Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: TS Lâm Mai Long
6. Điểm: (Bằng chữ: )
3.2 Ảnh hưởng của hệ thống treo phụ thuộc đối với các yêu cầu của hệ thống lái
3.2.3 Dịch chuyển về phía trước của tâm bánh xe khi 2 lò xo biến dạng cùng
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
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
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.
3.4.6 Góc quay vô lăng ϕv và góc quay bánh xe ϕL
Đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của góc quay bánh xe vào góc quay vô lăng. Khi quay vô lăng 0 đến 7200 thì góc quay bánh xe thay đổi khoảng 400 nhưng khi quay vô lăng ngược lại từ 0 đến -7200 thì góc quay bánh xe chỉ vào khoảng 300
nên suy ra góc quay bánh xe sang phải và trái khác nhau.
Góc quay vô lăng sẽ ảnh hưởng đến góc quay bánh xe và ngược lại góc quay bánh xe lại ảnh hưởng lên động học của hệ thống lái thông qua công thức quay vòng. Như vậy góc quay vô lăng sẽ ảnh hưởng lớn đến việc quay vòng, khi vô lăng quay sang trái hoặc sang phải thì động học quay vòng trong hai trường hợp khác nhau nhưng sẽ hợp lí nhờ kết cấu phù hợp của hình thang lái.
3.4.7 Góc nghiêng bánh xe ϑ và ϕL
Ta thấy khi góc quay bánh xe tăng từ 0 đến khoảng 400 thì góc nghiêng bánh xe cũng tăng một khoảng từ 0 đến khoảng 50. Nhưng khi góc quay bánh xe giảm từ 0 đến 400 thì góc quay bánh xe thay đổi chỉ khoảng 30. Như phân thích thì khi bánh xe quay sang trái hoặc sang phải thì góc nghiêng bánh xe cũng thay đổi một lượng khác nhau.
Góc nghiêng ϑ 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.
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.
Như vậy, khi góc quay bánh xe thay đổi, thì góc nghiêng bánh xe cũng bị thay đổi làm cho lực tác dụng lên vành tay lái và dẫn động lái cũng thay đổi theo. Hay có thể nói lực tác dụng lên tay lái làm thay đổi góc quay vô lăng sẽ khiến cho góc quay bánh xe thay đổi kéo theo sự thay đổi của góc nghiêng bánh xe gây ảnh hưởng đến ổn định chuyển động thẳng và cả động học quay vòng. Các yếu tố này có liên hệ chặt chẽ với nhau nên khi tính toán thiết kế cần đảm bảo yêu cầu các góc đúng như đã quy định để hệ thống lái làm việc tốt nhất.
3.5 Kết luận
Mỗi hệ loại hệ thống treo sẽ gây ra những ảnh hưởng rất khác nhau đến các yêu cầu của hệ thống lái, như là:
Ảnh hưởng đến góc lệch bánh xe dẫn hướng khi đánh lái quay vòng.
Ảnh hưởng đến ổn định chuyển động thẳng của xe phụ thuộc bởi các góc đặt bánh xe, mà các góc đặt bánh xe sẽ thay đổi khi hệ thống treo biến dạng. Ảnh hưởng đến độ dịch chuyển của tâm bánh xe khi hệ thống treo biến dạng. Từ sự khác biệt của những ảnh hưởng này chúng ta sẽ tiếp tục so sánh để đưa ra phương án lựa chọn hệ thống treo tốt nhất đáp ứng các yêu cầu của hệ thống lái.
CHƯƠNG 4
KẾT QUẢ SO SÁNH VÀ ĐÁNH GIÁ 2 HỆ THỐNG TREO 4.1 Góc nghiên β của trụ quay đứng
Sau khi đánh giá những ảnh hưởng của 2 loại hệ thống treo ở chương 3, ta sẽ so sánh những đánh giá này để thấy rằng việc thay thế hệ thống treo bằng hệ thống treo độc lập sẽ giải quyết tốt hơn những vấn đề về treo và lái ở hệ thống treo phụ thuộc cũ.
Ở hình 4.1 chúng ta sẽ so sánh góc ngiêng của trụ quay thẳng đứng của 2 loại hệ thống treo khi bánh dẫn hướng quay vòng
Ở giá treo phụ góc nghiêng của trụ quay đứng chính là góc nghiêng của cầu do kết cấu dầm cầu liền. Khi hệ thống treo biến dạng thì giá trị góc β ở hệ thống treo dao động từ -20 đến khoảng 30, còn ở hệ thống treo độc lập khoảng 3.90 đến 60. Với tác dụng là giúp cho bánh xe dẫn hướng quay về đúng vị trí khi bị lệch góc β dao động tốt từ 0 đến 80. Như vậy, hệ thống treo độc lập thỏa mãn yêu cầu này.
4.2 Góc nghiêng bánh xe ϑ
Hình 4.2 so sánh đánh giá, ảnh hưởng của 2 loại hệ thống treo đã làm rõ ở chương 3 đến góc đặt bánh xe và ảnh hưởng đến việc dẫn động lái
Hình 4.2: Đồ thị so sánh góc nghiêng ngang bánh xe
Khi hệ thống treo phụ thuộc biến dạng, góc nghiêng bánh xe thay đổi từ -80 đến khoảng 60. Đối với hệ thống treo độc lập thì ϑ thay đổi từ 1.80 đến khoảng 0.70. Góc nghiêng bánh xe giúp cho xe không bị nghiêng theo chiều không mong muốn khi quay vòng và dẫn đúng hướng. Nhưng khi góc nghiêng quá lớn sẽ làm
mòn lốp, lệch quỹ đạo chuyển động và tăng cánh tay đòn từ tâm bánh xe đến trụ cam quay làm tăng lực tác động lên dẫn động lái và vành lái. Vì vậy, góc ϑ nên dao động trong khoảng nhỏ như ở hệ thống treo độc lập.
4.3 Dịch chuyển dọc của tâm bánh xe
Hình 4.3 so sánh độ dịch chuyển dọc của bánh xe ở 2 loại hệ thống treo mà ta đã nhận xét ở chương 3 khi chúng biến dạng do làm việc, để xem hệ thống nào gây ra dịch chuyển nhỏ nhất
Hình 4.3: Đồ thị so sánh dịch chuyển dọc
Khi hệ thống treo biến dạng, dịch chuyển dọc của tâm bánh xe ở hệ thống treo phụ thuộc là gần 10mm và ở hệ thống treo độc lập là khoảng 2.5mm. Như vậy để giảm dao động khi bánh xe vào mấp mô và lệch hướng ta nên ưu tiên chọn hệ
4.4 Dịch chuyển bên của tâm bánh xe
Tương tự hình 4.4 ta so sánh độ dịch chuyển bên ở 2 loại hệ thống treo để xem loại nào tạo ra ảnh hưởng tốt nhất đến yêu cầu động học của hệ thống lái
Hình 4.4: So sánh dịch chuyển bên
So sánh tương tự như dịch chuyển dọc ta thấy ở hệ thống treo phụ thuộc khi hệ thống treo biến dạng biên độ dịch chuyển sẽ khoảng gần 30mm trong khi đó biên độ dịch chuyển ngang ở hệ thống treo độc lập có lúc rất ổn định (về 0) có lúc đến 40mm. Đó là do kết nối dầm cầu liền ở hệ thống treo phụ thuộc tạo nên sự biến động đều của dịch chuyển bên. Nhưng xét về khoảng dịch chuyển thì hệ thống treo độc lập vẫn nhỏ hơn nghĩa là ổn định và ít biến dạng hơn sẽ ít ảnh