Tiểu luận Động lực học hệ thống lái

Ô tô là một phương tiện giao thông đang dần dần phổ biến ở nước ta. Nó giữ vai tròquan trọng trong mạng lưới giao thông đường bộ. Từ khi ra đời cho đến nay, ngành côngnghiệp ô tô đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển cùng với sự phát triển của khoa học kĩthuật.Với sự tăng trưởng tốc độ và mật độ chuyển động của ô tô ngày nay đòi hỏi ô tô phảiđảm bảo tính điều khiển ở mức độ cao. Nhằm đảm bảo tính an toàn khi chuyển độngcủa xe, hạn chế tối đa tai nạn giao thông xảy ra.Hệ thống lái là một trong những hệ thống hết sức quan trong trên ô tô. Nó quyết địnhtới tính điều khiển và quỹ đạo chuyển động của ô tô.Đề tài “Động Lực Học Hệ Thống Lái” Với mục đích xem xét, đánh giá động lực họcô tô khi quay vòng. Từ đó đưa ra những lời khuyên để đảm bảo quỹ đạo chuyển độngvà ổn định cho xe khi chuyển hướng.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH BÀI TIỂU LUẬN Tên học phần: Động lực học ô tô Đề tài: Động lực học hệ thống lái Kỳ thi học kỳ hè năm học 2021 - 2022 Giảng viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Bản Sinh viên thực hiện: Mã số sinh viên: Lớp: Nguyễn Văn Huy 1811250267 18DOTB6 Nguyễn Hoàng Khang 1811141898 18DOTD3 Nguyễn Lê Khang 1811250310 18DOTA1 Nguyễn Lê Nguyên Khang 1811250311 18DOTB6 Đặng Nhật Khánh 1811251019 18DOTA1 Nguyễn Đăng Khoa 1811250338 18DOTA1 Ngành: Cơng Nghệ Kỹ Thuật Ơ tơ Khoa/Viện: Viện Kỹ Thuật Tp.HCM, ngày 04 tháng năm 2021 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề: 1.2 Mục tiêu đề tài: 1.3 Nội dung đề tài: 1.4 Phương pháp nghiên cứu: 1.5 Kết cấu tiểu luận: CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Nhiệm vụ ,yêu cầu phân loại 2.1.1 Nhiệm vụ 2.1.2 Yêu cầu hệ thống lái .6 2.1.3 Phân loại hệ thống lái 2.2 Cấu tạo chung hệ thống lái CHƯƠNG 3: ĐỘNG LỰC HỌC HỆ THỐNG LÁI .10 3.1 Động học hệ thống lái 10 3.2 Xe có hiều trục 24 3.3 Xe có kéo rơ móc 26 3.4 Lái lúc cầu 31 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO .44 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Hệ thống dẫn động cầu trước Hình 2.2 Bộ phận vành tay lái tô Hình 2.3 Trục lái hệ thống lái .8 Hình 2.4 Cấu tạo cấu lái Hình 2.5 Cơ cấu dẫn động lái xe ô tô .9 Hình 3.1 Quay vịng tơ cầu trước chủ động 10 Hình 3.2 Góc lái bên bên ngồi .11 Hình 3.3 Mơ hình dãy cầu trước dẫn hướng .12 Hình 3.4 Ảnh hưởng (𝑤/𝑙) đến điều kiện Ackerman phương có cầu lái trước 13 Hình 3.5 Không gian cần thiết để xe cầu chuyển động quay vịng.14 Hình 3.6 Hình thang lái 15 Hình 3.7 Mơ hình thang lái 16 Hình 3.8 Mơ hình mơ tả hình thang lái 16 Hình 3.10 Điều kiện động học xe FWS sử dụng vận tốc góc bánh xe bên bên 18 Hình 3.11 Điều kiện động học lái cho xe với vệt bánh xe khác cầu trước cầu sau 20 Hình 3.12 Xe có tính động cao .21 Hình 3.13 Các giai đoạn q trình quay vịng 23 Hình 3.14 Xe trục với trục lái 24 Hình 3.15 Xe cầu với trục lái 25 Hình 3.16 Xe có kéo rơ móc 27 Hình 3.17 Một xe hai cầu kéo theo rơ móc cầu theo điều kiện Ackerman 29 Hình 3.18 Xe cầu với bánh lái 31 Hình 3.19 Quy ước góc lái 32 Hình 3.20 Xe cầu lái 33 Hình 3.21 Xe cầu dẫn hướng .35 Hình 3.22 Hệ thống lái bánh đối xứng 38 Hình 3.23 Mơ hình xe đạp cho xe 4WS dương .40 Hình 3.24 Mơ hình xe đạp cho xe 4WS âm 41 Hình 3.25 Một so sánh chiều dài lái khác 42 LỜI NĨI ĐẦU  Ơ tơ phương tiện giao thơng phổ biến nước ta Nó giữ vai trị quan trọng mạng lưới giao thơng đường Từ đời nay, ngành công nghiệp ô tô trải qua nhiều giai đoạn phát triển với phát triển khoa học kĩ thuật Với tăng trưởng tốc độ mật độ chuyển động tơ ngày địi hỏi ô tô phải đảm bảo tính điều khiển mức độ cao Nhằm đảm bảo tính an tồn chuyển động xe, hạn chế tối đa tai nạn giao thông xảy Hệ thống lái hệ thống quan tơ Nó định tới tính điều khiển quỹ đạo chuyển động ô tô Đề tài “Động Lực Học Hệ Thống Lái” Với mục đích xem xét, đánh giá động lực học tơ quay vịng Từ đưa lời khuyên để đảm bảo quỹ đạo chuyển động ổn định cho xe chuyển hướng CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề: Cùng với phát triển không ngừng ngành nghề thuộc lĩnh vực công nghệ, khoa học kỹ thuật ngày Qua đó, địi hỏi người phải đảm bảo tốc độ độ xác cao trình tìm hiểu, chế tạo, sản xuất linh kiện hay chi tiết máy dành cho xe ô tô, cho chúng đủ khả đáp ứng cách toàn vẹn yêu cầu sử dụng thiết yếu người xã hội đại tính thẩm mỹ, độ bền, chắn, hiệu làm việc hay cơng suất cao, có tuổi thọ sử dụng lâu dài, Điển lĩnh vực công nghệ kỹ thuật ô tô, khí tơ xu trọng tâm phát triển ngành kỹ thuật xã hội đại ngày Vậy để tạo xe tơ hồn chỉnh thiết kế, mạnh mẽ cơng suất địi hỏi nhiều thời gian công sức người máy móc hỗ trợ, khơng cịn cần chế tạo nhiều chi tiết máy khác với nhiều chức cụ thể riêng biệt kết hợp lại để tạo thành Đặc biệt, nhắc đến xe tơ chắn khơng thể khơng nhắc đến hệ thống đóng vai trị quan trọng xe tơ, đem lại cho người lái hành khách chức tiện lợi, thoải mái an toàn, qua nâng cao trải nghiệm sử dụng phương tiện di chuyển, Động Lực Học Hệ Thống Lái Trong hệ thống làm việc xe tơ hồn chỉnh Động lực học hệ thống lái hệ thống làm việc tương đối quan trọng bao gồm nhiều chức khác nhằm nâng cao trải nghiệm phục vụ cho người sử dụng trình di chuyển, liên quan đến chức đảm bảo an tồn Từ đó, đảm bảo an tồn giao thơng cho người lái xe tơ người tham gia giao thông khác đường Bởi yếu tố định tầm ảnh hưởng đặc biệt quan trọng hệ thống lái xe ô tô nên đề tài tiểu luận kết thúc môn Động lực học ô tô lần này, chúng em định tìm hiểu, nghiên cứu, phân tích đưa kết luận cụ thể phần Động lực học hệ thống lái xe ô tô đại 1.2 Mục tiêu đề tài: Mục tiêu đề tài nhằm giải vấn đề bao gồm tìm hiểu, nghiên cứu, phân tích, thể cách chi tiết rõ ràng thành phần cấu tạo, công dụng, phương thức sử dụng hoạt động chi tiết động lực học hệ thống lái xe tơ Ngồi ra, phải đưa tính ứng dụng mà Động lực học hệ thống lái xe ô tô đem lại cho xe ô tô nói chung người lĩnh vực công nghệ kỹ thuật ô tô đại nói riêng Từ đó, hướng tới kết đề tài lần chứng minh đa dụng, sức mạnh tầm ảnh hưởng quan trọng đặc biệt Động lực học hệ thống lái xe ô tơ Hơn hướng đến mục đích sản xuất, chế tạo lắp ráp hệ thống điều khiển tín hiệu hồn chỉnh xe tơ, đáp ứng nhu cầu khác người sử dụng tương lai 1.3 Nội dung đề tài: Nội dung đề tài thực nhiệm vụ cụ thể bao gồm: - Tìm hiểu thành phần cấu tạo chi tiết Hệ thống lái xe tơ - Trình bày cách thức, ngun lý hoạt động qua giai đoạn, chu kỳ Động lực học hệ thống lái xe ô tô - Khảo sát phận hệ thống - Đưa kết luận tổng thể tầm ảnh hưởng quan trọng động lực học hệ thống lái xe ô tô - Viết báo cáo tổng hợp hồn thành tiểu luận kết thúc mơn học 1.4 Phương pháp nghiên cứu: Đề tài nghiên cứu dựa phương pháp: - Tìm kiếm, thu thập, so sánh, phân tích chọn lọc thơng tin cách kĩ cụ thể thông qua mạng internet, giảng viên có chuyên ngành khí kĩ thuật, sách báo, tài liệu chuyên ngành lĩnh vực khí có liên quan đến Động lực học hệ thống lái xe ô tô nhằm giải vấn đề bao gồm thành phần cấu tạo, nguyên lý hoạt động, cách thức chế tạo, gia công, đặc điểm kỹ thuật,… - Tổng hợp lại tồn liệu suốt q trình nghiên cứu, thơng qua luận điểm, tìm hiểu trình bày, từ đưa kết luận tổng thể động lực học hệ thống lái xe ô tô 1.5 Kết cấu tiểu luận: Kết cấu tiểu luận kết thúc môn học có tất bốn chương bao gồm: - Chương 1: Giới thiệu đề tài - Chương 2: Cơ sở lý thuyết - Chương 3: Động lực học hệ thống lái - Chương 4: Kết luận CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Nhiệm vụ ,yêu cầu phân loại 2.1.1 Nhiệm vụ Hệ thống lái dùng để giữ hướng chuyển động thay đổi hướng chuyển động ô tô cần thiết Có thể thay đổi hướng chuyển động cách: - Thay đổi phương chuyển động bánh xe dẫn hướng - Thay đổi mô men xoắn bánh sau chủ động - Kết hợp đồng thời hai phương pháp Phương pháp quay bánh xe dẫn hướng để quay vòng xe giới sử dụng phổ biến Phương pháp thay đổi hướng momen bánh xe chủ động thường áp dụng cho loại xe giới bánh xích Đối với xe bánh xích, kết hợp việc truyền momen khác đến bánh chủ động hai bên xe với việc hãm bánh xe phía gần tâm quay vịng để quay vịng diện tích nhỏ, chí quay vịng xe chỗ Theo quan điểm an toàn chuyển động hệ thống lái hệ thống quan trọng 2.1.2 Yêu cầu hệ thống lái Hệ thống lái phải đảm bảo yêu cầu sau: - Đảm bảo cho xe quay vòng ngoặt, thời gian ngắn, diện tích bé - Đảm bảo động học quay vòng cho bánh xe dẫn hướng tránh trượt lê gây mòn lốp - Các bánh xe dẫn hướng khỏi đường vòng cần phải tự động quay trạng thái chuyển động thẳng, để quay bánh xe trạng thái chuyển động thẳng cần đặt lực lên vành tay lái nhỏ xe vào đường vịng - Hệ thống lái phải có khả ngăn va đập bánh xe dẫn hướng lên vành tay lái - Hệ thống lái khơng có độ rơ lớn Với xe có tốc độ lớn 100Km/h độ rơ vành tay lái cho phép không vượt 18 độ Với xe có tốc độ lớn nằm khoảng (25 – 100)Km/h độ dơ vành tay lái cho phép không vượt 27 độ - Giữ cho xe chuyển động thẳng ổn định - Đặt cấu lái lên phần treo ô tô (để kết cấu hệ thống treo không ảnh hưởng đến cấu lái), cấu tạo đơn giản điều khiển nhẹ nhàng thuận lợi Với hệ thống lái có trợ lực: Khi hệ thống trợ lực có cố hư hỏng điều khiển xe Đảm bảo an toàn bị động xe, không gây nên tổn thương cho người sử dụng bị đâm diện 2.1.3 Phân loại hệ thống lái a) Phân loại theo cách bố trí cấu lái - Loại cấu lái đặt bên trái (dùng cho nước có luật giao thơng qui định chiều chuyển động bên phải, đại đa số nước có luật giao thơng bên phải) - Loại cấu lái đặt bên phải (dùng cho nước có luật giao thông qui định chiều chuyển động bên trái) b) Phân loại theo kết cấu cấu lái - Loại trục vít- bánh vít (với cung lăn trục vít) - Loại trục vít địn lắc - Loại liên hợp (trục vít - ê cu - cung răng) - Loại bánh - c) Theo số bánh dẫn hướng - Hệ thống lái với bánh xe dẫn hướng cầu trước - Hệ thống lái với bánh xe dẫn hướng cầu sau - Hệ thống lái với bánh xe dẫn hướng tất cầu d) Theo nguyên lý làm việc phận trợ lực lái - Loại trợ lực lái thủy lực - Loại trợ lực lái loại khí (khí nén chân khơng) - Loại trợ lực lái khí - Loại trợ lực lái dùng điện Ngồi hệ thống lái cịn phân ra: Hệ thống lái có trợ lực hệ thống lái khơng trợ lực Trong hệ thống lái có trợ lực lại phân hệ thống lái trợ lực khơng có điều khiển hệ thống lái trợ lực có điều khiển điện tử 2.2 Cấu tạo chung hệ thống lái Tất loại ô tô nói chung hệ thống lái có cấu tạo gồm bốn phần là: Vành tay lái, trục lái, cấu lái (hộp số lái), dẫn động lái Sau tìm hiểu phần cụ thể Hình 2.1 Hệ thống dẫn động cầu trước Vành tay lái Vành tay lái hay gọi vô lăng phận đặt buồng lái, có nhiệm vụ tiếp nhận mơ men quay tài xế truyền lực cho trục lái Vành tay lái có cấu tạo giống loại tơ bao gồm vành hình trịn có lõi thép, bên bọc vật liệu nhựa da lắp ghép với trục lái then hoa, ren đai ốc Ngoài chức kể vành tay lái cịn bố trí số phận bắt buộc phải có khác cịi, túi khí, cơng tắc tổng hợp… Hình 2.2 Bộ phận vành tay lái ô tô Trục lái Bao gồm trục lái có nhiệm vụ truyền mơ men quay từ vô lăng đến hộp số lái ống đỡ để cố định trục lái vào thân xe Phần trục lái làm thon, có cưa vành lái cột chặt vào trục lái đai ốc Phần trục lái nối với hộp số lái khớp nối mềm khớp đăng để giảm thiểu việc truyền chấn động từ mặt đường lên vành tay lái Hình 2.3 Trục lái hệ thống lái Cơ cấu lái (Hộp số lái) Cơ cấu lái có chức biến chuyển động quay trục lái thành chuyển động thẳng dẫn đến đòn kéo dẫn hướng Hộp số lái sử dụng xe ô tô tải đa dạng Tuy nhiên để đảm bảo thực tốt chức cần đảm bảo tiêu chí sau:  Tỉ số truyền hộp số lái phải đảm bảo phù hợp với loại xe  Có cấu tạo đơn giản, tuổi thọ cao, giá thành thấp, dễ dàng tháo lắp điều chỉnh  Hiệu suất truyền động thuận nghịch sai lệch không lớn Khơng gian cần thiết để quay vịng xe có rơ móc vịng có chiều rộng R, hàm số hình học xe rơ móc ∆𝑅 = 𝑅𝑀𝑎𝑥 − 𝑅𝑚𝑖𝑛 (3.48) Khơng gian cần thiết R tính dựa góc lái cách thay 𝑅𝑚𝑖𝑛 𝑅𝑚𝑖𝑛 = 𝑅𝑡 − 𝜔𝑡 2 √ = (𝑙𝑐𝑜𝑡𝛿𝑖 + 𝜔) + 𝑏12 − 𝑏22 − 𝜔𝑡 2 1 = √(𝑙𝑐𝑜𝑡𝛿𝑜 − 𝑤)2 + 𝑏12 − 𝑏22 − 𝜔𝑡 2 (3.49) = √𝑅2 − 𝑎22 + 𝑏12 − 𝑏22 − 𝜔𝑡 Tỷ số lái tồn phần tỉ lệ góc quay vơ lăng chia cho góc lái bánh trước Tỷ số lái xe du lịch khoảng 10:1 tỷ số lái xe đua thay đổi khoảng từ 5:1 đến 20:1 Tay lái trợ lực phát triển vào năm 1950 hệ thống trợ lực lái thủy lực lần giới thiệu Kể từ đó, trợ lực trở thành thành phần tiêu chuẩn hệ thống lái ô tô Hệ thống sử dụng áp suất thủy lực, cung cấp máy bơm điều khiển động cơ, khuếch đại mô men xoắn cho người lái tay lái Trong năm gần đây, khuếch đại mô men xoắn điện giới thiệu hệ thống lái ô tô để thay cho khuếch đại thủy lực Tay lái điện loại bỏ bơm thủy lực Tay lái trợ lực điện hiệu so với trợ lực lái thơng thường, động trợ lực điện cần cung cấp hỗ trợ quay vô lăng, bơm thủy lực chạy liên tục Mức hỗ trợ điều chỉnh theo loại xe, tốc độ đường sở thích người lái 30 3.4 Lái lúc cầu Ở tốc độ thấp, phải áp dụng điều kiện động học lái mà đường vng góc với mặt phẳng dọc lốp gặp điểm Điểm giao tâm quay xe Hình 3.18 Xe cầu với bánh lái Hình 3.17 minh họa xe có hệ thống lái 4WS (Four wheels steering) chủ động minh họa xe 4WS bị động Trong tình 4WS chủ động, bánh 31 trước bánh sau điều khiển hướng trường hợp 4WS bị động, bánh trước bánh sau điều khiển ngược chiều Điều kiện động học góc lái xe 4WS là: 𝑐𝑜𝑡𝑜𝑓 − 𝑐𝑜𝑡𝑖𝑓 = 𝑤𝑓 𝑤𝑟 𝑐𝑜𝑡𝛿𝑜𝑓 − 𝑐𝑜𝑡𝛿𝑖𝑓 − 𝑙 𝑙 𝑐𝑜𝑡𝛿𝑜𝑟 − 𝑐𝑜𝑡𝛿𝑖𝑟 (3.50) Trong 𝑤𝑓 𝑤𝑟 khoảng cách bánh xe cầu trước cầu sau Chúng ta sử dụng phương trình tổng qt sau cho điều kiện động học góc lái xe 4WS: 𝑐𝑜𝑡𝑓𝑟 − 𝑐𝑜𝑡𝑓𝑙 = 𝑤𝑓 𝑤𝑟 𝑐𝑜𝑡𝛿𝑓𝑟 − 𝑐𝑜𝑡𝛿𝑓𝑙 − 𝑙 𝑙 𝑐𝑜𝑡𝛿𝑟𝑟 − 𝑐𝑜𝑡𝛿𝑟𝑙 (3.51) Trong đó, 𝛿𝑓𝑙 𝛿𝑓𝑟 góc lái bánh trước bên trái trước bên phải, 𝛿𝑟𝑙 𝛿𝑟𝑟 góc lái bánh sau bên trái phía sau bên phải Hình 3.19 Quy ước góc lái Nếu xác định góc lái theo quy ước ký hiệu hình 3.19, phương trình điều kiện động học góc lái xe 4WS biểu thị điều kiện động học cho hai hệ thống 4WS dương âm Sử dụng khung tọa độ bánh xe (𝑥𝑤 , 32 𝑦𝑤 , 𝑧𝑤 ), xác định góc lái góc trục 𝑥 xe trục 𝑥𝑤 bánh xe, đo trục z Do đó, góc lái dương bánh xe quay sang trái, âm bánh xe quay sang phải Hình 3.20 Xe cầu lái Điều kiện để bánh xe xe 4WS không bị trượt quay vịng đường vng góc với mặt phẳng thẳng đứng lốp giao điểm chung Đây điều kiện động học lái Hình 3.20 minh họa xe 4WS có góc lái dương rẽ trái Tâm quay O nằm bên trái bánh xe bên bánh xe bên trái gần với tâm quay Khoảng cách dọc điểm O trục xe biểu thị 𝑐1 𝑐2 đo khung tọa độ thân xe Các góc lái bên bên ngồi cầu trước 𝛿𝑖𝑓 , 𝛿𝑜𝑓 tính từ tam giác OAE OBF, góc lái bên bên ngồi cầu sau 𝛿𝑖𝑟 , 𝛿𝑜𝑟 tính từ tam giác ODG OCH sau: 33 tan 𝛿𝑖𝑓 = tan 𝛿𝑜𝑓 = tan 𝛿𝑖𝑟 = tan 𝛿𝑜𝑟 = 𝐶1 (3.52) 𝐶1 (3.53) 𝐶2 (3.54) 𝐶2 (3.55) 𝑤𝑓 𝑅𝑙 − 𝑤𝑓 𝑅𝑙 + 𝑤 𝑅𝑙 − 𝑟 𝑅𝑙 + 𝑤𝑟 Và đó, ta xác định 𝑅𝑙 𝐶1 𝑅𝑙 = 𝑤𝑓 + tan 𝛿𝑖𝑓 (3.56) 𝐶1 = − 𝑤𝑓 + tan 𝛿𝑜𝑓 Điều kiện động học góc lái phía trước 𝛿𝑖𝑓 , 𝛿𝑜𝑓 là: cot 𝛿𝑜𝑓 − cot 𝛿𝑖𝑓 = 𝑤𝑓 𝐶1 (3.57) Và đó, ta xác định 𝑅𝑙 𝐶2 𝑅𝑙 = 𝑤𝑟 + tan 𝛿𝑖𝑟 (3.58) 𝐶2 = − 𝑤𝑟 + tan 𝛿𝑜𝑟 Điều kiện động học góc lái phía sau 𝛿𝑖𝑟 , 𝛿𝑜𝑟 cot 𝛿𝑜𝑟 − cot 𝛿𝑖𝑟 = 𝑤𝑟 𝐶2 (3.59) Với điều kiện: 𝐶1 − 𝐶2 = 𝑙 Từ phương trình điều kiện động học góc lái phía trước phía sau, ta rút phương trình sau: 𝑤𝑓 𝑤𝑟 − =𝑙 cot 𝛿𝑜𝑓 − cot 𝛿𝑖𝑓 cot 𝛿𝑜𝑟 − cot 𝛿𝑖𝑟 (3.60) 34 Hình 3.21 Xe cầu dẫn hướng Hình 2.21 minh họa xe 4WS có góc lái âm rẽ trái Tâm quay O bên trái bánh xe bên bánh xe bên trái gần tâm quay Các góc lái bên bên ngồi 𝛿𝑖𝑓 , 𝛿𝑜𝑓 tính từ tam giác OAE OBF, góc lái bên bên ngồi 𝛿𝑖𝑟 , 𝛿𝑜𝑟 tính từ tam giác ODG OCH sau: 𝐶1 (3.61) 𝐶1 (3.62) −tan 𝛿𝑖𝑟 = −𝐶2 𝑤 𝑅𝑙 − 𝑟 (3.63) −tan 𝛿𝑜𝑟 = −𝐶2 𝑤 𝑅𝑙 + 𝑟 (3.64) tan 𝛿𝑖𝑓 = tan 𝛿𝑜𝑓 = 𝑤𝑓 𝑅𝑙 − 𝑤𝑓 𝑅𝑙 + 35 Và đó, ta xác định 𝑅𝑙 𝐶1 𝑅𝑙 = 𝑤𝑓 + tan 𝛿𝑖𝑓 (3.65) 𝐶1 = − 𝑤𝑓 + tan 𝛿𝑜𝑓 Điều kiện động học góc lái phía sau 𝛿𝑖𝑟 , 𝛿𝑜𝑟 cot 𝛿𝑜𝑟 − cot 𝛿𝑖𝑟 = 𝑤𝑟 𝐶2 (3.66) Với điều kiện: 𝐶1 − 𝐶2 = 𝑙 Từ phương trình điều kiện động học góc lái phía trước phía sau, ta rút phương trình sau: 𝑤𝑓 𝑤𝑟 − =𝑙 cot 𝛿𝑜𝑓 − cot 𝛿𝑖𝑓 cot 𝛿𝑜𝑟 − cot 𝛿𝑖𝑟 (3.67) Khi góc lái bánh trước dương, góc lái bánh sau âm hệ thống 4WS âm dương hệ thống 4WS dương Các phương trình sau xác định 𝐶1 𝐶2 hệ thống 4WS dương hay âm 𝐶1 = 𝑤𝑓 cot 𝛿𝑓𝑙 − cot 𝛿𝑓𝑟 (3.68) 𝐶2 = 𝑤𝑓 cot 𝛿𝑟𝑟 − cot 𝛿𝑟𝑙 (3.69) Có thể áp dụng hệ thống lái bốn bánh hệ thống lái mà tất bánh bánh lái AWS (All wheels steering) xe để cải thiện hiệu làm việc hệ thống lái, tăng độ ổn định điều khiển tốc độ cao giảm bán kính quay vịng tốc độ thấp Một xe 4WS âm có bán kính quay vòng 𝑅 ngắn so với xe FWS (Frontwheels steering) Đối với xe FWS, đường vng góc với bánh trước gặp điểm phần mở rộng trục sau Tuy nhiên, xe 4WS, điểm giao điểm mặt phẳng 𝑥, 𝑦 Điểm đáng ý tâm quay xe vị trí phụ thuộc vào góc lái bánh xe 36 Vị trí tâm quay Tâm quay xe, khung tọa độ thân xe, điểm có tọa độ (𝑥0 , 𝑦0 ) 𝑥0 = −𝑎2 − 𝐶2 = −𝑎2 − (3.70) 𝑤𝑓 cot 𝛿𝑜𝑟 − cot 𝛿𝑖𝑟 𝑦0 = 𝑅𝑙 (3.71) 𝑙 + (𝑤𝑓 tan 𝛿𝑖𝑓 − (𝑤𝑟 tan 𝛿𝑖𝑟 )) = tan 𝛿𝑖𝑓 − tan 𝛿𝑖𝑟 Phương trình sử dụng để xác định tọa độ tâm quay cho hệ thống 4WS dương âm Cịn xe có hệ thống lái FWS tọa độ tâm quay xe xác định sau: 𝑥0 = −𝑎2 𝑙 𝑦0 = 𝑤𝑓 + tan 𝛿𝑖𝑓 (3.72) Trong trường hợp chiêc xe RWS, tọa độ tâm quay xe xác định sau: 𝑥0 = 𝑎1 𝑙 𝑦0 = 𝑤𝑟 + tan 𝛿𝑖𝑟 (3.73) 37 Hệ thống lái bánh đối xứng Hình 3.22 minh họa xe 4WS đối xứng mà bánh trước bánh sau điều khiển đối diện Điều kiện lái động học cho tay lái đối xứng đơn giản hóa: cot 𝛿𝑜 − cot 𝛿𝑖 = 𝑤𝑓 𝑤𝑟 + 𝑙 𝑙 (3.74) Và 𝐶1 𝐶2 tính đơn giản sau: 𝐶1 = 𝑙 𝐶2 = − 𝑙 (3.75) (3.76) Hình 3.22 Hệ thống lái bánh đối xứng 38 Khoảng cách dọc từ tâm quay đầu xe đến trục phía trước 𝐶1 trục sau 𝐶2 Chúng ta hiển thị tỷ lệ khoảng cách 𝐶𝑠 gọi hệ số 4WS 𝐶𝑠 = 𝐶2 𝑤𝑟 cot 𝛿𝑓𝑟 − cot 𝛿𝑓𝑙 = 𝐶1 𝑤𝑓 cot 𝛿𝑟𝑟 − cot 𝛿𝑟𝑙 (3.77) 𝐶𝑠 âm xe 4WS âm dương xe 4WS dương Khi 𝐶𝑠 = ô tô FWS 𝐶𝑠 = ∞ ô tô RWS Một hệ thống 4WS đối xứng có 𝐶𝑠 = - 1/2 Chiều dài lái 𝐥𝐬 Đối với xe 4WS, xác định chiều dài lái là: 𝑙𝑠 = 𝑤𝑓 𝐶1 + 𝐶2 𝑙 𝑤𝑟 = + 2𝐶𝑠 = ( + ) 𝑙 𝐶1 𝑙 cot 𝛿𝑓𝑟 − cot 𝛿𝑓𝑙 cot 𝛿𝑟𝑟 − cot 𝛿𝑟𝑙 (3.78) Chiều dài lái 𝑙𝑠 xe FWS, xe đối xứng -1 cho xe RWS Khi tơ có hệ thống 4WS âm, -1 < 𝑙𝑠