Hình 3.11. Đồ thị gia tốc ngang
Khi người lái đảo tay lái liên tục thì cũng làm cho gia tốc ngang của xe
đảo chiều liên tục (hình 3.11). Tuy nhiên giá trị gia tốc ngang đảo chiều chậm hơn so với góc đánh lái. Điều này cho thấy phản ứng của ơ tơ ln có độ trễ
so với quy luật điều khiển. Khi vận tốc dọc càng lớn thì thời gian trễ càng nhiều.
Hình 3.12. Đồ thị gia tốc góc xoay thân xe
Hình 3.13. Đồ thị vận tốc góc xoay thân xe
Cả vận tốc và gia tốc góc xoay thân xe cũng cho các kết quả tương tự. Do là mơ hình tuyến tính nên tính chất của vận tốc góc xoay thân xe có quy luật gần giống với góc quay bánh xe dẫn hướng. Ở vận tốc dọc càng lớn thì vận tốc góc xoay càng lớn.
3.2.2. Phương án 2: Khảo sát ở các góc quay bánh xe dẫn hướng khác nhau nhau
Trong phương án này tác giả khảo sát ổn định của xe ở các mức quay bánh xe dẫn hướng khác nhau ở cùng một vận tốc là v=20 (m/s).
Hình 3.14. Đồ thị góc quay bánh xe dẫn hướng dạng Sin
Hình 3.15. Đồ thị gia tốc ngang
Các kết quả về gia tốc ngang (hình 3.15) cho thấy với cùng một tần số đánh lái khi tăng góc lái gấp 2 lần thì gia tốc ngang lớn nhất cũng tăng tương ứng. Điều này là do tính chất tuyến tính của mơ hình đang khảo sát.
Hình 3.16. Đồ thị gia tốc góc xoay thân xe
Hình 3.17. Đồ thị vận tốc góc xoay thân xe
Các tính chất ổn định hướng chuyển động cho thấy, trong lần quay vong
đầu tiên thì gia tốc góc xoay thân xe đạt đến mức 65 deg/s2 ở các chu kỳ sau
b. Đánh lái dạng xung
Hình 3.18. Đồ thị góc quay bánh xe dẫn hướng dạng xung
Hình 3.19. Đồ thị gia tốc góc xoay thân xe
3.2.3. Phương án 3: Khảo sát ảnh hưởng của độ cứng góc cầu trước Cα1 đến ổn định chuyển động của ô tô.
Các điều kiện khảo sát là: Vận tốc dọc ban đầu v=20m/s đánh lái với góc
quay bánh xe dẫn hướng là δ0=2 deg ở các mức độ cứng góc cầu trước là Cα1, 1,1Cα1 và 0,9Cα1 và giữ Cα2=const.
Hình 3.20. Đồ thị gia tốc ngang
Ảnh hưởng của độ cứng góc Cα1 đến gia tốc ngang khi quay vịng được
thể hiện trên hình 3.26. Khi tăng độ cứng góc Cα1 thêm 10% thì gia tốc ngang aytăng từ3,35 lên đến 4 (m/s2). Điều này là do khi độ cứng góc cầu trước tăng
thì lực ngang bánh xecầu trước tăng tăng làm cho xe quay nhanh hơn và gia
tốc ngang tăng hơn. Khi giảm độ cứng góc cầu trước thì xu hướng là ngược lại.
Hình 3.21. Đồ thị gia tốc góc xoay thân xe
Hình 3.22. Đồ thị vận tốc góc xoay thân xe
Về hướng chuyển động của xe ta nhận thấy, khi tăng độ cứng góc cầu
trước Cα1 lên 10% thì gia tốc ngang cũng tăng lên đạt đến 23 (deg/s2) sau đó
giảm xuống. Cịn vận tốc góc xoay thân xe cũng đạt mức 11,6 (deg/s) sau đó có giảm xuống 11,3 (deg/s) và giữ ổn định theo góc quay bánh xe dẫn hướng. Có sự giảm này là do tính chất đàn hồi ngang bánh xe cầu trước. Các kết quả
vận tốc góc xoay thân xe (hình 3.27) và gia tốc góc xoay thân xe (hình 3.26) cho thấy, khi hết quá trình quá độ thì xe có xu hướng quay vịng thừa một
khoảng thời gian ngắn (vận tốc góc xoay dương và gia tốc góc xoay âm). Với
độ cứng góc cầu trước càng nhỏ thì khả năng quay vịng thừa càng lớn. Sau
đó thì xe có xu hướng quay vịng đủ.
3.2.4. Phương án 4: Khảo sát ảnh hưởng của độ cứng góc bánh xe cầu sau đến ổn định hướng chuyển động của ô tô
Các điều kiện khảo sát như phương án 3 có sự thay đổi về độ cứng góc
Hình 3.23. Đồ thị gia tốc ngang
Trong trường hợp giữ nguyên độ cứng góc trước Cα1=const và thay đổi độ
cứng góc sau Cα2 thì các kết quả cho thấy: Đối với gia tốc ngang ay(Hình
3.28) tăng lên sau đó ổn định khi góc quay bánh xe dẫn hướng ổn định. Tuy
nhiên, độ cứng góc bánh xe cầu sau lại gây ra các ảnh hưởng ngược lại so với
phương án trên. Khi tăng Cα2 thì gia tốc ngang lại bị giảm từ 3,35 m/s2 xuống 3 m/s2. Điều này là do bản thân bánh xe cầu sau khi đó sẽ là thành phần gây ra
mơ men cản q trình quay vịng. Vì vậy khi độ cứng tăng thì gia tốc ngang lại bị giảm.
Hình 3.24. Đồ thị gia tốc góc xoay thân xe
Hình 3.25. Đồ thị vận tốc góc xoay thân xe
Về hướng chuyển động ta nhận thấy, khi tăng độ cứng góc Cα2 thì cả gia
tốc và vận tốc góc xoay thân xe cũng bị giảm. Và trong trường hợp đó thì khả
3.2.5. Phương án 5: Khảo sát ảnh hưởng của sự tăng đồng thời độ cứng góc bánh xe cầu trước và cầu sau đến ổn định chuyển động ô tô
Các điều kiện khảo sát đầu vào tương tự như phương án 3 và 4. Tuy nhiên
khảo sát trong 3 trường hợp là giữ nguyên độ cứng cả hai bánh xe, tăng và
giảm độ cứng góc đồng thời.
Hình 3.26. Đồ thị gia tốc ngang
Đối với gia tốc ngang thì gia tốc ngang khi cùng tăng độ cứng góc thì gia tốc ngang cũng tăng và đạt mức 3,5 m/s2. Sau đó có giảm nhưng khơng nhiều. Cịn khi giảm độ cứng đồng thời thì gia tốc ngang giảm xuống còn 3,3 m/s2.
Điều này là do với cùng một góc đánh lái thì lực ngang sẽ giảm khi độ cứng
Hình 3.27. Đồ thị gia tốc góc xoay thân xe
Hình 3.28. Đồ thị vận tốc góc xoay thân xe
Khi cùng tăng độ cứng góc Cα thì khả năng tận dụng lực bám ngang là tốt hơn nên các thông số động lực học ngang đạt giá trị lớn hơn. Tuy nhiên sự
thay đổi không quá nhiều so với các trường hợp thay đổi một thông số độ
cứng. Giai đoạn thay đổi nhiều nhất là khi kết thúc quá độ thì sự tăng hoặc
giảm đồng thời độ cứng góc khơng ảnh hưởng lớn đến ổn định chuyển động của ô tơ.
KẾT LUẬN
Động lực học ơ tơ là tích hợp của động lực học 3 phương dọc, thẳng đứng và ngang. Trong đó động lực học ngang nghiên cứu các tính chất ổn định
ngang ơ tơ. Sự mất ổn định ngang ô tô là nguyên nhân quan trọng dẫn đến các hiện tượng mất ổn định chung ô tô như trượt và lật. Ổn định ngang phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như sử dụng, trạng thái điều khiển của người lái, các tác
động ngoại cảnh và cả vấn đề kết cấu của ô tô. Phạm vi của luận văn là
nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số kết cấu và sử dụng đến động lực học ngang ơ tơ. Vì vậy, luận văn này tác giảđã trình bày được các vấn đề sau:
- Tổng quan về động lực học ngang và dao động ngang ô tơ: Tác giả đã
trình bày về mơ hình điều khiển ô tô, phương pháp tách cấu trúc hệ nhiều vật và các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất ổn định của ơ tơ;
- Xây dựng mơ hình động lực học ngang ô tô dựa trên phương pháp tách
cấu trúc hệ nhiều vật. Từ đó giải hệ phương trình tốn học bằng phần mềm máy tính;
- Khảo sát ảnh hưởng của các thông số kết cấu và sử dụng đến dao động
ngang ô tô. Tác giả đã mơ phỏng tính tốn theo mơ hình được xây dựng với
sự thay đổi của các thông số sử dụng như góc quay bánh xe dẫn hướng, dạng
điều khiển quay vòng, quay vòng ở các vận tốc khác nhau... Tác giả đã khảo sát ảnh hưởng của các thông số kết cấu cụ thể là độ cứng góc ở cầu trước và cầu sau;
- Các kết quả sau khi mô phỏng đã đánh giá được trạng thái chuyển động ô tô. Các kết quả đưa ra phù hợp với các nghiên cứu trước đây điều này cho thấy việc lựa chọn mơ hình tuyến tính có thể đánh giá được ổn định ngang.
Khi tăng góc quay bánh xe dẫn hướng và vận tốc dọc xe thì các thơng số đánh
giá ổn định ngang cũng tăng lên và càng tăng cao thì khả năng trượt càng lớn. Nội dung đề tài mới lập mơ hình tuyến tính cho nên các kết quả chưa phản
lớn và trạng thái tới hạn của ô tô. Cần có các nghiên cứu sâu hơn với các mơ hình phi tuyến để đánh giá ổn định ngang ơ tơ, góp phần nghiên cứu tích hợp chun sâu về động lực học ô tô.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Võ Văn Hường, Dương Ngọc Khánh, Nguyễn Tiến Dũng, Đàm Hoàng Phúc (2014). Động lực học ô tô, nxb Giáo dục
[2] Reza N. Jazar (2005). Vehicle Dynamics. Springer New York.
[3] Rajesh Rajamani (2006). Vehicle Dynamics and Control. Springer Berlin Heidelberg New York.
[4] Werner Schiehlen (2007). Dynamical Analysis of Vehicle Systems: Theoretical Foundations and Advanded Applications. ICMS – Courses and Lectures no.497, Springer WienNewYork.
[5] Hermann Appel (1995). Grundlagen der Kraftfahrzeugtechnik II. TU Berlin.
[6] Manfred Mitschke/Henning Wallentowitz (2003). Dynamik der
Kraftfahrzeuge. Springer Berlin, Newyork, Paris, Mailand, Tokyo, London,
Hongkong.
[7] Henning Holzmann (2004). Adaptive Modelle fuer die
Kraftfahrzeugdynamik. Springer Berlin, Newyork, Paris, Mailand, Tokyo,
London, Hongkong.
[8] Popp K./Schiehlen W (1993). Fahrzeugdynamik. B.G. Teubner Stuttgart.
[9] Hans–Peter Willumeit (1998). Modelle und Modellierungsverfahren
in der Fahrzeugdynamik. B.G. Teubner Stuttgart.
10] Rolf Isermann (2010). Elektronisches Management motorischer Fahrzeugantriebe. Vieweg + Teubner.
[11] Rolf Isermann (2006). Fahrdynamikregelung: Modellbildung, Fahrerassistenzsysteme, Mechatronik. Vieweg & Sohn Wiesbaden.
http://www.viewegteubner.de.
[12] Wallentowitz/Reif (2006). Handbuch Kraftfahrzeugelektronik. nxb Vieweg, ATZ/MTZ– Fachbuch, http://www.vieweg.de
[13] Winner Hermann/Hakuli Stefan (2009): Handbuch
Fahrerassistenzsysteme.
nxb Vieweg ATZ/MTZ – Fachbuch, www.vieweg.de.
[14] Dieter Schramm (2010): Modellbildung und Simulation der Dynamik, von Kraftfahrzeuge, Springer, 2010, http://dnb.d–nb.de.
[15] Dieter Ammon (1997). Modellbildung und Systementwicklung, in der Fahrzeugdynamik. B.G. Teubner Stuttgart 1997.
[16] Hans B. Pacejka (2004). Tyre and Vehicle Dynamics. TNO Delft Ha Land.