Nghiên cứu thiết kế thanh ổn định xe tải nâng cao tính ổn định khi quay vòng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN QUÝ MINH NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THANH ỔN ĐỊNH XE TẢI NÂNG CAO TÍNH ỔN ĐỊNH KHI QUAY VÒNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS DƢƠNG NGỌC KHÁNH Hà Nội - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi tên Nguyễn Quý Minh Tôi xin cam đoan đề tài công trình nghiên cứu Nếu có hành vi gian lận xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước nhà trường Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2016 Học viên Nguyễn Quý Minh i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, nhận nhiều giúp đỡ động viên từ thầy cô giáo, ban ngành toàn thể cán nơi chọn làm địa bàn nghiên cứu, gia đình bạn bè Trước tiên, xin trân trọng cảm ơn ban Giám hiệu nhà trường, toàn thể thầy cô giáo thuộc Viện Cơ khí Động lực - Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội truyền đạt cho kiến thức tạo điều kiện giúp đỡ hoàn thành luận văn Đặc biệt, xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Dương Ngọc Khánh dành nhiều thời gian trực tiếp hướng dẫn, bảo tận tình cho hoàn thành trình nghiên cứu đề tài Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, người động viên giúp đỡ tinh thần, vật chất suốt trình học tập thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2016 ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT v DANH MỤC HÌNH VẼ vii LỜI NÓI ĐẦU ix CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Các trạng thái lật đổ xe theo phƣơng .1 1.2 Đặc điểm trạng thái lật bên ô tô 1.3 Các thông số động lực ô tô chuyển động đƣờng vòng 1.3.1 Quan hệ lực, mô men biến dạng lốp xe đường vòng 1.3.2 Góc nghiêng thân xe 1.3.3 Tâm nghiêng ngang cầu xe, trục lắc dọc thân xe 11 1.3.4 Sự thay đổi tải trọng thẳng đứng 16 1.3.5 Trạng thái lật tĩnh 18 1.3.6 Trạng thái lật động 18 1.4 Vấn đề lật xe vào đƣờng vòng 19 1.5 Biện pháp sử dụng ổn định để tăng tính ổn định xe tải 21 1.6 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 22 1.7 Mục tiêu, phƣơng pháp nội dung nghiên cứu 24 1.7.1 Mục tiêu nghiên cứu 24 1.7.2 Phương pháp nghiên cứu: 24 1.7.3 Nội dung nghiên cứu 24 CHƢƠNG II: XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC QUAY VÒNG XE TẢI 25 2.1 Phân tích cấu trúc ô tô định nghĩa hệ quy chiếu 25 2.2 Mô hình động lực học xe tải 26 2.2.1 Động lực học mặt phẳng OXY 26 2.2.2 Động lực học mặt phẳng OXZ 28 2.2.3 Động lực học mặt phẳng OZY 29 2.2.4 Xác định lực bánh xe mô hình lốp .30 iii 2.2.5 Xác định lực liên kết hệ thống treo .34 2.2.6 Xác định mô men ổn định mô men xoắn khung xe .36 2.3 Mô động lực học quay vòng xe tải Simulink 37 2.3.1 Công dụng phần mềm Simulink 37 2.3.2 Sơ đồ thuật toán 38 2.3.3 Các khối tính toán mô Simulink .39 CHƢƠNG III: KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC QUAY VÒNG 43 3.1 Thông số kỹ thuật xe phƣơng án khảo sát 43 3.1.1 Thông số kỹ thuật xe 43 3.1.2 Các phương án khảo sát 44 3.2 Kết khảo sát đánh giá .44 3.2.1 Khảo sát xe quay vòng với góc quay bánh xe dẫn hướng 50 vận tốc v = 40 km/h với trạng thái ổn định có ổn định 44 3.2.2 Khảo sát xe quay vòng với góc quay bánh xe dẫn hướng 50 vận tốc v = 45km/h với trạng thái ổn định có ổn định 52 3.2.3 Khảo sát xe quay vòng với góc quay bánh xe dẫn hướng 50 vận tốc v = 50 km/h với trạng thái ổn định có ổn định 54 CHƢƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THANH ỔN ĐỊNH NGANG 57 4.1 Công dụng ổn định ngang 57 4.2 Cơ sở tính toán, thiết kế ổn định ngang 57 4.3 Mô men chống lật tác dụng lên thân xe 58 4.3.1 Mô men chống lật cầu xe .58 4.3.2 Mô men chống lật ổn định 59 4.4 Tính toán thiết kế ổn định ngang 59 4.4.1 Các phương án tính toán .59 4.4.2 Tính toán ổn định 63 4.4.3 Khảo sát xe quay vòng vận tốc cao 64 KẾT LUẬN CHUNG 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT Stt Ký tự β Góc lắc ngang thân xe theo trục x Độ ψ Góc xoay thân xe theo trục z Độ Góc lắc dọc thân xe theo trục y Độ Giải thích ký tự Đơn vị g Gia tốc trọng trường m/s2 m Khối lượng thân xe kg mA1 Khối lượng cầu trước kg mA2 Khối lượng cầu sau kg l1 Khoảng cách từ trọng tâm tới cầu trước m l2 Khoảng cách từ trọng tâm tới cầu sau m 10 2wi Khoảng cách đặt nhíp m 11 2bi Chiều rộng sở m 12 hRi Chiều cao tâm quay tức thời Ri m 13 h Chiều cao trọng tâm xe m 14 ay Gia tốc ngang m/s2 15 Jx1, Jx2 Mô men quán tính xe quanh trục x kg.m2 16 Jy Mô men quán tính xe quanh trục y kg.m2 17 Jz Mô men quán tính xe quanh trục z kgm2 18 MT1 Mô men ổn định cầu trước Nm 19 MT2 Mô men ổn định cầu sau Nm 26 Mij Mô men bánh xe Nm 20 FCij Lực đàn hồi hệ thống treo N 21 FKij Lực cản hệ thống treo N 22 FCLij Lực đàn hồi lốp N 23 Fxij Lực kéo dọc bánh xe N 24 Fyij Lực ngang bánh xe N v Stt Ký tự Giải thích ký tự 25 Fzij Phản lực bánh xe N 27 FRi Lực ngang tâm quay tức thời N 28 f dijt Độ võng động (hành trình trả) m 29 f dijn Độ võng tĩnh (hành trình nén) m 30 Cij Độ cứng hệ thống treo N/m 31 Cti Độ cứng ổn định N/m 32 zij Chuyển vị hệ khối lượng treo m 33 ξ Aij Chuyển vị hệ khối lượng không treo m vi Đơn vị DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Hệ trục tọa độ ô tô Hinh 1.2: Trường hợp gây lật xe Hình 1.3: Các lực mô men tác dụng lên thùng xe Hình 1.4: Hệ trục khảo sát lực mô men tác dụng lên lốp xe Hình 1.5: Mô hình khảo sát mô men mặt phẳng bánh xe Hình 1.6: Quan hệ lực kéo Fx hệ số trượt I bánh xe măt đường cứng Hình 1.7: Quan hệ lực ngang Fy góc lệch bên Hình 1.8: Sơ đồ tính toán không gian ô tô góc nghiêng thân xe Hình 1.9: Phân tích lực mô men tác dụng lên thân xe 10 Hình 1.10: Lực mô men tác dụng lên cầu trước cầu sau 10 Hình 1.11: Phương pháp xác định tâm nghiêng ngang hệ thống treo hai đòn ngang 12 Hình 1.12: Phương pháp xác định tâm nghiêng ngang hệ thống treo hai đòn dọc 13 Hình 1.13: Phương pháp xác định tâm nghiêng ngang hệ thống treo đòn dọc có liên kết ngang 13 Hình 1.14: Phương pháp xác định tâm nghiêng ngang dung nhíp 14 Hình 1.15: Trục nghiêng dọc thân xe kích thước kết cấu ô tô 15 Hình 1.16: Lực ly tâm thay đổi phản lực thẳng đứng 17 Hình 1.17: Trạng thái lật tĩnh 18 Hình 1.18: Trạng thái lật động 18 Hình 1.19: Hoạt động ổn định ngang 21 Hình 2.1: Sơ đồ động lực học xe tải mặt phẳng OXY 27 Hình 2.2: Động lực học mặt phẳng dọc xe 29 Hình 2.3: Động lực học mặt phẳng ngang xe 29 Hình 2.4: Mô hình lốp 31 Hình 2.5: Mô hình hệ thống treo 34 Hình 2.6 : Đồ thị độ hệ số độ cứng hệ thống treo 35 Hình 2.8: Khối tính toán góc lắc ngang thân xe cầu trước 40 Hình 2.9: Khối tính toán góc lắc ngang thân xe cầu sau 41 vii Hình 2.10: Khối tính toán góc xoay thân xe 42 Hình 3.1: Xe tải 3T LIFAN LF3070G1-2 43 Hình 3.2: Đồ thị góc đánh lái 44 Hình 3.3: Đồ thị góc lắc ngang thân xe cầu trước ( v=40 km/h) 45 Hình 3.4: Đồ thị góc lắc ngang thân xe cầu sau ( v=40 km/h) 46 Hình 3.5: Đồ thị so sánh góc lắc ngang ba trường hợp 47 Hình 3.6: Đồ thị góc lắc ngang cầu trước 48 Hình 3.7: Đồ thị Δβ A1 49 Hình 3.8: Đồ thị phản lực Fz ( v=40 km/h) 50 Hình 3.9: Đồ thị lực ngang Fy 51 Hình 3.10: Đồ thị góc lắc ngang thân xe cầu trước ( v=45 km/h) 52 Hình 3.11: Đồ thị phản lực Fz ( v=45 km/h) 53 Hình 3.12: Đồ thị góc lắc ngang( v=50 km/h) 54 Hình 3.13: Đồ thị phản lực Fz ( v=50 km/h) 55 Hình 3.14: Đồ thị góc lắc ngang trường hợp Ct lớn 56 Hình 4.1: Sơ đồ tính toán không gian ô tô 58 Hình 4.2: Sơ đồ phân bố lực tác dụng lên xoắn 59 Hình 4.3: Kết cấu ổn định 60 Hình 4.4: Sơ đồ liên kết ổn định 62 viii LỜI NÓI ĐẦU Hiện kinh tế Việt Nam đà phát triển mạnh mẽ, nhu cầu lại, vận chuyển hàng hóa tăng nhanh Trong đó, đường xá cải thiện, tốc độ chuyển động phương tiện giao thông nâng cao, điều làm cho thời gian lưu động rút ngắn lại Khi vận tốc ô tô tăng đồng thời tỷ lệ tai nạn giao thông tăng Để cải thiện vấn đề nóng bỏng việc nâng cao ý thức người tham gia giao thông, người điều khiển phương tiện giao thông việc đảm bảo tình trạng kỹ thuật phương tiện nắm vai trò quan trọng Hiện tượng lật chiếm tỷ lệ lớn tất vụ tai nạn, lại gây thiệt hại nghiêm trọng người phương tiện, bốn trường hợp tai nạn dẫn tới tử vong tham gia giao thông phương tiện ô tô Để nâng cao tính an toàn chuyển động tính tiện nghi xe có nhiều phương án khác nhau, tính toán thiết kế ổn định ngang để phù hợp với điều kiện hoạt động xe phương án để nâng cao an toàn chuyển động tính tiện nghi xe Vì ưu điểm ổn định làm giảm góc nghiêng thân xe xe vào đường vòng, tránh chướng ngại vậy… qua tăng khả chống lật xe, an toàn lái xe vào đường vòng nâng lên ổn định ngang Đề tài thực Bộ môn ô tô xe chuyên dụng, Viện Cơ Khí Động lực Trường ĐHBK Hà Nội hướng dẫn thầy giáo Bộ môn Do thời gian, trình độ hạn chế, đề tài không tránh sai sót định Kính mong quan tâm, góp ý Thầy để đề tài đầy đủ hoàn thiện trình nghiên cứu Tác giả xin chân thành cảm ơn tất Thầy, Cô Bộ môn ô tô xe chuyên dụng Trường ĐHBK Hà Nội bạn đồng nghiệp, đặc biệt xin trân trọng cảm ơn TS Dƣơng Ngọc Khánh - thầy giáo hướng dẫn đề tài tận tình hướng dẫn việc định hướng nghiên cứu phương pháp giải vấn đề đặt để hoàn thiện luận văn tốt nghiệp Hà Nội, ngày 25 tháng 09 năm 2016 Ngƣời thực ix - Đồ thị phản lực Fz Hình 3.13: Đồ thị phản lực Fz ( v=50 km/h) Ở vận tốc 50km/h, xe thẳng thời gian từ 0s đến 1s phản lực phân bố lên hai bánh cầu Cầu trước ta có: Fz11=Fz12= 1.3x104 N, cầu sau ta có: Fz21=Fz22 = 2.45x104 N Trong thời gian từ 1s đến 3s người lái xe bắt đầu tác dụng vào vòng tay lái để đánh lái sang bên trái, góc lái tăng dần từ 00-50, lúc phản lực phân bố lên bánh xe có thay đổi cụ thể sau: Cầu trước: Fz11= 2200 N, Fz12= 2.45x104 N Cầu sau: Fz21= 5000 N, Fz22= 4.5x104 N Từ kết ta thấy Khi xe vào đường vòng đánh lái quay vòng sang trái với vận tốc lớn góc lắc ngang thân xe tăng, đồng thời làm giảm tải trọng đặt lên bánh xe bên trái tăng tải trọng đặt lên bánh xe bên phải ( cầu trước cầu sau) Qua trình khảo sát ta nhận thấy vai trò ổn định cần thiết việc nâng cao tính ổn định ô tô vào đường vòng đường không phẳng Thanh ổn định ngang làm việc có chênh lệch tải trọng hai 55 bánh xe cầu xe, điều xảy ô tô vào đường vòng, tác dụng lực ly tâm làm thay đổi tải trọng bánh xe, làm xe bị nghiêng làm giảm khả truyền lực dọc, lực bên bánh xe với mặt đường Khi có chênh lệch tải trọng, ổn định ngang san bớt tải trọng từ bên cầu chịu tải nhiều sang bên cầu chịu tải qua phân bố lại tải trọng bánh xe nhờ mà khả bám dọc bám ngang xe tải tăng lên Việc lựa chọn độ cứng ổn định phải phù hợp với tải trọng kích thước xe Quá trình khảo sát cho thấy ổn định có độ cứng lớn khả làm giảm góc lắc ngang cao, nhiên xe có xu hướng rung xóc tạo khó chịu cho người điều khiển phương tiện Vì cần lựa chọn ổn định có độ cứng phù hợp vừa có khả ăng giảm góc lắc ngang, vừa đảm bảo tính êm dịu xe Hình 3.14: Đồ thị góc lắc ngang trường hợp Ct lớn : Không có ổn định : Có ổn định Bố trí ổn định có độ cứng lớn giải vấn đề làm giảm góc lắc ngang, nhiên hệ thống treo lại giảm tác dụng hấp thu lực rung xóc từmặtđường bị làm cứng liên kết với ổn định ngang 56 CHƢƠNG IV TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THANH ỔN ĐỊNH NGANG 4.1 Công dụng ổn định ngang Thanh ổn định ngang hệ thống treo dùng để liên kết bánh xe cầu Nó bố trí mặt phẳng nằm ngang xe nhằm tăng khả ổn định ngang xe Khi xe quay vòng nghiêng, ổn định làm việc tạo lực đàn hồi nhằm giảm lật ngang thùng xe Trên số xe đảm nhận chức truyền lực dọc từ bánh xe tới khung vỏ Sự ổn định ổn định ngang tùy thuộc vào cấu trúc độ cứng phần tử đàn hồi Ngoài ra, ổn định ngang đảm nhận chức tăng độ cứng hệ thống treo thân xe bị nghiêng 4.2 Cơ sở tính toán, thiết kế ổn định ngang Góc nghiêng thân xe β có ảnh hưởng tới tính ổn định quỹ đạo chuyển động Sự gia tăng góc β dẫn tới chênh lệch tải trọng thẳng đứng bánh xe cầu Để giảm góc β độ cứng hệ thống treo trước treo sau phải hợp lý ảnh hưởng đến độ êm dịu xe chuyển động, tính điều khiển, tính ổn định ôtô Theo lý thuyết ô tô độ êm dịu: tính êm dịu chuyển động ô tô phụ thuộc vào kết cấu xe trước hết hệ thống treo, phụ thuộc vào đặc điểm cường độ kích động Nếu độ cứng phần tử đàn hồi lớn gây gia tốc dao động thẳng đứng thân xe lớn Điều ảnh hướng xấu đến kết cấu tuối thọ xe, đặc biệt gây cảm giác khó chịu cho người ngồi xe Xe khách với tính chất vận tải đường dài thường xuyên qua đoạn đường xấu; tải trọng đặt lên bánh xe không cân Do đó, tính toán thiết kế hệ thống treo ô tô, ta cần thiết kế ổn định ngang cho xe với mục đích tạo ổn định ngang xe xe vào đường nghiêng quay vòng 57 4.3 Mô men chống lật tác dụng lên thân xe 4.3.1 Mô men chống lật cầu xe Sơ đồ hóa nghiêng ngang thân xe Coi thân xe tuyệt đối cứng cầu trước có tâm nghiêng ngang Oc1,cầu sau Oc2 qua tâm cầu Nối Oc1 Oc2 ta có trục nghiêng dọc thân xe Khi xe bị nghiêng ta coi thân xe quay quanh trục nghiêng Trên hình 4.1 thể thân xe thay kết cấu thanh, thân xe quay xung quanh trục nghiêng dọc Oc1Oc2 cầu xe liên kết đàn hồi với thân xe Lực ly tâm m' v2 v2 ’ ’ ' m gây lên trọng tâm T với mômen gây lật hg Trọng R R tâm phần quay nghiêng xung quanh trục nghiêng dọc tạo nên dịch chuyển ngang trọng tâm T’ là: h'.sin   h'. Sự dịch chuyển làm xuất mômen phụ gây lật là: m'.g h' g  Mômen lật thành phần v2 M i  mi' hg'  mi' g.hi'   mi' y''.hg'  mi' g.hg'  [Nm] l R Trong đó: Chỉ số i số cầu xe Hình 4.1: Sơ đồ tính toán không gian ô tô 58 (4.1) 4.3.2 Mô men chống lật ổn định Khi thiết kế C lớn (độ cứng phần tử đàn hồi) mômen chống lật lớn, sai khác tải trọng thẳng đứng lớn, làm xấu khả chuyển động xe Do vậy, ngày thiết kế hệ thống treo, người ta thường thiết kế với C nhỏ có thêm ổn định ngang Mômen chống lật cần thiết ổn định đảm nhiệm xác định: Môđ=Ml1- M1cl [Nm] (4.2) Mômen ổn định dùng để tính toán thiết kế tính toán ổn định Ta xác định mômen ổn định ổn định ngang đảm nhận trường hợp nguy hiểm ứng với sai khác lớn giá trị mômen gây lật mômen chống lật 4.4 Tính toán thiết kế ổn định ngang 4.4.1 Các phương án tính toán - Phương án tính toán 1: Một phương pháp tính toán ổn định trình bày [8] Hình 4.2: Sơ đồ phân bố lực tác dụng lên xoắn 59 Hình 4.3: Kết cấu ổn định Sơ đồ tính toán xoắn thể hình 10.15 Từ sơ đồ ta xác định độ cứng xoắn: Ct  P.L2 fa (4.3) Trong Ct: độ cứng ổn định L: chiều dài ổn định : chuyển vị điểm A tính sau fa  P.L2 3EI  3 L  l1  a   a  b   4l2  b  c   Trong đó: E: Môđun đàn hồi I: mô men quán tính ổn định 60 (4.4) l1, l2: Chiều dài cánh tay đòn ổn định a, b, c kích thước ổn định xác định theo hình 4.2 Chiều dài 1/2 ổn định xác định tổng kích thước thành phần L  abc (4.5) Mô men ổn định D4 I  64 (4.6) Vậy ta có phương trình xác định đường kính ổn định L   32 P L2 l12  a3   a  b   4l22  b  c     D 3 E.Ct (4.7) Quá trình thiết kế tính toán xoắn nên thực theo trình tự sau:  Tính chuyển vị ổn định với tải trọng thu trình khảo sát chương ;  Theo kết cấu cụ thể, chọn L, l, a, b, c  Theo tính D từ công thức (4.7): - Phương án tính toán 2: a Xác định mô men chống lật cho cầu xe Khi tính toán cho cầu trước, công thức xác định mô men lật là: M  m' y''.hg'  m' g.hg'  1 l [Nm] (4.8) Trong đó: - m’1: Khối lượng phần treo đặt lên cầu trước: m'  m  m'' 1 + m1: Khối lượng đặt lên cầu trước [kg] + m'' : Khối lượng phần không treo cầu trước bao gồm: bánh xe, cấu phanh, đòn dẫn động lái - y’’: Gia tốc bên lớn Đối với xe khách: 61 - h’g: Chiều cao trọng tâm phần treo tâm nghiêng ngang tức thời Oc đặt chiều cao qua tâm cầu Chiều cao h’g=hg – rbx - βmax: Góc nghiêng ngang lớn thùng xe Trường hợp nghiêng ngang nguy hiểm xe xe toàn tải phân bố tải trọng không Ta tính toán thông qua thay đổi phân bố tải b Mô men chống lật cho ổn định Môđ=Ml1- M1cl [Nm] c Xác định đường kính ổn định Trường hợp nghiêng ngang nguy hiểm quay vòng, thùng xe nghiêng với góc nghiêng lớn max = 60 nơi liên kết ổn định cầu xe có dịch chuyển OA, đồng thời góc xoắn tạo nên ổn định  Hình 4.4: Sơ đồ liên kết ổn định Với sơ đồ ta xác định dịch chuyển với đoạn: t OA = max c tg = OA OA ;  = arctg p p (4.9) Độ cứng ổn định tính theo chiều dài chịu xoắn là: Ct = G.J p ls = G. D 32.ls (4.10) Trong đó: - ls: chiều dài chịu xoắn - D: đường kính xoắn - G: môđun đàn hồi chống xoắn vật liệu (thép đàn hồi) 62 4.4.2 Tính toán ổn định * Tính toán đường kính ổn định cầu trước Ta sử dụng phương án để tính đường kính ổn định cầu trước Từ phương trình 4.7 ta có: L   32 P L2 l12  a3   a  b   4l22  b  c     D 3 E.Ct1 Từ thông số cụ thể xe kết khảo sát ta có giá trị sau P = 2,5x104 N L = 0,825 m l1 = l2 = 0,3 m a=0m b = 0,275 m c = 0.55 m E = 206000.106 N/m Ct1 = 6.000 N Thay số vào ta có: 0,825   32*2500020,8252 0,32    0, 275   4*0,32  0, 275  0,55      D 3*3,14*206000*106 *6.000 D = 0,025 m * Tính toán đường kính ổn định cầu sau Từ phương trình 4.7 ta có: L   32 P L2 l12  a3   a  b   4l22  b  c     D 3 E.Ct Từ thông số cụ thể xe kết khảo sát ta có giá trị sau P = 4.73*104 N L = 0.84 m l1 = l2 = 0,3 m 63 a=0m b = 0.28 m c = 0.56 m E = 206000*106 N/m Ct2 = 16.000 N Thay số vào ta có: 0,84   32*4730020,842 0,32    0, 28   4*0,32  0, 28  0,56      D 3*3,14*206000*10 *15.000 D = 0,03 m 4.4.3 Khảo sát xe quay vòng vận tốc cao Từ kết tính toán thiết kế ổn định phần ta khảo sát xe quay vòng trường hợp vận tốc cao v = 60 km/h, v = 70 km/h - Khảo sát xe quay vòng với v = 60 km/h với trạng thái ổn định có ổn định Hình 4.5: Đồ thị góc lắc ngang thân xe cầu trước (v=60 km/h) 1: Không có ổn định 2: Có ổn định 64 Khi xe chuyển động với vận tốc v = 60 km/h, thời gian từ 0s đến 1s chưa tác động vào vành tay lái, xe chuyển động thẳng từ 0s đến 1s góc nghiêng thân xe trường hợp ổn định có ổn định Từ 1s đến 3s lúc người đánh lái bắt đầu đánh lái làm góc nghiêng thân xe tăng dần Quy luật đường cong giống nhau, dao động tắt dần ổn định Trường hợp ổn định, góc nghiêng thân xe lớn 7.80, trường hợp có ổn định, góc nghiêng thân xe giảm xuống ổn định tạo mô men chống lật phụ thêm vào mô men chống lật thân hệ thống treo làm góc nghiêng thân xe giảm đi, góc nghiêng trường hợp 50 - Khảo sát xe quay vòng với v = 70 km/h với trạng thái ổn định có ổn định Hình 4.6: Đồ thị góc lắc ngang thân xe cầu trước (v=70 km/h) 1: Không có ổn định 2: Có ổn định 65 Khi xe chuyển động với vận tốc v = 70 km/h, thời gian từ 0s đến 1s chưa tác động vào vành tay lái, xe chuyển động thẳng từ 0s đến 1s góc nghiêng thân xe trường hợp ổn định có ổn định Từ 1s đến 3s lúc người đánh lái bắt đầu đánh lái làm góc nghiêng thân xe tăng dần Quy luật đường cong giống nhau, dao động tắt dần ổn định Trường hợp ổn định, góc nghiêng thân xe lớn 8.70, trường hợp có ổn định, góc nghiêng thân xe giảm xuống ổn định tạo mô men chống lật phụ thêm vào mô men chống lật thân hệ thống treo làm góc nghiêng thân xe giảm đi, góc nghiêng trường hợp 6.40 Khi xe quay vòng hai trường hợp vận tốc v = 60 km/h v =70 km/h, từ kết đồ thị lắc ngang ta nhận thấy việc bố trí ổn định cho xe tải có tác dụng làm giảm đáng kể góc lắc ngang thân xe so với trường hợp ổn định Như vậy, kết tính toán ổn định cho xe tải 3T LIFAN LF3070G1-2 hoàn toàn phù hợp, làm tăng tính ổn định cho xe trình quay vòng 66 KẾT LUẬN CHUNG Tai nạn giao thông vấn đề nhức nhối Việt Nam Trong tai nạn lật xe xếp vào bốn loại hình tai nạn nghiêm trọng gây thiệt hại to lớn người phương tiện Nguyên nhân lật xe chủ yếu đánh lái gấp chạy tốc độ cao để tránh vật cản lái xe vào đường vòng Đề tài thực nghiên cứu tổng quan chế lật ngang ô tô quay vòng Từ phân tích này, học viên vào nghiên cứu thiết kế ổn định ngang cho xe tải nhằm giảm góc lắc ngang quay vòng Để thực việc nghiên cứu này, học viên thiết lập mô hình động lực học không gian xe tải phương pháp tách cấu trục hệ nhiều vật Các bậc tự phần tách cấu trúc biểu diễn thông qua phương trình vi phân thiết lập theo hệ phương trình Newton – Euler Để giải hệ phương trình tác giả sử dụng phần mềm Matlab – Simulink thiết lập khối mô Với chương trình thiết lập, học viên khảo sát chuyển động xe tải số trạng thái chuyển động với điều kiện có ổn định thông qua số thông số gia tốc ngang, góc lắc thân xe, phản lực bánh xe …làm sở để khảo nghiệm đánh giá Kết khảo sát cho thấy, có ổn định góc lắc ngang thân xe giảm rõ rệt Từ tác giả thiết kế ổn định cho cầu trước sau Với ổn định thiết kế, học viên khảo sát mức tốc độ cao Kết cho thấy phương án thiết kế ổn định làm giảm góc lắc ngang thân xe, tăng tính ổn định chuyển động quay vòng xe so với trường hợp ổn định Mô hình động lực học mà tác giả thiết lập phương pháp tính toán thiết kế ổn định áp dụng cho loại xe với tải trọng khác Tuy nhiên mô hình dừng lại kết làm giảm góc lắc ngang thân xe, để hướng tới trạng thái chuyển động quay vòng tối ưu (ổn định hoàn toàn) học viên đề xuất giải pháp điều khiển tích cực ổn định theo chế độ làm việc ô tô điều khiển tích hợp hệ thống chuyển động quay vòng lắc ngang hệ thống 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS.Nguyễn Khắc Trai, Tính điều khiển quỹ đạo chuyển động ô tô, Nhà xuất Giao thông vận tải (1997) [2] PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan, Bài giảng kết cấu tính toán ôtô (2006) [3] Nguyễn Hữu Cẩn, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Dư Quốc Thịnh, Lê Thị Vàng, Lý thuyết ô tô, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật (2000) [4] ThS Nguyễn Hoàng Hải, Nguyễn Việt Anh, Lập trình Matlab ứng dụng, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật (2006) [5] Vũ Đình Nam, Luận văn: Xây dựng mô hình nghiên cứu tác động xoắn có khả điều khiển đến tính ổn định chuyển động ô tô (2013) [6] Đào Đắc Tài, Luận văn: Xây dựng mô hình nghiên cứu trạng thái lật bên xe (2013) [7] R.Wade Allen, Vehicle dynamic stability and rollover, U.S Department Hight way Traficc Safety Adminnistration Washington, DC 20590, USA (1992) [8] D.Blower and L.Pettis Trucks involved in fatal accidents Codebook (1996) Technical Report UMTRI-98-14, University of Michigan Transportation Research Institute, Ann Arbor, MI, USA,1998 [9] Van-Tan Vu, Oliver Sename, Luc Dugard, Peter Gasar, H active anti-roll bar control to prevent rollover of heavy vehicles: a robustness analysis, Univ Grenoble Alpes, GIPSA-lab, F-38402 Grenoble Cedex, france [10] C.B.Winkler, S.E.Bogard, R.D.Ervin, A Horsman, D.Blower, C.Mink, and S.Karamihas Evaluation of innovative converter dollies Technical Report UMTRI-39-47, University of Michigan transportation Research Institute, Ann Arbor, MI, USA, (1993) [11] Adam- Markus WITTEK, Hans Christian RICHTER, STANILIZER BARS: Part CACULATIONS AND CONTRUCTION, Transport Problems, 2010 - core.ac.uk Summary 68 [12] Randall John Whitehead, A study of the properties vehice rollover propensity, 2005 - etd.auburn.edu [13] Luscio F.S Patriscio, Marcelo Becker, Jánes Landre Je., Clovis S.Barcellos, A new vehice 3D model with degrees of freedom for vehice dynamical response studies European Conference …, 2006 – Springe [14] Ammonn, D (1997): Modellbildung und Systementwicklung in der Fahrzeugtechink, BG Teubner; [15] Chatchai Chumjun, Chak Chantalakhana, and Saiprasit Koetniyom, A Compromise of Comfort and Handling in Automotive Vertical Dynamics, The 20th Conference of …, 2006 - tsme.org 69 ... xe tải, khoảng cách đặt nhíp xe tải Xe tải có chiều cao trọng tâm cao khả lật xe tăng ngược lại Vì giảm chiều cao trọng tâm xe tải phương pháp làm giảm lật xe tải, tăng tính ổn định ngang cho xe. .. cho xe tải Một kết cấu sử dụng để giảm lật cho xe tải sử dụng ổn định ngang Thanh ổn định ngang phần hệ thống treo ô tô giúp giảm nghiêng than xe quay vòng gặp đoạn đường bất thường Thanh ổn định. .. với trạng thái ổn định có ổn định 54 CHƢƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THANH ỔN ĐỊNH NGANG 57 4.1 Công dụng ổn định ngang 57 4.2 Cơ sở tính toán, thiết kế ổn định ngang 57 4.3 Mô men