Bảng 4.4: Bảng số liệu đầu vào trường hợp 4:
Hệ số khúa vi sai (K) 0.45
Vận tốc ban đầu khảo sỏt (v) 40 km/h Gúc đỏnh lỏi lớn nhất (βvlmax) 90o
a) Mụ men ma sỏt trong bộ vi sai
Hỡnh 4.10: Mụ men ma sỏt trong bộ vi sai khi hệ số khúa vi sai K=0.45
Trong trường hợp này ta đưa giỏ trị mụ men ma sỏt vào bộ vi sai với hệ số khúa vi sai là K=0.45.
Từ 0ữ1s do xe đi thẳng nờn giỏ trị của mụ men ma sỏt là bằng 0.
Từ 1ữ2.15s mụ men ma sỏt tăng nhanh do việc tăng mụ men điều khiển của bỏnh xe chủ động, tại 2s thực hiện ngừng cấp mụ men điều khiển bỏnh xe đồng thời do sự đàn trễ của lốp nờn mụ men ma sỏt vẫn tăng đến 2.15s rồi lại giảm xuống đến 3.6s sau đú lại tăng dần lờn đến 10s.
b) Mụ men chia ra hai bỏnh xe chủ động
Hỡnh 4.11: Mụ men chia ra hai bỏnh xe chủ động khi hệ số khúa vi sai K=0.45
Ở trường hợp này đồ thị mụ men bỏnh xe cũng cú 3 điểm đột biến.
Từ 0ữ1s xe khụng tăng mụ men để chạy ổn định, giỏ trị mụ men cấp là 50 Nm để thắng lực cản mặt đường. Tại thời điểm 1s mụ men cả hai bỏnh xe tăng lờn do xe bắt đầu vào quay vũng.
Từ 1ữ1.25s mụ men cả hai bỏnh xe tăng lờn nhưng mụ men bỏnh xe trong tăng nhanh hơn mụ men bỏnh xe ngoài.
Từ 1.25ữ2s mụ men bỏnh xe trong tiếp tục tăng nhanh, mụ men bỏnh xe ngoài giảm dần đến 1.8s rồi lại tăng dần đến 2s.
Tại 2s do việc ngừng tăng mụ men cấp nờn mụ men bỏnh xe trong vẫn tăng nhẹ đến 2.15s sau đú giảm nhẹ đến 3.6s và từ 3.6s tăng dần đến 10s. Mụ men bỏnh xe ngoài giảm nhẹ đến 2.15s sau đú tăng dần đến 3.6s và từ 3.6s mụ men bỏnh xe ngoài giảm dần đến 10s do ảnh hưởng của mụ men ma sỏt.
Giỏ trị mụ men bỏnh xe trong tại 2.15s là Mbx1=482.02 Nm, tại 3.6s là Mbx1=448.66 Nm ,tại 10s là Mbx1=484.83 Nm.
Giỏ trị mụ men bỏnh xe ngoài tại 2.15s là Mbx2=72.43 Nm, tại 3.6s là Mbx2=107.48 Nm, tại 10s là Mbx2= 69.45 Nm.
c) Vận tốc gúc của hai bỏnh xe chủ động
Hỡnh 4.12: Vận tốc gúc của bỏnh xe trong và ngoài khi hệ số khúa vi sai K=0.45
Khi xe đi thẳng từ 0ữ1s thỡ vận tốc gúc của hai bờn bỏnh xe là như nhau. Với giỏ trị mụ men cấp vẫn chưa thay đổi thỡ giỏ trị trung bỡnh của vận tốc gúc hai bờn bỏnh xe từ 0ữ1s là 45.167 rad/s.
Từ 1ữ2.15s khi mà mụ men cấp cho bỏnh xe đó tăng và đó đỏnh lỏi từ 1s thỡ vận tốc gúc của bỏnh xe bờn trong giảm xuống thấp hơn giỏ trị vận tốc gúc ban đầu, vận tốc gúc của bỏnh xe ngoài tăng lờn so với giỏ trị vận tốc gúc ban đầu.
Tại 2.15s giỏ trị vận tốc gúc bỏnh xe trong là 44.79 rad/s, vận tốc gúc bỏnh xe ngoài là 46.02 rad/s.
Từ 2.15ữ10s vận tốc gúc của cả hai bỏnh xe đều giảm xuống nhưng sự chờnh lệch vận tốc gúc của hai bỏnh xe gần như khụng thay đổi.
Vận tốc gúc của hai bỏnh xe ở 10s là: Bỏnh xe ngoài là 42.29 rad/s, bỏnh xe trong là 41.15 rad/s.
4.2. Nhận xột
So sỏnh cỏc trường hợp tớnh toỏn nờu trờn, qua cỏc đồ thị khảo sỏt rỳt ra được một số nhận xột sau:
Mụ men ma sỏt trong bộ vi sai tăng dần khi giỏ trị mụ men đưa vào bộ vi sai tăng dần.
Vận tốc gúc của cỏc bỏnh xe chủ động giảm dần khi giỏ trị mụ men ma sỏt đưa vào bộ vi sai tăng dần hay là vận tốc trung bỡnh của xe giảm dần khi mụ men ma sỏt
Sự phõn chia mụ men ra cỏc bỏnh xe chủ động phụ thuộc vào giỏ trị của mụ men ma sỏt trong bộ vi sai. Mụ men phõn chia ra cỏc bỏnh xe chủ động tựy thuộc vào từng trạng thỏi của ụ tụ khi chuyển động trờn đường. Khi cầu xe cú sử dụng bộ vi sai ma sỏt trong cao thỡ giỏ trị mụ men trờn hai bỏnh xe chủ động bằng một nửa giỏ trị mụ men trờn bỏnh răng bị động của truyền lực chớnh cộng hoặc trừ giỏ trị của mụ men ma sỏt của bộ vi sai.
Từ những so sỏnh trờn chỳng ta thấy rằng trường hợp K=0.3 thỡ mụ men phõn chia ra cỏc bỏnh xe chủ động là ổn định nhất, sự sai lệch tốc độ của cỏc bỏnh xe trong và ngoài cũng ổn định nhất. Điều này lý giải vỡ sao cỏc loại xe con ngày nay thường sử dụng bộ vi sai tăng nội ma sỏt với giỏ trị khúa vi sai gần với giỏ trị K=0.3.
Trong đồ ỏn tốt nghiệp cũng đưa ra một trường hợp K=0.45. Ở trường hợp này thấy rằng mụ men bỏnh xe tại cỏc bỏnh xe chủ động là biến động nhiều nhất. Mục đớch của việc đưa trường hợp K=0.45 vào trong bài toỏn mụ phỏng để đưa ra vấn đề xỏc định K tối ưu bằng việc thay đổi hệ số khúa vi sai K trong quỏ trỡnh xe chuyển động bằng phương phỏp tự động điều khiển trong bộ vi sai hoặc điều khiển từ bờn ngoài.
KẾT LUẬN
Sự phõn bố mụ men của bỏnh xe chủ động của ụ tụ chịu ảnh hưởng của mụ men ma sỏt trong bộ vi sai và đặc biệt trờn cỏc xe cú hệ thống tự động điều khiển, do vậy giai đoạn đầu của đề tài thực hiện việc đưa giỏ trị mụ men ma sỏt vào mụ hỡnh tớnh toỏn và xỏc định mụ men chia ra cỏc bỏnh xe chủ động.
Trong khuụn khổ của đồ ỏn tốt nghiệp, đề tài đó giải quyết được cỏc vấn đề sau đõy: 1. Tỡm hiểu về kết cấu động học và động lực học của bộ vi sai tăng nội ma sỏt và từ đú đề xuất tiến hành khảo sỏt. Cỏc kiến thức cơ sở của phần này là tiền đề cho việc xõy dựng mụ hỡnh và phõn tớch cỏc kết quả tớnh toỏn.
2. Tập trung tỡm hiểu và nghiờn cứu cỏc mụ hỡnh khụng gian mụ tả động lực học của ụ tụ, để giải quyết mục tiờu chớnh là khảo sỏt sự cú mặt của mụ men ma sỏt trong bộ vi sai và đưa ra cỏc phương trỡnh động lực học quay vũng và cỏc phương trỡnh gúc quay của bỏnh xe chủ động nhằm mụ tả quan hệ động học và động lực học của ụ tụ theo mục đớnh mụ phỏng đặt ra.
- Đưa vào mụ hỡnh tớnh mụ men ma sỏt và khảo sỏt cỏc thụng số khỏc của mụ hỡnh thụng qua hệ số khúa vi sai K.
- Lựa chọn bộ thụng số cho một xe con một cầu chủ động đại diện từ đú tớnh toỏn mụ phỏng để xỏc định ảnh hưởng của mụ men ma sỏt tới sự phõn chia mụ men ra cỏc bỏnh xe chủ động và tốc độ gúc của cỏc bỏnh xe chủ động.
- Đưa ra kết quả hợp lý và từ đú núi rừ về sự ảnh hưởng của mụ men ma sỏt trong bộ vi sai tới quỹ đạo quay vũng của xe và sự biến động cỏc thụng số của bỏnh xe chủ động trờn mụ hỡnh tớnh toỏn.
- Giải thớch được khả năng tối ưu mụ men ma sỏt trong bộ vi sai, cỏc giả thiết này phự hợp với cỏc kết cấu thường dựng hiện nay.
3.Ứng dụng tớnh toỏn cho một ụ tụ cụ thể, với bộ số liệu chọn lọc từ tài liệu [11] của Viện Nghiờn cứu an toàn Giao thụng Mỹ, xõy dựng phương ỏn để thấy rừ cỏc quan hệ động học và động lực học của cỏc bỏnh xe
4. Kết quả mụ tả cú thể lấy ra nhiều thụng số động lực học của ụ tụ bao gồm: Mụ men ma sỏt trong bộ vi sai, mụ men tại cỏc bỏnh xe chủ động, vận tốc gúc của bỏnh xe chủ động, sự thay đổi vận tốc của ụ tụ, gúc lệch bờn của ụ tụ, gúc quay thõn xe so với hệ tọa độ cố định... Nhưng theo mục tiờu của đề tài, kết quả được trỡnh bày với sự thay đổi của mụ men chủ động tại cỏc bỏnh xe, mụ men ma sỏt trong bộ vi sai, vận tốc gúc của cỏc bỏnh xe chủ động của ụ tụ trong từng trạng thỏi khảo sỏt.
5. Đề tài được tiến hành trong khuụn khổ đồ ỏn tốt nghiệp, nếu điều kiện cho phộp đề tài cũn cú khả năng mở rộng để tiến hành cỏc bài toỏn phức tạp hơn.
- Thực hiện bài toỏn trong trường hợp cả hai cầu đều chủ động và cú để ý đến sự biến động của hệ số bỏm của mặt đường ở hai bờn bỏnh xe chủ động.
Do thời gian cú hạn, và đõy là mảng nghiờn cứu cũn khỏ mới, đề tài khụng thể trỏnh khỏi cú những sai sút nhất định. Kớnh mong được sự quan tõm, gúp ý của cỏc Thầy và Chuyờn gia để đề tài được hoàn thiện hơn trong quỏ trỡnh nghiờn cứu tiếp theo.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] PTS Nguyễn Khắc Trai - Tớnh điều khiển và quỹ đạo chuyển động của ụ tụ - Nhà xuất bản Giao thụng vận tải Hà Nội, 1997.
[2] Đàm Hoàng Phỳc, Nguyễn Khắc Trai - Mụ phỏng quỹ đạo chuyển động của ụ tụ tải khi phanh - Đề tài nghiờn cứu khoa học T2000 - 34, trường Đại học Bỏch khoa Hà nội, 2000.
[3] Lờ Anh Vũ, PGS. TS Nguyễn Khắc Trai - Nghiờn cứu ảnh hưởng của cỏc thụng số kết cấu hệ thống lỏi đến quỹ đạo chuyển động của ụ tụ - Đề tài cao học, trường Đại học Bỏch khoa Hà nội, 2006.
[4] Lờ Thanh Hải, PGS. TS Nguyễn Khắc Trai - Thiết lập mụ đun tớnh toỏn mụ hỡnh lốp phi tuyến nhằm giải bài toỏn quỹ đạo chuyển động của ụ tụ - Đề tài cao học, trường Đại học Bỏch khoa Hà nội, 2011.
[5] GS. TSKH Nguyễn Hữu Cẩn và tập thể tỏc giả - Lý thuyết ụtụ mỏy kộo – Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, 1996.
[6] Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đỡnh Kiờn - Thiết kế và tớnh toỏn ụtụ mỏy kộo – Nhà xuất bản Đại học và THCN Hà Nội, 1987.
[7] PGS. TS Nguyễn Khắc Trai và tập thể tỏc giả - Kết cấu ụ tụ – Nhà xuất bản Đại học Bỏch khoa Hà nội, 2010.
[8] PGS. TS Nguyễn Khắc Trai - Cấu tạo hệ thống truyền lực ụtụ con - Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, 2001.
[9] PGS. TS Nguyễn Khắc Trai - Cơ sở thiết kế ụtụ - Nhà xuất bản Giao thụng vận tải, 2006.
[10] Nguyễn Phựng Quang - Matlab và Simulink - Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2004.
[11] R. Wade Allen - Vehicle dynamic stability and Rollover - Final report Dot HS 807 956, 1992.
[12] J.Y.Wong... – Theory of Ground Vehicles – Third edition – Jonh Wiley & Sons, Ing, 2001.
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Bảng cỏc thụng số tớnh toỏn của xe thực tế.
Bảng 1: Thụng số kết cấu của xe
STT Tờn gọi Ký hiệu Đơn vị Giỏ trị
1 Khối lượng toàn bộ xe đầy tải mv kg 1006
2 Khối lượng phần treo mmv kg 890
3 Chiều dài cơ sở lv m 2.31
4 Khoảng cỏch từ trọng tõm tới cầu trước a m 0.8839
5 Khoảng cỏch từ trọng tõm tới cầu sau b m 1.4261
6 Mụ men quỏn tớnh bỏnh xe quanh trụ đứng
cầu trước Jrp kg. m
2 2.93
7 Mụmen quỏn tớnh bỏnh xe quanh trục quay
bỏnh xe cầu trước Jkp kg. m
2 1.8
8 Mụmen quỏn tớnh bỏnh xe quanh trục quay
bỏnh xe cầu sau Jkz kg. m
2 1.8
9 Mụmen quỏn tớnh ụtụ quanh trục thẳng đứng Jz kg. m2 3847.6
10 Chiều rộng vết lốp bỏnh xe trước sp m 1.3503
11 Chiều rộng vết lốp bỏnh xe sau sz m 1.3716
12 Chiều cao trọng tõm toàn xe hv m 0.5121
13 Chiều cao trọng tõm phần treo ho m 0.5425
Bảng 2: Thụng số của lốp và cỏc quan hệ bỏnh xe với mặt đường.
STT Tờn gọi Ký hiệu Đơn vị Giỏ trị
1 Bỏn kớnh tĩnh bỏnh xe trước và sau rbxt m 0.2682 2 Hệ số độ cứng bậc nhất của gúc lệch bờn bỏnh xe laf1 1/rad 6.69 3 Hệ số độ cứng bậc hai của gúc lệch bờn bỏnh xe laf2 1/kN.rad -0.177 4 Hệ số độ cứng bậc nhất của biến dạng dọc lốp xe ls1 1/rad 5.74
5 Hệ số độ cứng bậc hai của biến dạng dọc lốp
xe ls2 1/kN.rad -0.5
6 Độ cứng hướng kớnh của một bỏnh xe crbx kN/m 142
7 Độ cứng theo chuyển vị bờn do lực bờn gõy
nờn cy kN/m 120
8 Hệ số bỏm hai bờn bỏnh xe ào - 0.5