6. Điểm: (Bằng chữ: )
2.3.2 Đối với hệ thống treo phụ thuộc
a) b)
Hình 2.11: Giá treo phụ thuộc
Đối với giá treo phụ thuộc các đặc tính động học cũng được hiểu tương tự, nhưng cần phải chú ý rằng trong trường hợp này thì hàm của hai biến zspr ( phía phải) và zsLr (phía trái) có liên quan với nhau. Có 2 trường hợp điển hình là chuyển động với một bậc tự do (trường hợp 2 cho bởi các điều kiện khác) và do đó so với vị trí cơ bản thì:
Khi dịch chuyển (biến dạng HTT) song song thì zsLr = zsPr , hình 2.11.a Khi dịch chuyển đối diện thì zsLr = - zsPr , hình 2.11.b
Khi thay đổi tọa độ điểm S xác định vị trí khớp lái hay khi quay vô lăng góc φv
thường thì không làm thay đổi vị trí các thanh hoặc các tay đòn của giá treo nhưng ít nhất nó cũng luôn làm thay đổi vị trí điểm S, điểm E ( và cả tọa độ zsr , zEr ), đổi góc chụm và góc nghiêng bánh xe, thay đổi góc nghiêng dọc, ngang và tay đòn của ngõng trục bánh xe điều khiển. Sự phụ thuộc của tất cả các thông số nói trên vào các biến zsr và s, tức là xsr = f(zsr , s) hay xsr = f(zsr, φv) … được gọi là Đặc tính động học mở rộng của hệ thống treo và lái.
Đối với ô tô với một cầu điều khiển, khi quay vô lăng một góc φv thì các bánh xe bên phải và bên trái sẽ quay các góc khác nhau. Sự quay của bánh xe trong mặt phẳng mặt đường được kí hiệu φ sẽ được kí hiệu chỉ bằng chữ φi = φxyi . Sự phụ thuộc của góc quay bánh trái φL = [ f(φv – ϰ ] và bánh phải φp = [ f(φv) + ϰ] hoặc φL = f(φp) hoặc φ’
p = f(φ’
L) đối với zsLr = zspr đã cho được gọi là Đặc tính động học hệ thống lái.
Nếu chúng ta giả thiết rằng hệ thống treo và lái là xác lập về mặt động học thì nó sẽ tạo ra các phần tử cứng và tất cả các khớp động học sẽ không có độ hở. Với giả thiết đó thì mối quan hệ động học được xác định chỉ bởi chỉ một các quan hệ động học tương ứng.
chương này chúng ta chỉ phân tích hệ thống treo lái xác lập lí tưởng, tức là xác định các đặc tính động học khi biết sự bố trí hình học và động học của giá treo. Trong trường hợp gọi là tổng hợp cơ cấu giá treo và lái thì chúng ta bố trí hình học của hệ thống giá treo đối với sơ đồ động học đã cho và đặc tính động học yêu cầu.
2.4 Kết luận
Khi thay thế hệ thống treo ở cầu trước ngoài vấn đề êm dịu và lực động cần quan tâm đặc biệt đến hệ thống lái vì đó là cầu dẫn hướng, phải giúp cho hệ thống lái làm việc tốt hơn hoặc không bị xấu đi.Do đó, cần cảm bảo không ảnh hưởng và làm tốt hơn các yêu cầu của hệ thống lái về quay vòng bao gồm: + Động học quay vòng
+ Ổn định chuyển động thẳng thông qua các góc đặt bánh xe
+ Khống chế được lực từ mặt đường tác dụng lên vô lăng thông qua phối hợp động học treo lái.
CHƯƠNG 3
ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ THỐNG TREO ĐẾN CÁC YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG LÁI
Hình 3.1: Kết cấu động học của giá treo phụ thuộc
Theo quan điểm động học giá treo phụ thuộc như một cầu cứng cho phép 2 chuyển động cơ bản là:
Thay đổi khoảng cách theo phương thẳng đứng của điểm bất kỷ của cầu so với thùng xe, khi đó trục của cầu được duy trì gần như vuông góc với mặt phẳng đối xứng dọc của xe ( x,z).
Chuyển động xoay so với thùng xe trong mặt phẳng gần như song song với mặt phẳng ngang của xe (y,z).
Do dầm cầu kết nối 2 bánh xe của hệ thống treo phụ thuộc là dầm cầu liền được duy trì gần như vuông góc với mặt phẳng đối xứng dọc của xe (x,z) nên khi 1 bánh xe dẫn hướng bị dịch chuyển theo phương thẳng đứng do mấp mô sẽ làm bánh xe còn lại bị dịch chuyển theo khiến cho lực tác dụng từ mặt đường lên vô lăng sẽ tăng lên.
Khi 1 bánh xe bị dịch chuyển trong mặt phẳng ngang của xe (y,z) sẽ khiến cho bánh còn lại cũng bị dịch chuyển làm cho góc quay của bánh xe ngoài và bánh xe trong cũng bị ảnh hưởng.
3.2 Ảnh hưởng của hệ thống treo phụ thuộc đối với các yêu cầu của hệthống lái thống lái
Dựa vào những yêu cầu của hệ thống lái đã được phân tích, chúng ta sẽ đánh giá ảnh hưởng của hệ thống treo phụ thuộc đến các yêu cầu này về mặt chuyển động và động học thông qua những đồ thị đã được chứng minh bằng tính toán thực nghiệm từ tài liệu ( [3] Lâm Thanh Vương, Âu Văn Bắc (2015) ).
3.2.1 Dịch chuyển bên của điểm tiếp xúc bánh xe mặt đường khi 2 lò xo biến dạng cùng hướng biến dạng cùng hướng
Hình 3.2: Dịch chuyển bên của điểm tiếp xúc bánh xe mặt đường khi 2 lò xo chuyển động cùng hướng
Đồ thị biểu diễn độ dịch chuyển bên của điểm tiếp xúc giữa bánh xe mặt đường yE1 = yE2.Nhìn vào đồ thị ta thấy khi độ dịch chuyển bên yE1 = yE2 dịch chuyển một đoạn khoảng -4mm thì thì zsr tăng một đoạn 80mm,và khi độ dịch chuyển yE1 = yE2 dịch chuyển một đoạn khoảng 14mm thì zsr cũng dịch chuyển một đoạn -80mm.
Như vậy khi yE1, yE2 dịch chuyển qua ra ngoài hay vào trong hai đoạn khác nhau về độ lớn thì hai lò xo cũng biến dạng một đoạn giống nhau.
Khi độ dịch chuyển bên thay đổi, đặc biệt là quá lớn sẽ khiến cho việc ổn định về vị trí trung gian ban đầu của bánh xe mất nhiều thời gian gây ảnh hưởng xấu đến ổn định chuyển động thẳng của hệ thống lái.
3.2.2 Góc nghiêng ngang β của trụ quay đứng
Hình 3.3: Đặc tính góc nghiêng βcủa cầu xe
Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa độ độ dịch chuyển zsr của hệ thống treo và góc nghiêng βcủa cầu.Khi góc nghiêng của cầu tăng từ 0-2,5o thì độ biến dạng của hệ thống treo thay đổi từ 0-80mm nhưng khi góc nghiêng giảm từ 0-2o thì độ dịch chuyển của hệ thống treo thay đổi từ 0 đến (-80mm).
Như vậy ta thấy khi góc nghiêng βcủa cầu thay đổi nhỏ cũng có thể gây nên sự biến dạng đáng kể cho hệ thống treo.
Sự thay đổi góc β này sẽ khiến cho momen ổn định Mzβ giúp bánh xe ổn định chuyển động thẳng bị thay đổi buộc người lái phải thêm lực tương ứng lên vành lái để đánh lái.
3.2.3 Dịch chuyển về phía trước của tâm bánh xe khi 2 lò xo biến dạng cùnghướng hướng
Hình 3.4: Dịch chuyển về phía trước của tâm bánh xe
Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa độ biến dạng hệ thống treo zsr với dịch chuyển của tâm bánh xe xsLr = xsPr. Khi đồ thị xsLr = xsPr dịch chuyển một đoạn 9mm (dịch chuyển về phía trước) thì độ biến dạng zsr của hệ thống treo là (-80mm), còn khi
Do đó ta có thể thấy khi tâm bánh xe dịch chuyển về trước một đoạn xấp xỉ nhau thì độ biến dạng hệ thống treo là như nhau.
Dịch chuyển này cũng sẽ khiến cho việc hồi vị về vị trí trung gian của bánh xe bị thay đổi cụ thể là biên dộ dịch chuyển càng lớn thì việc hồi vị càng mất thời gian khiến cho ổn định chuyển động thẳng của hệ thống lái càng khó khăn.
3.2.4 Góc nghiêng bánh xe ϑ
Hình 3.5: Dịch chuyển góc ϑ khi 2 lò xo biến dạng
Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa góc nghiêng bánh xe ϑL= -ϑP với độ biến dạng hệ thống treo zsr. Khi góc nghiêng bánh xe tăng từ 0-6o thì độ biến dạng zsr hệ thống treo là 80mm và ngược lại giảm từ 0-60 thì độ biến dạng zsr của hệ thống treo là -80mm.
Qua đó ta thấy khi góc nghiêng bánh xe nghiêng trái hay phải một góc như nhau thì độ biến dạng của hệ thống treo là như nhau.
Đối với hệ thống lái, góc nghiêng như vậy sẽ làm cho cánh tay đòn của phản lực pháp tuyến đối với trục trụ quay đứng thay đổi tỉ lệ thuận theo, nếu góc càng lớn thì lực tác dụng lên dẫn động lái và vành tay lái phải càng lớn.
3.2.5 Dịch chuyển bên của điểm tiếp xúc bánh xe với mặt đường khi 2 lò xo biến dạng ngược hướng biến dạng ngược hướng
Hình 3.6: Dịch chuyển bên của điểm tiếp xúc bánh xe mặt đường khi 2 lò xo biến dạng ngược hướng
Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa dịch chuyển bên yELr, yEPr của điểm tiếp xúc bánh xe-mặt đường với độ biến dạng zsr của hệ thống treo.Khi dịch chuyển bên y y tăng từ 0-35mm thì độ biến dạng z của hệ thống treo từ 0-80mm,và khi
dịch chuyển bên giảm 0-30mm thì độ biến dạng zsr của hệ thống treo thay đổi 0- (-80mm).
Như vậy khi độ dịch chuyển bên yELr, yEPr dịch chuyển qua trái hay phải một đoạn xấp xỉ nhau thì độ biến dạng zsr của hệ thống treo là như nhau.
Khi độ dịch chuyển bên thay đổi, đặc biệt là quá lớn sẽ khiến cho việc ổn định về vị trí trung gian ban đầu của bánh xe mất nhiều thời gian gây ảnh hưởng xấu đến ổn định chuyển động thẳng của hệ thống lái.
3.2.6 Dịch chuyển về phía trước của tâm bánh xe khi 2 lò xo biến dạng ngược hướng ngược hướng
Hình 3.7: Dịch chuyển về phía trước của tâm bánh xe khi 2 lò xo biến dạng ngược hướng
Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa dịch chuyển xsLr, xsPr của tâm bánh xe với độ biến dạng zsr của hệ thống treo.Ta thấy với cùng khoảng biến dạng zsr của hệ
(xsPr>xsL)và ngược hướng so với nhau .Với cùng khoảng biến dạng 0- (-80mm) của hệ thống treo thì khoảng dịch chuyển của tâm bánh xe về phía trước xs1>xs2
(xsLr>xsPr)
Dịch chuyển này cũng sẽ khiến cho việc hồi vị về vị trí trung gian của bánh xe bị thay đổi cụ thể là biên dộ dịch chuyển càng lớn thì việc hồi vị càng mất thời gian khiến cho ổn định chuyển động thẳng của hệ thống lái càng khó khăn.
3.2.7 Góc quay φT, φP của bánh xe
Hình 3.8: Biếu thị góc quay φT, φP của bánh xe
hệ thống treo có giá trị dương và độ biến dạng hệ thống treo có giá trị âm khi thay đổi góc xoay từ 0 đến 100
Qua đó ta thấy dù độ biến dạng của hệ thống treo có cùng độ lớn nhưng độ lớn góc xoay trong và góc xoay ngoài của bánh xe là khác nhau.
Sự thay đổi của góc quay ngoài và góc quay trong sẽ ảnh hưởng đến công thức quay vòng của bánh xe đã được chứng minh. Khi sự thay đổi này không tạo ra mối liên hệ đúng như công thức thì động học quay vòng của hệ thống lái sẽ bị xấu đi.
3.3 Kết cấu của hệ thống treo độc lập
Xét về mặt động học bánh xe được treo độc lập thì không ảnh hưởng tới chuyển động của bánh xe khác.
Cơ cấu giá treo và cả hệ thống lái là tích hợp, dịch chuyển của bánh xe trong các mặt phẳng dọc, ngang, khi quay vòng sẽ ảnh hưởng đến hệ thống lái.
Cơ cấu dùng để so sánh và thay thế cải tiến là cơ cấu treo độc lập Mc. Person như hình 3.9. Cơ cấu này được sử dụng rất phổ biến với các khớp đỡ giá treo và ống trượt, có thể đáp ứng tốt các yêu cầu của bánh xe điều khiển với dầm cầu cắt độc lập giữa 2 bánh xe điều khiển.
3.4Ảnh hưởng của hệ thống treo độc lập đối với hệ thống lái.
Sau khi đánh giá ảnh hưởng của hệ thống treo phụ thuộc đối với các yêu cầu của hệ thống lái, ta cũng đánh giá tương tự với hệ thống treo độc lập này cũng bằng những đồ thị thực nghiệm đã chứng minh ( [3] Lâm Thanh Vương, Âu Văn Bắc (2015) ), để rút ra được những ảnh của hệ thống treo này.
Khi độ chụm χ tăng lên một khoản rất nhỏ 5’ thì hệ thống treo biến dạng xuống dưới đoạn -40mm và tiếp tục độ chụm giảm xuống thì zs cũng giảm đến -80mm. Ngược lại khi độ chụm giảm từ 0 đến 25’ thì zs sẽ tăng lên 80mm
Độ chụm này giúp giảm được momen tác dụng lên hệ thống lái qua đó giảm được cánh tay đòn giúp ổn định lái. Việc thay đổi độ chụm như hình sẽ khiến cho momen và lực cần cho vành lái thay đổi liên tục nên việc điều chỉnh độ chụm nằm trong khoảng tốt nhất 2-8mm là rất quan trọng cho hệ thống lái và ổn định chuyển động thẳng.
3.4.2 Góc nghiêng ϑ
Hình 3.11: Đồ thị góc nghiêng ϑ
Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa dịch chuyển góc nghiêng bánh xe và biến dạng hệ thống treo. Khi tâm bánh xe dịch chuyển theo phương thẳng đứng lại gần thùng xe trong khoảng 80mm thì góc nghiêng bánh xe thay đổi lớn hơn so với lúc bánh xe rời xa thùng xe. Trong trường hợp này góc nghiêng bánh xe giảm
0.60. Khi biến dạng hệ thống treo càng lớn thì góc nghiêng bánh xe càng lớn đặc biệt là khi bánh xe dịch chuyển về phía thùng xe.
Như đã phân tích, đối với hệ thống lái, góc nghiêng như vậy sẽ làm cho cánh tay đòn của phản lực pháp tuyến đối với trục trụ quay đứng thay đổi tỉ lệ thuận theo, nếu góc càng lớn thì lực tác dụng lên dẫn động lái và vành tay lái phải càng lớn.
3.4.3 Góc nghiêng ngang β của trụ quay đứng
Hình 3.12: Đồ thị góc nghiêng ngang β
Ở đây góc nghiêng trụ quay đứng β trùng với góc nghiêng giá đỡ bánh xe β. Khi hệ thống treo chưa biến dạng, góc β mặt định cho xe là 4.5 độ. Khi tâm bánh xe dịch chuyển lại gần thùng xe dưới tác dụng của lực thẳng đứng khoảng 80mm,
Khi tâm bánh xe dịch chuyển ra xa thùng xe, góc β của trụ quay thẳng đứng sẽ bị giảm theo hàm phụ thuộc vào Zs nhưng vẫn giữ giá trị dương ( tối thiểu 3.9 độ). Như vậy khi hệ thống treo biến dạng sẽ khiến cho góc nghiêng ngang của trụ quay đứng thay đổi theo tỉ lệ thuận.
Sự thay đổi góc β này tạo ra momen ổn định Mzβ, ổn định chuyển động thẳng của xe bị thay đổi buộc người lái phải thêm lực tương ứng lên vành lái để đánh lái.
3.4.4 Dịch chuyển dọc của tâm bánh xe xsr
Hình 3.13: Đồ thị dịch chuyển dọc của tâm bánh xe xsr
đến 80mm thì độ dịch chuyển dọc của tâm bánh xsr cũng thay đổi từ 0mm đến khoảng 3mm. Tương tự ở nửa dưới của đồ thị, khi tâm bánh xe dịch chuyển theo hướng gần thùng xe hoặc ra xa thùng xe từ 0 đến -80mm thì tâm bánh xe cũng dịch chuyển một đoạn về phía trước 3mm. Như vậy khi tâm bánh xe dịch chuyển một đoạn nhỏ cũng ảnh hưởng lớn đến biến dạng hệ thống treo.
Dịch chuyển này cũng sẽ khiến cho việc hồi vị về vị trí trung gian của bánh xe bị thay đổi cụ thể là biên dộ dịch chuyển càng lớn thì việc hồi vị càng mất thời gian khiến cho ổn định chuyển động thẳng của hệ thống lái càng khó khăn.
3.4.5 Dịch chuyển bên của tâm bánh xe yer
Dịch chuyển của tâm bánh xe sẽ thay đổi trong biên độ từ 0 đến 80mm tại điểm biến dạng 40mm dịch chuyển ngang của điểm yer sẽ lớn nhất 10mm, nếu tiếp tục biến dạng yer sẽ giảm đi. Còn khi dịch chuyển ngang dịch chuyển theo chiều ngược lại với biên dạng tối đa là 40mm thì hệ thống treo biến dạng đoạn 80mm. Như vậy dịch chuyển ngang cũng ảnh hưởng lớn đến biến dạng hệ thống treo. Khi độ dịch chuyển bên thay đổi, đặc biệt là quá lớn sẽ khiến cho việc ổn định về vị trí trung gian ban đầu của bánh xe mất nhiều thời gian gây ảnh hưởng xấu đến ổn định chuyển động thẳng của hệ thống lái.