thuộc vào loại động cơ Đối v i loại động cơ

cháy trực tiếp ta chọna=0.5, b=1.5, c=1

Hình 1.4 : Xây dựng đồ thị công suất của động cơ:

. = [[ + [ ] – [ ] ]]

.

Trong đó: Ne: công suất của động cơ (kW) Ne=Nemax[a +b[ ]2– c[ ]3]

ne: số vòng quay định mức của động cơ (v/p); Me: moment xoắn của động cơ (Nm)

Bảng 1.2: Giá trị tương ứng n e , Ne , Me

Để xác định đư c lực kéo tiếp tuyến tại một bánh xe chủ động bất kỳ, ta c n tính đư c

mô men xoắn tại bánh xe chủ động đó

Moment xoắn tại bánh xe chủ động đư c tính theo công thức

Mk=Meitηt = Meihipioicηt

nên ta tính đư c lực kéo tiếp tuyến là:

[[ + [ ] – [ ] ]]

cơ (Nm); ih: tỷ số truyền tại các tay số

Trang -13-

Hình 1.6 đồ thị mô men xoắn tại các bánh xe chủ động theo từng tay số

ip: tỷ số truyền hộp số phụ ( ip=1); io: tỷ số truyền lực chính ( io = 3,153); ic: tỷ số truyền lực cuối cùng (ic =1); ηt.: hiệu suất của hệ thống truyền lực

ψ: bề rộng của lốp (tính bằng inso); d: đư ng kính vành bánh xe (tính theo inso); v i

xe này thì kích thư c bánh xe là: 12R22.5; theo giáo trình lý thuyết ô tô ta chọn:

V i đây là loại lốp áp suất thấp: λ=0.93, Truyền lực chính hai cấp: ηt=0.85

xe chủ động các tay số khác nhau:

Trang -14-

Hình 1.7: Đồ thị lực kéo tiếp tuyến Fk

tại các bánh xe chủ động các tay số khác nhau

Phương trình cân bằng lực kéo: Fk-V

Để ô tô có thể chuyển động đư c trên đư ng thì lực kéo tiếp tuyến tại các bánh xe chủ động phải thắng đư c các lực cản chuyển động, xét trong trư ng h p đư ng bằng phẳng (α = 0), bao gồm các loại lực cản là:

Trang -15-

trong đó:m: khối lư ng tĩnh của xe; Ł: hệ số khối lư ng quay kể đến ảnh hư ng về mặt quán tính của các chi tiết chuyển động quay trong ô tô; a: gia tốc chuyển động của xe (m/s2)

V i S=0.8ψ0H = 0.8x2.5x3.68= 7.36m2 (áp dụng cho xe chạy tốc độ cao du lịch và

xe khách); B0: chiều rộng l n nhất của ô tô ( ψ0= 2500mm); H:chiều cao l n nhất của

ô tô (H = 3680mm); Chọn K theo loại ô tô khách v loại toa tàu K=0.3Ns2/m4

Vậy ta xây dựng đư c đồ thị Fwcó dạng parabol đi qua gốc tọa độ

Phương trình: Fk=Ff+Fw

Đồ thị: Fk-V

Trang -16-

Hình 1.8: đồ thị lực kéo tiếp tuyến Fk tại các bánh xe chủ động các

tay số khác nhau tại bánh xe chủ động

Nhân tố động lực học là thông số đặc trưng tính chất động lực học của xe Nhân tố

động lực học (D) là tỷ số giữa hiệu số lực kéo tiếp tuyến (Fk) và lực cản không khí � )

chia cho trọng lư ng toàn bộ của xe (G)

i0: tỷ số truyền của cụm truyền lực chính.; ih: tỷ số truyền hộp số chính; ηt: hiệu suất

truyền lực; rb[m]: bán kính tính toán (làm việc trung bình) bánh xe chủ động;

W [N.s2/m2]: nhân tố cản không khí W = K.F

K [N.s2/m4]: hệ số cản không khí, phụ thuộc vào hình dạng của xe và chất lư ng bề

mặt v thùng xe, phụ thuộc vào mật độ không khí; F [m2]: diện tích cản không khí của

xe theo mặt phẳng vuông góc v i trục dọc của xe; [m/s]: vận tốc tương đối giữa xe

và không khí

Trang -18-

Hình 1.10 Đồ thị gia tốc của xe

Từ công thức nhân tố động lực học (D), khi đư cho trị số của hệ số cản mặt đư ng ( )

ta có thể xác định khả năng tăng tốc của xe: j = = (D – )

= f.cosα + sinα; Łj = 1,05 + 0,05 ; f: hệ số cản lăn của xe; α [0]: góc dốc của mặt

đư ng (α = 15%); Łj: hệ số tính đến ảnh hư ng của các khối lư ng chuyển động quay

Th i gian tăng tốc của xe đư c tính theo biểu thức gia tốc: dt = .dv

Th i gian tăng tốc của ô tô đư c xác định theo công thức: t = t + �

Th i gian để xe tăng tốc từ v1đến v2đư c xác định theo công thức: t = ∫ dv

1,5(s); - gia tốc di chuyển của ô tô

Đối v i xe sử dụng hộp số có cấp, th i gian chuyển đổi số từ số thấp lên số cao có xảy

ra hiện tư ng giảm vận tốc xe một khoảng Δv

Trị số Δv có thể xác định qua phương trình lăn trơn của xe: Δv = g

v i một gia tốc không đổi

Th i gian tăng tốc của xe trong khoảng tốc độ từ � đến � :

� = � − � = ��x

, (s)

V i � = 0,5.(� +� )

� ,� (m/ ): gia tốc v i điểm đ u và điểm cuối khoảng tốc độ chọn

Xây dựng đồ thị quảng đư ng tăng tốc: S = ∫ �dt

Trong đó: V – tốc độ di chuyển của ô tô

Trang -20-

Sử dụng phương pháp đồ thị trên cơ s đồ thị th i gian tăng tốc vừa lập để giải tích phân này Chia đư ng cong th i gian tăng tốc ra nhiều đoạn nh và thừa nhận rằng trong m i khoảng thay đổi tốc độ ứng v i từng đoạn này xe di chuyển đều v i tốc độ

theo đồ thị hình 1.12 để xe đi hết quảng đư ng 200m khi đ y tải thì mất 21,5s

- Khối lư ng 02 ghế ngồi: 2 x 15 (kg) = 30 (kg)

Trang -21-

Bảng 1.3: trọng lượng, chiều cao trọng tâm và mô men các phần tử khối lượng xe

Trọng lư ng (KG)

Chiều cao trọng

đ y tải (kGm)

không tải đ y tải

 Thông số tọa độ trọng tâm ô tô

ψảng thông số tọa độ trọng tâm của xe:

Bảng 1.4: thông số tọa độ trọng tâm của xe

Ngày nay khi đất nư c đang trên đà đổi m i, m rộng cửa thu hút sự đ u tư nư c ngoài thì việc xây dựng cơ s hạ t ng nhằm đáp ứng kịp th i cho sự phát triển kinh

tế là một điều tất yếu Hệ thống giao thông nư c ta đang đư c đ u tư xây dựng từ nhiều nguồn vốn khác nhau và ngày càng tiến t i các tiêu chuẩn quốc tế hơn Tuy nhiên do điều kiện địa lý, địa hình phức tạp và do sự phát triển không đồng đều giữa các vùng kinh tế trong nư c đư làm cho hệ thống giao thông của nư c ta bị phân hóa theo sự phân hóa đó thể hiện các vùng như sau:

Vùng (1): đây là vùng đô thị l n hoặc là khu vực kinh tế trọng điểm

Trang -22-

Hệ thống giao thông tại đây rất phát triển, chất lư ng đư ng đạt các cấp cao theo quy định của quốc gia

Vùng (2): Đây là khu vực đồng bằng, hệ thống đư ng xá tương đối phát triển, chất

lư ng đư ng ô tô cao

đư ng xá vì thế chất lư ng đư ng đây rất thấp

Có nhiều tiêu chí cho sự phân loại đư ng ô tô nhưng theo phạm vi sử dụng và cấu tạo mặt nền đư ng, đư ng đư c phân loại thành các loại sau:

δoại mặt cao cấp A1: ψê-tông nhựa chặt, dùng cho đư ng cấp I–III, Đư ng cao tốc δoại mặt cao cấp A2: ψê- tông nhựa rải nguội Đư ng cấp II-IV

Đư ng cấp thấp ψ1, ψ2: Đư ng cấp phối, đư ng đá dăm, dùng cho đư ng cấp V

Một số hình minh h a lo i đư ng Việt Nam

Hình 1.13 Đư ng nhựa bê tông

Hình 1.14 Đư ng cấp phối

Trang -23-

Thông số kỹ thuật của đư ng:

Hệ số cản lăn: Đá dăm: 0.02ầ0.05; Đư ng đất: 0.04ầ0.015; Đư ng đất khoa r i rạc: 0.15ầ0.3; Hệ số bám: 0.3ầ0.7

Theo sự phân loại này ta có thể xác định đư c các thông số quan trọng cho việc tính toán động lực học của xe đó là các thông số: hệ số cản lăn, hệ số bám mặt đư ng

Độ dốc của mặt đư ng: Đây là chỉ số ảnh hư ng rất l n đến quan hệ giữa tốc độ chạy

đều và tốc độ cân bằng của xe khi vận hành Độ dốc càng l n tốc độ tối đa của xe càng thấp, suất tiêu hao nhiên liệu càng tăng, giá thành vận chuyển càng l n Tại Việt Nam

độ dốc mặt đư ng l n chỉ tập trung vùng III vì đây là vùng nhiều đồi núi Tuy nhiên

độ dốc tối đa của đư ng giao thông Việt Nam thư ng chỉ là 10%, một số độ dốc l n hơn chỉ có những khu vực điều kiện giao thông cực kì đặc biệt và cho phép dùng để

giảm chi phí xây dựng đư ng ( các khu vực h m m khai thác đá, khai thác thanầ)

Theo TCVN 4054 -1985 các chỉ tiêu cho phép về độ dốc, về mặt bằng và mặt cắt dọc

đư c thể hiện trong bảng ( Bảng 1.5)

Bảng 1.5: Chỉ tiêu cho phép của độ dốc mặt đường

Trang -24-

Bán kính quay vòng vƠ độ nghiêng ngang của mặt đư ng

ψán kính quay vòng của mặt đư ng và độ nghiêng ngang của mặt đư ng cũng là hai yếu tố gây ảnh hư ng đến ổn định của ô tô khi chuyển động Sự tương quan giữa hai yếu tố này tác động t i độ nghiêng ngang và lật xe khi quay vòng Theo quy định của

đư ng ô tô Việt Nam thì độ nghiêng trên đư ng cong quay ra ngoài chỉ hạn chế đến 4% để đảm bảo an toàn giao thông

Theo quy chuẩn của đư ng ô tô Việt Nam thì sự tương quan giữa tốc độ xe chạy bán kính cong của mặt đư ng và độ nghiêng của mặt đư ng đư c quy định như bảng 1.6:

Bảng 1.6: Tương quan bán kính cong và độ nghiêng mặt đường với tốc độ xe

Bảng 1.7 hệ số bám của các loại đường khác nhau

Đư ng nhựa hoặc bê tông

0,7-0,8 0,35-0,45

Đư ng đất

 Pha sét khô

0,5-0,6 0,2-0,4

Đư ng cát

 Khô

0,2-0,3 0,4-0,5 Riêng khu vực phía nam thì có đèo ψảo δộc đư c chọn là vị trí đặc biệt b i độ dốc

và bán kính quay vòng tương ứng là: 18% và 10 m

động tịnh tiến

- δà bộ phận điều khiển lái

Hình 2.1: Kích thước hình học của lốp xe

Hệ số bám  giữa bánh xe v i mặt đư ng đặc trưng cho sự trư t có ý nghĩa l n trong việc nghiên cứu động lực học quay vòng của xe Hệ số này phụ thuộc nhiều vào yếu tố: chất lư ng mặt đư ng, kết cấu và trạng thái kỹ thuật của lốp, tải trọng tác dụng lên bánh xe, sự trư t bánh xe Hệ số bám cũng là nhân tố quan trọng trong việc sử dụng

xe về vấn đề an toàn giao thông, ổn định hư ng xe, nhất là khi quay vòng hoặc khi phanh xe Chính vì thế trong các nghiên cứu g n đây về xe ôtô đư có nhiều cải tiến tăng

cư ng hiệu quả của các hệ thống phanh, hệ thống treo, hệ thống láiầ Những thành tựu đạt đư c đư ứng dụng cho nhiều hệ thống tự động điều khiển bằng điện tử của xe như: Hệ thống chống hưm cứng bánh xe (AψS) hệ thống chống trư t quay bánh xe (ASR), hệ thống tự động lái xe (PPS)

Trang -26-

Sự phân bố tải trọng lên các c u trong các trư ng h p như: sự phân bố tĩnh, sự phân bố tải trọng khi chuyển động và phụ thuộc nhiều yếu tố như: tọa độ trọng tâm xe, trọng lư ng xe, góc nghiêng của đư ng, lực kéo tiếp tuyến, hệ số ảnh hư ng đến các khối lư ng quay xeầ Tùy thuộc vào c u trư c hay c u sau chủ động mà phân bố tải trọng cho c u trư c và c u sau cũng khác nhau

Hình 2.2: Sơ đồ phân bố các lực tác dụng lên xe khi chuyển động

Góc lệch hư ng là góc giữa véc tơ tốc độ của điểm tiếp xúc lý thuyết của lốp

v i mặt phẳng đối xứng dọc Nếu là bánh xe không điều khiển thì mặt phẳng này phụ thuộc vào độ chụm bánh xe, độ xê dịch của bánh xe so v i thùng xe, độ biến dạng của

hệ thống treo Nếu là bánh xe điều khiển thì mặt phẳng này tất nhiên phụ thuộc vào góc quay volant và độ đàn hồi của hệ thống lái

nh hư ng của góc lệch hư ng đư c thể hiện rõ những đặc tính của xe khi chuyển động trên đư ng vòng: sự quayvòng, sự ổn định, sự cân bằng chuyển động, hệ thống lái và dẫn đến các trư ng h p quay vòng:

hư ng quay vòng lơi ra ngoài kh i quỹ đạo Muốn thế ngư i lái phải đánh thêm volant

để xe quay vòng vào trong

xe có xu hư ng quay vòng ngoặc hơn không theo quỹ đạo mong muốn Để giữ ổn định quỹ đạo, ngư i lái phải trả b t góc quay volant để xe không di chuyển vào phía trong

Trang -28-

của bánh xe xung quanh trụ đứng, điều đó dẫn đến phát sinh những góc lệch hư ng bổ sung

Hình 2.4: Sơ đồ phân bố các lực tác dụng lên xe khi phanh

Sự mất ổn định hư ng của xe khi phanh cũng ảnh hư ng đến tính ổn định lái của xe Khi các bánh xe sau bắt đ u bị trư t ngang thì sự mất ổn định lái của xe cũng bắt đ u xuất hiện δúc đó quỹ đạo chuyển động của xe bị thay đổi

Sự mất ổn định lái còn xảy ra trong trư ng h p khi hai bánh sau và hai bánh trư c đều bị hưm cứng, lúc đó quĩ đạo chuyển động của xe bị thay đổi, các bánh xe bị trư t trên mặt đư ng Sự trư t xảy ra các bánh trư c làm mất khả năng điều khiển lái δúc này nó không thể thực hiện nhiệm vụ dẫn hư ng mà chuyển động theo hư ng của lực quán tính

Động lực học của xe h u như đư c tất cả các nhà thiết kế, các nhà sản xuất, các nhà khoa học thực hiện theo nhiều hư ng khác nhau và đạt đư c nhiều kết quả tốt Trong đó vấn đề cơ bản vẫn là xem xét mối quan hệ giữa bánh xe và mặt đư ng bao gồm các lực và moment sinh ra tại vết tiếp xúc trong mối quan hệ chặt chẽ v i hệ số bám, sự trư t của bánh xe, góc lệch hư ng, lực cản không khí, lực gió bên Nó là khâu chủ yếu của những nghiên cứu về động lực học của xe nhằm làm cơ s cho việc hoàn thiện các kỹ thuật m i Từ đó tạo ra những tiến bộ đáng kể trong kỹ thuật ôtô hiện đại mang lại hiệu quả sử dụng, nâng cao độ tin cậy, an toàn và ổn định của xe như các hệ thống điều khiển phanh, điều khiển lực kéo và những biện pháp cải tiến để làm giảm sự nhạy cảm của xe v i những tác động ngẫu nhiên không có l i của môi trư ng

K t lu n: Qua phân tích trên cho thấy do bánh xe là ph n tử đàn hồi biến dạng, do

phân bố tải trọng và khả năng bám của các c u và các bánh xe, do tải trọng hư ng kính

Trang -29-

trên các bánh xe một mặt phụ thuộc vào cấu tạo của xe (như tọa độ trọng tâm, phân bố

c u chủ động, độ cứng của hệ thống treoầ) một mặt phụ thuộc vào các điều kiện từ bên ngoài tác động vào (như lực cản, điểm đặt lực, lực ngang, độ không bằng phẳng của mặt đư ng, phương pháp chuyển động ôtôầ) tạo thành một hệ lực không gian khá phức tạp Xe chuyển động có gia tốc khi quay vòng, khi xe phanh Tất cả những lý do trên đây đều ảnh hư ng nhiều đến tính ổn định của xe

Để mô tả chuyển động của ô tô trên đư ng thẳng chúng ta có thể dùng ba phương pháp:

Mô hình đưa ra dạng phẳng, trọng tâm của ô tô coi như đặt trên mặt phẳng đư ng

b qua ảnh hư ng của sự lật nghiêng thân xe dư i ảnh hư ng của lực ly tâm và hệ thống treo nh hư ng này sẽ đư c khảo sát, dư i tác dụng của sự thay đổi các phản lực thẳng đứng Ô tô chuyển động trên 04 bánh xe

Theo hình vẽ 2.5 chỉ ra quỹ đạo chuyển động của ô tô là đư ng cong và đư c xác định

b i các vị trí liên tiếp của trọng tâm ô tô T Vận tốc tức th i của ô tô là v đặt tại trọng

(hệ tọa độ gắn v i trọng tâm ô tô) ký hiệu là Txyz Như vậy vận tốc v tiếp tuyến v i quỹ đạo chuyển động và nghiêng đi so v i trục dọc ô tô là α (góc này đư c gọi là góc lệch hư ng chuyển động của ô tô) Góc quay tương đối giữa hai hệ tọa độ là ł và cũng chính là góc quay của trục dọc ô tô khi chuyển động

Chiếu vận tốc v lên hai trục OX0 và OY0

� = �cα� + ε (2.1) � = ���� + ε

Vị trí của ô tô tại một điểm bất kỳ

y = ∫ � �� = ∫ ���� + ε ��

Các thông số khác c n xác định trên hình 2.5 là:

Trang -30-

Hình 2.5: Quan hệ động học của ô tô trong mô hình phẳng tổng quát

- Gia tốc hư ng tâm ah, gia tốc này có mặt là do ô tô chuyển động trên một quỹ đạo cong có gia tốc chuyển động tịnh tiến không trùng v i vận tốc v

ah= (2.3) trong đó: Rilà bán kính cong tức th i của quỹ đạo Việc xác định qua ah có thể xây dựng bằng phương pháp khác thông qua Ri Thông số Ritrong tính toán khó xác định chính xác Trong thực nghiệm cũng khó đo đạc hơn Từ hình 2.6 và công thức (2.1)

Gia tốc tiếp tuyến, gia tốc hư ng tâm đư c xác định như trên hình 2.6 Khoảng cách TP’ là bán kính cong của quĩ đạo Ri Khoảng cách TP là bán kính quay của trọng tâm

ô tô

Trang -31-

Hình 2.6: xác định vị trí trọng tâm ô tô tại một th i điểm nhất định Nếu trong trư ng h p:

v=const; α=const thì Ri=R lúc đó ah=aht; ε=ε và ah= v =vε (2.6) đây sử dụng “t” để chỉ trạng thái quay vòng ổn định (gọi là quay vòng đều)

Hình 2.7: Sơ đồ xác định gia tốc trọng tâm ô tô

Trang -32-

Mô hình phẳng của ô tô đư c mô ta trên hình 2.8 Các lực tác dụng lên bánh xe bao gồm : lực kéo (Xi); lực cản lăn (Pfi); các phản lực bên (Si); các mô men cản quay của bánh xe (Msi) Chỉ số i có giá trị từ 1,2,3,4 tùy thuộc vào cách đánh số thứ tự của bánh xe Trọng tâm ô tô T đặt cách tâm trục c u sau một đoạn là b; cách tâm trục c u trư c một đoạn là a Chiều dài cơ s l=a+b δực cản của không khí (kể cả của gió) đặt tại điểm C cách trọng tâm một đoạn e và chia làm hai thành ph n δực cản không khí theo phương dọc x và P và lực gió bên là N

Tại trọng tâm ô tô có các lực quán tính m�; lực ly tâm là m� + ε trong đó m là khối lư ng của ô tô

Khi thân xe quay, xuất hiện mô men quán tính xung quay trục Tz và có giá trị là Jzε (jzlà mô men quán tính của ô tô đối v i trục Tzđi qua trọng tâm T; ε gia tốc quay của thân xe ) Góc quay của bánh xe trư c là βt, các kích thư c chiều rộng vết lốp của c u trư c là tt, c u sau là tn

Hình 2.8: Mô hình tính toán cho ô tô Phương trình cân bằng các lực và mô men sẽ là:

Đối v i trục dọc ô tô: Tx

-m cosα+mv + ( -(S1+S2)sinβt+(X1+X2-Pf1-Pf2)cosβt-

có dạng phương trình vi phân bậc hai đối v i α,ł v i các hàm kích động là các mô men, phản lực của mặt đư ng, của lực cản không khí, lực cản gió bên và góc đánh vành tay lái βt

Hình 2.9: Mô hình của hệ thống lái

thực tế các góc quay này là khác nhau và đư c quyết định b i phương pháp dẫn động lái Sự sai khác này đây không kể t i b i vì c n thiết hơn cả là xác định mối quan