Khảo sát quỹ đạo chuyển động của xe bus khi có tác động của lực gió ngang

Ở Việt Nam trong thời kì công nghiệp hóa hiện đại hóa hiện nay, việc phát triển sản xuất lắp ráp ô tô trong nước hiện là một trong những lĩnh vực đã và đang được chú trọng đến. Những năm gần đây, Chính phủ đã ban hành những chính sách, định hướng quan trọng cho việc phát triển ngành công nghiệp ô tô với mục tiêu nhanh chóng đáp ứng nhu cầu thị trường nội địa về các loại xe thông dụng, nâng cao năng lực cạnh tranh để trở thành nhà cung cấp linh kiện, phụ tùng trong chuỗi sản xuất công nghiệp ô tô thế giới. Bắt kịp theo sự phát triển chung của nền kinh tế, hiện nay ngành ôtô cũng đang được các doanh nghiệp tư nhân đầu tư và lắp ráp dẫn đến số ôtô ngày càng tăng nhanh. Do đường xá ngày càng được nâng cấp và mở rộng nên mật độ ô tô ngày càng cao điều này dẫn đến vấn đề về an toàn chuyển động của ô tô ngày càng được quan tâm. Sự chuyển động của ô tô trên đường đòi hỏi phải thực hiện theo quỹ đạo phức tạp, người lái luôn luôn điều chỉnh góc quay vành lái. Khi nâng cao tốc độ chuyển động cần thiết phải đảm bảo mối tương quan giữa quỹ đạo chuyển động và góc quay vành lái chặt chẽ hơn. Trong nhiều trường hợp sự sai lầm nhỏ trong điều khiển sẽ dẫn tới mất quỹ đạo chuyển động và gây mất an toàn giao thông. Động lực học phương ngang nghiên cứu động lực học của ô tô khi có lực ngang tác dụng. Lực ngang xuất hiện khi xe quay vòng, khi xe đi trên đường nghiêng, khi có gió ngang hoặc va chạm với các phương tiện khác. Khi có lực ngang, phản lực thẳng đứng từ mặt đường tác dụng lên hai bánh xe cùng một trục thay đổi làm ảnh hưởng đến khả năng truyền lực kéo, lực phanh, thậm chí có thể gây nguy hiểm như trượt hoặc lật xe theo phương ngang. Đây là một dạng tai nạn nguy hiểm không chỉ cho bản thân ô tô mà còn cho cả các thành phần tham gia giao thông khác. Từ tình trạng trên, sinh viên thực hiện đã chọn đề tài “Khảo sát quỹ đạo chuyển động của xe bus khi có tác động của lực gió ngang”. Đây là hướng nghiên cứu về động lực học ngang của ô tô bus, từ đó luận văn góp phần xây dựng một số cơ sở lý thuyết cho việc đánh giá mức độ ảnh hưởng của lực khí động đến ổn định chuyển động của xe bus. Do khả năng và thời gian có hạn, luân văn không tránh được các thiếu sót, em kính mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy để bản luân văn được hoàn thiện hơn.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Khảo sát quỹ đạo chuyển động xe bus có tác động lực gió ngang VŨ VĂN QUÝ Quyvv@hactech.edu.vn Ngành Kỹ thuật khí động lực Giảng viên hướng dẫn: TS Trịnh Minh Hồng Viện: Cơ khí động lực HÀ NỘI, 01/2020 MỤC LỤC MỤC LỤC i LỜI CAM ĐOAN iii DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ viii LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan công nghiệp ô tô Việt Nam 1.1.1 Sự phát triển ngành công nghiệp ô tô .3 1.1.2 Chiến lược phát triển ô tô .6 1.2 Tính ổn định quỹ đạo chuyển động ô tô 1.2.1 Tính điều khiển tơ 1.2.2 Vấn đề an tồn giao thơng quỹ đạo chuyển động 1.3 Các tiêu chí đánh giá dao động .8 1.3.1 Chỉ tiêu độ êm dịu 1.3.2 Chỉ tiêu tải trọng động .10 1.3.3 Chỉ tiêu khơng gian bố trí hệ thống treo 12 1.4 Khí động học ô tô 12 1.4.1 Khí động học thông số đặc trưng .13 1.4.2 Lực cản khơng khí 14 1.4.3 Lực nâng khí động 14 1.4.4 Lực khí động ngang 15 1.4.5 Các thông số đánh giá ổn định chuyển động liên quan đến gió ngang 16 1.4.6 Mức độ ảnh hưởng gió ngang đến ổn định chuyển động .17 1.5 Các dạng ổn định ngang .18 1.6 Mơ hình nghiên cứu dao động ổn định chuyển động .21 1.6.1 Mơ hình ¼ .22 1.6.2 Mơ hình 1/2 theo phương dọc .22 1.6.3 Mơ hình quay vịng 1/2 23 1.6.4 Mơ hình khơng gian 24 1.7 Các nguồn kích thích tơ dao động ổn định 24 i 1.8 Mục tiêu, đối tượng, phương pháp phạm vi nghiên cứu 25 1.8.1 Mục tiêu nghiên cứu .25 1.8.2 Đối tượng nghiên cứu 26 1.8.3 Phương pháp nghiên cứu 26 1.8.4 Phạm vi nghiên cứu 26 1.8.5 Nội dung luân văn 26 1.8.6 Kết luận chương I 26 CHƯƠNG II: XÂY DỰNG MƠ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ĐỂ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA LỰC GIÓ ĐẾN ỔN ĐỊNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE BUS 27 2.1 Phương pháp xây dựng mô hình 27 2.2 Phân tích cấu trúc tơ giả thiết 27 2.3 Thiết lập hệ phương trình vi phân mơ tả động lực học xe bus .29 2.3.2 Xét mặt phẳng dọc xe 31 2.3.3 Xét mặt phẳng ngang xe 33 2.3.4 Xác định lực bánh xe mơ hình lốp 33 2.4 Hệ phương trình vi phân tổng quát 38 CHƯƠNG III: KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA LỰC KHÍ ĐỘNG ĐẾN ỔN ĐỊNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE BUS 39 3.1 Khái quát chung Matlab Simulink .39 3.1.1 Matlab 39 3.1.2 Simulink 39 3.1.2.1 Đặc điểm Simulink 40 3.1.2.2 Cấu trúc sơ đồ Simulink 40 3.1.2.3 Trình tự thực trình mơ 42 3.1.3 Sơ đồ số khối chức mô hệ phương trình động lực học 44 3.2 Khảo sát ảnh hưởng lực gió đến ổn định chuyển động xe bus 47 3.2.1 Thông số kỹ thuật xe bus .47 3.2.2 Ảnh hưởng gió dọc đến ổn định chuyển động xe bus .49 KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Những nội dung trình bày luận văn tơi thực với hướng dẫn khoa học thầy giáo TS Trịnh Minh Hoàng, thầy giáo Bộ mơn Ơ tơ Xe chun dụng - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Toàn nội dung luận văn hoàn toàn phù hợp với nội dung đăng ký phê duyệt Hiệu trưởng Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Các số liệu, kết luận văn trung thực Hà Nội, ngày 15 tháng 12 năm 2019 Tác giả Vũ Văn Quý iii DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Danh mục ký hiệu Ký hiệu Thông số g Gia tốc trọng trường f Hệ số cản lăn rt Bán kính tĩnh bánh xe Đơn vị m/s2 m CL11, CL12 Độ cứng hướng kính lốp trước N/m CL21, CL22 Độ cứng hướng kính lốp sau N/m Khối lượng thân xe kg Mc1 Khối lượng toàn phân cho cầu trước kg Mc2 Khối lượng toàn phân cho cầu sau kg LW Chiều dài toàn xe m BW Chiều rộng toàn xe m HW Chiều cao toàn xe m L Chiều dài sở m l1 Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước m l2 Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước m b1 Một nửa khoảng cách vết bánh xe trước m b2 Một nửa khoảng cách vết bánh xe sau m hg Chiều cao trọng tâm m r1 Bán kính động bánh xe trước m r2 Bán kính động bánh xe sau m M Jx Jy Jz Mô men quán tính khối lượng thân xe quanh trục dọc x Mơ men qn tính khối lượng thân xe quanh trục ngang y Mơ men qn tính khối lượng thân xe quanh trục thẳng đứng z v kgm2 kgm2 kgm2 JAy11, JAy12 JAy21, JAy22 Mơ men qn tính khối lượng bánh xe trước quanh trục ngang y Mơ men qn tính khối lượng bánh xe sau quanh trục ngang y xmax Hệ số bám dọc cực đại ymax Hệ số bám ngang cực đại vi kgm2 kgm2 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Một số khối chức thư viện nhóm Sources 40 Matlab Simulink 40 Bảng 3.2 Một số khối chức thư viện nhóm Sinks 41 Bảng 3.3 Một số khối chức thư viện nhóm Continuous 41 Bảng 3.4 Một số khối chức thư viện nhóm Signal & System 41 Bảng 3.5 Một số khối chức thư viện nhóm Math .42 Bảng 3.6 Một số khối chức thư viện nhóm Funtion & Tables 42 Bảng 3.7 Thông số kỹ thuật xe THACO BUS HB120-SL 48 Bảng 3.8 Thơng số sử dụng tính tốn mơ động lực học 48 Bảng 3.8 Thông số gió dọc tác dụng vào xe 49 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Các lực momen khí động tác động xe khách 13 Hình 1.2 Đồ thị độ lệch quỹ đạo nghiên cứu TRISTAN FAVRE 16 Hình 1.3 Đồ thị góc lệch bánh xe dẫn hướng nghiên cứu Youhanna William .16 Hình 1.4 Đồ thị gia tốc ngang nghiên cứu Milan Batista 17 Hình 1.5 Biên độ dao động theo phương thẳng đứng bánh xe 17 Hình 1.6 Mơ hình 1/4 22 Hình 1.7 Mơ hình 1/2 23 Hình 1.8 Mơ hình quay vịng 1/2 24 Hình 2.1 Mơ hình khơng gian tơ bus 28 Hình 2.2 Mơ hình lực tác động lên xe mặt phẳng song song với mặt đường .30 Hình 2.3 Mơ hình lực tác động mặt phẳng dọc 32 Hình 2.4 Mơ hình lực tác động mặt phẳng ngang 33 Hình 3.1: Góc lắc dọc thân xe ô tô chuyển động dải vận tốc khảo sát từ 30 - 100 km/h 50 Hình 3.2: Phản lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe ô tô chuyển động dải vận tốc khảo sát từ 30 - 100 km/h 51 Hình 3.3: Hệ số tải trọng động tác động lên cầu trước cầu sau ô tô chuyển động dải vận tốc khảo sát từ 30 - 100 km/h 51 Hình 3.4: Chuyển vị phía trước (z1) chuyển bị phía sau (z2) ô tô chuyển động dải vận tốc khảo sát từ 30 - 100 km/h 52 Hình 3.5: Hệ số trượt dọc bánh xe ô tô chuyển động dải vận tốc khảo sát từ 30 - 100 km/h .53 Hình 3.6 : Quỹ đạo chuyển động xe xe chạy với vận tốc 80 km/h quãng đường 2000m 53 viii Hình 3.7 : Quỹ đạo chuyển động xe xe chạy với vận tốc 100 km/h quãng đường 2000m 54 Hình 3.8 : Quỹ đạo chuyển động xe xe chạy với vận tốc 120 km/h quãng đường 2000m 54 Hình 3.9: Độ lệch quỹ đạo xe 55 Hình 3.10 : Góc xoay thân xe 56 Hình 3.11 : Góc lắc dọc thân xe 56 Hình 3.12: Góc lắc ngang thân xe 57 Hình 3.13 : Hệ số tải trọng động tác động lên bánh xe xe chạy với vận tốc 80km/h đoạn đường 2000m 58 Hình 3.14 : Hệ số tải trọng động tác động lên bánh xe xe chạy với vận tốc 100km/h đoạn đường 2000m 58 Hình 3.15 : Hệ số tải trọng động tác động lên bánh xe xe chạy với vận tốc 120km/h đoạn đường 2000m 59 ix LỜI NĨI ĐẦU Ở Việt Nam thời kì cơng nghiệp hóa đại hóa nay, việc phát triển sản xuất lắp ráp ô tô nước lĩnh vực trọng đến Những năm gần đây, Chính phủ ban hành sách, định hướng quan trọng cho việc phát triển ngành công nghiệp ô tô với mục tiêu nhanh chóng đáp ứng nhu cầu thị trường nội địa loại xe thông dụng, nâng cao lực cạnh tranh để trở thành nhà cung cấp linh kiện, phụ tùng chuỗi sản xuất công nghiệp ô tô giới Bắt kịp theo phát triển chung kinh tế, ngành ôtô doanh nghiệp tư nhân đầu tư lắp ráp dẫn đến số ôtô ngày tăng nhanh Do đường xá ngày nâng cấp mở rộng nên mật độ ô tô ngày cao điều dẫn đến vấn đề an tồn chuyển động tơ ngày quan tâm Sự chuyển động ô tơ đường địi hỏi phải thực theo quỹ đạo phức tạp, người lái ln ln điều chỉnh góc quay vành lái Khi nâng cao tốc độ chuyển động cần thiết phải đảm bảo mối tương quan quỹ đạo chuyển động góc quay vành lái chặt chẽ Trong nhiều trường hợp sai lầm nhỏ điều khiển dẫn tới quỹ đạo chuyển động gây an tồn giao thơng Động lực học phương ngang nghiên cứu động lực học ô tô có lực ngang tác dụng Lực ngang xuất xe quay vòng, xe đường nghiêng, có gió ngang va chạm với phương tiện khác Khi có lực ngang, phản lực thẳng đứng từ mặt đường tác dụng lên hai bánh xe trục thay đổi làm ảnh hưởng đến khả truyền lực kéo, lực phanh, chí gây nguy hiểm trượt lật xe theo phương ngang Đây dạng tai nạn nguy hiểm không cho thân tơ mà cịn cho thành phần tham gia giao thơng khác Từ tình trạng trên, sinh viên thực chọn đề tài “Khảo sát quỹ đạo chuyển động xe bus có tác động lực gió ngang” Đây hướng nghiên cứu động lực học ngang ô tô bus, từ luận văn góp phần xây dựng số sở lý thuyết cho việc đánh giá mức độ ảnh hưởng lực khí động đến ổn định chuyển động xe bus Do khả thời gian có hạn, ln văn khơng tránh thiếu sót, em kính mong nhận góp ý, bảo thầy để luân văn hoàn thiện trước 16 Một nửa khoảng cách vết bánh xe sau b2 0.93 m 17 Chiều cao trọng tâm hg 1.5 m 18 Bán kính động bánh xe trước r1 0.4398 m 19 Bán kính động bánh xe sau r2 0.4398 m Jx 14992 kgm2 Jy 196040 kgm2 Jz 201940 kgm2 JAy11, JAy12 10 kgm2 JAy21, JAy22 20 kgm2 20 21 22 23 24 Mơ men qn tính khối lượng thân xe quanh trục dọc x Mô men quán tính khối lượng thân xe quanh trục ngang y Mơ men qn tính khối lượng thân xe quanh trục thẳng đứng z Mơ men qn tính khối lượng bánh xe trước quanh trục ngang y Mơ men qn tính khối lượng bánh xe sau quanh trục ngang y 25 Hệ số bám dọc cực đại xmax 0.7 26 Hệ số bám ngang cực đại ymax 0.55 Trong thông số trên, thông số khối lượng, kích thước tham khảo từ catalog nhà sản xuất đo trực tiếp xe Các mơ men qn tính tính gần theo phương pháp khối hộp đồng chất Các thông số hệ thống treo, nhíp (độ cứng, hệ số cản giảm chấn) tham khảo 3.2.2 Ảnh hưởng gió dọc đến ổn định chuyển động xe bus Bảng 3.8 Thơng số gió dọc tác dụng vào xe Vận tốc xe 30 km/h Fx -N (dọc) 203.096 40 km/h 363.635 50 km/h 570.202 Vận tốc xe 60 km/h 70 km/h 80 km/h Fx -N (dọc) 823.884 Vận tốc xe 90 km/h Fx -N (dọc) 1889.31 1123.49 100 km/h 2334.91 1485.91 49 Lực cản khơng khí diện (gió dọc) làm tăng tổng lực cản chuyển động ô tô, từ làm gia tăng mức tiêu hao nhiên liệu ô tô, đặc biệt vận tốc cao Ngồi cịn gây ảnh hưởng đến ổn định chuyển động xe Để đánh giá ảnh hưởng gió dọc đến ổn định chuyển động xe bus,cần xét đến phân bố tải trọng lên cầu khả hay chất lượng bám đường xe Các thông số để đánh giá ổn định lựa chọn theo tiêu phần tổng quan (z, zmax , kd, Fz, ) Trong trường hợp khảo sát này, lực cản khơng khí hình thành trường hợp khối khơng khí xung quanh xe đứng yên xe chuyển động thẳng với vận tốc không đổi, vận tốc khảo sát xe từ 30 đến 100 km/h, dải vận tốc làm việc thơng thường xe Hình 3.1: Góc lắc dọc thân xe ô tô chuyển động dải vận tốc khảo sát từ 30 - 100 km/h Hình 3.1 thể kết khảo sát góc lắc dọc thân xe ô tô chuyển động đường thẳng phẳng tuyệt đối dải vận tốc khảo sát từ 30 - 100 km/h Kết từ hình 3.1 cho thấy: giá trị góc lắc dọc thân xe mang dấu âm (-) cho thấy phần đầu (phía trước) xe có xu hướng bị nhấc lên, từ dự đốn đánh giá phân bố tải trọng lên cầu xe Giá trị tăng lên nhiên nhỏ nên gây ảnh hưởng không đáng kể đến ổn định chuyển động 50 Hình 3.2: Phản lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe ô tô chuyển động dải vận tốc khảo sát từ 30 - 100 km/h Hình 3.2 thể kết khảo sát phản lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe trước bánh sau ô tô chuyển động đường thẳng phẳng tuyệt đối dải vận tốc khảo sát từ 30 - 100 km/h Trên đồ thị, có đường thể giá trị đánh giá: đường màu xanh thể giá trị phản lực thẳng đứng lên bánh xe cầu trước đường màu đỏ thể giá trị phản lực thẳng đứng lên bánh xe cầu sau Kết từ hình 3.2 cho thấy: phản lực thẳng đứng lên bánh xe cầu trước có xu hướng giảm ngược lại bánh xe cầu sau phản lực thẳng đứng tăng dần xe tăng tốc Điều cho thấy có gió dọc tác dụng vào tải trọng phân bố cầu trước cầu sau xe có thay đổi, nhiên thay đổi giá trị khơng nhiều dẫn đến ảnh hưởng khơng đáng kể Hình 3.3: Hệ số tải trọng động tác động lên cầu trước cầu sau ô tô chuyển động dải vận tốc khảo sát từ 30 - 100 km/h 51 Hình 3.3 thể kết khảo sát hệ số tải trọng động tác động lên cầu trước cầu sau xe ô tô chuyển động đường thẳng phẳng tuyệt đối dải vận tốc khảo sát từ 30 - 100 km/h Trên đồ thị có đường màu đỏ thể hệ số tải trọng động tác động lên cầu sau đường màu xanh thể hệ số tải trọng động tác dụng lên cầu trước Đồ thị cho thấy: hệ số tải trọng động tác động lên cầu trước suy giảm nhiên mức độ thấp (dưới 3%) cịn lớn nhiều giới hạn cảnh báo (kdmin = 0,5) nên đảm bảo tiêu an toàn động lực học, hệ số tải trọng động tác động lên cầu sau tăng giá trị hệ số tải trọng động cho phép 2,5 nên đảm bảo tiêu tải trọng động Hình 3.4: Chuyển vị phía trước (z1) chuyển bị phía sau (z2) ô tô chuyển động dải vận tốc khảo sát từ 30 - 100 km/h Kết hình 3.4 thể chuyển vị thân xe phía trước phía sau chuyển động thẳng Kết cho thấy: chuyển vị thẳng đứng thân xe phía sau tăng mang dấu âm (-), ngược lại chuyển vị thẳng đứng thân xe phía trước tăng mà mang dấu dương (+) điều có nghĩa so với hệ quy chiếu quy ước từ đầu, thân xe phía sau có xu hướng nhấn xuống mặt đất cịn thân xe phía trước lại hướng lên trên, kết phù hợp với đồ thị góc lắc dọc thân xe (Hình 3.1) xe có tượng nhấc đầu Tuy nhiên giá trị thay đổi nhỏ nên gây ảnh hưởng không đáng kể tới ổn định chuyển động xe 52 Hình 3.5: Hệ số trượt dọc bánh xe ô tô chuyển động dải vận tốc khảo sát từ 30 - 100 km/h Rõ ràng có lực cản diện khơng khí làm suy giảm vận tốc dọc xe Trên đồ thị hình 3.5 cho thấy độ trượt dọc bánh xe tăng dần nhiên giá trị nhỏ không ảnh hưởng đến ổn định chuyển động xe Kết luận trường hợp ảnh hưởng gió dọc: Các giá trị đồ thị cho thấy lực khí động theo phương dọc ảnh hưởng khơng nhiều đến an toàn động lực học, bám đường, phân bố tải trọng, thấy hình dáng khí động theo phương dọc tốt 3.2.3 Ảnh hưởng gió ngang đến ổn định chuyển động xe bus Hình 3.6 : Quỹ đạo chuyển động xe xe chạy với vận tốc 80 km/h quãng đường 2000m 53 Hình 3.7 : Quỹ đạo chuyển động xe xe chạy với vận tốc 100 km/h quãng đường 2000m Hình 3.8 : Quỹ đạo chuyển động xe xe chạy với vận tốc 120 km/h quãng đường 2000m Hình 3.6, 3.7 3.8 thể kết khảo sát quỹ đạo chuyển động xe ô tô chuyển động đường thẳng phẳng tuyệt đối dải vận tốc khảo sát từ 80120 km/h vận tốc gió ngang từ 20-50 km/h đoạn đường dài 2000m Trên đồ thị, có đường thể giá trị đánh giá: đường màu xanh nước biển thể quỹ 54 đạo chuyển động xe chịu ảnh hưởng gió ngang với vận tốc 20 km/h, đường màu xanh thể quỹ đạo chuyển động xe chịu ảnh hưởng gió ngang với vận tốc 30 km/h, đường màu đỏ thể quỹ đạo chuyển động chịu ảnh hưởng gió ngang với vận tốc 40 km/h đường màu tím thể quỹ đạo chuyển động chịu ảnh hưởng gió ngang với vận tốc 50 km/h Kết từ hình 3.6 đến hình 3.8 cho thấy: độ lệch quỹ đạo chuyển động xe so với phương ban đầu tăng tốc độ gió ngang tăng tốc độ xe tăng Điều cho thấy có gió ngang tác dụng xe khơng cịn thẳng mà lệch với quỹ đạo chuyển động ban đầu người lái cần đánh lái để xe đường thẳng Đây kết cho thấy vận tốc gió ngang lớn tính ổn định chuyển động xe ổn định hay động lực học xe xấu làm an tồn chuyển động xe Hình 3.9: Độ lệch quỹ đạo xe Từ quỹ đạo chuyển động đồ thị hình 3.6, 3.7, 3.8 học viên thực xây dựng đồ thị hình 3.9 biểu diễn độ lệch quỹ đạo xe chạy với vận tốc từ 80120 km/h vận tốc gió ngang từ 20-50 km/h Đồ thị cho thấy xe chuyển động với tốc độ cao vận tốc gió ngang lớn độ lệch tăng lên đáng kể, ví dụ lúc xe chạy với vận tốc 120 km/h tác động vận tốc gió ngang 50 km/h sau qng đường 2000m xe lệch so với phương ban đầu gần 1m Từ thấy mơi trường có khí động học khơng ổn định (bão, lốc ) xe chạy với tốc độ cao ổn định nguy hiểm 55 Hình 3.10 : Góc xoay thân xe Hình 3.10 thể kết khảo sát góc xoay thân xe quanh trục thẳng đứng ô tô chuyển động đường thẳng phẳng tuyệt đối vận tốc khảo sát từ 80 -120 km/h ảnh hưởng vận tốc gió ngang từ 20 – 50 km/h Trên đồ thị, có đường thể giá trị đánh giá: đường màu xanh nước biển thể góc xoay thân xe xe chạy với vận tốc 80 km/h, đường màu xanh thể góc xoay thân xe xe chạy với vận tốc 100 km/h, đường màu đỏ thể góc xoay thân xe xe chạy với vận tốc 120 km/h Kết từ hình 3.10 cho thấy: xe chạy với vận tốc cao tác động gió ngang lớn góc xoay thân xe tăng Hình 3.11 : Góc lắc dọc thân xe 56 Hình 3.11 thể kết khảo sát góc lắc dọc thân xe tơ chuyển động đường thẳng phẳng tuyệt đối vận tốc khảo sát từ 80 -120 km/h ảnh hưởng vận tốc gió ngang từ 20 – 50 km/h Trên đồ thị, có đường thể giá trị đánh giá: đường màu xanh nước biển thể góc lắc dọc thân xe xe chạy với vận tốc 80 km/h, đường màu xanh thể góc lắc dọc thân xe xe chạy với vận tốc 100 km/h, đường màu đỏ thể góc lắc dọc thân xe xe chạy với vận tốc 120 km/h Kết từ hình 3.11 cho thấy: giá trị góc lắc dọc thân mang dấu âm (-) cho thấy phần đầu (phía trước) xe có xu hướng bị nhấc lên, từ dự đoán đánh giá phân bố tải trọng lên bánh xe, xe chạy với vận tốc cao tác động gió ngang lớn góc lắc dọc tăng, nhiên giá trị nhỏ nên xét đến tính ổn định xe khơng ảnh hưởng nhiều Hình 3.12: Góc lắc ngang thân xe Hình 3.12 thể kết khảo sát góc lắc ngang thân xe ô tô chuyển động đường thẳng phẳng tuyệt đối vận tốc khảo sát từ 80-120 km/h ảnh hưởng vận tốc gió ngang từ 20–50 km/h Trên đồ thị, có đường thể giá trị đánh giá: đường màu xanh nước biển thể góc lắc ngang thân xe xe chạy với vận tốc 80 km/h, đường màu xanh thể góc lắc ngang thân xe xe chạy với vận tốc 100 km/h, đường màu đỏ thể góc lắc ngang thân xe 57 xe chạy với vận tốc 120 km/h Kết từ hình 3.12 cho thấy: xe chạy với vận tốc cao tác động gió ngang lớn góc lắc ngang thân xe tăng Hình 3.13 : Hệ số tải trọng động tác động lên bánh xe xe chạy với vận tốc 80km/h đoạn đường 2000m Hình 3.14 : Hệ số tải trọng động tác động lên bánh xe xe chạy với vận tốc 100km/h đoạn đường 2000m 58 Hình 3.15 : Hệ số tải trọng động tác động lên bánh xe xe chạy với vận tốc 120km/h đoạn đường 2000m Hình 3.13, 3.14 3.15 thể kết khảo sát hệ số tải trọng động tác động lên bánh xe ô tô chuyển động đường thẳng phẳng tuyệt đối dải vận tốc khảo sát từ 80-120 km/h vận tốc gió ngang từ 20-50 km/h đoạn đường dài 2000m Trên đồ thị, có đường thể giá trị đánh giá: đường màu xanh nước biển (kd11) biểu diễn hệ số tải trọng động tác động lên bánh xe trước phía bên trái (theo mơ hình khơng gian xét), đường màu xanh (kd12) biểu diễn hệ số tải trọng động tác động lên bánh xe trước phía bên phải, đường màu đỏ (kd21) biểu diễn hệ số tải trọng động tác động lên bánh xe sau phía bên trái đường màu tím (kd22) biểu diễn hệ số tải trọng động tác động lên bánh xe sau phía bên phải Kết từ hình 3.13 đến 3.15 cho thấy: Khi có gió ngang tác động vào xe, hệ số tải trọng động tác động lên bánh xe thay đổi rõ có gió dọc, cụ thể thân xe bên phải có xu hướng nâng lên có gió tác động trực tiếp làm phân bố tải trọng thay đổi dồn phía bên trái dẫn đến bám đường chất lượng truyền lực bánh xe bên phải giảm Tuy nhiên trường hợp ảnh hưởng (vận tốc xe 120 km/h, vận tốc gió ngang 50 km/h) giá trị kd = 0,6264 lớn mức giá trị cảnh báo (kdmin = 0,5) nên đảm bảo tiêu an toàn động lực học, xe làm việc cịn tùy vào điều kiện đường, mức độ phức tạp lực khí động người lái xe phải cẩn trọng điều chỉnh để an tồn 59 Kết luận trường hợp ảnh hưởng gió ngang: Khi có thêm tác động gió ngang lên xe ảnh hưởng tăng lên đáng kể, xe có lệch quỹ đạo so với ban đầu nên người lái cần đánh lái để giữ quỹ đạo chuyển động Bên cạnh giá trị khảo sát có thay đổi nhiên nằm ngưỡng an tồn phần cho thấy hình dáng, kết cấu xe khảo sát tốt ổn định 60 KẾT LUẬN Khi chuyển động đường, tương tác vỏ xe mơi trường khơng khí xung quanh có ảnh hưởng xấu đến chất lượng làm việc xe Lực cản khơng khí diện làm tăng tổng lực cản chuyển động tơ, từ làm gia tăng mức tiêu hao nhiên liệu ô tô, đặc biệt vận tốc cao lực cản tỉ lệ với bình phương vận tốc chuyển động tơ Lực nâng giảm khả bám đường, đặc biệt xe chuyển động vận tốc cao Lực ngang trường hợp gió lớn gây ổn định chuyển động tô Các mô men gây ảnh hưởng trực tiếp tới an tồn chuyển động tơ Để giảm tối đa ảnh hưởng xấu nêu trên, cần có nghiên cứu sâu khí động học Với xe khách cỡ lớn cần quan tâm đặc biệt đến ổn định lực ngang momen gây trường hợp gió ngang lớn Luận văn trình bày phân tích sở lý thuyết ảnh hưởng lực gió đến ổn định xe bus Để đánh giá ảnh hưởng ấy, luận văn xây dựng mơ hình động lực học tổng qt tơ Các phương trình vi phân chuyển động ô tô giải công cụ Matlab Simulink Kết khảo sát luận văn sử dụng làm sở cho toán điều khiển cảnh báo điều kiện sử dụng thực tế Một số hạn chế luận văn hướng nghiên cứu tiếp theo: Phạm vi nghiên cứu giới hạn ảnh hưởng lực gió ngang Cần có nghiên cứu hồn chỉnh để đánh giá ổn định chuyển động xe bus có yếu tố tốc độ đánh lái, mấp mơ mặt đường, trình phanh 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Cổng thông tin doanh nghiệp- Bộ kế hoạch đầu tư, Chiến lược phát triển công nghiệp ô tô đến 2025 tầm nhìn 2035, Quyết định thủ tướng phủ Số: 1168/QĐ- TTg (16/7/2014) [2] Cổng thông tin doanh nghiệp- Bộ kế hoạch đầu tư, kế hoạch phát triển ngành công nghiệp ô tô phụ tùng ô tô, (Truy cập: 20h:15- 19/2/2017) [3] Phạm Quang Huy(2014),Giáo trình thực hành thiết kế khí với SOLIDWORKS, NXB Thanh Niên [4] Pgs.Ts Nguyễn Việt Hùng, Pgs.Ts Nguyễn Trọng Giảng (2003) ANSYS & Mô số công nghiệp phần tử hữu hạn, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [5] ISO 2631-1:1997 [6] Mitschke M, Wallentowitz H (2004), Dynamik der Kraftfahrzeuge, Berlin, Springer [7] Võ Văn Hường (2005), Nghiên cứu hồn thiện mơ hình khảo sát dao động ô tô tải nhiều cầu, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Đại học Bách khoa Hà Nội [8] Hucho, W H (1998) Aerodynamics of Road Vehicle 4th edn SAE Int Warrendale [9] Milan Batista, Marko Perkovič, (2014) A simple static analysis of moving road vehicle under crosswind, J Wind Eng Ind Aerodyn 128 (2014) 105–113 [10] Youhanna William, Walid Oraby, Sameh Metwally (2014) Analysis of Vehicle Lateral Dynamics due to Variable Wind Gusts, 2014 SAE International [11] M Eng Xiaoyu Zhang (2015), Crosswind stability of vehicles under nonstationary wind excitation, Doktor der Ingenieurwissenschaften, Karlsruher Institutfür Technologie [12] Bogsjö, Klas, (2007), “Road profile statistics relevant for vehicle fatigueCentre for Mathematical Sciences”, Lund University [13] Department of Management and Engineering division of Mechanics (October 8, 2015), “Chassis calculations for Frame design FU14-116”, Linkoping University [14] Mohammad Zehsaz- Morteza Homayoun Sadeghi-Mir Mohammad EttefaghReza Hassannejad, (April 2014) “Fatigue strength of a chassis of a semi-heavy 62 truck under dynamic loads due to real road roughness”, Transactions of FAMENA, volume 38(issue 4):89-105 [15] Võ Văn Hường, Nguyễn Tiến Dũng, Dương Ngọc Khánh, Đàm Hoàng Phúc, (2014), Động lực học ô tô, NXB Giáo dục Việt Nam [16] Lê Quang Minh, Nguyễn Văn Vượng (1992 ), Sức bền vật liệu, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [17].J.Pawlowski (Author), G.H.Tidbury (Editor)(1970),Vehicle Body Engineering, Century Publishing [18] Monika S Agrawal (June-2015), Finite Element Analysis of Truck Chassis Frame, International Research Journal of Engineering and Technology,’ (IRJET) (Volume: 02 Issue: 03) [19] Saeed oaveni (2015), Finite element analysis theory and Application with Ansys (Fourth Edition), Pearson Higher Education, Inc., Upper Saddle River, NJ 07458 [20] Juey-Fu Cheng, and Hsuan-Chih Huang (2011), Effects of Roadway Geometric Features on Low-Speed Turning Maneuvers of Large Vehicles, Chinese Society of Pavement Engineering [21] Jihan Ryu and J Christian Gerdes (2004), Integrating Inertial Sensors with GPS for Vehicle Dynamics Control, Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control [22] Vũ Thành Trung, Nguyễn Đính Tuấn, Nguyễn Hồng Vũ (2017), Xác định hệ số mơ hình lốp Pacejka xe Huyndai Starex thực nghiệm, Tạp chí Khoa học cơng nghệ xây dựng, số 4/2017 [23] Do Tien Quyet, Nguyen Trong Hoan, Trinh Minh Hoang (2018), Study on Computation of Aerodynamic Force Acting on Bus in Crosswind Conditions by Using CFD, Proceeding of International Conference of Fluid Machinery and Automation Systems - ICFMAS2018 63 ... tính an tồn chuyển động thiết phải đề cập đến động lực học chuyển động ngang ô tô Động lực học phương ngang nghiên cứu động lực học tơ có lực ngang tác dụng Lực ngang xuất xe quay vịng, xe đường... cảnh gió ngang, gió dọc 24 Khi xe chuyển động đường, gió ngang tác động vào thân xe gây lực Trong trường hợp lực đủ lớn làm thay đổi hướng chuyển động xe, từ gây thay đổi quỹ đạo vận hành xe Một... động lực học, từ khảo sát đánh giá ảnh hưởng lực gió đến ổn định chuyển động xe bus 26 CHƯƠNG II: XÂY DỰNG MƠ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ĐỂ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA LỰC GIÓ ĐẾN ỔN ĐỊNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE