Mô hình chuyển động của toàn xe trong mặt phẳng đường. Khi xét trong mặt phẳng đường, toàn xe với khối lượng M (bao gồm khối lượng các phần được treo và các phần không được treo) thực hiện 3 chuyển động là: chuyển động dọc (x) , ngang (y) và quay quanh trục đứng (ψ). Với 3 bậc tự do ta thiết lập được 3 phương trình mô tả chuyển động của xe trong mặt phẳng đường.
Hình 2.1: Sơ đồ động lực học xe tải trong mặt phẳng OXY
Phương trình mô tả chuyển động dọc của xe trong hệ quy chiếu cục bộ Cxy được viết như sau:
11 11 12 12 11 11 12 12 21 22
( ) x cos x cos y sin y sin x x (2.1)
M xy F F F F F F
Phương trình mô tả chuyển động ngang của xe trong hệ quy chiếu cục bộ Cxy được viết như sau:
11 11 12 12 11 11 12 12 21 22
( ) y cos y cos x sin x sin y y (2.2)
M yx F F F F F F
Các lực phía trái là các ngoại lực tác dụng lên xe bao gồm các lực bánh xe và các lực cản khí động. Các lực dọc tại bánh xe Fxij, Fyij được xác định từ mô hình lốp. Đối với bánh xe dẫn hướng khi quay vòng thì lực dọc và lực ngang tại bánh xe cũng ảnh hưởng đến chuyển động dọc và ngang thông qua góc quay bánh xe dẫn hướng δ , δ .
Z 1 11 11 11 11 11 11 12 12 2 21 22
2 21 22 1 11 11 12 12 11 11 12 12
( cos sin cos sin ) ( ) (2.3)
( ) ( cos cos sin cos )
x y x y x x y y y y x x J b F F F F b F F l F F l F F F F
Chuyển động quay của xe trong mặt phẳng đường được tính toán dựa vào tổng mô men làm xoay xe quanh trọng tâm. Các yếu tố gây ra chuyển động này là các lực và mô men tại các bánh xe, sự lệch tâm khí động so với trọng tâm...
Như vậy ta có 3 phương trình xác định chuyển động của xe trong mặt phẳng đường. Để có thể giải được 3 phương trình này ta cần xác định các thành phần ngoại lực phía bên phải của 3 phương trình. Các ngoại lực này chủ yếu bao gồm lực bánh xe, lực cản khí động. Để có thể xác định được các lực bánh xe ta cần xây dựng mô hình lốp. Các thông số đầu vào của mô hình lốp bao gồm các chuyển động dọc ngang tại điểm tiếp xúc bánh xe với mặt đường được tính từ chuyển động trọng tâm
xe; các góc quay bánh xe tính từ mô hình bánh xe; các tải trọng thẳng đứng Fzij. Để
có thể xác định được các tải trọng thẳng đứng ta cần xây dựng các mô hình dao động để xác định các điểm treo trên và dưới thông qua giả thiết về chuyển động của hệ thống treo.