Nghiên cứu và đánh giá động lực học quay vòng của ô tô hai cầu

Cơ cấu lái 1. Chức năng

Ưu điểm của hộp số lái kiểu này là có kết cấu gọn, trục vít và con lăn có độ bền cao do ma sát giữa chúng là ma sát lăn và ứng suất nhỏ nhờ có nhiều ren của con lăn và trục vít tiếp xúc với nhau, hiệu suất cao, dễ điều chỉnh khe hở giữa các bộ phận liên kết trong hộp số lái. Hộp số lái kiểu trục vít - ecu - bi - cung răng có trục quay là một trục vít, còn trục lắc tương tự như trục lắc của hộp số lái kiểu trục vít- cung răng, nhưng cung răng không ăn khớp với trục vít mà nhận chuyển động từ trục vít thông qua ecu và các viên bi.

Dẫn động lái

Đoạn điều chỉnh dùng để thay đổi chiều dài toàn bộ của thanh nối bên để điều chỉnh hình học lái trong quá trình kiểm tra, bảo trì gầm ôtô mà không cần phải tháo rời dẫn động lái. Khi cả hai đầu đã được vặn vào ống điều chỉnh, nếu xoay ống điều chỉnh sẽ làm cho chiều dài toàn bộ của thanh nối bên tăng lên hoặc giảm đi tuỳ theo chiều xoay của ốc điều chỉnh.

Điều kiện không trượt khi quay vòng

Kết quả nghiên cứu chuyển động của các vật rắn cho thấy rằng, để các bánh xe ôtô không bị trượt khi quay vòng thì các đường thẳng đi qua trục các bánh xe phải cắt nhau tại một điểm. Đối với xe ba cầu, trong đó chỉ có một cầu trước là dẫn hướng thì các bánh xe ở cầu giữa sẽ bị trượt khi quay vòng do các vecto vận tốc của các bánh xe này không nằm trong mặt phẳng lăn của chúng.

Góc đặt bánh xe

Trong các kiểu xe trước đây, các bánh xe thường có camber dương để tăng độ bền của trục trước, và để cho lốp xe tiếp xúc thẳng góc với mặt đường nhằm ngăn ngừa hiện tượng mòn không đều vì phần tâm đường thường cao hơn phần rìa đường. Nếu bánh xe có độ camber âm quá lớn thì phần phía trong của lốp xe bị mòn nhanh, còn nếu bánh xe có độ camber dương quá lớn thì phần phía ngoài của lốp xe bị mòn nhanh. + Ngăn cản góc camper âm ngoài ý muốn do tải trọng gây ra : Khi chất đầy tải lên xe, phía trên các bánh xe có xu hướng nghiêng vào trong do sự biến dạng của chi tiết của hệ thống treo và các bạc tương ứng.

Khi xe chạy trên đường vòng, lực ly tâm làm cho xe nghiêng ra phía ngoài, vì tác động của các lò xo của hệ thống treo nên camber của lốp xe trở nên dương hơn, lực quay vòng bị giảm xuống. Vì khi trục xoay đứng quay để xe chạy vào đường vòng, nếu các bánh xe có góc caster dương thì lốp sẽ bị nghiêng đi so với mặt đường và tạo ra mômen kích, có xu hướng nâng thân xe lên. Góc kingpin của chốt chuyển hướng, còn gọi là góc nghiêng ngang của chốt chuyển hướng, là góc đo giữa trục xoay và đường thẳng góc với mặt đường khi ta nhìn vào đầu xe.

Phương trình quay vòng ô tô hai cầu 1. Mô hình phẳng của ô tô

Trọng tâm ô tô T đặt cách tâm trục cầu sau một đoạn là b, cách tâm trục cầu trước một đoạn là a. Jźℇ : Là mô men quán tính xung quanh trục Tz Khi thân xe quay (Jz là mô men quán tính của ô tô đối với trục Tz đi qua trọng tâm T, ́ℇ là gia tốc góc quay thân xe). Nếu βt = 0 khi đó ô tô có thể chuyển động thẳng, ở đây coi chuyển động thẳng là một trường hợp đặc biệt của chuyển động quay vòng.

Với các hàm kích động là các mô men, phản lực của mặt đường, của lực cản không khí, lực cản gió bên và góc đánh vành lái βt. Mối quan hệ này chịu ảnh hưởng của góc quay vành lái, cơ cấu lái, đòn dẫn động lái, trụ lái đứng và các bánh xe dẫn hướng. Trong mô hình được biểu thị bằng phần tử đàn hồi đặt giữa đòn quay đứng và đòn ngang của dẫn động lái.

Đánh giá động lực học quay vòng đều của ô tô hai cầu (Tính điều khiển tĩnh)

• Đánh giá tính điều khiển tĩnh của ô tô

Ta thấy K là hệ số phụ thuộc vào các tham số kết cấu : m, a, b, l, Cat,,Cas mà không phụ thuộc vào vận tốc và góc quay vành lái, bởi vậy nó đặc trưng cho trạng thái cấu trúc của ô tô khi quay vòng đều. =f(v) được coi là đường đặc tính tốc độ của vận tốc góc quay thân xe nhờ đồ thị này có thể đánh giá độ nhạy cảm góc quay thân xe trước góc quay vành lái ở các cấp tốc độ khác nhau. Ta thấy rằng chỉ có trường hợp ô tô có k > 0 (tức trường hợp quay vòng thiếu) giá trị hàm truyền của vận tốc góc quay thân xe mới không vượt quá một giá trị nhất định khi vận tốc tăng.

Góc α biều thị góc lệch giữa vận tốc chuyển động tức thời của trọng tâm ô tô với trục dọc ô tô vì vậy khi giá trị của α quá lớn sẽ làm mất tính điều khiển của ô tô. Tức là khi ô tô chạy với tốc độ lớn thì gia tốc bên tăng không vượt quá giá trị nhất định, đảm bảo tính ổn định cho xe khi quay vòng với tốc độ cao. Từ các đồ thị đặc tính tốc độ ở trên ta có giá trị hàm truyền của gia tốc bên, vận tốc quay thân xe, góc lệch hướng chuyển động ở các vị trí vận tốc bất kì của ô tô.

Đánh giá động lực học quay vòng động của xe ô tô hai cầu (Tính điều khiển động)

• Tính điều khiển động
• Đánh giá chất lượng hệ thống trong điều khiển động

Đánh giá động lực học quay vòng động của xe ô tô hai. vậy tính chất bài toán là quá trình quá độ. Ta kí hiệu như sau:. mv2Cat'aP+Cat'Caslv) Cat 'Casl2+m(Casb−Cat. Để hệ ổn định thì tất cả các phân tử ở cột thứ nhất bảng Routh đều dương. + Quá trình quá độ: là quá trình chuyển trạng thái của hệ thống + Chế độ xác lập: là chế độ khi hệ thống có tác động đầu vào và sau khi hết quá trình quá độ thì hệ thống sẽ thiết lập một trạng thái ổn định mới.

+ Thời gian quá độ (tqđ): là thời gian cần thiết để sai lệch giữa đáp ứng của hệ thống và giá trị xác lập của nó không vượt quá 2%. + Độ quá điều chỉnh (PO): là sai lệch cực đại trong quá trình quá độ so với giá trị xác lập, tính theo đơn vị phần trăm. Do vậy cần phải xây dựng bộ điều khiển để giảm độ quá điều chỉnh nằm trong phạm vi cho phép.